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제안 방법
- SiC 기판을 사용하는 상업적인 디바이스는 원래 SiC 웨이퍼의 완벽한 평탄화를 요구하기 때문에, 화학적 기계적 연마(CMP) 공정은 SiC wafering 과정에서 핵심적인 역할을 할 것으로 간주된다.1,2) 이 연구는 CMP 공정 시 KOH 기반 콜로이달 실리카 슬러리에 다이아몬드 연마재 및 산화제를 첨가하여 다이아몬드 연마제의 양에 따른 SiC 기판에 하위 표면의 손상부위(sub-surface damage) 제거 정도와 SiC 기판의 평탄도에 따른 표면 개선 효과에 초점을 두었다. 이것을 알아보기 위하여 CMP 공정 후 SiC 웨이퍼를 광학현미경 Nomarski 모드로 관찰하였고, AFM으로 표면 거칠기 변화를 분석하였다.
- 그리고 동일 조건 상태에서 형상이 다른 웨이퍼를 사용하여 CMP 공정을 Table 2와 같이 실험(2)를 실시하였다. CMP 공정을 한 웨이퍼 가공량을 알아보기 위하여 무게를 측정하고 변화량으로 계산을 하여 가공된 두께를 예측하였다. 그리고 표면의 상태를 보기 위하여 광학현미경(OM) 관찰과 평탄도와 거칠기를 알아보기 위하여 AFM 분석을 실시하였다.
- 그런 다음 SiC 기판의 표면 가공을 위하여 래핑 공정에서 보론 카바이드 9 µm 슬러리와 폴리싱 공정에서 다이아몬드 1 µm, 1/10 µm 슬러리를 사용하여 자승 표면거칠기 (RMS : root-mean-square height)가 5 Å 값을 가지는 기판을 만들었다.
- CMP 공정을 한 웨이퍼 가공량을 알아보기 위하여 무게를 측정하고 변화량으로 계산을 하여 가공된 두께를 예측하였다. 그리고 표면의 상태를 보기 위하여 광학현미경(OM) 관찰과 평탄도와 거칠기를 알아보기 위하여 AFM 분석을 실시하였다.
- 실험(2)는 웨이퍼 형상에 대한 CMP 공정의 가공률과 표면 평탄도에 미치는 영향을 실험하였다. 웨이퍼의 표면 형상을 측정하는 방법에서 Bow와 GBIR(Global Back Ideal Range), 다른 말로는 TTV(Total Thickness Variation)를 사용하며 나타내는데, Bow란 비흡착으로 웨이퍼 중심 측정치에 대해, 중심 이외의 측정치에서 중심 측정치와 절대치의 최대의 것을 절대치 수를 잡아 중심 측정치의 부호를 교부한 값이다.
- 2인치 6H-SiC 잉곳을 잘라 기계적가공인 래핑과 폴리싱과정을 거친 웨이퍼를 CMP 공정에 사용하여 실험을 하였다. 실험의 초첨은 KOH 기반 콜로이달 실리카 슬러리에 산화제인 H2O2를 첨가하고 다이아몬드슬러리 양을 조절하면서 CMP 공정을 진행하여 하위표면 손상 부위의 제거정도와 표면거칠기의 개선을 알아보았고, 웨이퍼형상에 따른 부위별 표면거칠기 개선정도를 알아보았다. 다이아몬드 슬러리양을 조절하는 실험에서 다이아몬드슬러리의 양이 증가할수록 미세스크레치의 형상이 남아있는 것을 볼 수 있었다.
- 1,2) 이 연구는 CMP 공정 시 KOH 기반 콜로이달 실리카 슬러리에 다이아몬드 연마재 및 산화제를 첨가하여 다이아몬드 연마제의 양에 따른 SiC 기판에 하위 표면의 손상부위(sub-surface damage) 제거 정도와 SiC 기판의 평탄도에 따른 표면 개선 효과에 초점을 두었다. 이것을 알아보기 위하여 CMP 공정 후 SiC 웨이퍼를 광학현미경 Nomarski 모드로 관찰하였고, AFM으로 표면 거칠기 변화를 분석하였다. 재료 제거 속도는 CMP 후 SiC 웨이퍼의 무게 변화를 계산하여 두께 변화를 측정하였다.
- 그런 다음 SiC 기판의 표면 가공을 위하여 래핑 공정에서 보론 카바이드 9 µm 슬러리와 폴리싱 공정에서 다이아몬드 1 µm, 1/10 µm 슬러리를 사용하여 자승 표면거칠기 (RMS : root-mean-square height)가 5 Å 값을 가지는 기판을 만들었다. 이렇게 가공된 기판을 사용하여 CMP 공정을 진행하였다. Rohm and haas Electronic Inc사의 SUBA800 패드를 사용하였고, 정반 스피드는 100 rpm 그리고 압력은 800 g/cm2으로 동일하게 실험을 하였다.
- 이것을 알아보기 위하여 CMP 공정 후 SiC 웨이퍼를 광학현미경 Nomarski 모드로 관찰하였고, AFM으로 표면 거칠기 변화를 분석하였다. 재료 제거 속도는 CMP 후 SiC 웨이퍼의 무게 변화를 계산하여 두께 변화를 측정하였다.
대상 데이터
- 2인치 6H-SiC 잉곳을 잘라 기계적가공인 래핑과 폴리싱과정을 거친 웨이퍼를 CMP 공정에 사용하여 실험을 하였다. 실험의 초첨은 KOH 기반 콜로이달 실리카 슬러리에 산화제인 H2O2를 첨가하고 다이아몬드슬러리 양을 조절하면서 CMP 공정을 진행하여 하위표면 손상 부위의 제거정도와 표면거칠기의 개선을 알아보았고, 웨이퍼형상에 따른 부위별 표면거칠기 개선정도를 알아보았다.
- 이렇게 가공된 기판을 사용하여 CMP 공정을 진행하였다. Rohm and haas Electronic Inc사의 SUBA800 패드를 사용하였고, 정반 스피드는 100 rpm 그리고 압력은 800 g/cm2으로 동일하게 실험을 하였다. 슬러리를 KOH 기반의 콜로이달 실리카 슬러리(120 nm)에 다이아몬드 연마제(100 nm)와 H2O2를 첨가하여 실험을 하였다.
- Rohm and haas Electronic Inc사의 SUBA800 패드를 사용하였고, 정반 스피드는 100 rpm 그리고 압력은 800 g/cm2으로 동일하게 실험을 하였다. 슬러리를 KOH 기반의 콜로이달 실리카 슬러리(120 nm)에 다이아몬드 연마제(100 nm)와 H2O2를 첨가하여 실험을 하였다. 여기서 쓰이는 KOH 기반의 콜로 이달 실리카 슬러리는 SiC에 산화층을 형성시키는 역할을 하고,3) H2O2는 전기화학전위가 높아 산화 강도를 크게 하기 위한 물질로 사용하였다.
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