計(jì)量使工藝得以實(shí)現(xiàn)

關(guān)鍵字：計(jì)量

計(jì)量并不廉價(jià)——計(jì)量專家的費(fèi)用和計(jì)量工具的成本就不低——但如果是以生產(chǎn)和成品率為目標(biāo)的話，那么它絕對(duì)算得上價(jià)廉物美。

多年以來，許多業(yè)內(nèi)人士都認(rèn)為計(jì)量是一項(xiàng)非增值的花費(fèi)，但是隨著在器件制造流程中計(jì)量重要性的不斷提高，它正在快速地成為幫助獲取巨額收入的關(guān)鍵因素之一。在一篇研究?jī)?nèi)容廣泛全面的研討會(huì)論文中，對(duì)這種重心轉(zhuǎn)移背后的原因進(jìn)行了明確的描述，對(duì)于那些在各類檢查、測(cè)量和測(cè)試應(yīng)用中生產(chǎn)或使用計(jì)量的從業(yè)者來說，這篇論文應(yīng)該被視為最重要的參考資料之一。

通過對(duì)“增值”計(jì)量的討論，論文的第一作者、國(guó)際半導(dǎo)體技術(shù)制造協(xié)會(huì)（ISMI）的Benjamin Bunday，與來自ISMI和Sematech、Freescale、Advanced Micro Devices、Intel、Spansion、Texas Instruments和IBM的合作者們一起，解釋了為什么將計(jì)量看成是一項(xiàng)非增值花費(fèi)的傳統(tǒng)“思維”，已經(jīng)成為一種誤導(dǎo)性的危險(xiǎn)論斷。正如Bunday所說：“在當(dāng)前最新工藝出現(xiàn)中的各種重要的技術(shù)趨勢(shì)，比如光學(xué)鄰近修正（OPC）、可制造性設(shè)計(jì)（DFM）和先進(jìn)工藝控制（APC）等，實(shí)際上都基于在誤差和精度方面，可以對(duì)計(jì)量進(jìn)行精細(xì)的調(diào)整這個(gè)前提假設(shè)。”

Bunday和合著者們解釋了為什么在特征尺寸計(jì)量和套刻精度、薄膜與缺陷計(jì)量領(lǐng)域內(nèi)處處都可以找到這樣的例證。以APC為例，他們展示了這個(gè)全新的概念是如何使計(jì)量在最終產(chǎn)品質(zhì)量中扮演主要角色的：“過去，計(jì)量監(jiān)測(cè)工藝流程的結(jié)果，而且主要用途是出現(xiàn)異常偏差后進(jìn)行返工和‘在事后’對(duì)工藝進(jìn)行調(diào)整。APC將它推到一個(gè)新的水平，通過‘過程中修正’來不斷地將工藝向目標(biāo)引導(dǎo)。”這篇論文分析了典型的柵層APC循環(huán)，其中計(jì)量數(shù)據(jù)被反饋以用于調(diào)整光刻設(shè)置，同時(shí)又被前饋來調(diào)整基于光刻結(jié)果的柵刻蝕；對(duì)快速熱退火注入步驟進(jìn)行精細(xì)的調(diào)整，以進(jìn)一步修正柵刻蝕步驟中可能出現(xiàn)的任何異常偏差。

在光刻工藝建模和OPC校準(zhǔn)和驗(yàn)證中——所有這些都是不斷地從一個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)步到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)的基礎(chǔ)——計(jì)量已經(jīng)成為關(guān)鍵。“如果不使用光刻建模和分辨率增強(qiáng)技術(shù)，現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展就是絕不可能的，”Bunday說。“了解光刻特征圖形的實(shí)際CD的信息，是開發(fā)基于物理的光刻模擬器的關(guān)鍵，而且這些與用于對(duì)它們進(jìn)行驗(yàn)證和校準(zhǔn)的計(jì)量的表現(xiàn)一樣出色。”

論文中還包括一份計(jì)量工具性能的簡(jiǎn)短調(diào)查。這值得關(guān)注，因?yàn)樗伙@了一些需要克服的障礙，以及可能為當(dāng)前和今后的計(jì)量問題提供解決方案的技術(shù)趨勢(shì)。Bunday評(píng)論了各種CD計(jì)量平臺(tái)、套刻精度計(jì)量工具和缺陷計(jì)量系統(tǒng)，得出的結(jié)論是大多數(shù)技術(shù)都有望以某種形式擴(kuò)展到32nm或以下節(jié)點(diǎn)；CD-SEM會(huì)繼續(xù)向前發(fā)展，而光學(xué)CD工具將推進(jìn)到22nm節(jié)點(diǎn)附近，雖然它們?cè)谀侵罂赡軙?huì)遇到麻煩。

論文中有一部份是對(duì)計(jì)量工具的投資回報(bào)率（ROI）進(jìn)行建模分析，并介紹了對(duì)工廠內(nèi)的不同計(jì)量工具進(jìn)行分析的各種方法和成本模型。Bunday承認(rèn)，為OPC、DFM、APC和系統(tǒng)與隨機(jī)成品率提升收集數(shù)據(jù)需要不同的平臺(tái)，為了計(jì)算出這些變量的“附加值”，需要全面了解它們中的每一項(xiàng)對(duì)成本底線和投資回報(bào)率的貢獻(xiàn)。

值得注意的是，雖然多年來計(jì)量和工藝設(shè)備的制造商都在盡力地簡(jiǎn)化日益復(fù)雜的平臺(tái)的操作流程，以使它們能夠由技工來代替工程師進(jìn)行操作，但人員因素仍舊非常重要。正如他所說的：“計(jì)量人員有責(zé)任改進(jìn)整套工具的工藝菜單的運(yùn)行質(zhì)量，從而減少工具與工具之間的不匹配，并加快工藝菜單的創(chuàng)建過程。要想從計(jì)量工具中獲取最大的價(jià)值，需要了解工具可能會(huì)對(duì)fab生產(chǎn)力造成負(fù)面影響的所有方式。”最新型的設(shè)備是生產(chǎn)力的一個(gè)重要部分，但僅此一項(xiàng)并不足以確保生產(chǎn)力目標(biāo)的達(dá)成。