3D 반도체 세정 공정의 케미칼 공급조건 최적화를 통한 간섭 부적합품 개선에 관한 연구

함관우,김광수 한국품질경영학회 2020 한국품질경영학회 학술대회 Vol.2020 No.-

본 연구는 반도체 미세화 한계 극복을 위해 Cell을 수평 구조에서 수직 구조로 쌓아 올린 3D 반도체의 세정 공정에서 Cell과 Cell 사이의 전기 저항 증가로 신호 간섭이 생기는 간섭 부적합품을 개선하기 위해 세정액인 케미칼의 공급방식 고찰을 통해 최적화된 공정 조건을 제시하는데 그 목적을 두었다. H사의 핵심 성과 지표인 3D 제품 양산수율 달성을 위해 부서 부적합품률 관리 현황과 관리 지수를 토대로 간섭부적합품 47% 감소 목표를 설정하였고, 장비/제품 빅테이터를 통해 미세 변동 및 품질 영향을 주는 변수 분석과 변수간 상관 분석 가능한 하이타스 시스템을 통해 부적합 인자를 도출하였다. 도출된 요인을 개별 분석 차트와 파라메터 정보, 상관분석 차트를 통해 ‘케미칼 온도와 순환 유량’을 주요 요인으로 선정하고 개선안 선정 픽차트를 통해 온도와 유량 최적화를 선정, 개선안 적용 시 제품의 품질 변화를 초점으로 연구를 진행하였다. 케미칼 온도 최적화를 위해 히터 파워 및 출력 값의 최적값이 필요하였으며, 최적값 도출을 위해 반응표면 실험을 실시 하였다. 회귀 분석 결과 모든 인자가 유의함을 확인 하였고, 반응 최적화 도구를 통해 히터 파워 35W에서 46W, 출력 100%에서 65%의 최적 조건을 적용하였다. 순환 유량 또한 유량 부적합으로 인한 세정 효과 감소를 확인하였고 실험 분석과 Box Plot을 통해 순환 유량 16리터에서 18리터로 변경하였다. 두 가지 개선 결과를 토대로 효과를 파악한 결과 간섭 부적합품률은 52.3% 감소 되었 으며 공정 최적 조건에 대한 제시와 함께 반도체 세정 설비의 초기 관리 스팩에 반영, 타 공장 횡전개를 통해 시너지 효과를 창출 하였다.

반도체 클린 공정 초순수 공급방식 최적화를 통한 공정능력 개선에 관한 연구

함관우,김광수 한국품질경영학회 2019 한국품질경영학회 학술대회 Vol.2019 No.-

본 연구는 반도체 클린 공정의 공정능력 저하와 설비 고장시간 증가에 따른 품질 개선 활동의 필요성을 인식, 발생 주요 요인 도출 및 설비 최적화를 통한 최적관리 조건을 제시하는데 그 목적을 두었다. C사의 그룹 전략을 토대로 해당 부서의 KPI를 선정, KPI에 따른 공정능력 개선 및 설비 고장시간 80% 감소 목표 부여하였고, 피벗 테이블을 활용한 고장시간 유형별 분류 및 평가를 통해 중점관리 항목 선정 후 참원인 도출을 위해 FTA(Fault Tree Analysis) 분석을 토대로 잠재요인을 도출하였다. 도출된 잠재 요인을 P-FMEA 적용을 통해 주요 요인으로 선정하고 주요요인에 대한 개선안 중 Pick Chart를 통해 ‘초순수 보충방식’을 선정, 품질손실 최소, 효율성, 제품 미세 변화와 설비보전 시간을 초점으로 연구를 진행하였다. 연구결과 초순수 보충방식은 유량 콘트롤러에 의해 80~120cc/sec로 공급되야 하나 설정량 보다 1.2배 과다 공급됨을 확인하였고 제작사별 초순수 보충방식 비교 및 산포분석을 통해 고장시간이 가장 적고, 산포가 가장 우수한 ‘T’사를 베스트 장비로 선정, 해당 Hardware & Parameter를 BM하여 Flow Controller 용량 3/4에서 1/4로 변경 초순수 공급량 중앙컨트롤 방식에서 Decompression regulator 방식으로 개선한 결과 개선 전 Cpk 0.01에서 Cpk 1.16로 향상. 고장시간 평균 307에서 12분으로 96.1% 감소하며 설비 생산성 증대에 기여하였다. 이를 통해 문제 유형別 분석 방법 및 도구 제시와 클린 공정 설비 운용에 있어 최적화의 관리기획 및 Process 방향을 제시하였다.

