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克服先進製程挑戰的新一代量測方案

上網時間: 2015年08月13日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:製程  KLA-Tencor  微影  量測  EUV 

在 1Xnm 的設計節點上,製程空間、線寬和圖案疊層對準容錯都會縮減。量測系統的挑戰是跨越各種材料、製程和patterning技術,測量和控制與製程、關鍵尺寸及疊層對準相關的極細微差異。針對以上挑戰,KLA-Tencor 的 5D patterning控制解決方案,著重解決patterning製程控制的五個要素問題──元件的三個幾何尺寸、實現結果所需時間和整體設備效率。

5D patterning控制解決方案可透過整個晶圓廠製程(微影模組內部和外部)的表徵、最佳化和監控來推動最優patterning結果。例如,在微影模組中,KLA-Tencor 的 Archer 500LCM 疊層對準和 SpectraShape 9000 關鍵尺寸量測系統能夠識別和監測patterning誤差。SpectraFilm LD10、WaferSight PWG 和 LMS IPRO6 系統超越微影單元,可以隔離額外的製程或光罩相關patterning誤差來源。

這些綜合性量測解決方案採用 K-T Analyzer先進的運行時間資料分析提供支援,允許智慧型回饋和前饋製程控制循環。考慮到這些晶圓廠範圍內的patterning差異來源,5D 解決方案可以利用現有的製程設備,協助晶片製造商獲得更快、更具成本效益的先進patterning技術改善。

在 16/14 奈米的設計節點上,疊層對準容錯約為 4.5 奈米。在 10 奈米節點上,疊層對準預算約為 3.5 奈米。由於超紫外線 (EUV) 微影量產的延遲,1Xnm 設計節點採用了 multiple patterning 和 spacer pitch splitting技術。

Multi-pattering技術會因為隨著產生結構所需的製程步驟增加而使得相關的量測更加挑戰。例如,如果使用double patterning微影,則疊層對準測量系統必須能夠對層內疊層對準誤差(within-layer overlay error)和層間疊層對準誤差 (layer-to-layer overlay error)提供精準回饋。

由於multi-patterning技術增加了patterning複雜性,因此還需要監控整個晶圓廠的製程,以協助積體電路工程師瞭解整個晶圓廠範圍的製程對最終patterning有何影響。在這一環境下,KLA-Tencor 的 5D 圖案成型控制解決方案等量測解決方案,對於獲得最佳patterning結果至關重要。

隨著設計節點縮減,製程變異對patterning品質會有更大影響。量測的目標是要發現、表徵和監控這些差異,以便提升總體裝置的良率和可靠性。

Archer 500LCM 的基於散射的疊層對準測量技術使用業界獨一無二的雷射光源,實現更高精度的測量,並支援寬廣的量測目標間距(target pitch),可確保設計規則和製程的相容性。較小的雷射光斑還允許使用足夠小的量測目標,以便放置於晶片內,這樣可產生較高採樣率,在先進的設計節點上實現所需要的疊層對準控制級別。

疊層對準測量精度取決於多項因素,包括目標設計(target design)、疊層對準測量系統的光學設定,以及可用的演算法。Archer 500LCM 結合了基於成像和基於散射的測量技術、各種各樣的光學設定,以及創新的演算法,為IC製造商提供了針對一系列處理層、設計節點和良率改進階段的精準度進行最佳化所需的靈活性。透過提供高精準疊層對準測量,Archer 500LCM 讓IC製造商能夠獲得產生更好patterning結果所需的回饋。

Archer 500LCM 在多個積體電路製造廠內用於量產。疊層對準測量時間與當站製程、設計節點和其他因素高度相關聯。在大量生產中,Archer 500LCM 基於散射和基於成像的技術均可提供在先進裝置上支援疊層對準誤差測量所需的產能。

薄膜測量的主要挑戰是:為在先進設計節點技術中使用的各種薄膜材料和薄膜疊層提供產生高精準測量所需的靈活性。第二個挑戰是:維持高產能,以便測量與複雜結構及多圖案相關的更多薄膜層數。SpectraFilm LD10 兼顧測量性能改善與產能提升,能夠應對 16 奈米及以下尺寸薄膜量測的挑戰。

與傳統弧光燈相比,SpectraFilm LD10 全新雷射驅動電漿光源可產生更高光強。這可產生更強的寬頻功率,從而改善測量精度;此外,其光穩定性獲得改善,從而獲得更好機台量測差異,以及更長的燈時(減少維修)。

SpectraFilm LD10 可為各種各樣的薄膜層提供可靠的高精度薄膜測量。SpectraFilm LD10 的寬頻光譜橢偏儀子系統用於測量諸如 FinFET 等複雜裝置結構成型中使用的超薄多層薄膜層積。全新的紅外光譜橢偏儀子系統支援對較厚的多層薄膜層積進行測量,例如 3D NAND 快閃記憶體裝置中的薄膜層積。

與上世代薄膜量測系統相比,SpectraFilm LD10 具備更高產能,可支援先進薄膜量測的生產要求。





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