FEI公司半導(dǎo)體和微電子產(chǎn)品部副總Anantha Sethuraman的觀點是：“為了提高產(chǎn)量和縮短停頓時間,將檢查、測量設(shè)備與工藝設(shè)備集成在一起的呼聲很高。特別是對300mm的設(shè)備,這些設(shè)備的時間就顯得更加寶貴。目前,已經(jīng)有了一些先進的薄膜＋測量的集成設(shè)備和集成的CD測量設(shè)備。由于擦拭一片300mm晶片的成本很高,它相當于擦拭一片200mm晶片的時間的2.5倍以上甚至更多,因此在這些問題出來之前做好經(jīng)費方面的某些補償,這些補償費用可以用來增加工藝檢測、監(jiān)控和控制方面的能力�！�
關(guān)于新設(shè)備的一些問題
Inspex 公司的工程部副總Joe Danko認為對已涂布有光刻膠、正在進行光刻和顯影但尚未蝕刻的晶片進行檢查是非常重要的�！坝脩魮腎M需要新的光刻顯影用的傳輸導(dǎo)軌設(shè)備,因為原有的操作平臺不是為顯影后的宏觀檢查設(shè)計的�！庇脩魮牡牧硪粋�問題是,某些系統(tǒng)每小時能處理120到140片晶片,而光刻 顯影設(shè)備的傳輸導(dǎo)軌的傳輸量僅為生產(chǎn)傳輸導(dǎo)軌輸出量的一半。因此, IM的檢測設(shè)備不能簡單安裝到已有的操作平臺上,傳輸導(dǎo)軌和測試平臺兩者應(yīng)該一起考慮,通盤設(shè)計�！�
Inspex的目標是針對90nm工藝水平�！霸谠O(shè)計規(guī)則為0.1um的晶片上,有些缺陷非常小,很難用原位或集成計量系統(tǒng)找到它。這些缺陷的檢測需要非常精確的定位。相反,單獨的檢查系統(tǒng)因為受益于花崗巖平臺和其他因素,所以可以準確地找到缺陷。例如,芯片對芯片（Die-to-Die）的比較和延時集成都必須依靠X-Y的準確度和可重復(fù)性。這需要一個穩(wěn)定、獨立的機械振動隔離環(huán)境。遇到微小缺陷檢查這樣的問題時,獨立檢測設(shè)備永遠是最好的。在線宏觀檢測（>1μm）比較容易實現(xiàn),微觀檢測（<1μm）則不同了�！�
IM時代到了嗎？還沒有。
KLA-Tencor公司事業(yè)發(fā)展部副總Tom Long認為,集成計量系統(tǒng)的市場還不成熟,技術(shù)還在質(zhì)量認證中�！癐M還不能被廣泛應(yīng)用的一個主要原因是許多傳感器缺乏現(xiàn)有獨立測量設(shè)備的優(yōu)良性能。IM必須能夠提供與獨立測量設(shè)備同樣或更好的工藝控制能力,并能跨越兩個工藝技術(shù)水平供良好的ROI器件制備用�！�
IM突破不大的另一個原因是用戶對ROI的了解還不是很清楚。“和采用很好的批取樣方法并做相應(yīng)修正相比較,對每片晶片進行檢查的價值受到質(zhì)疑。用戶還擔心把測量設(shè)備集成到工藝設(shè)備中去會對其可靠性產(chǎn)生影響。當把傳感器和光刻設(shè)備進行集成,在線檢測宏觀缺陷、CD、套刻精確度和膜厚時,你不能只考慮曝光和顯影設(shè)備的可靠性。你還必須考慮所有這些組成部分的可靠性。如果某個傳感器出現(xiàn)了問題,整個光刻系統(tǒng)就不再能達到生產(chǎn)工藝的要求了�！�
KLA開發(fā)IM傳感器的前提是使其具有和獨立測量設(shè)備一樣的精確度、準確度和兼容性�！霸诂F(xiàn)有成熟技術(shù)的基礎(chǔ)上,我們加大了測量傳感器的開發(fā)的投資。傳感器最終是用于獨立測量設(shè)備還是和工藝設(shè)備相整合取決于哪個方案能提供最好的ROI。IM技術(shù)的優(yōu)點是能提高生產(chǎn)力和成品率,缺點是受準確度的影響,有時不能即時發(fā)現(xiàn)工藝偏差從而影響生產(chǎn)。因此,IM是否能最終被用戶接受取決于其優(yōu)缺點的平衡結(jié)果�！�
