선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 7L 본 연구에서는 슬러리의 온도 변화에 따른 산화막의 연마 특성 및 실리카(silica) 및 세리아(ceria) 슬러리의 수소이온농도 (pH), 파티클 크기, 이온 전도율(conductivity), 제타 전위(zeta potential) 등의 특성 변화에 대해서 연구하였다. 또한 온도에 따른 이들 슬러리의 특성 변화와 산화막 연마 특성과의 상관관계에 대해서도. 논의되었다.
- 본 논문에서는 실리카 슬러리와 세리아 슬러리의 온도 변화에 따른 산화막의 연마특성에 관하여 연구하였다. 연마율, 비균알도 및 표면 특성 등은 동일한 슬러리 내에서도 온도에 의해 영향을 받는 것을 나타났다.
- 연마 온도가 연마 특성에 미치는 영향에 대해서 연구하는 방법은 연마 패三와 슬러리 모두를 적정 온도로 조절하는 방법과 연마 패드의 온도를 고정한 후에 슬러리의 온도만을 조절하는 방법이 있다U5L 슬러리의 온도 변화가 연마 특성에 미치는 영향을 고찰하기 위한 본 연구에서는 헤드 속도, 테이블 속도 맟 헤드 압력(down force) 등을 동일하게 하고 슬러리 온도만을 변화시키며 실험을 하는 후자의 방법을 선택하였다. 일반적으로 재료의 제거는 온도와 밀접한 관계가 있다고 알려져 있으나, 온도에 의한 슬러리의 특성 및 연마 특성에 관한 심도 있는 보고는 많지 않고 二丄러한 보고 또한 일관성이 없다U4T.7L 본 연구에서는 슬러리의 온도 변화에 따른 산화막의 연마 특성 및 실리카(silica) 및 세리아(ceria) 슬러리의 수소이온농도 (pH), 파티클 크기, 이온 전도율(conductivity), 제타 전위(zeta potential) 등의 특성 변화에 대해서 연구하였다. 또한 온도에 따른 이들 슬러리의 특성 변화와 산화막 연마 특성과의 상관관계에 대해서도.
제안 방법
- Woollam사의 M-2000V 엘립소미터 (spectroscopic ellipsometer)를 이용하여 각 웨이퍼마다 중앙에서 가장자리까지 시계 방향으로 9점의 동일한 지점들을 측정하였다. CMP 전후의 표면 형상은 PSIA 사의 XE-200 AFM장비를 통하여 측정하였다.
- 슬러리 온도 변화에 따른 산화막의 연마율 및 표면 형상 등의 연마 특성이 변화한 이유를 조사하기 위해서 온도 변화에 따른 각 슬러리들의 특성을 분석하였다. 그림 3은 온도 변화에 따른 실리카 슬러리와 세리아 슬러리의 pH의 거동을 조사한그레프이다.
- 연마 실험은 , 전열기(hot plate)와 냉각장치(chiller)를 이용하여 슬러리의 온도를 10 °C에서 90 °C까지 10 °C 간격으로 증가시켜가며 실험하였다. 실험 중의 모든 온도는 IR(infrared rays) 온도계를 이용하여 측정하였다. 슬러리의 에이징 현상을 방지하기 위하여 연마 전에 Sonic Tech사의 초음파 교반기로 충분히 교반시켜 주었다.
- 상온에서의 슬러리 온도는 25 °C이다. 연마 실험은 , 전열기(hot plate)와 냉각장치(chiller)를 이용하여 슬러리의 온도를 10 °C에서 90 °C까지 10 °C 간격으로 증가시켜가며 실험하였다. 실험 중의 모든 온도는 IR(infrared rays) 온도계를 이용하여 측정하였다.
- 슬러리의 다양한 특성号 중 슬러리 조성, pH(potenti시 of hydrogen), 연마새(abrasive)의 크기 및 경도(hardness), 연마재의 분수! 안정성, 점도 (viscosity) 등은 재료의 연마에 영향을 미치는 주요 요소들이다[1© 이들 중 연마 온도는 재트%의제거에 영향을 미치는 가장 중요한 요소 중의 하나이다. 연마 온도가 연마 특성에 미치는 영향에 대해서 연구하는 방법은 연마 패三와 슬러리 모두를 적정 온도로 조절하는 방법과 연마 패드의 온도를 고정한 후에 슬러리의 온도만을 조절하는 방법이 있다U5L 슬러리의 온도 변화가 연마 특성에 미치는 영향을 고찰하기 위한 본 연구에서는 헤드 속도, 테이블 속도 맟 헤드 압력(down force) 등을 동일하게 하고 슬러리 온도만을 변화시키며 실험을 하는 후자의 방법을 선택하였다. 일반적으로 재료의 제거는 온도와 밀접한 관계가 있다고 알려져 있으나, 온도에 의한 슬러리의 특성 및 연마 특성에 관한 심도 있는 보고는 많지 않고 二丄러한 보고 또한 일관성이 없다U4T.
