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今天,二极管pro+想和大家介绍的是半导体前道量检测设备中的Overlay(套刻对准)量测设备。
它因为和“高敏的”光刻机老哥向来走得很近,这次在美国最新发布的EAR管制清单中也很难不拥有姓名……
在12.02EAR 条例中的原文是“3B993.g.2控制量测设备,可以提高光刻设备的套刻精度。套刻精度对于多图形化很重要,这是一种使传统光刻机能够创建’先进节点IC’的工艺。”
一、啥是OVL?
对准参数Overlay,是黄光区中需要重点的卡控参数之一。
上面说了这个参数主要是对光刻机的影响很大,用来衡量不同层的对准情况。
大家都知道,一般7nm先进制程大约需要近2000道工艺步骤。
而这其中litho黄光区部分就要占到800~1000道,而再其中又有600道左右就是咱们今天的主角OVL Metrology。
既然这么重要,咱们先简单说一下啥是OVL?
Overlay error 套刻误差(简称OVL)是指第N层图形结构中心与第N+1层图形结构中心的平面距离。
简单来说就是测量 层与层之间的图形对得准不准。
主要方法是量测各个结构沿x轴和y轴方向上的中心对称性(即CoS,Center of symmetries)
就像在纳米尺寸上做蛋糕一样,一层一层的落不准的话,后续一定会出大问题!
二、Overlay到底lay的是什么?
知道了OVL测的就是上下两层的对准精度后,问题又来了——
Overlay到底是通过测量什么来判断的呢?lay的到底是什么?
lay的是mark。
所谓的mark,也就是“做记号”,比如……
当然,集成电路领域常用的mark多是下面这种类型:
还有这样婶的:
这时候又出现了一系列看不懂的名词——BIB、CIC、BIC、AIM,etc.
也就是所谓的Bar in bar(线和线的对齐)、Box in box(框和框的对齐)、Circle in circle(圈和圈的对齐)、Box in circle(框和圈)……
而AIM的全称是Advanced Imaging Metrology mark,也就是用在更先进节点的标记,比如酱婶的……等等等
看着上面各种花花绿绿的复杂图片,二极管pro+的问题又来了——
这些框啊、圈啊的选择有什么要求吗?
还是我可以随便选,如果是的话,那我放个hellokitty行不行?
专家说 理论上当然也是可以的,只是成本上实在划不来
- 因为一般十字标记,是对X/Y轴方向上的对准要求更高;
- 正方形一般是要求更准确的对准;
- 圆圈则是对对称性的要求更高,因为每个方向上都要是对称的——一般用在先进封装领域更多。
至于HelloKitty,也是可以的,但是成本太高,因为mark也是要刻在不同层的,工艺复杂性高;其次是在wafer这个寸土寸金的地方,占地面积还大,这更加不可容忍了……
因为mark主要是lay在芯片的划片槽内。
(Source:逻辑工艺线上量测简介)
三、那Mark的对准到底怎么测出来的?
主要有两种工具,分别是用光or电子束,电子束其实就是通过直接测CD(关键尺寸)来判断lay的准不准;光学的用法更广泛,因为它更快更好用,一次能测所有的mark。
而光学的方法又分两种,一个叫IBO,一个叫DBO。
- IBO,全称是Image based overlay 光学显微成像系统,是最常用的OVL量测设备类别,它的速度快,技术也非常成熟,在28nm及以上的成熟节点能占到90%+;
- DBO,全称是Diffraction based overlay 光学衍射系统,是非成像的测量系统,通过测量光反射后的不同强度间的不对称性来判断,设备价格高、速度慢,但在先进制程不可或缺。
简单来说,一个是直接拍照片;一个更间接的方法,还要通过光的衍射去推算。
目前,国际龙头IBO主要还是KLA Archer设备的天下,而DBO则主要是ASML的Yieldstar几乎处于垄断地位。
当然,作为美国12.2EAR管制设备里重点提到的板块之一,国内也有很多企业在快速布局中。
尤其IBO已有包括上海精测、合肥御微、中科飞测、新凯来、埃瑞微等多家企业的量产设备,DBO也在研发验证中。
看来美国的管制清单有点子“自己吓自己”的意思啦??
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