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0.18μm光刻制程中显影工艺的优化

作　者: 吴敏
导　师: 荣国光; 阮春军
学　校: 上海交通大学
专　业: 集成电路工程
关键词: 光刻显影工艺关键尺寸缺陷优化
分类号: TN305.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 43次
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内容摘要

集成电路的发明和应用，是人类20世纪最重要的科技进步之一。随着集成电路工艺关键尺寸(CD)的大小不断递减，作为集成电路制造工艺中关键的光刻技术更是面临着巨大的挑战。这不仅是技术节点跨越的难题，更是需要新工艺平台的生产设备的更新和工艺优化，以满足半导体性能和可靠性的提高。0.18μm光刻制程中，针对显影的工艺技术一直在优化中。本论文就是基于目前已有的工艺技术条件，来进一步探讨显影工艺的优化。0.18μm光刻制程对CD的精确度要求已经很高，允许误差只有0.014μm。本论文通过实验分析显影工艺对CD的影响，研究了影响CD的因素——显影腔的exhaust(排气)、PEB温度、显影液的流量及显影后烘烤温度。从实验中找到了使CD的表现达到最佳的显影工艺。在0.18μm工艺实际生产中我们发现，显影过程带来的缺陷在整个光刻制程中是最多的。主要的几种显影缺陷有表面粒子，光刻胶残留和反应物残留。经过后道的刻蚀工艺，这些缺陷就会转移到实际的电路上，从而影响产品的良率或可靠性。本论文主要围绕这几种显影缺陷，设计实验，分析研究缺陷的形成机理，探讨减少缺陷、提高良率的最优工艺方法。在生产中发现了两种新型缺陷——凹陷缺陷与微残留，本论文从实际出发，研究了这两种缺陷的成因，找到了解决方案。显影程式决定显影的工艺生产流程。本论文通过实验研究了显影程式对产品的影响，分析了显影液涂布程式、去离子水喷洒程式与PEB程式，找到了最佳的显影程式，优化了0.18μm显影工艺。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-12
第一章引言  12-19
  1.1 集成电路制造技术的发展变迁  12-16
    1.1.1 光刻技术的发展历程  12-13
    1.1.2 显影工艺的发展现状  13-16
  1.2 显影工艺的技术关键及其对光刻的影响  16-18
    1.2.1 显影液的化学组分及其作用  16-17
    1.2.2 显影的微观过程  17-18
    1.2.3 显影的技术关键及对光刻的影响  18
  1.3 本文研究的主要内容和方向  18-19
第二章 0.18微米显影工艺中CD的优化  19-30
  2.1 CD的测量与评价标准  19-21
  2.2 显影工艺中影响CD的因素  21-22
  2.3 0.18μm显影工艺中CD的优化  22-29
    2.3.1 显影工作腔exhaust的优化  22-24
    2.3.2 LD喷嘴的最佳流量值  24-26
    2.3.3 显影前烘烤温度的优化  26-27
    2.3.4 显影后烘烤温度的优化  27-29
  2.4 本章小结  29-30
第三章 0.18微米显影工艺中缺陷的控制  30-42
  3.1 显影过程中缺陷的种类与来源  30-35
    3.1.1 表面粒子污染  30-31
    3.1.2 光刻胶残留  31-32
    3.1.3 反应物残留  32-33
    3.1.4 缺陷的检查方法  33-35
  3.2 缺陷的降低与成品率的提高  35-40
    3.2.1 机台清洁度的控制  35-36
    3.2.2 显影液与去离子水流量的控制  36-38
    3.2.3 新型缺陷的研究与控制  38-40
  3.3 本章小结  40-42
第四章显影程式的优化  42-53
  4.1 显影程式  42-43
    4.1.1 制造程式的定义与作用  42
    4.1.2 显影程式及其优化意义  42-43
  4.2 显影液涂布程式的优化  43-47
    4.2.1 E2喷嘴的显影液涂布程式  43-44
    4.2.2 LD喷嘴的显影液传统涂布程式  44-45
    4.2.3 LD喷嘴扫描程式的优化  45-47
  4.3 去离子水喷洒程式的优化  47-49
    4.3.1 去离子水的传统喷洒程式  47-48
    4.3.2 去离子水喷洒程式的优化  48-49
  4.4 PEB程式的优化  49-52
    4.4.1 冷板冷却时间的优化  49-50
    4.4.2 热板烘烤时间的优化  50-52
  4.5 本章小结  52-53
第五章结束语  53-56
  5.1 主要工作与创新点  53-54
  5.2 后续研究工作  54-56
参考文献  56-60
致谢  60-61
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文  61

0.18μm光刻制程中显影工艺的优化

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