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실험계획법을 통한 Chemical Mechanical Polishing Process 최적 조건 설계

Title
실험계획법을 통한 Chemical Mechanical Polishing Process 최적 조건 설계
Other Titles
Design of Chemical Mechanical Polishing Process via Design of Experiments
Author
김별
Advisor(s)
박재근
Issue Date
2019. 8
Publisher
한양대학교
Degree
Master
Abstract
반도체 공정의 Scale down으로 인해 반도체의 높이는 증가하고 있다. 반도체를 높게 집적하기 위해서는 회로의 표면에 굴곡이 없고 평평해야 한다. 높이 쌓을수록 편차가 발생하는데, 편차로 인해 다음 공정이 제대로 이루어지지 않을 수 있다. 이런 상황 속에서 Wafer의 표면을 평탄화시키는 CMP(Chemical-Mechanical-Polishing)공정에서의 역할이 커지고 있다. CMP 공정에서는 Removal thickness를 일정하게 유지하는 것이 중요한데, 이를 위해서는 연마를 할 때 압력을 Wafer 전체에 고르게 가해주어야 한다[1]. 따라서 다양한 Split 실험을 통해 최적 조건을 찾아야 하는데 많은 공정으로 인한 장비 Capacity 부족, 인력 및 자재 수급 등의 이유로 어려운 실정이다[2]. 본 연구에서는 실험계획법을 통해 Split 실험을 최소화하면서 압력에 따른 Wafer removal thickness 변화를 살펴보았다. 실험계획법은 반응표면법과 Space filling design 방법에 기반하여 제약조건을 반영하였다. 반응표면법은 Space filling design과 비교해볼 때 반응변수와 회귀계수의 분산을 작게 만든다는 장점이 있어 Space filling design보다 효과적이라고 할 수 있다. 300mm Wafer를 74개 좌표로 나누고, Head의 5-zone에 설계한 압력을 가한 후, 34개의 Wafer의 removal thickness를 측정하였다. 다중 회귀분석을 통해 Center는 모든 zone이 영향을 주었고, Edge는 1-zone과 2-zone이 유의하였으며, 좌표별로 유의한 인자가 서로 차이가 있음을 확인하였다. 분산분석을 통해 다중 회귀분석이 통계적으로 유의함을 확인하였다. 결정계수는 모든 좌표에서 0.9 이상으로, 회귀분석으로 예측한 예측치와 실제치의 정합성을 확인할 수 있었다. Pad life time 외란 변수를 통해 예측치와 실측치와의 오차를 감소할 수 있었다. 이를 통해 Removal thickness uniformity가 최대가 되는 Zone별 Pressure의 최적 조건이 Retainer ring -0.89, 1-zone -0.91, 2-zone -0.27, 3-zone -0.62, 4-zone -0.62, 5-zone -0.73 임을 밝혀냈다.
URI
http://dcollection.hanyang.ac.kr/common/orgView/000000109596http://repository.hanyang.ac.kr/handle/20.500.11754/109482
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GRADUATE SCHOOL OF ENGINEERING[S](공학대학원) > NEW MATERIALS SCIENCE AND PROCESSING ENGINEERING(신소재공정공학과) > Theses (Master)
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