製程窗口(Process Window)是指製程條件在多大範圍內變動,成品仍能持續符合規格的條件容許範圍。它以「窗口」的寬度來比喻,窗口越寬,即使設備或材料有些微變異也能持續生產良品,可說是穩健的製程。這是半導體所有製程都會使用的概念,在曝光(微影)中尤其是重要的指標。
曝光的製程窗口主要以焦距(focus)與曝光劑量(dose)2個條件表示。一邊逐步改變焦距與曝光劑量一邊曝光,求出圖形尺寸(CD)落在規格內的組合範圍,就會得到橢圓形或四邊形的區域。焦距偏移時仍可容許的寬度稱為焦深(DOF),曝光劑量偏移時仍可容許的比例稱為曝光寬容度(EL),以兩者的寬度評估窗口。依曝光劑量分別繪製焦距與尺寸關係的曲線稱為Bossung曲線。晶片上有許多形狀與密度各異的圖形,因此所有圖形窗口重疊的共同範圍,才是實際可用的製程窗口。
隨著微縮化推進,曝光逼近解析度極限,製程窗口也會變窄。光學鄰近效應修正(OPC)、光源與光罩協同最佳化(SMO)、相位移光罩等,既是讓圖形得以解析的技術,也是擴大窗口的技術。在量產中,會以變化條件曝光的晶圓進行檢測,確認在接近窗口邊緣的條件下是否仍不會產生缺陷(製程窗口驗證),找出弱點圖形(熱點)並回饋至設計或修正。蝕刻、CMP、薄膜沉積也會針對溫度、壓力、時間等條件,以同樣方式評估窗口。