等待3 d计量

由马克LaPedus
多年来,计量设备能够满足供应商的要求传统的平面芯片。但现在工具厂商发现自己在新兴的3 d芯片时代,促使迫切需要一种新的3 d计量装置。

3 d是一个笼统的短语,其中包括一系列的新架构,如finFET晶体管、3 d NAND和stacked-die使用在矽通过(tsv)。尽管几类3 d设备出现在市场上,许多芯片制造商仍发展这些技术,面临几个过程控制的挑战。

“在我们这个行业,很多段metrology-limited,”Christopher下院议员说,技术人员在应用材料的成员。“叠加计量是一个领域我们数量是有限的。还有一个挑战与3 d设备finFETs和3 d NAND闪存。你必须能够描述他们在3 d。”

与许多工厂工具市场一样,有一个脱节的言辞芯片制造商和设备供应商。过程控制工具厂商坚称他们正准备3 d时代。相比之下,芯片制造商表示,许多现有的计量解决方案是精疲力竭了。

例如,约50%的流程步骤在工厂检验和计量。大约10%的这些步骤中使用的计量工具fab-the临界尺寸扫描电子显微镜(CD-SEM)。与CD-SEM finFETs正在紧张到了极点。“四分之三的步骤可以由传统的CD-SEM,”Eric Solecky说,在IBM的高级制造工程师。“这比例增长。分数对3 d信息,我们今天没有解决方案基于映像的工具。”

短期内,还有其他挑战过程控制。“一般来说,新一代的主要差距缺陷检查、下一代电荷粒子成像,和下一代散射测量计量,”本杰明Bunday说,在Sematech高级技术人员。长远来看,这个行业还缺乏一个石墨烯的过程控制解决方案,碳纳米管和导演自组装(DSA)。

计量疯狂
几个工具types-AFM, CD-SEM和强迫症的处理大多数今天的平面芯片的要求。原子力显微镜(AFM)使用一个微型探针,使测量。CD-SEM用于自上而下的测量。和用于CD和叠加,光学散射测量(OCD)测量光的强度的变化。

但是过程控制世界改变了在2011年,英特尔推出了业内第一款finFETs。用透射电子显微镜(TEM)、Chipworks最近发现,传统的一对一的比例结构和不适用与英特尔的三栅极晶体管技术。事实上,晶体管可以有多个fins-six或同时,提高一个鳍可以有多个晶体管,根据Chipworks。

对于finFETs,给定的计量工具必须测量和描述的单独的块结构,如门、翅片高度、侧壁角等。每一个零件还需要一个或多个单独的测量。

问题是单一的计量工具可以处理所有要求结构如finFETs和3 d NAND ?答案是:没有。没有银弹。“我们已经在大量的数据,”詹森·奥斯本说,高级系统设计工程师在力量。“我们有许多系统进行多次测量同一结构并没有得到整个回答任何一个系统。”

在一个可能finFET计量流程,鳍CD-SEM或AFM测量,然后,结果喂到强迫症工具。另一个可能的计量涉及CD-SEM流动,强迫症和TEM。TEM,发射一束电子的系统通过一个微小的标本,用于验证强迫症模型。“你正在试图做的是让你的散射测量模型更健壮,”约翰·Allgair说高级成员的技术人员和工厂8 GlobalFoundries模式计量经理。

同时,英特尔使用秘密的组合工具技术在其finFET过程控制流。“我们需要所有的解决方案,”亚当·谢弗说,区域经理公司的计量和检验。“我们需要结合他们。”

在过程控制中,面临的最大挑战英特尔可以归纳为三个words-cost,噪音和吞吐量。“噪音是我们最高的问题之一。它是区分信号和噪声在任何一个我们的技术,”谢弗说。

