[학위논문]CMP에서의 웨이퍼 표면결함과 stick-slip 발생과의 상관관계에 대한 고찰 Observations on the Relationship between Surface Defect and Stick-slip Friction in Chemical-Mechanical Polishing원문보기
반도체 디바이스 제조공정에 관련된 화학-기계적 연마공정(chemical-mechanical polishing, CMP)에 의한 웨이퍼 표면의 평탄화는 반도체 제조에 있어서 필수 과정이다. 그러나 C...
반도체 디바이스 제조공정에 관련된 화학-기계적 연마공정(chemical-mechanical polishing, CMP)에 의한 웨이퍼 표면의 평탄화는 반도체 제조에 있어서 필수 과정이다. 그러나 CMP공정은 웨이퍼-연마입자-패드 3body에 의한 전형적인 트라이볼로지적 프로세스이기 때문에 3body간의 접촉에 의한 상호작용의 결과로서 웨이퍼 표면에 마멸이 일어나게 되고 웨이퍼 표면에는 스크래치와 같은 표면결함이 발생하게 된다. 본 연구에서는 CMP공정 후 웨이퍼 표면에 발생하는 스크래치와 같은 표면결함의 주요원인 중 하나인 패드 침착현상에 의한 stick-slip현상에 대해서 고찰하고, 또 연마입자, 속도, 압력과 같은 stick-slip 양상에 영향을 미치는 인자들에 의한 영향을 분석해보았다. 본 연구결과에서는 연마입자의 크기가 매우 작을 경우 stick-slip 현상을 볼 수 없었다. 그러나 일정 크기 이상의 연마입자의 경우에는 연마입자의 크기, 개수 또는 연마입자간의 간격에 따라서 stick-slip 양상이 달라지는 것을 알 수 있다. 또 연마입자의 크기에 따라서 웨이퍼에 가해지는 속도와 압력의 영향이 다르게 나타나는 것을 관찰 할 수 있는데, 상대적으로 연마입자의 크기가 매우 작을 경우 공정변수의 영향을 더 크게 받아 stick-slip 양상이 크게 달라지거나 아예 보이지 않았다. 이러한 해석결과를 통해 연마입자가 크거나 CMP 공정 중에 뭉쳐지게 되면 스크래치 발생의 주요 원인이 될 수 있으며, 공정변수의 컨트롤을 통해 스크래치를 저감할 수 있음을 예상할 수 있다.
반도체 디바이스 제조공정에 관련된 화학-기계적 연마공정(chemical-mechanical polishing, CMP)에 의한 웨이퍼 표면의 평탄화는 반도체 제조에 있어서 필수 과정이다. 그러나 CMP공정은 웨이퍼-연마입자-패드 3body에 의한 전형적인 트라이볼로지적 프로세스이기 때문에 3body간의 접촉에 의한 상호작용의 결과로서 웨이퍼 표면에 마멸이 일어나게 되고 웨이퍼 표면에는 스크래치와 같은 표면결함이 발생하게 된다. 본 연구에서는 CMP공정 후 웨이퍼 표면에 발생하는 스크래치와 같은 표면결함의 주요원인 중 하나인 패드 침착현상에 의한 stick-slip현상에 대해서 고찰하고, 또 연마입자, 속도, 압력과 같은 stick-slip 양상에 영향을 미치는 인자들에 의한 영향을 분석해보았다. 본 연구결과에서는 연마입자의 크기가 매우 작을 경우 stick-slip 현상을 볼 수 없었다. 그러나 일정 크기 이상의 연마입자의 경우에는 연마입자의 크기, 개수 또는 연마입자간의 간격에 따라서 stick-slip 양상이 달라지는 것을 알 수 있다. 또 연마입자의 크기에 따라서 웨이퍼에 가해지는 속도와 압력의 영향이 다르게 나타나는 것을 관찰 할 수 있는데, 상대적으로 연마입자의 크기가 매우 작을 경우 공정변수의 영향을 더 크게 받아 stick-slip 양상이 크게 달라지거나 아예 보이지 않았다. 이러한 해석결과를 통해 연마입자가 크거나 CMP 공정 중에 뭉쳐지게 되면 스크래치 발생의 주요 원인이 될 수 있으며, 공정변수의 컨트롤을 통해 스크래치를 저감할 수 있음을 예상할 수 있다.
CMP(chemical-mechanical planarization) process is one of the essential technology in the semiconductor fabrication process to get planarization of wafer. But CMP process is typical tribological-process by wafer-abrasive particle-pad, So fiction and wear occur as a result of pad-abrasive particle-waf...
CMP(chemical-mechanical planarization) process is one of the essential technology in the semiconductor fabrication process to get planarization of wafer. But CMP process is typical tribological-process by wafer-abrasive particle-pad, So fiction and wear occur as a result of pad-abrasive particle-wafer interactions and defects such as scratch are formed through this process. Previous study prior to this work revealed that micro-scratch could be induced by abrasive particle-pad mixture. Due to physical properties of pad changed, friction force between wafer, abrasive particle and pad will be changed and stick-slip phenomena occurred eventually. On the following these previous studies, in this work, stick-slip phenomena which is one of the causes of defects is analyzed by using finite element simulation, and the effects of system parameters on stick-slip phenomena such as particle size, wafer moving speed and pressure will be considered.
CMP(chemical-mechanical planarization) process is one of the essential technology in the semiconductor fabrication process to get planarization of wafer. But CMP process is typical tribological-process by wafer-abrasive particle-pad, So fiction and wear occur as a result of pad-abrasive particle-wafer interactions and defects such as scratch are formed through this process. Previous study prior to this work revealed that micro-scratch could be induced by abrasive particle-pad mixture. Due to physical properties of pad changed, friction force between wafer, abrasive particle and pad will be changed and stick-slip phenomena occurred eventually. On the following these previous studies, in this work, stick-slip phenomena which is one of the causes of defects is analyzed by using finite element simulation, and the effects of system parameters on stick-slip phenomena such as particle size, wafer moving speed and pressure will be considered.
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