光罩/成像檢測系統就位 FinFET量產良率激升
鰭式電晶體(FinFET)量產良率可望大幅提升。1x奈米FinFET製程採用嶄新3D電晶體結構、多重曝光技術，使得晶圓檢測和製程控制問題更加棘手；為此，應用材料(Applied Materials)及科磊(KLA-Tencor)等半導體設備廠近期競相發表新型晶圓、光罩及圖案成形檢測系統，期克服FinFET疊層對準、缺陷監測等挑戰，使良率達到商用量產等級。
KLA-Tencor表示，相較於傳統平面式電晶體，FinFET是極複雜的3D電晶體結構，涉及許多新的製程步驟，尤其是鰭片成形和良率問題叢生，以及伴隨著多重曝光製程而生的疊層對準、缺陷檢測等技術困難度遽增，導致各大晶圓廠導入速度不如預期；而這些挑戰亟需晶圓廠、半導體設備商和IC設計業者加強合作，發展一套製程控制策略，方能快速解決FinFET製程量產問題並提升良率。
晶圓廠當前面臨FinFET晶圓量產關鍵挑戰在於須準確測量各種參數，如鰭片側壁角度、薄膜層積厚度或圖形疊層對準誤差等資訊，以確保生產良率。此外，製程節點邁入1x奈米後，晶圓代工業者亦須因應線寬急遽微縮的情況，引進多重曝光、隔離層間距分割技術，因而也衍生更多的製程步驟及設備控制問題。
尤其在雙重曝光微影製程中，晶圓測量和製程控制系統首重層內疊層對準誤差、層間疊層對準誤差兩方面的資訊回饋，以及圖案成型分析能力。KLA-Tencor指出，該公司透過新一代電漿、雷射掃描光罩檢測系列方案，再無縫連接電子束(E-Beam)晶圓缺陷檢測系統，可掌握多層光罩的關鍵缺陷並監測良率；至於新型圖案成型控制系統則針對3D電晶體結構的多個維度、疊層對準需求，廣泛蒐集資料進行表徵、最佳化和監測，協助晶圓廠評估繁雜步驟對最終圖案的影響。
目前台積電、聯電、英特爾(Intel)和三星(Samsung)正爭分奪秒部署14/16奈米FinFET製程，新一代晶圓檢測和控制系統問世可謂及時雨，將能大幅推進FinFET商用量產腳步。
下一階段，半導體業將跨入10奈米以下FinFET製程、3D晶圓堆疊的世代，屆時晶圓檢測將更加複雜，甚至連半導體材料都可望全面換新。為搶占市場先機，應用材料近期已發布新一代物理氣相沉積(PVD)系統，以先進的可調式氮化鈦(TiN)硬式光罩技術實現10奈米以下製程的微型銅導線曝光圖像製作。
10奈米晶圓的層與層之間將有多達上百億個導孔或垂直導線，金屬硬式光罩層功用便是保持這些軟性超低電介質(ULK)中的銅導線和導孔圖形完整性；然而，隨著製程節點縮小，硬式光罩層壓縮應力使圖樣變形或倒塌的風險加劇，因此應用材料遂以可調式硬式光罩達成應力調整，以優化臨界尺寸(CD)線寬控制與導孔堆疊對位效能。
至於2.5D或3D晶圓級封裝，矽穿孔(TSV)將是不可或缺的技術，而相關挑戰包括精準測量TSV...
2015 年 07 月 09 日
