(續(xù)) 2 利用cd-sem的overlay度量 對(duì)于我們所進(jìn)行的overlay精度研究而言，找到一種適當(dāng)、獨(dú)立的基準(zhǔn)測(cè)量方法非常重要。cd-sem(線寬—掃描電子顯微鏡)方法因其自動(dòng)化性能和較高的產(chǎn)出率，而被認(rèn)為是適合于overlay測(cè)量的方法(在研究中我們使用了kla8100xp cd-sem)。與光學(xué)的overlay度量方法相比較，cd-sem方法能夠獲得更高的放大倍率，而且還能夠直接實(shí)施對(duì)裸晶結(jié)構(gòu)的overlay測(cè)量。盡管存在很多的局限性，我們還是會(huì)重視這一方法。 通常光學(xué)透明的薄膜對(duì)電子束是不透明的，這意味著通過(guò)cd-sem，是無(wú)法看到被薄膜(疊層)覆蓋前一階段的工藝層(基準(zhǔn)boxes)，因此對(duì)di-over-lay測(cè)量是不可行。同樣也不可能實(shí)施fi-overlay測(cè)量，但是如果設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)能夠在cd-sem圖形中顯示出當(dāng)前層和前一階段工藝層的邊界，則可以通過(guò)測(cè)量如圖7所示a和b的距離來(lái)獲得overlay信息。 為了將這一簡(jiǎn)單有效技術(shù)作為基準(zhǔn)，需要考慮或者量化下列潛在的誤差源，這些誤差源可能會(huì)影響oveday結(jié)果的正確性： (1)電子束與取樣的交互作用，如充電或炭污染；
(2)x軸和y軸掃描的非正交性；
(3)x軸和y軸放大倍率的差分(縱橫比)；
(4)束隊(duì)列。 當(dāng)通過(guò)相同的掃描信號(hào)獲得a和b的距離時(shí)，誤差源effect#1的影響能夠被降低到最小。因此所有的影響邊界都將等同于充電或被污染。誤差源#2和#3對(duì)cd-sem設(shè)備參數(shù)是至關(guān)重要的，需要在公差范圍內(nèi)受到嚴(yán)格的監(jiān)控和維護(hù)，以保證正常的cd-sem操作。在overlay測(cè)量開(kāi)始之前，要仔細(xì)檢查每種情況下的束隊(duì)列(即#4)。 還有一個(gè)需要了解清楚的問(wèn)題，在overlay的cd-sem度量方法中，tis是否還是一個(gè)需要重視的系統(tǒng)問(wèn)題?為了回答這——問(wèn)題，我們對(duì)poly gate層的裸晶結(jié)構(gòu)實(shí)施了tis測(cè)量。正如所期望的座overlay的cd-sem度量中，tis值已經(jīng)很小了(見(jiàn)表3)。因此，在所有的試驗(yàn)中，都無(wú)需針對(duì)tis修正overlay的cd-sem測(cè)量結(jié)果。 在下一步驗(yàn)證作為基準(zhǔn)的overlaycd-sem測(cè)量方法時(shí)，分別采用光學(xué)的overlay工具和cd-sem，測(cè)量了分割線中的標(biāo)準(zhǔn)overlay對(duì)象。盡管如此大型的結(jié)構(gòu)并不能與cd-sem完全匹配，但還是在poly gate創(chuàng)建了fl-overlay和cd-sem度量方法之間的相關(guān)性(如圖8所示)。注意在本實(shí)驗(yàn)中，為了擴(kuò)大overlay的范圍，在曝光儀作業(yè)中特別提出了晶圓的旋轉(zhuǎn)oveday誤差概念。初期在考慮以光學(xué)的fi-overlay測(cè)量為基準(zhǔn)時(shí)，可以視我們的結(jié)果為輔助標(biāo)準(zhǔn)。 項(xiàng)目進(jìn)行到此，即可順理成章地繼續(xù)進(jìn)行裸晶的overlay測(cè)量了。出乎我們的意料之外，在裸晶布局內(nèi)難以找到滿足以下需求的合理結(jié)構(gòu)： (1)直邊和平行邊對(duì)稱(chēng)的結(jié)構(gòu)，可見(jiàn)于cd-sem中，而且當(dāng)前層和前一階段工藝層的邊界對(duì)稱(chēng)，x軸和y軸方向的邊界對(duì)稱(chēng)(見(jiàn)圖7)：
