Andrew Bailey, Leo Archer
米Lam Research社

　300mmウェーハは、外周部に25％程度の数のデバイスが配置され、最近報告されたベンチマーク調査では、歩留りはウェーハエッジで50％程度減少することが明らかになった。^1）　この歩留り損失に対する原因はさまざまだが、半導体メーカーはウェーハエッジで欠陥源を制御することができることがわかってきている。そのため、ウェーハベベルの洗浄戦略を積極的に進めているようだ。例えば、ベベル洗浄を行うことは、潜在的に多くの歩留りを低下させる欠陥源を制御することで歩留まりを最大化する手助けができる。

　総合的な歩留まり改善がベベル洗浄の導入によって実現できる。1200ダイを有する300ｍｍウェーハに対して、10ｍｍベベル領域で20％の歩留り損失を仮定して行ったシミュレーション結果を示す（表）。追加されたべベル洗浄により非ベベル領域で1％の歩留まり改善が含まれる。

　歩留りに影響を与える欠陥源として、従来の膜（酸化膜、シリコン窒化物およびポリマー）先端積層構造を使った新材料および液浸リソグラフィなどの新規プロセスが含まれる。ポーラスなLow-kおよび有機膜などの新材料は、従来のSiまたはポリマー系の膜と同程度の密着性を多くの場合持っていないために、重大な欠陥源となる。非晶質炭素（アモルファス炭素）などの張力を持つ膜もまたウェーハエッジで密着性が劣悪な可能性があり、長時間の剥離プロセスで剥がされ、丸められる傾向があり、パーティクル源となる。

　ベベル領域から液浸の流体が膜を持ち上げ、ウェーハ上にパーティクルを堆積させる。液浸リソグラフィは、歩留りに影響を与え、さらには欠陥はリソグラフィ装置の稼働率に悪い影響を与える。

　いくつかの方法がベベル領域の洗浄に使われている。ウェーハエッジに堆積される可能性があるいろいろな材料のため、単一の方式が優位に立つようなことはないだろう。ウェットケミカルおよびプラズマ系両方の化学薬品を用いる方式は、損傷なしで調節可能な選択比が提供でき、使用可能なダイ領域に欠陥を再分布させない利点がある。プラズマ系は、複雑で積層状の複数の膜を選択的に除去することができ、全てのファブの至る所でベベル洗浄のアプリケーションの広い範囲で問題を処理することができるだろう（液浸リソグラフィプロセス前、浅いトレンチでの素子分離後、ゲート後およびダマシン工程の絶縁膜の洗浄後）。ウェット方式で裏面の膜除去にベベル洗浄を組み合わせることも可能だ。どの方式が使われるかは、アプリケーションおよび半導体メーカーの特定の目標と要求によるだろう。

　業界において、歩留りを最大化することは重要な目標であり、ウェーハ上のデバイス数の25％以上の面積を占める欠陥源を最低限にすることは、絶対不可欠なことだ。例えば、プラズマベベル洗浄を導入している半導体メーカーは、300ｍｍウェーハで全体の電気的歩留りを5％以上改善したと報告している。ウェーハベベル洗浄は強力な装置で、ファブに十分な歩留りを得るために有効となる。

1. F. Burkeen et al., “Visualizing the Wafer's Edge,”Yield Management Solutions, Winter 2007.