Semiconductor fabrication에서 수율 및 생산량 향상을 위한 advanced process control에 관한 연구 = Research for yield and throughput enhancement with advanced process control in semiconductor rabrication

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In semiconductor industries, keeping competitive requires to develop efficient and high yielding manufacturing facilities.
With Advanced Process Control base on run-to-run control we can improve the yield and get the fast throughput.
One way to increase yield is to reduce process variability, but semiconductor processes often drift due to equipment aging, depletion of chemicals, fluctuation in ambient conditions, machine replacement or maintenance.
With algorithms such as exponentially weighted moving average(EWMA), Neural Network, we can get proper input values that might keep output uniformity.
In this paper, I mainly focused to get proper input values on Photo stepper equipment with an artificial neural network which is based on the mean field theory and performs very good results on nonlinear function such as a white noise characteristic.
The new ANN algorithm is tested and demonstrated with a very remarkable results not only increasing throughput with reduced Rework ratio but also enhancing Cp/Cpk.

목차 (Table of Contents)

• 목차
• 1. 서론 = 4
• 1.1 연구개요 = 4
• 1.2 반도체 Fab 제조 공정 = 5
• 1.2.1 Diffusion 공정 = 5
• 1.2.2 Etch 공정 = 5
• 1.2.3 Photo (Lithography) 공정 = 5
• 1.2.4 ThinFilm 공정 = 5
• 1.2.5 Implantation 공정 = 5
• 1.2.6 LPCVD 공정 = 5
• 1.2.7 Metal Sputter 공정 = 5
• 1.3 공정 능력 향상의 요구사항과 어려움 = 6
• 1.3.1 요구 사항 = 6
• 1.3.2 공정 능력 확보에 어려운 점 = 6
• 1.4 관련 연구 고찰 = 7
• 2. 반도체 생산제어 시스템 = 8
• 2.1 Basic MES 모듈의 기능 = 8
• 2.2 설비 제어 (Machine Control) 모듈 = 9
• 2.3 스케줄링 (Scheduling) 모듈 = 10
• 2.4 공정 제어 (Advanced Process Control) 모듈 = 10
• 2.4.1 SPC (Statistical Process Control) 기능 = 10
• 2.4.2 단위 공정 Parameter 제어 기능 = 10
• 2.4.3 실시간 설비 모니터링 기능 = 11
• 2.4.4 이상/이탈처리 분석 기능 = 11
• 3. 공정 능력 향상을 위한 방법들 = 13
• 3.1 장비 관점 Approach = 13
• 3.2 생산 제어 시스템 관점 Approach = 13
• 3.3 Advanced Process Control Approach = 14
• 3.3.1 Historical Backgrounds of APC in Semiconductor Manufacturing = 15
• 3.3.2 APC System 개발 Procedure = 16
• 4. Advanced Process Control에서 활용되는 Algorithm = 17
• 4.1 Simple Proportional Error Model = 17
• 4.2 EWMA (Exponential Weighted Moving Average) 알고리즘 = 18
• 4.3 LMS(Least Mean Square) 알고리즘 = 18
• 4.4 오류역전파 알고리즘(Error Back Propagation Algorithm) = 20
• 4.5 실험에 의한 Algorithm 개발(CMP 공정) = 26
• 5. 반도체 노광(Photolithography) 공정을 위한 APC= 32
• 5.1 Photo 공정 Flow = 32
• 5.2 Alignment와 Misalignment Parameter = 33
• 5.3 Photo 공정 제어 Approach = 35
• 5.4 최적 Stepper 입력 값을 얻기 위한 Neural Network 알고리즘 = 37
• 5.5 Photo 장비 입력값 생성을 위한 신경회로망의 Flow Chart = 39
• 5.6 Stepper 장비와 Control System Configuration = 42
• 5.7 실험 결과 = 45
• 5.7.1 모의 실험 결과 = 45
• 5.7.2 장비 적용 결과 = 46
• 용어정리 = 51
• 참고문헌 = 52