Automated Linescan Analysis for CMP Modeling - Ghulghazaryan, Ruben G.; Piliposyan, Davit G.; Alaverdyan, Suren B. (Изд-во НАН РА)
Many of the process steps used in semiconductor chip manufacturing require planar (smooth) surfaces on the wafer to ensure correct pattern printing and generation of multilevel interconnections in the chips during manufacturing. Chemical-mechanical polishing/planarization (CMP) is the primary process used to achieve these surface planarity requirements. Modeling of CMP processes allows users to detect and fix large surface planarity variations (hotspots) in the layout prior to manufacturing. Fixing hotspots before tape-out may significantly reduce turnaround time and the cost of manufacturing. Creating an accurate CMP model that takes into account complicated chemical and mechanical polishing mechanisms is challenging. Measured data analysis and extraction of erosion and dishing data from profile linescans from test chips are important steps in CMP model building. Measured linescans are often tilted and noisy, which makes the extraction of erosion and dishing data more difficult. The development and implementation of algorithms used to perform automated linescan analysis may significantly reduce CMP model building time and improve the accuracy of the models. In this work, an automated linescan analysis (ALSA) tool is presented that performs automated linescan delineation, test pattern separation, and automatic extraction of erosion and dishing values from linescan data. Կիսահաղորդչային չիպերի արտադրության ընթացքում պատկերների ճիշտ արտապատկերման և բազմաշերտ կապերի արտադրության համար արնրաժեշտ է լինում ապահովել հարթ մակերևույթների առկայություն (պլանարություն)։ Քիմիա-մեխանիկական պլանարիզացիան/փայլեցումը (ՔՄՊ) մակերևույթները հարթեցնելու հիմնական մեթոդն է։ ՔՄՊ-ի մոդելավորումը թույլ է տալիս ինժեներներին հայտնաբերել և շտկել չիպերի մակերևույթի անհարթության դեֆեկտները (թեժ կետերը) նախքան արտադրության պրոցեսի սկսելը։ Չիպերի նախագծման փուլում թեժ կետերի շտկումը կարող է զգալիորեն նվազեցնել նախագծման և արտադրության ժամանակը և ծախսերը: Որակյալ ՔՄՊ մոդելի կառուցումը, որում հաշվի են առնվում բարդ քիմիական և մեխանիկական փայլեցման մեխանիզմները, բավականին դժվար խնդիր է։ ՔՄՊ-ի մոդելավորման կարևոր բաղադրիչներից է հատուկ նախագծված թեստային չիպերի մակերևույթի գծային սկանավորման տվյալների վերլուծությունը, մասնավաորապես՝ էրոզիայի և մետաղի անկման արժեքների որոշումը: Հաճախ չիպերի մակերևույթի գծային սկանավորված տվյալներն ունեն բարդ կառուցվածք․ պարունակում են աղմուկ, ինչպես նաև ունենում են հորիզոնի նկատմամբ տարբեր աստիճանի թեքություններ, ինչը դժվարացնում է էրոզիայի և մետաղի անկման արժեքների որոշումը։ Գծային սկանավորված տվյալների վերլուծության համար օգտագործվող ալգորիթմների մշակումը և օգտագործումը կարող է էապես նվազեցնել ՔՄՊ մոդելների կառուցման ժամանակը և բարելավել մոդելների ճշտությունը: Այս աշխատանքում ներկայացված է գծային սկանավորված տվյալների ավտոմատացված վերլուծության ծրագիր (ALSA-Automated Line Scan Analysis), որն իրականացնում է գծային սկանավորված տվյալների թեքությունների ուրվագծում, դաշտային և զանգվածային մասերի տարանջատում, ինչպես նաև ավտոմատացված կերպով որոշում է էրոզիայի և մետաղի անկման արժեքները։ Многие этапы производства полупроводниковых чипов требуют наличия плоских (гладких) поверхностей для обеспечения правильной печати дизайна и создания многоуровневых межсоединений в микросхемах. Химико-механическая полировка (ХМП) - это основной процесс, используемый в производстве для достижения требований по гладкости поверхности. Моделирование процессов ХМП позволяет пользователям находить и исправлять крупные шероховатости поверхности (горячие точки) в компоновке до производства. Устранение горячих точек до производства может значительно сократить время выполнения работ и стоимость производства. Создание качественной модели ХМП, учитывающей сложные химические и механические механизмы полировки, является сложной задачей. Анализ измеренных данных и извлечение данных об эрозии и впадин на сканированных образцах тестовых чипов являются важными этапами построения модели ХМП. Измеренные сканированные данные часто содержат шум и имеют наклон относительно горизонтали, что затрудняет извлечение данных об эрозии и впадин. Разработка и реализация алгоритмов, используемых для выполнения автоматизированного анализа сканированных данных, может значительно сократить время создания ХМП моделей и повысить их точность. В данной работе представлена программа автоматизированного анализа сканированных данных (ALSA - Automated Line Scan Analysis), которая выполняет автоматическую коррекцию наклона линейных сканированных данных, определяет границы тестовых структур, выделение полевых и матричных областей, и автоматический расчёт эрозии и впадин.
Keywords: Mathematical cybernetics; Computer science