임계 치수 Metrology
서브-마이크로미터 범위의 구조를 측정하기 위해 지금까지 Scanning Probe 또는 전자 현미경 시스템에 대한 방법은 거의 제시되지 않았습니다. 두 방법 모두 숙련된 사용자에 의해 측정되어야 하며, 이러한 기술은 접촉 측정 방식의 전단력에 의해 표면이 데미지를 받거나 왜곡될 수 있고, Probe가 불균형하게 반응하거나 비파괴 측정이 불가능하다는 것입니다.
백색광 간섭계를 사용하면 1나노미터 이하에서도 높이 해상도의 3D 정보를 얻을 수 있지만, 간섭계의 가로 해상도는 1마이크로미터 이하의 구조물을 측정하기에는 충분하지 않으며, 백색광을 사용하기 때문에 0.20~0.40µm로 제한됩니다. 백색광 간섭계의 측정 정확도는 삼각측량법과 달리 측정된 물체의 거리에 따라 달라지지 않으므로 이 측정 방법은 깊은 구멍이나 투명한 표면과 같은 다양한 물체와 표면에 적합합니다. 하지만 생산 라인과 가까운 곳에서 측정할 때는 진동에 매우 민감하기 때문에 어려움이 발생할 수 있습니다.
3D 정보를 얻기 위한 또 다른 옵션은 3D 공초점 현미경이며, 공초점 현미경은 고정밀 높이 정보를 얻을 뿐만 아니라, 초점이 맞지 않는 지점의 공초점 마스킹은 일반적인 반사 또는 투과 광 현미경의 측면 해상도보다 낮게 허용되기 때문에 측정에 매우 용이합니다. 하지만 다른 측정 기법과 마찬가지로 공초점 기법에도 아티팩트가 없는 것은 아닙니다. 다만 거칠고 미세하게 질감이 있는 표면의 경우 다른 기법에 비해 견고함이 입증되고 원자현미경(AFM)에 비해 넓은 면적을 빠른 속도로 커버할 수 있습니다. 그러나 이전에 알려진 방법에 기초한 공초점 3D 현미경은 1마이크로미터 이하의 가장 얇은 투명 레이어를 측정할 때 개별 표면을 서로 분리할 수 없습니다.
제한된 현미경 구성과 높은 해상도의 렌즈 사용은 정밀 측정의 가장 핵심적인 사항입니다. 상대적으로 속도가 느린 Scanning 시스템에서는 쉽게 실현이 가능하지만, Spining-Disc 공초점 현미경에서 핀홀로 사용되는 Spinning-Disc는 이미지 오류, 즉 광학 시스템에 의한 최적의 이미지로부터 벗어나게 되어 미세한 형상을 측정할 수 없도록 합니다. 이러한 오류는 물리적으로 작은 부분을 차지하며, 핀홀의 개구부를 이용해 빠른 스캔은 보장되지만 Disc에서 조명의 많은 부분이 손실되는 경우가 많습니다. 분석할 샘플의 두께가 공초점 신호의 절반 폭 범위에 있는 투명한 레이어를 포함하는 경우, 신뢰할 수 있는 높이의 정보를 얻는 것은 불가능해 보입니다.
Solarius는 미세한 구리 원형 형상에 대한 분석 연구를 하고 있습니다. 이 미세한 구리 원형 형상은 구리 실린더와 납땜의 작은 캡으로 구성되어 있으며 칩 제조에 사용됩니다. 이 형상의 지름과 간격은 1마이크로미터보다 작은 투명한 구조에 수십 나노미터의 오목한 공간을 형성합니다. 따라서 이런 구조를 현미경으로 측정을 하는 것은 한계가 있습니다.
이미지 데이터는 익숙한 방법으로 획득되며, 분석할 높이 측정 범위가 단계별로 진행되며 각 단계에 대해 공초점 현미경을 이용하여 이미지가 획득됩니다. 7,500㎛² 이상으로 비교적 크기 때문에 동시에 3,000개 이상의 구조물을 분석할 수 있으며, 공초점 곡선은 레이어 시스템에서 하나 또는 여러 개의 높이 값을 X-Y 좌표에 할당하는 데 사용됩니다. Solarius의 기술은 바로 이 기술에 초점을 맞추고 있습니다.
공초점 곡선에는 영상 지점의 높이 및 반사 정보뿐만 아니라 사용된 측정 시스템의 영상 오류에 대한 광범위한 정보가 포함됩니다. 이것들은 알고리즘을 통해 수학적으로 계산될 수 있고 표면 지형의 계산에서 제외될 수 있습니다. 이런 방식으로 가장 작은 구조를 가진 물체라도 높은 반복성으로 감지하고 측정할 수 있으며, 3.7nm의 반복성으로 정확한 깊이가 계산될 수 있습니다. 지름을 측정했을 때 측정된 크기의 1% 미만에 해당하는 7 nm의 반복성을 얻을 수 있습니다.
결정된 공초점 데이터에 대한 이 새로운 분석을 통해 Solarius는 미세 형상 및 매우 얇은 투명 레이어에 대해서도 표면의 사실적인 3D 이미지 구현이 가능합니다. 따라서 여기에 제시된 3D 측정 방법은 측정 속도, 면적 획득률 및 광학 측정 데이터의 품질 측면에서 기존의 스캔 검사 방식을 훨씬 능가하는 독보적인 틈새 시장에 진입할 수 있습니다.
The high quality of the sensor raw data in combination with sophisticated signal processing and intelligent image processing algorithms allows to advance the transitional area of confocal metrology towards the AFM systems domain. In line monitoring of self aligment structures are a good proof to show the Solarius technology lead in confocal 3D imaging. In the image to the right, self aligment structures with a line frequency of 2µm and spacer depth of 3µm are shown. Such live structures can be measured with precision and accuracy values below 1% of the structure size using Solarius Confocal microscopy tools. The process supports line and space structure asessement throughout the diffrent pocess steps. Dimensions can be assessed reliably after lithography in the developed film as well as after etching in silcon.
Supported by the Solarius SIMP front end tools and the Solarius SolarCore software platform, the confocal microscopes deliver fast, robust and reliable process control information. The SIMP tools are available in a compact and space saving version for up to 200 millmeter wafers and in a 200/300 millimeter configuration providing full 300 millimeter SECS/GEM integration and OHT/AGV support on the SEMI E84 protocoll. All tools come with the state of the art SEMI compliant SolarScanSC user interface.
