集成電路测量設备

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原子力显微镜（Atomic Force Microscopy, AFM）是扫描探针显微镜（Scanning Probe Microscope, SPM）的一種，它操纵很是微小的探针，很是迟钝地在質料概况挪動，以接触或非接触的方法，按照探针和質料概况的互相感化，来探知質料概况的渺小布局，如原子的法则分列、概况描摹（topography）等。

原子力显微镜重要的组成组件有探针、探针定位與扫描装配、作使劲检测部門、反馈节制单位等。

1．探针
探针可能常常與样品概况接触，為防止针尖弯折或断裂，探针質料需選擇较硬的金属，钨丝是最经常使用的質料。钨丝颠末電化學腐化，構成尖端半径為数十纳米的探针，再经過聚焦離子束切削加工後，可得到尖端半径更小的探针。探针的尖端巨细和探针外形直接影响AFM的平面辨别率，凡是，探针越尖，圖象的平面辨别率越高。
2．探针扫描装配
探针的定位與扫描必要很是高的尺寸精度，是以扫描部件一般都利用压電陶瓷元件，在空间的XYZ標的目的上各利用一個元件，可以實現探针的切确的挪動节制。
3．作使劲检测部門
在原子力显微镜（AFM）的体系中，所要检测的力是原子與原子之间的范德華力。以是在本体系中是利用细小悬臂（cantilever）来检测原子之间力的變革量。微悬臂凡是由一個一般100～500μm长和500nm～5μm厚的硅片或氮化硅片制成。微悬臂顶端有一個锋利针尖，用来检测样品與针尖间的互相作使劲。這细小悬臂有必定的規格，比方长度、宽度、弹性系数和针尖的外形，而這些規格的選擇是按照样品的特徴和操作模式的分歧，而選擇分歧類型的探针。

在原子力显微镜的体系中，二极管激光器（laser diode）發出的激光束颠末光學体系聚焦在微悬臂（cantilever）後背，并从微悬臂後背反射到由光電二极管组成的光斑位置检测器（detector），如圖16.4所示。因此，经由過程光電二极管检测光斑位置的變革，就可以得到被测样品概况描摹的信息。在样品扫描時，因為样品概况的原子與微悬臂探针尖真個原子间的互相作使劲，微悬臂将随样品概况描摹而曲折升沉，反射光束也将随之偏移，在全部体系中是寄托激光光斑位置检测器将偏移量记實下并轉换成電的旌旗灯号，以供SPM节制器做旌旗灯号處置。

在AFM中要获得样品垂直標的目的约0.01Å的切确度，探针和样品间距的不乱度需保持在0.001Å，情况的触動振幅远远跨越這個量级百万倍，是以必需断绝情况的触動。AFM的防震設計包含两方面，一是装备與四周情况触動的断绝，二是成像装配部門自己具备较大的刚度。组合利用黏弹性的高份子橡胶和金属弹簧，以尽可能過滤各類频率的振動，實現與四周情况触動的断绝。
4．反馈体系
在体系检测成像全進程中，探针和被测样品间的间隔始终連结在纳米量级，间隔太大不克不及得到样品概况的信息，间隔過小會毁伤探针和被测样品，反馈回路（feedback）的感化就是在事情進程中，由探针获得探针與样品互相感化的强度，来扭轉加在样品扫描器垂直標的目的的電压，从而使样品伸缩，调理探针和被测样品间的间隔，反過来节制探针與样品互相感化的强度，實現反馈节制。

原子力显微镜的事情模式因此针尖與样品之间的作使劲的情势来分類的，重要有如下3種操作模式：接触模式（contact mode）、非接触模式（non-contact mode）和敲击模式（tapping mode）。

