【摘要】 叠加控制一直是制造前沿半导体器件的最关键问题之一。

叠加控制一直是制造前沿半导体器件的最关键问题之一。引入双重图案化工艺需要严格的覆盖控制。传统的光学叠加（Opt-OL）计量在测量稳健性、解决叠加标记和器件图案之间的叠加差异以及准确测量模具内大量布置的较小标记以进行高阶校正方面存在技术挑战。相反，基于扫描电子显微镜的叠加（SEM-OL）计量可以以高空间分辨率直接测量叠加目标和处理过的晶片上的实际器件或类似器件的结构。它可用于参考计量和优化Opt-OL测量条件[1]。SEM-OL使用小型结构，包括实际的器件图案，这允许在芯片上插入许多SEM-OL目标。使用专用SEM-OL标记可以测量精确的覆盖分布，提高了测量精度和可重复性。SEM-OL技术不仅可以通过临界尺寸SEM测量表面图案，还可以测量前沿器件工艺的掩埋图案。其掩埋图案检测模式主要包含两种技术：一种是使用高加速电压SEM，它检测反向散射电子，强调材料对比度。它已被用于在蚀刻后检查或甚至在显影后检查时对存储器和逻辑器件的覆盖测量。另一种是利用充电效应，它反映了表面的电压对比度，这取决于下面结构的材料特性。目前，已经开发了使用瞬态电压对比度的SEM-OL测量，并且已经证明了其叠加测量的能力。开发了一种使用模板匹配方法的覆盖测量算法，并将其应用于制造过程中的动态随机存取存储器（DRAM）工艺监视器。为了将SEM-OL计量扩展到3 nm节点逻辑和尖端DRAM器件（半间距=14nm）之外，现阶段研究人员正通过开发优化的SEM-OL标记来提高检测掩埋图案的测量精度和测量吞吐量。

[1] Inoue O, Hasumi K, Review of scanning electron microscope-based overlay measurement beyond 3-nm node device[J]. Journal of Micro/Nanolithography, MEMS, and MOEMS, 2019, 18(2):1.

 

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