與KLA的保守態(tài)度不同,Lam Research 公司在設(shè)計新設(shè)備時總是要把IM考慮進去。新產(chǎn)品開發(fā)部副總Dave Hemker說：“雖然我們不能很準確地預(yù)計測量方法的種類,但是我們確信會采用即插即用的方式,很方便地把各種設(shè)備和儀器整合在一起。我們所有的產(chǎn)品都為IM預(yù)留了空間,并提供了軟件和控制系統(tǒng)方面的支持�！�
為了給各種工藝提供最合適的IM,Lam和用戶以及量測設(shè)備供應(yīng)商進行了密切的合作。他們的主線產(chǎn)品（CMP、介電材料和導(dǎo)電材料蝕刻設(shè)備）都帶有IM軟件。CMP側(cè)重于銅的測量、厚度測量和殘留物檢查,介電材料和導(dǎo)電材料蝕刻則偏向于為工藝控制提供準確的CD測量提供前向控制或反饋控制。
IM在薄膜沉積中的應(yīng)用
MKS公司的Blackborow說：“我們都很認可IM技術(shù),因為人們需要工藝控制技術(shù)。IM技術(shù)的目的是能夠很快地告訴你工藝過程是否達到了你的要求。這很重要,特別是在沉積新薄膜時,你肯定很想知道工藝動向是什么。到目前為止,我們制造芯片用到的化學(xué)元素只有四五種。但是,為了制備低介電常數(shù)材料膜和高介電常數(shù)的材料膜、新的柵極金屬膜、銅導(dǎo)線以及銅勢壘材料等,我們要把這些物質(zhì)進行混合,種類就會變得更多了。目前,還沒有一項技術(shù)能有效地控制所有的薄膜沉積工藝�！�
MKS公司一直致力于工藝和測量設(shè)備的開發(fā)。Blackborow告訴我們：“工藝復(fù)雜性推動著儀器設(shè)備的進步和發(fā)展。器件制造工藝中很多工藝是氣體反應(yīng)過程,如ALD、CVD、PVD或蝕刻。為了控制這些反應(yīng),我們?yōu)榇蠖鄶?shù)設(shè)備提供了氣體流速測量、壓力測量和rf能量測量等等。我們用FTIR光譜儀和質(zhì)譜儀來確定反應(yīng)室的氣體混合比。至于rf,我們不只是測量能量,而且還測量阻抗、諧波等因素。這些信息都會顯示反應(yīng)室內(nèi)的反應(yīng)情況。我們正在和客戶合作,將傳統(tǒng)工藝控制傳感器得到的數(shù)據(jù)和新工藝控制傳感器（如rf探針和FTIR）的數(shù)據(jù)進行比較。通過比較,我們能夠更好地達到工藝目標,知道什么時候工藝條件已經(jīng)漂離了規(guī)定范圍。”（圖2）
圖2. 關(guān)鍵工藝參數(shù)需要更加精確的控制水平。IM模塊正成為新工藝的重要組成部分。（資料來源：MKS Instruments）
然而,工藝過程中有很多可變參數(shù),因此操作平臺必須能夠?qū)λ麄冞M行協(xié)調(diào)�！澳憧梢詫γ總�參數(shù)進行調(diào)整。以CVD為例,好幾百個參數(shù)需要調(diào)節(jié)-氣流速度、壓力、rf、諧波、氣體組成光譜等等。大量數(shù)據(jù)的傳送和處理可能會導(dǎo)致生產(chǎn)設(shè)備中的 IT系統(tǒng)癱瘓。因此,關(guān)鍵是減少數(shù)據(jù)量,從而能很輕松地發(fā)現(xiàn)探測到的錯誤信息。我們正在研究如何利用我們在數(shù)據(jù)管理方面的專長,來對這些信息進行有效的處理,保證信息流的暢通而不是面對生產(chǎn)設(shè)備中的或OEM的一大堆數(shù)據(jù)而不知所措。
測量設(shè)備和工藝設(shè)備生產(chǎn)商的態(tài)度
Nanometrics 公司的集成測量事業(yè)發(fā)展部總監(jiān)Jason Rollo堅信目前的制造工藝和Fab經(jīng)濟情況對IM非常有利。“有效的工藝控制是IM發(fā)展的主要驅(qū)動力。不幸的是,在今天的經(jīng)濟環(huán)境下,這一點被弱化了。然而,要想更好地控制晶片之間的工藝誤差,就必須進一步加大取樣量。為了達到更高的效率和降低成本,引入IM技術(shù)是唯一可行的辦法。