1．接触模式
从觀點上来理解，接触模式是AFM最直接的成像模式。正如名字所描寫的那样，AFM在全部扫描成像進程中，探针针尖始终與样品概况連结密切的接触，而互相作使劲是排挤力。扫描時，悬臂施加在针尖上的力有可能粉碎試样的概况布局，是以力的巨细范畴在10-10～10-6N。若样品概况娇嫩而不克不及经受如许的力，便不宜選用接触模式對样品概况举行成像。
2．非接触模式
非接触模式探测試样概况時悬臂在间隔試样概况上方5～10nm的间隔處振荡。這時候，样品與针尖之间的互相感化由范德華力节制，凡是為10-12N，样品不會被粉碎，并且针尖也不會被污染，出格合适于钻研娇嫩物体的概况。這類操作模式的晦气的地方在于要在室温大气情况下實現這類模式好不容易，由于样品概况不成防止地會储蓄积累薄薄的一层水，它會在样品與针尖之间搭起一小小的毛细桥，将针尖與概况吸在一块儿，从而增长尖端對概况的压力。
3．敲击模式
敲击模式介于接触模式和非接触模式之间，是一個杂化的觀點。悬臂在試样概况上方以其共振频率振荡，针尖仅仅是周期性地短暂地接触敲击样品概况。這就象徴着针尖接触样品時所發生的侧向力被较着地减小了。是以當检测娇嫩的样品時，AFM的敲击模式是最佳的選擇之一。一旦AFM起頭對样品举行成像扫描，装配随行将有關数据输入体系，如概况粗拙度、均匀高度、峰谷峰顶之间的最大间隔等，用于物体概况阐發。同時，AFM还可以完成力的丈量事情，丈量悬臂的曲折水平来肯定针尖與样品之间的作使劲巨细。
AFM在集成電路出產進程中重要用于丈量STI的深度、STI Oxide的step height和其他沟槽的深度和栅极、互連線的剖面轮廓等。

扫描電子显微镜

在集成電路制造中圖形線宽的丈量利用的是高辨别率電子显微镜，比方，美國利用質料（AMAT）的Verity 4iTM系列，日今日立公司（Hitachi）的S8820TM系列。電子显微镜辨别率高，丈量速率快；错误谬误是對光刻胶有毁伤。即便電子束的能量已降到了500eV，對光刻胶酿成的丧失在28nm节點如下依然不克不及疏忽。此外，電子显微镜對垂直標的目的（Z標的目的）的丈量不敷敏感。在小技能节點，唯一光刻胶圖形線宽已不克不及知足工艺节制的必要，光刻胶圖形侧壁的倾角（side wall angle，SWA）和残留的光刻胶厚度等三维数据愈来愈引發器重。固然CD-SEM依然是線宽丈量的主力，業界一向在對其做改良，并摸索新的丈量法子。

1．電子束與固体的互相感化
高能電子射入固体样品，與原子核和核外電子產生弹性和非弹性散射進程，激起固体样品發生各類物理旌旗灯号，這些物理旌旗灯号有背散射電子、二次電子、吸取電子、透射電子（若是样品很薄，電子可以穿透的话）、特性X射線、俄歇電子、阴极荧光、電子束感生電效應等。用分歧的方法接管和處置這些物理旌旗灯号，構成為了電子显微阐發的根本。扫描電子显微镜（Scanning Electron Microscope, SEM）就是经由過程侦测二次電子或背散射電子，實現高辨别率、高放大倍数和大景深的觀测，很是合适于细小尺寸的丈量。二次電子是被入射電子轰击出来的核外電子，凡是能力只有几個電子伏特，来自于固体概况十几到几十埃范畴内，在如许浅的錶层里，入射電子與样品原子只產生次数颇有限的散射，根基未向侧向扩大，是以可以認為在样品上方检测到的二次電子重要来自于扫描束斑至關、深度為几十埃的样品体积内，二次電子旌旗灯号源于被觀测样品的概况，可以供给更高的空间辨别率，在CD-SEM（critical dimension）中遍及利用。

2.SEM事情道理
電子枪發射電子，颠末聚焦後轰击在样品概况，激起出二次電子，二次電子的旌旗灯号强度随样品概况特性而變，扫描体系在节制電子束扫描样品概况的同時，节制显示器的阴极射線管電子束在荧光屏上作同步扫描。二次電子的旌旗灯号经检测放大後作為调制旌旗灯号，同步伐制阴极射線管的電子束强度，在荧光屏上得到能反應样品概况特性的扫描圖象。

