同刻蝕一樣,干法等離子體工藝也可用于光刻膠去除。將晶圓放置于反應室中.并通入氧氣。等離子體場把氧氣激發(fā)到高能狀態(tài),因而將光刻跤成分氧化為氣體由真空泵從反應室吸走。術語灰化(ashlng〕用來說明那些設計成用來只去除有機殘留物的等離子體工藝。等離子去除需要去除有機和無機兩種殘留物的工藝。在干法去除機中,等離子體由微波,射頻和UV臭氧源共同作用產生。
等離子體光刻膠去除的主要優(yōu)點是消除了液體槽和對化學品的操作。缺點是對于金屬離子的去除沒有效果。在等離子體場中沒有足夠的能量使金屬離子揮發(fā)。需要對等離子體去膠的另一個考慮是高能等離子體場對電路的輻射損傷。采用將等離子體發(fā)生室從去除反應室移開的系統(tǒng)設計來減小這個問題。因而稱其為下游去除機(downstream strip,這是因為等離子體在晶的下游產生。MOS晶圓在去膠中對輻射影響更加敏感。
工業(yè)對干法等離子體工藝取代濕法去除期待已久。然而,氧等離子體不能去除移動離子的僉屬污染.并且有一定程度的金屬殘留和輻射損傷,這使得濕法去除或濕法/于法結合繼續(xù)保持著光刻膠去除工藝的主流。等離子體去除被用于硬化的光刻般層,然后以濕法來去除未被等離子體去掉的殘留物。有專門的濕法去膠機處理這些硬化的光刻膠層。
兩個有問題的地方是離子注人后光刻膠的去除和等離子體去除之后,離子注人導致強烈的光刻膠聚合并使表層崆化。一般地,用十法工藝來去除或減少光刻膠,然后再加以濕法上藝。等離子體刻蝕后的光刻餃層同樣難以去除。另外,刻蝕可留下殘留物,如AlCl3,和/或AlBr3?它們與水或空氣反應形成混合物腐蝕金連線。低溫等離子體可在這些有害混合物生成腐蝕性化學物前將其去除。另一種途徑是在等離子體環(huán)境中加人鹵元素把不可溶解的金屬氧化物降至最低。這是設置工藝參數(shù)來完成高效處理(光刻膠去除)而又不引人晶圓表面損傷或金屬腐蝕的另一種情況。
最終目檢
在基本的光璽工藝中最終步驤是目檢。實際上與顯影目檢是一樣的規(guī)程.只是大多數(shù)的拒收是無法挽回的(不能進行重新工藝處理)-
一個例外是受到污染的品劌可能會被重新清洗并重新目檢。最終目檢證明送到下一步晶員的質量,并充當顯影目檢有效性的一個檢驗。在顯影目檢中本應該已被區(qū)分,并從本批中拿出的晶稱為“顯影目檢漏檢”(developinspectescape)。
晶圓在人射白光或紫外線下首先接受表面目檢,以檢查污點和大的微粒污染。之后是顯微鏡檢驗或自動檢驗來檢驗缺陷和圖形畸變。對于特定層淹模版的關腱尺寸的洮量也是最終目檢的一部分。主要針對的是刻蝕過的圖形質量,欠刻蝕和鉆蝕是兩個核心參數(shù)。有很多最終目檢中一系列在最終檢驗中被拒收晶圓的拒收原因。
掩模版制作
之前我們詳細說明了電路設計步驟。本章對用于制成掩模版使用的工藝加以了解。最初淹模版由涂上感光乳劑的玻璃板制成。感光乳劑與在照相機膠卷中使用的感光材料相似。這些掩模版容易劃傷,在使用中變質,且不能分辨3以下圖形“現(xiàn)代最常使用的掩模版使用玻璃涂敷鉻技術。這種掩模版制作技術幾乎與晶罷一圖形復制操作一致(參見圖9.30)。實際上目標是相同的。在玻璃掩模版表面的鍺薄膜上形成一個圖形。首選的模版制作材料是硼硅酸鹽玻璃或石英,它們有良好的尺寸穩(wěn)定性和罎光波長的傳播性能。鉻涂層的厚度在1000埃的范圍內,用濺射法淀積在玻璃上。先進的掩版使用鉻、鉻氧化物、鉻氮化物渡層”。
