본 논문은 금속 증착 처리가 된 MOSFET 제품에 초점을 맞추고 있습니다. 금속 박막의 휨 현상이나 응력 값의 변화로 인해 문턱 전압(Vth) 변화가 발생하여 소자 수율 손실로 이어질 수 있습니다. 금속 증착 후 처리 공정이 Vth 변화에 미치는 영향을 파악하기 위해 DOE(실험계획법)를 수행했습니다. DOE #1(기준 조건), #2, #3, #4의 Vth 결과를 분석한 결과, DOE #1에서는 Vth가 불량(NG)으로 나타났고, 나머지 DOE에서는 정상(OK)으로 나타났습니다. DOE #1 기준 조건에서 Vth가 불량으로 나타난 이유는 무엇일까요?
JMP 분석 소프트웨어를 사용하여 휜 정도와 응력 값과 Vth 간의 상관관계를 파악했습니다. JMP에서 휜 정도와 응력 분석에는 방사형/평면형, 각도형/중심 이탈형의 세 가지 유형의 패턴 불균일성 지표를 사용했습니다. 휜 정도와 응력 원시 데이터는 기술 통계량으로 변환했습니다. WIW-NU 기준을 정의하고, 등분산/정규분포/독립성 가정 위반 모드를 포함한 ANOVA 분석을 수행했습니다. 반경, 각도, 쌍차에 기반한 변동성 차트 분석을 실시하고, 데이터 마이닝 다변량 상관 분석을 활용하여 문제의 근본 원인을 규명했습니다.
DOE #1 기준 조건의 낮은 수율은 웨이퍼 휜 정도(bow)의 전반적인 표준편차가 가장 심각했으며, 특히 방사형 C4/C5에서 두드러졌습니다. DOE #1 조건의 불균일한 후처리로 인해 웨이퍼 휜 정도(방사형 C4/C5)의 표준편차가 악화되었고, 이는 Vth 열화로 이어졌습니다. 하드웨어 및 레시피 CIP 개선을 통해 낮은 수율 문제를 해결했습니다.
안녕하세요 여러분. 저는 Applied Materials China, West Kong의 공정 지원 엔지니어 신창준입니다. 공동 발표자는 찰스 첸입니다. 오늘 발표 주제는 JMP WIW 비균일 분석을 기반으로 한 MOSFET 제품의 연간 구현에 관한 것입니다. 본 논문은 금속막 또는 응력 값의 변화로 인해 Vth 시프트가 발생하여 소자 수율 손실을 초래할 수 있는 금속 증착 처리된 MOSFET 제품에 초점을 맞춥니다. 금속 증착 후 처리 공정이 Vth 시프트에 미치는 영향을 파악하기 위해 DOE 테스트를 수행했습니다. DOE 1(기준 조건), 2, 3, 4를 설정하여 테스트를 진행했습니다. Vth 결과는 DOE 1(기준 조건)에서 불량(NG)으로 나타났고, 나머지 테스트에서는 정상으로 나타났습니다. DOE 1(기준 조건)에서 Vth가 불량으로 나타난 이유는 무엇일까요? 다음으로, JMP 분석 소프트웨어를 사용하여 휜 정도와 응력 값이 Vth에 미치는 상관관계를 분석했습니다. 먼저 JMP 데이터 변환을 수행했습니다. 포장 불균일성 측정에는 방사형 불균일성, 평면 또는 각도 불균일성, 중심 이탈 불균일성 등 세 가지 유형이 사용되었습니다.
그 후, 실험 설계(DOE)에서 스트레스와 활 값에 대한 결과를 기술 통계로 변환했습니다. 분석 결과, 활 값 변수가 균일하지 않은 것으로 나타났으며, 실험 설계 1번에서 기준 조건이 가장 좋지 않았는데, 이는 Vth 변위와 관련이 있을 수 있습니다.
다음으로, 활 값 분석에 중점을 두었습니다. 먼저, 방사형에 대한 활 값의 ANOVA 분석을 수행했습니다. VAPR DOE 1번의 0에서 C5까지의 6개 방사형에 대해 기준선이 서로 다른 것으로 나타났습니다. 또한, 등분산, 정규 분포 및 독립성을 고려할 때 세 가지 지표는 ANOVA 기준을 충족합니다. 둘째, 활 값 변동성 차트 분석을 수행했습니다. 방사형, 각도 및 쌍을 기준으로 변동성 차트를 작성했습니다. 결과는 DOE 1번의 V4 영역에서 활 값 변동성이 가장 큰 것으로 나타났으며, 이는 Vth 이동으로 인한 주요 원인일 수 있습니다. 셋째, 데이터 마이닝 다변량 상관 분석을 수행했습니다. 먼저 활 값이 파동 차수에 비례하는지 검증했습니다. 분석 결과, 활 값과 파동 차수 사이에 새로운 상관관계가 있음을 확인했습니다. 이어서 데이터 마이닝을 통해 다변량 상관 분석을 수행했습니다. 우리는 1번 작업을 하고 있었는데, 활의 방사형 불균일성이라는 조건이 전체적인 포화도에 가장 큰 영향을 미칩니다.
위의 활 값 분석에 따라 기준 조건 Vth 시프트 필드 모델을 요약했습니다. 우리는 내재적 또는 메타 침전에서 시작하여 구형 침전 후 메타 침전 처리까지 제안합니다.
첫 번째로, 기준 조건에서의 수율 손실은 활 값에 기인합니다. 전반적으로 표준 시야가 가장 좋지 않았으며, 특히 C4 및 C5 비율에서 더욱 그러했습니다. DOE 1번 조건에 대한 사후 처리 후에도 C4 및 C5 비율의 표준 편차가 나타났습니다. 이는 Vth 저하 때문입니다. 마지막으로, 하드웨어와 레시피 CIP를 사용했기 때문에 수율 저하 문제가 발생했습니다. 결론적으로, 본 연구에서는 JMP 분석을 통해 황소와 스트레스 값이 Vth와 어떤 상관관계를 가지는지 파악했습니다. 황소와 스트레스 분석에는 JMP에서 방사형, 평면형, 각도형, 오버센터형의 세 가지 유형의 비균일 패턴 측정값을 사용했습니다. 황소와 스트레스 원시 데이터는 분산 통계량으로 변환되었습니다. 비균일 기준에 따라 생태 변이, 정규 분포, 독립성 위반 모델을 포함한 하위 분석을 수행했습니다. 방사형, 각도, 쌍을 기반으로 변동성 차트 분석을 실시했습니다.
이 데이터 마이닝 및 다변량 상관 분석을 활용하여 문제의 근본 원인을 규명하고자 합니다. 마지막으로, 멘토이신 찰스 첸과 양 지아이 교수님께 깊은 감사를 드립니다. 또한, 이 프로그램에 참여할 수 있도록 지원해주신 매니저 행크 첸, 토니 루, 강젠 님께도 감사드립니다.
Applied Materials China West MDP PSE 팀의 아낌없는 지원에 감사드립니다. 제 발표는 여기까지입니다. 들어주셔서 감사합니다.
