那天 CPK 報告出來，全場沉默了三秒
還記得好幾年前，我們廠裡有一批新產品要量產，那陣子大家忙到歪腰。結果，第一批晶圓的良率報告出來，整個 meeting room 瞬間安靜，只有冷氣的嗡嗡聲。PM 臉色鐵青，問說：「這什麼鬼？良率掉這麼多，是什麼環節出問題？」負責製程的工程師支支吾吾，最後把矛頭指向了「光罩」。那時候大家才知道，原來光罩品質，尤其是 CD 和 Overlay，對量產良率的影響有多麼致命。
問題出在哪？光罩的「近視」和「散光」
說穿了，光罩（Reticle）就像半導體製程的「底片」。我們把線路圖案刻在上面，然後透過曝光機把這些圖案縮小、轉印到晶圓上。那 CD（Critical Dimension）是什麼？簡單講，它就是你線路圖案的「寬度」。想像一下，你的設計圖上有一條線是 100 奈米寬，結果光罩上的線卻變成 105 奈米或 95 奈米，這就是 CD 偏掉了。這就像光罩「近視」，把線條看粗或看細了。
Overlay 又是什麼？它指的是不同層次的圖案之間對準的精確度。我們做晶片要疊好幾十層、甚至上百層的圖案，每一層都要完美對齊。如果 Overlay 不準，就像光罩「散光」，圖案疊歪了。原本應該是線條疊在线條正上方，結果變成疊到旁邊去了，這晶片就直接 GG 了。所以重點是，CD 影響的是線寬，Overlay 影響的是對齊。這兩個參數只要一跑掉，輕則影響元件效能，重則直接變廢品。
實際上怎麼做？用數字說話
在廠裡，我們怎麼判斷光罩的 CD 和 Overlay 合不合格？當然是看數字！
- CD 的管控： 我們會設定一個目標值和容許範圍。例如，某條線的 CD 目標是 50nm，但它的規格可能設成 50nm ± 5nm。也就是說，實際量測值要在 45nm 到 55nm 之間才算合格。我們還會看 Cpk 值，它代表製程能力指數。如果 Cpk 只有 1.08，那就代表每百萬片大概有 6210 片會出問題（DPMO 6210），這種良率掉下來是早晚的事。所以，一般來說，我們會要求 Cpk 至少要達到 1.33 以上，那 DPMO 就會降到 63。
- Overlay 的管控： Overlay 的規格通常會比 CD 更嚴格。舉例來說，某個層次的 Overlay 規格可能要求 ±5nm。這代表你的上下兩層圖案，對齊的誤差不能超過 5 奈米。如果測量出來是 8nm，那就直接判 NG，這片晶圓通常就直接報廢了。因為 Overlay 差一點點，就可能導致短路或斷路。所以重點是，這些數字都是真金白銀的良率，數字不好看，錢就跟著不見。
最常見的坑：供應商送錯版，工程師沒發現
我遇過最扯的一次，是供應商送來一批新的光罩，結果其中一片的 CD 值，在我們收到前幾批的驗收報告上，就已經顯示在容許範圍的邊緣了。那時候產線很趕，大家看了數字在範圍內，就直接放行上機。結果，量產幾百片後，良率突然暴跌！一查才發現，那片光罩的 CD 在長時間使用後，因為製程條件有些微變化，累積的誤差就直接超出規格了。
說實話，這種事常發生，有時候是供應商為了趕交期，把一些「邊緣」的光罩也送出來；有時候是我們自己的驗收 SOP 不夠嚴謹，只看「有沒有過」，沒看「過得夠不夠好」。坦白講，如果當時我們能多花一點點時間，把 Cpk 值當作驗收的指標之一，而不是只看單一量測值，或許就能避免那次的慘劇。
今天能做的一件事
下次收到光罩驗收報告，除了看「合不合格」，也多看一眼「Cpk 值」。