CC BY
49
УДК 655.2262
РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕСТОВЫХ СТРУКТУР ДЛЯ КОНТРОЛЯ ОПЕРАЦИИ ФОРМИРОВАНИЯ (НА СТАДИИ ФОТОЛИТОГРАФИИ) РИСУНКА ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ МИКРОСХЕМ С ТОПОЛОГИЧЕСКИМИ НОРМАМИ МЕНЕЕ 1 МКМ
Валерий Русланович Степанов
Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, студент, тел. (913)744-12-73, e-mail: Stepanov_i_vse_vse_vse@mail.ru
Геннадий Васильевич Перов
Новосибирский завод полупроводниковых приборов с объединенным конструкторским бюро, 630082, Россия, г. Новосибирск, ул. Дачная, 60, кандидат технических наук, доцент, заместитель начальника ОКБ по научной работе, руководитель центра обучения, тел. (913)703-70-61, e-mail: perov@nzpp.ru
В статье будет рассматриваться проблема разработки и исследования тестовых структур с топологическими нормами менее 1 мкм, рассмотрены некоторые существующие способы решения данных проблем за рубежом, и проанализирован отечественный опыт.
Ключевые слова: тестовая структура, фотолитография, интегральные микросхемы.
DEVELOPMENT AND INVESTIGATION OF TEST STRUCTURES FOR CONTROL OF THE FORMATION OPERATION (AT THE STAGE OF PHOTOLITHOGRAPHY) DRAWING AT THE MANUFACTURE OF MICROCIRCUITS WITH TOPOLOGICAL RULES LESSER 1 MKM
Valery R. Stepanov
Siberian State University of Geosystems and Technologies, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St., student, tel. (913)744-12-73, e-mail: Stepanov_i_vse_vse_vse@mail.ru
Gennady V. Perov
Novosibirsk Plant of Semiconductor Devices with an Integrated Design Bureau, 630082, Russia, Novosibirsk, 60 Dachnaya St., Ph. D., associate Professor, deputy head of the OKB for scientific work, head of the training center, tel. (913)703-70-61, e-mail: perov@nzpp.ru
The article will consider the problem of developing and researching test structures with topo-logical norms of less than 1 mkm, examining some of the existing ways of solving these problems abroad, and analyzing domestic experience.
Key words: test structure, photolithography, integrated microcircuits.
Потребность в раннем предотвращении брака на операциях фотолитографии в современном производстве ИС стоит довольно остро. В данной статье будет рассмотрен один из способов оценки готовности оборудования для травления плёнок подложек и диэлектриков для формирования рисунка с топологическими нормами порядка 1 мкм. При помощи, которых будет происходить настройка оборудования и проверка его пригодности для достижения определенной точности при операции фотолитографии.
Фотолитография (оптическая литография) - процесс избирательного травления поверхностного слоя с использованием защитной фотомаски. Основными составляющими процесса фотолитографии, определяющими её уровень, являются фоторезист, фотошаблон и конкретная схема реализации технологического процесса, связанная с техническими характеристиками используемого оборудования. В большинстве случаев литография проводится по слою состоящему из пленки SiO2 или SiзN4, пленка металла, поликремния и другое. Проводя литографию по слою диэлектрика 313М4) формируют конфигурацию мас-
ки для локального внедрения легирующей примеси, подзатворного диэлектрика в МДП транзисторах, литография по металлу позволяет формировать топологию токоведущих дорожек, контактных площадок, тонкопленочных резисторов и других элементов ИМС. Технологические процессы фотолитографии включают в себя:
Первый этап - формирование сплошного равномерного слоя резиста на поверхности подложки. Этап включает следующие операции:
а) подготовка поверхности подложки;
б) нанесение слоя резиста;
в) термическая сушка резиста.
Второй этап - создание рельефной структуры (маски) резиста. Операции этапа:
а) экспонирование резиста;
б) проявление резиста;
в) термическая сушка (задубливание) резиста.
Третий этап - это перенос рельефа резиста на технологический слой, имеющийся на подложке. Операции этапа:
а) травление технологического слоя;
б) удаление резистивной маски;
в) очистка поверхности подложки.
Схема процесса представлена ниже на рис. 1.
Рис. 1. Этапы фотолитографии
Исследование порядка фотолитографического процесса показывает, что уходы размеров определяются в основном совмещением и особенностями процесса травления. В настоящей работе разработана топология фотошаблона с набором контрольных элементов для оценки готовности установки плазмохи-мического травления к формированию рисунка с топологическими размерами меньше одного микрометра. Эскиз шаблона представлен на рис. 2.
Фиг. 1. Фиг. 2.
Фиг. 3.
Рис. 2. Эскиз фотошаблона
На фигурах 1, 2 и 3 изображены варианты размеров рисунка для разных конфигураций от 0,5 мкм - до 1,5 мкм.
Порядок действий с фотошаблонами следующий:
1. Выполнение части фотолитографического процесса, включая экспонирование.
2. Плазмохимическое травление слоя окисла на кремнии, на установке " Plasmapro 100 Cobra". Установка выбрана по техническим характеристикам документации. Расположена на участке НПП "Восток".
3. Контроль полученного рисунка изображения под микроскопом.
4. Принятие решения о возможности проводить процесс или его дополнительной настройки.
Критерии готовности:
1. Допустимый четкий фотолитографический рисунок фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3 для размера меньше одного микрометра.
2. Дополнительная настройка на экспонирование и травление если все рисунки показывают нарушение допустимых размеров.
3. Соотнесение рисунка фотошаблона и конфигурации реального фрагмента рабочей схемы.
Таким образом, для оценки возможности формирования рисунка с минимальными топологическими нормами предложен шаблон в следующей редакции. Благодаря которому проведение настройки оборудования и проверка его пригодности для новых фотошаблонов будет проводиться быстрее и с меньшими затратами.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Технология интегральной электроники учебное пособие по дисциплине «Конструирование и технология изделий интегральной электроники» для студентов специальностей "Проектирование и производство РЭС", "Электронно-оптические системы и технологии" / Л. П. Ануфриев, С. В. Бордусов, Л. И. Гурский [и др.]; / Под общ. ред. А. П. Достанко и Л. И. Гурского. - Минск: «Интегралполиграф», 2009. - 569 с.
2. Черняев В. В. Технология производства интегральных микросхем и микропроцессоров : учебник. - М. : Радио и связь, 1987. - 464 с.
3. Зеленцов С. В., Зеленцова Н. В. Современная фотолитография // Учебно-методический материал по программе повышения квалификации «Новые материалы электроники и оптоэлектроники для информационно-телекоммуникационных систем». - Нижний Новгород : ННГУ, 2006. - 56 с.
© В. Р. Степанов, Г. В. Перов, 2017
