非视觉缺陷检验:明天的科技吗?

记得刚开始变得明显,半导体制造业要指望光刻解决功能比光的波长小用于光刻工具本身?

由于技术,如使用相移光掩模,sub-wavelength光刻技术在芯片晶圆厂今天是符合标准的。它甚至可能被视为“旧帽子,“虽然一个昂贵的旧帽子。

非视觉缺陷(NVD)检查是否遵循一个类似的趋势还有待观察。这也许是尤其的计量和检测技术的历史。芯片制造商一直都是讨厌经常把钱花在这些昂贵的工具和流程,除非它证明了在生产中不可或缺的。这就解释了为什么今天历史采用率的标准计量和检验工具往往长斜坡。

不过,很明显,随着行业开始认真对待即将到来的14 nm和10 nm节点,nvd,如sub-monolayer残留物和污染物,有潜力成为日益凸显的问题。有人会说他们已经。但这里的关键词非视觉和sub-monolayer,如“亚原子。”

电子芯片制造的时代
一般来说,设备收缩已经证明有问题的多年来。没有什么新的,没有至少从研发开始于0.13微米节点。但事情正变得非常非常微小的现在,更不用说复杂,行业将不得不开始担心特定的电子和海森堡。

“这还没被罕见的28 nm和20 nm过渡,你得到一个设备,一切都看起来不错,但它不工作。你,也许因为没有更好的词,一个电流的问题,”迪恩·弗里曼说半导体设备Gartner Inc .的分析师。

弗里曼不是谈论nvd特别,但评论更一般在14个行业面临的挑战和10 nm节点,随着摩尔定律的不断攀升,以及奇特的物质,比如单电子晶体管。

该行业可能会看到更多像他一样的问题上面所描述的那样,随着需要能够检测不立即明白的事情。“我们得到,我们的现代测量得到过去的海森堡测不准原理,”弗里曼说。

“人们必须意识到的一件事是,它只是一个制造更多困难,即使在sub-30nm,比人们首先想到的,”鲍勃·约翰逊说,另一个Gartner的分析师专门从事计量和缺陷检验细分市场。他指出,即使是一个巨人如英特尔,以其雄厚的资金和先进的研发努力,比预期晚了首次sub-22nm芯片。

在当今先进制造工厂,一个缺陷”可以作为类似这样微妙的两行得太近,产生一定的热量,然后把计时电路,”约翰逊说。

至于nvd,它们会变得更麻烦吗?这个行业需要NVD生产线上检验工具,除了研发和试点行吗?它还为时尚早。然而有一些有趣的甚至令人信服的数据。

所以你看到一个NVD如何?
所以如果非视觉缺陷,即。,你不能看到它,因为它不反射或散射光,如何检测吗?你“看到”sub-monolayer污染如何?

目前只有一个公司在市场上提供NVD芯片行业检验工具:Qcept技术有限公司的核心Qcept的工具是振动开尔文探针的概念,一个振动电容装置,测量功函数的变化或潜在的表面化学-没有接触表面。而不是振动探针针尖在晶圆表面,Qcept ChemetriQ扫描整个晶片表面,测量功函数的微分。它的工具可以在四分钟扫描一个300毫米晶圆,据该公司。

美国乔治亚理工学院(Georgia Institute of Technology)的分离出来,该公司宣布在2011年首次测试网站项目,一个前沿逻辑工厂和其他尖端内存工厂;两者都涉及到检验3 x-nm生产晶片。自那以后,把系统五所确定的六大芯片制造商的销售(不包括专业公司,自然)。

这些芯片制造商之一,是韩国的三星电子。三星和今年早些时候Qcept发表的一份联合报告详细描述了该公司使用Qcept ChemetriQ工具来识别一个post-wet清洁残留,最终导致点蚀缺陷在后面的栅氧化层的过程。残留的缺陷与一个已知的产量问题行结束(EOL)测试。值得注意的是,虽然三星表示,疑似缺陷发生在过程线门模块的前端,没有匹配的缺陷模式识别在光学检验。公司使用ChemetriQ检验在门口的几个流程步骤和间隔模块流程,包括post-gate光刻、post-gate蚀刻干净,post-spacer沉积post-spacer腐蚀和灰清洁。

结果检验数据发现点增加的功函数的晶片领域失败与死亡的位置在生物测试。最终NVD检查了一批清洁工具的方式处理晶片是把多余的残渣留在晶圆的一部分;最有前途的解决方案之一是切换到一个线性,单晶片清洁工具使表面更均匀post-clean和最后试验的产量明显增加,根据三星。

问题的讨论在三星的论文并不少见,据Qcept。公司有客户提供20 - 30%的收益率问题行结束没有相应的缺陷数据,根据罗伯特·纽科姆在Qcept执行副总裁。这就是很多时候NVD检查有助于发现额外的收益,如果没有相应的光学缺陷检测数据,他说。

10月该公司发表了一篇论文,应用材料公司的亚洲产品开发中心在新加坡和新加坡东南亚研究所(Institute of微电子公司Qcept使用的检测技术来检测表面污染化学机械极化(CMP)过程中用来显示在矽通过(tsv)。这一事实,应用材料转向Qcept CMP过程开发的帮助也许充分说明,尤其是考虑到应用都有自己的光学缺陷检测部门检测nvd显然是一个新事物。

而残留NVD类别之一,另一个是process-induced电荷,根据纽科姆。“我们发现可能导致产量失败和产量defectivity在许多方面——静电电荷,放电的晶片,它可以吹出栅氧化层工厂三周前,”他说。“收费也可以导致电化学缺陷。”

收费问题往往导致湿流程步骤,纽科姆指出。“任何你在哪里做湿过程与不同的晶片表面的化学反应可以导致这些指控的事件,”他说。这是一个领域,尤其是Qcept的客户都在关注。

顺便晶片清洗是最常见的一个工厂线和重复步骤。有些200步可以参与表面准备和清洁的制造一个复杂的设备。鉴于半导体制造特殊材料使用的不断增加,这个数字可能会增加在未来的节点。“从这个角度来看,湿清洗和表面准备,它不仅仅是粒子,”纽科姆说。

检验技术或者完美未来检测技术?
不过,说NVD是一种普遍的现象,或将,或者说NVD检验是检验未来的潮流——那叫还为时过早。Gartner的约翰逊指出,30%的收益率问题高级节点并不少见。事实上的一些大型复杂模具出现在28 nm节点被传闻生产收益率在40%左右。

计量和检验时,芯片制造商是不愿意把钱花在生产工具和添加的步骤。任何时候有一个新的计量技术,首先进入研发领域之前采用生产。芯片制造商必须确信问题见研发问题,不仅解决了,,,而是必须在生产监控,Johnson说。如果nvd证明在生产工厂重复出现的问题吗?“那你将不得不把一些(NVD)临界点在工厂检验步骤,”他说。

约翰逊指出有前途的计量和检测技术在过去没有找到进入主流生产,如综合计量。在这种情况下,它被证明是过于昂贵,而不是绝对必要的。

另一方面,有光学临界尺寸的例子(CD)计量技术。它有一段很长的路要走。今天像NVD检验技术,当时CD光学检验一个全新的技术和行业一段时间才弄清楚如何使用它。然而,今天,这是一个重要的部分工厂线和计量工具市场。

至于NVD检验技术和Qcept,时间会告诉我们。但至少现在看来,喜欢的应用和三星,迄今为止的证据是令人信服的。