一种带图形的应力监控方法与流程

    专利2025-03-20  26


    本发明属于薄膜应力监控,涉及一种带图形的应力监控方法。


    背景技术:

    1、薄膜应力监控是在薄膜材料制备、加工和使用过程中非常重要的一个方面。薄膜应力会影响材料的性能、稳定性和可靠性,因此监控和控制薄膜应力对于确保产品质量至关重要。在薄膜的生长过程中,实时监控应力可以帮助优化生长条件,避免应力积累导致的问题。反应监控和表面拓扑学分析等技术有助于实现这一目标。一般使用传统的机械方法(如弯曲法、晶格畸变法等)或光学方法(如菲涅尔反射法、x射线衍射法)来测量薄膜的应力状态。这些方法虽然可靠,但可能需要复杂的实验设备和样品制备。研究人员正在开发不同类型的传感器来测量薄膜应力,包括电阻应变计、光纤传感器、压电传感器等。这些传感器可以实时监测薄膜的应力变化,并将数据传输到监控系统中进行分析和处理。通过采用一些监测方法来评估薄膜应力的分布和变化,常用的方法包括表面形貌分析、x射线衍射、拉伸试验等,这些方法可以提供关于薄膜应力状态的定量信息;膜应力监控技术在许多领域有着广泛应用,包括微电子制造、光学薄膜、薄膜涂层等。异常的薄膜应力分布可能会导致产品故障或损坏。通过监控薄膜应力,可以及早发现并排除潜在的问题,从而降低故障率并提高产品的寿命。研究人员正在研究如何利用薄膜应力监控技术来改进材料的性能和可靠性;

    2、然而,目前的薄膜应力监控方法,针对的是没有图形的薄膜进行监控,主要用于监控单个薄膜的应力,即整片衬底上淀积待测试应力的薄膜,包括单层薄膜和复合薄膜,衬底可为硅片,也可为已淀积没有图形复合薄膜的硅片。对于集成电路的在线监控,在线制造的集成电路经过多次光刻工艺和刻蚀工艺,表面拥有一层或多层图形,使用没有图形的薄膜应力监控方法,无法测试带有图形的薄膜应力。

    3、对于无图形的薄膜和有图形的薄膜,两者表面状态不同,相对于的应力存在差异,这种差异对在线制造集成电路的应力监控也存在差异,差异较大时,两者应力值相差较大,目前使用的无图形的薄膜应力无法监控在线制造集成电路的薄膜应力,无法通过图形展示应力分布的情况,来提高改进材料的性能和可靠性,目前没有关于带图形的薄膜应力监控方法相关报道、


    技术实现思路

    1、针对现有技术中存在的问题,本发明提供一种带图形的应力监控方法,通过对带图形的应力监控片表面进行图形修饰,可通过相关图形的刻蚀工艺,制备出相对应图形的薄膜,能够测试相关图形的薄膜应力,填补了带图形的薄膜应力监控方法的空白。

    2、本发明是通过以下技术方案来实现:

    3、一种带图形的应力监控方法,包括,

    4、s1,采用应力量测仪测试衬底的曲率得到衬底的应力前值;

    5、s2,在测试过应力前值的衬底上淀积待测试应力的薄膜;

    6、s3,对已淀积待测试应力的薄膜的衬底进行光刻工艺,得到光刻后的薄膜图形;

    7、s4,对光刻后的薄膜图形进行刻蚀工艺和去胶工艺,得到带图形应力监控片;

    8、s5,对带图形应力监控片进行应力后值测试,将应力前值与应力后值的曲率变化量比较后得到带图形应力监控片的应力,进而得到带图形的应力监控结果。

    9、优选的,所述s1的具体过程为:

    10、将衬底放置在应力量测仪的量测台上,应力量测仪发射镭射光到衬底,应力量测仪接收衬底反射的镭射光,并根据返回的镭射光得到衬底的弯曲程度,得到衬底的曲率,从而得到衬底的应力前值。

    11、优选的,所述s2的具体过程为:

    12、在测试过应力前值的衬底上,通过薄膜淀积设备淀积需要的待测试应力的薄膜;

    13、在淀积薄膜时,通过调整薄膜淀积设备的参数,以确定相关薄膜参数,并记录薄膜的厚度。

    14、优选的,所述s3的具体过程为:

    15、将已淀积待测试应力的薄膜的衬底进行涂胶工艺,旋涂所需的光刻胶的厚度,涂胶工艺完毕后,将涂过光刻胶的衬底放入到光刻机中进行曝光,曝光前,将相对应的光刻板插入光刻机中,光刻机进行曝光时,通过调整曝光机的工作模式,在应力量测仪镭射光扫描路径处无需曝光图形;将已曝光的衬底放入显影机中,进行显影工艺,得到光刻后的薄膜图形。

    16、优选的,所述显影工艺过程中,对于正胶光刻胶,使用显影液将已曝光的光刻胶去除,得到已光刻的薄膜图形;对于负胶光刻胶,使用显影液将未曝光的光刻胶去除,得到已光刻的薄膜图形。

    17、优选的,所述s4的具体过程为:

