为什么工厂担心工具部分

实现高产量与可接受的成本变得更加困难芯片制造商迁移到新一代3 d NAND和finFET但不仅仅是因为复杂性上升或光刻技术问题。

制造一个高级逻辑芯片,例如,一个晶片从一个设备到另一个在1000年相当于流程步骤或更多工厂。任何故障设备或工艺步骤可能导致缺陷,从而影响产量。罪魁祸首可能是一个看似无关紧要的部分或子系统的故障设备本身。

简单地说,process-critical组件工厂设备引入的缺陷会影响晶片产量,根据成员半的半导体组件、仪器和子系统(者)的特殊利益集团一个组织,代表供应商的组件和子系统。的问题已经知道了一段时间,但他们预计将成为更多的问题芯片制造商转移到10 nm / 7海里以外,根据损伤者。该组织的成员包括GlobalFoundries, IM Flash,英特尔、微米、TI、三星以及主要的工厂工具和组件供应商。

工厂设备的组件和子系统是理所当然的,但他们发挥重要作用在半导体供应链。例如,更复杂的工厂工具将超过50000部分从几十个供应商。钱伯斯,水泵,射频发生器、海豹和阀门等关键部件的工具。

一般来说,组件是健壮的和不会造成问题,但有时他们会引起工厂的问题。例如,从芯片制造商基于真实事件,这里只是一个小样本的工厂可能出错:

•错了o型环安装在一部分sub-fab,这可能导致流污染。o形环是一个组成部分,作为密封系统。
•在超纯水系统,压力调节器故障造成污染。
•班轮重大违约发生在散装化学品分销系统中,导致腐蚀。

“子组件在设施系统产生重大影响,进而影响工厂设备性能、“规范甲说,世界范围内的设施和公司EHS部门董事总经理微米技术。“我们的子组件和材料供应商正在做一份好工作跟上我们的路线图。但偶尔,打嗝。打嗝是会扰乱整个生态系统。”

因此,该行业的供应链正在发生一些变化。不久前,指定设备供应商主要从供应商的工具组件。现在,除了工具制造商、芯片制造商也参与进来,他们与组件供应商合作,以防止潜在的问题发生在工厂。

”这个故事的寓意是,你不仅要规范你的工厂工具组件,而且你的子组件,”甲说在最近的一次事件在西方半导体。工具栏“我们一直合作了40年。与子组件制造商为什么不这样做呢?”

然而,合作只是解决方案的一部分。高级节点,该行业希望执行更严格的测试工具组件,但他们也需要找到一个更好的方法的缺陷是如何测量这些部分。问题是,测量标准是不充分或根本不存在。例如,很少有(如果有的话)o形环密封的标准IC行业的规范,这原本是为蒸汽发动机在1800年代开发的。

为了解决这些问题,半者的特殊利益集团是建立新的标准和测量方法缺陷引入的组件。此外,还有其他解决方案来解决这个问题,比如先进的计量,晶片监控和仿真技术。

工厂的挑战
今天的晶圆厂有很多块移动。根据加州大学伯克利分校每月50000片开始的理论工厂需要以下设备:

•50扫描仪/步进+晶圆轨道;
•十大电流和8 medium-current离子离子注入机;
•40蚀刻机,
•30化学汽相淀积工具。

图1:在一个工厂。来源:GlobalFoundries

此外,300 mm晶圆厂也自动植物利用各式各样的自动物料搬运系统和晶圆传输机制。

图2:统一工厂运输系统。来源:Daifuku

工厂的工具必须处理更小、更精确的特点。在每个节点,缺陷变得越来越难找,因此需要新的和先进的计量技术。“我们正在缩小电路的面积50%每一代人,”大卫说油炸,首席技术官Coventor。“你要有30种不同的计量技术的工厂。”

但是,有时工厂流遇到一个问题。缺陷可以出现在任何过程的一部分。这时,一个工具可以在工厂遇到一个问题,这可能意味着任何数量的问题。

一般来说,包含了各种工厂工具传感器。传感器监测中的几个函数工具,如气体流量、温度、压力和功率。“每一个工具都有数百个传感器、“油炸说。“每个人都有一个可接受的范围内。如果传感器检测到一个故障的工具,它通常(触发器)报警,自动关闭自动调度系统,没有大量的晶片将被发送到该工具进行处理。”

其他问题也会出现。“大多数流程步骤之后,测量或计量操作执行测量的成功过程中,”他说。“如果这些测量规范,很多是进一步评估。但是这可能会导致前面的过程工具被维护或进一步测试。”

