摘要本文介紹了一種新的成本分析模型,結(jié)果顯示光罩制作后段工藝成本會顯著影響總成本,在制作工藝過程中增加額外的檢查站點可以降低成本,其收支平衡點和成本節(jié)約幅度則取決于前段工藝成品率和后段工藝成本。隨著光罩制作工藝復(fù)雜程度的逐漸加大,我們可以通過在工藝過程中增加光罩圖形（Pattern）檢查的方法來節(jié)省制作成本和縮短制作周期。問題是如何確定最佳檢查站點和檢查時機。我們將在本文推薦如何通過成品率（Yield）和成本決定
摘要 本文介紹了一種新的成本分析模型,結(jié)果顯示光罩制作后段工藝成本會顯著影響總成本,在制作工藝過程中增加額外的檢查站點可以降低成本,其收支平衡點和成本節(jié)約幅度則取決于前段工藝成品率和后段工藝成本。
隨著光罩制作工藝復(fù)雜程度的逐漸加大,我們可以通過在工藝過程中增加光罩圖形（Pattern）檢查的方法來節(jié)省制作成本和縮短制作周期。問題是如何確定最佳檢查站點和檢查時機。我們將在本文推薦如何通過成品率（Yield）和成本決定檢查站點的方法,以及隨著工藝技術(shù)成熟和成品率的提高可以取消檢查站點的最佳時機。
本文所介紹的成本分析模型是一種“前瞻性”建模方法,它只考慮剩余工藝步驟的成本,已經(jīng)花費的成本不在考慮范圍之內(nèi)。也就是說,檢查站點之前的材料和工藝成本不會影響到后續(xù)工藝是否可以增加附加值。但是,檢查站點之前的成品率必須考慮進去,因為它會影響整個工藝的總成品率。
圖1. 第一次光罩檢查的主要缺陷包括pattern丟失或增加以及CD和曝光差錯等。由于出現(xiàn)在該站點的缺陷大多數(shù)是影響成品率的不可修復(fù)缺陷,因此在該站點進行敏感性缺陷的檢查是比較合適的時機。
為了說明該成本分析模型,我們假設(shè)以普通光罩制作工藝為例。圖1所示為制作簡單或復(fù)雜光罩的常見工藝步驟。制作簡單光罩時,鉻金屬通常位于芯片外圍的框架和切割道上。復(fù)雜光罩則不同,鉻金屬薄膜下面嵌有一層高透光率薄膜,鉻金屬pattern分布在芯片內(nèi)部,可以達到防止光刻膠背景曝光過度的效果。也就是說,我們必須在幾百納米大小的高透光率薄膜上制作鉻金屬pattern,并且得到正確的成像效果。簡單和復(fù)雜光罩制作工藝的主要區(qū)別在于第二次曝光的對準(zhǔn)程度、分辨率和CD。
如圖所示,我們可以在第一次或第二次曝光和刻蝕步驟之后進行缺陷檢查。第一次檢查可能出現(xiàn)的缺陷包括pattern丟失或增加以及邊緣定位誤差（CD和曝光差錯）等。該檢查站點的半成品光罩是由石英玻璃上的鉻金屬形成的二維光罩。此時,光學(xué)性質(zhì)復(fù)雜程度最低。由于第一次曝光和刻蝕工藝決定了關(guān)鍵的邊緣定位,出現(xiàn)的缺陷大多數(shù)是不可修復(fù)的,因此影響成品率的缺陷最可能出現(xiàn)在這里。所以,敏感缺陷的檢查應(yīng)該在第一次曝光和刻蝕步驟之后進行。
成本分析模型的發(fā)展
成本分析模型中,工藝過程的成品率和成本是影響檢查站點選擇的唯一因素。工藝過程成品率是根據(jù)經(jīng)驗?zāi)芊癯晒ν瓿赡骋还に嚥襟E或一系列工藝步驟可能性的估計值。假設(shè)缺陷引起的工藝成品率是已經(jīng)確定的已知數(shù),或者是可以合理估計的數(shù)值。我們必須考慮缺陷引起的工藝成品率,因為它和缺陷檢查站點密切相關(guān)。
其它測量步驟,例如CD測量和對準(zhǔn)程度測量引起的成品率則不在考慮范圍之內(nèi)。
一般來說,光罩制作的平均累積成本（Cumulative Cost）等于材料成本、設(shè)備折舊和其它開支的總和除以工藝過程的總成品率。如果我們將整個制作工藝過程分成兩半,前后兩半分別計算成本和成品率,那么整個工藝制作過程的累積成本等于：
方程1中,Yield1和Yield2 分別是第一部分（前段）和第二部分（后段）工藝與缺陷相關(guān)的成品率;Cost1和Cost2分別代表前段和后段工藝所用材料（例如光刻膠和其它化學(xué)原料）、設(shè)備折舊和其它開支成本;Cost1/Yield1等于能夠成功進行后段制作所需的實際累積成本。
在拆分工藝過程、優(yōu)化缺陷檢查站點的模型分析過程中,需要注意的是檢查站點必須設(shè)置在能夠進行缺陷檢查的地方。在該檢查站點,光罩制作尚未完成,還需進行下一步曝光和刻蝕等工藝過程。
我們希望能夠從成品率出發(fā),推算出工藝過程中缺陷檢查站點的成本平衡點。首先,讓我們來看一下假設(shè)只在第二次刻蝕工藝之后,設(shè)置一個檢查站點時的情況（方程3）。
由于只有一個檢查站點,因此Yield1''=1.0;Yield2''=Yield1&#
215;Yield2。其中,Yield1''=1.0是因為我們不知道前段有那些缺陷及其嚴重程度,所有的半成品都會進入后段工藝。但是,后段成品率顯然會受到前
