得到了叠加

芯片制造商继续迁移到下一个节点,但有迹象表明,传统IC比例正在放缓。

那么是什么导致经济放缓?或者,可能最终撤销摩尔定律吗?

它可能是一个因素的结合。可以肯定的是,集成电路设计成本和复杂性在每个节点飙升。扩展的挑战也起到了一定的作用。和覆盖鲜为人知的神秘的流的一部分也减缓或停止火车。

今天的芯片有多个层。简而言之,叠加的能力是一个光刻扫描仪精确对齐并打印各层上的彼此。

今天的叠加精度个位数的193海里浸泡扫描仪测量纳米范围。在那些微小的尺寸,覆盖错误可以发生在流动,从而影响芯片性能和产量。芯片制造商转移到多个模式,覆盖变得更具挑战性。调整各层和面具是一个艰巨的任务。

说:“这可能是一个潜在的问题阿洛克乌尔副主任和高级经理先进模块工程GlobalFoundries。“问题陈述如下:你有太多的层次要对齐。层的数量你必须对齐,因为多模式呈几何倍数增长。如果你看任何的逻辑公司最先进的10 nm的后端层,一层有多达16个不同的面具。我们今天正在做的八14海里。”

事实上,193海里浸层的数量增加了50%从2 xnm 1 xnm节点,根据ASML。覆盖测量步骤的数量增加了近100%,这些节点,该公司表示。

为了解决这一问题,芯片制造商要求更严格的覆盖规格光刻扫描仪。集成电路供应商还需要覆盖计量工具的一个新类。和工具本身必须齐心协力在工厂可以接受的所有权成本(首席运营官)。

业界正在各种在所有三个领域的突破,但它足以降低14 nm节点和超越的首席运营官吗?

扫描仪的挑战
基本上,覆盖和对齐功能发生在光刻扫描仪。简而言之,叠加是通过调整晶片舞台位置和十字线舞台位置使用晶片上的对齐标志和标线。这也许是重复100次暴露一个掩模层一个晶片。

“大致说来,叠加精度通常是大约三分之一的特征尺寸,或多或少,”哈米德Zarringhalam说,尼康的执行副总裁。”所以在130 nm,单机覆盖约40海里。当你考虑扫描仪针对20纳米技术,要求6纳米混搭的叠加。现在,sub-10nm扫描仪应用程序混搭覆盖的2.5海里。所以在短短几年内,覆盖已被削减了一半。”

除此之外,还有更多的挑战。“叠加在这些小模式变得至关重要,尤其是当多个模式,“Zarringhalam说。“挑战工具制造商将继续减少叠加误差低于其已经令人印象深刻的价值观。挑战芯片设计者和EDA供应商将提出设计更不受覆盖的错误,和使用过程自对准的方法,甚至自我校正。每个人面临的挑战是要记住覆盖只有一个更一般的一部分边缘布置错误,OPC / EDA和处理效果也显著贡献。”

覆盖错误可以发生在扫描仪和其他地方的工厂流。“一些人认为覆盖只是一个光刻技术的问题。它不是。这是一个累积效应”,Gangadharan于高级营销主任说应用材料。“扫描器和面具为它作出贡献。你如何衡量的贡献。和电影和流程为它作出贡献。电影还和流程添加压力在晶片上。这将影响你的形象是如何转移。”

计量的挑战
出于这个原因,芯片制造商必须进行大量的覆盖测量晶片的流。在14 nm,多个模式减少了可容忍的叠加误差只有几纳米。

在覆盖计量,有两个主要工具suppliers-ASML和KLA-Tencor。ASML在线工具,而闻名KLA-Tencor独立的销售系统。两个供应商提供的工具使用散射测量,这是一个光学临界尺寸(OCD)技术,测量光的强度的变化。

一般来说,工具必须有三个属性。“我们需要精度。我们需要大量的高速测量。他们需要对齐,“GlobalFoundries Vaid说。“我们必须做这三件事放在一起。否则,覆盖是致命的。”

今天的工具所做的工作,但有一个缺口。每个工具供应商都有自己的专有规范准确性。精度规范缺失的是一个标准的参考。“参考计量有一个缺口,”乌尔说。“我们不知道如果我们测量是否正确,因为没有参考计量。”