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掩模版/放大的庵模版制作依據最初的曝光方法(圖形產生,激光,電子束)和最后的結果(放大的掩模版或掩模版)有許多不同的方法。有一種使用圖形發(fā)生器的方法制作掩模版的工藝,這是一個較老的技術方法。圖形發(fā)生器由一個光源和一系列的電機驅動的快門。帶有光刻膠的鍍鉻掩模版/放大的掩模版在光源下隨著快門的打開而移動,來使光形成的精確圖形照射到光刻餃上產生預期的圖形。放大的掩模版圖形以一種步進一重復的工藝被轉移到涂有光刻膠的空白掩模版來形成一一個母版。母版用來在一個接觸復印機上制作多重工作掩模版。這種設備將母版與涂有光刻膠的空白掩模版接觸并有一個用于圖形復制的UV光源。每個曝光步驟完成后(圖形產生,激光、電子束.母版曝光和接觸復印).放大的淹模版/掩模版通過顯影.目檢,刻蝕.去光刻膠和目檢而最終把圖形永久地復制到鍍鉻層上。目檢十分關,因為任何朱探測到的錯誤或缺陷將會潛在造成數(shù)千個晶圓報廢。這種用途的放大的掩模版一般是在光刻掩模版上的最終鍍鉻的5-20倍。
具有非常小幾何形狀并有很窄定位裕度的高端產品要求高質量的放大的淹模版和/或掩模版。用于這種工藝中的放大的掩模版和淹模版是由激光或電子束直接曝光寫人方式而制成的(A流程和B流程)。激光曝光使用波長364 nm的I線系統(tǒng)。它可使用標準的光學光膠并且比電子束曝光更快。用一個聲波一光學調制器〔AOM)“控制貞接寫人激光源的開和關。在所有這些情況中,放大的掩模版或掩模版被加工處理,以在其鍍鉻層上刻蝕出圖形。
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也可以用其他的掩模版/放大的掩模版工藝流程。在A流程中的放大的掩模版可以用激光/電子束制作,或母版可以用激光/電子束制作。VLSI和ULSI級的電路實際上要求無缺陷及尺寸上完美的掩模版和放大的淹模版。從各個方面上的關鍵尺寸(CD)裕度為10%或更好,留給放大的掩模版4%的錯誤余量。有一些方法用激光“跳過”的技術來消除不期望的鉻點和圖形伸出。對于小圖形的掩模版和放大的掩模版,聚焦離子束(FIB)是通常首選的修復技術。沒有或部分圖形丟失可用碳沉積的方法來填補。不透明的或不想要的鉻區(qū)域以離子束濺射來去除。
對于VLSI和ULSI,分辨率和對準要求非常嚴格。在1977年,最小特征圖形尺寸是3um。到了20世紀80年代中期,突破了1 um障礙。20世紀年代0.5 um已很普遍,并有0.35um的技術計劃用于生產電路。電路設計的預期要求在2016年最小柵條尺寸是10-15nm。
芯片制造商對于每個電路產品計算要有幾個預留量。關踺尺寸(CD)預留量是計算晶員表面形尺寸可允許的變化量。對于亞微米最小特征圖形尺寸的產品,CD的余量是10%-15%。另外一個關注是相對于最小特證圖形尺寸的關鍵缺陷尺寸。這兩個參數(shù)被一起放在一個為產品計算好的誤差預留量中。套準(overlay)預留量是整套掩模版可允許的累計定位誤差。一個單憑經驗的方法是微米或亞微米特征尺寸的電路必須符合最小特征三分之一的標注公差。0.35um的產品,允許的套準預留量大約是0.1um。
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