20.Литографический процесс. Оценка качества и разрешения.

Наиболее важные параметры, характеризующие качество процесса литографии (всего 54) – внешний вид фоторезистивной маски после проявления, уход размера от заданного и число дефектных модулей.

Цепочка операций литографии и параметры, которые влияют на процесс:

Оценка качества и регулирование процесса литографии могут быть проведены по обобщающим параметрам: толщине нанесенной фоторезистивной маски; числу регенераций фоторезистивного рисунка; уходу линейных размеров определенных фигур, вытравленных на пластине; числе модулей, имеющих локальные дефекты. Коэффициент стабильности работы:

где nδ – число отклонений по толщине фоторезиста при нанесении, p –

число регенераций, n0 – число отклонений по линейным размерам после травления, Λ – число дефектных модулей при контроле по внешнему виду.

Коэффициент κc связан с процентом выхода годных микросхем при контроле пластин на функционирование. Зависимость процента выхода годных микросхем (в условных единицах) от изменения стабильности работы.

Считается, остальные процессы изготовления микросхемы остаются неизменными.

Контрольной операцией литографии является проверка качества выполнения рисунка по фоторезистивной маске. Если геометрия элементов не соответствует требованиям технологической документации, то пластины возвращаются на регенерацию, т.е. происходит восстановление по определенному маршруту. Контроль качества фоторезистивной маски позволяет пропускать на последующие операции только ту продукцию, на которой с определенной достоверностью можно провести качественное травление диэлектрика или металла, т.е. провести необратимые процессы.

Регенерация фоторезистивной маски возникает из-за различных причин:

неправильное по толщине или плохое по качеству на несение фоторезиста,

плохое проведение процесса экспонирования или проявления фоторезистивной маски и т.д. Число регенераций является одним из важных показателей, способствующих регулированию технологического процесса.

При контроле в большинстве случаев устанавливается причина регенерации однозначно, а в ряде случаев это возможно при статистической обработке.

Например, «сползание» резистивной пленки с пластин у нескольких партий,

на которые наносили резист на одной и той же установке или которые проходили одну и ту же термическую обработку (окисление после диффузии фосфора). В первом случае определяется дефект работы установки нанесения,

в другом - ошибки при термических обработках, приведшие к ухудшению поверхностных свойств пластин. Выяснение причин регенерации позволяет установить качество работы установки. Так, определение разъюстировки установок совмещения по некачественному совмещению пластин с фотошаблоном или появлению «вуали» на пластинах, проходящих на одной и той же установке совмещения, указывает на неправильный подбор режима работы (интегральная освещенность), а появление «вуали» на фоторезистивной маске с разных установок указывает на дефект при проявлении пленки. Таким образом, учет причин, приведших к регенерации, а

также их статистическая обработка позволяют проводить своевременное регулирование технологического процесса формирования рисунка на фоторезист. Уход размера на фоторезистивной маске, ее дефектность в немалой степени зависят от толщины и качества нанесения ФР на пластину.

Определение такого параметра, как толщина фоторезиста, может проводиться оперативно, практически без разрушения и остановки процесса. Это позволяет оценить качество работы установок по нанесению фоторезиста и несколько сузить круг поиска причин регенерации. Толщина фоторезиста является обобщенным параметром и в совокупности со статистической обработкой причин регенерации позволяет однозначно определить факторы, влияющие на формирование фоторезистивной маски на пластинах.

После формирования рисунка на фоторезисте производится травление пластин и снятие фоторезиста, чем практически заканчивается процесс литографии. Затем выполняется измерение размеров определенных вытравленных фигур по пластине - «измерение критичных размеров». Если по результатам контроля предыдущих параметров известно, что процесс проходил без отклонений, то измерение критичных размеров практически

определяет только качество локального травления диэлектрика или металла на пластине. Брак по этому параметру, как правило, является окончательным и пластины не могут быть восстановлены. С другой стороны, этот параметр несет информацию о качестве прохождения всего процесса литографии, и его статистическая оперативная обработка позволяет также воздействовать на собственно процесс литографии. Так, при условии нормального формирования фоторезистивного рисунка на одном и том же изделии и одном и том же слое фоторезиста получение, например, уменьшенных критичных размеров указывает на то, что либо есть отклонения во второй термической обработке фоторезиста, либо неправильно воспроизведены размеры на шаблоне. Дополнительный контроль этих параметров позволяет выявить и локализовать причину брака.

Другим важным параметром, определяющим качество проведения процесса литографии, является определение числа локальных дефектов в модуле на пластине. Достоверность визуального контроля целиком зависит от опыта оператора. Наличие локальных дефектов на пластине может быть вызвано различными причинами: качеством формирования фоторезистивного рисунка, травлением пластин, несоблюдением вакуумной гигиены и культуры производства на участке. Распределение по видам дефектов, статистическая обработка по количеству забракованных модулей могут выявить отклонения не только в технологическом процессе самой литографии, но и в комплектующих изделиях (качество ФРЕШ и т. п.), а также в предыдущих процессах (качество окисления, эпитаксии, напыления и даже межоперационного хранения). Локальные нарушения с определенной конфигурацией указывают на повышенную запыленность на участке или длительное и неправильное хранение пластин до литографии и т. п.