不过,我们的目标是让工厂没有停止运行。“没有一个步骤在晶圆的过程必须经过一个工具,”他说。“在任何工厂,有许多相同的工具,允许通过工厂大批量生产流动,即使‘tool-downs’。”

无论如何,工厂需要维护的工具。每一个工具都有预防性维修计划系统是清洁和离线升级。所以工厂保持备件。

“一些晶圆厂做自己的维护,组织通常称为设备工程,”他说。“许多晶圆厂购买他们的工具的供应商维护合同,这意味着如果工具下降由于意想不到的原因,需要供应商来服务。这些都是双方紧张的时间。”

事实上,如果一个工具有一个问题,它有时是一个艰巨的任务进行故障排除和解决问题。它也可以是一个耗时和昂贵的过程。

例如,一个组件可以不仅故障的工具,但它可能会导致process-induced缺陷。组件的数量不同工具的工具,但更复杂的系统有惊人数量的部分。考虑蔡司的目标线光掩模检验工具极端紫外线(EUV)光刻应用程序。4500子系统和64000个人部分的系统由来自134个不同供应商的数据显示英特尔。目的工具在市场上的一个更高级的系统,但它是今天的工具的复杂性。

假设,如果目标工具有一个问题,可能有一个问题与一个或多个部分的系统。发现他们是一个艰巨的任务。“如果我们正在追逐一个缺陷的工具,我们正在寻找海里捞针,“说Ya-hong Neirynck,英特尔的技术支持专家。

潜在问题的组件给芯片制造商只是一件事担心在一个已经复杂的供应链和工厂的工艺流程。“你有更多数量的变量,可以影响你的晶片,“说Pawitter Mangat,全球进料品质主管GlobalFoundries。“跟踪这些变化,跟踪这些组件和(跟踪)过程导致那些变量的可追溯性。我们不能有部分不维持性能。考虑这方面的成本和资质我们每次都得通过一个o形环改变和验证。”

随着芯片制造商转移到10 nm / 7海里,没有工厂的误差。“变化控制,”Mangat说。“消息是,其中的一些变化随着时间的推移,我们看到从过程不再是正常值的高级节点,需要更严格的控制,规范限制和操作。”

然而,还是有希望的。在部件/子系统方面,Mangat列出几个行业的解决方案:

•供应链的协作。
•支持项目零部件供应商质量。
•开发基线指标和缺陷测试标准组件。
•设计方法来跟踪这个问题。

促进合作
这个过程开始于一个工具制造商开发一个新系统。从那里,一个设备制造商获得组件的系统。
多年来,工具制造商已经开发出一种优先选择的零部件供应商名单,他们知道和信任。他们还知道哪些供应商,以避免。

即使是芯片制造商密切关注供应商。“我们遵循一个非常严格的内部SOP来确保我们的部件和子系统满足质量标准,“根据联华电子的官员。“安全的措施包括检查、硬件性能和确保交付输出符合要求的规范。联电内保持一个独立资格的过程使我们能够设定自己的严格的质量标准,以及控制参数和条件参与资格的工具或材料。”

显然,供应商必须做他们的家庭作业。他们必须理解给定组件的特征,这样他们就可以预测潜在的问题之前发生在工厂。

说:“这取决于供应商柯克Hasserjian,服务产品开发的副总裁全球服务申请应用材料。“这些技术对某些类型的缺陷非常敏感。其他技术不太敏感。CMOS图像传感器是一个典型的例子。他们非常敏感金属包含和微量金属。”

此外,工具制造商必须继续强调他们在供应商质量的必要性,并有充分的理由。说:“技术改变安琪Sekiguchi副总裁和总经理的先进的半导体技术部门电话。“什么是好的10 nm可能不适合7海里,5 nm等等。一般来说,随着技术的手抓得越来越紧,规格严格。”

然而,有一些限制。有必要实施更严格的控制和检测的关键组件。是不可能实现相同的控制每一个部分,因为它太贵了。

每一个部分必须符合规范。所以工具厂商和零部件供应商必须在多少之间取得平衡测试和一部分成本。“有一个相关的成本,”Sekiguchi说。“如果你真的需要控制每一个组件,经济格式分解。”