D램 반도체 클리닝 공정의 케미칼 서큘레이션 최적화를 통한 부적합품 개선에 관한 연구

함관우,김광수 한국품질경영학회 2021 한국품질경영학회 학술대회 Vol.2021 No.-

본 연구는 D램 반도체 클리닝 공정의 Wet 장비에서 케미칼 서큘레이션과 웨이퍼 식각량과의 관계 규명을 통해 부적합품 개선과 장비 관리방안 제시에 목적을 두었다. H사 핵심성과지표 중 ‘디램 수율 향상’ 부문의 현황 분석을 통해 부서목표 미달성과 예상 손실 금액 상위인 클리닝 공정을 연구대상으로 선정하였고, 부적합품 현황분석 결과 ‘식각량 부적합품률’이 클리닝 공정의 82.5% 비중을 차지하여 중점관리 항목으로 선정 후 연구를 진행하였다. 장비/공정 성능 기술자료를 토대로 웨이퍼 면의 산화막을 제거하는 ‘식각량’의 특성인자 6개를 도출, 핵심인자 도출을 위한 ‘장비간 차이인자 분석’을 진행하였다. 생산 장비에 설치된 Sensor Data를 토대로 통계 Logic을 활용해 미세 차이인자 분석을 진행하였고, 주성분 차트에서 영향인자 중 기여값 0.5 이상인 케미칼 서큘레이션이 도출되었며 각 동일 장비의 서큘레이션 별 Box Plot을 통해 부적합품 과다의 핵심 인자로 채택하였다. 이후 PM 분석을 통해 Bath 내부의 케미칼 분사 노즐 각도가 서큘레이션 저하 요인임을 확인했고 CFD(전산유체역학)를 통한 시뮬레이션 검증으로 해당 요인을 시각화 하였다. 케미칼 분사 노즐 각도 최적화를 위해 장비 MP 정보 상 노즐 공정능력 기준, 8가지 유형에 대해 일원 배치 분산분석을 진행하였고 웨이퍼 식각량 목표 값인 385 옹스트롱에 가장 근접한 최적 각도 135도를 채택, 개선전 45도에서 135도로 Modify 하였다. 연구결과 케미칼 서큘레이션 최적화를 통한 식각량 부적합품률은 8,042 ppm에서 5,014ppm으로 감소하였고, H사 측면으로 클린 공정 Wet Sink Model의 케미칼 서큘레이션 관리방안과 부적합품 관리 Process 최적화를 장비 제작사 측면으로 사양 표준화에 대한 건설적 소통과 정기 협업 체계 구성의 기회를 제시하였다.

