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作者:Adam Ge和Shimon Levi
随着在10nm及以上节点中使用的多图纹层数量的增加，半导体行业的图纹挑战也在增加。图案化需要高度精确的覆盖，这一直是一个问题，但随着多图案化的复杂性，更小的尺寸和随后收紧的覆盖误差预算，现在它是一个主要的技术障碍。
光学覆盖技术是10nm大批量生产(HVM)的最先进技术。优点包括能够以高吞吐量对多个特征进行成像。目前的光学工具支持产品上覆盖(OPO)灵敏度的规格，这是测量精度的表示。
图1。在当今的大批量制造环境中，覆盖预算计算的组成部分的细分。
然而，由于光学覆盖结果和电气测试结果之间的差异，覆盖精度受到严重关注。这个问题很大程度上归因于位于划线线上的光学覆盖标记。传统上，覆盖标记需要足够大，以适应光学分辨率。但是，由于标记比在模具中打印的图案更大，并且由于图案密度和局部工艺效应的差异所产生的固有缺陷和不对称性而进一步受到影响，光学覆盖是真实模具的较差代表。这导致人们要求开发一种参考方法来验证测量结果并确认真正的覆盖精度。
由于改进覆盖控制对于HVM晶圆厂的学习至关重要，我们研究了使用SEM(扫描电子显微镜)部署内联电子束覆盖计量系统作为内联光学覆盖的参考计量系统。我们在一篇由应用材料和GLOBALFOUNDRIES共同撰写的题为“产品电子束叠加”的技术论文中描述了我们的工作，该论文在最近的ASMC(先进半导体制造会议)[1]上发表。
该研究方法结合了高分辨率成像、物理测量和重心算法(CoG)，达到亚纳米精度，间接获得真实的覆盖。使用一种被称为随机定位SEM叠加(RLSO)的精确且无损的计量技术，对感兴趣的区域进行选择性采样，以确认实际叠加偏移是我们研究的核心部分。这些区域是用电子束技术测量的，这是唯一一种分辨率足够高的技术，可以从复杂的小设备生成叠加数据。
用于RLSO采样的高分辨率CD-SEM工具与使用可见光的光学覆盖不同。扫描电镜采用加速电子束，其光斑尺寸小至几纳米，这是其分辨率能力的代表。各种类型的sem被称为电子束工具，它们不仅包含高分辨率成像，还包含物理测量和计量算法，以实现亚纳米精度，使其适合于14nm技术节点的RLSO方法，向0nm OPO迈进。
在这项研究中，我们展示了一种新的、更准确、可靠和快速的方法，可以实现光学覆盖和测量的在线控制的最佳性能。这项工作提出了两种选择:一种是组合扫描电镜覆盖层和光学覆盖层，它提供了将测量采样池增加一个数量级的选择，从而能够对整个划线领域进行更全面的表征。第二种是只使用扫描电镜的模内叠加测量。最近引入的创新硬件使SEM工具能够显著提高吞吐量。
[1] M. Karakoy, D. Park, Y. Zhou, Z. Ge, A. Siany，“产品电子束叠加”，SEMI先进半导体制造会议论文集(ASMC)，萨拉托加斯普林，纽约，2017
shimon Levi是应用材料公司的产品营销经理。
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