In te r n ation a l Jou rn al  o f Po we r  Elec tron ic s an d   D r ive S y stem  (IJ PED S )  V o l.  10, N o.  3, S ep 2019,  pp.  1 1 4 1 ~1 1 4 7   ISSN: 2088- 8694,  DOI :   10.11591 /ijpeds. v10. i 3.pp1141-1147       1 1 41     Jou rn a l  h o me pa ge :  ht tp: //i a e score . com / j o u r na l s / i n d e x . p hp/IJ PED S   Thermal oxidation im provement in sem iconductor w a fer  fabrication       C h ristop h e r   Ju li an  M ah an d r an , A bd u l  Y asser   A b d  Fatah , N u r u l  A in i Ba n i ,   Ha zila h  Ma d  K a id i ,  Mo hd  N a b il B i n   M u h t azaru d d i n,  Moh d  Ef fen d i  A m r an  Dep a rtm e nt o f En gin n eri n g ,  Razak F acu lt y of Tech no log y  an d   I nf o m a tics,  Un i v e rsiti Tekn o l o g i  Mal aysi a, M al ays i a      Art i cl e In fo     ABSTRACT  A r tic le hist o r y :   R e c e i v e d  Au g   1 6 ,  2 018  Re vise d Jan  1 2 , 2019   Ac ce p t ed  M ar 3 , 2 0 19      T h e r m a l   o x i d a t i o n   i s  a  p r o c e s s   d o n e  t o   g r o w  a  l a y e r   o f   o x i d e   o n   t he  s urf ace  of  a  s ili con wa f e r  at   e lev a ted   tem p era t ures   t o   f o rm sili c on di o xi d e .   Us uall y ,   i t  en-  co unt ers  i n s t abi l i t y   in  o xi de  g rowt h  an d  resu lts  i n  vari ati on  in  t he  o xid e   th ick n ess   f o rm e d .  T h is   l e a d s   t o  dow ntim e  o f   f urn ace  and  w a f e r  s crap .  Th is  st ud y   f o cuses  o n   t h e   f acto r s  l e adin g  t o   t his  phen o m e no n  an d  fi n ding   t h e   op tim u m   s etti ng s   of   t h e se  f acto r s.  T he  f acto r s  t h at  cau se  i n s t a bi lity  t o  ox id e   th ick n ess   were  n arrowed   do wn   t o  l o cat ion   o f   w af er  i n  f u rnac e,  o xi dati on  tim e,  g as   f l o w   rat e   a nd   t em peratu re.  Characteri z atio n  an d  op ti m izati o n   were  do ne  u s i n g   D esig n  of   E x p erimen ts.   F u l l   f actori a l  des i g n   w as   i mp le me nt e d   us in g  4   f acto r s   and  2  l e v e ls,   resulti ng  i n   1 6   runs .   D a ta  a nal y s is  w as   d on e  using  Mul tiple  R egre ss i o n Analysis i n  J M P software. Act u al  vers u s  pred i cted   pl ot  i s   ex amin ed  t o   de t e rmi n e  wheth e r  the  m o del   fi t  is  s ignifi c ant .   A djusted   R 2   v a l u e  w as  o b t ain e d  at   9 9 . 8%  or  0 . 9 9 8   i ndicat in g   t h at th e re  i s  ve r y   m in im a l   vari ati on  o f   t h e   d ata  not   e x p l a in e d   b y   t h e  m odel   an d  th us   c o n f i rm i ng  th at  t he   m o d e l  is   g o od.   F r o m   the  ef f ect  t est ,   t he  f act ors  w e re  n arrow e d   do wn  f rom  4  f acto r s  to  3   f acto r s.  L o catio n  f acto r   w as   f o u n d   t o  h a v e   no  im p a ct.  S i g n ificant  f acto r s  t h at   h a v e   im pact   a re  g as  f l o w   rate,   oxid a ti on  ti m e   a nd   t e m p eratu r e.  An aly z ing   t h e  leverag e   p l o t s   a n d   l east   s q u a re   m ean  p lo ts,  t e mpe rature  w as   f o u n d   t o   h a v e   the  hi ghes t   i mp act  o n  ox id e   t h i c knes s .   T h e  m o d e l  w a s   f u rt h e r  anal yzed   u s i n g   p redi cti on  profiler  in   J MP   t o   find   t he  o ptim um   s et ti ngs  f o r   th erm a l  oxidatio n   p ro cess   t o   m eet  t h e   t arget  o x i d e  th ickn ess   of   8 00 0A.   Opt i mu m  setting   f o r   t e mperat ure  was  f o und  to  b e  at  9 58  C ,  gas  f low  rate  a t  lo w  flow  r at e  (H 2 :6 .5   s l m   a n d   O 2 : 4 . 5   s lm ),  o x i d a tio n  ti m e   a t  2 8 0  min  and  locati o n   o f  wa f e r s at b oth   zo ne 1  and  zon e 2. K eyw ord s :   Design of expe riment s   Silic o n  w a f er   Therm a l  ox ida tio n   Wa fer   fa br i cat i o n     Co pyri gh t © 2 019 In stit u t e  of Advanced  En gi neeri n g  an d  S c ien ce.   All  rights   res e rv ed.  Corres pon d i n g  Au th or:   Ab du l   Yasser Ab d   Fat a h ,     Ra za k F a cult y of  T ec hn ol o gy  a nd Infor m a t i c s,  Un iv e r sit i  Tekn o lo gi  M al ay sia ,   Jala n  S u lta n Y a hya P etra ,  541 0 0   K uala  L u m pur , Ma l a y si a .   Em ail:  yasser. kl@ u tm .m y       1.   