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电介质刻蚀设备生产效能提升研究

作　者: 金异波
导　师: 黄宜平
学　校: 复旦大学
专　业: 集成电路工程
关键词: 生产效能制程绩效静电吸盘电介质刻蚀先进制程控制
分类号: TN405
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

IC制造业极大地依赖于半导体设备的投入。随着硅片尺寸大直径化、设备精度和自动化程度的提高,芯片制造企业的设备总投资在成倍的增长,设备折旧负担也在急剧增加。目前,设备成本折旧与维修费用已经占据了芯片总成本的最大比重。因此设备能否达到最大利用率,提高生产设备的生产效能(Uptime)是决定芯片成本的最大因素。本文结合了300mm铜互连电介质刻蚀工艺,从解决硬件故障、优化工艺参数等以下六方面研究了提升刻蚀设备生产效能的问题。1.采用定期优化静电除电参数法和静电除电终点侦测技术,解决了刻蚀设备静电吸盘放电异常现象,提高了设备硬件稳定性,延长静电吸盘的使用寿命超过80%。2.采用氢氮气还原辅助清洗技术,解决了铜互连氮化硅扩散阻挡层刻蚀速率不稳定问题。研究结果表明刻蚀机制程绩效管理(CPK)的指标得到很大提高。3.对比刻蚀反应室三氧化二钇镀层(Y203)和阳极膜镀层的不同涂层材料,研究了刻蚀反应室内部的颗粒污染问题,结果表明采用三氧化二钇可以明显减少反应室的颗粒污染。4.应用先进自动制程控制(APC)技术,实现了对刻蚀沟槽宽度和深度等关键尺寸的严格控制,提高了反应室工艺的一致性,达到了提高设备效能的目的。5.通过优化刻蚀设备的保养计划,延长反应室保养周期(MTBC),并减少预防保养的时间和提高清扫保养的成功率,提高了刻蚀设备的生产效能。6.应用系统法管理设备参数的稳定性,采用设备参数管理系统(IEMS)和故障侦测系统(FDC),提高了设备故障的侦测能力,也为解决设备故障提供了方向和数据支持。本文研究结果表明采用以上技术降低了设备维护费用,延长了设备保养周期,提升了铜互连电介质刻蚀设备的生产效能,同时研究结果还改善了刻蚀工艺稳定性,减少了刻蚀过程中的颗粒污染,提高了生产成品率。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-5
第一章绪论  5-17
  第一节刻蚀概念简介  5-11
  第二节大马士革镶嵌工艺简介  11-14
  第三节刻蚀设备生产效能定义  14-16
  本文内容  16-17
第二章优化刻蚀设备的静电放电性能  17-24
  第一节静电吸盘(ESC)结构  17-19
  第二节 ESC工作原理与除电性能改进  19-20
  第三节应用除电终点侦测法优化ESC放电性能  20-23
  本章小结  23-24
第三章提升刻蚀设备制程绩效(CPK)  24-36
  第一节制程绩效(CPK)概念介绍  25-30
  第二节设备制程绩效(CPK)管理与应用  30-32
  第三节提高阻挡层刻蚀速率稳定性与CPK指标改进  32-35
  本章小结  35-36
第四章工艺能力和管理系统的持续改善  36-49
  第一节电介质刻蚀反应室的缺陷改善  36-38
  第二节应用先进制程控制(APC)提高工艺一致性  38-40
  第三节提高保养成功率和延长保养周期  40-42
  第四节智能设备参数管理(IEMS)系统的应用  42-46
  第五节 FDC故障侦测与预警系统的应用  46-48
  本章小结  48-49
全文总结  49-50
参考文献  50-51
致谢  51-52

电介质刻蚀设备生产效能提升研究

内容摘要

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