每种工具都有自己的问题。“如果你在谈论CD-SEM,我的CD测量通常是自上而下。这是不够的。我不能控制我的流程与cd,”高级成员阿洛克Vaid说GlobalFoundries的技术人员。关于强迫症”,这是一个解决方案,但它太复杂了。所以如果你看14 nm, 10海里,我不认为小尺寸是强迫症的一个问题。事实上,它可以对你有利。问题是相关性。”

AFM的挑战是测量在10到20 nm finFETs空间和概要文件和形状特征,他说。“我们不能离开光学工具,如椭圆对称的画面。因为一切都是3 d的,现在你想测量厚度和成分对实际三维结构,”他说。

的解决方案
一段时间,GlobalFoundries和其他人一直在谈论解决3 d problem-hybrid计量。在这种方法中,单独的工具技术被用于一个流。面临的挑战是把对手工具厂商在相同流中,并告诉竞争对手相互协作和共享私有数据。“让我们举个例子。你有一个CD-SEM供应商。你有强迫症的供应商。假设你想重叠,让我的结果。你不能这么做,除非你让那些家伙一起画一个算法,让他们合作,”乌尔说。

而混合计量也许是未来的潮流,工具厂商也提高各自的技术。例如,使用应用材料的CD-SEM, IBM进行了测量理论gate-all-around finFET与硅纳米线。在这个实验中,“你看漂亮的定义边缘,甚至超出了分辨率图像时,“说奥弗·亚当,管理技术和营销经理在应用材料。“所以我们可以超越14海里吗?这工作告诉我CD-SEM可以去6 nm gate-all-around设备上。”

这并不是说CD-SEM可以处理所有finFET的要求。“它不能看到是否有削弱。我们需要与强迫症的人一起工作,”阿丹说。

覆盖是另一个挑战和强迫症被拉伸到极限。KLA-Tencor最近公布了一项维计量系统,其中包括一个新的强迫症技术基于laser-driven来源。“我们认为这是一个转折点散射测量,“说安德烈•Shchegrov KLA-Tencor先进开发主管。“我们的信噪比得到一个巨大的推动在一个非常广泛的波长。我们发现由于敏感性增加光源让我们看到我们之前看不到的东西。它允许我们使用测量深层结构像高纵横比的3 d NAND闪存。”

尽管突破,该行业仍在寻找新的和更好的3 d计量解决方案。桌子上有一些有前途的候选人。例如,一个可能的继任者CD-SEM氦离子成像。强迫症和x射线散射(CD-SAXS)可以成功。

“CD-SEM今天,对于最苛刻的应用程序,不能解决3 d信息,”IBM的Solecky说。“问题是,你需要3 d信息最小的特征吗?答案是肯定的。可能,氦离子解决方案。”

氦离子使3 d图像,但技术也会损坏设备。这个行业正在寻找方法来调整氦离子显微镜,这将使其CD-SEM相提并论。“从技术上讲,这涉及到很多挑战使(氦离子)一种CD-SEM工具。这些不是不可解决的问题,但它需要大量的投资,“Bipin辛格说,蔡司的产品经理,供应商的氦离子作用域和其他工厂的工具。

代替强迫症,行业正在看着CD-SAXS x射线散射技术基于同步辐射的来源。“如果你想要3 d结构,与CD-SAXS你当然可以做到,”约瑟夫·克莱恩说,NIST材料工程师。“CD-SAXS的主要限制是吞吐量。大部分的测量与CD-SAXS完成同步源。很明显,我们不会有这样的工厂。我们正试图找出如何得到一个新的源和使它工作。”

还有其他计量的主要差距。例如,当前的嗡嗡声在DSA光刻技术中心,但目前还不清楚如果行业计量解决方案。“计量所需DSA不是不同于其他行业所需的计量,”应用的下院议员说。“你需要测量孔的登记。现在,当你被面具定义所有的漏洞,都系统地转变,至少在手机晶片的区域。那么如何获得一个覆盖测量时在本地级别随机转移?这是不清楚的。它需要不同的思维方式。”