고속 푸리에 변환을 이용한 광 리소그래피 공정에서의 공기방울 탐지 알고리즘에 관한 연구

Abstract

광 리소그래피(Photo Lithography) 공정은 반도체를 제조할 때 반복적으로 사용되는 공정이다. 이 제조 공정은 많은 비용이 발생하며, 많은 제조 시간을 소모한다. 또한 반도체 제조 시 반복적으로 사용되는 공정이니 만큼 품질 불량이 발생하였을 때 불량 비용이 증가된다. 그렇기 때문에 광 리소그래피 공정에서 품질 불량을 발생시키는 인자를 줄인다면 공정개선에 많은 도움이 될 것이다. 또한 그에 따라 yield 역시 높일 수 있을 것으로 기대된다. 특히 본 연구가 주목하는 점은 광 리소그래피 공정의 대표적인 불량 요소인 ‘공기방울(Air bubble)’이다. 공기방울은 이 공정에서 Pin Hole 생성 및 Dispense유량 감소를 일으킨다. 현재 광 리소그래피 공정에서 사용되는 장비의 초음파 센서로는 공기방울이 있는 유체를 측정할 수 없다. 그러나 본 연구는 이러한 한계를 극복하는 단초로써 동적 열형 유량센서(Thermo-Dynamic type liquid flow sensor)를 주목하고 있다. 요컨대 동적 열형 유량센서를 광 리소그래피 공정에 도입한다면 공기방울이 있는 유체의 유량을 측정할 수 있다는 것이 본 연구의 결론이다. 공기 방울이 있는 유체의 유량을 동적 열형 센서로 측정하면 특정한 파형이 나타나게 된다. 이 특정한 파형을 신호 분석을 통해 공기 방울의 존재 여부를 확인할 수 있는 알고리즘을 제안하는 것이 본 연구의 목적이다. 본 연구가 진행한 실험은 다음과 같다. 우선 Signal handling 기법은 신호 기반 이상방법 중 고속 푸리에 변환을 사용하였다. 고속 푸리에 변환을 사용하여 시간 축의 dosing profile을 주파수 변환한다면, 공기방울을 포함하고 있는 유체에서는 상대적으로 높은 주파수에서 Magnitude의 변화가 나타남을 실험을 통해 확인하였다. 이러한 차이를 이용하여 공기방울이 없는 상태의 dosing을 주파수 분석하여 기준으로 삼고, 실시간으로 dosing되는 유체의 signal을 주파수 분석하여 비교하는 알고리즘을 제안하였다. 이러한 알고리즘을 사용함으로써 광 리소그래피 공정에서 공기 방울에 의해 발생되는 불량을 줄일 수 있을 것으로 판단된다.