蚀刻工艺表征

初始屏蔽检查

对蚀刻工艺的良好理解始于理解初始掩模轮廓，无论是光致抗蚀剂还是硬掩模。掩模的重要参数是厚度和侧壁角度。如果可能，对横截面进行SEM检查，以确定适用于您的蚀刻步骤的不同特征尺寸的侧壁角度。对于大特征和非关键蚀刻，可能只需要测量掩模厚度。

检查抗蚀剂掩模是否需要去渣。一般来说，通过去除显影步骤留下的有机残留物，去渣将使蚀刻步骤在每次运行之间更加一致。在某些情况下，不管曝光和显影时间如何，这种残留物都会残留，并且去渣步骤是蚀刻工作所必需的步骤。二氧化硅上的AZ抗蚀剂的例子如下:

要测量掩模厚度，您可以使用横截面扫描电镜和补充软件。此外，对于透明薄膜，如光致抗蚀剂和电介质，您可以使用反射计或椭偏仪工具。掩模的初始厚度很重要，因为蚀刻过程的结果称为选择性，定义为材料对掩模的蚀刻速率。如果你选择的工艺的选择性很差，你将不能蚀刻到你的材料很深，或者你可能需要一个更厚的掩模。另一方面，对于某些工艺，例如深硅蚀刻，对于适当选择的掩模，选择性可能非常高，超过100比1。

工具选择

蚀刻工具是高度专业化的，每种工具都有自己的一套工艺气体、材料和样品尺寸限制。为您的工艺选择合适的样品并确保您的设备符合材料限制非常重要。在蚀刻过程中使用错误的材料会破坏你自己的工艺，也会污染以后的工具。将腔室恢复到初始状态可以使整个蚀刻室停工一整天来清洁污染物。

使用下表作为工具选择的指南。与员工一起检查以确保您的样品和过程是兼容的，这从来都不是一个坏主意。

大多数蚀刻工具很容易接受4英寸的晶片，并可以重新配置为2英寸或6英寸。然而，不规则的形状，例如小片和正方形衬底，需要载体将它们保持在室内。选择载体与选择工艺化学同样重要。在蚀刻过程中，气体会与载体相互作用，产生会影响样品的副产品。此外，热导率对掩模的选择性和蚀刻速率有很大影响。尽管一些工具提供了备用惰性载体，但为您的工艺配备自己的载体以防止交叉污染始终是一个好主意。

准备试验箱:清洁和调节

在多用户设施中，当第一次使用工具时，人们永远无法确定工具和蚀刻室的状态。尽管大多数蚀刻工具都有使用后清洁处理室的规定，但最好检查一下，确保之前的用户已经执行了正确的清洁步骤。您也可以使用标准清洁方法，使用空室或提供的清洁载体运行您自己的清洁步骤。

下一步是调节试验箱。这意味着用我们的实际配方运行虚拟样品或载体一小段时间，通常不超过5分钟。该步骤将准备质量流量控制器，并确保气缸打开。此外，这一步会用您的样品在蚀刻过程中会看到的材料覆盖反应室的侧壁。在没有调节的情况下，样品在蚀刻开始时(清洁室)与蚀刻结束时(调节室)将经历不同的室条件。一个接一个地运行多个样本具有相似的效果。理想情况下，您希望您的样品在整个过程中看到相同的反应室条件，并且调节步骤为第一次蚀刻的第一部分准备反应室。调节是可选的，但强烈建议确保可重复的结果。

c.在所有的蚀刻之后，通常需要另一个清洁步骤，以便为下一个使用者留下清洁的、可预测的工具。下图总结了所有步骤。

蚀刻后的计量

在执行蚀刻工艺之后，需要进行几个测量来适当地表征该工艺。其中包括蚀刻速率、选择性、均匀性和侧壁角度。采用横截面扫描电镜将有助于您提取蚀刻材料厚度和掩模最终厚度的数据。这些蚀刻速率的比率决定了选择性。你也可以测量侧壁角度，如果这很重要的话，并且，如果图案是为其设计的，提取蚀刻速率对特征类型和尺寸的依赖性的数据。小的隔离孔与大的开放区域蚀刻不同。这被称为纵横比依赖蚀刻(ARDE)。下面是深硅蚀刻的例子。

为了测量较大样品或晶片的均匀性，在五个点进行测量:十字图案的中心和四个边缘。使用下面的公式快速测量均匀度:

(最大‐最小)/(2 *最大)*100%

均匀性可能不适用于小芯片。

关于选择性有一个重要注意事项，它主要与光致抗蚀剂和有机掩模相关。蚀刻配方有时在配方的第一部分包括去渣步骤。这可以去除大量的抗蚀剂，并且可以给出选择性取决于蚀刻时间的概念，时间越长，选择性越高。确保您了解去渣对掩模厚度的影响，并在适当的时间进行掩模测量。在某些情况下，重要的是仅测量第一个去渣步骤的抗蚀剂去除速率，以了解在配方中实际蚀刻步骤开始时的起始抗蚀剂厚度。