虚拟过程库如何加速半导体过程发展。
过程工程师开发理想的工程问题解决方案使用一个逻辑理论框架与逻辑工程措施相结合。不幸的是,许多过程工程问题不能解决的蛮力,一步一步的方法去理解每一个因果关系。很简单,有太多的流程配方变量可以被修改以使蛮力解决方案成为可能,由于有限的时间和资源。过程工程师通常使用统计方法和相关分析在有限样本数据集来加速他们的理解过程的变化。然而,当执行wafer-based测试,即使是一个很小的DOE(试验设计)可以需要几天到达一个简单的结论,由于晶圆制备所需的时间、设备分配、测量和TEM分析。大大的wafer-based DOE,时间解决方案可以变成几周甚至几个月。使用一个合适的“虚拟过程”库和虚拟制造技术,可以达到类似的结果在几小时或几天内以低得多的成本。
1。测试一个新工艺配方在实际的半导体制造设备
一旦生产设备,工艺工程师不能快速变化过程配方,因为新工艺配方需要经过特定资格程序。即使一个工程师认为有一个更好的流程配方为一个特定的流程步骤,测试工程师需要任何新配方的可靠性对设备污染和工艺可重复性,才能用于生产。确保生产稳定,工具室可能需要使用新的工艺配方生产晶片至少一个周期预防性维修周期。在实践中,这意味着一个新的食谱可能无法用于至少一个星期,因为工程师只能使用合格的食谱上合格的钱伯斯。
图1:正常估计程序过渡室条件。
甚至合格的食谱可能需要“热身”过渡到生产之前,为了优化室内环境(参见图1)。一个工程师可能需要等待一天看到测量和SEM和TEM分析结果从晶圆生产室。如果室通过任何过程变化优化室条件下,将需要额外的热身时间室回到原来的状态,继续生产。
当一名工程师正在测试一个新的工艺配方,成本如室停机,硅片的成本,计量,过程耗材(如天然气),PVD目标,电力、分析时间和工程小时有时是隐藏的,并不总是完全认可的工程师。
2。测试一个新工艺配方虚拟制造环境(软件建模)
最大的区别在真实世界测试过程设备相比,测试它在虚拟制造平台的一致性测试环境。测试环境在现实世界中,存在着很大的差别,室上的条件(或工具)的变化。这些变化是依赖于使用的过程材料和过程能力。在虚拟环境中,没有退化的室和没有时间依赖性,即使在不同的工艺条件。虚拟环境是完全一致的跨过程测试条件。工程师只需要准备一个过程库和定义初始传入的基础或测试结构,为了获得他或她的预期测试结果(见图2)。
图2:模拟/仿真程序在测试结构使用预定义的过程库。
无论怎样的结构是由用户提供的,仿真引擎将产生一个精确的输出设备的基于理论,校准执行的实际生产过程的行为。工程师可以评估新工艺概念在各种结构在他们的自由裁量权。如果一个工程师有一个预定义的过程库和对象结构(硅设备)一组测试流程、虚拟制造可以帮助工程师理解任何输入工艺参数之间的关系(或设置)和最终的设备输出,因为所有测试结果可以量化的使用虚拟计量。
3所示。配方测试使用虚拟制造过程的例子
让我们看一个场景,一个工程师需要评估一个蚀刻过程在三个不同的测试结构,评估潜在的过程中方案的新设备。腐蚀模块包括两个蚀刻过程配方,和工程师已经获得分析结果从第一蚀刻过程(见图3)。
图3:输入结构后第一次腐蚀过程
在我们的场景中,工程师需要确认他的第二蚀刻过程配方可以产生一个平底表面在设备上(蚀刻的第一步完成后),而不产生残留底面。幸运的是,这个工程师第二蚀刻过程库内置软件过程建模(或虚拟制造)。图书馆是实际硅数据校准,它已经证明,这是一个预测模型(换句话说,它可以产生精确的仿真结果第二蚀刻过程)。在这种情况下,工程师需要做的就是执行第二次腐蚀过程的模拟在前面定义的结构。
图4:特定腐蚀过程的仿真结果图书馆在三个不同的结构。(一),(B), (C)
工程师可以产生模拟的结果在几小时内(图4)显示第二蚀刻过程的预期结果。很快,工程师会学习,只有三种输入结构将产生一个相对平坦的和统一的底面没有残留物(参见图4 b)。本研究对进一步发展也可以延长第二蚀刻过程,确定修改需要第二蚀刻工艺参数改善(平)剖面底部的两个剩下的测试结构(图4甲)。
4所示。工艺工程师的扩大利用仿真软件
TCAD软件变得更容易使用,我们也看到了虚拟制造软件过程工程师的领域扩张。过程工程师总是从控制过程生成可靠的数据测试,使用他们的应得的知识流程,钱伯斯和设备。使用这方面的知识,他们可以很容易地理解虚拟制造软件内置的流程模型的行为,可以将这些过程模型与TCAD和CAE模型强调过程的影响变化对设备或电路层次的行为。与虚拟制造模式和校准过程库,过程工程师可以获得预期的结果从一个过程变化在短短几小时,没有昂贵的wafer-based测试的时间和费用。
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