晶圆制造

一家晶圆厂:从一张缺陷图找到先查的工序和部件

聊聊你的缺陷图
行业
晶圆制造 · 缺陷分析
客户
晶圆厂(规模未披露)
方案
晶圆制造
形状 → 机理
从轨迹的走向和分布推断成因,并排除不符合的解释
先查哪里
按可能性排出候选工序和部件,各附理由与排查项
工程师核实
每条都附依据;是哪台设备、怎么处置,由工程师现场确认

一片晶圆扫完,图上一道弧线、两条直线,工具只标个“划痕”。哪一步、哪个部件划的?过去靠老专家或工艺工程师凭经验判断,再进系统查履历。在这次合作中,工程师可以先把图交给 Micius 模型:它从形状推出成因,排出先查的工序和部件,再由工程师核实。

挑战

从“是什么”问到“哪一步哪个部件”

检测站扫完一片晶圆,缺陷图上有一道细长的弧线、两条近乎平行的直线,周围散着零星颗粒。检测与分类工具做到这里就停了:标出这片有缺陷,最多再给一个类型,比如“划痕”。工程师要回答的是另外两个问题:哪一步、哪个部件划的?怎么才能不再出现?

以前这两个问题要请老专家,或者工艺工程师(PE)、工艺整合工程师(PIE)来答。他们凭经验判断原因,再进良率管理系统(YMS)、生产执行系统(MES)查这片晶圆的履历:用过哪些零部件,走过哪些工艺和配方。数据齐了,再商量怎么解决。

最难的是中间那段推理:从图形推到机理,再推到具体的工序和部件。这靠多年看案例攒下的经验,而经验只在少数人手里。检测站一直在出图,能读出“为什么”的却只有那么几个人。

方案

从轨迹的形状读出成因

第一轮分析交给 Micius 模型。它懂半导体工艺和缺陷机理,读图和推理都自己做。工程师上传缺陷图,问是什么缺陷、可能是哪一步造成的。

Micius 先读空间分布:有几条轨迹,是弧线还是直线,连不连续,背景颗粒算不算主要特征。它标出每条轨迹经过的晶粒(die),再把每条轨迹的形状和走向列在图旁。轨迹细、连续、延伸得长,不像随机散布,它判为划痕。

流程示意先读轨迹的形状和分布,再判为划痕。

判出类型,接着推机理。直线多出现在传送环节:晶圆和固定的边缘或障碍物发生了相对滑动。弧线提示有绕某个轴的相对转动:摆动的部件、化学机械抛光(CMP)时卡住的颗粒,或者转动的机械臂。弧心在晶圆外,晶圆在卡盘上自转时碰到东西的可能性不大。

它也写明哪些解释对不上。气流类问题留下的痕迹通常较宽,有明显方向性;化学类问题多呈同心环。这张图的线条细而锐利,也不呈同心环,这两类解释先放下。剩下的是固体碰到了晶圆表面,传送和转动两类环节都要查。

流程示意直线、弧线各指一类环节;气流、化学两类解释排除。

方案

按可能性排出先查的工序和部件

要查的环节有两类。Micius 按可能性排出该先查的工序和部件,每一项写明理由、备选和先查什么:先查清洗腔里喷嘴臂的高度和摆动轨迹,再查机械臂取放晶圆的高度设定。

先查项具体到能照着做:看叉片表面有没有颗粒,查近期搬运报警记录,确认晶圆盒槽位有没有毛刺或异物。

它也写明这份排序靠什么:只有这张图的形态和工艺知识,不知道图来自哪个检测站点,没有核对这片晶圆的加工履历,也没有查任何系统、没有碰机台和参数。工程师可以先看依据是否成立,再决定从哪一项查起。

它还建议调出同一批次(lot)其他晶圆的缺陷图。多片在相近位置都有划痕,更可能是设备问题,单片偶发可能性不大。这项对照留给工程师去做,Micius 在这张图上没有查。整份回复的最后一行标明“待现场核查”。

成果

最后一步留给现场的工程师

标上“待现场核查”,是因为 Micius 只看了一张图,能指到的只是一类工序、一类部件。具体是哪台机台,要工程师到现场看过才算数。查不查、先查哪一项、怎么处置,工程师自己定。

在与这家晶圆厂的合作中,Micius 先给出第一轮判断。老专家和 PE、PIE 看过它的依据,再决定先查哪台设备、哪个部件。他们的经验用在核实和拍板上,不必每张图都从头推一遍。

下一步

对上加工履历,收窄到具体机台

一张图只能指到一类工序。要落到具体机台,还得知道这片晶圆走过哪些工序、用过哪些机台和零部件。按知满的设计,Micius 可以调用 YMS、MES 和 PLM 里的数据,把履历调出来和候选对上。

对上履历,分析还能再往前走一步:判断是涂胶机还是别的哪台设备的状况造成了问题,参数该往哪个方向调。这些建议同样交给工程师核实。

这套做法也适用于

  • 同 lot、同机台共性分析

    多片晶圆出现相近的图形时,比对它们共同经过的机台、腔体和时间段,把候选收窄到具体设备。

  • 零部件追溯

    怀疑某个部件时,查它的批次、更换记录,以及同批部件还装在哪些机台上,判断要不要扩大排查。

  • 更多缺陷图形

    边缘环、中心聚集、局部簇状等图形,同样先读空间分布、推断机理,再排出要查的工序。

  • 分析报告与经验沉淀

    把现场核实的结果和推理过程写成缺陷分析报告,经工程师确认后归档;同类划痕再出现时,可以拿出来对照。

你们的缺陷图,也停在“是什么”吗?

告诉我们产线上最常见的几类缺陷图形,以及分析时要查哪些系统。我们会说明 Micius 能从图上读出什么、哪些判断要工程师到现场核实。