全自动原子力量测方案 

InSight AFP

第五代AFP技术具有令人惊叹的高分辨率,业界领先的扫描速度和优秀的三维裸晶成像(3D die mapping) 能力。

在线量测 Inline Metrology

先进代工厂和内存制造商的首选

先进制程控制和开发所追求的长期稳定性和生产率

InSight AFP是行业领先的超高性能CMP分析和蚀刻深度量测系统,主要用于先进技术节点。InSight AFP配备了稳定的电容式扫描头和精确的空气轴承定位系统,使其可以在芯片的任意有效区域轻松进行非破坏性测量。

0.3 nm
长期稳定性
提供可依照NIST溯源的参照量测,测量稳定性超过一年
260 - 340 sites/hour
适于在线应用的超高生产率
减少MAM时间并优化晶圆处理能力以保持最高50 wafers/hour的产量
Up to 36,000 µm/sec
轮廓成像速度(Profiling Speed)
提供高分辨率的三维表征与热点识别(hot-spot identification)能力
特点 Features

实现超高分辨率的同时延长探针使用寿命

InSight AFP独特的TrueSense®技术,具有经过验证的长期扫描能力。对亚微米级的蚀刻深度,盘形和侵蚀(dishing and erosion )可以完全自动化地进行监测,得到的数据有无与伦比的稳定性,可重复性,且无需依赖于测试或理论模型。这是布鲁克自动化原子力独特的技术

在线工艺监控

对晶圆蚀刻和CMP工艺的全自动在线过程控制(Inline Process Control)

InSight AFP搭载了原子力显微镜领域的最新技术成果,包括Bruker专有的CDMode,用于表征侧壁结构(Sidewall)的关键尺寸和粗糙度。CDmode避免了通常测量侧壁所必需的横截面切出,显著节约了成本。此外,AFP系统可以直接测量通过其他技术难以获得的侧壁粗糙度(Sidewall Roughness)

提高良率

自动缺陷复检(Automated Defect Review)和分类

当今先进的IC器件对致命性缺陷的尺寸标准比以往任何时候都要小,并且需要快速成像以满足HVM需求。InSight AFP对晶圆和掩膜版缺陷提供快速、可操作的形貌和材料信息,使制造商能够识别缺陷来源并快速消除其对生产的影响。

InSight AFP搭载的100倍高分辨率的配准光学系统和全域对准系统(AFM Global Alignment)使有图晶圆和掩模版上的原始图像放置精度小于±250 nm,确保测量到感兴趣的缺陷位置。

我们系统与KLARITY及大多数其他YMS系统完全兼容。

R&D

三维裸晶成像和HyperMap™

After Polish Hot Spot Inspection - Scan Rate: 26 mm/sec; Number of scan lines: 33,000

InSight AFP的剖面扫描速度(Profiling Speed)高达36,000 μm/s,使其可对整片裸晶(33 mm x 26 mm)实现快速,完整的三维表征和检查。系统低于2nm的面外运动(out-of-plane motion)则是实现大范围形貌扫描和全自动的抛光后热点检测(hot spot detection)的基础。

左边案例中,我们在24小时内以1 μmx 1 μm 的像素大小扫描了一个完整且标准的 26 mm x 33 mm 十字线区域。热点将通过随后的热点检测(hot spot detection)和复查功能自动定位,并进行更精细的扫描。

应用案例

先进制程中的挑战

亚纳米级别的形貌灵敏度

先进制程中CMP的监控

先进制程对过程控制的准确性(Accuracy)、精度(Precision)和长期复现能力(long-term reproducibility)提出了新的需求。此外,CMP工艺的监控还要求亚纳米级别的形貌灵敏度以适应精确抛光后的超平表面。 InSight AFP的皮米级的灵敏度(Picometer sensitivity)确保了抛光后残留形貌的精确表征。凭借优秀的可重复性和长期再现性,为整个晶圆制造工艺流程提供值得信赖的过程控制数据。
高深宽比的结构量测

先进制程中Etch的监控

过程控制中对蚀刻深度的量测,是一个简单明确但十分关键的需求;而布鲁克的DTMode就是针对性的解决方案。 DTMode是布鲁克特有的自适应扫描模式(Adaptive scan mode),已被证明在深度量测方面比其他的AFM量测方案有更低的总测量不确定性(Total Measurement Uncertainty)。凭借不到10秒的移动采集测量(move-acquire-measurement)时间,DTMode能够快速测量蚀刻深度,满足过程控制所需的大批量制造(HVM)要求。
NAND 和功率器件

蚀刻工艺的开发

作为工艺开发的一部分,量测变得比以往任何时候都更为关键。更短的循环、复杂的工艺变量和实验设计(DOE)要求量测系统既要有高度灵活性和强适应性,又要求系统能长期维持十分关键的准确性和精度要求。 InSight AFP 简单直观的交互界面轻松设置开发新工艺所需的测量,通过 XML/CAD 接口可让工程师在5分钟内完成配方。
逻辑和存储芯片

CMP工艺研发

化学机械抛光(CMP)工艺的开发中要求测量技术兼具速度(Speed),准确性(Accuracy)和精度(Precision),并且在整个过程中需要足够灵活,以随时制定或调整工艺配方。 我们超高平整度的扫描仪在全程105 μm的扫描范围内的平面外运动误差( Out of Plane Motion)不超过1 nm,对哪怕最精细复杂的形貌结构也能进行超高精度的呈现。结合升级了扫描范围的105 μm扫描头与大面积扫描模式(Large Area Scanning ),InSight AFP可以在一个工艺配方内轻松实现从数十纳米到整个晶圆尺寸(300 mm范围内)的CMP工艺评估。
新的指标和挑战

光刻EUV APC

极紫外光刻(EUV)的逐渐应用使得一系列新的测量指标必须被严格监控。其中一项新指标就是顶部的线粗糙度(Top Line Roughness,LTR)。 对于此处讨论的两种光刻胶而言,LTR都被证明与最终的缺陷率和产率息息相关。具有较低LTR值的光刻胶(光刻胶B,平均低9%),在显影后产生显著更少的线条断裂缺陷(Line Break Defects),最终表现出更高的产率。因此,在显影后进行的LTR分析可用于新型光刻胶配方的早期筛选,有助于预测不同间距和剂量条件下的性能及产率。 Insight AFP的TrueSense™模式对EUV工艺中的LTR监控提供了非破坏性的扫描和分析,TrueSense™也是最适合检测大批量超光滑样品的模式,其超高分辨率的原子力显微镜(AFM)图像保证了各个关键测量的精度和可靠性。
非破坏性的混合量测(Hybrid Metrology)

EUV光刻工艺的研发

电子束会引起的光刻胶皱缩(Resist Shrinkage),导致各种关键尺寸的数据其实是失真的,这个问题在EUV光刻甚至更严重。表征和理解光刻胶在电子束曝光后是如何变化的,对于开发更优的EUV模型至关重要。 Insight AFP的TrueSense™模式正是应对这一挑战的理想解决方案。TrueSense™通过实时反馈实现皮牛级别(pN)的力控制,确保了超高精度的非破坏性表面测量。它能够快速准确对比已经曝光和未曝光的光刻胶轮廓变化。然后,这些数据将被输入到专门的量测工具包中,生成更优的模型来加速工艺开发。其中难点是需要AFM和SEM测量同一个特征,而这可以通过XML接口共享配方以及InSight AFP小于250纳米的原始图像定位精度(Image Placement Accuracy)来实现。
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