半导体晶圆工艺设备的采购、维修以及保持
最佳工作状态都代价昂贵。目前的评估预测到2007年晶圆出货将达到720万平方英寸硅料。与此同时，今年工艺设备的资本费用预期将增长约55%达到260多亿美元。随着晶圆厂继续投资以满足日益增长的需求，工艺设备的运转时间对于它们的收益率愈形重要。
如此环境下的主要生产挑战之一是保持设备足够的水平/共面。校正问题若处理不当，可能造成设备的停工期延长从而严重影响到工艺设备的总持有成本，而处理舱(process chamber)共面不足可能会影响加工产量。随着检修期一同到来的是测试并调整非水平状况所需的日益增加的劳力负担，以及上升的单位晶圆折旧成本，这两者结合起来提高了总持有成本。较低的产量导致了与原材料成本密度相关的严重问题，进而造成营收亏损。
工艺微缩平添设备成本
如今的300毫米工艺设备使这种情况更加恶化，因为该设备更加昂贵且体积更大，且与200毫米工艺设备相比它拥有更多需要共面维修的操作及处理装置。就本质上而言，对于保持共面最为重要的处理过程包括化学气相沉积法(chemical vapor deposition, CVD)、物理气相沉积法 (physical vapor deposition, PVD)、平版印刷以及蚀刻印刷。随着半导体特征尺寸(关键尺寸)的缩小以及复杂性(多层次)的增强，这些重点处理过程中对于设备共面的需求则显得至关重要。
在平版印刷过程中，这种重要性在处理过程的前期或光阻材料芯片涂层过程中尤为明显。因此，紧密控制处理过程中的共面乃至晶圆，从而控制特征尺寸并避免浪费价格不菲的光阻材料，就显得十分重要。同理，在溅镀或蒸发沉积法处理过程中，保持共面对于实现沉淀的均匀性也异常重要。
蚀刻印刷过程会涉及多晶硅料、绝缘体亦或是金属移除。不论材料是什么，它都需要一套精心的处理及设备配置。如果设备不够共面，处理过程即会产生蚀刻过量或不足，并减少产量。据估计，在一家半导体晶圆厂中沉淀法、平版印刷及蚀刻印刷设备至少占所有工艺设备的50%。
此外，最新的设备有将近20个晶圆装置需要水平处理。其中包括多重埠和前开式标准片盒 (FOUP)、常压机器人末端作用器、前对准仪、预载腔、真空机器人末端作用器、多流程腔体。有鉴于一家典型的300毫米晶圆厂拥有大约400件工艺设备，这相当于约有8,000个晶圆装备可能需要定期水平测量与/或调整。总之，它们的水平与共面调整对于成品率和生产能力所起的作用会对晶圆厂的收益率产生巨大的影响。
目前的校正方法
目前的设备共面测量及调整方法需要8~16个小时完成，而且有时需要两个或多于两个人来进行。这些传统的方法或者涉及本质上模仿木匠的气泡水准仪设备，亦或其它拉线方式。此外，采用这些方法的过程中有80%~90%的时间需要工艺设备停工，并常常要求真空腔体失效。
在典型的校正操作中，当设备停工时，操作员便可抵达工作区域，并使用手工气泡水平仪测量设备。通常情况下，这些设备仅提供校正指定精确度在± 0.3度至±0.05度之间的“go/no go”指示。此时，通常需要两个操作员对该装置进行校正：一个监视水平度并传达校正口信，另一个则透过机械方式调整设备。当测量与校正设备的工作完成时，作为依据的条件时常丢失，因为没有便利的方式储存共面数据以供未来参考。除此之外，这种人工操作可能弄脏设备，于是便必须在设备返回生产状态前进行大量的清洁工作。因此，当前的方法不但耗费时间和劳动力、代价高，而且相对而言并不准确。这些方法也鲜有诊断功能，且可能带来有害的污染物。
新型类晶圆无线解决方案
减少代价昂贵的停工期、避免污染和人工校正造成错误的解决之道似乎在于一种能够准确仿效实际自动晶圆处理和就地(in-situ)流程的途径。为了达到该目的，CyberOptics Semiconductor开发了WaferSense ALS自动校正传感器(automatic leveling sensor)。这是一种类晶圆规格的二维共面/校正传感器，能够凭借蓝芽(Bluetooth)与一个连接器进行无线通信，该连接器经由USB埠连接操作者的便携式计算机。该设备包含一个用户接口，该接口能同时以数字读出形式以及通过图形气泡校正仿效形式来报告共面数据。这一设备还允许用户自动或手动记录数据供今后参考。这种直观且便于目视的“go/no go”校正设备能够做到在进行机械调整的同时也能查看实时数据。
这种自动校正传感器与低除气校正真空兼容，并能在线性操作±4度的范围，达到±0.03度的精确度。该设备在20°C ~30°C 条件下能够精确运行，并能够在高达60°C 的环境下以缩小的线性操作范围运行。这种自动校正传感器的规格、无线通信和用户界面均帮助迅速实现共面保障或设备调整。用户能够独立精确地测量水平，并记录这些读数供今后参考或作为预测性诊断。
设备增值源头
