Développement de procédés de mesure spatialement résolue de la nano-topographie sur distances centimétriques : application au polissage mécano-chimique

• Main Author: Dettoni, Florent
• Other Authors: Grenoble
• Language: fr
• Published: 2013
• Subjects: Polissage Mécano-chimique; Caractérisation; Puce; Topographie; Métrologie; Chemical mechanical planarization; Characterization; Die; Metrology; Topography
• Online Access: http://www.theses.fr/2013GRENY026/document

Le polissage mécano-chimique (CMP) en raison de spécifications sévères, telles que l‘aplanissement de la surface à ± 5 nm, est devenu un enjeu crucial pour le développement des nœuds technologiques 14 nm et au-delà. Les méthodes actuelles de caractérisation de la topographie, limitées en termes de taille de surface analysée, évaluent l'efficacité des procédés sur des structures nommées boites de mesure. Ces structures mesurent 100 µm x 50 µm et sont situées entre les circuits intégrés. Elles sont donc non représentatives de la topographie de la puce et, de ce fait, des procédés de métrologie topographique de la puce sont requis. Dans un premier temps, nous montrons que la microscopie interférométrique est capable de caractériser la nano-topographie sur des distances centimétriques avec une résolution latérale micrométrique. La caractérisation par microscopie interférométrique de la nano-topographie induite par les procédés de CMP montre que les méthodes actuelles fournissent des valeurs topographiques non représentatives de la puce. Une méthodologie associée à ce nouveau type de caractérisation est proposée et discutée. Dans un deuxième temps, nous montrons que la diffusion de la lumière permet un contrôle rapide (trois minutes par plaques) et non destructif de variations nanométriques de la topographie de grilles de quelques dizaines de nanomètres de large sur toute la plaque. === Chemical Mechanical Polishing (CMP), because of narrower specifications, as surface planarization at ± 5 nm, is becoming a critical process for the development of the 14 nm technology node and beyond. Habitual topographic characterization techniques, limited in acquisition area, appraise processes efficiency through structures called test boxes. Those structures have a size equal to 100 µm by 50 µm and they are located, in the scribe lines, between the chips. Consequently, they are not representative of the die level topography and die level topographic metrology processes are required. In a first time, we show that interferometric microscopy is able to characterize nano-topography over centimetric distances with micrometric lateral resolution. Interferometric microscopy characterization of CMP processes induced nano-topography demonstrates that usual methods provide non representative die level topography values. A new characterization kind related methodology is proposed and discussed. In a second time, we show that diffused light measurement allows fast (three minutes/wafer) and non-destructive control of gate nano-topography variations for pattern widths of some tenths of nanometer.