ChipMakers使用我们的产品打印芯片模式,并使用先进的计量系统和软件检查这些模式,允许它们提高准确性和产量。

计量和检查类型


有两种方法可以检查芯片上的印刷功能的质量:基于衍射的光学测量和电子束检查。


衍射检查光线如何从晶片反射,而电子束观察电子电时如何散射与晶片接触时。

ASML使用两者:我们的产量系统使用基于衍射的测量来评估晶圆上的图案质量,HMI电子束检测系统有助于找到和分析单个芯片缺陷。


结合来自光刻机器内的传感器信息和复杂的软件算法,产量和HMI系统提供了丰富的数据,即芯片制造商用于优化其制造过程。

光学计量

产量


ASML's YieldStar systems do just what their name suggests: they help our customers increase their yield, or the proportion of functioning chips on the wafer. YieldStar allows manufacturers to track key production parameters such as overlay (the accuracy with which two layers of a chip are aligned). Our YieldStar systems are usually integrated into the production line so that they can measure quickly and accurately, looping the data back to the lithography system for real-time corrections to the manufacturing process.

Easstar,ASML的旗舰光学计量系统集成在光刻电池中。

这个怎么运作


衍射

产量是一种基于衍射的光学计量系统,它适用于物体的形状决定光线如何反射。例如,将光束光束在晶片上的重复图案上,您可以容易地预测散射光的所得模式应该是什么样的。如果使用高分辨率数码相机收集散射光,您可以快速确定预测与现实的程度如何,因此打印了线的模式。


快速,准确的晶圆计量

In wafer metrology, key manufacturing parameters such as overlay (the accuracy with which two layers of a chip are aligned) and focus (how sharp the image is) are monitored by measuring how well a particular repeating pattern (the ‘metrology target’) is printed on the wafer. These measurements are made at marked locations across the wafer.


集成到生产线中

Prior to YieldStar, wafers were taken out of the production line to be measured manually. By integrating our solution into the production line (or ‘track’), chipmakers can now use YieldStar to gather their metrology data quickly and accurately, offering better control over their production processes. Metrology data is analyzed using control software and fed back to the lithography system in real-time, enabling customers to tune the manufacturing process further for optimal yield.


从重复模式到真实的结构

我们最新的基于衍射物理学的发展功能具有新的光学技术,可以为每批晶片产生更准确的数据,更快地测量数千个数据点。EarceStar与最先进的芯片节点上的晶片到晶圆控制的光刻系统的生产率相匹配。此外,产量SAR用于后蚀刻计量测量,以通过更精确度和比我们的竞争对手的扫描电子显微镜(SEM)解决方案更精确和更高的测量速度来检查实际器件结构。

电子束计量和检查

HMI电子束解决方案


对于当今的先进微芯片,只要几纳米的缺陷就可以使整个芯片无用。凭借其1纳米的分辨率,电子束检验提供了正确的眼睛,以发现那些微小的错误印刷。


ASML处于电子束计量和检验中的发展的最前沿。E-梁达到较高的分辨率,而不是产量稳定,但它更慢地测量,这意味着在将图案蚀刻到晶片上之后通常使用它。

HMI EP5.

这个怎么运作


'e'是'电子'

电子束技术已经万博manbetx官网登录存在几十年。基本概念是加热金属线,直到它发出电子电线,其被加速并通过电磁场形成梁。与可见和紫外线(但是就像极端紫外线),电子束必须在真空中行进,因此在到达目标之前它们不会被偏转或吸收。


在半导体工业中的计量和检查中,电子束穿过晶片。电子撞击表面并渗透到材料中,在散射之前产生新的“二次电子”。与基于衍射的测量一样,测量二次电子的散射允许我们构建表面的非常高分辨率的表面。光束越聚焦,可以测量的细节越小。


加快电子束成像

具有电子束测量的棘手的事情是它们非常慢。结果,它们通常仅在芯片制造的早期研发等中使用,其中时间较少。


ASML在加快电子束测量方面是一种方式,以便制造商可以在批量生产中享受他们的好处。我们这样做的一种方式是开发对焦于对缺陷更可能或更重要的特定热点的电子束测量的解决方案。


Multibeam inspection

Our most recent e-beam system, theHMI ESCAN 1000., combines high-resolution e-beam measurements with state-of-the-art computational modeling, machine learning algorithms and data from the lithography system.


