Nova METRION®:分析材料成分複雜的堆棧

執行這些測量半導體工廠,而不是在成本和時間密集的實驗室環境中,提供了更快的結果,減少廢料,提高產量。

首先,什麼是新星METRION®嗎?

的METRION®是一個模擬人生的工具。西姆斯代表二次離子質譜技術,技術廣泛應用於半導體行業研究材料成分和半導體晶圓在原子水平的深度剖析。完成這一壯舉METRION決定各種化學物種的濃度與表麵的距離IC晶片薄膜的濺射晶片的表麵,捕捉和分析二次離子。

一般來說,西姆斯設備才可在計量實驗室,專門從事測量和描述半導體設備。符合新星的實驗室工廠哲學的新星METRION®一直故意設計用於內聯在大批量生產(HVM)。

讓我們更詳細地檢查METRION SIMS過程。

METRION西姆斯使用一個氧氣主要離子束濺射表麵上的一個小區域的矽晶片。隨著初級離子束奄奄一息通過材料晶片電影,二次離子被表麵和質譜儀進行收集和分析,哪些離子基於小體重的差異。METRION的質譜儀利用多個探測器對離子進行排序,原始數據是顯示在一個成分剖麵顯示項二級離子對檢測到的時間框架。使用電影分析軟件內置METRION過程食譜,數據量化,計算轉換成濃度和收集時間為每個測量深度的物種。

METRION的另一個關鍵特性是能夠創建完整的地圖300 mm晶圓測量隻有5分。這些晶片等高線地圖提供了一個有用的可視化表示within-wafer和薄片的均勻性差異。

METRION數值的數據被收集和自動上傳到工廠可以使用主機,工廠技術人員來優化他們的半導體製造過程通過一個複雜的數學稱為統計過程控製的技術。這種方法可以生成的見解,允許用戶優化成本,時間,產品產量。通過使用METRION作為prevention-based實時質量控製措施,工廠人員可以檢測趨勢或製造過程的變化在這些導致不合格品或報廢。

為什麼半導體材料構成如此重要?

作為現代電子設備的需求變得更加複雜,半導體芯片,因此電影建造到矽晶圓片上也必須變得更複雜。兩個重要類型的半導體,在組成和結構顯著不同邏輯半導體(用於數據處理)和內存半導體(用於數據存儲)。西姆斯測量由METRION可以幫助識別問題和內存生產過程與邏輯。

讓我們回顧METRION如何對待和邏輯內存結構建造到晶圓上。

數據處理邏輯結構在矽挑戰來實現。特別是,鍺矽外延層的均勻性是至關重要的(外延的沉積一層薄的單晶材料,在這種情況下,一種化合物的矽和鍺矽晶片的表麵上)。鍺矽外延和殘留控製之外,其他半導體組合優先級的邏輯芯片包括精確控製摻雜劑濃度、反應器匹配、預防和過程偏移。

半導體內存結構產生顯著的製造商利益控製汙染和識別有害化學殘留物,減少產量。在這裏,西姆斯的力量來檢測汙染整個設備,而不隻是在表麵,是關鍵。其他重要的西姆斯功能包括半導體材料組成和厚度測量,以提高設備的功能。

通過觀察潛在的擴散,METRION用戶可以預見問題障礙層和源/漏功能。晶片內的沉積均勻性和薄片也重要,因為這會影響下遊的製造過程。西姆斯提供的見解在這些領域有助於改善設備性能,減少廢料,提高產量。

這些是西姆斯的主要優點,廣泛應用於計量實驗室。然而,實驗室模擬人生周轉時間太長,這意味著數據來自於實驗室模擬人生測量時間太長轉化為生產過程控製的改進,這讓許多晶片的風險。讓我們更詳細地看看這個。

實驗室模擬人生服務提供者,轉變對晶片測量需要兩個星期。在半導體生產設備內部計量實驗室轉變可能短一天,根據樣品的數量來衡量。然而,time-to-results在這樣一個製作人實驗室可能遭受如果所需的生產團隊快速的結果。同樣,如果生產者實驗室工具下降,西姆斯可能需要數月時間才能得到結果。一種解決方案是將一個模擬人生的工具,如METRION直接進入半導體生產線,東西是不可能與一個實驗室的工具。

內聯模擬人生的價值是什麼?

