材料分析如何協助先進製程設備改善缺陷

2022-8-2 14:40| 发布者: 闪电| 查看: 19| 评论: 0

摘要: 2022開始，台積電、英特爾、三星等半導體大廠先進製程大戰如火如荼展開，重砸資本支出在各項先進製程設備，如極紫外光(EUV)設備需求大增；若要在這場大戰奪得先鋒，關鍵在於產品良率(Yield)是否能快速提升。有非常多 ...

2022開始，台積電、英特爾、三星等半導體大廠先進製程大戰如火如荼展開，重砸資本支出

在各項先進製程設備，如極紫外光(EUV)設備需求大增；若要在這場大戰奪得先鋒，關鍵在

於產品良率(Yield)是否能快速提升。有非常多因素會影響產品良率，本期iST宜特小學堂將

聚焦於「先進製程設備的缺陷如何影響良率」，以及「如何透過材料分析改善缺陷」。

先進製程設備缺陷

- 一、製程設備如何影響IC半導體生
- 產良率?
半導體積體電路(IC)製程隨著成本及技術的演進，晶圓尺寸很快地從四吋、六吋、
因此，半導體製程上所使用的製程設備(如黃光、蝕刻、清洗、鍍膜、甚至承載與
此外，元件線路尺寸也隨著摩爾定律不斷地縮小至數奈米，更無法容忍製程設備
所產生的副產物(或汙染)，因此，除了需要提高PM的頻率外，相關設備零件也必
須不斷地開發改良。以因應降低微粒的產生，而達到良率的提升。
傳送機具…等)，在重複的製作過程中，其真空腔體及內部零件也同時在經歷蝕
刻(或鍍膜)，而累積一段時間後，將會導致腔體汙染，或生成副產物掉落至晶
片上影響良率。所以製程設備必須定期做清潔維護(PM)或更換零件。
八吋、來到穩定的十二吋，而對於有效的IC晶粒(Chips)數，「良率(Yield)」
一直是非常重要的關鍵指標。

二、EUV黃光製程中的缺陷源
自「光罩」上的汙染
目前影響奈米級先進製程生產良率，最重要的即是黃光製程的曝光設備。
如圖一中三種不同的缺陷來源，右上圖的Particle EDS分析結果為掉落在
圖一：光罩上污染或缺陷的斷面EDS成份分析。
最表面抗反射層(Anti-reflection coating)上含有元素C、O、Si成份的汙染；
而右下圖的缺陷則是落在覆蓋層(Capping layer)的位置。左下圖卻是在一
開始光罩基材上的蝕刻殘留汙染，這些都可透過斷面EDS成份分析來判斷
其生成的起源點，以提供光罩廠作為生產製程的改善。
因此，探究這汙染異物是如何在製作光罩時所產生的，就必須分析Particle
或Defect產生的源頭；最直接的方式，就是用雙束聚焦離子束
(Dual beam FIB)斷面觀察(cross-section)，或是透過穿透式電子顯微鏡 (TEM)
來觀察更小的Defect。
極紫外光(EUV)曝光機所使用的光罩上，若有一微小的顆粒(Particle) ，
將導致整片晶圓上的所有晶片(chip)都形成固定的缺陷(Defect)，致
使整片晶圓良率直接歸「零」，對於此狀況，晶圓製造過程中絕對是零容忍。