Edge Exclusion 공정을 위한 균일도 척도 및 관리도

Abstract

공정 처리 후 결과물의 중심 부분에서 최외곽 지역으로 갈수록 균일도가 감소하는(불균일도가 증가하는) 공정들은 다양한 산업응용분야에서 다수 존재하고 있으며 이러한 균일도 문제는 생산성 향상과 직결되기에 많은 연구가 이루어지고 있을 뿐 아니라 지대한 관심의 대상이다. 대부분의 연마 및 표면코팅 공정들이 최외곽 지역에서 Edge Exclusion 범위에 따라 균일도가 과다 추정되는 문제가 발생한다. 특히, 반도체 제조 공정 중 화학적-기계연마(CMP: Chemical Mechanical Polishing), 에칭(etching) 공정이 여기에 해당하며, 그 외에 광학 연마 공정과 표면 코팅 공정도 이러한 공정 유형에 속한다. 이와 같이 연마 및 코팅표면에서 중심부에서 최외곽 지역으로 갈수록 균일도가 감소하는 공정들을 Edge Exclusion 공정이라고 하며, Edge Exclusion 공정에서 품질변동에 영향을 주는 중요한 품질특성치인 표면 면내의 균일성을 정확하게 파악할 수 있는 척도들은 매우 중요하다. ISO 5627에서는 종이 및 판지의 평활도를 Bekk의 방법을 사용하여 표면균일성을 표현하고 있으며, 디스플레이 관련 VESA와 같은 국제표준에서는 균일도 측정에 관한 규격을 정해놓고 있으나, Edge Exclusion 공정을 위한 균일도 척도와 관련한 국제표준은 아직 정립되어 있지 않은 상태이다. 이상적인 연마의 경우에 웨이퍼 표면이 동일한 연마율로 재료가 제거되어야 하지만, 실제 연마의 경우에는 웨이퍼와 패드의 접촉특성으로 인한 압력의 불균일한 분포로 인해, 재료 제거율이 웨이퍼 전면에서 균일하지 못한 특성을 나타내는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 대부분의 Edge Exclusion 문제를 포함하는 연마 및 표면코팅 공정들에서 중요한 품질특성치인 균일도 척도를 고찰하고, Edge Exclusion 공정에 적합한 균일도 척도를 제안한다. 또한, 제안되어진 CU 척도의 통계적 특성을 살펴 본 후, 수행도 평가에 의해서 얻어진 결과를 통해 웨이퍼의 면내 불균일도를 평가하고 Edge Exclusion 의 최적 범위를 정하는 과정을 통하여 현장에서 생산성을 향상시키고, 불량을 방지하며 공정에 대한 정보를 파악하는 방법으로 Edge Exclusion 공정을 모니터링(monitoring) 하는 CU 관리도를 통계적으로 설계한다.