I N TR OD U C TI O N   S e m i cond uc t o r chi p s or inte g r a te d circuits  (IC ) ar e  extrem e l y m in i a tu ri z e d c h ip s  co nt ai nin g   mul t i p l e  com p o n e n t s   e m b edde d  w i t h i n   [ 1- 6].  S e m i con d u ct or  m a nufac tur i ng   p r o cess  s t ar t s   w ith  r aw  w a f er ,  pred om ina n tly m ade  us i n g  s ili con  w a fers  [ 1, 6-9].   T h e se  s il i c on   w af ers  are   p r o c e ssed   i n   t h e   w a f er  f a b ri cat i on  line   t h ro u gh  the   proc ess  of  o x i dat i on,  p ho to lit h ogra p h y ,   etch,   d i ffu s i o n,   d epos i tio n,   i on  impla n tat i o n  an d  pla n ar i z a t i o n  [2,   6-1 5 ].   F igur e  1  s h ow s  the   ge nera l   se mic o nd uc t or  w a f er   f abric a t ion  pro c ess  flow   [ 16].  A f ter   w a fer  fa brica t i on  proc es s,  t h e   w afe r s  a r e  sent   f or  p ro be  t e s t   t o  c h ec k  the   e l ec tric a l   d is tribu t io ns  a nd  yie l d,  pri o r to  s e n din g   t o assem b ly  a nd  fi nal tes t  [ 7,  10-1 3 , 17- 2 0 ].  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                I SSN:   2 0 8 8 - 8 694  Int J  Pow  El ec &   D ri  S yst ,  Vol .  10,  N o.   3 , Se p   2 019 : 1141 –  1 1 47  1 142     F i gur e 1.  S e m icon d u ct or w afe r  fabrica tio n  pr ocess  fl ow       O n e   o f   t he  c r i t i c a l   p roc e ss   i n  se mic ond uc t o r   w a fer   fabrica t i o n   is  t he   t he rm al  o x i dat i o n  proc ess  [ 6 ,  8,  9,  1 1,   1 2].  The r m a l  ox ida t i o n   is   a   p roc e ss  d one   t o  grow   a   l a y er   o f   ox ide   on   t he   s ur fac e   of  a   w afer.   Th erm a l   ox ida t ion   l a ye r  ac t s   a s  a   pa ssi v a t i o n   a n d  m a ski n g   la ye r  for  s i l i c o n  d e v i c e s .   T h i s   p r o c e s s  i s   d o n e  u s i n g   ox ida t ion  fur n a ces  a t  ele v a t e d   t em per a t u res   betw ee n  6 0 0 ° C  t o   1 2 50 ° C   t o   form   s il ico n   d i o x i de  l a y er   [ 6,  7 ,  13,  21].  Ther e a r e   2 m e tho d s o f   o xida tio n,  dry  a nd w e t o x i d a t ion,  a n d   t he y a r e  repr esented  in  ( 1)  a nd ( 2 ) [6].    Dr y   Ox i d at ion :   Si  +  O 2   →  SiO 2   ( usi n g  ox yge n,  O 2 ) (1)   (1)  Wet O x ida t i o n :   Si  + 2 H 2 O  →  SiO 2  +  2 H 2  ( usi n g  ste a m ,   H 2 O )  (2)    I n   s em icon d u c t or  w afer  f abr i c a ti o n ,  the r m a l   ox ida t io n   pro c ess  i s  d one   i n  o x i d a t i o n  fu r n ace s.  T hi s   ox ida t ion furn a ce  is  a n   i n te gr al  p art  o f   w afe r   f abr i c a t i on in   t he  s em ico n d u c tor  in dus try  [2,  6,  8 ,  11,  12,  21].   It   is  a   t herm a l   p r o ce ssin g   e qu i p me nt   t ha t  p r o c ess  sem i c o nd uc tor  w a f e rs  a t   el ev at ed   t emp e ra t u res  to   p e rfo rm  t h e   ox ida t ion  proc ess.  U sua l l y ,   the r m a l  o x i d a tion  pr ocess  e n c o u n t e r s  i n sta b ili ty  i n  ox i d e  gr ow th.   Thi s   r esul ts  i n   varia t i o n  in   t h e   o xi de  t hic k n e ss  f orm e d.  T w o   m ain   impa cts  of  o x i d e  thi c kn e s s  in st ab il ity   a re   d o w n t ime  a n d  scra p.  A s  ther ma l   ox ida t ion  has  l o ng  pr oce ssi ng  time ,   a n y   i m p ac t   on   t he   t ool   c an   cause   a   l in e   do wn  i ssu e  w h ic h  leads   t o   d o w n t im e.  T h i s  w i ll  af fec t   t he  c ycle  t i m e   a n d   on - tim e-de live r y  o f   p r o d u c ts.  The   c o mm itme n t   of  p ro d u ct de l i v ery  o n  time   is  vita l i n  a n y  in dustry  [1 2].  Ma in ta in i ng  t h e   t o ol  u p tim e  ha s  a l w a y s   b ee n  a   t e st   i n  the  sem i c o n d u c t or   m anufa c t uri n g   i n dus try  as  in dus try  ge ts  m ore  c o mpe t i t i v e   b y   t he   d a y   [ 1 7 ,   20,   22- 25] .   T o ol   u p time   is  a n  im por tan t   e lem e n t   t ow ar ds  t he  ma nufac t u r i ng   p ro duc t i o n   o u t p u t  [2 2].   The  to ol  s hou l d   b e   re li a b l e   t o   c o pe  w it h  the   pr od uc ti o n   o u t pu t   ra t e .   A n o t her  i m pac t  i s pro d u ct  s c r ap d ue  t o  i n s t a b i l ity  i n  o x i de  th i c kne ss. S c r a p  ha p pen s  w he n the   ox i d e t h i c kne ss  is  out   o f  the   s p eci fica t i on  li mits.  