- 모든 연마 공정은 G&P Technology사의 POLI-380 장비로 진행하였다[18]. 연마 패드는 Rodel 사의 IC-1300과 Suba IV를 PSAII로 접착시킨 이중패드를 사용하였다 [18], 공정 조건은 DOE(design of experiments) 방법을 사용하여 최적 조건을 산출하였으몌 19], 표 1에 보인 바와 같이 테이블 속도는 40 rpm, 헤드 속도는 60 rpm, 헤드 압력은 300 gf/ctf, 슬러리의 유속은 90 ml/min으로 설정하여 60초 동안 연마를 진행하였다[19]. 또한 패드 컨디셔닝 압력은 2 kgf/ cnf으로 고정하였고, 연마 패드는 교체 없이 사용하였다.
- ) 장비로 측정하였다. 연마율을 계산할 때 측정에 따른 오차를 방지하기 위해 J. A. Woollam사의 M-2000V 엘립소미터 (spectroscopic ellipsometer)를 이용하여 각 웨이퍼마다 중앙에서 가장자리까지 시계 방향으로 9점의 동일한 지점들을 측정하였다. CMP 전후의 표면 형상은 PSIA 사의 XE-200 AFM장비를 통하여 측정하였다.
- 10 °C간격으로 조정하였다. 처음의 두 조건 (10 °C와 20 °C)은 냉각기를 이용하여 상온에서의 슬러리 온도 이하의 조건을 유지시킨 것이고, 100 °C근처에서는 각각의 슬러리는 모두 졸(sol) 상태가 되어서 슬러리로서의 효용성은 떨어졌으나 슬러리의 온도 의존성을 조사하기 위해 연마는 계속 진행하였다. 10 °C와 20 °C의 낮은 온도를 갖는 실리카 슬러리에서는 각각 203.
- 파티클 크기, 이온 전도율, 제타 전위 등은 자동온도 조절 측정이 가능한 Nano ZS (Malvern Instruments Ltd.) 장비로 측정하였다. 연마율을 계산할 때 측정에 따른 오차를 방지하기 위해 J.
대상 데이터
- 본 실험에서는 PECVD 공정에 의해 1900 nm의 TEOS(tetra-ethyl ortho-silicate) 산화막이 증착된 실리콘 웨이퍼를 사용하였다. 모든 연마 공정은 G&P Technology사의 POLI-380 장비로 진행하였다[18].
- 또한 패드 컨디셔닝 압력은 2 kgf/ cnf으로 고정하였고, 연마 패드는 교체 없이 사용하였다. 슬러리는 SiC)2-based slurry(실리카 슬러리) 와 CeO2-based slurry(세리아 슬러리)가 사용되었다. 상온에서의 슬러리 온도는 25 °C이다.
성능/효과
- 처음의 두 조건 (10 °C와 20 °C)은 냉각기를 이용하여 상온에서의 슬러리 온도 이하의 조건을 유지시킨 것이고, 100 °C근처에서는 각각의 슬러리는 모두 졸(sol) 상태가 되어서 슬러리로서의 효용성은 떨어졌으나 슬러리의 온도 의존성을 조사하기 위해 연마는 계속 진행하였다. 10 °C와 20 °C의 낮은 온도를 갖는 실리카 슬러리에서는 각각 203.8 nm/min 및 183.0 nm/min의 연마율을 보였으나, 이후에 온도가 상승함에 따라서 향상된 연마율을 얻을 수 있었다. 한편, 세리아 슬러리를 사용한 산화막의 연마 실험에서는 40 °C 까지는 연마율이 상승하는 경향을 보이다가, 이후부터는 큰 변화를 보이지 않았다.
- 50으로 감소하는 비슷한 경향을 보였디-. Corak의 모델에 의하면 pH가 증가함에 따라 연마율도 증가한다고 알려져 있다[2皿 또한 실리카 슬러리를 사용한 산화막 CMP에서 pH 의 증가에 따라서 연마율이 급격히 증가하였다는 보고도 있다[21L 하지만, 본 연구에서는 슬러리 온도가 증가함에 따라서 pH는 완만하게 감소하였고, 동시에 연마율은 증가하는 경향성을 보였다. 이러한 결과는 슬러리의 온도 변화에 따라서 pH 특성보다 산화막의 연마율 및 표면 형상에 더욱 영향을 미치는 다른 요소가 있을 것이라는 반추할 수 있다.
