【微纳加工】速看!工艺工程师必须知道的光刻缺陷!

文摘   2024-11-24 16:27   陕西  

     在光刻过程中,任何微小的缺陷都可能导致整个制造流程的失败。“Poor Coating”(涂层不良)作为光刻工艺中的缺陷之一,对芯片制造的质量和效率构成了严重威胁。本文将深入解析光刻工艺中的这种常见的缺陷,根据其成因探讨应对策略。
一、光刻中的“Poor Coating”是什么?

     “Poor Coating”,在光刻工艺中,是指光刻胶在硅片表面局部漏涂或膜厚不均匀的现象。这种缺陷在视觉上表现为正常区域与异常区域之间有明显的颜色过渡,形貌上则可能呈现为一道线或尖齿状。由于旋涂过程中离心力的作用,这种缺陷通常发生在晶圆的边缘区域,如图1所示。尽管在实际操作中,“Poor Coating”往往难以直接用肉眼察觉,但在大规模量产中,它却是引发生产事故的高风险点。

二、涂胶设备是如何导致“Poor Coating”的?

     “COT”(Coating Operation Tool,涂胶设备)在光刻工艺中扮演着至关重要的角色,负责将光刻胶均匀涂布在硅片表面。然而,正是这一环节,也可能成为导致“Poor Coating”的源头。总的来说,任何阻碍光刻胶正常铺展的因素,都可能导致“Poor Coating”的发生。下面将从几个方面详细分析其原因:

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  • 光阻量Margin不足

     光阻Volume(光刻胶量)的涂布量是影响涂层质量的关键因素之一。当光阻量不足时,工艺窗口会相应缩小,使得涂层更容易受到外界因素的干扰,如温度、湿度、旋涂速度等,从而引发“Poor Coating”。

  • 机台问题

     RRC(Resist Recirculation Controller,光刻胶循环控制器)状态异常:RRC负责控制光刻胶的循环和供给,若其工作状态不稳定或出现故障,将直接影响光刻胶的供给量和均匀性,进而可能导致“Poor Coating”。

  • COT喷嘴(Nozzle)问题

     喷嘴是光刻胶直接喷出的部位,若喷嘴结晶、堵塞或磨损,将直接影响光刻胶的喷出量和形状,导致涂层不均匀。

  • 光刻胶管路Bubble

     光刻胶管路中的气泡会干扰光刻胶的连续供给,造成局部光阻量不足,从而引发“Poor Coating”。

  • 前层Step High影响

     在多层光刻工艺中,前一层晶圆表面的高度差异(Step High)可能对后续光刻胶的旋涂产生影响。若前层存在较大的高度差异,光刻胶在旋涂过程中可能因受到不均匀的离心力而无法均匀铺展,导致“Poor Coating”。

三、遇到“Poor Coating”该怎么处理?

1.检查COT喷嘴状态及光刻胶管路,定期对COT喷嘴进行清洗和检查,确保其无结晶、堵塞或磨损现象。

2.检查光刻胶管路是否存在气泡,必要时进行排气操作。

3.检查COT光刻胶传感器,确保COT光刻胶传感器工作正常,能够准确检测光刻胶的供给量和均匀性。

4.检查COT光刻胶和RRC分配状态观察光刻胶的分配情况,确保其在晶圆表面的分布均匀。

5.检查RRC的工作状态,确保其能够稳定控制光刻胶的循环和供给。

6.测量COT光刻胶量和RRC体积,使用精密测量工具对COT光刻胶量和RRC体积进行测量,确保其符合工艺规范。

7.检查COT杯状结构,检查COT杯状结构的内壁是否存在磨损或破损现象,特别是边缘部分,确保其光滑无瑕疵。

8.监控相对厚度并检查涂层质量,定期对每批晶圆进行相对厚度测量,通过对比分析,及时发现并处理“Poor Coating”问题。

9.使用显微镜等工具对涂层质量进行仔细检查,确保无漏涂、厚度不均等缺陷。

     在应对“Poor Coating”问题时,必须明确其根本原因。是某支光刻胶Volume量的问题,还是机台Condition的问题?这需要通过一系列的实验和数据分析来加以确定。因此,在进行上述排查和应对的同时,还需要注意以下几点:

  • 保持实验环境的稳定性

     确保实验环境的温度、湿度等条件稳定,避免外界因素对实验结果产生干扰。

  • 记录和分析数据

     详细记录每一步实验的数据和结果,通过对比分析,找出问题的根源。

  • 及时沟通协作

     与生产部门、设备供应商等保持密切沟通,共同协作解决问题。


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