實驗室模擬人生係統隻測量優惠券,不完整的晶片。晶片必須分為優惠券導致報廢。單點測量在每個優惠券。西姆斯專家需要手動設置每個測量和分析數據。整個過程需要幾天隻是討論(或周)。

Nova METRION®,另一方麵,整個晶圓和完全自動化的措施。METRION無縫符合生產線,接受晶圓工廠的自動化運輸係統,加載到METRION測量室,測量晶片,提供完整的資料數據和薄片映射,並自動上傳數據到工廠的主機。所有這一切都可以在幾分鍾內完成。內聯METRION SIMS的真正優勢係統,然後,是短時間的數據導致更嚴格的過程控製和提高產量。

圖2說明了這一點。與每月50000片開始,工廠和SIMS數據的周轉時間為2小時,少於200價值的晶片將被放置在風險。但是如果它需要24小時SIMS數據從實驗室回來,晶片的數量風險大幅增加到1600。這裏的關鍵是,時間越快獲得結果與METRION SIMS保存更多的晶片保存,因此更多的錢通過提高產量。

圖1:晶圓在風險小時50 k晶圓開始每月(WSPM)

並不是所有的晶片必須取消,讓我們想象這樣一個場景:有3%的產量損失一些問題在生產過程中,進一步的,這個問題是被西姆斯。

產量增加3%節省多少錢一天的工廠?會保存該工廠500美元,5000美元或者50000美元?(我們的假設是,工廠每月50000片開始,每個晶片的成本是1000美元)答案是,可以節省3%的收益率增加一個工廠7500美元一天,大量。

現在讓我們想象一個災難性的事件發生時,所有的晶片在某個流程步驟丟失,或者50%的晶片沉積步驟丟失。這將有一個巨大的金融影響。

為什麼這些儲蓄不能通過內聯計量今天好嗎?

有在線可用的解決方案,如雷克薩斯(低能量電子誘導x射線發射光譜法),橢圓對稱,四點探針和XRD (x射線Defraction)。但是這些技術必須相關。換句話說,沒有一個計量選項存在,將提供一個全麵的照片在晶圓上正在發生的事情。

Nova METRION®可以取代這些在線計量選項,因為它執行直接測量材料組成整個晶片堆棧。METRION也生產整片厚度和均勻性的地圖基於幾點在晶圓上。此外,數據自動上傳到工廠統計過程控製主機。

什麼使新星METRION®獨一無二?

的新星METRION®包括幾個關鍵特性,使它適合於大批量生產。例如,METRION使用一個氧離子束,快,3,和安全的用於生產。

METRION使用多個離子檢測器,它使多個化學物種同時測量。它還提供卓越的深度分辨率和更高的數據密度。

此外,METRION利用多種模式的操作來檢測廣泛的物種通過複雜的棧,包括介電層。

減少影響測量麵積晶片,METRION利用小型die-sparing光柵區,使西姆斯測量對產品晶片在不損害有價值的死亡。

最後,METRION是完全自動的。提供比自動晶片處理METRION內置的食譜影片分析,配方管理、工廠主機通信,兼容自動化晶圓傳輸。

為什麼市民關注的汙染?

METRION的終極目標是衡量產品晶片然後飼料回到相同的晶片生產過程中,而不影響產量。

汙染的研究使用新星VERAFLEX®XPS係統最近完成了。目標是確定鍺離子再沉積在晶片表麵SIMS測量的結果。

而XPS係統接鍺的側壁產生的隕石坑在晶片表麵的西姆斯主要離子束(這是我們所期望的,因為暴露的鍺矽層火山口的邊緣),沒有鍺中發現的任何其他地方,包括隕石坑中心。

這個測試的結論是,沒有鍺離子沉積在晶片表麵模擬人生測量。因此,METRION不造成任何汙染,應考慮安全使用產品晶片。

完全自動化的意義是什麼?