    18、将光刻后的薄膜图形的衬底,根据待测试应力的薄膜的膜厚确定刻蚀时间,选择相应的刻蚀工艺,去除没有光刻胶掩蔽的薄膜,得到带有图形的衬底,再将将已完成刻蚀工艺的衬底放入去胶机中,根据光刻胶的厚度确定去胶时间,进行去胶工艺,从而得到带图形的应力监控片。

    19、优选的,所述刻蚀工艺的刻蚀采用干法刻蚀机或湿法刻蚀机,去胶机采用干法去胶机或湿法去胶机。

    20、优选的,所述s5的具体过程为:

    21、所述带图形的应力监控片,放入到应力量测仪的量测台上,应力量测仪发射镭射光到带图形的应力监控片,应力量测仪接收带图形的应力监控片反射的镭射光,并根据返回的镭射光得到带图形待测试薄膜的衬底的弯曲程度,得到带图形的应力监控片的曲率,并在应力量测仪中与s1中衬底的曲率相比较得到曲率差值,并根据斯托尼方程得到带图形的应力监控片的应力值,进而得到带图形的应力监控结果。

    22、优选的,所述斯托尼方程为:

    23、σ=a*h2*δbow/d

    24、式中:σ表示应力,h为衬底的厚度,δbow为曲率的差值,d为待测试应力的薄膜的厚度,a为衬底的材料参数。

    25、优选的,所述衬底采用硅片或经修饰过带图形薄膜的硅衬底。

    26、与现有技术相比,本发明具有以下有益的技术效果:

    27、本发明提供一种带图形的应力监控方法,以监控带图形的薄膜应力为牵引,在相关图形的光刻工艺,通过对带图形的应力监控片表面进行光刻图形修饰,并通过相关图形刻蚀工艺,制备出相对应图形的薄膜,能够测试相关图形的薄膜能力,并推广至多种不同薄膜对应的带图形的薄膜应力监控,监控带图形的薄膜应力,能够测试相关图形的薄膜应力,填补了带图形的薄膜应力监控方法的空白,实现了通过图形展示应力分布的情况,来提高改进材料的性能和可靠性。本发明为了实现带图形的应力监控方法,通过对带图形的应力监控片表面进行图形修饰时,需要考虑应力量测仪测试应力的原理,为了量测带图形的薄膜应力,在淀积相关薄膜后,对于相关图形光刻工艺,通过对带图形的应力监控片表面进行图形修饰,即应力量测仪镭射光扫描路径处没有台阶。后续通过刻蚀工艺,制备出相对应图形的薄膜,保证应力量测仪量测应力时,感测器能有效的收集衬底反射的镭射光,进而能得到衬底曲率,通过淀积薄膜前后衬底曲率的变化量得到带有图形的薄膜应力。



    技术特征:

    1.一种带图形的应力监控方法,其特征在于,包括,

    2.根据权利要求1所述的一种带图形的应力监控方法,其特征在于,所述s1的具体过程为:

    3.根据权利要求1所述的一种带图形的应力监控方法,其特征在于,所述s2的具体过程为:

    4.根据权利要求1所述的一种带图形的应力监控方法,其特征在于,所述s3的具体过程为:

    5.根据权利要求4所述的一种带图形的应力监控方法,其特征在于,所述显影工艺过程中,对于正胶光刻胶,使用显影液将已曝光的光刻胶去除,得到已光刻的薄膜图形;对于负胶光刻胶,使用显影液将未曝光的光刻胶去除,得到已光刻的薄膜图形。

    6.根据权利要求1所述的一种带图形的应力监控方法,其特征在于,所述s4的具体过程为:

    7.根据权利要求6所述的一种带图形的应力监控方法,其特征在于,所述刻蚀工艺的刻蚀采用干法刻蚀机或湿法刻蚀机,去胶机采用干法去胶机或湿法去胶机。

    8.根据权利要求1所述的一种带图形的应力监控方法,其特征在于,所述s5的具体过程为:

    9.根据权利要求8所述的一种带图形的应力监控方法,其特征在于,所述斯托尼方程为:

    10.根据权利要求1所述的一种带图形的应力监控方法,其特征在于,所述衬底采用硅片或经修饰过带图形薄膜的硅衬底。


    技术总结
    本发明提供一种带图形的应力监控方法,为了实现带图形的应力监控方法,通过对带图形的应力监控片表面进行图形修饰时,需要考虑应力量测仪测试应力的原理,为了量测带图形的薄膜应力,在淀积相关薄膜后,对于相关图形光刻工艺,通过对带图形的应力监控片表面进行图形修饰,即应力量测仪镭射光扫描路径处没有台阶,通过刻蚀工艺,制备出相对应图形的薄膜,保证应力量测仪量测应力时,感测器能有效的收集衬底反射的镭射光,进而能得到衬底曲率,通过淀积薄膜前后衬底曲率的变化量得到带有图形的薄膜应力。本发明能够测试相关图形的薄膜应力,填补了带图形的薄膜应力监控方法的空白。

    技术研发人员:马朝柱,赵重炜,张旭杰,王刚平,李博,赵沫沫,张凯
    受保护的技术使用者:西安微电子技术研究所
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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