(2)要在與分割線的overlay足夠近(1mm之內(nèi))的區(qū)域范圍內(nèi)能夠找到相同的結(jié)構(gòu)。 由于其它層也缺乏這樣的結(jié)構(gòu)，那么芯片內(nèi)overlay測(cè)量只能在polygate層實(shí)施。我們選擇的poly gate結(jié)構(gòu)，緊鄰分割線上標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)overlay對(duì)象。分割線上光學(xué)的oveday測(cè)量結(jié)果與poly gate層overlay cd-sem測(cè)量結(jié)果的比較如圖9所示。這些數(shù)據(jù)中也來(lái)源于引入了旋轉(zhuǎn)誤差的晶圓。 從圖9可以觀察到一條相當(dāng)合適的配合，近乎統(tǒng)一的斜線，而且截距均小于10nm。線性配合的最大變化值為15-20nm。讓我們感到振奮的首先是光學(xué)overlay測(cè)量與poly gates overlay的差值很小但又不為零。因此，我們希望通過(guò)以光學(xué)overlay測(cè)量為依據(jù)計(jì)算出內(nèi)部區(qū)域曝光儀的模板參數(shù)，并利用這一模板推算poly gate位置的overlay，進(jìn)而減少它們的差值。但是這些推算有時(shí)會(huì)使情況變得更糟。 上文的圖8表明同一結(jié)構(gòu)上光學(xué)和cd-sem度量之間存在很好的統(tǒng)一。由于overlay和器件本身不同的尺寸要采用不同的光刻布局，光刻誤差可能會(huì)成為另一個(gè)導(dǎo)致分割線—裸晶誤差的潛在發(fā)生源，即第三類(lèi)pattern placement error(圖形分布誤差)
(續(xù)) 2 利用cd-sem的overlay度量 對(duì)于我們所進(jìn)行的overlay精度研究而言，找到一種適當(dāng)、獨(dú)立的基準(zhǔn)測(cè)量方法非常重要。cd-sem(線寬—掃描電子顯微鏡)方法因其自動(dòng)化性能和較高的產(chǎn)出率，而被認(rèn)為是適合于overlay測(cè)量的方法(在研究中我們使用了kla8100xp cd-sem)。與光學(xué)的overlay度量方法相比較，cd-sem方法能夠獲得更高的放大倍率，而且還能夠直接實(shí)施對(duì)裸晶結(jié)構(gòu)的overlay測(cè)量。盡管存在很多的局限性，我們還是會(huì)重視這一方法。 通常光學(xué)透明的薄膜對(duì)電子束是不透明的，這意味著通過(guò)cd-sem，是無(wú)法看到被薄膜(疊層)覆蓋前一階段的工藝層(基準(zhǔn)boxes)，因此對(duì)di-over-lay測(cè)量是不可行。同樣也不可能實(shí)施fi-overlay測(cè)量，但是如果設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)能夠在cd-sem圖形中顯示出當(dāng)前層和前一階段工藝層的邊界，則可以通過(guò)測(cè)量如圖7所示a和b的距離來(lái)獲得overlay信息。 為了將這一簡(jiǎn)單有效技術(shù)作為基準(zhǔn)，需要考慮或者量化下列潛在的誤差源，這些誤差源可能會(huì)影響oveday結(jié)果的正確性： (1)電子束與取樣的交互作用，如充電或炭污染；
(2)x軸和y軸掃描的非正交性；
(3)x軸和y軸放大倍率的差分(縱橫比)；
