CMP공정에서 컨디셔닝 공정은 다이아몬드 입자를 전착시킨 컨디셔너를 이용하여 공정에 중 무뎌진 미세 돌기와 눈막힘 현상이 일어난 기공을 재생시켜 균일한 표면 상태를 유지하고 재료 제거율을 유지하기 위해 실시된다. 컨디셔닝 공정 중 패드 표면의 형상은 컨디셔닝 공정이 누적 될수록 다이아몬드 입자에 의한 패드 마모로 인해 불균일하게 변하게 되며 이는 연마 품질을 떨어뜨리는 원인이 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해컨디셔너 운동의 기구학적 해석을 바탕으로한 ...
CMP공정에서 컨디셔닝 공정은 다이아몬드 입자를 전착시킨 컨디셔너를 이용하여 공정에 중 무뎌진 미세 돌기와 눈막힘 현상이 일어난 기공을 재생시켜 균일한 표면 상태를 유지하고 재료 제거율을 유지하기 위해 실시된다. 컨디셔닝 공정 중 패드 표면의 형상은 컨디셔닝 공정이 누적 될수록 다이아몬드 입자에 의한 패드 마모로 인해 불균일하게 변하게 되며 이는 연마 품질을 떨어뜨리는 원인이 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해컨디셔너 운동의 기구학적 해석을 바탕으로한 시뮬레이션을 이용하여 컨디셔닝 공정 이후의 패드 형상 변화 예측에 대한 연구가 이루어지고 있으나, 컨디셔닝에 영향을 미치는 인자들을 충분히 반영하지 못하는 한계가 있다. 따라서 컨디셔닝 시뮬레이션을 실제 공정에 적용하기 위해서는 실제 컨디셔닝 공정에서 각 공정 변수가 패드 마모에 미치는 영향에 대한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 컨디셔닝 공정의 공정 변수들이 패드 표면 마모에 미치는 영향에 대해 파악하여 시뮬레이션의 반영 인자와 미반영 인자를 모두 고려하여 실제 CMP 공정에서 패드 표면의 불균일 마모를 해소하는데 적용하는 것을 목표로 한다.컨디셔닝 공정의 주요 인자 중 컨디셔너의 내경의 변화, 구역 체류 시간에 따른 패드 마모 분포는 컨디셔닝 시뮬레이션으로 예측 할 수 있었다. 컨디셔너의 내경이 커질 수록패드 중심에서 마모가 많이 일어났으며 컨디셔너의 구역 체류 시간 조절을 통해 패드 마모 형상을 조절 할 수 있었다. 컨디셔너의 스윙 운동 구간에 따른 이탈, 다이아몬드 입자의 모양에 대해 컨디셔닝 시뮬레이션 결과와 실제 공정 결과의 비교한 결과, 시뮬레이션의 가정과 패드의 특성 그리고 컨디셔닝 공정의 특징에 의해 해당 인자들에 의한 패드 마모는 시뮬레이션으로 예측 할 수 없었다. 다이아몬드 입자의 형상은 “sharp”한 형상의 입자가 패드 표면 형상 제어에 유리하였으며 컨디셔너의 이탈을 이용하여 패드 가장자리에서 발생하는 언덕 형상을 해소 할 수 있었다. 이렇게 파악된 각 변수들이 패드 표면 형상 마모에 미치는 영향들을 고려하여 공정 변수를 선정한 실제 실험 결과을 통해패드의 수명을 향상 시키고 패드 표면 형상의 균일도를 확보 할 수 있음을 밝혔다.
CMP공정에서 컨디셔닝 공정은 다이아몬드 입자를 전착시킨 컨디셔너를 이용하여 공정에 중 무뎌진 미세 돌기와 눈막힘 현상이 일어난 기공을 재생시켜 균일한 표면 상태를 유지하고 재료 제거율을 유지하기 위해 실시된다. 컨디셔닝 공정 중 패드 표면의 형상은 컨디셔닝 공정이 누적 될수록 다이아몬드 입자에 의한 패드 마모로 인해 불균일하게 변하게 되며 이는 연마 품질을 떨어뜨리는 원인이 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해컨디셔너 운동의 기구학적 해석을 바탕으로한 시뮬레이션을 이용하여 컨디셔닝 공정 이후의 패드 형상 변화 예측에 대한 연구가 이루어지고 있으나, 컨디셔닝에 영향을 미치는 인자들을 충분히 반영하지 못하는 한계가 있다. 따라서 컨디셔닝 시뮬레이션을 실제 공정에 적용하기 위해서는 실제 컨디셔닝 공정에서 각 공정 변수가 패드 마모에 미치는 영향에 대한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 컨디셔닝 공정의 공정 변수들이 패드 표면 마모에 미치는 영향에 대해 파악하여 시뮬레이션의 반영 인자와 미반영 인자를 모두 고려하여 실제 CMP 공정에서 패드 표면의 불균일 마모를 해소하는데 적용하는 것을 목표로 한다.컨디셔닝 공정의 주요 인자 중 컨디셔너의 내경의 변화, 구역 체류 시간에 따른 패드 마모 분포는 컨디셔닝 시뮬레이션으로 예측 할 수 있었다. 컨디셔너의 내경이 커질 수록패드 중심에서 마모가 많이 일어났으며 컨디셔너의 구역 체류 시간 조절을 통해 패드 마모 형상을 조절 할 수 있었다. 컨디셔너의 스윙 운동 구간에 따른 이탈, 다이아몬드 입자의 모양에 대해 컨디셔닝 시뮬레이션 결과와 실제 공정 결과의 비교한 결과, 시뮬레이션의 가정과 패드의 특성 그리고 컨디셔닝 공정의 특징에 의해 해당 인자들에 의한 패드 마모는 시뮬레이션으로 예측 할 수 없었다. 다이아몬드 입자의 형상은 “sharp”한 형상의 입자가 패드 표면 형상 제어에 유리하였으며 컨디셔너의 이탈을 이용하여 패드 가장자리에서 발생하는 언덕 형상을 해소 할 수 있었다. 이렇게 파악된 각 변수들이 패드 표면 형상 마모에 미치는 영향들을 고려하여 공정 변수를 선정한 실제 실험 결과을 통해패드의 수명을 향상 시키고 패드 표면 형상의 균일도를 확보 할 수 있음을 밝혔다.
