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재료가공의 영역에서 반도체소재인 단결정 실리콘재료의 가공결함해석을 시도하였다. 통상의 웨이퍼링공정의 단계별로 진행하면서 미세거칠기 및 PSD (power spectrum density)의 측정을 하여 PSD가 보다 정확한 정보를 준다는 사실을 확인하였다. 또한 최종 CMP (chemical mechanical polishing) 공정의 연마량의 증가에 따라 잔류손상이 SSIS (scanning surface inspection system) 에서 LPD (Light point defect) 의 일종인 E(lectrical)-scratch로 인식되는 것을 검출량이 줄어든다는 것을 AFM (atomic force microscop e) 으로 형상분석 비교하여 확인하였고, 동시에 파괴강도가 증가하면서 휨 현상이 줄어듦을 확인하였다. 고정연마제기구의 기초연구로 다이아몬드 팁에 의한 실리콘 표면의 scratching 실험을 행하여 이를 micro-Raman spectroscopy를 이용하여 결정방향 및 scratching의 속도에 따라 변화되는 균열과 고압상형성의 변화를 관찰하였다. 실질적인 응용단계로 넘어가 고정연마제방식인 정밀연삭으로 인한 기계적 손상의 주된 요인이 휠패턴을 분석하고 모델링하였다. 또한 이의 공정변수를 인자로 하고 여러 휠패턴의 곡률값, 파괴강도 및 휨현상의 분석을 특성치로 하여 ...

재료가공의 영역에서 반도체소재인 단결정 실리콘재료의 가공결함해석을 시도하였다. 통상의 웨이퍼링공정의 단계별로 진행하면서 미세거칠기 및 PSD (power spectrum density)의 측정을 하여 PSD가 보다 정확한 정보를 준다는 사실을 확인하였다. 또한 최종 CMP (chemical mechanical polishing) 공정의 연마량의 증가에 따라 잔류손상이 SSIS (scanning surface inspection system) 에서 LPD (Light point defect) 의 일종인 E(lectrical)-scratch로 인식되는 것을 검출량이 줄어든다는 것을 AFM (atomic force microscop e) 으로 형상분석 비교하여 확인하였고, 동시에 파괴강도가 증가하면서 휨 현상이 줄어듦을 확인하였다. 고정연마제기구의 기초연구로 다이아몬드 팁에 의한 실리콘 표면의 scratching 실험을 행하여 이를 micro-Raman spectroscopy를 이용하여 결정방향 및 scratching의 속도에 따라 변화되는 균열과 고압상형성의 변화를 관찰하였다. 실질적인 응용단계로 넘어가 고정연마제방식인 정밀연삭으로 인한 기계적 손상의 주된 요인이 휠패턴을 분석하고 모델링하였다. 또한 이의 공정변수를 인자로 하고 여러 휠패턴의 곡률값, 파괴강도 및 휨현상의 분석을 특성치로 하여 실험계획법을 수립하고 실시하였다. 이때 현재 반도체공정에 사용되는 가장 새로운 방식의 정밀연삭기인 수직이송형식의 cup type 연삭휠 (숫돌) 을 사용하는 경우 휠의 회전속도와 실리콘 웨이퍼를 지지하는 chuck의 회전속도와 그 교호작용이 주된 요인으로 작용함을 확인하였고 이의 조절로 기계적 손상을 제어할 수 있다는 것을 확인하였다. 또한 micro-Raman spectroscopy를 이용하여 정밀연삭시 Si-II의 β-Sn상이 존재해서 연성가공이 부분적으로 이루어졌다는 것을 확인하였다. 최종적으로 현재 반도체에서 가장 중요한 전기적 성질이 기계적 손상에 의해 영향을 받는다는 것을 확인하였고, 이의 제거를 자유연마제방식인 CMP를 이용하여 연마량을 조절하면서 확인하였다. 본 논문의 결과로 연마기구에 의한 기계적 가공손상은 미세균열과 잔류 stress 및 변형층 그리고 이로 인한 상전이 영역이 복합적으로 나타나는 현상이라고 유추할 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper

The behavior of process induced damage of semiconductor Cz silicon wafer was characterized and it was included in the research area of material processing and machining. The surface topological behavior during general wafering process was reviewed. PSD (power spectrum density) curve was more accurat...

The behavior of process induced damage of semiconductor Cz silicon wafer was characterized and it was included in the research area of material processing and machining. The surface topological behavior during general wafering process was reviewed. PSD (power spectrum density) curve was more accurate information than the micro roughness value. Residual damage, so called "electrical scratch" which detected by SSIS (scanning surface inspection system) was reduced by the increment of CMP (chemical mechanical polishing) removal. And it was confirmed with AFM (atomic force microscope) morphological inspection. Fracture strength was increased and warpage was decreased by CMP removal also. These all behavior of characterization indicated the reduction of residual damage. For the basic research of fixed abrasive processing, scratching test with diamond tip was reviewed with the inspection of micro-crack and micro-Raman spectroscopy. These results showed the micro-crack and high pressure mode silicon was dependent on crystallography direction and scratching speed. For the application of abrasive processing, fine grinding-typical and advanced fixed abrasive processing for semiconductor was reviewed with CMP processing-typical and advanced free abrasive processing. The the source finding of residual damage caused by fine grinding process, wheel pattern mechanism was reviewed and confirmed with mathematical modeling. The factors of grinding process induced damage were evaluated by DOE (design of experiments) and found wheel and chuck rotational speed were main effects for the increment of fracture strength and decrement of warpage. and micro-Raman spectroscopy indicated the evidence of ductile regime machining with high pressure mode silicon . The electrical properties of semiconductor silicon material degraded by residual damage and it was evaluated with CMP removal. The conclusion was induced that process induced mechanical damage was complicated composition of micro-crack, residual stress and stress induced deformed layer and high pressure mode transition layers.

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