長期以來，良率一直被認(rèn)為是半導(dǎo)體制造中最關(guān)鍵的指標(biāo)之一。對于芯片制造商來說，減少將工藝提升到生產(chǎn)級良率所需的時間可能價值數(shù)十億美元。因此，制造商在晶圓檢測技術(shù)上投入巨資，以幫助快速發(fā)現(xiàn)和糾正影響良率的缺陷，最好是在它們影響晶圓廠產(chǎn)量之前。
缺陷檢測工具箱中有兩個互補的工具：檢測和復(fù)查。在最常見的策略中，芯片制造商使用基于光學(xué)的檢測技術(shù)來檢測晶圓上的潛在缺陷，然后進行電子束復(fù)查，電子束復(fù)查具有按類型查看和表征缺陷所需的更高分辨率，以幫助工程師發(fā)現(xiàn)和解決其根本原因。光學(xué)缺陷檢測和電子束缺陷審查是相輔相成的——前者以犧牲分辨率為代價在更短的時間內(nèi)掃描晶圓，而后者提供高分辨率，但掃描晶圓需要更長的時間。最佳策略是將這兩種工具的優(yōu)點結(jié)合起來。
然而，隨著半導(dǎo)體設(shè)計變得越來越復(fù)雜，光學(xué)檢測正面臨挑戰(zhàn)。隨著線寬的縮小，細(xì)小的有害顆粒成為殺手級缺陷。隨著設(shè)備架構(gòu)向 3D 過渡，顆粒變得越來越難以檢測和觀察。隨著多圖案化和 3D 架構(gòu)增加了相鄰工藝步驟的圖案化相互依賴性，需要更多的檢測點來追溯缺陷的根本原因。芯片制造商越來越面臨成本困境：要么增加檢測量而增加制造成本，要么節(jié)省成本并降低制造良率。
2021 年，應(yīng)用材料公司推出了一款創(chuàng)新的光學(xué)檢測系統(tǒng)，旨在幫助芯片制造商駕馭這個復(fù)雜的新時代。Enlight??明場光學(xué)晶圓檢測系統(tǒng)將行業(yè)領(lǐng)先的速度與高分辨率光學(xué)器件相結(jié)合，可從每次晶圓掃描中捕獲更多對良率至關(guān)重要的數(shù)據(jù)。它是唯一同時具有明場和暗場檢測通道的系統(tǒng)，使其能夠同時收集反射光和高角度散射光，以檢測最小的缺陷。
Enlight 系統(tǒng)架構(gòu)改變了光學(xué)檢測的經(jīng)濟性，將捕獲關(guān)鍵缺陷的成本優(yōu)勢提高了 3 倍。成本優(yōu)勢使Enlight系統(tǒng)客戶能夠減少檢測預(yù)算或插入更多檢測點，以在相同的預(yù)算下檢測更多的顆粒和圖案錯誤。因此，Enlight 系統(tǒng)已成為應(yīng)用材料公司歷史上速度最快的檢測系統(tǒng)，并被其所有領(lǐng)先的晶圓代工客戶用于大批量生產(chǎn)。
今年，應(yīng)用材料推出了 Enlight??2 系統(tǒng)，它將吞吐量和靈敏度提升到新的水平。
區(qū)分妨害和缺陷
Enlight 2 系統(tǒng)旨在檢測數(shù)量最多的良率扼殺缺陷，同時保持較低的誤報率。
Enlight 2 具有兩項升級，可提高對相關(guān)缺陷的敏感度：
圖像處理能力的階躍函數(shù)和成像動態(tài)范圍的增加，每次掃描都能檢測到 100 倍以上的潛在缺陷。
新的 SideView??模塊可實現(xiàn)晶圓的傾斜照明，從而將檢測 3D 缺陷的靈敏度提高近一倍。
該系統(tǒng)還提供了新的干擾抑制功能：
一種名為SELFI的新型深度學(xué)習(xí)引擎?檢測和分類超過十億個缺陷圖像，使工程師能夠捕獲3倍以上的目標(biāo)缺陷。
一種名為GF Polaris?的新型光偏振模塊擴展了360度可調(diào)偏振，以控制灰場檢測通道，并減少50%的滋擾。
提高限速
Enlight 2 包括多項增強功能，可進一步提高系統(tǒng)的吞吐量：
新的混合計算架構(gòu)利用圖形加速器和專用圖像處理器將 CPU 性能提高 4 倍，數(shù)據(jù)存儲速度提高 5 倍，網(wǎng)絡(luò)吞吐量提高 2.5 倍。
一臺新的望遠(yuǎn)鏡將系統(tǒng)的晶圓掃描吞吐量擴大了40%以上。
降低擁有成本
這些速度和靈敏度的改進使芯片制造商能夠在整個制造流程中插入更多的檢測點，同時為每個配方提供更多的掃描集，同時保持相同的總體擁有成本。同時，檢測階段可操作信息數(shù)量的增加增強了在良率偏移發(fā)生之前預(yù)測良率偏移的能力，立即檢測偏移，以便可以停止晶圓加工以保護良率，并實現(xiàn)根本原因追溯，以加快糾正措施和恢復(fù)大批量生產(chǎn)。
芯片制造商傾向于降低檢測工具的靈敏度，以盡量減少干擾檢測，這增加了遺漏關(guān)鍵缺陷的風(fēng)險。為了緩解這一挑戰(zhàn)，應(yīng)用材料公司的?ExtractAI??技術(shù)使用大數(shù)據(jù)幫助客戶在在線監(jiān)測期間快速創(chuàng)建完全分類、無噪聲的地圖。Enlight 2 系統(tǒng)的預(yù)測功能與 ExtractAI 相結(jié)合，在明場光學(xué)晶圓檢測和我們行業(yè)領(lǐng)先的電子束審查系統(tǒng)?SEMVision??之間提供了實時、智能的鏈接。ExtractAI 技術(shù)使用人工智能 （AI） 來表征晶圓上的所有潛在缺陷，為 SEMVision eBeam 系統(tǒng)提供可操作的分類缺陷圖。電子束系統(tǒng)反過來訓(xùn)練 ExtractAI 技術(shù)對殺良率缺陷進行分類，從而能夠快速準(zhǔn)確地將殺良率缺陷與高端光學(xué)掃描儀產(chǎn)生的數(shù)百萬個干擾信號區(qū)分開來。通過結(jié)合應(yīng)用材料一流的光學(xué)檢測和電子束審查技術(shù)，創(chuàng)建了業(yè)界唯一的智能解決方案，不僅可以檢測和分類良率關(guān)鍵缺陷，還可以實時學(xué)習(xí)和適應(yīng)工藝變化。
在發(fā)布該系統(tǒng)前，應(yīng)用材料已經(jīng)向客戶交付了兩位數(shù)數(shù)量的系統(tǒng)，用于大批量生產(chǎn)，結(jié)果顯示可以在不犧牲靈敏度的情況下將吞吐量提高 50%。應(yīng)用材料的目標(biāo)是在未來幾年內(nèi)創(chuàng)造超過10億美元的收入，并幫助客戶在芯片制造的新時代增加晶圓廠的產(chǎn)量和產(chǎn)量，從而創(chuàng)造數(shù)十億美元的收入。
