半导体制造技术,一般使用在现代电子产品中,几十年来一直在稳步推进。今天,半导体器件已经缩减到微型尺寸但有能力执行前所未有的复杂的功能。然而,制造半导体在几纳米的规模有其公平份额的技术挑战。半导体设备运作,制造商需要保证统一的所谓的“关键维度”(CD)。制造过程应该能够准确地复制最好的半导体结构的细节到cd,因为即使是很小的缺陷可能导致设备故障。
不幸的是,制造更小的半导体设备的主要问题之一是,目前没有快速、可靠和准确的技术可用来衡量CD细胞内一致性,芯片及晶片。尽管透射电子显微镜和原子力显微镜等技术提供高空间分辨率,扫描速度太慢让他们申请可行的高速生产。快速测量方法确实存在,如光学临界尺寸(OCD)光谱法(措施均匀半导体器件通过分析光的光谱反射表面)。但这种方法通常有一个低空间分辨率,使他们处于劣势。
在这种背景下,一个Myungjun Lee博士领导的研究小组的负责人检查解决方案在三星电子集团,最近开发出一种新颖的方法称为“扫描光谱成像”(LHSI)。这个方法可以解决这个问题的速度和分辨率测量CD一致性。LHSI系统旨在提供一个更好的分辨率比强迫症和更高的吞吐量。强迫症和LHSI之间主要的区别是在半导体表面的扫描。在强迫症,系统集中一束光产生晶片上的亮点。然后被反射的光光谱仪和获得的频谱分析。因为亮点是相当大的,强迫症系统有一个低分辨率,因此很难想象小细节在半导体的结构。
相比之下,LHSI系统阐明了晶片表面的窄矩形梁,一个被称为“行扫描方法。“矩形梁传递到高光谱反射模块,由一个安排的镜子,缝,光栅和照相机。光栅的空间传入梁分解成其组成频率,然后被相机优化不同的光谱范围。
LHSI方法允许摄像机捕捉每一个垂直的光谱信息的“像素”扫描矩形梁在一个镜头。因此,可以快速生成大量数据,加快CD均匀性测量。“我们的系统能够同时收集大量的光谱和空间信息与一个非常大的视野13×0.6毫米2”,李博士说。“此外,我们的方法的一种改进吞吐量10000倍比标准强迫症的方法。”
除了它的速度,LHSI系统提供了一个5μm的空间分辨率和光谱分辨率0.25 nm范围广泛的波长(350 - 1100 nm)。这使得研究人员清楚地观察细节各种半导体器件,优于其他传统方法以显著的优势。“我们认为,目前还没有LHSI以外的技术,可以用来分析CD一致性在这样高水平的吞吐量和决议”,李博士说。“这可能是我们需要的工具来克服当前测量大容量半导体制造领域的局限性。然而,即使我们成功地证明了LHSI的潜力,关键模块,包括一个更稳定的光源,高灵敏度摄像机、高精密光学等需要进一步提高供应商。”
整体而言,这些结果表明,LHSI是一种很有前途的解决方案在半导体制造的一个紧迫的问题。进一步完善这项技术将有助于加速半导体开发和制造流程,降低成本和提高电子设备的性能我们依靠太多的今天。