- 소수의 힐락덩어리들이 존재함에도 불구하고, 대단히 우수한 평탄도를 확보할 수 있었다. 결과적으로 표면 형상 측면에서도 일반적인 공정 온도 조건 이상의 모든 온도 조건에서 세리아 슬러리를 사용하여 연마할 경우에 같은 온도의 실리카 슬러리를 사용한 경우보다 우수한 표면 특성을 얻을 수 있었고, 세리아슬러리를 사용하여 90 笆 온도 조건에서 산화막의 연마하였을 경우에 가장 우수한 연마율 및 표면 평탄도를 확보할 수 있었다. 또한 동일한 슬러리를 사용하여 연마 공정을 실시할 경우라도 슬러리의 온도 변화에 따라서 산화막의 연마 특성이 변화함을 확인할 수 있으며, 이를 이용하여 연마율 및 평탄도의 조절이 가능할 것으로 보인다.
- 이는 온도 증가에 따른 슬러리 연마재 입도 감소에 기인한 것으로 판단된다. 동일한 슬러리의 온도 조절을 통해서도 연마율과 표면 특성을 향상시킬 수 있었으며, 재현성 살험을통해서 이를 제어할 수도 있음을 확인하였다.
- 산화막 연마에 영향을 미친 슬러리 특성을 분석한 결과는 다음과 같았다. 두가지 슬러리 모두에서 온도에 따른 pH는 경미한 감소 경향성을 보였다. 이온 전도율은 슬러 리 온도 10 °C 〜 90 笆사이에서 1〜2 %의 증가를 보여주었다.
- 결과적으로 표면 형상 측면에서도 일반적인 공정 온도 조건 이상의 모든 온도 조건에서 세리아 슬러리를 사용하여 연마할 경우에 같은 온도의 실리카 슬러리를 사용한 경우보다 우수한 표면 특성을 얻을 수 있었고, 세리아슬러리를 사용하여 90 笆 온도 조건에서 산화막의 연마하였을 경우에 가장 우수한 연마율 및 표면 평탄도를 확보할 수 있었다. 또한 동일한 슬러리를 사용하여 연마 공정을 실시할 경우라도 슬러리의 온도 변화에 따라서 산화막의 연마 특성이 변화함을 확인할 수 있으며, 이를 이용하여 연마율 및 평탄도의 조절이 가능할 것으로 보인다. 한편, n■림 2(d)와 (f)에서의 표면 힐락들은 슬러리와 산화막 표면의 화학 반응에 의한 부산물이거나 또는 CMP 공정 후의 슬러리 잔류물일 것으로 사료된다.
- 그림 3은 온도 변화에 따른 실리카 슬러리와 세리아 슬러리의 pH의 거동을 조사한그레프이다. 실리카 슬러리와 세리아 슬러리에서 모두 슬러리의 온도가 증가함에 따라서 pH가 완만하게 감소하는 경향성을 나타내었다. 실리카 슬러리는 20 °C에서 1060의 pH값을 나타내다가 90 °C 에서는 9.
- 5배에서 2배 정도의 향상된 연마율을 확보할 수 있었다. 실험 결과에서 세리아 슬러리를 사용한 산화막의 연마율이 실리카 슬러리를 사용한 산화막의 연마율보다 모든 온도 조건에서 우수하였다.
- 연마율, 비균알도 및 표면 특성 등은 동일한 슬러리 내에서도 온도에 의해 영향을 받는 것을 나타났다. 산화막 연마에 영향을 미친 슬러리 특성을 분석한 결과는 다음과 같았다.
- 제타 전위의 측정 결과, 연마재 입자의 분산 능력은 온도 증가와 함께 향상되었다. 온도가 증가함에 따라서 슬러리 특성들은 대체적으로 연마율이 감소하는 경향성을 나타냄에도 불구하고, 연마율은 40 °C까지큰 폭으로 증가한 후에 특정 수준을 유지하였다. 일반적인 CMP 공정 온도 조건에서보다 슬러리의 온도를 증가시킴으로써 약 L5〜2배가량의 향상된 연마율을 확보할 수 있었다.
- 온도가 증가함에 따라서 슬러리 특성들은 대체적으로 연마율이 감소하는 경향성을 나타냄에도 불구하고, 연마율은 40 °C까지큰 폭으로 증가한 후에 특정 수준을 유지하였다. 일반적인 CMP 공정 온도 조건에서보다 슬러리의 온도를 증가시킴으로써 약 L5〜2배가량의 향상된 연마율을 확보할 수 있었다. 이러한 결과를 통해서 슬러리 온도 증가에 따라서 연마율 향상의 원인이 슬러리의 화학적 특성의 연구에서만은 완벽히 설명할 수 없었고, 향후 연구에서 슬러리 온도 증가에 따른 패드 등의 기계적인 특성 변화를 연구할 필요성이 있다.
