В.Г. Блохин - Современный эксперимент (1062943), страница 45
Текст из файла (страница 45)
Например, толщина слои оксида влияет на плоскостность пластины и беспористость слоя, в свою очередь плоскостность пластины влияет на беспористость и однородность слоя из-за возникновения прн изгибе пластины механических напряжений. В этом смысле наиболее информативным из всех физических параметров качества окажется толщина слоя оксида, так как она определяет и другие электрофизические параметры изделий. В данной операции термического окисления Б! толщина слоя используется в качестве критерия окончания ТГ1. Контроль толщины слоя оксида позволяет регистрировать моменты окончания окисления и автоматизировать управление процессом. 200 Выбор наиболее существенного выходного параметра должен осуществляться исходя нз цели н назначения ТО.
При этом должны учитываться электрофизические параметры качества ТП, Допустим, что данная операция термического окисления входит в общий ТП изготовления МОП-структуры, н образуемый на этой операции оксид будет являться подзатворным. Тогда качество ТО будет определяться следующими электрофизическими характеристиками оксида: 1) удельной емкостью (С„л„мкф!смг); 2) пробивным напряженнем (Е ржм В); 3) диэлектрическими потерями (1п б); 4) термическим коэффициентом емкости (ТКЕ, град' '); 5) удельным сопротивлением (р,„, Ом см); 6) диэлектрическая проницаемостью (е). Эти электрофизическне параметры янляются менее информативными по сравнению с физическими характеристиками оксида, так как являются прозводнымп от них, например, емкость МОП-конденсатора (С=еЗ/4па) зависит от толщины слоя оксида, его чистоты, беспористости и однородности.
Но исследовать этн параметры необходимо, так как они сильно илия|от на интегральную характеристику качества изделия. Надо отметить, что из-за низкой информативности этих параметров осложняется анализ ТП, так как при этом необходимо учитывать большое количество входных факторов, 1,3, Обоснованный выбор наиболее существенного выходного параметра качества Наиболее существенными параметрами, характеризующими качество подзатворного оксида, являются Стл и Е„р,„ы так как они определяют соответственно быстродействие и электрическую прочность МОП-структуры. Однако контроль С,„непосредственно после операции термического окисления невозможен, так как требуется еще произвести напыление металлической пленки на оксид. Поэтому в качестве выходного параметра данного ТП выбирается пробивное напряжение слоя окисла у=)(хохм ..., хг). 1.4.
Отбор трех наиболее существенных Факторов методом ранговой корреляции. Обозначим наиболее сущетвенные факторы следующим образом: х~ — температура подложки; хз †давлен парогазовой смеси и реакторе; хз — концентрация водяного пара в объеме реактора; х4 — температура воды в барботере; х; — скорость потока парогазовой смеси; хг-- скорость нагрева печи. Построим матрицу рангов в виде таблицы.
2О! Рис. Ь,Г!.2. Диаграмме раигвв г! е!7 ри бб бс »с !О г» ха х»' з! зт хэ Рассчитаем коэффициент конкордации В' = —, Н ~~)' ~~~ ат! 72)б,2, ла! (ае-а! !» ! !» ! !Р (12.72162)/1Ое(ба б) 0412 Значение коэффициента конкордации !ат>0,4 говорит о достаточной степени согласованности мнений специалистов. Построим диаграмму рангов (рис. 5,П.2), Построенная диаграмма показывает три фактора, которые обладают наибольшим нлнянием на выходной параметр качества: х!, хг н хе.
2. Построение общей схемы контроля 2,1. Анализ конкретнь!х мероприятий по контролю данного техпроцесса по критериям точности и стабильности, настроенности и отлаженности. Термическое окисление (ТО) кремния характеризуется множеством контролируемых и неконтролируемых входных факторов.
Наиболее важным из них яалюотся входные контролируемые и управляемые факторы х; (трн самых существенных из которых были ныбраны и предыдущем пункте), так как именно они позволяют аынестн технологическую систему и оптимальный режим работы. Контролируемые и неконтролируемые факторы создакет случайные и систематические погрешности ныходного парил!стра, которые характеризуют точность ТП. Любой ТП должен обладать не только высокой точностью, но н высокой стабильностюо.
Для исследования этих характеристик ТО применяется статистический контроль выходного параметра, который основан на аьь борочиом методе. При этом ныборки значений пробивного напряжения МОП-структуры изнлекаются из партии кремниевых пластин после проведения каждой операции термического окисления. Репре»зетатпнность выборки обеспечивается случайным отбором н„!астин, обработанных и различных установках термического 203 окисления. При этом контроль Еии и осугцествляется для МОП- структур на пластинах, отобранных случайным образом. Полученный статистический материал анализируется, и с~роится кривая распределения погрешностей выходного параметра.
