Wafers aftasten met tientallen trillende naaldjes

Leestijd: 5 minuten

Atomic force-microscopie, waarbij een nanonaaldje op een trillende cantilever het oppervlak van een monster aftast, is een veelbelovende manier om wafers en maskers van toekomstige chipgeneraties te inspecteren, ware het niet dat de methode nogal traag is. TNO werkt aan een concept met tientallen parallelle AFM’s om de snelheid op te schroeven. Maar daarvoor moest het ontwerp op de schop.

De metrologiesystemen voor wafers en maskers krijgen het met het kleiner en complexer worden van chipstructuren steeds zwaarder voor hun kiezen. Naast het meten van objecten wordt het detecteren en karakteriseren van nanometergrote afwijkingen steeds belangrijker. Scanning probe-microscopie (SPM), waarbij een microscopische tip op een cantilever het oppervlak aftast, is vanwege zijn hoge resolutie een van de kanshebbende technologieën om hierin een rol te spelen. Maar ondanks de aanzienlijke snelheidstoename de afgelopen jaren is de verwerkingscapaciteit op dit moment lang niet voldoende voor metrologie en inspectie in hoogvolumeproductie. Ook wat betreft kosten kan SPM nog niet concurreren met andere inspectiesystemen. Om de verwerkingscapaciteit te vergroten, wordt wel gekeken naar Mems-systemen met een groot aantal parallelle SPM-probes in een raster. Er is echter nog een lange weg te gaan om bijvoorbeeld knelpunten rond overspraak, gegevensoverdracht en betrouwbaarheid op te lossen voordat zo’n systeem tijdens het fabricageproces gebruikt kan worden.

TNO werkt aan een alternatief concept voor het parallelliseren en versnellen van SPM: wel met individuele scankoppen, maar dan zo klein dat er tientallen tegelijk onafhankelijk van elkaar naar een plek op het monster gebracht kunnen worden. Een belangrijke observatie bij de ontwikkeling van dit systeem is dat het – althans nu nog – niet nodig is om een hele wafer te karakteriseren; de roadmap van de halfgeleiderindustrie vraagt er vandaag de dag om dat er zo’n vijftig defecten per wafer gekarakteriseerd kunnen worden. We kunnen er dus mee volstaan om eerst bijvoorbeeld optisch te bepalen waar zich ongeveer de defecten bevinden, en vervolgens alleen die delen op nanometerschaal te scannen. De scanner bestaat dus uit twee subsystemen: een ultrasnelle miniatuur-SPM en een snel positioneringssysteem om deze systemen naar de juiste plek op de wafer of het masker te brengen.

This article is exclusively available to premium members of Bits&Chips. Already a premium member? Please log in. Not yet a premium member? Become one and enjoy all the benefits.

Login