管理产量与EUV光刻和推断统计学

识别问题,实际上影响产量正变得越来越重要,高级节点更加困难,但有进步。

尽管他们是密切相关的,收益管理和过程控制是不一样的。收益管理寻求最大化功能设备的数量的线。过程控制重点是保持每个设备层在其设计规范。

例如,在光刻过程控制寻求面具模式转移到晶片尽可能准确。精度等指标被定义为临界尺寸(CD)、粗糙度和位置误差。潜在的缺陷包括:桥梁、断裂和空间模式,在接触和通过,或合并洞模式。偏离预期的模式可以随机或系统。

发现问题的缺陷
并不是所有的抵抗缺陷可打印,并不是所有的功能变化导致设备故障。工作在今年的学报先进光刻技术和模式发布会上,解放军的弗朗茨扎克解释说,yield-focused流程模型必须知道目标电路的一部分失败,为什么,和频率。误差预算考虑有多少实例的一个具有挑战性的特性,定义了一个可接受的失败。^⁠[1]

特别是,扎克说,产量损失是由过程分布的尾部。“如果没有良好的收益率分布的中心,你没有一个可制造的过程。“因此,标准差并不能提供足够的信息。缺陷机制与强大的尾巴将主导整体收益。收益管理团队需要知道这些缺陷机制是什么,它的发展机制计量和检验计划。例如,抵制桥梁缺陷的发生可能是完全随机的,但漂移在腐蚀过程中可能会使这些缺陷或多或少可能打印。腐蚀过程,然后,就是收益管理工作将有最大的影响。

随着过程的复杂性的增加,大量的晶片被任何单一的计量信息步骤减少。单一度量值可能足以描述这个过程,但不是与整体收益。另一方面,相当多的时间将一个晶圆开始与第一电测量晶圆。工程师依靠计量迅速识别潜在缺陷的晶圆,而不必等待电气测量。神经网络分析可以提供宝贵的见解,因为它认为所有可用的数据,而不是从假设的测量是很重要的。

谢Yogev和他的同事们应用材料和imec使用卷积神经网络(CNN)预测器件阈值电压,测量结束时,电子束五个不同地点采集的图像- STI形成后,闸门腐蚀后,假门切除后,联系CMP后,和金属腐蚀。[2]他们发现材料变化比几何变化和阈值电压关联性更强。具体地说,CNN post-CMP图像识别沉积钨签名,导致一步预测阈值电压的变化。虽然STI /门覆盖与阈值电压测量几何相关性最强的,他们没有预料到最终的测试结果。而不是单纯依赖post-CMP或post-gate测量,然而,积累信息逐层增加整体预测的准确性。在工厂环境中,早期的测量可以用来识别潜在问题对未来进一步审查晶片检验点。

建模边缘位置错误
虽然过程控制和收益是不一样的,他们当然是密切相关的。光刻技术指标如边缘位置错误关联的产量完成电路,EPE前缘过程中目前高得令人无法接受。ASML伤害Dillen估计当地的CD和放置错误是最大的贡献者EPE,而覆盖错误约占总数的三分之一。^⁠[3]在一个更详细的分析,克里斯·麦克Fractilia CTO,开发了一个模型EPE完全基于可测量的量。^⁠[4],他解释说,这样一个模型可以用于很多性格,但也可以支持过程控制决策和预算的计算错误。而麦克的演讲关注边缘位置误差互补的光刻,他强调,该方法可以更广泛的应用。

图1:在互补的光刻技术,边缘位置误差取决于风险敞口以及它们之间的叠加。来源:Fractilia

互补的光刻技术使用两个掩模曝光定义完成的模式。面具,“线”面具,定义了一个数组的行和空格。面具,“削减”面具,削减成段。

图2:小标准差的变化叠加会引起大的变化过程窗口。来源:Fractilia

线和削减面具的步骤都有一定的误差,以及它们之间存在一定的偏差。如果总误差太大,第二曝光可能会削减线在错误的地方,让段太长或太短。减少也可能无法完全切断,或可能侵犯错线了。因为两个口罩分别打印,错误不一定是相关的。最后的标准差的CD光盘取决于削减和面具,以及它们之间的叠加误差。

反过来,叠加误差取决于暴露的位置错误以及曝光系统的叠加。

这个结果的意义之一就是最终的功能叠加误差非常敏感。几个埃覆盖错误的改变导致了纳米级窗口的变化过程。

计量并不是限制因素
准确的测量纳米特性本身就是挑战。之间的区别CD-SEM粗糙度测量和晶片上的实际尺寸特性依赖于图像采集条件。减少电子着陆能量,例如,有助于减少抵抗收缩,但也会降低图像的对比。自动化的“使”工具的目标是减少粗糙度测量对比相关的。

应用材料和imec的研究人员调查了这些工具如何影响粗糙度和其他光刻技术指标之间的关系。^⁠[5]他们发现使没有改变的行为在focus-exposure粗糙度矩阵。同时增加电子着陆能量增加抵抗收缩,它改变不了客观的粗糙度测量。

CD-SEM对比还依赖于抵制厚度、imec的Gian Lorusso说,薄拒绝提供更少的对比。^⁠[6]

准确的计量似乎需要两个或更好的信噪比。增加了图像采集时间-帧的数量提高对比度,但也会降低吞吐量。使用程序缺陷,Lorusso的小组发现,打破了保持同样的大小抵制厚度减少,而桥梁缺陷变得越来越小。薄抵制可能会允许更完整的战壕的发展。而计量与薄抗拒更具挑战性,他们预计粗糙度,不是计量,最终将限制可实现的决议。

总的来说,今年的学报先进光刻技术和模式带来了好消息,先进的会议设备。即使在极端的边缘技术路线图,过程计量和收益管理工具继续支持石印工的努力。然而粗糙的先进光刻水域,工程师至少应该能够看他们想要去的地方。

¹弗朗茨扎克等,“Multi-metrology:对参数之外的产量预测EPE,“Proc。相比12496年,计量、检验、过程控制37章,124960 p(2023年4月27日);https://doi.org/10.1117/12.2658042

²理Choona等,“直接从SEM图像、产量预测”Proc。相比12496年,计量、检验、过程控制37章,124960 q(2023年4月27日);https://doi.org/10.1117/12.2658294

³伤害Dillen等,“边缘位置误差特性和优化高级逻辑和DRAM节点,“Proc。相比12496年,计量、检验、过程控制37章,124960 o(2023年4月30日);https://doi.org/10.1117/12.2658832

⁴克里斯·a·麦克迈克尔·e·阿德尔”叠加和边缘位置误差测量推断统计学的时代,“Proc。相比12496年,计量、检验、过程控制37章,1249609(2023年4月27日);https://doi.org/10.1117/12.2658735

⁵波宾马修等,“公正的粗糙度测量0.55 na EUV材料设置中,“Proc。相比12496年,计量、检验、过程控制37章,1249607(2023年4月27日);https://doi.org/10.1117/12.2658505

⁶吉安Francesco Lorusso等,“干抵制计量准备high-NA EUVL,“Proc。相比12496年,计量、检验、过程控制37章,1249612(2023年4月27日);https://doi.org/10.1117/12.2658280