TRIZ를 활용한 반도체 설비 열전달 경로 개선에 대한 연구

Abstract

Chat GPT와 AI의 발전과 상용화에 따른 고성능 그래픽 카드와 관련된 산업이 급격히 성장하여, 고 용량 고성능 메모리 반도체 산업은 비약적인 발전을 거듭하고 있다. 관련한 산업이 발달함에 따라, 고성능 반도체의 수요는 증가하고 있다. 고성능 반도체는 사용하는 전력은 낮아야 하며, 속도는 매우 빨라야 한다. 기업은 대량 생산을 위해 매우 얇은 10nm 대의 선 폭을 사용하여 크기는 작고, 매우 빠른 속도로 구동 되지만 저전력을 사용하는 정밀한 제조 공정이 요구된다. 이러한 반도체 제조 장비는 매우 높은 수준의 정밀함을 가져야 하며, 아주 작은 오차가 불량품을 발생시킨다. 기업에서의 정밀함은 기술력의 수준이며, 불량품 발생은 곧 손실 발생을 의미한다. 불량품의 발생을 방지하기 위하여, 반도체 생산 장비는 모두 동일한 상태를 유지하여야 하며, 생산 중에 발생하는 문제는 반드시 근본원인을 제거하여 불량품 발생을 원천적으로 차단하여야 한다. 본 연구에서는 반도체 공정 중 하나인 Etch 공정에서 필수적으로 발생하는 불필요 찌꺼기(Polymer)의 제거를 위해 사용되는 열이라는 인자가 유용한 작용을 하지만, 유해한 인자로도 작용하여 장비가 멈추는 불량 사례를 다루고 있다. 반도체 제조 공정에서의 열 전달 문제는 생산 효율성과 품질에 중대한 영향을 미치므로, 이를 개선하기 위하여 효과적인 접근이 필요하다. 문제를 해결하기 위하여 TRIZ의 원인 결과 분석 방법인 CECA(Cause–effect chain analysis) 분석을 이용하였으며, 모순을 이용하여 임계온도라는 참 원인을 도출하였다. 이를 통한 구체적인 해결안 제시를 위해 물질 장을 도입하여 시뮬레이션을 수행하여 제안된 방안의 유효성을 검증하였다. 본 연구를 통하여 TRIZ는 최소한의 비용으로 최대의 효과를 도출하고자 하는 기업에서 문제해결에 최적화된 매우 유용한 방식 임이 입증되었으며, 향후 연구에 기초 자료로 활용될 수 있을 것이다.