一种新的半导体过程监控方法承诺更简单,更便宜,更少的时间消耗比传统的方法。
构建半导体,是一个非常艰难的过程与关键维度构成重大设备的挑战——和小的可能性过程远足可以导致产量减少。出于这个原因,它一直是重要的测量和监视最关键的流程步骤,以确保没有进一步处理故障,使设备可以带回规范了很多misprocessed之前。
随着设备的结构越来越复杂,需要更多的流程步骤,过程控制变得更加重要。传统的计量是挑战的小功能所需的灵敏度。工厂计量简化测试结构或监控晶圆上并不一定反映实际结构。实验室计量(例如,TEM、XPS等)是缓慢的,昂贵的,当然,经常破坏。
过程工程师一直在寻找方法来打破这个循环的复杂性,同时保持质量,芯片用户依赖的程度。这个搜索产生了一种新的半导体过程监控方法,承诺更简单,更便宜,更少的时间消耗比传统的方法。它被称为质量计量。
添加和删除工作
大多数半导体处理步骤涉及材料的添加或删除。典型的监控方法是测量维度添加或删除。沉积一层金属?那么你想测量新层有多厚。氧化硅所需的厚度?那么你想测量生成的氧化层厚度。蚀刻材料创建功能或在矽通过(tsv) ?你需要测量临界尺寸(CD),深度,侧壁概要文件。研磨或抛光晶片的一部分?然后测量材料的厚度的变化被移除。 Changing fundamental material properties like density or refractive index by a process like curing?
然后你想衡量这个过程改变了这些属性。传统上关注厚度、深度和CD。但是,越来越多的这些测量与高保真都变得更加困难因为越来越多分钟尺度和日益复杂的3 d设备架构(3 d NAND FinFET, 3 d XPoint)——一个很棘手的问题。甚至测量新添加一层金属在现有可能很难,因为它是极难解决的旧金属停止和新的开始。
质量:直接反应过程的可变性
如果一个明显的测量维度添加和删除添加或减去材料的厚度,还有一个明显的维度,添加或删除的过程材料晶片的质量变化。通过测量质量变化与足够的忠诚和良好的过程,您可以直接测量适当数量的材料是否已经被添加或删除。
但显而易见的问题是,考虑到微量的材料我们正在谈论,你真的能可靠地检测angstrom-level问题?开拓发展的研究表明,是的,因为质量测量精度与3σ100微克范围,将敏感的埃材料添加或删除。此外,在许多应用程序中,质量测量的敏感性随长宽比,完全适合3 d的过程。
质量测量非侵入性,直接在产品晶片只有背后的联系,也就是说,测量本身不应该任何电路级损害的原因。他们可以在大约一分钟完成,支持高采样率测量。
许多应用程序
这种方法可以用在各种各样的步骤在晶片的任何设备制造,包括集成电路和微机电系统制造。例子包括:
相同的简单的测量方法可以利用所有这些和更多的应用程序,加快整体加工、增加吞吐量,减少成品晶片的成本。
多个3 d NAND监测的机会
一些最引人注目的应用程序可以找到质量计量的3 d NAND流程流,如图1所示。多层堆栈沉积,可很难通过CD光学方法模型,是一个很好的用例。高纵横比的结构如通道孔腐蚀、质量计量有优势的光学方法可能无法提供信息在洞底临界尺寸。替换门休会和填充过程,由光学方法,横向,因此无法很好的候选人。
图1所示。许多3 d NAND处理步骤可以监控质量计量。来源:林的研究
ALD电影应用程序
ALD的电影还可以有效地监控质量计量。虽然乍一看,“肾上腺脑白质退化症”的应用程序可能会奇怪,让我们记住应用程序本身-保形沉积通常涉及面积远远大于一条毯子淀积层,甚至在高纵横比设备拓扑。质量敏感膜上有图案的晶片可高达10倍或多晶片(图2)。
图2。质量敏感膜图案的晶片> 10 x比上毯子晶片。来源:林的研究
对于“肾上腺脑白质退化症”的应用程序,最重要的要求是完整和统一的覆盖范围从上到下的3 d设备。更薄的或不完整的沉积设备的底部常常会导致高泄漏和高失败率。在传统的光学厚度测量测试目标匹配的厚度变化的装置,它不捕捉底部的过程偏差。质量计量,另一方面,监控整个设备的材料数量改变。例如,在图3中我们比较质量变化引起的流量减少晶片毯子和模式。在毯子晶片重要的质量变化后发生流量减少的3%,降低1%后的晶圆开始偏离。制程质量测量检测低覆盖率电影底部的设备,否则将错过了毯子上光学测量晶圆或固体薄膜测试板。
图3。可以检测到小流量减少,作为质量计量监督材料改变整个设备。来源:林的研究
总结
几乎所有先进的半导体工艺涉及精确地添加或删除一个正确的数量的材料。在今天的3 d的过程,材料的数量通常与比例尺度。质量计量,高灵敏度变化过程3 d设备,提供了一个理想的解决方案的挑战过程控制对3 d设备制造。
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太棒了!原位质量测量技术(药物)多年来一直在实验室沉积系统中使用。当然类似的技术集成到工具似乎可行的晶片处理系统通过适当的设计。
很高兴在这里见到你!谢谢你的好文章。
Afiraid独立计量的未来。