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研究生:潘瑞相
研究生(外文):Jui-Hsiang Pan
論文名稱:以修正之研磨厚度模式為基礎之CMP製程EWMA控制
論文名稱(外文):Modified Removal Thickness Model Based Exponentially Weighted Moving Average (EWMA)Control for CMP Process
指導教授:王國彬
學位類別:碩士
校院名稱:長庚大學
系所名稱:化工與材料工程研究所
學門:工程學門
學類:化學工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2005
畢業學年度:93
語文別:中文
論文頁數:62
中文關鍵詞:化學機械研磨批次間控制研磨厚度偏移干擾過度研磨時間
外文關鍵詞:CMPR2R controlPreston equationover polish time
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化學機械研磨(CMP)是半導體製程中實施積體電路全面平坦化的關鍵技術之ㄧ,在CMP製程中,由於影響變異之因素眾多,因此,如何有效減少或消除變異來源的方式,是值得加以探究。本研究採用廣為人知的Preston方程式加以修正系統模式,將機械機制的經驗參數考慮在內,由於化學機制的角色仍然不明確,所以令其化學影響的參數依舊歸於Preston常數內。以此解析性的模式較由製程經驗獲得的模式更能合理描述研磨厚度與研磨時間的關係,並可進一步預測當操作條件(壓力及相對轉速等)改變時,研磨厚度的變化情況。
本研究配合實際製程之操作狀態,收集實廠CMP製程之大量數據,採用批次間(R2R)控制方法,即藉由調整製程設備之輸入變數(Recipe),克服製程未知的偏移干擾,應用雙重EWMA控制器調整過度研磨時間,讓研磨後之氮化矽厚度能得到標準值,即製程之品質特性保持於目標值。
In semiconductor manufacturing, chemical mechanical polishing (CMP) is the key technology to carry out global planarization at integrated circuit. In CMP, lots of factors result in process variations. Therefore, how to effectively decrease or eliminate the variation sources is an important issue. This study uses the popular Preston equation to modify process models. The empirical parameters of the mechanical mechanism are considered in the modified model. Due to the uncertain effects of the chemical mechanism, parameters for these chemical effects are combined with the Preston’s constants. The obtained analytical model can provide more effective description between removal thickness and over polish time than empirical model.
In this work, we collect lots of on-line CMP data from fab and adopt practical operation, then introduce run-to-run (R2R) control scheme to handle CMP process. The results show that the suitable recipe input is provided to overcome the unknown disturbances. One can use the modified double EWMA control to adjust over polish time, and to make the nitride thickness achieve the process target.
摘要........................................i
Abstract....................................ii
目錄........................................iii
附圖目錄.....................................v
附表目錄......................................viii
1緒論........................................1
1.1 前言.....................................1
1.2 文獻回顧..................................2
1.3 研究動機..................................5
1.4 組織章節..................................6
2化學機械研磨製程簡介...........................7
2.1 前言......................................7
2.2 CMP研磨機制概述............................7
2.2.1 CMP演進與發展.....................7
2.2.2 CMP原理介紹.......................8
2.2.3 CMP之主要裝置及功用................10
2.2.4 CMP之應用工程.....................13
2.3 平坦化的要求條件............................15
2.4 STI製作流程................................16
3 以修正之研磨厚度模式為基礎之EWMA控制器原理.......20
3.1 前言.......................................20
3.2 R2R控制器概念簡介...........................20
3.3 單一EWMA控制器概念說明.......................23
3.4 雙重EWMA控制器概念說明.......................27
3.5具量測時延之批次間控制探討.....................31
3.6研磨厚度理論模式推導..........................34
4 CMP製程操控結果與討論..........................43
4.1 前言.......................................43
4.2 系統穩定性探討..............................43
4.3 CMP數據取樣整理.............................46
4.4 以所提之EWMA控制器之操控結果討論..............48
4.4.1 考慮多因子輸入.....................48
4.4.2 以不同預測模式探討具量測延遲情況......51
5結論與未來展望.................................58
5.1 結論.......................................58
5.2未來展望.....................................59
參考文獻........................................60
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