【光刻】工艺窗口再验证 Process Window Qualification, (PWQ)

　　为了更好地回避晶圆之间工艺参数的涨落对确定工艺窗口的影响，可以在同一片晶圆上改变曝光能量和聚焦度，再用缺陷检测的方法来确定最佳曝光条件。这一工作被称为工艺窗口的再验证（process window qualification, PWQ）。KLA-Tencor推出了应用于实际生产的PWQ[2]。图1（a）是PWQ晶圆曝光的设置，整个晶圆上大部分曝光区域的能量和聚焦值设置在最佳值E/F（由FEM数据提供）；两列曝光区域的能量按-ᐃE，-5ᐃE与ᐃE，5ᐃE变动；两列曝光区域的聚焦值按-ᐃF，-5ᐃF与ᐃF，5ᐃF变动。整个能量和聚焦度变化的范围要能覆盖工艺窗口，以此来选取步长值（ᐃE和ᐃF）[1]。

图1 （a）PWQ晶圆曝光的设置（b）一个PWQ晶圆的缺陷结果

　 　与PWC的流程类似，晶圆在完成曝光、光刻胶线宽（DCD）测量、刻蚀、刻蚀后图形线宽（FCD）测量之后，被送去做亮场缺陷检测。图1（b）是一个PWQ晶圆的缺陷检测结果，它标出了有能量和聚焦调制的曝光区域的缺陷数目。可以看到在E=11mJ、F=-0.053um的曝光区域有最少的缺陷数目。这和FEM结果推荐的E=11mJ、F=0.025um非常接近[1]。

　 　从上面的分析可以看到，FEM、PWC、PWQ方法都可以用来确定曝光的最佳能量与最佳聚焦值。它们各有优缺点，表1对此进行了分析对比。在32nm技术节点以下，光刻的工艺窗口越来越小。一般要求光刻工程师同时使用这三种方法来确定最佳工艺条件[1]。

表1 几种确定曝光能量和聚焦值方法的比较

参考文献：

[1]韦亚一，超大规模集成电路先进光刻理论与应用，科学出版社，2016，395-395

[2] Yen R, Chen D, Cheng M等. 工厂300mm晶圆70nm DRAM下的热点探测：利用基于分级设计的工艺窗口再验证. IEEE[C], 2011:7-10