HMI ESCAN 1000使用多个电子束以更快地检查晶片的更大的表面积。首先将客户于2020年5月运送到客户,ESCAN 1000是3x3多波束系统,可以提高吞吐量大约九个。但我们不打算停止那里 - 我们计划增加后代的光束和光束分辨率,以与芯片制造商的产品路线图要求对齐。


在线晶圆和掩盖检查

通过加速过程和缩小search to specific areas, e-beam can be used directly in the production line for wafer inspection while maintaining productivity levels.

扫描仪计量

精度和速度对于当今先进的芯片制造机器来说至关重要。但由于材料缺陷,温度波动和大气压变化,亚纳米不准确性不可避免地蠕变。扫描仪计量软件使用机器中的计算机处理程序的计算模型来预测和协调光刻系统内的强大机电模块的表现如何表现为弥补物理缺陷并最大化系统性能。 

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统计所有

光刻系统(扫描仪)必须使用子纳米精度24/7,同时以令人难以置信的速度加速机电模块。例如,掩模版阶段接近16g和晶片阶段至7g加速。这比喷气式战斗机更加加速。


无法机械地构建一种能够这种对准和精度的机器,在这些速度下加速,并且在没有扫描仪计量的帮助下使当今计算机芯片所需的可靠性和可重复性等级。


芯片通过芯片调整

Lithography systems are the most ‘tweakable’ tool in the chipmaking process. There are a multitude of ‘knobs’ within the system that can be used to make small adjustments specific to each individual chip on each wafer.


通过不断测量光刻系统的行为,使用扫描仪计量计算,然后协调需要由物理组件(“旋钮”)进行的许多微小调整,以优化每个微芯片上的模式。


数百个传感器,包括位置,温度,能量和运动传感器,测量系统内的每个方面。高级算法用于解释这些大量数据,并在亚纳米尺度中以非常次要但详细的方式协调必要的调整,使用成千上万的执行器。


启用3D芯片架构

在扫描仪中,计量在确保某种类型的存储器芯片的质量方面发挥着特别关键作用,称为3D NAND。这些是SD卡,固态硬盘和智能手机中使用的闪存芯片。以前在2D中制作的,3D技术的引入是一个用于内存芯片的游戏变频器。万博manbetx官网登录


堆叠存储单元彼此顶部大大增加了存储,使芯片能够更有效地运行并使用较少的能量。但这些芯片是复杂的,并致以挑战来衡量。3D NAND Chipmakers必须制造在2D芯片上发现的复杂结构,然后将它们沿垂直平面线,使用微小的垂直通道连接它们。


许多计量系统无法穿透这些3D结构,以查看芯片内部以检测制造问题,因此生产依赖于扫描仪计量软件来优化质量。通过分析在光刻系统中添加了层时生成的大量数据,软件将其馈回优化对齐和叠加。

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模式保真

模式保真控制(PFC)是芯片制造中的一个新的范例,旨在提供我们整体光刻方法的充分利益。通过在整个芯片开发和制造过程中从更广泛的来源进行绘制和分析最精确的数据,它使芯片制造商在他们实际上在晶圆上印刷的模式前所未有的洞察力。强大的算法然后将这些见解翻译成动作。这些动作在光刻系统中实施,以防止模式缺陷并使能够高产率,即使产生最复杂的碎片也是如此。

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提供数据

单个光刻系统可以单独从其传感器产生31大的数据 - 这三倍于哈勃太空望远镜在一年内收集。


PFC的愿景是从Microchip开发和生产过程中尽可能地绘制相关数据。为此,我们与工厂中的其他半导体设备制造商合作,为芯片制造商带来最大的利益。


我们收集和使用来自在光刻系统中的Earystar Metrology Systems,电子束检测工具和晶片映射的系统中的数据。我们还利用我们的信息计算光刻解决方案以及生产线上的任何非ASML设备。最后,我们正在开发一系列模式保真度计量选项,其利用可集成到生产线的方式利用电子束测量的高分辨率。


数据分析

在覆盖性能或照明配置等专业领域使用域专家,我们收集的大量数据是首先手动预处理以消除任何虚假关系(域专家看到相关性但知道没有因果关系)。然后,通过先进的计算机模型和机器学习算法分析数据以发现有助于缺陷的许多因素之间的相互作用,影响完成的微芯片的性能。最后,我们计算合适的校正,然后在光刻系统中应用。这将提供制造商需要SUB-10 NM功能的高级控制。

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