摘要本文介绍了一种新的成本分析模型,结果显示光罩制作后段工艺成本会显著影响总成本,在制作工艺过程中增加额外的检查站点可以降低成本,其收支平衡点和成本节约幅度则取决于前段工艺成品率和后段工艺成本。随着光罩制作工艺复杂程度的逐渐加大,我们可以通过在工艺过程中增加光罩图形（Pattern）检查的方法来节省制作成本和缩短制作周期。问题是如何确定最佳检查站点和检查时机。我们将在本文推荐如何通过成品率（Yield）和成本决定
摘要 本文介绍了一种新的成本分析模型,结果显示光罩制作后段工艺成本会显著影响总成本,在制作工艺过程中增加额外的检查站点可以降低成本,其收支平衡点和成本节约幅度则取决于前段工艺成品率和后段工艺成本。
随着光罩制作工艺复杂程度的逐渐加大,我们可以通过在工艺过程中增加光罩图形（Pattern）检查的方法来节省制作成本和缩短制作周期。问题是如何确定最佳检查站点和检查时机。我们将在本文推荐如何通过成品率（Yield）和成本决定检查站点的方法,以及随着工艺技术成熟和成品率的提高可以取消检查站点的最佳时机。
本文所介绍的成本分析模型是一种“前瞻性”建模方法,它只考虑剩余工艺步骤的成本,已经花费的成本不在考虑范围之内。也就是说,检查站点之前的材料和工艺成本不会影响到后续工艺是否可以增加附加值。但是,检查站点之前的成品率必须考虑进去,因为它会影响整个工艺的总成品率。
图1. 第一次光罩检查的主要缺陷包括pattern丢失或增加以及CD和曝光差错等。由于出现在该站点的缺陷大多数是影响成品率的不可修复缺陷,因此在该站点进行敏感性缺陷的检查是比较合适的时机。
为了说明该成本分析模型,我们假设以普通光罩制作工艺为例。图1所示为制作简单或复杂光罩的常见工艺步骤。制作简单光罩时,铬金属通常位于芯片外围的框架和切割道上。复杂光罩则不同,铬金属薄膜下面嵌有一层高透光率薄膜,铬金属pattern分布在芯片内部,可以达到防止光刻胶背景曝光过度的效果。也就是说,我们必须在几百纳米大小的高透光率薄膜上制作铬金属pattern,并且得到正确的成像效果。简单和复杂光罩制作工艺的主要区别在于第二次曝光的对准程度、分辨率和CD。
如图所示,我们可以在第一次或第二次曝光和刻蚀步骤之后进行缺陷检查。第一次检查可能出现的缺陷包括pattern丢失或增加以及边缘定位误差（CD和曝光差错）等。该检查站点的半成品光罩是由石英玻璃上的铬金属形成的二维光罩。此时,光学性质复杂程度最低。由于第一次曝光和刻蚀工艺决定了关键的边缘定位,出现的缺陷大多数是不可修复的,因此影响成品率的缺陷最可能出现在这里。所以,敏感缺陷的检查应该在第一次曝光和刻蚀步骤之后进行。
成本分析模型的发展
成本分析模型中,工艺过程的成品率和成本是影响检查站点选择的唯一因素。工艺过程成品率是根据经验能否成功完成某一工艺步骤或一系列工艺步骤可能性的估计值。假设缺陷引起的工艺成品率是已经确定的已知数,或者是可以合理估计的数值。我们必须考虑缺陷引起的工艺成品率,因为它和缺陷检查站点密切相关。
其它测量步骤,例如CD测量和对准程度测量引起的成品率则不在考虑范围之内。
一般来说,光罩制作的平均累积成本（Cumulative Cost）等于材料成本、设备折旧和其它开支的总和除以工艺过程的总成品率。如果我们将整个制作工艺过程分成两半,前后两半分别计算成本和成品率,那么整个工艺制作过程的累积成本等于：
方程1中,Yield1和Yield2 分别是第一部分（前段）和第二部分（后段）工艺与缺陷相关的成品率;Cost1和Cost2分别代表前段和后段工艺所用材料（例如光刻胶和其它化学原料）、设备折旧和其它开支成本;Cost1/Yield1等于能够成功进行后段制作所需的实际累积成本。
在拆分工艺过程、优化缺陷检查站点的模型分析过程中,需要注意的是检查站点必须设置在能够进行缺陷检查的地方。在该检查站点,光罩制作尚未完成,还需进行下一步曝光和刻蚀等工艺过程。
我们希望能够从成品率出发,推算出工艺过程中缺陷检查站点的成本平衡点。首先,让我们来看一下假设只在第二次刻蚀工艺之后,设置一个检查站点时的情况（方程3）。
由于只有一个检查站点,因此Yield1''=1.0;Yield2''=Yield1&#
215;Yield2。其中,Yield1''=1.0是因为我们不知道前段有那些缺陷及其严重程度,所有的半成品都会进入后段工艺。但是,后段成品率显然会受到前
