Библиографические данные: «Технологический контроль размеров в микроэлектронном производстве», Ю. А. Быстров, Е. А. Колгин, Б. Н. Котлецов. – М.: Радио и связь, 1988. – 168 с.
В этой статье поговорим о книге «Технологический контроль размеров в микроэлектронном производстве». Книга на мой взгляд является путеводителем-справочником, в котором отражены особенности, методики и средства измерения размеров для большего числа стадий микроэлектронного производства. Авторы настоящей книги поставили перед собой цель познакомить читателей с особенностями, методикой и средствами измерения размеров для большего числа стадий микроэлектронного производства. Внимание уделено вопросам оперативного контроля размеров непосредственно в цеховых условиях, в ходе технологических операций, а также проблеме повышения точности и автоматизации измерений. Рассматривается вопрос о послеоперационном контроле и прецизионных лабораторных измерениях. В книге наряду с результатами, полученными непосредственно авторами, приводятся данные из литературных источников, дается их критический анализ.
Материал, положенный в основу данной книги, касается преимущественно вопросов оперативного и неразрушающего контроля геометрических размеров при производстве интегральных схем методами групповой технологии. В связи с этим в книге не рассматриваются такие методы контроля, как электронная микроскопия, вторично-ионная масс-спектрометрия, оже-спектроскопия, применение которых наиболее перспективно при поштучном изготовлении микросхем в установках электронно-лучевой и ионно-лучевой обработки.(цитата из предисловия)
При описании методов контроля рассмотрены их принципы, схемы установок, метрологические характеристики методов (погрешности), даётся описание работы установок, сравнение методов (преимущества, недостатки). Методы сгруппированы по областям их применения, которые также рассмотрены в книге.
В книге изложены способы компоновки установок для изготовления деталей микроэлектроники и установок для контроля их размеров во время изготовления.
Приводятся формулы для расчёта физических характеристик, связанных с процессом, используемым для контроля размеров. Даётся описание процессов, происходящих во время изготовления деталей: рассмотрена кинетика – скорости процессов, и химические реакции, используемые для изготовления интегральных схем (например, при нанесении окисных плёнок из диоксида кремния). Книга снабжена достаточным количеством подробных схем и графиков.
В книге также приводится математическое описание явлений, лежащих в основе работы измерительной техники таких как дифракция, интерференция. Кроме того, в ней даются отступления:
- краткое решение дифракционной задачи для отверстия прямоугольной формы,
- алгоритм обработки полезного сигнала при измерении размеров элементов ни дифракционном измерителе,
- сравнения методов плазмохимического, ионно-плазменного и реактивного ионно-лучевого травления (с сопоставлением численных данных).
В книге рассмотрены следующие методы и приборы:
- Фотоэлектрические методы: автоматический окулярный фотоэлектрический микрометр (приведена структурная схема), телевизионные фотоэлектрические измерители линейных размеров – телевизионные микроскопы с бегущим пятном и со сканированием лазерным лучом,
- Дифракционные методы: дифракционные измерители – работающие в проходящем свете, работающие в отражённом свете,
- Методы измерения толщины пластин: пневматические, оптические, ёмкостные, ультразвуковые,
- Методы контроля толщины диэлектрических плёнок на этапах термического окисления и пиролитического осаждения: метод отражательной интерферометрии (лазерный интерферометрический прибор для исследования осаждения диоксида кремния), эллипсометрический метод (эллипсометр прямого фотометрирования для исследования нестационарных процессов с вращающимся поляризатором), визуальный цветовой метод контроля.
- Контроль толщины эпитаксильных слоёв кремния: метод отражательной интерферометрии.
- Контроль толщины плёнок вакуумного и ионно-плазменного осаждения: резистивный и ёмкостной методы, метод микровзвешивания (кварцевый датчик толщины плёнок, микровесы с вибрирующей кварцевой нитью), оптические методы (устройство фотометрического контроля толщины по коэффициенту прозрачности, устройство контроля толщины плёнок по методу двух длин волн).
Книгу можно рассматривать как справочник физических величин и зависимостей. Так в книге можно найти таблицу «Оптические постоянные монокристаллического кремния».