This  r is k   is  s c r app i n g   a   l o t  of  w a f e r s;   a n  o b serva t i on  m a de  i n  a   w a fe r  fa brica t i on  c o mpa n y   s h ow s  t h a t   a   s in g l e   run  c a n   p r o ce s s   up  to  2 88  w a fe rs,  w h ich  c o u l d  resu lt  in  a   l ot  o f  wafers  b eing wasted.   I t   i s  crit i c al  f or   a   s emic on d u c t or  p lan t   t o  b e   p rod u ct ive   and  e ffi c i e nt .  Th e  pl ant   n e ed s  t o   r e d u c e  or  e l i m in at e  a l l   fac t o r s  th at   d i s ru pt   i t s   out put   p erf o rma n ce .  On e   of  t he  m a i n  foc u ses  i s   t o  reduce   d o w n time   o f   crit ica l   t o o l s  a nd  impro v e   th e   t o ol s  ava i l a b i l i t y   [ 1 7 ,   23].   Th i s  is  a   v e r y  com p l e x  are a   a s  dow nt im e  re duc t i o n   o f  c riti cal   t oo l s   n e e ds  i nt en se  stu dy  t h a t   an yth i ng  do n e   d o e s n ot  aff e c t   th e   af t e r p r o d u c t . Equ ip ment  down t i m e  i s   i ne vit a bl e   in  a   w a f e r   f ab ri cat ion   p l ant   a n d  a   si ng l e   m a c hi n e   dow n  c o u l d  af fec t   t he   d o w nstre a m   pr o duc t i on   proce s s  [2 6].   In  g e n era l ,  e q u i pm ent  dow nt i m e   due  t o  the r m a l  ox i dat i on  furna c e s   a re  l ong  beca u s e   o n c e   the   t r ou bl esh o o t i ng   i s  d o n e ,  t h e  to ol   n eed s  to   b e   t e ste d   a n d   e ac h  t est   ru n  i s   l on g  due   t o   l ong   o xid a ti on    proce s s  t i m e s.   In   t h e   o p e ra tion   o f   t h e rma l   o x i d a t i on   f u r n aces ,  mu lt ip l e   i np ut   var i ab le s  a r e  pre s ent  i . e.   t e m pe rature ,  gas,  p r e ssure,   proce s s  dur at ion  a nd  z ona l  l o cat i on  of  t he   f ur na ce .  The s e   in p u t  va r i ab l e s  ca n  ha ve  c ontro l   i s su es   t h a t   can   a f f e c t   t h e   p e rforma n ce   o f   t h e  fu rn a c e .  On e   d o mi nan t  pro b l e m   i n  th e  t h erm a l ox ida t i o n   pr ocess   i s   t h e   i n s t a b ilit y  in   t h e   t h e rmal   o x i d a t i o n   p r o c e ss  w h i c h  c a u s e s  v a ri atio n  in   o xi d e   t hi ckness.  T his  leads  to  dow nt i m e  of  f urnace s  a nd  w a fe r  sc rap  [2 2,  1 ].  T hi s  s t u d y   f ocu s e s  on   i d e nt i f yi ng   t h e   f a c to rs  i n   th erma l   ox ida t ion  proc ess  t h a t   a ffe c t   the  var i a t i on  of  o x i de  t h i c k ness.  T h e n ,  t h e s e  f a c t o r s  a r e  b e i n g   a n a l y z e d  a n d   cha r ac t e rize d  b y   u sin g   d es i gn  of  e x p e r ime n t   (D O E )  fo llow i ng   t he   s t u dy   m a d e  by  Y o u  e t   a l  i n   2 0 0 6 ,  al b e it   o n   di ffe re nt  p r o ce ss  an d  so f t w a re   u se d  [11].   The   resul t s  w i l l   t hen   b e  use d   t o  deve l op  p r oces s  op tim iza t i o n  of  t he   therm a l o x i d a t i on pr oc ess.    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w   E l e c  &  D ri S yst  IS S N :   2088- 86 94       T h erm a l ox ida t io n im p r ovem e n t i n  sem i c o n d u c t or  wa fer  fa br ica t i o n  (Chri s t o p h er J u li a n  M aha n d ra n)   1 143 2.   RESEARCH  M ETH O D    I n   o rder   t o  ide n ti fy  p oss i b l e   fa ct ors  tha t   a ffec t s  t h e  var i at i o n  of   o xid e   t hic k n e ss,  a   c a u se   a nd   e ffect  (Ishikaw a   d ia g r a m )   w a s  de velo pe d.  T hi s  i s   d o n e   b y   b ra i n s t orm i ng   s essions  with  t he  t ea m  members  (Figur e   2).  Throu g h   t h e   d ia gram ,   eve r y  si ng le  pos si bl e   r o o t   c a u se  i s  l i s t e d   o ut.   Thi s   h e l ps  t o  c o ver  al l  p o ss ibi l i t i es   befor e   t he   s c o pe  i s  nar r ow ed   dow n  int o   a   s peci fic   a r ea .  The  fa c to rs  i d e nt ifi e d   to   b e  c o nt ri b u ti ng   t o   i n st a b il i t y  in  t he   t herm al  o x i dat i o n   proc e s s  w a s  fur t he r  stu d i e d  usin g   sta t is tica l   a na l y s i s  to ol s  t o   f i nd  o u t  t h e  s o u r ce   o f  v a ri a t ion .   