零部件供应商试图提供最好的解决方案,但总的来说他们都不知道确切的条件或食谱,他们的产品是在实际过程中。有时芯片制造商和工具厂商不愿透露他们的关键知识产权供应商。

之一,传统的经营方式的缺点是可能会失败的部分,供应商不知道,或只有一个模糊的暗示,为什么它没有达到规范。显而易见的解决方案是协作。为此,各方必须获得更多的参与到产品开发过程。

当事人的挑战是当需要共享IP。共享IP基本部分是简单的。但公司更加谨慎透露IP的关键组件,如处理室。

为了解决这些问题,这个行业必须找到一个快乐的媒介。“必须有一个平衡,”Sekiguchi说。“你必须平衡信息共享的数量和类型的信息你分享。”

组件需要更严格的表征和测试芯片制造商迁移到更高级的节点。但是如何实现还不清楚。

“到目前为止,没有行业定位缺陷是如何被衡量的各种组件和子组件和这些结果是如何报道,”保罗三人说,高级经理半的战略举措。

以一个o形环为例。一个o形环是一个小项目,符合两个或两个以上的部件之间,形成一个密封的接口。每个工厂工具有几个不同的密封类型,包括盖子、港口和窗户。但每个密封供应商开发专有产品。因此,每个供应商都有不同的和专有的数据对他们的产品,但是没有标准方法测试或包这些东西。

“问题是相同的规范,蒸汽机的发明是相同的规范今天他们使用这些海豹。问题就在于此。没有规范,”首席执行官说Dalia Vernikovsky海豹北美和联合申请者。

许多其他类型的组件都是在同一条船上,促使标准的必要性。所以在2013年,半和其他者。除了主要芯片制造商,应用材料、ASMI KLA-Tencor、林和荷兰阿斯麦公司电话是者的成员以及数量的组件供应商。

图3:企业参与损伤者。来源:半

者的宪章是让芯片制造商,工具厂商和零部件供应商在同一房间,敲定“基线测量缺陷引入process-critical组件,“根据半。

“前两年是真的在测试方法密封杂质,“半的三说。”者已经扩展到其他关键部件。”

今天,在以下areas-chambers者有8个工作组;天然气的输送;液体输送;水泵;射频发生器;海豹;和阀门。第八组、跟踪验证组,正在开发一个“信息交换模型。“这涉及到提供追溯数据通过云工厂中潜在的问题。

图4:脊髓损伤者组织结构。来源:半者

到目前为止,集团已在若干领域取得了进展。“这取决于组件的类型我们正谈论的主题上。行业应该一起简单的,如阀门、泵、海豹、sub-fab地区和减轻应用海豹Vernikovsky说。“事情可能被视为IP-sensitive,喷头等,可能需要更长的时间。IP可能永远不会让我们担忧,但许多子组件已经有某种类型的定义,可以对齐每个人的协议。”

标准意义的各种原因。“行业标准将是重要的让用户提供一致的参数比较相似的部分和评估性能差异,“半的三说。“芯片制造商和工具厂商可以引用这些规格,以确保他们的供应商或潜在供应商测量相同的方式。这样做允许用户比较相似的部分,评估性能差异,并选择合适的组件,最适合他们的流程应用程序。”

图5:脊髓损伤者活动状态。来源:半者

其他的解决方案
协作、标准和测试方法是朝着正确方向迈出的一大步,虽然有其他的解决方案。

如果出现问题,这是不现实的和排除在工厂测试每一个组件。“在我看来,你很快得到一个完全的解决方案,”Coventor炸说。“很快你可以压倒自己任何一个缺陷可能来自的地方。”

所以工厂不仅要解决的工具,但它应该从晶片的角度看问题。“如果我从晶片的角度在任何给定的过程操作,有某些类型的缺陷、材料缺陷,缺陷的大小和位置的缺陷,”弗里德说。“这基本上描述了每一个缺陷在任何给定的步骤。他们中的一些人是杀手,他们中的一些人是没有。”

通过观察晶片,工厂可以开始解决这个问题。“你不能追求宇宙中的每一个问题同时与等量的资源。你必须先杀手缺陷后,然后你走后,低水平defectivity之后,”他说。“你必须看看生产的角度来看,然后你可以理解这个庞大的系统组件,子组件和材料。”

为此,芯片制造商可以几个路线。一种方法是使用模拟技术来预测潜在的问题。通过建模过程中,芯片制造商可以减少硅学习周期和开发成本。

工具监测是另一种方法。在工具监控,裸晶片加工的工厂。然后,一个检查工具确定是否一个给定的工厂设备缺陷的根源在晶片。如果是这样,可以离线移动和评估的工具。

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