В книге можно найти следующие иллюстрации:
В разделе «визуальные методы контроля»:
- Принципиальная схема измерений линейных размеров элементов на оптических компараторах,
- Принципиальная схема измерений линейных размеров на микроскопах в плоскости увеличенного изображения,
- Графическое изображение погрешности измерений ширины элементов и расстояний (шага) между ними,
- Распределение интенсивности в изображении полуплоскости при когерентном и некогерентном освещении,
- Крутизна края в изображении квадратного элемента в зависимости от его размеров при когерентном освещении,
- Изофоты в распределении освещенности в изображении элемента квадратной формы при когерентном и некогерентном освещении,
- Нормированное распределение интенсивности в изображении светлого элемента при различных видах освещения,
- Специализированная мира для контроля размеров элементов в фотолитографии,
- Принципиальная схема телевизионного микроскопа для визуальных измерений,
- Оптическая схема лазерного микропроектора с усилителем изображения,
В разделе «фотоэлектрические и телевизионные методы»:
- Распределение интенсивности в изображении темнопольных квадратных элементов различного размера при освещении «на просвет»,
- Распределение интенсивности в изображении светлопольных и темнопольных квадратных элементов различных размеров при различных вариантах освещения,
- Принципиальная схема фотоэлектрического измерителя линейных размеров,
- Структурная схема анализатора изображений,
- Функциональная схема рентгенотелевизионного микроскопа,
В разделе «дифракционные методы»:
- Относительное отклонение координат первых минимумов дифракционного спектра объёмного тела типа бипланарной щели от положения соответствующих нулей в спектре плоской щели,
- Дифракционные спектры от элементов фотошаблона,
- Осциллограмма дифракционного спектра от элемента на плёнке нитрида кремния,
- Осциллограмма дифракционного спектра от элемента, образованного фоторезистом,
В разделе обнаружение поверхностных дефектов:
- Оптическая схема системы FLAWS для контроля состояния поверхности пластин,
- Оптическая схема системы прибора для автоматического обнаружения дефектов на магнитных дисках,
- Фрагмент интерференционной картины от поверхности, содержащей царапину глубиной 0,5 мкм и шириной 50 мкм,
- Оптическая схема прибора для контроля чистоты полированных поверхностей,
В разделе «Контроль шероховатости»:
- Оптическая схема профилометра с ножом Фуко и распределение освещённости фотоприёмников,
- Рефлексонометрический метод измерения шероховатости,
- Оптическая схема измерителя шероховатости по спекл-структуре,
В разделе «Контроль неплоскостности и прогиба»:
- Призменный широкопольный интерферометр и характер наблюдаемой интерференционной картины,
- Фотометрический измеритель прогиба,
В разделе «Контроль толщины и равномерности нанесения плёнок»:
- Магнетронная распылительная система коаксиального типа,
- Вертикальная печь с лазерным интерферометром для контроля толщины плёнки,
- Зависимость удельного сопротивления кремния от концентрации примесей и типа проводимости,
- Изменение интенсивности отражённого света в ходе выращивания плёнки поликремния на диэлектрической подложке,
- Схема интерферометра для контроля разнотолщинности тонких эпитаксильных слоёв,
- Оптический резонатор интерферометра Физо-Толанского,
- Установка автоматического контроля толщины плёнок фоторезистов,
- В разделе «контроль глубины при ионно-плазменном и плазмохимическом травлении микроструктур»:
- Схема планарного реактора для ионно-плазменного и плазмохимического травления,
- Схема применения лазерного интерферометра-рефлексометра для контроля плазмохимического травления в цилиндрическом реакторе,
- Основные элементы многоканальной системы контроля процесса плазмохимического травления.
Данная книга подходит в первую очередь для тех, кто уже знаком с методами контроля размеров в микроэлектронном производстве, кто интересуется разработками в данной области, актуальными на 1988 год.
Также книга подходит и для тех, кто интересуется волновой и геометрической оптикой, так как в ней приводятся примеры с использования физических явлений в данной области на практике.