目前的校正方法可能以不同的方式影响设备所有者的总持有成本。工艺设备通常会在其制造厂先校正一次，然后在现场安装时再次校正，另外在其寿命期内还会为了预防性维护、意外事件以及重新配置而进行周期性校正。此外，半导体生产商通常最快会在3年内进行设备折旧。例如，一套价值300万美元、具有3年折旧寿命的典型300毫米工艺设备每天的折旧成本就高达2,740美元！如果设备因故闲置，就将增加其单位晶圆折旧成本。
使用ALS有两方面因素可节省每件设备总成本，即：劳动生产力/现场服务以及晶圆厂正常工作时间的延长所带来的更高的设备利用率。该核算以使用ALS时每件设备进行校正操作节约7小时为基础。表1是对这些劳动力和折旧成本的分析。目前的校正方法平均需耗费8个小时，而自动校正传感器则使操作者可在大约1个小时内完成这些任务。这样便在设备寿命期内大大节省了劳动力。
由于采用了WaferSenseTM自动校正传感器，一家位于美国的晶圆厂已经在beta测试中减少了由晶圆处理问题而导致的废料，并同时将设备的正常运行时间比例从81%提高至93%。据估计，透过在工艺设备上使用这种自动校正解决方案，晶圆厂每年可在每件设备上节省大约3万美元。这使得WaferSense自动校正传感器对于每件设备的投资回报率高达400%~500%，并可在短短数月内收回投资。
半导体制造商正不懈追求提高产量。在涂层和光刻过程中，也可能使用自动校正传感器使设备的共面性在关键维度上进行关联，并由此提高产量。表2显示了一个典型的200毫米DRAM晶圆厂在以90%的生产能力运行时，产量每提高1%，每年就会带来500万美元以上的价值。此外，共面性还有助于减少对昂贵的消耗品(如光阻材料)的浪费。最后，初步测试还显示较少或完全没有人工参与的自动校正过程还可大大降低杂质质点(foreign particle)的产生，并有可能提高产量。下列测算表显示的是典型的200毫米晶圆厂相对于每百分之一产量的年度节省。该测算假定184平方毫米的集成电路面积和每个集成电路的营收是基于标准DRAM芯片。
由于半导体资本设备愈发昂贵和复杂，在以具有成本效益的方式生产半导体的发展模式中，产量和设备正常工作时间的重要性不断提高。使用无线装置快速而准确地测量设备共面性耗时少，并可缩短设备停工时间，帮助提高产量，同时确保快速的投资报酬。相关信息：http://www.CyberOpticsSemi.com。
最佳工作状态都代价昂贵。目前的评估预测到2007年晶圆出货将达到720万平方英寸硅料。与此同时，今年工艺设备的资本费用预期将增长约55%达到260多亿美元。随着晶圆厂继续投资以满足日益增长的需求，工艺设备的运转时间对于它们的收益率愈形重要。
如此环境下的主要生产挑战之一是保持设备足够的水平/共面。校正问题若处理不当，可能造成设备的停工期延长从而严重影响到工艺设备的总持有成本，而处理舱(process chamber)共面不足可能会影响加工产量。随着检修期一同到来的是测试并调整非水平状况所需的日益增加的劳力负担，以及上升的单位晶圆折旧成本，这两者结合起来提高了总持有成本。较低的产量导致了与原材料成本密度相关的严重问题，进而造成营收亏损。
工艺微缩平添设备成本
如今的300毫米工艺设备使这种情况更加恶化，因为该设备更加昂贵且体积更大，且与200毫米工艺设备相比它拥有更多需要共面维修的操作及处理装置。就本质上而言，对于保持共面最为重要的处理过程包括化学气相沉积法(chemical vapor deposition, CVD)、物理气相沉积法 (physical vapor deposition, PVD)、平版印刷以及蚀刻印刷。随着半导体特征尺寸(关键尺寸)的缩小以及复杂性(多层次)的增强，这些重点处理过程中对于设备共面的需求则显得至关重要。
在平版印刷过程中，这种重要性在处理过程的前期或光阻材料芯片涂层过程中尤为明显。因此，紧密控制处理过程中的共面乃至晶圆，从而控制特征尺寸并避免浪费价格不菲的光阻材料，就显得十分重要。同理，在溅镀或蒸发沉积法处理过程中，保持共面对于实现沉淀的均匀性也异常重要。
蚀刻印刷过程会涉及多晶硅料、绝缘体亦或是金属移除。不论材料是什么，它都需要一套精心的处理及设备配置。如果设备不够共面，处理过程即会产生蚀刻过量或不足，并减少产量。据估计，在一家半导体晶圆厂中沉淀法、平版印刷及蚀刻印刷设备至少占所有工艺设备的50%。
此外，最新的设备有将近20个晶圆装置需要水平处理。其中包括多重埠和前开式标准片盒 (FOUP)、常压机器人末端作用器、前对准仪、预载腔、真空机器人末端作用器、多流程腔体。有鉴于一家典型的300毫米晶圆厂拥有大约400件工艺设备，这相当于约有8,000个晶圆装备可能需要定期水平测量与/或调整。总之，它们的水平与共面调整对于成品率和生产能力所起的作用会对晶圆厂的收益率产生巨大的影响。
