显影蚀刻工艺调试.doc

常州瑞择微电子科技有限公司Changzhou Ruize Microelectronics Co., Ltd.显影蚀刻工艺调试目录一.名词解释21. CD22. DOF23. DOSE24. ISOFOCAL DOSE25. CD Uniformity26. CD Range：27. ADI：28. AEI：29. ASI：2二.工艺调试内容31. Etch to clear 测试31.1. 测试目的31.2. 测试条件31.3. 测试步骤，31.4. 数据处理32. ISOFOCAL DOSE测试32.1. 测试目的32.2. 测试步骤32.3. 数据处理32.4. 其它53. CD uniformity 测试53.1. 测试目的53.2. 测试条件53.3. 测试步骤53.4. 数据处理6一. 名词解释1. CDCritical Dimension，关键尺寸，也称线宽。衡量芯片制造工艺的指标。线宽越小，芯片的集成度越高，其性能越好。2. DOFDepth of Focus，焦深，指光学镜头的可聚焦范围。在该范围内图像能够清晰成像。为能够保证光胶完全曝光，焦深必须能够覆盖光刻胶层的上下表面。3. DOSE曝光剂量。DOSE曝光强度曝光时间，单位：mJ/ cm2。4. ISOFOCAL DOSE最佳感光剂量。用此剂量曝光，聚焦误差对CD影响最小。曝光机在生成图形时，由于存在机械运动，会造成FOCUS偏移。采用ISOFOCAL DOSE曝光，可获得CD Uniformity最优的图形。5. CD UniformityCD均匀性。是对所有CD测量值统计的标准偏差6. CD Range：CD误差。是所有CD测量值最大值和最小值的差值。7. ADI：After Develop Inspection。显影后CD测量。ADI一般用于检测曝光机和显影机的性能指标。由于不能通过透射光测量，所以ADI一般通过电子束或扫描电镜等手段测量。8. AEI：After Etch Inspection。蚀刻后CD测量。AEI一般用于检测蚀刻机台的性能指标。在生产上，也有两步蚀刻工艺用到AEI。即显影后先做初步蚀刻，然后根据AEI结果确定最终蚀刻工艺时间。这种工艺在蚀刻性能受环境影响比较大的设备上能够获得比较好的工艺结果。9. ASI：After Strip Inspection。去胶后CD测量，也是成品的CD测量。一般用于成品出厂检验。二. 工艺调试内容1. Etch to clear 测试1.1. 测试目的初步确定蚀刻工艺的时间。1.2. 测试条件l 一块带有铬层的空白掩模版1.3. 测试步骤，l 清洗测试版，去除掩模版表面污物，确保表面能够完全浸润。l 将掩模版放置于卡盘上，设定卡盘旋转速度100rpm（要求与蚀刻工艺转速相同）。l 打开蚀刻喷嘴，并开始计时。l 观察到铬层颜色发生突变（几乎透明）时，停止计时。l 关闭蚀刻喷嘴，清洗测试版和腔体。1.4. 数据处理蚀刻工艺时间可初步定位测试计时的1.2倍。2. ISOFOCAL DOSE测试2.1. 测试目的确定最佳曝光剂量。2.2. 测试步骤l 设置曝光程序，生成测试图形阵列。要求每一列对应不同DOSE，每一行对应不同FOCUS。l 曝光生产测试版，并进行显影、蚀刻和去胶处理。l 测量测试版上阵列中每个点的CD。l 分析测量数据。2.3. 数据处理分析案例如下：DoseFocus73.31 77.16 81.22 85.50 90.00 94.74 99.72 104.97 110.50 8001.993 2.042 2.086 2.113 2.145 2.180 2.189 2.237 2.257 6002.002 2.041 2.086 2.116 2.146 2.174 2.185 2.229 2.251 4001.999 2.056 2.082 2.113 2.143 2.172 2.188 2.227 2.248 2002.009 2.040 2.079 2.112 2.139 2.174 2.191 2.226 2.252 02.007 2.041 2.081 2.113 2.144 2.173 2.201 2.230 2.247 -2001.996 2.039 2.074 2.112 2.145 2.174 2.205 2.240 2.257 -4001.990 2.023 2.069 2.104 2.141 2.180 2.210 2.239 2.268 -6001.970 2.024 2.062 2.104 2.139 2.180 2.210 2.244 2.271 -8002.025 2.040 2.096 2.147 2.184 2.213 2.256 2.292 2.322 根据上表测量数据绘制CD-Focus曲线如下：上图显示，Focus为-800时，所有的CD偏离过大，予以剔出。