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纳米浸入式光刻将一直延续到32纳米。随着
工艺窗口的不断缩小和在早期生产时对参数成品率的相关影响,将导致设计间的相互作用日益复杂。“即便是现在,我们在早期生产中发现的错误是系统错误,而不是随机错误。”他说。
SEM有着隐藏的系统错误,它随简单的CD
测量到更多的与成品率相关的、基于形状和设计的测量方法而增加。对于
散射仪,则是从特征尺寸和边墙角度测量到更多的与成品率相关的、多参数的基于侧面轮廓的测量方法。传统的方块套方块的套准测量方式正转向更加精确的基于光栅原理的测量方法和在许多情况下的应用片上测量方法。“目的是为了揭开前一代工具不能观察到的隐藏的系统错误。”KLA-Tencor公司的负责参量解决方案的
技术副总裁Kevin Monahan这样说,“事实上,至少有四种隐藏的系统误差:观察不到的, 未被采样的,不能建模的和不能修正的。”
作为考虑在散射仪之前的情形的一个例子。用CD-SEM去定义栅极侧面轮廓是困难的,并且常常要用AFM来做补充测量。现在散射仪能够测量栅极侧面轮廓的细节(尤其显著的是能看到过刻蚀凹槽和底部放大效应),相对于原先的CD-SEM,他们对电性能和成品率更加敏感。
对于SEM,不能看到过刻蚀凹槽和底部放大效应这些隐藏的错误。
未被采样的错误也是一个要考虑的方面。“许多采样计划的失败是因为他们没有足够取样或是细节不充分。” Monahan说。批与批之间的采样是通常的做法。晶圆到晶圆的采样正变成一种日益熟知的用于预见散射仪的方法。在预见先进工艺控制中,对每批二十五片晶圆进行采样是通常的做法,用独立测量工具就能有效地完成。在执行批与批之间或晶圆与晶圆之间采样,并进行适当修正后,剩下的大的CD偏差则来源于晶圆内。这样,下一个挑战便是晶圆内的和像场内的修正。必须再次增加采样以满足这些要求。
CD和套准的应用中都会产生未模型化的系统错误。晶圆上位置和像场间互相作用经常被忽略。在套准方面,高阶未模型化的误差会来自于热应力,不对称的沉积和其他工艺引入的形变。而后,未模型化的片上误差则来自于镜头失真和掩膜制造。
第四类隐藏的系统误差是无法纠正的误差。在fab中,很难通过采用标准的APC策略控制这类误差,尤其是来自于掩膜板的像场内误差的情形。对于无法校正的误差,一种长线的、闭环DFM的策略可能更加合适,在这种策略中,设计数据会预见给fab测量系统,同时fab数据也反馈给设计,以优化工艺窗口。关键是,DFM是为了扩大某一给定器件的成品率窗口,而APC是为了保证工艺在这个成品率窗口下进行。将来,两者都需要更多的工艺测量反馈。
在检测方面,KLA-Tencor公司晶圆检测组资深市场总监Brian Duffy注意到了一系列已经出现或者正要出现的难题,用术语来说是图形相关的难题或系统机制。
“测量的领域在变化中,比如CD、剖面、空间成像、以及膜厚测量、缺陷和颗粒测量。”Nanometrics公司市场总监Peter Gise说,“在我们向65纳米技术前进时,CD-SEM和成像正达到它们的极限。散射仪正变成一种补充的测量手段,主要用于光学CD测量,它也可以用于基于衍射的套准测量。然而,我们也能够挖掘出其他的能力:比如不同目标和精细调整的套准光学,也许能推动空间成像用于45纳米技术。
Nanometrics公司的工程平台经理Jon Madsen注意到,膜厚测量和65纳米OCD测量两者变得模糊起来。“这是两种分立的测量。现在我们正把测量从划片槽移到有源区上。”他说,“在65纳米,为了得到更好的工艺控制,在划片槽里的膜厚测量将在器件有源区上进行。”测试目标将被设计在划片槽里。你可以用散射仪测量膜厚,散射仪征用于更多的工艺和更多的层次中。”对65纳米APC光刻是关注的焦点,每一步光刻工艺需要散射仪进行测量。
Nova Measuring Instruments公司的CTO Moshe Finarov也注意到:在45纳米技术节点,散射仪可以作为选择之一。“因为缺乏芯片与划片槽上测试点之间的相关性,测量必须在芯片图形上完成,”他说,“既然保证束斑大小尺寸与实际设计规则兼容在实践上是可行的,那么测量就必须在复杂三维结构上进行,这就需要有不同于现有的模型化能力。”要得到测量结果分布图就需要在晶圆上有更多的测量点,要求更加高的生产能力。大多数工艺将涉及复杂的APC方案,并且大多数工艺工具也将使用集成测量。
Rudolph Technologies公司市场总监Christopher Morath同意膜厚与光学特征尺寸是趋同的。 “在平面结构上测量膜厚无需满足在65纳米技术节点时所需的工艺控制要求。制造者将采用图形测试结构,可以取得工艺在实际芯片上非常类似的的表现。先进晶体管结构的引入将加速这种趋势的进展,栅极介质将很有可能被硅条围着,形成一个三维