目前的校正方法
目前的设备共面测量及调整方法需要8~16个小时完成，而且有时需要两个或多于两个人来进行。这些传统的方法或者涉及本质上模仿木匠的气泡水准仪设备，亦或其它拉线方式。此外，采用这些方法的过程中有80%~90%的时间需要工艺设备停工，并常常要求真空腔体失效。
在典型的校正操作中，当设备停工时，操作员便可抵达工作区域，并使用手工气泡水平仪测量设备。通常情况下，这些设备仅提供校正指定精确度在± 0.3度至±0.05度之间的“go/no go”指示。此时，通常需要两个操作员对该装置进行校正：一个监视水平度并传达校正口信，另一个则透过机械方式调整设备。当测量与校正设备的工作完成时，作为依据的条件时常丢失，因为没有便利的方式储存共面数据以供未来参考。除此之外，这种人工操作可能弄脏设备，于是便必须在设备返回生产状态前进行大量的清洁工作。因此，当前的方法不但耗费时间和劳动力、代价高，而且相对而言并不准确。这些方法也鲜有诊断功能，且可能带来有害的污染物。
新型类晶圆无线解决方案
减少代价昂贵的停工期、避免污染和人工校正造成错误的解决之道似乎在于一种能够准确仿效实际自动晶圆处理和就地(in-situ)流程的途径。为了达到该目的，CyberOptics Semiconductor开发了WaferSense ALS自动校正传感器(automatic leveling sensor)。这是一种类晶圆规格的二维共面/校正传感器，能够凭借蓝芽(Bluetooth)与一个连接器进行无线通信，该连接器经由USB埠连接操作者的便携式计算机。该设备包含一个用户接口，该接口能同时以数字读出形式以及通过图形气泡校正仿效形式来报告共面数据。这一设备还允许用户自动或手动记录数据供今后参考。这种直观且便于目视的“go/no go”校正设备能够做到在进行机械调整的同时也能查看实时数据。
这种自动校正传感器与低除气校正真空兼容，并能在线性操作±4度的范围，达到±0.03度的精确度。该设备在20°C ~30°C 条件下能够精确运行，并能够在高达60°C 的环境下以缩小的线性操作范围运行。这种自动校正传感器的规格、无线通信和用户界面均帮助迅速实现共面保障或设备调整。用户能够独立精确地测量水平，并记录这些读数供今后参考或作为预测性诊断。
设备增值源头
目前的校正方法可能以不同的方式影响设备所有者的总持有成本。工艺设备通常会在其制造厂先校正一次，然后在现场安装时再次校正，另外在其寿命期内还会为了预防性维护、意外事件以及重新配置而进行周期性校正。此外，半导体生产商通常最快会在3年内进行设备折旧。例如，一套价值300万美元、具有3年折旧寿命的典型300毫米工艺设备每天的折旧成本就高达2,740美元！如果设备因故闲置，就将增加其单位晶圆折旧成本。
使用ALS有两方面因素可节省每件设备总成本，即：劳动生产力/现场服务以及晶圆厂正常工作时间的延长所带来的更高的设备利用率。该核算以使用ALS时每件设备进行校正操作节约7小时为基础。表1是对这些劳动力和折旧成本的分析。目前的校正方法平均需耗费8个小时，而自动校正传感器则使操作者可在大约1个小时内完成这些任务。这样便在设备寿命期内大大节省了劳动力。
由于采用了WaferSenseTM自动校正传感器，一家位于美国的晶圆厂已经在beta测试中减少了由晶圆处理问题而导致的废料，并同时将设备的正常运行时间比例从81%提高至93%。据估计，透过在工艺设备上使用这种自动校正解决方案，晶圆厂每年可在每件设备上节省大约3万美元。这使得WaferSense自动校正传感器对于每件设备的投资回报率高达400%~500%，并可在短短数月内收回投资。
半导体制造商正不懈追求提高产量。在涂层和光刻过程中，也可能使用自动校正传感器使设备的共面性在关键维度上进行关联，并由此提高产量。表2显示了一个典型的200毫米DRAM晶圆厂在以90%的生产能力运行时，产量每提高1%，每年就会带来500万美元以上的价值。此外，共面性还有助于减少对昂贵的消耗品(如光阻材料)的浪费。最后，初步测试还显示较少或完全没有人工参与的自动校正过程还可大大降低杂质质点(foreign particle)的产生，并有可能提高产量。下列测算表显示的是典型的200毫米晶圆厂相对于每百分之一产量的年度节省。该测算假定184平方毫米的集成电路面积和每个集成电路的营收是基于标准DRAM芯片。
由于半导体资本设备愈发昂贵和复杂，在以具有成本效益的方式生产半导体的发展模式中，产量和设备正常工作时间的重要性不断提高。使用无线装置快速而准确地测量设备共面性耗时少，并可缩短设备停工时间，帮助提高产量，同时确保快速的投资报酬。相关信息：http://www.CyberOpticsSemi.com。