T hi s  i s   don e   by   a do pt i ng  d e sig n   o f  exp e ri me nt s  (DOE) ,   w h ere   i t   i s  sh ow n   i n   F i gur e  3,  t he   l eft   par t   of  t he  f ig ur e  show s  desi g n   p l a n n in g  a n d   l e ft  p art  sh ow s  the  fu l l  fa c t or i a l  des i gn  for  4  fac t or  ( F i gu re  3 ) .    Tab l e  1 show s  the  4 fac t ors w i t h  2  l e v e l s be ing  imp l em en te d  for   D O E  purpos e .           Fi g u re  2 .  Is h i ka wa   d i a g r a m       Tab l e 1.  D O E  fa c t o rs w it h lo w   and hi gh le v e ls  Fa ct o r s   Le ve ls  Lo w  Hig h   T e m p er atu r e   ( C)   920   980   G a s   Flow   i n Ra tio of  H 2 : O 2 ,    (sta n d a rd  lit e r  p e r  min u t e , slm )   6. 5:4. 5   7. 5:5. 0   O x ida tion  T i m e   ( m i n)   260   300   L o c a ti on i n   F urna ce   Z one   1   Z one   2       T h e   e x p e r i m e n t  w a s  d e v e l o p e d  b a s e d  o n   D O E  m e t h o d .   T h i s   m e t h o d  w as  u se d  t o   a na l y z e   t he  e ffec t s   of  i n d i v i dua l   v a riab les  an d  to   f i nd  t h e  o p ti m u m  com b i n a tio n  of  val u es  f or  t he  p roce ss  v a r ia bles  i n  or der  t o   impro v e   t h e   p r oc ess.  T he  e x p e r ime n t a l  de sig n   f or  t he  D O E   o f  t h i s  pro j ect  w as  d one  u sin g   a   f u ll  fa ctor ia l   des i g n   w i t h   4   f act ors  an d  2  l e vel s ,   i n   w hic h   2 4   o r  1 6   c o m bina t i o n s  a r e   re quire d  resu l t i n g  i n   1 6   run s .  Th e   expe r i me n t a l   d esi gn m a tri x  wa s  gene r ate d   b y us in g JMP   (Fig ure   3 )  [1,  27].      Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                I SSN:   2 0 8 8 - 8 694  Int J  Pow  El ec &   D ri  S yst ,  Vol .  10,  N o.   3 , Se p   2 019 : 1141 –  1 1 47  1 144     F i gure  3. D O E  ful l fact oria l  d e sign  p l a n n i n g   u s i n g   J M P  (le ft),  the 4  fac t or s desi gn ( r ight)       3.   RESULT S   A N D   ANALY S IS    I n   t h i s   s e c t i o n ,  t h e   r e s u l t s   o f   r e s e a r c h  a r e   s h o w n  a n d  d i s c u s s e d.   T he re  a re   t hre e   d iffer e n t   s u b - sect io ns  f or  r es ults in deter m i n i n g  the   fac t or s  t h at   a ffect i n g   t h e  o x i da t i on of the   w a f er .  These  s u b-sect io ns  a r e   the  fac t ors  tha t   a ffec t i n g   t he   p roc e ss,  t he  r esu l t   o f   D O E   a nd  t he  o p tim u m   s etting s   a s  fou n d   f rom   the   D O E  stud y.     3.1.   Fact ors af fec t in g th e p r oce s s  Thr o u g h  t h e  I s h i ka w a   d ia gra m   ( F i gure  4),   eve r y  si n g le  poss i b l e  r o ot   c a u se   u n d er   c ategor ies  M a n,   Mac h i n e,   M a t e r ial,  M e t ho d  a nd  En v i ro nme n t   w e re  liste d ou t   s o   t h a t   a ny  p o s si bi l i ti es  a re   n o t   m i sse d   ou t .   T hi s  is  h e l pf u l   t o  c ove r  al l  possi b ili ti es  b e f or e  t h e  sco p e  is  n a r r o w e d  dow n  i n to  a   s pe ci fic  a r ea .  Based  o n   t he   Ish i k a wa   d i a g r am,  t h e  f act o r s  i d ent i f i e d   to  h av e  cont ri bu tio n   o n  t h e   pr ocess  w a s  fou n d   t o  be   from  th e  ma chine  c a t e g ory,   c ons i s t i n g   o f  furnac e  te m p era t ur e,  g a s   f l o w s ,   o x i da ti on  t i m e   a nd  lo c a tio n  o f   w a f e r s  in  t he   f u rnace  [6].     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w   E l e c  &  D ri S yst  IS S N :   2088- 86 94       T h erm a l ox ida t io n im p r ovem e n t i n  sem i c o n d u c t or  wa fer  fa br ica t i o n  (Chri s t o p h er J u li a n  M aha n d ra n)   1 145     F i gure   4.  I shik aw a  diagra m  for  pote n t i al  c a u ses  of  t he rma l  oxi d a tio n  thic kne ss  i nsta b i l i ty       3.2.   Res u l t s o f   D O E   O n c e   t he  f a c t o rs  t ha t  a f fe c t i ng  t h e  pe rform anc e   o f  the   proc ess  h a d  been  d ete r mine d,  t h e   e xper i m e nt   w ill  the n   b e  ca r r ied  o u t   a ccor d in g  to  t he   r un   o r d er  w here b y   t he   1 6  run s   w er e  r a ndom ly   a rr anged.   