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Design und Analyse eines Multiple-Response-Mischungsexperiments für einen Trockenätzprozess für Wafer

Niveau: Mittelstufe

 

Don McCormack, JMP Technical Enablement Engineer, SAS

 

Entwickelte Experimente für Trockenätzgeräte stellen Halbleiteringenieure vor Herausforderungen. Erstens muss, da der Gesamtgasdurchfluss häufig fest ist, ein Gemischentwurf verwendet werden, um die durch diesen Entwurfstyp auferlegten Einschränkungen zu berücksichtigen. Solche Designs sind in der Halbleiterindustrie nicht häufig anzutreffen. Zweitens ist der Forscher, wie es bei diesen Experimenten oft der Fall ist, daran interessiert, mehr als eine Variable zu optimieren. In dieser Präsentation sehen Sie ein Beispiel dafür, wie Sie ein Sieben-Faktoren-Experiment für ein Trockenätzgerät entwerfen und analysieren und gleichzeitig einen Gesamt-Wafer-Zielwert optimieren und gleichzeitig die Variabilität innerhalb des Wafers minimieren.

 

Überblick

• Acht-Faktoren-Experiment für einen Trockenätzprozess
  • Drei Prozessgase: A, B, C
  • Fünf Prozessfaktoren: Leistung, Druck, Temperatur, Zeit, Gesamtdurchfluss
• Den Experimentator interessierten sowohl die Gasverhältnisse als auch der Gesamtgasfluss. Um den Gesamtdurchfluss und die Gasverhältnisse so unkorreliert wie möglich zu halten, wurde ein Gemischdesign verwendet.
• Um den Gesamtdurchfluss und die Gasverhältnisse so unkorreliert wie möglich zu halten, wurde ein Gemischdesign verwendet.
• Darüber hinaus wollte der Experimentator das Verhältnis für zwei der Gase zwischen einem oberen und einem unteren Wert begrenzen.

 

• Das dritte Gas, C, sollte nicht weniger als 10 % und nicht mehr als 25 % der Gesamtmischung ausmachen.

 

Was ist ein Mischungsdesign?

• Ein Mischungsversuchsplan wird verwendet, wenn die Summe zweier oder mehrerer experimenteller Faktoren einen festen Betrag ergeben muss.
• Die Einbeziehung von Nicht-Mischungskomponenten (d. h. Faktoren, die nicht Teil der Mischung sind) macht die Gestaltung dieses Experiments zu einer Herausforderung.
• Bei Mischungsentwürfen liegt der Schwerpunkt auf der Vorhersage über dem Faktor-Screening. Aus diesem Grund werden Mischungsfaktoren nicht aus dem Experiment entfernt, auch wenn sie nicht signifikant sind (sie können jedoch auf 0 gesetzt werden).

 

Herausforderungen bei der Mischungsgestaltung

• Die Auswirkungen sind stark korreliert und schwerer abzuschätzen.
• Quadratische Mischungsterme werden mit Mischungsfaktor-Haupteffekten und Zwei-Faktor-Wechselwirkungen verwechselt (sind eine lineare Funktion davon).
• Die Haupteffekte für Nicht-Mischungsfaktoren hängen mit den beiden Faktorwechselwirkungen zwischen diesem Nicht-Mischungsfaktor und den Mischungsfaktoren zusammen.
• Die Konzentration auf die Vorhersage und Verwendung des Profilers (anstelle der Parameterschätzung und -signifikanz) erleichtert das Entwerfen und Interpretieren von Mischungsexperimenten erheblich.

 

Experimentelle Antworten

Antwort	Ziel
ER	Ziel=100
ER-Std	Minimieren

 

 

Experimentelle Faktoren

Antwort	Niedrig	Hoch
Leistung	25	75
Drücken Sie	100	200
Temp	25	40
Zeit	30	45
Gesamtfluss	80	120
Gas A	0	1
Gas B	0	1
Gas C	0,1	0,25

 

 

Experimentelle Einschränkungen

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Das ist großartig, Don, vielen Dank