[논문]실리콘 웨이퍼위에 증착된 실리케이트 산화막의 CMP 슬러리 오염 특성

김상용; 서용진; 이우선; 장의구

실리콘 웨이퍼위에 증착된 실리케이트 산화막의 CMP 슬러리 오염 특성
CMP Slurry Induction Properties of Silicate Oxides Deposited on Silicon Wafer 원문보기

We have investigated the slurry induced metallic contaminations of undoped and doped silicate oxides surface on CMP cleaning process. The metallic contaminations by CMP slurry were evaluated in four different oxide films, such as plasma enhanced tetra-ethyl-orthyo-silicate glass(PE-TEOS), O3 boro-phos-pho-silicate glass(O3-BPSG), PE-BPSG, and phospho-silicate glass(PSG). All films were polished with KOH-based slurry prior to entering the post-CMP cleaner. The Total X-Ray fluorescence(TXRF) measurements showed that all oxide surfaces are heavily contaminated by potassium and calcium during polishing which is due to a CMP slurry. The polished O3-BPSG films presented higher potassium and calcium contaminations compared to PE-TEOS because of a mobile ions gettering ability of phosphorus. For PSG oxides, the slurry induced mobile ion contamination increased with an increase of phosphorus contents. In addition, the polishing removal rate of PSG oxides had a linear relationship as a function of phosphorus contents.

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

그러나 위에서 언급한 바 있는 CMP 슬러리에 의해 생성되는 K, Ca과 같은 이동성 이온들이나 원치 않는 불순물 오염원에 대한 문제점들올 해결하지 못하고 있었다. 따라서 본 논문에서는 PE-TEOS, O₃-BPSG, PE-BPSG, PE-PSG와 같은 서로 다른 4개의 ILD 물질의 경우 CMP 슬러리에 의해 생성되는 표면 오염의 정도를 고찰하였다. 그리고 나서 as-deposited 상태의 막과 CMP 공정 후 클리닝(post CMP cleaning)한 막으로 나누어 BPSG 막의 TXRF(Total X-Ray Fluorescence) 표면분석을 통해 오염물질의 종류와 그 정도를 비교하였다.
본 논문에서는 CMP 연마된 실리케이트 산화막의 경우 CMP 슬러리에 의해 야기되는 오염을 TXRF 분석을 사용하여 고찰하였다. 모든 실리케이트 산화막은 CMP 공정 동안 KOH를 함유하는 슬러 리 (potassium hydroxide containing shiny)에 의해 생성된 K과 Ca 등에 의해 주로 오염됨을 알 수 있었다.

가설 설정

4. P levels of PSG : (a) Dependence of TMP flow rates on P content (b) P levels on the film surfaces as a function of P content in the films.

제안 방법

마이크로크랙이 CMP 공정 중의 연마 공정동안 한번 일어나기 시작하면 이들이 K 이온의 확산경로로 작용하게 되어 결과적으로 K 이온들이 활성화된다면 표면 아래의 500 ~ 2, 500 A 의 범위까지 확산될 수 있다. CMP 연마된 산화 막의 오염 깊이를 관찰하기 위하여 회석된(dilute) HF 클리닝을 수반하는 CMP와 post-CMP 클리닝 공정을 사용하여 실리케이트 산화막의 오염층을 제거하였다.
따라서 본 논문에서는 PE-TEOS, O₃-BPSG, PE-BPSG, PE-PSG와 같은 서로 다른 4개의 ILD 물질의 경우 CMP 슬러리에 의해 생성되는 표면 오염의 정도를 고찰하였다. 그리고 나서 as-deposited 상태의 막과 CMP 공정 후 클리닝(post CMP cleaning)한 막으로 나누어 BPSG 막의 TXRF(Total X-Ray Fluorescence) 표면분석을 통해 오염물질의 종류와 그 정도를 비교하였다.
연마된 산화막 표면에 대한 P의 특성을 관찰하고 슬러리에 의해 유기되는 금속 오염에 대한 B의 영향을 무시하기 위해 P 원소만 도핑된 PSG(Phos-phorous Silicate Glass) 막을 고찰하였다. 그림 4는 PSG 막의 TMP(Tri Methyl Phosphite) 유속과 P 함량에 따른 P 레벨을 나타낸 것으로 그림 4 의 (a)에 보인 것처럼, TMP flow 속도가 증가함에 따라 as-depo.

대상 데이터

TEOS(Tetra-Ethyl-Ortho-Silicate). BPSG(Boron Phospho-Silicate Glass), PSG(Phospho- Silicate Glass)막을 PECVD(Plasma Enhan ced Chemical Vapor Deposition)를 사용하여 Si 웨이퍼 위에 증착 하였고. O₃-BPSG 막은 APCVD (Atmosphere Pressure Chemical Vapor Deposition)를 사용하여 얻었다.
산화막 표면의 결함은 Tencor 6420으로 측정하였고 연마 제거율(polishing removal rate)은 Rudolph PE-H 엘립소미터로 평가하였다. TXRF 측정은 Rigaku사에서 제작된 TXRF 3700-LE를 사용하였다.
결정 방향이 (100) 이고 저항율이 0.8 ~ 1.15Ω · cm이며, 직경이 200 ㎜인 붕소(Boron)가 도핑 (doping)된 P형 Si 웨이퍼를 사용하였다. TEOS(Tetra-Ethyl-Ortho-Silicate).
O₃-BPSG 막은 APCVD (Atmosphere Pressure Chemical Vapor Deposition)를 사용하여 얻었다. 모든 산화막의 연마는 Rodel IC-1000 GRV와 CABOT SS-12를 사용한 IPEC 472 연마기에서 수행되었고 연마된 산화막의 Post CMP 클리닝은 Avanti 900 클리너에서탈이온수(deionized water)를 이용하였다. 산화막 표면의 결함은 Tencor 6420으로 측정하였고 연마 제거율(polishing removal rate)은 Rudolph PE-H 엘립소미터로 평가하였다.