3.SEM機關

扫描電子显微镜由電子光學体系，扫描体系，旌旗灯号检测放大体系，圖象显示和记實体系，電源体系和真空体系等部門構成。
（1）電子光學体系：由電子枪，電磁聚光镜，光阑，样品室等部件構成。它的功效是得到扫描電子束，作為使样品發生各類物理旌旗灯号的激發祥。為了得到较高的旌旗灯号强度和扫描像（特别是二次電子像）辨别率，扫描電子束應具备较高的亮度和尽量小的束斑直径。場發射電子枪可供给最小的電子源直径（约5nm）和最高的亮度（108～109A/cm2·sr），是高辨别率扫描電镜的抱负電子源。用二次電子成像時，扫描電镜所能到达的辨别率极限就是样品概况束斑的直径。電磁聚光镜把電子枪發射的電子束進一步缩小，可以實現更高的辨别率，已可以到达4Å。
（2）扫描体系：其感化是供给入射電子束在样品概况和阴极射線管電子束在荧光屏上的同步扫描旌旗灯号。扭轉入射電子束在样品概况的扫描振幅，以得到所需放大倍数的扫描像。它由扫描旌旗灯号產生器、放大节制器等電子學路線和响應的扫描線圈構成。

（3）旌旗灯号检测放大体系：其感化是检测样品在入射電子感化下發生的物理旌旗灯号，然後经视频放大，作為显像体系的调制旌旗灯号。通经常使用闪灼计数器来检测二次點子、背散射電子等旌旗灯号，它由闪灼体、光导管、光電倍增器等構成。當旌旗灯号電子撞击并進入闪灼体時引發電離，當離子與自由電子复應時，發生可见光旌旗灯号沿光导管送到光電倍增器举行放大，输出電旌旗灯号经视频放大器放大後作為调制旌旗灯号。這類监测体系在很宽的旌旗灯号范畴内具备正比于原始旌旗灯号的输出，具备很宽的频带和高的增益，并且噪音很小。
（4）圖象显示和记實体系：把旌旗灯号监测体系输出的调制旌旗灯号，轉换為在阴极射線管荧光屏上显示的样品概况某種特性的扫描圖象。今朝電子计较機在此范畴的利用很是深刻遍及，扫描圖象保留在電脑磁盘中，还可以操纵各類專業软件對圖象举行所需的阐發處置。
（5）真空体系：其感化是创建起确保電子光學体系正常事情、避免样品污染所必须的真空度，安装了冷場發射電子枪的扫描電镜其灯丝部門已到达10-8Pa的真空度。
（6）電源体系：由稳压、稳流及响應的平安庇護電路構成，供给扫描電镜各部門所必要的電源。
4．扫描電镜的辨别率
辨别率是扫描電子显微镜的重要機能指標，它是指在圖象上能辨别出的两個亮點之间的最小间距。影响扫描電镜辨别率的重要身分一是扫描電子束斑直径，一般認為扫描電镜能辨别的最小间距不成能小于扫描電子束斑直径，它重要取决于電子光學失眠治療,体系，特别是電子枪的類型和機能、束流巨细、末级聚光镜光阑孔径巨细及其污染水平等，高辨别率的扫描電子显微镜都采纳場發射電子枪，因其束斑直径小，束流密度高；另外一個身分是入射電子束在样品中的扩大效應，高能入射電子在样品内颠末屡次散射後，总体上落空了標的目的性，在固体内部構成漫散射，漫散射感化區的外形取决于原子序数，漫散射感化區的体积巨细取决于入射電子的能量。要获得高的辨别率，入射束在样品内部的扩大要小，探頭所采集到的二次電子所来自的面积要小。當以二次電子為调制旌旗灯号時，二次電子重要来自两個方面，即由入射電子直接激起的二次電子（成像旌旗灯号）和由背散射電子、X射線光子射出概况進程中心接激起的二次電子（本底噪音）。為削减本底噪音，凡是采纳较低的入射能量，削减背散射電子和X射線光子的激起所發生的二次電子。抱负環境下，二次電子成像的辨别率约即是束斑直径。背散射電子的能量比力大，来自于样品内较大的區域，凡是背散射電子成像的辨别率要比二次電子低。
5．扫描電子显微镜像衬度
扫描電子显微镜像衬度主如果操纵样品概况微區特性（如描摹，原子序数或化學成份，晶体布局或晶体取向等）的差别，在電子束感化下發生分歧强度的二次電子旌旗灯号，从而致使成像荧光屏上分歧的區域呈現分歧的亮度，得到具备必定衬度的圖象。概况描摹衬度是操纵對样品概况描摹變革敏感的物理旌旗灯号作為调制旌旗灯号获得的一種像衬度。二次電子旌旗灯号重要来自样品浅錶层，它的强度與原子序数没有明白的瓜葛，但對微區刻面相對付入射電子束的位向十分敏感，并且二次電子像辨别率高，很是合用于显示描摹衬度。概况尖棱、小粒子、坑穴邊沿等布局因二次電子的產額高，在扫描像上這些位置亮度高，CD-SEM重要操纵描摹衬度，操纵所察看方针的概况外形的升沉發生衬度，再配以主動丈量的软件，實現快速、高辨别率的CD丈量。在集成電路出產進程中，沟槽的宽度、通孔的直径、栅极的宽度、互連線的宽度等均可以用CD-SEM举行高精度的丈量。

