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在先进半导体制程中，随机性(Stochastics)微影图案误差的量测与控制，已经成为一项不可忽视的课题。致力于为随机性微影图案误差提供量测跟控制解决方案的新创公司Fractilia，近日发表了最新版本的Fractilia自动化量测平台(FAME)，让半导体晶圆厂得以管控在极紫外光微影(EUV)制程中，因随机性误差而产生的良率问题。随机性误差是微影图案(Patterning)製程中，最主要的错误来源。晶圆厂在FAME的协助下，能更快做出更好的决策，以解决随机性微影图案误差这个新型良率杀手，并拿回对先进微影图案製程的控制权，同时提升元件良率与曝光机与蚀刻机的生产力。
TechInsights副董事长G. Dan Hutcheson表示，半导体製造进入EUV生产世代，随机性误差成为最主要的良率问题根源。Fractilia创办人Ed Charrier及Chris Mack率先对随机性误差所产生的良率问题提出警告，并以产业领导者的角色，透过随机性误差控制解决方案协助产业解决难题。Ed Charrier及Chris Mack在将创新技术转化为成功走入市场的产品方面有著绝佳的纪录。他们二十年前在FINLE Technologies开发了PROLITH微影建模和资料分析软体，不仅引领世代，亦是当今晶圆厂製程中的重要支柱。此外，FILM已被证实为助益EUV从实验室进入晶圆厂的实用工具。
随机性误差的两难：如何管控无法量测准确的目标值
微影随机性误差是随机出现，且不会重複的图案化错误。在EUV製程中，微影製程图案错误的製程容错空间，可能超过一半都耗费在随机性误差上(图1)。晶圆厂要控制这个问题，必须量测製程随机性误差；然而，现有的方法并不够准确，而先进製程晶圆厂已无法负担因忽视随机性误差所导致良率损失的后果。製程随机性误差对于先进波长193奈米光学微影，早已是个问题，特别是双重曝光和四重曝光微影製程，而在EUV製程中，由于图案进一步微缩，製程随机性误差则会更大幅降低良率而造成成本大幅提升。
图1 随机性误差在先进製程中是个日益严重的良率难题。在EUV製程中，微影製程图案错误的製程容错空间，可能超过一半都耗费在随机性误差上
Fractilia技术长Chris Mack表示，製程随机性误差迫使晶圆厂必须在良率与生产力间取捨。业者不是得增加EUV曝光的剂量来降低随机误差，以避免良率的损失，就是得额外增加一台EUV扫描机来弥补流失的生产力。藉由精准量测并控制製程随机性误差，晶圆厂可以最佳化并提升内部製程设备的生产力及良率。我们的FAME平台具备独特的功能，能以高精准度量测并控制随机性误差，为客户带来无法透过其它方式取得的全新製程最佳化选项与解决方案。我们观察到，客户使用我们的产品量测所产生的扫描式电子显微镜(SEM)影像数量呈指数成长(图2)，这也让Fractilia成为业界公认的製程随机性图案误差量测标准。
图2 客户使用Fractilia产品量测所产生的扫描式电子显微镜(SEM)影像数量呈指数成长
「精准去除量测杂讯」的量测值能为晶圆製造变异提供完整全貌
FAME平台使用独特、符合物理定律的SEM建模与资料分析方式，可从SEM影像量测并修正量测机台上随机与系统性的杂讯，提供晶圆微影图案上实际的量测值，而非影像上参杂量测机台杂讯的图案量测值。这些「修正」的製程实际随机性误差的量测值，可以让晶圆厂的工程师更加瞭解、最佳化製程并解决良率的问题。
FAME平台可同时量测所有主要的随机效应，包括线边粗糙度(LER)/线宽粗糙度(LWR)、局部线宽均匀度(LCDU)、局部边缘图案置放误差(LEPE)、随机缺陷侦测及其他效应(图3)。FAME平台提供业界最佳的讯号对讯噪的边缘偏移检测，讯噪比相较于其它解决方案多出高达五倍，且每张SEM影像可以撷取出超过30倍的特徵资料。FAME平台适用于所有的SEM量测工具厂商及所有的SEM量测机型。
图3 FAME平台可同时量测所有主要的随机效应，包括线边粗糙度(LER)/线宽粗糙度(LWR)、局部线宽均匀度(LCDU)、局部边缘图案置放误差(LEPE)、随机缺陷侦测及其他效应
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