Etudes de l’épaisseur de PSG après polissage

Les mesures de l’épaisseur de PSG après polissage sont récupérées pour les 25 wafers de chaque lot en 17 sites. Les limites de spécification sur le paramètre sont résumées dans le Tableau 9. Les limites ont été changées pour recentrer le procédé. De plus, ces limites ont été resserrées.

Tableau 9: Limites de spécification pour l’épaisseur de PSG après polissage

Technologie LSL en Å USL en Å Cible en Å Anciennes

Limites C090 2200 4200 3200

Nouvelles

Pour visualiser la variabilité du paramètre, la densité des mesures de l’épaisseur de PSG au niveau site après polissage est tracée. La Figure 92 illustre cette densité.

Figure 92: Densité de la mesure au niveau site de l’épaisseur de PSG après polissage La densité est légèrement bimodale, cela résulte en partie de la dispersion des mesures au sein d’un wafer. Cette bimodalité est moins importante qu’avant le polissage. En effet, le polissage a permis de réduire la variabilité au sein des wafers. Il reste malgré tout une légère bimodalité. Celle-ci pourrait être atténuée en envisageant un procédé de polissage différent.

En effet, pour l’instant, il existe seulement 3 zones de pression différentes sur le wafer, comme le montre la Figure 93. Vu leur répartition, on ne peut pas facilement réduire la dispersion après dépôt pour les points de la partie centrale du wafer. Si ces zones étaient plus nombreuses et mieux réparties, le procédé pourrait être optimisé pour réduire la variation des 17 sites de mesure.

Figure 93: Zones de pression variables sur l’équipement de polissage

Variabilité temporelle

Pour l’épaisseur de PSG après polissage, les variations hebdomadaires et mensuelles du paramètre sont représentées sur la Figure 94. Pour rappel, la variation de l’épaisseur de PSG avant polissage est indiquée en Figure 87.

Figure 94: Evolution hebdomadaire et mensuelle des boxplots de l’épaisseur de PSG après polissage

A partir de ces données, l’évolution de la capabilité du procédé, le Cpk, hebdomadaire et mensuelle est représentée en Figure 95.

Figure 95: Evolution hebdomadaire et mensuelle du Cpk de l’épaisseur de PSG après polissage

La variation des mesures n’est pas constante dans le temps. Tout d’abord, quelques valeurs aberrantes sont présentes, ces valeurs étant 2 à 3 fois plus grandes que la limite de spécification supérieure. Ces valeurs s’expliquent par la métrologie intégrée qui est parfois imprécise. De plus, on remarque que pour la 1ère semaine de janvier, les mesures sont particulièrement dispersées. En effet, la production de puces a été momentanément interrompue la 52ème _{semaine de l’année. La reprise de la}

production a donc nécessité quelques ajustements avant l’obtention d’un procédé stable.

Décomposition de l’erreur au niveau lot, wafer et site

La Figure 96 montre la décomposition de la variance pour l’épaisseur de PSG après polissage.

Figure 96: Part de la variance site, wafer et lot par rapport à la variance totale pour l’épaisseur de PSG après polissage

Dans le cas de la boucle de polissage PMD, l’effet site est le plus important. Il serait donc judicieux de mettre en place une régulation à l’intérieur même du wafer. Ceci implique de changer la recette au sein du wafer. Dans le cas du polissage, il faudrait faire varier la pression par zone sur le wafer. Il existe 3 zones de pressions variables sur l’équipement de polissage. Ces 3 zones sont circulaires et concentriques. La Figure 97 et la Figure 98 représentent la configuration des zones de pression, ainsi qu’un rappel du mapping 17 points.

Figure 97: Zones de pressions variables sur l’équipement de polissage

Figure 98: Mapping 17 points standard Les zones de pression ne sont pas compatibles avec le mapping 17 points pour effectuer une régulation site à site. En effet, tous les points se trouvent quasiment dans la même zone. De ce fait, on élimine la possibilité de cette régulation. Le mapping n’est pas adapté pour la mise en place d’une régulation à l’intérieur du wafer. Il faudrait envisager soit des zones de pressions plus nombreuses, soit un mapping comportant plus de points à l’extérieur du wafer pour effectuer une régulation intrawafer efficace.

D’après la Figure 96, la variation wafer à wafer est également importante. Pour compenser cette variation, il suffit d’adapter le temps de polissage pour chaque wafer.

Variance Estimée = 12600 Variance Empirique =11939

En compensant totalement l’effet wafer, l’effet lot et le centrage, cette régulation peut faire gagner potentiellement 48 % en terme de variation de l’épaisseur.

En fonction des contraintes opérationnelles et de l’analyse de variance, cette étude permet de définir le niveau de la régulation de la boucle : niveau lot, niveau wafer ou niveau site. Dans notre cas, on choisit une régulation wafer à wafer adaptant le temps de polissage avec un gain potentiel de 48 % de la variance du procédé.

Analyse spatiale

Les épaisseurs de PSG après polissage de 301 wafers issus de 14 lots sont observées à l’aide du logiciel WaferFit. On retrouve les deux profils typiques repérés précédemment : un profil en forme de chapeau mexicain et un profil en forme de cuvette.

Les wafers d’un même lot ont toujours les mêmes sortes de profils. La Figure 99 et la Figure 100 représentent les profils de 8 wafers issus de 2 lots différents illustrant les 2 profils typiques.

Figure 99: Profils de wafers après polissage, forme de « chapeaux mexicains »

Figure 100: Profils de wafers après polissage, forme de « cuvettes »

On remarque également d’autres profils plus atypiques avec des bords élevés d’un côté et plus bas de l’autre. Ce phénomène est illustré par la Figure 101.

l’épaisseur de PSG après polissage. Dans le cas d’une éventuelle régulation au niveau site, cette étude permet d’effectuer un premier repérage des zones homogènes et des zones qui varient au sein d’un wafer.

Pour mieux comprendre la contribution du polissage, il paraît important d’observer le profil de l’épaisseur polie de PSG, i.e. l’épaisseur après polissage soustrait de l’épaisseur avant polissage.