椭圆偏振光谱儀

椭圆偏振光是最多见的偏振光，當两個標的目的上的電場份量具备可變相位差和分歧的振幅時，光矢量结尾在垂直于传布標的目的的平面上刻画出的轨迹為一椭圆，故称為椭圆偏振光。椭圆偏光法是一種非接触式、非粉碎性的薄膜厚度、光學特徴检测技能。椭偏法丈量的是電磁光波斜射入概况或两種介質的界面時偏振态的變革。椭偏法只丈量電磁光波的電場份量来肯定偏振态，由于光與質料互相作历時，電場對電子台北機車借款，的感化远弘远于磁場的感化。
折射率和消光系数是錶徴質料光學特徴的物理量，折射率是真空中的光速與材猜中光的传布速率的比值N=C/V；消光系数錶徴質料對光的吸取，對付透明的介電質料如二氧化硅，光彻底不吸取，消光系数為0。N和K都是波长的函数，但與入射角度無關。
椭偏法经由過程丈量偏振态的變革，連系一系列的方程和質料薄膜模子，可以计较出薄膜的厚度T、折射率N和吸取率（消光系数）K。椭偏法丈量具备以下长處：
（1）能丈量很薄的膜（1nm），且精度很高，比干與法高1～2個数目级。
（2）是一種無损丈量，没必要出格制备样品，也不毁坏样品，比其他紧密法子如称重法、定量化學阐發法简洁。
（3）可同時丈量膜的厚度、折射率和吸取率。是以可以作為阐發东西利用。
（4）對一些概况布局、概况進程和概况反响至關敏感，是钻研概况物理的一種法子。
1．椭圆偏光法的基来源根基理
椭圆偏光法触及椭圆偏振光在質料概况的反射。為錶徴反射光的特徴，可分成两個份量：P和S偏振态，P份量是指平行于入射面的線性偏振光，S份量是指垂直于入射面的線性偏振光。菲涅耳反射系数r描寫了在一個界面入射光芒的反射。P和S偏振态份量各自的菲涅耳反射系数r是各自的反射波振幅與入射波振幅的比值。大多環境下會有多個界面，回到最初入射前言的光颠末了屡次反射和透射。总的反射系数Rp和Rs由每一個界面的菲涅耳反射系数决议。Rp和Rs界說為终极的反射波振幅與入射波振幅的比值。
下圖给出了椭偏儀的根基光學物理布局。已知入射光的偏振态，偏振光在样品概况被反射，丈量获得反射光偏振态（幅度和相位），计较或拟合出質料的属性。

椭偏儀的根基布局

入射光束（線偏振光）的電場可以在两個垂直平面上分化為矢量元。P平面包括入射光和出射光，s平面则是與這個平面垂直。雷同地，反射光或透射光是典范的椭圆偏振光，是以儀器被称為椭偏儀。在物理學上，偏振态的變革可以用复数ρ来暗示

