当前的检测技术似乎能向更小节点推进，但仍需要开发出更稳定的建模方法，并对外形和界面进行高精度控制。由于某些量测工具已处于功能极限，因而需要发展新技术。
对摩尔定律的追求导致互连延迟较门延迟更加显著，铝互连被具有较低电阻率的铜互连取代。铜互连引入了一项新的沉积工艺——双大马士革工艺，这种技术在沉积金属前就刻出介质图形，并利用衬垫和种子层覆盖保护铜材料和辅助沉积过程。采用电化学方法沉积铜，以填充沟槽和通孔，随后进行化学机械抛光（CMP），之后在表面盖上一层介电材料保护表面。这种工艺本身是可行的，但要满足设计规格，量测技术则变成了关键（图1）。
“推出CMP测量技术目的是将参数控制在目标工艺窗口内，并可以监控材料的使用，”应用材料公司金属平坦化部门硅系统小组的管理总监Wei-Yung Hsu这样介绍，“尽管当前日益关注的重点仍是与工艺本身相关的各项技术，但量测和工艺控制将决定CMP是否可行的关键所在。对于BEOL互连工艺的铜CMP工艺而言，保持晶圆内部和晶圆之间的均匀性对于薄膜电阻的均匀分布以及高Cpk来说很关键。晶圆内去除铜的均匀性对于控制晶圆内的凹陷和腐蚀不均匀很重要，
并使薄膜电阻的分布更加均匀。不均匀的主要原因是使用材料的性能在工艺中会漂移；比如铜CMP工艺中，通常由于抛光垫的磨损，会出现阻挡层和电介质抛光去除速率的漂移。”（图2）
KLA-Tencor的光学CD产品市场总监Wayne McMillan 回忆说，“对于90和65 nm节点的技术，因为需要在低k材料上进行测量，因此仅仅检测BEOL阶段的CD就很有挑战性了。难度在于如何用CD-SEM实现对低k材料的高精度测量。”
FEI 公司复杂大客户的技术专家Brennan Paterson指出：“侧壁倾角变得越来越陡峭。由于未来两到五年，PVD、氮化钽、钽阻挡层以及铜种子层和电镀薄膜将达到技术极限。同时光刻技术的变化引起重要的挑战，一切都将变得更加复杂。”
由于涉及到三维建模，因此通孔和接触孔的测量更为复杂。采用高级算法的软件会有帮助，量测OEM厂家正在开发这种应用软件，主要服务于45 nm技术。用户需要测量通孔的深度，并确定刻蚀是否还未穿通低k材料造成开路，或者刻蚀过度引发接触孔或通孔的电阻问题。
另一个重点关注的方面是铜CMP。有些采用光学手段进行监控。光学关键尺寸（OCD）测量技术可在抛光后精确测量铜的厚度，并可将数据反馈至抛光机进行优化，因此颇具吸引力。“我们还能测量连线横截面积上的铜的体积，这能更好地给出铜连线的‘薄膜电阻’。” McMillan介绍。通过体积测量就可以预知电气性能，并可优化抛光工艺，获得最佳电气性能。
32 nm 技术节点将采用多孔低k材料，通孔连线可能存在空气间隙。目前的铜互连技术——阻挡层/种子层和铜本身——会继续用到下两代技术节点。使用新的薄膜材料钴钨磷化物（CoWP）覆盖层盖住铜，有助于防止电迁移。一些其他材料的刻蚀，如在系统级芯片（SoC）,要测量多层薄膜堆叠是很棘手的。
据KLA-Tencor光学薄膜部门总经理Ahmed Khan介绍，厚度测量的要求正在向薄膜厚度和成分扩展。“用户需要测量厚度、组分、孔隙率、孔径尺寸和分布，来获得可控的低k薄膜，”他说，“对于45 nm技术节点，测得薄膜厚度、组分和孔隙率就已足够；但对于32 nm和22 nm技术节点，由于可能引入气隙，测量孔径尺寸分布也很重要。” 可以利用椭圆偏振光谱法同时测量这些材料的厚度和折射率。采用椭圆偏振光谱法还可以计算组分性质和孔隙率。
量测技术的挑战
KLA-Tencor的薄膜产品市场总监Adrian Wilson介绍：“45 nm 及以下的技术节点有两大主要量测障碍，第一是新材料，第二是集成。”新材料越来越复杂并更薄。现在不仅需要对层间绝缘体（ILD）衬垫和阻挡层及低k盖帽层进行厚度测量，还需要做组分测试。许多薄膜的附着力和阻挡特性与组分有关。对于更小尺寸的设计规则而言，由于组分决定薄膜性能，因而很关键。同样，如果采用TaN和CoWP这样的盖帽层，它们对互连和电迁移的影响也取决于其组分厚度。孔径大小和分布对低k材料也越来越重要。
Wilson说：“对于45 nm和32 nm技术节点，必须测量带图案的晶圆或裸芯片的这些特征，但不需测量划片槽和辅助结构；测量工具必须控制测量路径并实施测量。”椭圆偏振光谱法（SE）利用一种绝缘体图形量测模块，可以进行图形结构测量并获得薄膜厚度、折射率、相关组分和孔隙率。
有些薄膜图案受到图案本身尺寸的影响。线宽和线距的比值变化会影响某些薄膜的组分以及盖帽层的组分。在一种微型结构上沉积一种材料，就会得到一种组分结果；在较大结构上沉积，组分本身会变化。“这给集成带来挑战，” Wilson介绍，