(4)束隊(duì)列。 當(dāng)通過(guò)相同的掃描信號(hào)獲得a和b的距離時(shí)，誤差源effect#1的影響能夠被降低到最小。因此所有的影響邊界都將等同于充電或被污染。誤差源#2和#3對(duì)cd-sem設(shè)備參數(shù)是至關(guān)重要的，需要在公差范圍內(nèi)受到嚴(yán)格的監(jiān)控和維護(hù)，以保證正常的cd-sem操作。在overlay測(cè)量開(kāi)始之前，要仔細(xì)檢查每種情況下的束隊(duì)列(即#4)。 還有一個(gè)需要了解清楚的問(wèn)題，在overlay的cd-sem度量方法中，tis是否還是一個(gè)需要重視的系統(tǒng)問(wèn)題?為了回答這——問(wèn)題，我們對(duì)poly gate層的裸晶結(jié)構(gòu)實(shí)施了tis測(cè)量。正如所期望的座overlay的cd-sem度量中，tis值已經(jīng)很小了(見(jiàn)表3)。因此，在所有的試驗(yàn)中，都無(wú)需針對(duì)tis修正overlay的cd-sem測(cè)量結(jié)果。 在下一步驗(yàn)證作為基準(zhǔn)的overlaycd-sem測(cè)量方法時(shí)，分別采用光學(xué)的overlay工具和cd-sem，測(cè)量了分割線中的標(biāo)準(zhǔn)overlay對(duì)象。盡管如此大型的結(jié)構(gòu)并不能與cd-sem完全匹配，但還是在poly gate創(chuàng)建了fl-overlay和cd-sem度量方法之間的相關(guān)性(如圖8所示)。注意在本實(shí)驗(yàn)中，為了擴(kuò)大overlay的范圍，在曝光儀作業(yè)中特別提出了晶圓的旋轉(zhuǎn)oveday誤差概念。初期在考慮以光學(xué)的fi-overlay測(cè)量為基準(zhǔn)時(shí)，可以視我們的結(jié)果為輔助標(biāo)準(zhǔn)。 項(xiàng)目進(jìn)行到此，即可順理成章地繼續(xù)進(jìn)行裸晶的overlay測(cè)量了。出乎我們的意料之外，在裸晶布局內(nèi)難以找到滿足以下需求的合理結(jié)構(gòu)： (1)直邊和平行邊對(duì)稱(chēng)的結(jié)構(gòu)，可見(jiàn)于cd-sem中，而且當(dāng)前層和前一階段工藝層的邊界對(duì)稱(chēng)，x軸和y軸方向的邊界對(duì)稱(chēng)(見(jiàn)圖7)：
(2)要在與分割線的overlay足夠近(1mm之內(nèi))的區(qū)域范圍內(nèi)能夠找到相同的結(jié)構(gòu)。 由于其它層也缺乏這樣的結(jié)構(gòu)，那么芯片內(nèi)overlay測(cè)量只能在polygate層實(shí)施。我們選擇的poly gate結(jié)構(gòu)，緊鄰分割線上標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)overlay對(duì)象。分割線上光學(xué)的oveday測(cè)量結(jié)果與poly gate層overlay cd-sem測(cè)量結(jié)果的比較如圖9所示。這些數(shù)據(jù)中也來(lái)源于引入了旋轉(zhuǎn)誤差的晶圓。 從圖9可以觀察到一條相當(dāng)合適的配合，近乎統(tǒng)一的斜線，而且截距均小于10nm。線性配合的最大變化值為15-20nm。讓我們感到振奮的首先是光學(xué)overlay測(cè)量與poly gates overlay的差值很小但又不為零。因此，我們希望通過(guò)以光學(xué)overlay測(cè)量為依據(jù)計(jì)算出內(nèi)部區(qū)域曝光儀的模板參數(shù)，并利用這一模板推算poly gate位置的overlay，進(jìn)而減少它們的差值。但是這些推算有時(shí)會(huì)使情況變得更糟。 上文的圖8表明同一結(jié)構(gòu)上光學(xué)和cd-sem度量之間存在很好的統(tǒng)一。由于overlay和器件本身不同的尺寸要采用不同的光刻布局，光刻誤差可能會(huì)成為另一個(gè)導(dǎo)致分割線—裸晶誤差的潛在發(fā)生源，即第三類(lèi)pattern placement error(圖形分布誤差)
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