度量
橢圓偏光薄膜度量加強了 45 奈米及以上的製程 Arun R. Srivatsa -– KLA-Tencor Corporation
橢圓偏光 (SE) 是今日晶圓廠生產薄膜監控的關鍵技術。在光譜保真度、較短波長的使用以及許多其他改善的進展使 得 SE 技術得以測量厚度及折射率，也包括許多薄膜中的材料成分，包括 65 nm 和 45 nm 節點的氮化氧、含硼矽鍺 (SiGe:B) 和 high-k 材料。
在 65 和 45 nm 節點出現新的材質與結構之後，對於薄膜
學薄膜度量新的應用資料與潛在的解決方案將會被提出
度量要求的複雜程度更為增加，但是度量的預算卻更加
討論。
縮減。在數個關鍵製程中，僅監控製程控制的厚度與折 射率已經不再足夠。同時還必須測量或推斷有效製程控
多項正面挑戰
制的成分、多孔性以及其他參數。使用包含這些參數的
業界普遍認為在 65 nm 和 45 nm 節點中，薄膜度量有日
光學屬性系統變動，最近在橢圓偏光量測 (SE) 應用方面
趨複雜與密集的趨勢（圖 1）。再加上普遍緊縮的製程視
的進步已經能夠成功地在研發與生產中採用這項技術，
窗與度量預算（一般的基本原則是總薄膜的度量預算應
以便監控不同物質的成分，例如 high-k 閘極電介質、氮
該小於製程預算的 10%），是由下列兩個其他因素所帶
化物閘極氧化物和含硼矽鍺 (SiGe:B)。處理新的材料和
動：許多新材質以及創新結構引進1-5 於製程的前端與後
複雜結構會面臨重要的製程控制挑戰與需求，而使用光
端，以及度量從監控晶圓上的薄膜代理測量移轉至產品
tr
Si
2
SO
HfO
TiN
Al 2
Ru
2 U l
C-Si O
新的挑戰。這些挑戰開始於從矽逐漸移轉至絕緣矽層
ed er
y ol
S
I
e iG
SiOC
在前端中，許多新材質的使用為度量及製程控制帶來了
er ALD-Seed Elect ar r i r ol es s D-B AL Cu nated Material i -K m E La En ow gi ne Pd fO2 BS H + O3 T Al 2 Ni O3 P N4 3
r ia l at e dM re ee in rial ate ng M Co Ti
aL
晶圓上的測量。
Ta /Ta N
S
Capacitor
Ny iO x W Al
Interconnect
SG
BP
WS
y P
xN y
G PS
S iO
2
ix
O x
ly Po
Transistor
ol
A
2
SOI 基板的使用也使得它更不容易測量閘極電介質以及 多層結構。表面矽層在氦氖 (HeNe) 波長 (633nm) 呈現透 明這個事實，使其成為一項多參數式測量（同時測量閘 準固定角度的單波長橢圓偏光儀 (SWE)。
iS i
O2
N
SiO
PHD
Si x
Si
N x SiO
Hf
SiO
Cu
Isolation
W
W y
L
2O 3
Si-Epi
2
要監控薄表面矽層以及埋層氧化層的厚度以及一致性。
極氧化物、表面矽層和埋層氧化層），而不可能用於標
Substrate O
(SOI) 基板。這些變更也產生了新的需求：SOI 基板需
TiN Ti
T
目前正在探尋多種方法，希望在矽通道上引進應力。這 些方法包括在源極／汲極中使用矽鍺:B（需要監控鍺、B 和矽鍺:B 厚度）以便壓縮性地加壓通道，以及使用高度 應力的氮化層（監控壓力）以便在通道中引進可伸展或 可壓縮應力。製程控制需求以及方法會因為使用的路徑
圖 1：與先前的技術節點相比，許多新的高度複雜的材料將以更快的 速率推出。
2007 年夏季刊 Yield Management Solutions
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各有不同。閘極氧化物電介質已經有漸薄以及更加強氮 化的趨勢，因此需要同時控制氧化物中的厚度以及氮。 19