낸드플래시 반도체 드라이 클리닝 장비의 부적합품 발생 메커니즘과 공정능력 개선에 관한 연구

함관우,김광수 한국품질경영학회 2020 한국품질경영학회 학술대회 Vol.2020 No.-

본 연구는 낸드플래시 반도체 제조공정 중 C&C 공정 Dry Cleaning 장비의 Chamber 내부 온도가 부적합품 발생에 미치는 영향과 주요요인 도출 및 Modification을 통한 공정능력 개선에 연구 목적을 두었다. H사의 KPI 목표 미달성 항목 중 AHP 분석을 통해 핵심 KPI인 신제품 양산수율을 도출하고, 해당 공정의 부적합품률 확인시 7,232ppm으로 P관리도 분석결과 관리 한계내 안정상태였으나 간섭 부적합품(셀과 셀 사이의 THK 이상으로 전기신호 간섭현상)이 92.1%의 비중을 차지하여 중점관리 항목으로 선정 후 연구를 진행하였다. HiTAS라는 H사 통계 Logic을 활용해 주요 파라메터 도출시 Dry 장비간 Chamber Temp가 주요 요인으로 도출되었으며, 장비간 차이가 있음을 확인 하였다. Chemical Gas를 토출하는 Gas Head 내부의 Temp Sensor Position에 따라 측정 오류가 발생하고 해당 측정값을 토대로 온도를 Control하는 Heater Controller 오동작으로 인해 간섭 부적합품이 발생함을 규명하였다. 또한 Heater Temp와 간섭 THK간 Box Plot 확인 시 Heater Temp가 낮게 Control될 경우 간섭 THK 또한 낮은 관계를 보였다. 제조 장비별 Temp Sensor Position의 Case를 유형별로 분류, Temp AVG와 Cpk가 가장 Best한 장비의 Sensor Position을 Copy Exactly(‘I’사에 서 창안한 반도체 장비 관리법)를 통해 전체 표준화하였다. 연구 결과 간섭 THK 공정능력은 2.83에서 4.82로 1.99 시그마 향상되었고, 부적합품률 또한 7,323 ppm에서 2,673ppm으로 감소하며 생산성 증대에도 기여하였다. 이를 통해C&C공정 Dry Cleaning 장비의 Hardware 관점의 Chamber Temp 관리방안과 간섭 부적합품 관리 Process 최적화를 제시하였다.

Wafer 건조공정의 Marangoni Effect와 Watermark현상이 부적합품 발생에 미치는 영향연구

함관우,김광수 한국품질경영학회 2018 한국품질경영학회 학술대회 Vol.2018 No.-

본 연구는 Marangoni Effect를 활용한 Wafer 표면의 건조와 그 이면의 Watermark 현상이 부적합품 발생에 미치는 영향에 대한 고찰을 통해 최적화된 건조 공정의 조건을 제시하는데 그 목적을 두었다. H사 해당 공정 기술 그룹의 부서 KPI로 부적합품률 목표 1,500ppm으로 설정하였고 Dry 공정이 진행되는 Apet Dryer Unit內 사용 약액은 IPA와 초순수로 규정하되 Recipe Tuning 및 Hardware Modify는 가능토록 조건을 부여하여 사례를 설계하였다. Watermark 발생요인을 4M 분석을 통해 계통적 요인의 관계규정과 동시에 참 원인을 발굴하였고 개선안에 대한 MPH 영향 및 시급성, 해결성, 효과성을 초점으로 연구를 진행하였다. Wafer 상승時 초순수 유량에 따른 Watermark 발생과 반응표면 분석을 통한 최적 영역을 도출하였고 Wafer 상승 속도와 Marangoni Effect의 상관 관계를 통해 부적합품 발생 원인을 규명하였다. 그 결과, 상승 Position-1, 2의 Speed 최적화를 통해 부적합품률 3,429ppm → 1,366ppm 감소로 목표 달성하였으며 고장시간 평균 452분 → 19분으로 95.8% 감소하며 생산성 증대에도 기여하였다. 이는 Marangoni Effect 극대화와 Watermark 발생 관계를 정량적으로 규명하여 최적의 공정 조건을 구축하였으며 Wafer Device 별 확대 적용이 가능하단 시사점을 제시하였다.

