半导体工艺之从显影到最终检查(四)

文摘   2024-10-17 07:02   北京  

硬烤要么在显影步骤后立即进行,要么就在蚀刻步骤之前进行,如下图所示。在大多数生产情况下,硬烤是在与显影器联线的隧道炉中进行的。当使用这种程序时,重要的是晶圆存储在氮气氛围中和/或尽快通过显影检查步骤处理,以防止水分重新吸收到光刻胶膜中。

工艺工程的目标是尽可能拥有尽可能多的通用工艺。对于硬烤,这有时很难,因为不同晶圆表面的附着特性不同。更难的表面,如铝和掺磷氧化物,有时会在蚀刻前在对流炉中进行更高温度的硬烤或第二次硬烤。



显影检查

光掩模过程中的第一次质量检查是在显影和烘烤步骤之后进行的。它被恰当地称为显影检查或简称DI。检查的目的是识别那些通过最终掩模检查的可能性很低的晶圆,提供工艺性能和工艺控制数据,并识别需要返工的晶圆。


这次检查的合格率(即通过这项首次质量检查的晶圆数量)不包括在总体合格率公式中,但由于两个主要原因,它是备受关注的合格率。本文强调了光掩模过程对电路功能的重要性。显影检查是测量光掩模过程性能的第一个机会。显影检查的第二个重要性与在这次检查中进行的两种类型的拒绝有关。首先,一些晶圆会有来自先前步骤的问题,这阻止了它们在过程中的继续。这些晶圆在显影检查时被拒绝并丢弃。其他晶圆的问题与光刻胶膜中图案的质量有关。这些晶圆有时可以通过去除光刻胶并重新插入图案化过程进行返工(如下图所示)。这是整个制造过程中为数不多的可以一般性返工错误的地方之一,因为在晶圆上还没有做出任何永久性改变。

送回掩蔽过程的晶圆被称为返工或重做。目标是尽可能保持返工率低——当然低于10%,最好低于5%。经验表明,经历了掩蔽返工的晶圆在制造过程结束时的晶圆排序合格率较低。返工会导致附着问题,额外的处理可能会导致污染和破损。


显影检查合格率和返工率因掩模级别而异。一般来说,掩蔽序列中的第一个级别具有更大的特征尺寸、更平坦的表面和更低的密度,所有这些都使得掩蔽步骤的合格率更高。到了关键的接触和金属掩模时,返工率往往会上升。


显影检查拒绝类别 一般来说,在显影检查和最终检查中都会出现六种主要的晶圆问题类别。它们是:

• 规格外的图案尺寸(临界尺寸测量)

• 错位图案

• 表面污染

• 光刻胶中的孔或划痕

• 污点或其他表面不规则性

• 形状扭曲的图案



自动检查

随着芯片尺寸的增大、尺寸的减小以及过程变得更加繁多和更加复杂,较老的、相对较慢的手动检查(见下文)变得没有生产力。设计用于检测表面和图案畸变问题的自动检查系统是离线和在线检查的首选系统。这些系统后面会详细描述。系统提供了更高数量的数据的前景,这反过来使工艺工程师能够描述和控制工艺。它们也是一致的,而人类在执行重复任务时能力不同和疲劳。然而,一些工艺缺陷,如非常小的颗粒和先前图案化步骤中的问题,可能会通过自动检测系统检测不到。光学显微镜仍然适用于分析。

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