测量
晶片级测量扩展了 45 纳米处的工艺应用 Paul MacDonald、Greg Roche、Mark Wiltse - KLA-Tencor Corporation
包括 KLA-Tencor 的 Integral™ SensorWafers™ 在内的仪器晶片正越来越多地用于优化、故障检修和监控许多不同的 工艺应用。这些专用衬底含有全部的测量仪器，可提供高精度、按时间顺序的测量，以显示晶片对动态工艺环境的 响应。
不断减小几何尺寸的趋势结果之一是需要将实时工具数 1
物理蒸气沉积 (PVD)：铜阻障层／籽晶层采用温度的室匹配
据与其他形式的测量数据结合起来。 半导体工业采用与
在半导体金属化系列中增加铜之后，需要仔细注意籽晶
工艺工具的关系来定义测量数据。离线（远离）、在线
层和阻障层的生长。在对沉积温度的监控减少之后，无
（附在前面或后面进行测量）和原位（集成，用于加工
线传感器晶片成为了表现这些工艺特性的一种可行方
期间的测量）。从 2007 版开始，“离线／在线／原位测
法，可提供室匹配的手段。
量”的主题分类将会包括在 ITRS 测量和工厂集成部分 针对各种射频功率与卡盘温度条件，对两个生产铜籽晶
中。2
室进行了调查。3 对室温、低温和超低温阴极条件下的矩 仪器衬底跨越了上述类别，因为它们从工艺内部收集实
阵进行了低、高功率条件的评估。图 1a 和 1b 中描述了
时信息（原位），同时又有空间信息（离线）；而且这
基线条件（低功率、低温）。热均匀性和平均温度的差
些仪器还能在工艺前后读数（在线）。下面各节介绍了
别可以立即看到。A 室在接近缺口的边缘处显示了较高
一系列 45 纳米节点相关的应用示例，说明了仪器衬底的
的非均匀性。B 室在更严格的范围内显示了集中的、均
使用方法。
匀的图形。随后对 SensorWafer 运行的空间温度数据进 行了检测，并针对射频功率和卡盘温度参数进行了模 式化。不匹配来源于靠近缺口的区域，经确定是由于射 频功率提供的非均匀性。 化学蒸气沉积 (CVD)：等离子氮化
这些 CVD 薄膜的性质在很大程度上依赖于沉积期间衬底 的温度。衬底温度是由通过源电极和偏差电极向衬底输 入的功率以及静电卡盘或加热板内的温度所控制的。 a)
b)
较小的特征节点降低了 CVD 工艺的温度预算。在过去，
Mean 81.121 Range 47.365
Mean 71.807 Range 33.599
热工艺 CVD 炉的操作温度介于 600–1000˚C 范围内。在 增加了等离子改进 (PECVD) 之后，衬底温度下降到了
图 1：低功率低温铜阻障层沉积：a) A 室的基线二维热轮廓（左）； b) B 室的基线二维热轮廓。
2007 年夏 Yield Management Solutions
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250–550˚C 的范围。因此，在 45 纳米节点处，衬底温度 的下降甚至出现了“超低 k 介电常数”和一些“高 k 栅 14