F or   e a c h  run,  t he  v ar i a b l e s   a re  v a r ie d  a c c o rd in g   t o   t he   t a b l e   a nd   t he  c o rrespo n d i n g  ox i d e  th ic k n es s  on  t h e  test   w afe r   i s   the n  m ea sured.  The  d ata  for  the   D O E   i s  sho w n in Ta b l e  2.       Ta b l e   2.  DOE data  for  2 4  = 1 6  runs   R un  Tem p   G a s   Ox  T im e  (m i n s )   L o c a t i on  5   Avg  Th i c k   Ran g e   St d  De v   ( a ngstrom ,  A)  1  9 8 0   L o w   300   Z one   1   9527   9613   9432   9444   9642   9532   210   95. 4   2  9 8 0   L o w   300   Z one   2   9629   9525   9401   9624   9538   9543   228   92. 8   3  9 2 0   H i   300   Z one   1   6712   6592   6610   6517   6409   6568   303   112. 9   4  9 2 0   L o w   260   Z one   1   5865   5720   5666   5811   5711   5755   199   81. 1   5  9 2 0   L o w   300   Z one   1   6414   6300   6317   6298   6210   6308   204   72. 6   6  9 2 0   L o w   260   Z one   2   5747   5822   5917   5738   5922   5829   184   88. 7   7  9 8 0   H i   260   Z one   2   9116   9189   9037   9201   9024   9113   177   82. 5   8  9 8 0   H i   260   Z one   1   9044   9121   9218   9017   8888   9058   330   122. 8   9  9 2 0   H i   260   Z one   2   6021   5977   6149   6221   5930   6060   291   121. 6   1 0   9 80   L ow   260   Z one   1   8780   8921   8817   8700   8699   8783   222   92. 4   1 1   9 80   L ow   260   Z one   2   8822   8900   8798   8901   8807   8846   103   50. 8   1 2   9 80   H i  300   Z one   2   9812   9745   9903   9875   9888   9845   158   65. 6   1 3   9 20   L ow   300   Z one   2   6377   6410   6504   6226   6301   6364   278   105. 9   1 4   9 80   H i  300   Z one   1   9911   9774   9837   9710   9801   9807   201   74. 6   1 5   9 20   H i  300   Z one   2   6690   6521   6480   6555   6583   6566   210   79. 4   1 6   9 20   H i  260   Z one   1   5999   6057   6101   6044   6166   6073   167   63. 3       A f ter  the  da ta  c ol lec tio n  fro m   D O E   i s  don e,   t he   m odel  i s   c onstr uc t e d  fr om   t he   d a t a   o f   t he   D O E ,  the  su i t a b il i t y   o f  t h e   m ulti p l e regr e s si on  mode l   a s  a  w hole   w a s che cked by  refer r ing  to  t he  s umm a r y   o f  fit  s e ction  (F i gur e  5).   Th e  coe fficie n t   o f   d e t erm i na t i on  ( R s q uar e   A d j   o r  R 2   a dj)  w a s  ins p ec te d  t o   c hec k   i f  the   mode l  i s   g ood   i n   t e rms  o f   p redi c t i on  abi l it y .   R 2  ad j  a l wa y s   l i e s  b e t w e e n   0   a n d   1 .  The  c l ose r   R 2  a d j  is  t o   1,   t he  pred ic ti on i s  more   ac cura te.  A c tua l   v er su s  pred icte d  p l ot  i s  e x am i n e d   t o   de t e rm i n e   w h ethe r  t he  m ode l   fit   is  s ig ni fic a n t .   R 2  a d j   val u e  is   o b t a i n e d  a t   99. 8%  o r  0. 998.   T h i s  i n dica tes   t h a t   99. 8%  of   Y   i s  pre d i c t e d  b y   t he   X s.   T his  te l l s  us  t hat   there   is  v ery  m i nima l   varia t io n  of  t he  d a t a   no t  e xpla i ne d   by  t h e  m ode l,  c on firm i n g   th a t   t h i s  m ode l  i s   g o o d .  F r om  t he   E ffe ct  T e s t,   t he  e ffec t  o f   L oc at i on  i s   f o u nd  n o t   t o   b e  s i g n i f i c a n t ,  s i n c e   p - v a l u e  i s   m o r e  t h a n   0 . 0 5 .   H e nc e,  onl y ga s  flow ,  t e mpe r ature   an d  ox id a t i o n  t i m e   f ac tor s   a r e   fou n d  t o   h ave   ef fec t   o n the  o x i de   t h i ckne ss     3.3.   Optimu m Setting  T h e  t a rg et   o f  o x id a t i o n  thi c kn e s s   f o r  th i s   p a r t i cu l a r   p r o c es s   i s   8 0 00A .  T o   a c h ie ve  t h i s,   a   f unc t i on   ca l l e d   t he  P redic t i on  profi l er  i n  J M P   w a s  used  ( F i gure  6).   To  o pt im i z e  th e  com b i n at ion  of  t he  f ac t o rs,   i n   t h e   Pr edict i on  P r o f i l er  f u n ct ion,   O ptim iza t i o n  a n d   D e sira b i l ity   i s   se lec t e d ,  fol l ow ed   b y  D e sira bil i t y  F u n c ti ons   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                   I S S N:  2 0 8 8 - 8 694  I n t   J Po w   Elec  &  Dr i  Sy st,  Vo l. 1 0 ,  No . 3 ,   S e p   2 019   :   1 141  –  1 1 47  1 146 22 2  2 a nd  t h en  s e t   t o  Ma x i mize   D esir ab il it y.   