计量使工艺得以实现

关键字：计量

计量并不廉价——计量专家的费用和计量工具的成本就不低——但如果是以生产和成品率为目标的话，那么它绝对算得上价廉物美。

多年以来，许多业内人士都认为计量是一项非增值的花费，但是随着在器件制造流程中计量重要性的不断提高，它正在快速地成为帮助获取巨额收入的关键因素之一。在一篇研究内容广泛全面的研讨会论文中，对这种重心转移背后的原因进行了明确的描述，对于那些在各类检查、测量和测试应用中生产或使用计量的从业者来说，这篇论文应该被视为最重要的参考资料之一。

通过对“增值”计量的讨论，论文的第一作者、国际半导体技术制造协会（ISMI）的Benjamin Bunday，与来自ISMI和Sematech、Freescale、Advanced Micro Devices、Intel、Spansion、Texas Instruments和IBM的合作者们一起，解释了为什么将计量看成是一项非增值花费的传统“思维”，已经成为一种误导性的危险论断。正如Bunday所说：“在当前最新工艺出现中的各种重要的技术趋势，比如光学邻近修正（OPC）、可制造性设计（DFM）和先进工艺控制（APC）等，实际上都基于在误差和精度方面，可以对计量进行精细的调整这个前提假设。”

Bunday和合著者们解释了为什么在特征尺寸计量和套刻精度、薄膜与缺陷计量领域内处处都可以找到这样的例证。以APC为例，他们展示了这个全新的概念是如何使计量在最终产品质量中扮演主要角色的：“过去，计量监测工艺流程的结果，而且主要用途是出现异常偏差后进行返工和‘在事后’对工艺进行调整。APC将它推到一个新的水平，通过‘过程中修正’来不断地将工艺向目标引导。”这篇论文分析了典型的栅层APC循环，其中计量数据被反馈以用于调整光刻设置，同时又被前馈来调整基于光刻结果的栅刻蚀；对快速热退火注入步骤进行精细的调整，以进一步修正栅刻蚀步骤中可能出现的任何异常偏差。

在光刻工艺建模和OPC校准和验证中——所有这些都是不断地从一个节点进步到另一个节点的基础——计量已经成为关键。“如果不使用光刻建模和分辨率增强技术，现代技术的发展就是绝不可能的，”Bunday说。“了解光刻特征图形的实际CD的信息，是开发基于物理的光刻模拟器的关键，而且这些与用于对它们进行验证和校准的计量的表现一样出色。”

论文中还包括一份计量工具性能的简短调查。这值得关注，因为它突显了一些需要克服的障碍，以及可能为当前和今后的计量问题提供解决方案的技术趋势。Bunday评论了各种CD计量平台、套刻精度计量工具和缺陷计量系统，得出的结论是大多数技术都有望以某种形式扩展到32nm或以下节点；CD-SEM会继续向前发展，而光学CD工具将推进到22nm节点附近，虽然它们在那之后可能会遇到麻烦。

论文中有一部份是对计量工具的投资回报率（ROI）进行建模分析，并介绍了对工厂内的不同计量工具进行分析的各种方法和成本模型。Bunday承认，为OPC、DFM、APC和系统与随机成品率提升收集数据需要不同的平台，为了计算出这些变量的“附加值”，需要全面了解它们中的每一项对成本底线和投资回报率的贡献。

值得注意的是，虽然多年来计量和工艺设备的制造商都在尽力地简化日益复杂的平台的操作流程，以使它们能够由技工来代替工程师进行操作，但人员因素仍旧非常重要。正如他所说的：“计量人员有责任改进整套工具的工艺菜单的运行质量，从而减少工具与工具之间的不匹配，并加快工艺菜单的创建过程。要想从计量工具中获取最大的价值，需要了解工具可能会对fab生产力造成负面影响的所有方式。”最新型的设备是生产力的一个重要部分，但仅此一项并不足以确保生产力目标的达成。