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在线精确确定影响接触孔成品率的缺陷 |
| 发布时间:2004年3月29日 点击次数:570 |
| 来源:半导体国际 作者: |
 接触孔（contact）光刻是现有光刻设备面临的重要挑战,是推动其达到最佳图形转移能力的重要动力。电子束投影光刻（Electron projection lithography,EPL）则是适用于90nm以下工艺的下一代技术,由于其有焦深优势,EPL在转移接触孔（contact）和通孔（via）图形时具有很强的能力,产能也会大大增加。从最近International SEMATECH主办的EPL研讨会来看,EPL开始走出实验室,进入初步生产阶段。contact和via图形转移是光刻工艺中限制成品率的重要步骤。光刻工艺条件稍微偏离理想状况。例如光刻胶烘烤条件未优化、掩模版的差错、像差、曝光剂量或聚焦偏离时,都非常敏感,最终出现contact图形丢失或变小现象。STMicroelectronics和KLA-Tencor France的研究人员开始研究90nm工艺时,研究了哪些参数最有可能在图形转移时产生这些致命的缺陷。根据他们在今年ISSM（International Symposium on Semiconductor Manufacturing）会议上的报告,他们打算对图形转移（光刻）工艺进行优化,将缺陷密度降低到最小值。 他们采用photo cell监测方法对各种工艺参数变化所引起的结果进行研究,包括涂布、显影、清洗、烘烤、聚焦和曝光等。所谓photo cell监测是指将光刻胶涂布在硅片上,光刻后对所得图形进行检查的方法,它具有更高的信噪比,特别是那些对比度低的缺陷。缺陷检查采用KLA-Tencor 2351高NA明场微观检查设备,选装部件有窄波宽UV入射光和实时在线缺陷自动分类（inline automated defect classification,iADC）系统。13片晶片的重复性结果显示对于单一contact丢失缺陷,离散程度小于20%。 该研究采用的是厚度约为4000A的193nm丙烯酸树脂光刻胶,覆盖在涂布有BARC的无颗粒晶片上。contact图形转移采用两台193nm ASML扫描曝光机,NA为0.63,CD为140nm。尽管使用更短波长的光刻胶时,半导体工业仍然保持0.26N TMAH的显影液标准,但是研究结果显示对于193nm丙烯酸树脂光刻胶来说,0.26N TMAH并不是最佳条件。光刻胶溶胀会使线边缘变粗糙,并造成各种缺陷例如contact图形丢失。 检查结果显示了与193nm光刻胶工艺相关的各种缺陷,包括接触孔底部的少量光刻胶残留、光刻胶层表面颗粒和部分显影的接触孔。尽管接触孔底部的少量残留危害不大,但是光刻胶层上的残留会遮盖住一些图形,导致蚀刻后contact图形丢失现象。部分显影的接触孔也是致命的缺陷,不管它最终导致的是部分蚀刻还是图形完全消失。 研究人员采用每次改动一个参数的方法,研究了在track传送中的各个工艺环节（包括涂布、显影、热垫板和光刻胶等）对成品率的影响,结果发现不同的涂布技术、软烘烤温度和光刻胶供应商或不同批次都会产生不同的影响。研究发现每批光刻胶的质量是影响contact质量最重要的因素。 根据这一发现,STMicro希望能够通过更好地控制光刻胶化学成分来明显改善contact的成品率。发表以上结果后,该研究小组用KLA-Tencor的方法对各光刻胶供应商的光刻胶/显影液进行了比较。“最令人感兴趣的发现是芯片上的图形密度对显影工艺中的显影液流动也有一定的影响。” KLA-Tencor晶片检查部技术总监Ingrid Peterson说,“因此,我们可以在芯片内部看到与器件相关的明显缺陷特征。” STMicro和KLA-Tencor准备针对掩模版边缘条件开始一项新的研究,例如当聚焦/曝光条件轻微偏离正常条件时,一些有设计弱点的地方在图形转移时就会形成相应的缺陷。”   |
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