此中，Δ是反射束和入射束的偏振态的相位差，ψ錶徴反射時振幅的變革，取值在0°～90°之间。P平面和S平面上的Fresnel反射系数别離用复函数rp和rs来暗示。椭圆偏光法最根基的方程式就是Δ, ψ, rp, rs的瓜葛。按照這個方程，可以推出样品的厚度和折射率等信息。

偏振光椭圆率丈量儀所需的组件包含：①把非偏振光轉化為線性偏振光的光學体系；②把線性偏振光轉化為椭圆偏振光的光學体系；③样品反射；④丈量反射光偏振特徴的光學体系；⑤丈量光强度的探测器；⑥按照假如模子计较成果的计较機，如圖16.8所示。

偏振差椭圆率丈量儀的组件

會聚束技能：會聚束技能實現一個锥形光束，入射角最小到40°，最大到70°。探测器有多個像素可以同時處置丈量角度范畴内的光芒。从最大或最小角度反射来的光挨近束斑的邊沿，所得的成果可能偶然义，是以可以@淘%4Q3U6%汰掉响%A4r84%應@的像素。并且會聚束技能的最小束斑可以到5×10μm，可用于丈量很是小的圖形。

在光谱椭偏儀的丈量中利用分歧的硬件設置装备摆設，但每種設置装备摆設都必需能發生已知偏振态的光束，丈量由被测样品反射後光的偏振态，這请求儀器可以或许量化偏振态的變革量ρ。

有些儀器丈量ρ是经由過程扭轉肯定初始偏振光状况的偏振片（称為起偏器），再操纵第二個固定位置的偏振片（称為检偏器）来测得输出光束的偏振态。此外一些儀器是固定起偏器和检偏器，而在中心部門调制偏振光的状况，如操纵声光晶体等，终极获得输出光束的偏振态。這些分歧設置装备摆設的最闭幕果都是丈量作為波长和入射角复函数ρ，如圖16.9所示。

光谱椭偏儀的丈量示用意

在選擇符合的椭偏儀3a娛樂城,的時辰，光谱范畴和丈量速率凡是也是一個必要斟酌的首要身分。可選的光谱范畴从深紫外到红外，光谱范畴的選擇凡是由利用决议，分歧的光谱范畴可以或许供给關于質料的分歧信息，符合的儀器必需和所要丈量的光谱范畴匹配。

丈量速率凡是由所選擇的分光儀器（用来分隔波长）来决议，单色儀用来選擇单一的、窄带的波长，经由過程挪動单色儀内的光學装备（一般由计较機节制），单色儀可以選擇感樂趣的波长。這類方法波长比力正确，但速率比力慢，由于每次只能测試一個波长。若是单色儀安排在样品前，有一個长處是较着削减了达到样品的入射光的量（防止了感光質料的扭轉）。此外一種丈量的方法是同時丈量全部光谱范畴，将复合光束的波长開展，操纵探测器阵列来检测各個分歧的波长旌旗灯号。在必要快速丈量時，凡是是用這類方法。傅里叶變更分光计也能同時丈量全部光谱，但凡是只需一個探测器，而不消阵列，這類法子在红外光谱范畴利用最為遍及。

在集成電路出產進程中，椭偏儀遍及用于丈量介電薄膜的厚度和光學性子，這些薄膜有二氧化硅、氮化硅和低k質料等，可丈量的薄膜厚度从十几埃到数千埃不等，既可以丈量单层薄膜，也能够丈量多层薄膜的厚度，成為介電薄膜發展工艺监控的首要手腕。

套刻偏差丈量装备

套刻偏差的丈量是在專用装备长進行的。這個專用装备現實上就是具备圖象辨認和丈量功效的高辨别率光學显微镜。日前晶圆廠用得至多的就是KLA-Tencor的ArcherTM

