隨著製程節點不斷推進,隨機變異(Stochastics Variation)對圖案化製程良率的影響變得更加顯著。致力於先進半導體製造中隨機性誤差量測與控制解決方案的領導業者Fractilia於最新發表的白皮書指出,在最先進的製程節點中,由於不受控制的隨機性圖案變異導致良率下降及生產進程延誤,製造商的每間晶圓廠損失高達數億美元。這些影響甚鉅的變異,如今已成為先進製程節點量產階段達到預期良率的最大阻礙。
Fractilia技術長Chris Mack表示,隨機變異導致先進製程技術無法順利量產,對半導體產業造成的損失高達數十億美元。然而,傳統的製程控制方法無法有效解決這些隨機性影響。縮減隨機性落差(Stochastics gap)必須採取完全不同的方法,而元件製造商也需要驗證並導入這些新方法,才能成功將先進製程技術應用於大量生產。事實上,隨機性限制了現今電子產業的成長。
在研發階段可成功圖案化的結構尺寸,與在量產時能穩定符合先前預期良率的結構尺寸之間出現了落差。這種解析度落差主要來自隨機性變異,即半導體微影中分子、光源,甚至是材料與設備的原子所造成的隨機性變異。與其他形式的製程變異不同,隨機性變異是製程中所用材料與技術的固有特性,因此必須使用有別於現行製程控制方法的機率分析來解決。
Mack指出,該公司看到客戶在研發階段,可製作出僅12奈米的高密度結構,但一進入生產階段,隨機性錯誤就會影響良率、效能與可靠度,無法達到可接受的標準。過去,隨機性變異對量產的良率影響不大,因為當時隨機性效應相較於關鍵結構尺寸的影響較小,隨機性缺陷引發良率損失的機率也低。然而,隨著極紫外光(EUV)和高數值孔徑極紫外光(High-NA EUV)技術進一步提高了解析度,隨機性變異的影響將巨大到無法忽視。
所幸隨機性落差並非固定不變。Fractilia近期發布了一份白皮書,詳細分析導致隨機性落差的原因並提出解決方案,包括具備隨機性思維的元件設計、材料改良與具備隨機性思維的製程控制等。Mack強調,隨機性落差是整個產業共同面臨的問題,不過只要以精準的隨機性量測技術為起點,我們就能夠化解和控制這個問題。