Wafer 세정 공정의 케미칼 농도계 Modification을 통한 사후보전 시간 감소 연구

함관우,김광수 한국품질경영학회 2019 한국품질경영학회 학술대회 Vol.2019 No.-

본 연구는 반도체 Wafer 세정 공정에 사용되는 황산, 불산 등의 케미칼 농도를 실시간 계측/보정하여 Recipe上 농도 설정 값이 유지될 수 있도록 하는 ‘케미칼 농도계’의 Modification을 통한 설비 최적화와 최적관리 조건을 제시하는데 그 목적을 두었다. C사의 그룹 Top Down KPI인 공정능력 개선 및 사후 보전시간 감소를 통해 사후보전 시간 85% 감소 목표를 설정하였고, 유형별 사후보전 시간 분석과 X-Matrix를 통한 중점관리 항목 선정 후 참원인 도출을 위해 RCA(Root Cause Analysis) 분석을 토대로 잠재 요인을 도출하였다. 도출된 잠재 요인을 FMEA 적용을 통해 RPN 100이상의 주요 요인을 선정하고 주요요인에 대한 개선안 선정 픽차트를 통해 ‘농도계 램프 구조 변경’을 선정, 시급성과 실행가능성, 작업 효율에 따른 농도 미세변화와 사후보전 시간을 초점으로 연구를 진행하였다. 연구결과 농도계 Lamp의 온도 전도율의 부적합으로 필라멘트가 단선되어 농도 측정의 오류가 발생되는 것을 알 수 있었으며, Lamp 온도 현수준 파악時 상한측으로 치우침을 확인, 트리즈를 통한 문제 상황 및 모순 정의 후 모순해결 Matrix를 적용, Lamp Fan 설치 및 방열 하우징 설치 두가지 아이디어를 채택, 상생협력사와 메커니즘 분석을 통해 최종안을 선정하였고, 개선전 농도계 Lamp 벌크 Type에서 농도계 Lamp 하우징 Type으로 개선한 결과, 개선 전 Cpk 0.17에서 Cpk 1.17로 향상. 고장시간 평균 169에서 8분으로 86.5% 감소하며 설비 생산성 증대에 기여하였다. 이를 통해 농도계 Lamp와 전도율에 의한 필라멘트 단선 관계를 정략적으로 규명하여 최적의 공정 조건을 제시했으며 설비 Modification의 체계적 방법을 제시하였다.

반도체 설비 Modification을 통한 사후보전 시간 감소 연구 : Chemical 농도 측정 시스템 개선사례 기반

함관우,김광수 한국품질경영학회 2018 한국품질경영학회 학술대회 Vol.2018 No.-

본 연구는 반도체 세정 공정의 설비 사후보전 시간 증가에 따른 생산성 개선활동의 필요성을 인식, 발생 주요 요인 도출 및 Modification을 통해 세정 공정에 최적화된 설비 관리 전략을 제시하는데 그 목적을 두었다. H사의 그룹 전략을 토대로 해당 부서에 KPI 선정하고, KPI에 따른 설비 사후보전 시간 30% 감소 목표 부여하였고 Data Mapping을 활용한 사후보전 유형별 분류 및 평가를 통해 중점관리 항목 선정 후 Top 사상에서 기본 사상까지 전개한 FTA 분석을 토대로 잠재요인을 도출하였다. 이후 P-FMEA을 적용하여 RPN 100 이상인 총 4가지의 잠재요인을 주요 요인으로 채택하였고 주요요인에 대한 개선안 중 Pick Chart를 통해 ‘Chemical 농도 측정 시스템 개선’을 선정, 품질손실 최소, 효율성, 제품 미세 변화와 사후보전 시간을 초점으로 연구를 진행하였다. 연구결과 Chemical 유량 저하로 인해 생성되는 기포가 농도 측정 Sensor에 흡착, 측정 오류의 요인임을 확인하였고 Chemical Sampling 유량 현수준 파악과 Scamper 기법을 활용, ‘Sampling Pump 적용안’ 채택하여 Circulator 간접유입 방식에서 Sampling Pump 직접유입 방식으로 Modification을 진행한 결과 Samping 유량 개선 전 분당 25.9cc, Cpk 0.52에서 개선 후 분당 46.6cc, Cpk 1.82로 향상.고장시간 평균 452에서 19분으로 95.8% 감소하며 생산성 증대에 기여하였다. 이를 통해 문제 유형別 분석 방법 및 도구 제시와 반도체 설비 Modification의 체계적 Process 방향을 제시하였다.