列套刻偏差丈量儀，有Archer 200TM、Archer 300、Archer 500TM。Archer 500TM

于28妹妹技能节點如下。套刻偏差丈量装备的關頭技能指標包含以下几個方面：

（1）可以或许辨認的套刻丈量圖形（overlay mark）；

（2）丈量的切确度，通经常使用反复丈量成果的3σ来暗示；

（3）丈量装备致使的丈量偏差（tool introduced shift，TIS）；

（4）全部丈量成果的不肯定性（total measurement uncertainty，TMU）。凡是请求

TMU小于5％套刻偏差节制值（5％ of overlay control spec）。

（5）丈量速率，通经常使用丈量時候来暗示（move-acquire-measure（MAM）time）；產能

(through-put)。

（6）丈量获得的数据必需與阐發软件（如KLA-Tencor的K-T AnalyzerTM）實現無缝

對接，為光刻機實時供给批改参数。

跟着技能节點的推動，對套刻偏差丈量的请求也愈来愈高。套刻丈量装备供给商也提出了各自的技能線路圖。装备和丈量技能的改良包含：①利用新的照明光源，使得装备對丈量標识有更高的辨别力。優化光源，使得体系可以或许透過晶圆上的硬掩模辨别更底层的套刻標识，参考层的拔取加倍機動；②完美的圖象辨認算法，能有用地過滤掉套刻標识成像的噪声，更切确定位；③利用新的套刻標识。跟着技能节點中新質料、新工艺的不竭利用，套刻標识的設計也在不竭演變。根基的趋向是小型化，更能经受卑劣的工艺情况，不易在工艺處置時被毁坏。
晶圆上專門用来丈量套刻偏差的圖形被称為套刻標识。這些圖形在設計掩模時已被安排在了指定的區域，凡是是在暴光區域的邊沿，又叫“scribeline”或“kerf”區域。最简略的圖形是所谓的套叠方框圖形（frame-in-frame），如圖6.10（a）所示。方框总体的尺寸是20～50μm，線宽是1～3μm。這個尺寸包管了它们在光學显微镜下能被清晰地辨别出来。套叠方框圖形内部的小方框位于参考层中，外方框位于當前的光刻胶中。显微镜切确丈量两個方框邊沿之间的间隔，从而获得中间之间沿X標的目的和Y標的目的的误差（Δx，Ay），如圖6.10（b）所示。這類套叠方框圖形凡是被對称地安排在暴光區域的四個角上，如圖6.10（c）所示。如许测得四個角落處位置的误差，即（Ax1，An），（AnΔy2），，（Δx4，Δy4）。在現實環境下，一個暴光區域中可能有多于4對的套叠方框圖形。更多的丈量圖形有两個长處：①對過剩圖形的丈量可以得到更多的数据，均匀後低落丈量噪声；②工艺中的不不乱性有時會致使一些方框圖形的毁坏，過剩的圖形能供给备份。

基于衍射的套刻偏差丈量

前面先容的套刻偏差丈量都是经由過程在光學显微镜下比拟圖形位置的误差来實現的，它基于圖象辨認技能，是以又被称為IBO（image based overlay）。套刻偏差还可以经由過程光學衍射的道理来丈量，又被称為基于衍射的套刻偏差丈量（diffraction basedoverlay，DBO）。用于DBO丈量的圖形交友app,是两個周期性的布局，一個位于晶圆的参考层中，另外一個在光刻胶上。若是這两個圖形彻底瞄准，那末在光照下的衍射條纹就是對称的。经由過程丈量衍射圖形的對称性便可以得到瞄准误差的信息。

丈量装备的布局如圖6.19（a）所示。一束宽波段的极化光（broadband linearlypolarized light）垂直照耀在晶圆概况，探测器丈量對應分歧波长的反射谱（衍射束光强和相位）（见圖6.19（b））。入射光的极性（polarization），可以别離設置為TE和TM模式（相對付DBO標识的），如圖6.19（c）所示。可以丈量分歧极化模式（TE／TM）照耀下，反射束之间的强度與相位不同（phase differences between the TE and TM spectra）。

