當半導體製程邁向10奈米以下節點,微影技術與光罩檢測也面臨新的挑戰;我們看到光罩技術在 10 奈米及以下節點有兩個主要的趨勢:

1. 193 奈米微影的複雜光學鄰近效應校正(OPC):為了充分利用193奈米掃描機的所有微影性能,廠商會在至少是部分的光罩上,採用諸如反向微影技術(ILT)之類的極端複雜OPC。我們看到,幾乎所有領先節點客戶都在這樣做。光罩寫入時間顯著增加,進而推動了對多電子束光罩曝寫機台(multi-beam writer)的需求。在檢測方面,複雜的OPC產生大量實際存在但對於微影無關緊要的缺陷。光罩檢測面臨的挑戰是要處理大量「干擾」缺陷,同時還不能遺漏每一個在微影方面的重要缺陷。

2. 導入極紫外光微影(EUV)光罩:所有領先節點的客戶都在試驗EUV光罩。EUV微影之確切採用時機尚不確定,但是光罩界正在加緊努力研發EUV光罩。從空白光罩品質、臨界尺寸(CD)均勻度到圖案缺陷率及其修復,面臨的挑戰繁多而艱鉅。

KLA-Tencor的光罩產品部正在積極支援所有領先客戶發展EUV光罩製程,相關產品包括:

  • Phasur (KLA-Tencor的Teron光罩檢測系統產品功能之一):它是發現 EUV 空白光罩上的多層(ML)相位缺陷的業內主力。憑藉Phasur專利技術,可以高度靈敏地檢出ML表面上的奈米級別的凹陷和凸起。
  • Teron產品的EUV圖案檢測能力:我們正在將晶粒對晶粒(Die:Die)和晶粒對資料庫 (Die:Database)的圖案檢測能力推及EUV光罩。憑藉創新的光學和演算技術,Teron平台能夠滿足第一代 EUV 光罩的大量生產需求。
  • EUV 光罩的微粒檢測:我們還在積極與客戶聯手研發高性能和低成本的解決方案,用於檢出晶圓廠使用過程中掉落在 EUV 光罩上的微粒。

光罩品質在先進製程扮演的重要角色

光罩品質直接關係到晶圓良率。我們討論光罩品質時,大致指的是兩個方面:

  1. 缺陷率──光罩缺陷將一直複製到每個晶圓的晶粒上,在晶圓上造成缺陷,因此直接影響晶圓良率;
  2. 臨界尺寸、配置(又稱為圖案相對位置誤差)之類的均勻度參數──缺乏嚴格的均勻度可能顯著縮小微影中的製程視窗,導致晶圓良率下降。

為了達到優良的光罩品質,光罩生產製程的每個步驟都面臨著技術挑戰;我們看到,從一個節點到下一個節點,對於光罩檢測的靈敏度要求明顯越來越高。在複雜OPC的背景下,既達到高缺陷靈敏度同時又避免「干擾」缺陷需要創新性的技術解決方案。

為因應先進製程節點的光罩檢測,KLA-Tencor推出了光罩決策中心(RDC),RDC不僅是支援光罩檢測,內建RDC的應用可以實現缺陷處理的自動化,即依據光罩檢測中所發現的缺陷決定應對的措施,從而改善光罩生產的週期時間。

RDC 的決策準確度也被證實超過了人工作業,原因在於該平台運用了複雜的微影模擬來協助做出決策;因此採用RDC可以減少關鍵錯誤並提升光罩的良率。我們正在研究利用 RDC 平台協助改善整片晶圓的微影製程的各種技術,這是因為RDC 包含?關鍵性的微影相關資訊。然而,此項工作仍然處於早期研究階段。

新一代光罩檢測系統支援10奈米以下製程節點

此外KLA-Tencor的Teron 640和Teron SL655 新型光罩檢測系統,也能協助業界實現應用於10 奈米及以下節點的高品質光罩。Teron 640導入了雙重成像(DI)模式新技術,在檢測過程中,透過空間影像成像技術,缺陷的微影重要性被即時量化;該系統在處理數以百萬計的缺陷分析同時不會減慢速度,同時對重要缺陷保持高度靈敏,可以讓客戶擺脫 OPC中的任何光罩規則的束縛,因此可以最大限度地增強 OPC 中的製程視窗效果。

Teron 640支援「晶粒對資料庫檢測演算法」,其基本概念是將光罩的高解析度檢測光學影像與其設計資料庫進行比較,其中每個光罩之設計資料通常包含數十億個多邊形,這些多邊形組成了電路設計師打算在光罩上放置的圖案。在半導體晶片生產過程中,光罩的晶粒對資料庫檢測通常是「唯一」將電路設計與其實際成像結果進行全晶片級別的比較的驗證步驟,這對於產業的重要性不容置疑,正因如此,這項技術在所有光罩廠都被廣泛地採用。

KLA-Tencor在光罩晶粒對資料庫檢測能力方面擁有悠久歷史。我們起步很早,數十年來一直在完善這種技術。Teron 640 晶粒對資料庫檢測是我們最新和最先進的能力,Teron 640 受到 10 奈米及以下節點的領先客戶的廣泛認可,並被看作是驗證光罩品質的事實業界標準。

Teron SL655則導入了STARlightGold 技術,可以擷取整個乾淨的光罩的影像,稱為「黃金」影像。隨後對比黃金影像,藉以檢出在使用過程中光罩上所發生的任何細微變化。在光罩的使用過程中,可能發生許多事情:微粒可能掉落到光罩上,或使用大劑量 193 雷射可能導致光罩產生光化學污染。藉由STARlightGold技術,無論光罩上的圖案多麼複雜,光罩品質都與其在潔淨狀態時一樣良好;在此之前,晶圓廠裡並不存在此種控制光罩品質的能力。