Implémentation et évaluation de la mesure Overlay in-situ par microscopie électronique pour la production de puces électroniques - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2024

Implementation and evaluation of in-situ overlay measurement by electron microscopy for microchip production.

Implémentation et évaluation de la mesure Overlay in-situ par microscopie électronique pour la production de puces électroniques

Résumé

Integrated circuits are manufactured via a stack of various layers. The precise alignment of these layers, known as "overlay" (OVL), is critical to chip reliability. The specifications are very strict: on a 300mm-diameter wafer, each pattern must be aligned to within a few nanometres. Current methods, based on optical observation of dedicated test patterns, show their limitations in terms of representativeness and assessment of local variability.This thesis proposes an innovative approach, using scanning electron microscopy (SEM), to accurately measure these local variations and to understand the biases induced by the test patterns. To this end, an algorithm for measuring the overlay from SEM contours has been developed. By registering reference contours on the extracted contours, the overlay is measured directly on the product, without the need for a specific test pattern, even in the presence of partially masked levels.Following the evaluation of this method on synthetic images, its application to production wafers enabled us to quantify the local variability of the overlay on the product, highlighting deviations from on-line measurements, while revealing the limits of SEM-OVL metrology.
Les circuits intégrés sont fabriqués via un empilement de diverses couches. L’alignement précis de ces niveaux, dit « overlay (OVL)», est critique pour assurer la fiabilité des puces. Les spécifications sont très strictes : sur une plaque de 300mm de diamètre, chaque motif doit être aligné avec une précision de quelques nanomètres. Les méthodes actuelles, basées sur l'observation optique de mires dédiées, montrent leurs limites en termes de représentativité et d'évaluation de la variabilité locale.Cette thèse propose une approche novatrice, exploitant la microscopie électronique à balayage (SEM), afin de mesurer avec précision ces variations locales et d'appréhender les biais induits par les mires. Pour cela, un algorithme innovant permettant la mesure de l’overlay à partir de contours SEM a été développé. Par le recalage de contours de référence sur les contours extraits, l’overlay est mesuré directement sur le produit, nécessiter de mire spécifique, même en présence de niveaux partiellement masqués.Suite à l'évaluation de cette méthode sur des images synthétiques, son application sur des plaques de production a permis de quantifier la variabilité locale de l'overlay sur le produit, de mettre en évidence les écarts par rapport aux mesures en ligne, tout en révélant les limites de la métrologie SEM-OVL.
Fichier principal
Vignette du fichier
BOURGUIGNON_2024_archivage.pdf (70.33 Mo) Télécharger le fichier
Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-04558829 , version 1 (25-04-2024)

Identifiants

  • HAL Id : tel-04558829 , version 1

Citer

Thibaut Bourguignon. Implémentation et évaluation de la mesure Overlay in-situ par microscopie électronique pour la production de puces électroniques. Micro et nanotechnologies/Microélectronique. Université Grenoble Alpes [2020-..], 2024. Français. ⟨NNT : 2024GRALT001⟩. ⟨tel-04558829⟩
0 Consultations
0 Téléchargements

Partager

Gmail Facebook X LinkedIn More