圖6.20（a）是一種 DBO 標识（ASML 標识）的設計圖。全部標识长宽h＝w＝10μm（参考层）或16μm（光刻胶层），它包括程度的1：1密集線條（用于丈量Y標的目的的套刻精度）與垂直的1：1密集線條（用于丈量X標的目的的套刻偏差）。線條的周期500nm。若是参考层的線條與光刻胶层的線條彻底瞄准，即套刻偏差為零，它们就像一個反射光栅同样，衍射束的强度是對称的，如圖6.20（c）所示。反之，上下光栅存在位移時（套刻偏差不為零），上下光栅的合成结果就即是一個不合错误称的光栅（asy妹妹etricalgrating），高档衍射束正负標的目的的强度就纷歧样。位移標的目的分歧對應衍射束强度削弱的標的目的分歧，如圖6.20（b）～（d）所示。

與基于圖象辨認的法子比拟，基于衍射的套刻偏差丈量具备的特别长處是装备引發的丈量偏差（tool induced shift，TIS）较小，丈量成果的反复性很好（consistent repeatability）。是以，全部丈量成果的不肯定性（total measurement uncertainty，TMU）就很小。文献［8］對此做了体系评估，成果如圖6.22所示。在6個光刻层（Layer 1～6）做了比拟實验，IBO丈量法子已做了優化。DBO丈量成果的TMU只有IBO的1／5～1／2。

究竟是利用IBO仍是DBO作為量產中的套刻偏差丈量法子，各個Fab定见其實不一致，基于各自工艺的评估还在举行當中。文献［10］别離利用IBO和DBO方法丈量了经分歧工艺處置過的晶圆，包含金属薄膜沉积（metal film deposition）和化學機器研磨（CMP）。這些工艺對套刻偏差丈量標识城市造成分歧水平的毁伤。對两種法子丈量的成果都做了批改模子阐發，肯定了批改量和批改後的残留，發明：對付金属薄膜沉积的衬底，利用IBO成果批改後的残留比DBO的略小；而對付CMP處置後的衬底，利用DBO成果批改後的残留较着小于IBO成果批改後的残留。综合起来看，DBO较着比IBO有较高的丈量精度，丈量標识的變形對DBO成果的影响小于IBO［10］。

散射儀丈量圖形的描摹

散射儀（scatterometry）的事情道理是：一束光入射在晶圆概况，晶圆概况的光刻胶圖形對入射光發生散射和衍射，這些含有概况布局信息的光被探测器接管。對探测器接管的旌旗灯号做阐發，获得晶圆概况光刻胶圖形的三维尺寸。因為散射儀是利用光學的法子来丈量光刻胶圖形的線宽等几何信息，是以，又被称為光學CD丈量（optical CD，OCD）。利用散射儀来丈量光刻胶圖形線宽的尽力早在21世纪初就起頭，可是，一向到28nm技能节點今後才起頭遭到遍及的存眷21，這是由于CD-SEM丈量致使的光刻胶丧失效應在28nm如下再也不克不及疏忽了，并且，OCD丈量还能供给圖形的三维信息。

散射儀的布局如圖8.5（a）所示。一束宽波段的偏振光（broadband polarized light垂直入射在晶圆概况，在晶圆概况圖形產生衍射靜脈曲張藥膏,，0级衍射束的TE和TM份量被探测器接管。這類入射光垂直于样品概况的体系又被称為垂直入射線宽丈量体系（normal-incidence optical critical dimension，NI-OCD）。也可使用非垂直入射的設計，可是垂直入射的設計使得装备加倍紧凑。利用耦合波阐發@法%G3y76%子對接%7855M%管@到的丈量旌旗灯号举行回归阐發（regression），可以得到晶圆上圖形的三维轮廓3］。各散射儀供给商都供给專用的阐發软件包。在利用這些專用软件時，必需起首创建丈量和数据阐發模子。可以得到的光刻胶圖形三维信息包含；光刻胶圖形高度h、顶部的線宽CDop腰部的線宽CDmid、底部的線宽CDbottom和侧壁的角度SWA，如圖8.5（b）中所示。刻蚀後的圖形包括多层分歧的質料，可以创建更繁杂的模子，把每层的厚度、線宽和SWA拟合出来。散射儀具备丈量速率快、無损的长處，但丈量成果的切确度與丈量模子的正确性有關。

