Niveau: Mittelstufe
Die Planung von Experimenten für Trockenätzanlagen stellt Halbleiteringenieure vor Herausforderungen. Da die Gesamtgasdurchflussrate oft fest ist, muss ein Mischungsdesign verwendet werden, um die durch diese Art von Design bedingten Einschränkungen zu berücksichtigen. Solche Designs sind in der Halbleiterindustrie selten anzutreffen. Zweitens ist der Forscher, wie so oft bei diesen Experimenten, an der Optimierung mehrerer Variablen interessiert. In dieser Präsentation sehen Sie ein Beispiel für die Planung und Analyse eines Sieben-Faktoren-Experiments für ein Trockenätzgerät und die gleichzeitige Optimierung eines Wafer-Zielwerts bei gleichzeitiger Minimierung der Wafer-internen Variabilität.
Überblick
- Acht-Faktoren-Experiment für einen Trockenätzprozess
- Drei Prozessgase: A, B, C
- Fünf Prozessfaktoren: Leistung, Druck, Temperatur, Zeit, Gesamtdurchfluss
- Der Experimentator war sowohl an den Gasverhältnissen als auch am Gesamtgasstrom interessiert. Um Gesamtstrom und Gasverhältnisse möglichst unkorreliert zu halten, wurde ein Mischungsdesign verwendet.
- Um den Gesamtdurchfluss und die Gasverhältnisse möglichst unkorreliert 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 Mischungsdesign wird verwendet, wenn die Menge von zwei oder mehr experimentellen Faktoren einen festen Betrag ergeben muss.
- Die Einbeziehung von Nicht-Mischkomponenten (d. h. Faktoren, die nicht Teil der Mischung sind) macht die Gestaltung dieses Experiments schwierig.
- Bei Mischungsdesigns steht die Vorhersage im Vordergrund, nicht das Faktorenscreening. Aus diesem Grund werden Mischungsfaktoren auch dann nicht aus dem Experiment entfernt, wenn sie nicht signifikant sind (sie können jedoch auf 0 gesetzt werden).
Herausforderungen bei der Mischungsgestaltung
- Die Auswirkungen sind stark korreliert und schwerer abzuschätzen.
- Quadrierte Mischungsterme werden mit den Haupteffekten der Mischungsfaktoren und den Wechselwirkungen zwischen zwei Faktoren vermengt (sind eine lineare Funktion davon).
- Die Haupteffekte für Nicht-Mischfaktoren korrelieren mit den Zwei-Faktor-Interaktionen zwischen diesem Nicht-Mischfaktor und den Mischfaktoren.
- Durch die Konzentration auf die Vorhersage und die Verwendung des Profilers (anstelle der Parameterschätzung und -signifikanz) wird das Entwerfen und Interpretieren von Mischungsexperimenten wesentlich einfacher.
Experimentelle Reaktionen
| Antwort |
Ziel |
| IST |
Ziel=100 |
| IS Std |
Minimieren |
Experimentelle Faktoren
| Antwort |
Niedrig |
Hoch |
| Leistung |
25 |
75 |
| Drücken |
100 |
200 |
| Temperatur |
25 |
40 |
| Zeit |
30 |
45 |
| Gesamtdurchfluss |
80 |
120 |
| Gas A |
0 |
1 |
| Gas B |
0 |
1 |
| Gas C |
0,1 |
0,25 |
Experimentelle Einschränkungen