In the CMP process, the conditioning is carried out using a conditioner in which diamond abrasives are electrodeposited to regenerate asperities and clogged pores during the CMP to maintain a uniform surface roughness and maintain material removal rate(MRR). The pad profile during the conditioning p...
In the CMP process, the conditioning is carried out using a conditioner in which diamond abrasives are electrodeposited to regenerate asperities and clogged pores during the CMP to maintain a uniform surface roughness and maintain material removal rate(MRR). The pad profile during the conditioning process changes unevenly due to the pad wear caused by the diamond abrasives as the conditioning accumulates, which causes deterioration in polishing quality. In order to solve this problem, studies on the prediction of pad profile change after the conditioning using simulation based on the kinematic analysis of conditioner motion have been conducted, but there are limitations in not fully reflecting the parameters affecting the conditioning. Therefore, in order to apply conditioning simulation to the actual process, it is necessary to study the effect of each process parameter on the pad wear in the actual conditioning process. This study aims to understand the effects of the process parameter on the pad surface wear and apply them to the non-uniform wear of the pad surface in the actual conditioning by considering both the reflection and non-reflection parameter of the simulation. Among the main parameters of the conditioning, the pad wear distribution according to the change of the inner diameter of the conditioner and the zone dwell time could be predicted by the conditioning simulation. As the inner diameter of the conditioner increased, more wear occurred at the center of the pad and the pad wear profile could be controlled by adjusting the zone dwell time of the conditioner. Conditioning simulation results were compared with actual process results for the conditioner's hang out through adjustment of the swing range and the shape of the diamond abrasives. Due to the assumptions of the simulation, the characteristics of the pads, and the characteristics of the conditioning process, pad wear due to these parameters could not be predicted by simulation. The shape of the diamond abrasives is that “sharp” shaped abrasives are advantageous for controlling the pad profile, and by using the conditioner's hang out, the hill shape generated at the edge of the pad can be eliminated. Finally, process parameters were selected by considering the effects of the parameter obtained through the previous experiments on the wear of the pad profile. The results of this experiment can improve pad life and uniformity of pad surface shape.
In the CMP process, the conditioning is carried out using a conditioner in which diamond abrasives are electrodeposited to regenerate asperities and clogged pores during the CMP to maintain a uniform surface roughness and maintain material removal rate(MRR). The pad profile during the conditioning process changes unevenly due to the pad wear caused by the diamond abrasives as the conditioning accumulates, which causes deterioration in polishing quality. In order to solve this problem, studies on the prediction of pad profile change after the conditioning using simulation based on the kinematic analysis of conditioner motion have been conducted, but there are limitations in not fully reflecting the parameters affecting the conditioning. Therefore, in order to apply conditioning simulation to the actual process, it is necessary to study the effect of each process parameter on the pad wear in the actual conditioning process. This study aims to understand the effects of the process parameter on the pad surface wear and apply them to the non-uniform wear of the pad surface in the actual conditioning by considering both the reflection and non-reflection parameter of the simulation. Among the main parameters of the conditioning, the pad wear distribution according to the change of the inner diameter of the conditioner and the zone dwell time could be predicted by the conditioning simulation. As the inner diameter of the conditioner increased, more wear occurred at the center of the pad and the pad wear profile could be controlled by adjusting the zone dwell time of the conditioner. Conditioning simulation results were compared with actual process results for the conditioner's hang out through adjustment of the swing range and the shape of the diamond abrasives. Due to the assumptions of the simulation, the characteristics of the pads, and the characteristics of the conditioning process, pad wear due to these parameters could not be predicted by simulation. The shape of the diamond abrasives is that “sharp” shaped abrasives are advantageous for controlling the pad profile, and by using the conditioner's hang out, the hill shape generated at the edge of the pad can be eliminated. Finally, process parameters were selected by considering the effects of the parameter obtained through the previous experiments on the wear of the pad profile. The results of this experiment can improve pad life and uniformity of pad surface shape.
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