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论光阻检测重要性,SRM技术为其铺路

时间:07-30 来源:eettaiwan 点击:

对原始变数的相对比例(relative scaling)敏感。

曝光关键因素与验证方法

光微影技术(photolithography)是半导体生产的重要制程,该步骤将在蚀刻之前决定线路的尺寸,因此将决定图样解析度;扫描机中有数个连续步骤,包含涂布光阻、软烤(soft baking)、曝光、曝光后烘烤、显影与硬烤(hard bake)。在扫描机中完成制程后,晶圆则被送往光阻去除与蚀刻。在本论文中采用了使用正向光阻的进阶微影步骤,用以展示SRM的能力。

在曝光步骤中有两个关键因素,其一是焦点,另外一个则是剂量;扫描机使用者通常应以笔直的侧壁来曝光不透光体,因为散焦确实会造成瑕疵。若光阻侧壁角度大于90°,则显影后的光阻可能会崩溃;而若光阻侧壁角度小于90°,则有非完全曝光光阻的潜在风险。若要控制光阻的截面轮廓形状,焦点便是首要因素。图2显示了焦点如何在曝光后影响不透光体。


图1:从光微影技术到蚀刻的简化步骤。


图2:焦点对光阻的影响。

除了形状以外,IC制造商也相当关心线路间距尺寸;尺寸主要由光罩设计来决定,但是UV光的能量则是决定曝光后最终宽度的关键因素。化学放大光阻自从扫描机技术进展到DUV(λ< 248nm)后就获得采用。在DUV曝光之后会生成光酸(photo-acid),接着在曝光后烘烤时,热度会触发光酸扩散,并进一步放大催化反应。DUV剂量越大会生成越多光酸,导致在曝光后阶段有更多光阻显影。

不受控因素与补偿机制

解析度如下方方程式所示:

焦深(depth of focus,DOF)则如下列方程式定义:

业界由于需要更高解析度来降低印制线路的尺寸,因此希望寻找更短波长与更大数值孔径(numerical aperture,NA),两种改变皆导致DOF目的的降低;DOF愈低,则在光阻中心获得焦点的难度也愈高。虽然新进的扫描机使用浸润式微影来改善解析度并提高DOF,但是晶圆平面度仍然是个重要议题。

晶圆弯曲有数种原因,包含微影以及先前步骤的温度改变、载台倾斜(tilt chuck)或薄膜沉积变异等,都可能导致某种程度的弯曲。随着DOF缩小,晶圆平面度的变化也成为散焦(defocus)的根本原因。另一个晶圆弯曲的后果是线路与间距无法依预期尺寸进行曝光,如图4所示。


图3:光微影技术的剂量结果。


图4:晶圆弯曲影响线路尺寸。

整个晶圆片的均匀度也是IC制造商的关心重点之一;虽然现代扫描机具备可以侦测晶圆表面的雷射,且具有某些可以更加改善Z位置的机制,但是晶圆整体上仍看得到差异。

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