T he   p r e dic t io n  pr of i l er   fu nc ti on   w ill  t h en  f i n d   t h e   opt im um  f a c t o r   se tti n g s  to  m ee t   Y   ( t he   oxi de  t hic k ne ss  t ar ge t ) .   F r om  t he   p r e di cti o n  pr o f iler ,   t he  opt im um  s e t t i n g s   t o   me et   t he  t a r g et   oxid e   t hi c k n e ss  o f   80 00 A  fo r  tem p er at ur e  is  a bo ut  9 58 °C.   A s   f or   t he  g as   f low ,   o nl y  low e r   H   a nd   O   g a s   f l o w   ( H :  6. 5  slm   an d  O :   4 . 5   s lm )   a r e   r e q u i r e d .  T h i s   s a v e s   t h e   u s a g e   o f  g a s  a n d  h e l p s  w i t h   c o s t  s av in gs  i n d i r e c t l y .   O x i d a t i on  t i m e   r e q u i r e d  i s   a t   28 0  m i n.   L oc a t i on  has  no   i m p a c t,   a nd   t her e for e   b o t h  Z o n e   1   a n d   Z o n e  2  c a n  b e   u t i l i z e d   t o   r e n d e r  t h e  s a m e   r e sults  ( F i gur e   7) .           F i gur e  6.   P r e dic tio n  pr of i l er   p l o t  f o r   o p t i m u m  pr oce s s  set tin gs           F i gur e  7.   O pt i m um  p r o ce ss  s ett i ng s  for   t h e r m a l  oxi da t i o n       F i g u r e   5 .   M u l t i ple  r e gr essi o n   a na lys i s  f it  m o del         4.   CONCLUSION   The  c h a r ac ter i za t i o n   a nd  o p t i m i za tio n  w e r e   d o n e  by  usi ng  D e sig n   o f   Expe ri me n t s  as  m od ifi e d   f r o m   the  stu dy  of Y ou  e t  a l,  20 0 6   [ 11] .   F r om  t he   d e s ig n  of  e xpe r i m e n t, i t   is sh o wn tha t th e   fa ctors th a t  have   im pa c t   on  o x ide   t h ic k n ess  w e r e   i de nti f ied  a n d  ar e   f u r t her   nar r ow ed  d ow n   fro m  4   f a c t o r s  (te m p e ratu re  o f   fu r n ace,   ox i d at i o n   ti m e ,   l o ca ti o n   i n   t h e  f u rnac e  a nd  gas  fl ow  r ate)  i n t o   3   f ac tor s   o n l y,   w her e   t h e   l oc a tio n  fa c t or   w as   f o und  t o   h a v e  no   i m p ac t.   S i g ni f i ca n t   f a c t o r s   t ha t   ha ve   i m p act  o n  t h e   pr oc ess  a r e  gas  fl o w   r ate,   oxida ti on   tim e  a n d   tem p er a t u r e.   O ut   o f  t h e   thr ee  fa c t ors,  t em pera t u re  w as  f o u n d   t o   h a v e  th e   hi g h est   i m p act   o n   ox id e  th ic kne ss  pr oc ess.       ACKNOWLEDGE ME N T S     The  a u t h or s  w o u l d  like  t o   e xpr e s s  t h eir   a p p r ec ia ti on s   and  gr at i tu de s  towa rds  th e   Unive r si t i   Te k n o l og i  Ma lay s i a   a nd  M a lays i a n  Min i s t r y   o f   E duc a t ion  f o r   f u nd ing  t h is  s tud y   v ia   g ra nts   R. K 1 3 0 0 0 0 . 7 7 40. 4J 315  a nd  Q . K 1300 0 0 . 2 5 40. 16H 95   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w   E l e c  &  D ri S yst  IS S N :   2088- 86 94       T h erm a l ox ida t io n im p r ovem e n t i n  sem i c o n d u c t or  wa fer  fa br ica t i o n  (Chri s t o p h er J u li a n  M aha n d ra n)   1 147 REFE RENCES   [1]   M.  A .  Ch ik,  K.  I b r ahim,  M .   H .  Saidin ,  F .   M .  Y u sof,  G .  De van d r an ,  and   U.  H as him,   “ Dev e lopment   of   c a p acit y   in di ces  f or  s e m ico n d u cto r   f ab ric a t i on ,”  201 2 10th   IE EE In t e rn ation a l   Co nf eren ce on   S e mico n- du ctor   Elect ro n i cs ,  ICSE  20 12 -  P r o ceed in gs ,   p p .   6 4 9 –65 3,   2 0 12.   [2]   L.   Y e,  M .  P.  d e  J o n g ,  T.  K u d erna c,   W .   G.  v an  d er  W ie l ,   a n d   J .  H u s k e ns,   “Do p i ng  o f   s e m i c on ductors   b y  molecu lar  mo no la y e rs:  mo no la y e r  for m a t i o n ,   d op a n t  d i ffu sion   a nd   a pp li c a t i on s, ”  M a teri als S c ien ce in Sem i co ndu cto r   Pr oces s i ng ,   v o l .   5 7 ,   n o .   O c t o b er 2 016 ,   p p.  166 –172 ,   2 017 .  [3]   G.   B an ky   a n d   K .   W o ng ,   “ T rou b lesh oo tin g  exerci ses   u s i ng  ci rcu i t  simulat o r  sof t war e :   support  f o r  deep  l earni ng  i n  th e  stud y  of  e l e ct ron i c  c i rcui ts ,”   Int e rn ati o n a l  Co n f er ence on  E n g i neer in g  E duca t ion , 20 0 7 .   [4]   T.   O g unf unmi   a n d   M .   