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衍射型计量检测技术使套刻尺寸提高到45nm的水平 |
| 发布时间:2003年8月21日 点击次数:467 |
| 来源:半导体国际 作者: |
 空间成像套刻（Overlay）测量技术是半导体制造业者非常熟悉的技术,也是一种可靠的量测技术,已使用几年而鲜有变动。当晶片被装入光刻机后,光刻机系统用白色光源投射显微镜,对特定的box-in-box结构进行检查,最后通过影像的处理确定套刻的误差。尽管这种方法行之有效,但是当我们的工艺进入到纳米级水平时,传统Overlay检测方法遇到了一些问题。第一个问题是box-in-box结构的尺寸比较大,通常包含一些数微米大小的棒条状（矩形）图形,与相应的电路图形尺寸大小不相当。此外,box-in-box结构面积较大,图形密度较低,它的抛光速率与高密度图形的电路区域完全不同。因此,随着电路中越来越小的尺寸的图形不断的增加,这些传统的box-in-box检测图形不能正确地反映出电路图形自身的尺寸的性能。 随着器件尺寸的不断缩小,传统的检测方法中的准确性问题突出来了,特别是由测试手段引起的检测偏移（tool-induced shift,TIS）问题。传统Overlay检测手段的TIS可以达到几个纳米的数量级。但是,对于65 nm工艺水平来说,2~3nm TIS的检测不确定性这个值太大了。所以必须寻找一个新的套刻尺寸的检测手段。 传统Overlay检测手段很难减小TIS的值,因为TIS与残余像差密切相关,最关键的是显微镜的物镜。即使StrehI比（清析度的量度）高达0.9,TIS性能仍然不能满足更先进的设计规则的要求。传统Overlay检测技术遭遇到的不仅仅是光学系统的问题,它还面对这样一个现实：套刻测量用标记图形不能真实代表比它小几个数量级的电路图形的实际性能。 Nanometrics公司正在开发一项新技术,他们用光谱方法取代了传统成像技术。从设备统计性能的观点来看,这一技术更加行之有效。这项技术的测量不确定性要比传统技术小6倍,能够达到45nm先进工艺所要求的精确度和准确度要求。Overlay衍射测量技术起源于利用散射和衍射进行光学CD测量的方法。衍射技术的一大优点是测量标记图形的CD和工艺过程中的CD处于同一数量级,与电路图形尺寸相吻合。 Overlay衍射测量技术的另一优点是光谱方法不易受TIS的影响。传统Overlay测量技术的目标是将测量标记图形进行比对,并保留测量标记图形之间的相对空间信息。受残余像差的影响,要保留这些空间信息是很难的。当测量标记图形转移到成像平面上时,残余像差会直接影响其空间关系。而衍射技术则不同,它将来自量测标记的衍射光收集后,送到光谱仪进行光谱分析,因此光子相对于量测标记图形的空间关系不再是关键因素。光谱技术对光学系统残余像差的敏感度要低得多。因此对光学系统质量的高要求不再是测量的基本条件。因此新技术比传统技术更容易实现设备之间的相互比较和匹配。 然而,新方法的实际情况却遇到了一个新问题。传统Overlay测量标记图形的大小是900μm2,可用于水平方向和竖直方向上的Overly测量。而新系统中,XY方向需要有各自不同的测量标记图形。器件制造商不得不重新制作,并要习惯新标记图形的使用。为了将衍射标记图形缩小到box-in-box的大小,新的技术正在开发中。  新Overlay衍射测量技术可以满足45nm工艺的要求。（Nanometrics） |
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