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系統識別號 U0026-1407201400005000
論文名稱(中文) 應用田口方法改善半導體光罩之註記差
論文名稱(英文) Semiconductor Mask Registration Improvement using Taguchi Method
校院名稱 成功大學
系所名稱(中) 工程管理碩士在職專班
系所名稱(英) Institute of Engineering Management (on the job class)
學年度 102
學期 2
出版年 103
研究生(中文) 陳昭吟
研究生(英文) Chao-Yin Chen
學號 n07001279
學位類別 碩士
語文別 中文
論文頁數 65頁
口試委員 指導教授-楊大和
口試委員-陳澤生
口試委員-邵揮洲
口試委員-李家岩
中文關鍵字 微影技術  微影疊對  光罩  註記差  田口方法  平坦度 
英文關鍵字 photolithography  lithography overlay  mask registration  flatness  Taguchi Methods 
學科別分類
中文摘要 為延續半導體製程的摩爾定律,製造出更小的電子元件,在製程上可透過微影技術 (Lithography),不斷的微縮積體電路的線寬,以提高每單位面積電晶體的密度。然而,半導體製程世代演進到40奈米以下,所衍生出的難題之一就是層對層之間的微影疊對(Overlay)不易控制,而微影製程中所使用到的光罩(Mask),也是影響微影疊對能力的關鍵因素之一。
光罩是半導體微影製程中不可或缺的模具,而光罩的註記差(Registration)大小,為影響微影疊對好壞的因子之一。本研究於現況分析得知,光罩於覆膜後的註記差平均會比覆膜前大了7.7nm,主要的貢獻來自於光罩覆膜後的平坦度改變(Flatness change),導致光罩註記差和覆膜前的實際量測值不一致。
本研究利用要因分析手法,找出可能造成平坦度改變的因子,再藉由田口方法(Taguchi Methods),找出這些因子的最佳參數組合改善覆膜前/後光罩註記差異。實驗結果證明穩健設定(Robust design)的參數,可將品質特性的平均值由原先的6.86nm降低至3.22nm ,成功的驗證此分析模式是可以降低覆膜前/後的光罩註記差,以提高微影對準的準確度。
英文摘要 To extend Moore’s law of semiconductor industry, photolithography constantly shrink critical dimension to increase integrated circuit density of each die. However, while semiconductor manufacturing is progressing to 40nm and below, the most important problem is the difficulty of lithography overlay control that will influence the limit of production yield, and the mask used for lithography process is also the key factor for lithography overlay quality.
Semiconductor mask registration is one of key factors of lithography overlay control. In this thesis demonstrates, we found the mask registration average change 7.7 nm between pre and post pellicle mounting, mask flatness change of the pellicle mounting will induce mask registration inconsistent between pre and post pellicle.
In this research, we setup the parameters of pellicle mounting procedure by Taguchi Methods which are used to obtain appropriate parameters to improve mask mounting quality. Experimental results verified the stable parameters could reduce quality characteristics from 6.86nm to 3.22nm and enhance wafer process quality.
論文目次 摘要 I
誌謝 VI
目錄 VII
表目錄 IX
圖目錄 X
第1章 緒論 1
1.1 研究背景與動機 1
1.2 研究目的 7
1.3 研究範圍與限制 8
1.4 研究流程 8
第2章 文獻探討 10
2.1 光罩註記差和微影疊對誤差之關係 10
2.2 罩註記差相關文獻 11
2.2.1 光罩覆膜製程 12
2.2.2 光罩框架材料 14
2.3 光罩註記差量測原理 16
2.4 相位移光罩製作原理 20
2.4.1 微影技術簡介 21
2.4.2 蝕刻技術簡介 22
第3章 研究方法 24
3.1 田口式品質工程 24
3.2 品質特性與損失函數 24
3.3 訊號雜訊比 27
3.4 穩健參數設計法 28
3.5 直交表 30
3.6 田口方法的步驟 32
第4章 案例分析 34
4.1 光罩簡介 34
4.1.1 光罩總類 34
4.1.2 光罩組成 36
4.1.3 光罩製作流程 38
4.2 定義問題與現況分析 40
4.3 實驗說明 43
4.4 收集資料 44
4.5 控制因子篩選 45
4.6 實驗設計 47
4.7 研究結果 49
4.8 光罩註記差實驗之再現性 54
4.9 微影對準誤差之驗證 56
4.9.1 X Y方向合併檢定 57
4.9.2 X Y方向分開檢定 59
第5章 結論與未來研究方向 62
5.1 結論 62
5.2 未來研究方向 62
參考文獻 64
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