R ahm a n,   “ A   con cept   in ve n t ory   f o r  a n   e lec t ri c  ci rcuits   c o u rse:  R a tio nal e   a nd   f un dam e nt al  topi cs ,”  ISCAS   2 0 1 0  -  201 0  IEEE  Intern a t io nal S y mpo s i u m  on Ci rcu i ts  a nd  Sys t ems :  Nan o -Bio Cir c u i t  F a b r i c s   an d Syst ems ,   pp.  2 80 4– 280 7,   2 0 1 0 .   [5]   A.   R .  S t reveler,  M .  Gei s t ,   R .  R.   A mm erman ,   C .  S u lzb ach,  R.  M ill er,  B.   O ld s ,   M .  N e l-  s o n ,  R.  S trevel er,  M.   G eis t ,  and   R.   R .   Ammerm an,   “ I dentif yin g   a nd  I nvestigati n g  D i ff icult  Co n cepts   i n   E n gi neeri n g   M echani c s  an d  Elect ric   Circui t s ,”   Pro ceedi ngs  of  t h e 2 0 0 6  A m er- ican  Societ y  for Eng i neeri ng  Edu c a t ion Co nf e r ence ,   p.  227 55 8,   200 6 .    [6]   C .  B a r k e r ,  A .   B a d o w s k i ,   B .   W hi t e f i el d,  K .   L .  L e v i e n ,  a n d  M .   D .   Kores t ky ,  “F act ors aff ectin g th i c k n ess   vari ati on o f   S i O 2   t hin   films  gro w n  by   w e t   o x i datio n, ”  I EEE Tra n sac t io ns  on  S e mic o n d u c t or Ma nu fa c t u r in g ,  vol .  24,   n o .   2 ,   p p .  34 8– 35 7,   2 01 1.  [7]   N.   W il ke,  A .   M ulcah y,   S .   R.  Y e ,   a n d   A .   Mo rrissey ,   “ Process   o p ti mi zation  an d  character i zatio n   o f   s il icon  m i cro n eedl e s fa b r icat ed b y w e t et ch t echn o lo gy ,”  M i cro e lect ronics  Jou r n a l ,   vol.   36 ,   n o.  7 ,  p p .  650–6 56 ,   2 005 .  [8]   C.  L i,  Y .   Zhang,  a nd  H .  Dai,  “ De s i g n   a n d   i m p l e m e ntatio n  o f   t he  con t rol   s y ste m   t o   v acuu m   d iff u sio n   f u r nace,”   Pr oceed ing s   o f  th e 32 nd  Chi n ese   Co ntro l Co nf erence ,   p p . 6 42 8– 64 32 , 20 1 3 .   [9]   J.   O ju r  D e nnis ,   F .   Ah m a d ,   M .   Haris   Md   K hir,   a nd   N or  H is ham   B  H a mid ,   “ An a l y s is  o f  bo nd in g  fa ilure   in   C MOS   MEM S  ch i ps,”  201 3 IEEE Sen s ors Ap p l i c atio ns  Sym pos iu m,   S A S 2 013  -  P r o cee d i n g s , pp . 13 7 – 1 4 1 , 2 01 3.   [10]   Y .  J .   P a r k  a n d  H .   R .  H w a n g ,   “ M i n i m i z a t i o n   o f   T o t a l  P r o c e s s i n g  T im e  i n   S em i c on duct o r  Ph ot olith o g -   r aph y   P r oces s,”  A ppli e d M echan ics and  M a t e ri als ,  v o l.  3 25 -326 ,   p p .   8 8 – 93 ,   2 013 .  [11]   H.   Y ou ,  X.  J ia,  an d  S .   W an g,  “ T h e  charact e r i z a t i on  an d  op timiza t i on   o f  th e  th ermal   oxidatio n  p r ocess   equi pm ent  us in g  ex perim e n t al  d esi g n   and  d a ta  t ran s f o rmatio n, ”  2 0 0 6  2 5 th  Int e rnati o n a l Conf eren ce on  M i cro e lectro nic s ,  M I E L  20 06 -  Proceed in gs ,   pp .  387 –39 0,   2 0 06.   [12]   A.   S o n ar,  S.  S h i nde,   an d  S .   T eh,  “ A u t om a t i on:  K ey   t o  cycl e  time   i mp rov e me n t   i n  se m i c o nd uc tor  ma n u fa c t ur in g, ”   ASM C  ( A dva n ce d  Semi con duct o r  M a nufa c tu r i n g  Co nf erence)   Proceedi n g s ,   p p.  93–98 ,   2 01 3.  [13]   R.  P .  Ch auhan   an d  C.  N arula,   “ En han ced  c o n d u ct ion   i n   C d S e  n a no w i r es   o n  20 0keV   p h o s p horo u s   n e gati ve  i on   im plan ta t i on, ”  Ma te r i a l s  R e se a r c h  Bu ll e t in ,   vol.  108 ,   n o .   J un e,   pp.   242 –2 49 ,  20 1 8 .     [14]   S .   L ee,   J .   W o n ,   J .   Ch o i ,  J .   P ark ,   Y .   Jee,   H .   Lee,   a n d   D .   Byun,   “ C om parat i v e   s tudy  on   t he  p rop e rties  of   a mo rph o u s   c a r b o n   la yers  d epo s ite d  from  1 -h e x e n e  a n d  pro p y le ne   f or  d ry   e tc h   h a rd  m ask   ap pl icati o n   i n   s emi c on duct o r  dev i ce  m a nu f acturi n g , ”  Thin  Solid  Fil m s ,   vol.  519 ,  n o .  20,   p p .   6 68 3–6 68 7,  201 1.    [15]   H.   S .  Kim,   S .  K.  E o m ,  K.  S .  Seo ,   H .  Kim,  a n d   H .   Y.  C ha,  “T i m e-d ep enden t   d i e lectri c  b r eakdo wn   o f   recess e d  Al GaN/GaN - on- S i MOS- H F ET s   w i t h  P E C VD S i O2  g a t e o x id e,”  Va c u um , v ol . 15 5 , no .   J u n e,  pp .  4 2 8 – 4 3 3 , 2 01 8.   [16]   M .   D .   