16나노 낸드플래시 반도체 에어갭 공정에서 온도와 에어갭 두께가 부적합품 발생에 미치는 영향분석

함관우,김광수 한국품질경영학회 2019 한국품질경영학회 학술대회 Vol.2019 No.-

본 연구는 16나노 낸드플래시 반도체 제품의 에어갭 공정에서, 챔버 스테이지 상의 웨이퍼 온도 변화와 에어갭 두께와의 상관 관계가 부적합품 발생에 미치는 영향에 대한 고찰을 통해 제품 생산에 최적화된 공정 조건을 제시하는데 그 목적을 두었다. H사의 KPI Tree를 토대로 해당 부서의 목표 미달성 항목을 분류하고 AHP 분석을 통한 핵심 KPI를 선정, 효과성/가능성/시급성을 고려해 에어갭 공정 부적합품률 감소를 과제로 선정하였다. 대·내외 개발 및 생산 현황을 반영해 부적합품률 40%감소 목표를 부여하였고, H사 자체 품질관리 시스템과 차이분석 및 상관분석을 통해 부적합 요인을 도출하였다. 이후 에어갭 형성 연구 TFT를 구성, 부적합 요인에 대한 공정 메커니즘을 토대로 PM 분석을 진행했으며 “에어갭 형성은 산화막 식각량에 따라 결정된다.”는 결과를 도출했다. 공정 메카니즘 분석을 통해 확인된 식각량 조절 인자로 ‘웨이퍼 온도’가 도출되었으며 물리적 해석 결과 “에어갭 두께가 부적합하다는 산화막 물질 식각량이 작다는 것이다.”라는 PM 분석 결과를 토대로 도출된 핵심 인자에 초점을 두어 본 연구를 진행하였다. 연구 결과, 챔버 내벽의 온도가 웨이퍼 엣지부까지 열전도되어 웨이퍼 허용 온도를 초과해 부적합품이 발생되는 것을 확인했고, 트리즈를 통해 문제 상황에 대한 모순 해결 메트릭스를 적용하였다. 그 결과 ‘챔버 센터부와 엣지부히터 제어 방식의 이원화‘ 라는 아이디어를 채택하여 최적화 실험 및 Box Plot을 통한 최적온도를 선정, 개선 전 싱글히터 제어 방식에서 듀얼 히터 제어 방식으로 설계 및 적용한 결과, 에어갭 공정 부적합품률은 44.6% 감소되어 목표를 달성하였으며 웨이퍼 온도와 에어갭 두께 형성의 상관 관계를 정량적으로 규명하여 최적의 공정 조건을 제시하였다.

반도체 Device 고도화에 따른 개선 프로세스 연구: V-1 BAND 개선 프로세스 사례 기반

함관우 ( Kwanoo Ham ),김광수 ( Kwang Soo Kim ) 한국품질경영학회 2018 한국품질경영학회 학술대회 Vol.2018 No.-

방사선적 물리적 특성에 의한 담석의 성분 분석

함희원,성무경,전혜정,선관우 건국대학교 의과학연구소 1996 건국의과학학술지 Vol.5 No.-

In this study, gall stones from 45 patients were analyzed in vitro. Gall stones from 23 patients were cholesterol stones and the others were non-cholesterol. Correlation with each radiologic physical properties(the number of stones, shape, calcification pattern, Hounsfield units measured by computed tomography) and chemical composition(cholesterol or non-cholesterol) were analyzed. The results revealed that the numbers and size were not related to the chemical composition, but there were significant correlation with faceted stones(p=0.002) or stones with no calcification (p=0.010) and cholesterol composition, and with irregular stones(p=0.000) or stones with dense calcification(p=0.015) and non-cholesterol composition. In study of Hounsfield units, it was difficult to fix the boundary, but the difference between cholesterol composition(138.43±281.81) and non-cholesterol composition(404.32±306.06)was significant(p=0.0109).