WAT/PCM参数CPK控制要点！

前面我们讲了SPC的精髓，对于任意一个可以记录数据的项目我们都可以建立SPC监控，但是我们并不会面面俱到，对于有些非常次要的参数，我们也不一定要去监控它，我们所选择监控的项目，一般来说都是对工艺制程稳定性控制有着至关重要作用的项目。

如果你是从一个全新项目开始的，那么恭喜你，你将学习到非常多的东西，从design rule到bias table，从线宽控制到膜厚测量，从关键工序的条件到关键工序的window check，甚至于有些关键工序的好坏直接决定这CP的好坏，从WAT/ PCM结构设置，到WAT/PCM测试，直到WAT/PCM项目spec与目标值得match，甚至良率与其中某些参数的相关性可能你都有机会做出来，经过这么一整套的开发过程，你将对整个工艺的开发过程有一个非常全面的认识，哪些地方应该重点考虑，哪些地方应该做window check等等，最终完成工艺开发，再整合出一个供客户参考的PDK文件，有的时候是先开发平台，后加入客户，有的时候是客户跟工艺平台一起走，后者会更快的使工艺得到验证，前者可能会使工艺平台做得更完整，然后客户根据这个平台再来设计电路，更有的放矢，两者各有优缺点，一个趋向于速度，一个趋向于标准化，可以拉更多的客户进来，不管是哪一种，最终除了CP测试外，很大程度上数据是否满足要求都会落在WAT/ PCM参数是否满足要求这一硬性指标上，满足了WAT/PCM的要求之后，还需要数据的支撑，就是所谓的从工程品向小批量生产的过渡，工艺的稳定性如何在这个阶段可以初步得到验证，一旦小批量生产的WAT/PCM参数以及最终CP和FT都没有问题，则可以进入量产阶段，进入这个阶段意味着所有该验证的都已经完成，所有要window check的地方也都做好了，除非工艺波动，否则WAT/PCM参数将保持长期稳定了，但是，这种只是理想的状况，实际工艺过程中会因为各种各样的问题导致WAT/PCM参数shift，甚至OOC/OOS，因此，PIE的很大一部分工作是监控WAT/PCM参数的长期trend，确保当出现shift时及时发现导致WAT/PCM参数shift的原因，并提出改进方案，以及防堵措施。

可是，说起来容易的事情，做起来往往并没有那么简单。当某个参数shft的时候，首先你要知道跟它相关的其它参数有哪些，以及跟它相关的工艺步骤一般有哪些，你才能有针对的去查问题，除非是从来没有见到过的异常导致了某种失效，这种失效又确实影响到了这种参数，但这种情况往往非常少见，大多数的异常还是会遵循经验式的失效模式，即一个参数失效后，其它相关参数也会跟着有变化，也就是说你首先需要有一个强大的器件知识背景，同时你需要对自己的工艺倒背如流，这样无论从器件知识上，还是工艺方面都能解释得通，才能说服别人问题确实出在这里，说了这么多，好像十八般武器要样样精通的感觉有没有，是的，作为顶尖的PIE，你就是需要有这样的功力才能不被module欺负，否则module可以以“我这里一切正常”为由，轻松把你打发掉，谁让咱们半导体行业做的是这种“看不见，摸不着”的东西呢！

说了那么多，我么还是讲重点吧！对于WAT/PCM shift，我们要如何着手分析，我想这个是大家都关心的重点，那么我们现在就开始说。

1. 当发现一个或者多个lot的某个参数发生shift时，首先要做的是你要去确认这种shift是真是假。很多时候发生异常并不一定就是工艺本身shift了，而是WAT/PCM测试机台发生了shift，或者统称为测试问题，所以，不论 你是手动测试，还是换机台测试，换针卡测试，还是换人测试，只要你能证明没有测试问题，或者有测试问题都可以，对于测试问题很简单了，重测一般都可以测好，对于非测试问题，先把所有WAT/PCM参数拉出来，把shift的参数列出来。

2. 异常参数所测试的WAT/PCM参数涉及的层次，这个需要对GDS非常熟悉，对器件结构非常理解，列出所有相关层次，分析出最可能影响该参数的层次，最好可以缩小到1-2个之内。

3. 查lot加工历史，查异常记录报告，看是否有异常记录，把所以异常记录列出来，把所有停留步骤时间过久的步骤列出来，对比前面缩小的层次范围，看是否有发生重合的地方。

4. 查inline线宽，膜厚，应力，电阻率等等参数，确认是否有对应的shift现象。

5. 对于划片道内的WAT/PCM测试图形，还可以加测full mapping，确认影响的范围，以及是否有一定的区域性，从而辅助判断与何种类型工艺有关。

6. FA分析，前面讲过很多种FA分析手段，可以辅助判断失效结构，帮助确认异常层次。

7. 相关性分析：不管你用的是什么系统，一般都可以做相关性分析，将异常lot用过的机台与正常lot用过的机台做比对，可以分析出全部异常lot走过的机台，全部正常lot走过的机台，以及部分异常lot，部分正常lot走过的机台，从而找出与正常lot完全不同的工艺步骤，再进一步分析是否有可能是这些步骤导致的异常。

8. 从各种可能的异常步骤，将工艺lot按工艺时间排列，看是否某个步骤出现时间相关性，或者机台相关性，或者操作人员的相关性等等。

9. 找出最可能的工艺步骤，请module工艺去查相关lot工艺时间段，机台的状态，异常记录等等，判断是否该机台当时发生了异常，如果FA已经完全说明了问题，就更好办了，只要找到机台为什么发生异常即可，然后给出解决方案和预防措施。

前面讲的都是如何发现问题，WAT/PCM SPC控制的要点其实就是让所有参数尽量on target的同时，保持所有参数都在正常的波动范围，比如CPK定为大于1.33，在SPEC的基础上，给出合理的control限，同时可能的话加入一些上升/下降规则，或者3sigma规则，从而帮助PIE提前发现参数的shift，可以提早去找到问题的根源，当然，如果规则设置的太紧，可能会造成每天报警的囧况，那就没有意义了，所以，在实践中选择合理的规则，并可以长期控制好WAT/PCM参数的波动即达到了目的，对良率非常敏感的参数，我们可以设置的稍微敏感一些，这样可以时常让我们保持警觉，前提是你知道哪些参数对良率敏感，这个需要一定的经验积累。

今天不打算进一步讲哪些参数跟哪些工艺步骤相关，这个我们放在后面，毕竟这个是一个非常大的题目，可能要分好多次讲才能讲完，今天我们就这样提出一个笼统的找问题的方法，以及对于WAT/PCM参数如何去控制的，让大家心理有个初步的概念，总之就是在问题发生时，你要把所有能想到的地方都要想到，当经验达不到目的的时候，适时的跳出经验的框框，利用相关性分析，把所有可能的情况都算进去，再重新做一次分析，也许你就能发现新的可能，从而一切都豁然开朗了。