Распределение погрешностей Епмм после проведения Одного термического окисления является мгновенным. Оно позволяет выявить случайную н систематическую погрешности ТО, а также качественно оценить ее по виду распределения. При разработке ТП следует по возможности стремиться к гауссовскому закону распределения погрешностей параметров качества. Гауссовский закон распределения погрешностей характерен для ТП с высоким уровнем автоматизации и механизации, с использованием совершенного оборудования, инструмента и оснастки, работающих в оптимальном режиме. Стабильность ТП оценивается по полному распределению погрешности и по точностной диаграмме, которые составляются за сравнительно долгий промежуток времени, для нескольких партий пластин Як прошедших термическое окисление ~рис.
6.П.2). Точностная диаграмма ТП позволяет выявить систематическую и случайные погрешности напряжения Е р„и. Вид точиостной диаграммы и тип закона полного распределения позволяют судить о состоянии ТО и выявлять дестабилизирующие факторы по существующей стандартной методике. После выявления факторов, влияющих на точность и стабильность ТП, проводятся контрольно-разбраковочные операции. 2,2. Описание операцнонного контроля выбранного параметра качества Методика и цели операционного контроля термического окисления кремния были описаны в предыдущем разделе.
Следует добавить, что интегральной оценкой точности ТО является выход годных изделий, т. е. вероятность Р выхода годных изделий, параметр качества которых находится в пределах установленного поля допуска. Операционный контроль термического окисления пластин Я предполагает контроль, как выходного параметра (Е,р,и), так и входных параметров: температуры (1,"С), давления газа в реакторе (Р, МПЛ), концентрации паров воды в объеме реактора гС м-а) 204 Рис.
6.Гь2, Точиистиаи диагиаиии Контроль давления Р= 1...10 МПа производится пружинным манометром с точностью 0,01...0,02 атм. Температура в объеме реактора контролируется с помощью термопарного датчика, позволяющего измерять высокие температуры (свыше 1000' С). Точность измерения повышается введением в электрическую схему корректирующих звеньев, уменьшающих динамическую ошибку термопарного да>чика. Для непрерывного контроля содержания водяного пара а среде реактора применяется масс-спектрометр, который устанавливается в самом реакторе. Он позволяет измерять состав парогазовой смеси в широком диапазоне давлений.
Контроль пробивного напряжения МОП-структуры (выходного параметра ТО) производится, как уже говорилось, выборочным методом. На выбранные из пластины Я! кристаллы устанавливаются измерительные зонды, на которые подается постепенно увеличивающееся напряжение. Г1робой слоя оксида фиксируется микоамперметром по резкому скачку тока в измерительной цепи. огда выделение отдельных элементов нз пластины невозмгокно, использузотся технологические тест-структуры, которые воспроизводят рабочие структуры и подобны им по конструктивна-технологическим параметрам. Для удобства измерения они формируются независимо от рабочих структур, но па той же кремниевой пластине. Управление ТП окисления кремния осуществляется следующим образом.
Встроенная аппаратура неразрушаюшего контроля толщины оксида позволяет не только следить за ходом ТП, но и автоматизировать сам процесс. При этом используется фотометрический измеритель толщины оксидной пленки, принцип действия которого основан на измерении показателя преломления материала. Лвтоматизированная система фотометрического контроля строится с использованием ЭВМ. Излучателем служит гелий-неоновый лазер. Луч излучаемого им света попадает на кремниевую пластину через кварцевый реактор или специальное окошко в нем. Отра>кенное излучение принимается фотоприемником и преобразуется в электрический сигнал, который после предварительного усиления н нормирования обрабатывается и ЭВМ. Как только толп!ива оксида на одной из подложек (или средняя толщина на всех подложках) достигнет заданного наименьшего значения, ЭВМ выдаст команду на вклкченпе злектропневматнческих клапанов, которые перекроют магистраль подачи парогазовой смеси и откроют магистраль продувки реактора азотом.
После этого процесс окисления партии пласт>и> заканчивается. 3. Проведение матема > нческого моделирования данного техпроцесса 3.1, Обоснование необходимости проведения мод>лирования выб>равного тетнроцессо (место и роль моделпрования в общей ,сх> и> организации кг>нтро>зия качества данной 7'О) воз таблица 1П2 аз ои Ха е 2 2, 2222Яз "б тиаз к а,аа 9! 28 51 88,38 85,! 9 75,48 35,5 50,62 69,88 89 30,5 89 84,5 77,5 33,5 50 70,5 93 26 90 77 82 26 46 70 85 35 88 92 73 4! 54 71 119,5 40,5 ! 19,5 0,5 + + + + и = — ~~~' (у, — Ьа)2 = (й ! — у!)'+ (у- — у )2. 2) осуществляем проверку однородности дисперсий по критерию Кохрепа 0 = о 2,1'"'тз з',, 22 = 112>5„ Современный ТП характеризуется повышенной сложностью и наличием множества контролируемых и неконтролируемых факторов, влияющих на него. Для описания систем, представленных в виде ечерного япгикаа (см. П.1.2), успеппго применяется полнномиальная модель, дающая возможность учитывать множество входных факторов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