이론/모형

모든 산화막의 연마는 Rodel IC-1000 GRV와 CABOT SS-12를 사용한 IPEC 472 연마기에서 수행되었고 연마된 산화막의 Post CMP 클리닝은 Avanti 900 클리너에서탈이온수(deionized water)를 이용하였다. 산화막 표면의 결함은 Tencor 6420으로 측정하였고 연마 제거율(polishing removal rate)은 Rudolph PE-H 엘립소미터로 평가하였다. TXRF 측정은 Rigaku사에서 제작된 TXRF 3700-LE를 사용하였다.

성능/효과

2의 (a)에 보인 것과 같이 B와 P의 전체함량이 증가하는 것과는 무관하게 연마된 BPSG 표면 위의 P 레벨은 변하지 않고 약 1.4×10¹⁴ atoms/㎠으로 일정하게 유지되었는데 이는 슬러리와 탈이온수(DIW)로부터 P의 기생 오염이 생기지 않았음을 나타내는 것이다. 한편 B와 P 함량 변화에 따른 연마된 BPSG 막의 K와 Ca에 의한 오염 정도를 그림 2의 (b)에 나타내었다.
의존성을 나타낸 것이다. BPSG 막과는 달리 PSG 막의 정규화된 제거율은 CMP 평탄화 공정 동안 막 내의 P 함량이 증가함에 따라 제거율도 증가함을 확인할 수 있다. 이것은 Ong 등[4]과 Pennington 둥[8]에 의해 발표된 결과와 거의 일치하는 것이다.
그림 1(a)는 as-depo.된 PE-TEOS와 O₃-BPSG 막의 오염원을 보인 것으로 두 산화막의 주된 불순물은 P(phosphorous), K(potassium), Ca(calcium) 이었고 그 외의 불순물은 거의 TXRF의 검출한계(detection limit) 이하의 값을 보였다. 그림 1(a) 에 보인 바와 같이 K의 농도는 PE-TEOS와 Oa-BPSG 둘 다 2 ~ 3 × 10¹⁰ atoms/㎠의 값을 나타내었으나, O₃-BPSG 막의 Ca의 농도는 4 ~ 6×l0¹⁰ atoms/㎠ 정도로 PE- TEOS 막보다 더 높은 값을 나타내었다.
사용하여 고찰하였다. 모든 실리케이트 산화막은 CMP 공정 동안 KOH를 함유하는 슬러 리 (potassium hydroxide containing shiny)에 의해 생성된 K과 Ca 등에 의해 주로 오염됨을 알 수 있었다.
따라서 CMP 공정은 슬러리에 기인하는 입자, 또는 K, Na 둥과 같은 금속 불순물이 웨이퍼 표면에 증강되어 소자 특성을 열화시키는 단점을 갖고 있다. 본 논문에서는 PE- TEOS와 O₃-BPSG 산화막의 경우에 가장 작은 입자 수를 나타내었고, 연마된 PE-TEOS와 O₃-BPSG 산화막의 입자밀도는 두 경우 모두 0.05 [defect/㎠] 이하의 값을 보였다.
된 산화막의 경우 보다 약 2승 정도 더 높은 값을 보였다. 즉, 연마된 PE-TEOS 막의 K 농도는 대략 10¹² atoms/㎠, Ca의 농도는 10¹¹ atoms/㎠인 반면에 O₃-BPSG 막의 경우에는 K과 Ca의 농도가 각각 3×10¹² atoms/㎠과 2×l0¹² atoms/㎠으로 높게 나타났다. 이는 동일한 CMP 환경에서 O₃-BPSG 막이 PE-TEOS 막보다 슬러리에 의해 훨씬 더 오염 받기 쉽다는 것을 의미하는 것이다.

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

실리콘 웨이퍼위에 증착된 실리케이트 산화막의 CMP 슬러리 오염 특성
CMP Slurry Induction Properties of Silicate Oxides Deposited on Silicon Wafer 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

가설 설정

제안 방법

대상 데이터

이론/모형

성능/효과

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

실리콘 웨이퍼위에 증착된 실리케이트 산화막의 CMP 슬러리 오염 특성 CMP Slurry Induction Properties of Silicate Oxides Deposited on Silicon Wafer 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

가설 설정

제안 방법

대상 데이터

이론/모형

성능/효과

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

서용진 (57) 이우선 (62) 장의구 (53)

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

실리콘 웨이퍼위에 증착된 실리케이트 산화막의 CMP 슬러리 오염 특성
CMP Slurry Induction Properties of Silicate Oxides Deposited on Silicon Wafer 원문보기

AI 본문요약
AI-Helper