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분자동역학 시뮬레이션을 이용한 나노스케일 표면 절삭에 관한 연구
A Study on Nanoscale Surface Polishing using Molecular Dynamics Simulations 원문보기

반도체디스플레이기술학회지 = Journal of the semiconductor & display technology, v.10 no.3, 2011년, pp.49 - 52  

강정원 (충주대학교 컴퓨터공학과) ,  최영규 (충주대학교 컴퓨터공학과)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper shows the results of classical molecular dynamics modeling for the interaction between spherical nano abrasive and substrate in chemical mechanical polishing processes. Atomistic modeling was achieved from 3-dimensional molecular dynamics simulations using the Morse potential functions fo...

주제어

#Chemical Mechanical Polishing   #Molecular Dynamics   #Semiconductor Processes  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 CMP 공정에서 일어나는 구형연마입자와 기판 사이에서 일어나는 현상을 연구하기 위하여 분자 동역학 방법 적용하였다. 분자동역학 시뮬레이션을 수행하기 위하여 Morse 전위에너지 함수를 사용하였다.
  • 본 논문에서는 연마패드, 슬러리 속의 절삭용 구형 나노입자와 기판 표면 사이의 상호작용을 포함하는 3- body 분자동역학 시뮬레이터 개발을 통해 연마입자의 운동을 살펴보고 CMP 공정에서의 연마마모 현상에 대하여 이해하고자 한다.

가설 설정

  • 기판은 구리를 사용하였으며, 연마입자는 다이아몬드를 사용하였다. 구형의 다이아몬드 연마입자는 구리 기판에 삽입되어 미끄러짐 (Sliding), 구름 (Rolling), 반 미끄러짐 또는 반 구름 (Semi-sliding or semi-rolling) 작용을 하는 것으로 가정하였다. 기판은 총 54080개 구리 원자로 구성되었으며 다이아몬드 구형 연마입자는 총 5882개의 원자로 구성되었다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
CMP 공정의 역할은 무엇인가? CMP 공정은 전통적인 Glass Polishing이나 Silicon Wafer의 제조 등에 그 원리가 이미 도입되었던 고전적인 기술이지만, 1980년대 IBM연구소에서 고 청정도를 생명으로 하는 반도체 제조 공정에 기계적 연마와 화학적 연마를 하나의 공정 기술로 결합한 CMP라는 새로운 광역 평탄화 기술을 개발한 것이 현대적 의미의 CMP 공정의 시초가 되었다 [4]. CMP 공정은 ILD(Interlayer Dielectric) CMP, STI (Shallow Trench Isolation) CMP와 Metal CMP공정으로 나뉘며 3차원형상 정도를 얻기 위해서 각 층에 광역적인 평탄화를 형성하는 것이 CMP 공정의 역할이다 [3,4].
CMP 공정을 이해하기 위한 연구에서 연마 입자와 기판 표면과의 상호작용 외에도 어떠한 것이 중요한 요소로 알려져 있는가? 지금까지 CMP 공정을 이해하기 위한 대부분의 연구는 연마 입자와 기판 표면과의 상호작용만을 고려하는 2-body모델이었다. 그러나 연마과정에 연마패드 또한 중요한 요소로 작용함이 알려져 있다 [6-9].
현대적 의미의 CMP 공정의 시초는 무엇인가? CMP 공정은 전통적인 Glass Polishing이나 Silicon Wafer의 제조 등에 그 원리가 이미 도입되었던 고전적인 기술이지만, 1980년대 IBM연구소에서 고 청정도를 생명으로 하는 반도체 제조 공정에 기계적 연마와 화학적 연마를 하나의 공정 기술로 결합한 CMP라는 새로운 광역 평탄화 기술을 개발한 것이 현대적 의미의 CMP 공정의 시초가 되었다 [4]. CMP 공정은 ILD(Interlayer Dielectric) CMP, STI (Shallow Trench Isolation) CMP와 Metal CMP공정으로 나뉘며 3차원형상 정도를 얻기 위해서 각 층에 광역적인 평탄화를 형성하는 것이 CMP 공정의 역할이다 [3,4].
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참고문헌 (10)

  1. R. K. Singh and R. Bajaj, "Advances in chemical mechanical planarization", MRS Bulletin, Vol. 27, No. 10, p. 743, 2002. 

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  2. R. K. Singh, S.-M. Lee, K.-S. Choi, G. B. Basim, W. Choi, Z. Chen, and B. M. Moudgil, "Fundamentals of slurry design for CMP of metal and dielectric materials", MRS Bulletin, Vol. 27, No. 10, p. 752, 2002. 

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  3. R. Bajaj, A. Zutshi, R. Surana, M. Naik, and T. Pan, "Integration challengers for CMP of copper", MRS Bulletin, Vol. 27, No. 10, p. 776, 2002. 

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  4. D. Evans, "The future of CMP", MRS Bulletin, Vol. 27, No. 10, p. 779, 2002. 

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  5. 이경진, 김상용, 서용진, "반경험적인 실험설계 기법을 이용한 CMP 공정 변수의 최적화", 전기전자재료학회논문지, 15권, 11호 p. 932, 2002. 

  6. 김철복, 김상용, 서용진, "기계화학적 연마를 이용한 트렌치 구조의 산화막 평탄화", 전기전자재료학회논문지, 15권, 10호 p. 832, 2002. 

  7. 박창준, 김상용, 서용진, "실리카 슬러리의 희석과 연마제의 첨가가 CMP 특성에 미치는 영향", 전기전자재료학회논문지, 15권, 10호 p. 844, 2002. 

    원문보기 상세보기

  8. Y. Ye, R. Biswas, A. Bastawros, and A. Chandra, "Simulation of chemical mechanical planarization of copper with molecular dynamics", Appl. Phys. Lett., Vol. 81, No. 10, p. 1875, 2002. 

    상세보기

  9. Y. Ye, R. Biswas, J. R. Morris, A. Bastawros, and A. Chandra, "Molecular dynamics simulation of nanoscale machining of copper", Nanotechnology, Vol. 14, No. 3, p. 390, 2003. 

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  10. M. P. Allen and D. J. Tildesley, "Computer Simulation of Liquids", Oxford, Clarendon, p. 71, 1987. 

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