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欠陥管理

生産性向上とテストウェーハのコスト削 減に向けて Ming Li, Lisa Cheung, and Mark Keefer – KLA-Tencor Corporation

Surfscan SP2検査装置を使用すると、テストウェーハの再利用回数を増やすことができ、これにより新品のテストウェーハの 投入量や最研磨回数を減らすことができ、ひいてはファブ全体での製造コストを低減できる。大規模なファウンダリでは、こ の新しい方法によってウェーハの再利用回数を改善し、再利用回数を15%改善することができた。これにより年間300万ドル を超えるコスト削減につながった。 現在のウェーハ製造工場では生産性を向上すると同時に変 動コストを削減する必要に迫られている。ある特定の分野 ではプロセスコントロール(計測および検査)装置を用いるこ とによって、変動コストを最小限に抑えられるところがあ る。ひとつめは、テストウェーハという消耗品の削減であ る。利益に直結しないテストウェーハの消費量を抑えるこ とで変動コストを抑えることができる。ふたつめはプロセ ス装置の生産性を向上させることである。年間のメインテ ナンスサイクルの回数を減らすことと、誤った異常アラー ムによるダウンタイムを短縮することによって変動コスト を抑えられる。この論文では、これらの考えを詳しく検討 して、先端の65nmデザインルールファウンダリでテストウ ェーハのコストを削減するための効果的な方法を探る。 プロセス装置の監視

一般に、パターンなしテストウェーハ（あるいはモニター ウェーハ）の欠陥数を測定してプロセス装置の稼動状態を 監視するのはつぎのようなときである。定期点検（プリベ ンティブ・メンテナンス）の後、または製品ウェーハの投 入前、または量産期間中の定期検査時、あるいは各製造シ フトの前でのツール監視をするときなど。したがって、パ ターンなし検査装置は、定期点検後、または予定外のダウ ンタイムの後でプロセス装置を再検査するために実施し、 プロセス装置の異常を迅速に診断するためにもちいるので ある。さらに、新しく導入したプロセス装置の評価にも用 いられ、さらにはプロセス装置をラインから外すかどうか という深刻な問題につながる装置からのコンタミネーショ ン問題(ツールダウン問題)の診断を行うためにもパターンな しウェーハ検査ツールは使われている。 フロントエンドのような、クリティカルディメンジョンが 微細でありより高い検査感度が必要とされるところではプ ロセス装置モニタリングで使用するウェーハは非常にグレ 2007年冬号 歩留まり管理ソリューション

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ードが高い。プロセスモニタリングにおいては、このよう なハイグレードなテストウェーハを1プロセスあたり1枚使 用している。プロセス装置(プロセスチャンバをアクティブ にした状態またはアクティブにしない状態で)で処理するテ ストウェーハを処理前後で検査することで、検査前後の欠 陥数を引き算する計算方法、またはより高度な方法として はマップ間欠陥オーバレイ比較を使用して計算する(参考文 献1)方法によって、追加欠陥がどのようなものであるかを評 価する。このような方法によってプロセス装置内で処理さ れたことによって追加された欠陥数が明らかになり、Particls Per Wafer Pass (PWP)を得ることができるようになる。 プロセス装置監視手順

プロセス装置モニタリング手順の最初のステップでは、テ ストウェーハをグレード別にビンに割り当てる。グレード (通常はA、B、C)は、さまざまな監視アプリケーションに 応じたテストウェーハの品質を表す。微細なサイズの異物 は、表面が粗いウェーハ上よりも滑らかなウェーハ上で確 実に検出できるので、この場合はその表面の粗さである。 表面の粗さは通常、検査ツールを使用してヘイズを検出す ることによって測定する。ヘイズは、ウェーハの表面から 散乱した光の低周波かつ低振幅の成分である。ヘイズは ppm単位で測定する。ppmは、入射レーザビームの強度に対 する表面の平均散乱強度の比率である。ベアウェーハの場 合、ヘイズは表面の粗さと高い関連がある(透過膜が存在す る場合、ヘイズには膜パラメータの変動も含まれる)。 次のステップは、実際のプロセス装置モニタリングのステ ップであり、処理前検査と処理後検査を比較し、追加欠陥 を数量化する。テストウェーハは最表面を化学的に洗浄す ることでプロセス装置で追加された膜レイヤと異物が除去 され、次の装置モニタリングのために再利用できるように なる。化学的洗浄により、表面の粗さまたはヘイズ(図1の上 側のループ)が大きくなったら、テストウェーハのグレード 11