中国300mm晶圆厂的成品率管理
当晶圆厂转向300mm 、130纳米和90纳米工艺,并随着新的材料和工艺方法的引进,都为成品率管理带来独特的挑战和机会,那就是如何确保300mm晶圆缺陷计划的新重点。
晶圆厂向300mm转型面临的技术挑战
薄膜的平面,容易受到微尘颗粒、剥落、针孔和空洞等缺陷的影响。此外,当填充薄膜不能达到首要的填充功能时,其它一些独特的缺陷会以空洞的形式隐藏在沉积的薄膜中。
铜线双大马革士技术发展重心已经从绝缘层的CMP转移到金属层的CMP。后段化学机械抛光的目标从平坦化转变为互连结构精确化,这种转变相应引出缺陷及工艺控制的问题,在薄膜沉积过程中容易形成裂纹和折痕,在CMP后形成共轴的空洞。
老式200mm光刻系统在弥补整片硅片的聚焦偏差方面面临很大的挑战,光刻优化面临的艰巨任务与新机台、材料和易耗品的综合因素相关。使用宽波段光谱进行检测成为一种必要,而新材料和工艺变化造成的高噪音,使缺陷检测更具挑战性。
栅极绝缘材料生长和沉积前的检测主要在于检测影响绝缘材料品质的物理现象,包括结晶引起的深坑（COPs）,STI化学机械抛光造成的划伤及其它的表面沾污。200mm转向300mm,原始材料仍是硅片具有较多COPs缺陷的主要原因。
随着铜线大马革士技术的引进,当今晶圆厂很大一部分薄膜以台阶覆盖率作为薄膜生长的主要标准。空洞几乎是铜薄膜的主要缺陷,硅片在非理想化的电化学环境中的循环运动容易在沉积过程中产生同心涡流状图形。薄膜沉积速率的变化对300mm硅片的影响更为重大,超量的面积覆盖会加速应力引起的失效。
对蚀刻工艺监控发现许多缺陷由光刻引起并延续到蚀刻。除此以外,蚀刻机台可能会引起腔体附近的钝化层剥落,由于缺失选择性会造成硅片损伤。越来越多的高深宽比结构使微小的工艺偏差会引起很大的缺陷。蚀刻腔体的设计以200mm的标准结构发展300mm的结构配置,气体流量,等离子体感应现象和排气口的位置都会影响到刻蚀的均匀性。
规模经济和成品率管理
300mm晶圆厂产生的动力是规模经济,据估计,其每平方厘米的生产成本可降低30%。使用具备达到所需缺陷检测能力的机台,可以实现在较低成本下提高成品率管理使晶圆厂的收益最大化。影响成品率管理策略的因素主要有对主机台的分析、材料的处理和编制所需检测能力机台的计划。此外,要达到最优的投资回报率,要考虑检测对成品率的影响及所需的周期。成品率管理的策略会根据晶圆厂的情况、器件和公司模式而不同。在中国,300mm晶圆厂的转型对制造商们经济方面的影响更大。需要进一步强化早期呈现在我们面前的高成品率学习速度的价值,缩短与领先技术公司的差距。
300mm晶圆的缺陷计划
所谓缺陷计划是指针对探测工艺偏差,维持更紧的工艺控制标准,要执行什么类型的检测,在工艺流程的哪些步骤进行检测及检测的频率是什么。有效的方法包含平衡固定的和可变的检测成本,未检测出的影响成品率的缺陷和工艺失控造成的成品率损失与投入成本的平衡。
最主要的关键性决定参数是 检测步骤的分布 （需检测的工艺步骤/主机台）, 检测类型 (测试片,产品片), 检测频率（lot的取样率,每个lot检几片硅片,每片硅片扫描的面积）检测机台的敏感度及检测机台,在线的SPC控制的参数, 需复检确认的缺陷数。
结论：300mm晶圆是顺应规模经济产生的,对工艺偏差也更为敏感,需要周密地考虑可能出现的新的检测点。晶圆厂需要在规划时期就正确地考虑到成品率管理,成品率管理方面的潜在障碍,将明显地影响到因规模经济产生的收益。