完全自動化不僅僅意味著晶片處理與EFEM(設備前端模塊)傳輸係統。它包括模式識別來定位一個特定的測量區域模式晶片,晶片運輸工具配方管理、統計過程控製和工廠主機通信。這些內置的標準特性使METRION使用作為一個訓練有素的操作者,而不是一個經驗豐富的西姆斯的科學家在實驗室環境中運行電影分析工具。

新應用程序團隊開發所謂的食譜METRION係統。這些食譜包括電影分析和量化,可以設置為自動運行由訓練有素的操作員操作簡單,快捷。

最後,我們有自動調優和校準是在前一節中討論。

所有這些事情等於完全自動化。

METRION提供的完全自動化的價值是什麼?

確實,完全自動化的係統比手工實驗室模擬人生更喜歡METRION成本係統,維護成本較高。

然而,一個常見的誤解是,資本設備費用和維護成本是最大的司機所有權的成本。相反,最大的整個組件成本的計量工具像METRION耗材成本和正常運行時間。

完全自動化的係統比手工係統有更高的可用性,通常90%或更高。手動係統通常有50%或更低的可用性。

這些是慷慨的假設,因為建立一個實驗室模擬人生所需的手動調整,包括梁對齊,磁鐵設置,和氧氣和銫源之間切換。這些手工過程,結合手動電影分析,可以采取兩到四天在實驗室模擬人生,導致重大的停機時間的工具。一個完全自動化的係統,如新星METRION®擁有更高的可用性。

我們仍然需要在勞動力成本因素。

METRION已經較低的勞動力成本比手工實驗室係統因為西姆斯專家不需要運行係統。另外,自動配方管理意味著測量工作自己可以設置運行。一個專家運營商不需要參加工具100%的時間。

METRION樣本測量食譜可以通過工廠加載遠程主機。和產生的數值數據測量是自動上傳到工廠主機在完成工作。

相比手工實驗室模擬人生,然後,METRION演示了更高的生產率。

所以,這是什麼意思?這意味著METRION可能擁有成本低20%相比,實驗室模擬人生係統。這樣的優勢,原因顯而易見半導體生產設備可以受益於新星METRION®西姆斯。

如何新星METRION®實現更好的深度分辨率比實驗室模擬人生和為什麼重要?

現在我們來回顧一些數據生成的METRION解釋其技術優勢。

實驗室模擬人生通常有一個探測器。收集數據在多個物種在一個單一的數據采集,探測器必須經過大規模轉換周期。這意味著一些數據將錯過,因為數據隻能收集一個物種。

METRION探測器監測感興趣的物種不斷收購期間,導致更高的數據密度和更好的深度分辨率。

為什麼一個小分析區域重要?

記得METRION的目標是衡量產品晶片內聯。在HVM這是可行的,METRION必須能夠在50µm x 50µm測量²計量墊或抄寫員。這種die-sparing SIMS測量策略限製損壞晶片和保留盡可能多的晶片,這樣可用死可以建立在剩餘的表麵。最小化分析麵積也減少了數據采集時間。

相比之下,大多數實驗室模擬人生的最小測量麵積是150µm x 150µm²。因此,測量需要更長的時間比METRION運行,數據采集時間長,對薄片上的損害可能發生死亡。所有這些增加了所有權的總成本。

摘要:為什麼METRION重要?

METRION半導體製造商提供wafer-level SIMS數據可以依靠大批量生產程控。METRION提供完全自動化硬件和測量序列,recipe-driven支持300 mm晶圓。HVM值得,METRION提供方便工廠連接程控。METRION提供高吞吐量、準確性和重複性的魯棒算法套件材料信息分析。

METRION隻有一個新星不斷增長的產品組合的一部分。所有的晶圓廠必須監測的關鍵指標包括成分和厚度、同質性、均勻性,以及應變和結晶度。隨著METRION,新星提供一整套產品材料計量來量化這些指標。的新星VERAFLEX®係統優化成分和厚度測量,ELIPSON旨在測量應變和結晶度,和METRION措施材料組成、均勻性、厚度。

創建和支持這樣一個複雜和廣泛的產品組合需要大量的團隊工作。例如,METRION產品團隊,由科學家、工程師、生產專家,支持人員花了很多時間在一起使METRION成功。和客戶感激的努力。

在這篇文章的第二部分,我們探討一些普遍適用的使用情況METRION重要客戶芯片廠問題成功解決。