处理后曲线如下：处理后数据分析如下：DoseFocus73.31 77.16 81.22 85.50 90.00 94.74 99.72 104.97 110.50 8001.993 2.042 2.086 2.113 2.145 2.180 2.189 2.237 2.257 6002.002 2.041 2.086 2.116 2.146 2.174 2.185 2.229 2.251 4001.999 2.056 2.082 2.113 2.143 2.172 2.188 2.227 2.248 2002.009 2.040 2.079 2.112 2.139 2.174 2.191 2.226 2.252 02.007 2.041 2.081 2.113 2.144 2.173 2.201 2.230 2.247 -2001.996 2.039 2.074 2.112 2.145 2.174 2.205 2.240 2.257 -4001.990 2.023 2.069 2.104 2.141 2.180 2.210 2.239 2.268 -6001.970 2.024 2.062 2.104 2.139 2.180 2.210 2.244 2.271 Range0.039 0.034 0.024 0.012 0.008 0.008 0.025 0.018 0.024 可见，在DOSE为90和94.74时，FOCUS对CD的影响最小。因此在此案例中取95为ISOFOCAL DOSE。2.4. 其它在完成ISOFOCAL DOSE测试后，一般还需要绘制CD-DOSE曲线，用于今后生产中做DOSE微调参考依据。3. CD uniformity 测试3.1. 测试目的l 建立显影工艺Recipe。l 检测曝光机台和显影机台的工艺性能。3.2. 测试条件l 测试空白版若干l 测试图形数据l 数据分析软件（CD_Analysis.XLS）3.3. 测试步骤l 根据空白版供应商推荐的显影时间建立显影工艺的初始Recipe。一般初始Recipe内容如下： 掩模版停在高位，冲洗显影喷嘴和蚀刻喷嘴（先喷药液5秒，然后喷水10秒）。 掩模版降至底部，转速设置100rpm，显影喷嘴喷水浸润掩模10秒。 显影喷嘴切换到显影液，显影时间参考空白版供应商建议。 完成显影后，显影喷嘴切换到水冲洗15秒。 改用Top beam喷嘴冲水清洗掩模版，掩模版应上下移动以确保整个掩模版被冲洗干净。 冲洗完成后，蚀刻喷嘴喷水冲洗10秒，然后切换到蚀刻液。 蚀刻时间参考Etch to clear测试结果。 完成蚀刻后，蚀刻喷嘴切换到水冲洗15秒。 改用Top beam喷嘴冲洗掩模版。 完成冲洗后，1000rpm旋转甩干。l 用初始Recipe生产测试版，并量测CD做数据分析。l 根据数据分析结果中Radio误差数据，调整显影工艺段Recipe，通过显影补偿手段使得Radio误差数据最优。l 通过调整曝光机Bias，显影时间和蚀刻时间等参数使得CD Mean指标达标。l 使用优化后的Recipe生产测试版，重复CD Uniformity测试，检验现有工艺条件下该指标的性能。3.4. 数据处理l CD测量数据。一般CD Uniformity测试数据是一个矩阵。测量点数有77、99、1111或1313。CD测量数据一般分X方向和Y方向的数据。由于曝光机的特性，通常Y方向的CD精度高于X方向的精度。所以在做显影机性能指标分析时，采用Y方向的CD值分析。l 数据分析软件。该软件是一个Excel文档，通过执行文档中的宏命令对CD数据矩阵分析，分离出各种因素对CD均匀性的影响。通常CD均匀性可分解成径向误差，侧向误差和随机误差。由于我们的显影设备是旋转式喷淋，所以我们需分离出径向误差加以分析，通过一定补偿方法提高CD均匀性指