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在蝕刻步驟改善CDU的新方法

2015年11月23日  | GLOBALFOUNDRIES及KLA-Tencor工程師

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蝕刻引起的CD偏差和不均勻度

參照晶圓首先在標稱聚焦和曝光條件下曝光,隨後在標稱蝕刻條件下進行加工。在本實驗中,參照晶圓的MCD是重要參數(或尺寸),並在微影和蝕刻步驟進行測量,如圖9所示(比例尺代表相對於晶圓平均值的δ值)。


圖9 在微影(DI)和蝕刻(FI)步驟中參照晶圓(非校正)的MCD。標度是距離晶圓平均值的偏差。
圖9 在微影(DI)和蝕刻(FI)步驟中參照晶圓(非校正)的MCD。標度是距離晶圓平均值的偏差。

必須指出,儘管MCD為重要尺寸,在微影步驟還應當測量SWA和高度,以便進行校正計算。在圖10中,參照晶圓的DICD(微影步驟的MCD)和FICD (蝕刻步驟的MCD)也相對於晶圓半徑進行了標繪。圖9和圖10出兩個顯著的晶圓水準CD特徵:


第一個特徵為,蝕刻引起的CD不均勻度—微影步驟後立即測量的跨晶圓CD顯示了令人滿意的不均勻度,僅有0.63奈米的3σ和1.45奈米的範圍。但是,蝕刻後的CDU大幅惡化為2.2奈米的3σ,範圍為3.5奈米,根據圖10,可輕易看到此類不均勻度是由晶圓邊緣較差的加工所導致的。這種蝕刻引起的不均勻度對最終良率有直接影響,並且無法由傳統的微影CDU控制解決方案加以控制;


第二個特徵是,蝕刻引起的CD偏差—除了不均勻度,蝕刻加工還會引起重要尺寸的偏差(即,本例中的MCD)。當對半徑小於2/3的晶圓的DICD和FICD輪廓進行並排比較時,蝕刻製程會產生的輪廓相對均勻,此類偏差(DICD-FICD)可視為常數。這一假定的或觀察到的偏差常數是在下一步驟中要討論的「相應DICD」轉換的基礎。


圖10 在微影(DI)和蝕刻(FI)步驟中參照晶圓(非校正)的MCD與晶圓半徑的比較。
圖10 在微影(DI)和蝕刻(FI)步驟中參照晶圓(非校正)的MCD與晶圓半徑的比較。

對應DICD轉換和校正計算

如前面討論的那樣,由於CDU的最佳化是在微影步驟進行,這一實驗的下一步是把將要最佳化的FICD輪廓轉化為其「對應DICD」。假定常規蝕刻製程中晶圓的這一部分一般都擁有均勻的FICD輪廓特徵,在此實驗中使用的轉化公式即可以簡單地採用晶圓中心區域觀察到的DICD-FICD偏差常數。為簡化起見,假定「對應DICD」的SWA和高度仍然保持與DICD的對應值相同。轉換即可總結為:


  ● 對應DICD的SWA=原始DICD的SWA。

  ● 對應DICD的高度=原始DICD的高度。

  ● 對應DICD的MCD=FICDMCD+偏差常數。

對應DICD輪廓隨後被視為常規DICD,並會根據3.2部分中建立的FEM模型計算聚焦/曝光校正。圖11中顯示了轉換DICD(即K-T Analyzer在校正計算中得到的DICD輪廓,並不同於對應DICD和預期的FICD(透過消除邊緣不均勻度)。此類校正隨後過工廠自動化或APC系統饋送回掃描曝光機。隨後可在後續採用相對應的校正處理的批次中觀察到CDU的改善,如流程圖中所示(圖5)。


圖11 轉換的DICD和預期的FICD對比參照晶圓的晶圓半徑。
圖11 轉換的DICD和預期的FICD對比參照晶圓的晶圓半徑。

(未完,請參閱下頁更多內文及附圖)

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