MI工程师的首要任务是开发、优化和维护用于在线量测的Recipe(工艺配方)。
Recipe建立:针对不同的工艺参数(例如CD尺寸、膜厚、缺陷密度等),设计能准确反映这些参数的量测Recipe。
Recipe验证:确保Recipe在不同的DOE(实验设计)条件下都能保持高精度,避免因工艺窗口变化导致量测结果不准确。
Recipe维护:随着工艺的优化或产品的更迭,需要对现有的Recipe进行更新和升级,例如调整量测点或优化Library等。
2、Inline参数的实时监控
MI工程师通过Inline监测工艺关键参数的变化,捕获工艺中可能出现的异常:
实时性:快速捕捉异常数据,避免缺陷流向后续工艺站点。
精准性:确保量测的参数能够准确反映当前工艺状况,避免假阳性或假阴性。
3、数据与工艺的连接桥梁
MI工程师不仅是量测技术的专家,也是数据分析与工艺优化的关键纽带:
与PE(ProcessEngineer,工艺工程师)的协作:将量测结果反馈给工艺工程师,以支持工艺参数调整。
与PIE(ProcessIntegrationEngineer,工艺整合工程师)的协作:支持整体工艺流程的优化和整合。
4、提高Throughput(生产效率)
在保证监测精度的前提下,通过优化量测策略,提高生产线的效率:
量测点数优化:减少量测点或跳过部分工艺步骤的量测。
监测策略优化:平衡监测频率与生产效率之间的关系。
1.Inline监控的核心内容
Inline量测是针对晶圆制造过程中关键参数的实时监控。以下是常见的量测参数及其意义:
CD(CriticalDimension,关键尺寸):例如ContacttopCD(顶部尺寸)、bowingCD(弯曲尺寸)、bottomCD(底部尺寸)。这些参数直接影响器件性能,需要确保其在规格范围内。
膜厚:监测薄膜的厚度,避免因沉积厚度异常导致性能偏差。
MI工程师需要根据不同工艺步骤的需求,设计能够反映上述参数的量测Recipe,并持续优化其性能。
2.量测Recipe的开发与验证
量测Recipe的核心是准确性和可靠性。Recipe的开发包括以下步骤:
Library的选择与构建:例如,针对光学CD(OCD)量测,需要选择或构建合适的Library模型,使量测结果能够准确反映实际尺寸。
匹配实验室数据:通过TEM(透射电子显微镜)切片等方法,验证Inline量测结果的准确性。Inline数据需要与实验室的精确测量数据保持一致。
3.通过优化提高效率
在量测中,速度与精度是需要平衡的两个关键点。MI工程师通过以下手段优化效率:
点数优化:通过对历史数据的分析,减少量测点数。例如,某工艺步骤原需量测13个点,通过数据分析发现9个点即可满足监测需求,则调整为9点量测以提升效率。
4.异常捕获与反馈
Inline量测的目标是及时发现异常,避免问题累积。以下是异常捕获的流程:
异常捕获:通过量测Recipe实时捕捉超出规格范围(OutofSpec,OOS)或超出控制范围(OutofControl,OOC)的数据。
反馈与调整:将异常数据反馈给PIE或PE团队,以便调整工艺参数,使生产恢复稳定。
1.提升生产线效率
MI通过优化量测策略,大幅提升了生产线的Throughput,同时降低了不必要的资源消耗。
2.降低质量风险
及时发现工艺中的异常,避免缺陷流向后续站点或最终产品,从而提升产品良率并降低返工成本。
3.支撑工艺优化
MI提供的精确数据,为PE和PIE的工艺优化提供了重要依据,是工艺研发与改进的基础。
4.缩短反馈周期
相比依赖切片或WAT(WaferAcceptanceTest),Inline量测的反馈速度更快,大幅缩短了工艺问题的检测与调整周期,减少了对生产的影响。
可以将MI工程师比作制造业中的“哨兵”:
精准监测:哨兵通过望远镜观察战场,MI则通过Inline设备监控工艺参数。
快速反应:哨兵发现异常立即汇报,MI通过量测数据捕获异常并反馈。
同时,MI也是“医生”的角色:
诊断问题:如同医生通过检查报告判断患者的健康状况,MI通过量测数据分析工艺的稳定性。
精准用药:医生开药后需观察疗效,MI反馈数据后需验证工艺调整的效果。
技术能力:熟悉量测设备及其原理(例如CD-SEM、OCD、薄膜量测设备等);掌握数据分析工具,能够快速处理和解读量测数据;跨部门协作能力;能与PE、PIE等团队紧密合作,共同解决工艺问题。
持续学习能力:随着工艺复杂度的提高,MI工程师需不断学习新技术和新方法,以适应生产需求。
六、总结
MI工程师在晶圆制造中扮演着至关重要的角色,通过精准、高效的Inline量测,为工艺优化和质量控制提供了坚实的基础。MI的价值不仅体现在异常的及时捕获,还在于生产效率的提升与反馈周期的缩短。在未来,随着工艺节点的缩小和制造复杂度的增加,MI工程师的工作将愈发重要,他们的职责也将更加多样化和复杂化。