포토리소그래피와 식각 공정에서의 Critical Dimension 제어: 통계적 분석 및 Gaussian Process Regression 기반 최적화 = Critical Dimension Control in Photolithography and Etching Processes: Statistical Analysis and Gaussian Process Regression-based Optimization

국문 초록 (Abstract)

반도체 제조 공정에서 임계치수(Critical Dimension, CD)의 균일성은 소자의 전기적 특성과 생산 수율에 직결되는 핵심 요소이다. 본 연구는 포토리소그래피와 식각 공정 각각의 임계치수 제어 특성을 고려하여, 두 공정을 통합적으로 최적화하는 새로운 방법론을 제안한다. 포토리소그래피 단계에서는 스핀 코팅, 노광 시간, 현상 시간 변수에 따른 임계치수 제어를 회귀분석 기법을 적용하여 최적화하였다. 식각 공정에서는 RF Power, CF4 Flow, O2 Flow 등 복합적으로 상호작용하는 변수들의 비선형 특성을 정량화하기 위해 가우시안 프로세스 회귀(Gaussian Process Regression, GPR)를 도입하여 최적화하였다. 이를 통해 전체 제조 공정에서 현상 후 검사(After-Develop Inspection) 임계치수와 식각 후 검사(After-Etch Inspection) 임계치수를 최적화할 수 있는 통합 공정 제어 전략을 제시한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In semiconductor manufacturing, the uniformity of the Critical Dimension(CD) is a key factor that directly affects the electrical characteristics of devices and production yield. This study proposes a novel integrated optimization methodology that takes into account the distinct CD control characteristics of both photolithography and etching processes. In the photolithography stage, CD control according to variables such as spin coating speed, exposure time, and develop time is optimized using regression analysis. In the etching process, Gaussian Process Regression (GPR) is introduced to quantify and optimize the nonlinear characteristics arising from the complex interactions among variables such as RF power, CF4 flow, and O2 flow. This integrated process control strategy enables the simultaneous optimization of ADI(After-Develop Inspection) CD and ACI(After-Etch Inspection) CD across the entire manufacturing process.