CD-SEMs供应商正在努力制定一个参考计量规范,但数据是有限的。因此,芯片制造商必须依靠制作工具的参考数据准确性的目的。“我们完成通过使用精度旗帜,或从每个供应商self-validation,”乌尔说。

另一方面,工具厂商正在在准确性方面在其他方面。通常情况下,这个工具并不实际设备进行测量,而是小物体称为目标。目标是预制的,diffraction-based结构。简而言之,目标模拟设备的行为。

ASML,使用仿真软件来设计其目标对于一个给定的应用程序模式。反过来,这有助于使一个目标的发展与严格规范准确性,根据Kaustuve Bhattacharyya ASML技术总监,在最近的一篇论文。

目标本身也朝着一个新的方向。如果使用传统的目标1 xnm节点,计量工具成本,和测量时间,可能上升,据ASML。

所以,ASML和KLA-Tencor都朝着多层目标多模式时代。多层目标启用多个测量在一个单一的收购,从而减少成本和测量时间。

最近,阿切尔KLA-Tencor推出了500 lcm,光学覆盖计量系统。提供两个成像和激光散射测量测量技术,弓箭手500 lcm支持各种各样的覆盖测量目标的设计,包括在小沟和多层。这使得准确的叠加误差测量不同流程层、设备类型、设计节点和模式技术。

“如果你监控所有这些相互关系与目标一个或两年前,你需要15个独立的目标。你必须把它们放在文士线,并尝试在地图上标出所有的相互作用,”布赖恩说Trafas, KLA-Tencor首席营销官。“我们取得了一个多层目标能够使所有的测量。我们已经与多个嗒嗒嗒地目标设计,可以帮助。我们可以把它们在。”

在计量是一个关键的推动者。它把实际设备上的目标,使更好的各种测量数据之间的相关性。不过,在许多情况下,目标仍然是外部设备和位于文士。文士和实际之间的测量设备应该匹配,但相关性开始分解在迁移到更复杂的设备finFETs和3 d与非。

工厂集成
现在,下一个困难的部分来了。扫描仪、计量工具和其他系统必须在工厂工作。“每个纳米很重要。我们看到2 d到3 d。我们看到了非常紧密的CD和覆盖在得病的预算。然后,有收缩过程工厂窗户,”Trafas说。“当我们打破错误的来源,有传统的石版印刷错误,覆盖错误和扫描仪CD错误。在光刻过程本身,可能有变化的过程。然后,在工厂有其它来源的错误。”

在半ASMC最近的事件,GlobalFoundries和KLA-Tencor发表了一篇论文,描述一种将更高效的覆盖到工厂。这个方法使用一个corrections-per-exposure (CPE)和运行(R2R)覆盖整个工厂的控制技术。

工厂,芯片制造商可能有三个基本和独立控制回路覆盖function-automated过程控制(APC);CPE;和一个扫描基线控制回路,根据GlobalFoundries, KLA-Tencor。

基本上,APC是中央决定的操作系统或控制器工厂工具和其他功能。一个名叫R2R APC技术,使工具之间的工艺参数的修改。

从APC CPE,这是一个独立的控制回路,提高了覆盖整个工厂流中。这个静态CPE循环每次设备和实现层,根据GlobalFoundries KLA-Tencor。然后,扫描仪循环纠正机械和光学扫描仪中漂浮。

基本上,在工厂,三个控制loops-APC, CPE,和扫描仪loop-independently来回传输数据到扫描仪,计量工具和其他设备。

然而,这种方法是低效和费时。它可能涉及1100个独立测量晶片,仅根据Lokesh Subramany, GlobalFoundries主要工艺工程师。“任何漂移或工具签名两种CPE的突然转变更新时间可能会导致糟糕的产品覆盖和返工率较高。甚至更糟的是,(它)可能导致产量损失的,”Subramany说。

为了解决这个问题,GlobalFoundries, KLA-Tencor描述了一种新的方法,这三个控制回路是集成到一个单一的系统。APC, CPE和扫描仪循环仍将存在,但他们将数据传输到一个中央“转换器和组合器”机制。

反过来,这一机制将传输数据的工具在一个控制路径。“这基本上意味着你纠正每一个接触印刷时,“GlobalFoundries Vaid说。

总之,方法论允许芯片制造商减少整个晶片但是更有效的测量。它还允许一个高达20%的改进的产品覆盖在几个关键层在28 nm和14 nm,根据GlobalFoundries KLA-Tencor。