Gu ang hua  H an ,   S huy u  S u n ,   “ Cap acit y   C o l l a bo rati on  in   S em i c onduct o r  Su ppl y   C hain  w it h  Failure  R isk  and  Lo ng -term  P r ofit, ”  in  Su pp ly Ch a i n M ana gem e nt ,   P .  Li,  E d.   I n T ech,   201 1,   c h.  8 ,  pp.   1 8 5–2 00 ,  2 011.   [17]   B.  L i,   F .  Y a ng ,  a n d  D .   Z ho u ,   “ E v i d en ce  f o r  s e lf -o rgan ized criti c a l ity  i n  un sc he d u le d  d o wnt i m e   d a t a   o f   e qu ip me n t ,”   Jou r n a l  o f  System s  E n g i neerin g  a n d  El ectr o n i cs ,   vo l.  25,   n o .   6 ,  pp.   1 02 0– 102 6,   2014 .   [18]   Y. -C.  Ch en ,   R.   S .   C h en ,  C.  P .  Ye,  an d  H.  M .  Su n,  “ R F ID  A p p l icat ion   on   M an uf act urin g  P r oc es s  Co ntro l  i n   S e m i co ndu cto r   I nd us try , ”   Pr ocee d i ng s  of  th e  W o rld  Con g r e ss  on  En gi neer ing , vo l . 2 , p p.  3– 5 ,   2 0 1 3 .  [19]   S .  G r u b i c ,  J .   R e s t r e p o ,   J .  M .   A l l e r ,  B .   L u ,   a n d   T .  G .   H a b e t l e r ,   “ A  New   Co ncep t  f o r  Onli ne  S urg e   T est i n g   f or  t he   Det ecti on  of   W in din g   I nsul ati o n   D e terio r ati on  i n   L o w -V oltag e   I n duct i o n   M achi n es, ”   IE EE T r ans actio ns  o n   Industry App l ica t ion s ,  v o l.   47,   n o .   5 ,  p p .  20 51– 2058 ,   2 0 1 1 .   [20]   X .  Z h u ,  “ A n a l y s i s  a n d  i m p r o v e m e n t  o f   e n t e r p r i s e ’ s  e q u i p m e n t   e f f ecti v en essb ased   o n   O E E , ”  20 11  In -  ter nat io n a l  Con f er ence o n  Electr onics ,  Commu ni cati on s  a nd Con t r o l, ICECC 2 0 1 1  - Pro ceeding s , pp .   4 16 7 – 4 1 7 1 , 2 01 1.   [21]   L.   M ¨ o n c h,  J .  W.  F ow l e r,  S .  Dauz` e re-P´ e r`es,   S .  J .   M as on,   and  O.  R o s e ,   “ A  su r v e y   o f  p r ob le m s ,  so lu tio n   tech ni qu es,  and   f u tu re  c hall eng e s  in  s ched ulin g  sem i co nd uct o r  m anu f act uri n g   operat i on s, ”  Jo urnal  o f   S c hed u lin g ,   vo l.   1 4 ,   n o.  6 ,  p p .   583 –5 99 ,  2 011 .  [22]   M .   C zerniak ,  A .   I f ould ,   M .  M o o n ey ,  an d  A.   M aio r ana,  “ M a inten a nc e  p o o l i ng  t o   m aximi ze  f a b  u p t i m e ,” ASMC  ( A d v an ced S e mico nd uct o r M a n u f a ct uring  Conference)  P r oceed ings , p p . 21 6 – 2 2 0 , 2 01 2.   [23]   C.  P .  Ahire  and  A.  S .   Relka r ,   “C orrel a ti ng  f a il ure   mode  e ff ect  an aly s i s   ( F M E A )  &  ov erall  equip m e n t  e f f ectiv enes s  (OEE),”  Pro cedia E ngin e er in g ,   v o l.  38 , p p.  3 48 2– 34 86 , 20 1 2 .   [24]   W.   Y an g  and   R.  C o u rt,  “Ex p eri m en tal   st ud y   o n   t he  o ptim u m   t im e  f o r   c on duct i n g   b earing  m a in ten a nce, ”  M e a s u r emen t: Jo ur na l o f  t h e Inter n a t i onal M e asur ement  Confed era tio n ,   vol.  4 6 ,   no .   8 ,  pp .  2 7 8 1–279 1,   2 0 13.   [25]   S .  S h a w n  L e e ,  C .   S h a o ,   T .  H y u n g   K i m ,   S .  J a c k   H u ,   E .   K a n n a t e y - A s ib u ,   W .  W.  C ai,  J .   P atri ck  S p i cer,  and   J .   A .   Ab ell,  “ Charact erizati o n   of   U ltraso n ic  M e t al  W e l d -   i n g   b y  Co rre lati ng  O nl i n e  Sensor  S ignals  W ith  W eld  Attri butes, ”   J o ur na l o f   Man u f a c tu ring   Sc ie n c e  a n d   Eng i n e e r ing ,  vol .  1 3 6 ,   n o .   5 ,  p . 0 510 19 ,   2 014 .   [26]   Y . - M .   T u  a n d  C . - L .  C h e n ,  “ M o d e l   t o  d e t e r m i n e  t h e   c a p a c i t y  o f   w a f e r  f a b r i cati ons  f or  b atch-s erial   p r oces ses  w i t h   tim e con s t r aints,”  In te rn at io na l J o urna l o f  P r o d u c tio n   Re se a r c h ,   v o l .   4 9,  no.   1 0 ,   pp.   2 90 7–   2 9 23,  m ay  201 1.   [27]   M .   F u,  M .  P e rlm a n,   Q .  L u ,  an d  C.  V arga,  “ P h a rm aceu ti c a l   so li d-s ta te  k inetic  s tabili t y   i nvesti g a t ion  by  u sing   m o ist u re-m od ified  A rrheni u s   eq u a ti on  and  JM P  st a tistical   s of twa re, ”   J o u r n a l of  Ph ar ma c e u tic a l  an d B i o m e d ic al   Anal ys i s , vo l .   10 7, p p.  37 0 – 3 7 7 ,   2 01 5.  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.