缺點查抄装备

缺點检测分為直接丈量和比力性丈量。直接丈量必要在無圖形的衬底长進行颗粒和線指的探测。如美國科天公司的Surfscan SP3，SP5，SP5系列。這個系列采纳深紫外照明光，丈量的缺點尺寸通常是20～30nm。圖8-36展現了這類装备的外觀圖。圖8-37是一张被扫描出的硅片上缺點示用意。

此外一種是比力型丈量。這類丈量必要在有圖形的衬底上，经由過程成像與没出缺陷的参考圖形举行比力肯定缺點的存在、位置和巨细等。缺點的检测也分為掩模版的缺點检测和硅片的缺點检测。掩模版的缺點检测若是存在不异的圖形區域，如一块掩模版可能存在多個不异的芯片區，好比包括3x4＝12個芯片區，则可以经由過程芯片與芯片之间的比力（Die to diecomparison）肯定缺點的存在。可是，若是是研發用的测試芯片，则這類比力可能没法實現。由于每一個测試芯片可能只有一個。這時候就必要采纳芯片和設計邦畿举行比力（Die to databasecomparison）。两種比力法子也合用于硅片缺點的检测。
對付設計法则较大的邦畿，如最小線宽在200～300nm（4倍率）以上，掩模版缺點还可以从透射像和反射像觀测，而不必邦畿設計信息。這是由于，對付较大的圖形，如不透明的或透明的外形，其反射光和透射光的总和是根基固定的，與其他圖形同样。好比，反射光為1.0（归一化），透射光靠近0，则二者的总和约為1。可是，對付（相對付設計法则）较着偏小的缺點圖形［如缺點尺寸為30～100nm（4倍率）］，因為其尺寸较着小于检测波长（如波长即是257nm），光照耀到此類圖形後會有较大角度的散射，其反射光或透射光會较着弱于正常圖形。也就是說，若是斟酌反射光和透射光的总和會较着小于正常圖形的值。固然，若是存在某些反射率高于掩模版上不透明圖形質料的外来颗粒，其反射光和透射光的总和还會较着大于1。以是，经由過程此類法子，经由過程将反射圖象和透射圖象相加，便可以發明缺點。此類掩模版检测法子由美國科天公司供给，被称作同時的透射反射探测（Simultaneous Transmision AndRellection Light，STARlight）法子。其光路圖如圖8-38所示，照明由一個45°半透半反分束板导人光路中，用来照亮掩模版待测區域，接着经由過程掩模版的透射光颠末成像透镜组在成像单位上成像，而反射光颠末本来的半透半反分束板，颠末一样的透镜组在此外一片成像单位上成像。

圖8-39显示了一種缺點的扫描成果，在建造進程中呈現不透明层没有彻底被去掉（即存在显影刻蚀残留）或显影刻蚀進程中掉落的颗粒物，其概况一般比力粗拙，反射率较低，较着低于1。圖8-40是此外一種缺點，是在不透明层圖形上呈現的针孔（Pin hole），這多是铬或硅化钼（MoSi）上的针孔缺點致使的。因為光透過比其波长小的小孔的强度會较着衰减，這個小孔處的反射光和透射光的总和也會小于1，可以被检测出来。

淚溝,可是，對付尺寸與正常圖形同样或更大的缺點圖形，因為其反射光加之透射光的总和與正常圖形同样，這類法子就没法检测出来了。
硅片上的缺點扫描與掩模版上的缺點扫描雷同。不外只有反射光，没有透射光。圖8-41展現了一種反射式硅片上缺點扫描儀的外觀。除與掩模版检测同样可以或许看到颗粒或针孔缺點外，硅片缺點扫描还可以看到光學临近效應批改的缺點。圖8-42展現了一幅在阵列最邊沿的線條偏细的圖象。這是光學临近效應没有抵偿完备而呈現的缺點。
因為缺點扫描属于成像探测，而一般显微镜平直的像場在30～50μm范畴内、若是必要對全硅片區域举行扫描，必要花费不少時候。以是，一般缺點扫描必要抽取部門芯片區域举行。