- 이온 전도율은 슬러 리 온도 10 °C 〜 90 笆사이에서 1〜2 %의 증가를 보여주었다. 입도분석 결과에서 실리카 슬러리는 온도가 증가함에 따라 감소하는 경향을 나타내었고, 세리아 슬러리는 대단히 미소한 감소 경향을 보였다. 제타 전위의 측정 결과, 연마재 입자의 분산 능력은 온도 증가와 함께 향상되었다.
- 입도분석 결과에서 실리카 슬러리는 온도가 증가함에 따라 감소하는 경향을 나타내었고, 세리아 슬러리는 대단히 미소한 감소 경향을 보였다. 제타 전위의 측정 결과, 연마재 입자의 분산 능력은 온도 증가와 함께 향상되었다. 온도가 증가함에 따라서 슬러리 특성들은 대체적으로 연마율이 감소하는 경향성을 나타냄에도 불구하고, 연마율은 40 °C까지큰 폭으로 증가한 후에 특정 수준을 유지하였다.
- 6 nm/min으로 급격하게 상승하였다. 즉, 실리카 슬러리와 세리아 슬러리는 상승한 온도 조건에서 일반적인 공정 온도 조건에서보다 약 1.5배에서 2배 정도의 향상된 연마율을 확보할 수 있었다. 실험 결과에서 세리아 슬러리를 사용한 산화막의 연마율이 실리카 슬러리를 사용한 산화막의 연마율보다 모든 온도 조건에서 우수하였다.
- 이러한 결과를 통해서 슬러리 온도 증가에 따라서 연마율 향상의 원인이 슬러리의 화학적 특성의 연구에서만은 완벽히 설명할 수 없었고, 향후 연구에서 슬러리 온도 증가에 따른 패드 등의 기계적인 특성 변화를 연구할 필요성이 있다. 한편, 산화막 표면 특성 측면에서는 실리카 슬러리의 경우에 40 °C 및 세리아 슬러리의 경우에 90 °C에서 대단히 우수한 표면 평탄도를 확보할 수 있었다. 이는 온도 증가에 따른 슬러리 연마재 입도 감소에 기인한 것으로 판단된다.
- 그림 2의 (b)와 (c)는 각각 상온의 공정 온도보다 낮은 10 °C의 실리카 슬러리와 세리아 슬러리에서 CMP 실시한 후의 표면 형상으로 증착 직후의 산화막 표면보다 오히려 저하된 표면 특성을 나타내었다. 한편, 실리카 슬러리 및 세리아 슬러리를 각각 가열하여 상온 공정온도보다 높은 40 °C 및 50 °C의 실험 조건에서 산화막을 CMP하였을 경우 양쪽 슬러리 모두에서 향상된 표면 특성을 얻을 수 있었다. 그림 2(d)에서처럼 40 °C의 실리카 슬러리로 연마한 산화막에서는 증착 직후의 불규칙적인 첨탑 모양의 표면이 상당히 부드러워졌음을 확인할 수 있다.
후속연구
- 논의되었다. 따라서 이상과 같은 슬러리 온도 의존성의 정립은 초고집적회로(ULSI)의 다층 배선기술에 있어서 산화막 CMP 공정의 최적화를 이루는 기반을 마련할 것이다.
- 일반적인 CMP 공정 온도 조건에서보다 슬러리의 온도를 증가시킴으로써 약 L5〜2배가량의 향상된 연마율을 확보할 수 있었다. 이러한 결과를 통해서 슬러리 온도 증가에 따라서 연마율 향상의 원인이 슬러리의 화학적 특성의 연구에서만은 완벽히 설명할 수 없었고, 향후 연구에서 슬러리 온도 증가에 따른 패드 등의 기계적인 특성 변화를 연구할 필요성이 있다. 한편, 산화막 표면 특성 측면에서는 실리카 슬러리의 경우에 40 °C 및 세리아 슬러리의 경우에 90 °C에서 대단히 우수한 표면 평탄도를 확보할 수 있었다.
- 한편, n■림 2(d)와 (f)에서의 표면 힐락들은 슬러리와 산화막 표면의 화학 반응에 의한 부산물이거나 또는 CMP 공정 후의 슬러리 잔류물일 것으로 사료된다. 이에 대한 성분 분석이나 제거 방법에 대해서는 후속 연구에서 분석해 볼 필요성이 있다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.