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通过硬件参数调整解决功率MOS产品接触层特殊图形光刻胶倒胶缺陷的方案

作　者: 周敏祺
导　师: 荣国光; 陈群琦
学　校: 上海交通大学
专　业: 集成电路工程
关键词: 光刻工艺 HMDS表面处理倒胶缺陷接触角改善
分类号: TN305.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

作为光刻工艺中的主要缺陷之一，光刻胶倒胶缺陷对于最终的产品良率有着极大的影响。光刻胶倒胶缺陷的产生，很大一部分原因是由于晶圆表面接触角不佳。光刻的六甲基二硅胺烷（HMDS）涂布工艺正是改善晶圆表面接触角的关键步骤。本课题的研究目的在于通过硬件参数的调整，进一步提高和优化光刻HMDS涂布工艺的能力，解决功率MOS产品A特殊图形的倒胶问题，提高产品良率。本课题的意义在于目前国内外各工厂对于HMDS涂布工艺能力的提高主要基于对工艺程式的优化调整，而对于HMDS涂布腔本身的硬件参数条件并未有所改善，基本使用设备供应商所提供的标准参数。对硬件参数条件对于工艺能力的影响的研究非常缺乏。在这样的条件下，对于整个HMDS涂布工艺能力的提高程度有限且具有相当的局限性。通过硬件参数的调整，提高光刻HMDS涂布工艺的能力，解决特殊图形的倒胶问题，提高产品良率。并通过实验得到相关硬件参数与HMDS涂布工艺能力之间的关系，来获得最好的硬件参数条件。通过设计实验，确定HMDS蒸汽浓度、反应腔体真空度、HMDS蒸汽更新速率与接触角之间的关系。以鼓泡式HMDS药液罐为例，找出鼓泡氮气压力与稀释氮气压力与HMDS蒸汽浓度之间的关系。并随之找出两者对于接触角的影响。通过实验找出HMDS蒸汽流量与反应腔体排气量对于HMDS蒸汽速率的影响，并找出该两者对于接触角的影响。实验得出对于该功率MOS而言最优的硬件设定（鼓泡氮气压力、稀释氮气压力、反应腔体真空度、蒸汽流量、反应腔体排气量）。实验结果证明本课题研究获得的硬件参数条件应用于实际生产能够改进HMDS涂布工艺能力，对倒胶现象的解决起到很大的作用。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-15
符号说明  15-16
第一章前言  16-26
  1.1 引言  16
  1.2 光刻工艺简介  16-23
    1.2.1 硅片预烘烤  17
    1.2.2 HMDS 处理  17-18
    1.2.3 光刻胶涂布  18-19
    1.2.4 成膜软烘烤  19-20
    1.2.5 晶圆周边曝光  20-21
    1.2.6 光刻机曝光处理  21-22
    1.2.7 曝光后烘烤  22-23
    1.2.8 显影  23
    1.2.9 坚膜烘烤  23
  1.3 本论文的研究背景与意义  23-24
  1.4 本论文的研究方向与内容  24
  1.5 论文的主要内容与章节安排  24-26
第二章某功率 MOS 产品特殊图形倒胶案例分析  26-37
  2.1 引言  26
  2.2 功率半导体概述及发展前景  26-27
    2.2.1 功率半导体器件的分类及发展历史  26-27
    2.2.2 功率半导体器件的发展前景  27
  2.3 某功率 MOS 产品特殊图形倒胶案例  27-29
  2.4 HMDS 处理原理概述  29-31
  2.5 接触角测定原理  31-34
    2.5.1 液滴法测试接触角  32-33
    2.5.2 半球法测试接触角  33
    2.5.3 连续注射法测定接触角  33-34
  2.6 HMDS 处理单元硬件工作原理  34-36
    2.6.1 HMDS 蒸汽产生装置原理  34-35
    2.6.2 HMDS 反应腔体装置工作原理  35-36
    2.6.3 HMDS 的特性  36
  2.7 本章小结  36-37
第三章 HMDS 工艺腔体硬件参数对接触角的影响的分析与实验设计  37-50
  3.1 引言  37
  3.2 东京电子制 Mark8 型涂胶显影机 HMDS 处理单元结构及工作原理  37-41
    3.2.1 Mark8 型涂胶显影机简介  37-38
    3.2.2 Mark8 型涂胶显影机所安装的 HMDS 处理单元结构  38-41
  3.3 影响 HMDS 工艺能力的硬件参数  41-45
    3.3.1 HMDS 蒸汽浓度  42-43
    3.3.2 反应腔体真空度  43-44
    3.3.3 HMDS 蒸汽更新速率  44-45
  3.4 实验设计与实验方法  45-49
    3.4.1 HMDS 蒸汽浓度相关实验设计  45-47
    3.4.2 HMDS 反应腔体真空度相关实验设计  47-48
    3.4.3 HMDS 蒸汽更新速率相关实验设计  48-49
  3.5 本章小结  49-50
第四章 HMDS 硬件参数对接触角影响的实验及数据分析  50-64
  4.1 引言  50
  4.2 实验数据及结果分析  50-63
    4.2.1 HMDS 蒸汽浓度对接触角的影响  50-53
    4.2.2 HMDS 反应腔体真空度对接触角的影响  53-60
    4.2.3 HMDS 蒸汽更新速率对接触角的影响  60-63
  4.3 本章小结  63-64
第五章 HMDS 硬件参数改进对缺陷改善的影响分析  64-68
  5.1 引言  64
  5.2 缺陷情况  64-66
    5.2.1 光刻缺陷检测简介  64-65
    5.2.2 光刻缺陷的种类  65
    5.2.3 HMDS 硬件参数改进方法及之后产品的缺陷情况  65-66
  5.3 产品成品率  66-67
  5.4 本章小结  67-68
第六章结束语  68-70
  6.1 本文总结  68-69
  6.2 后续研究工作  69-70
参考文献  70-73
致谢  73-74
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文  74

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