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연마패드 압력에 따른 연마입자 이동속도 변화의 분자동역학적 시뮬레이션 연구
Molecular Dynamics Simulations Study on Abrasive's Speed Change Under Pad Compression 원문보기

전기전자재료학회논문지 = Journal of the Korean institute of electronic material engineers, v.25 no.7, 2012년, pp.569 - 573  

이규영 (강원대학교 전자정보통신공학부) ,  이준하 (상명대학교 컴퓨터시스템공학과) ,  김태은 (남서울대학교 멀티미디어학과)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

We investigated the speed change of the diamond spherical abrasive during the substrate surface polishing under the pad compression by using classical molecular dynamics modeling. We performed three-dimensional molecular dynamics simulations using the Morse potential functions for the copper substra...

주제어

#Chemical mechanical polishing   #Molecular dynamics   #Semiconductor processes  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 특별히 연마패드에 압력이 가해지는 상황에서 연마입자의 이동속도와 압력과의 관련성은 아직까지 구체적으로 연구된 것이 없다. 따라서 본 논문에서는 단단한 연마패드에 가해지는 압력에 따른 연마입자의 이동속도의 차이를 분자동역학 시뮬레이션을 통하여 연구한다.
  • 본 논문에서는 연마 패드 아래의 다이아몬드 구형 연마입자와 구리 기판 사이에서 연마 패드에 가해지는 압력이 변화할 때 연마입자의 이동속도의 변화에 관하여 분자 동역학 시뮬레이션을 이용하여 연구하였다.
  • 여기서 속도는 연마패드와 웨이퍼 간의 상대 속도이다. 즉 연마율의 예상값은 상대속도가 변하지 않는다면 연마입자의 움직임 속도도 변하지 않는 것으로 예측되지만, 본 연구에서는 이러한 속도에 차이가 나타나게 되는 것을 살펴볼 것이다.

가설 설정

  • 그림 1은 연마과정을 연구하기 위한 분자동역학 시뮬레이션의 원자단위 구조이다. 강체로 가정된 상판의 연마패드는 원자단위 시뮬레이션을 수행하지 않고 일정한 상대속도로 이동하면서 연마입자와 상호작용 되도록 하였다. 단단한 패드에 의한 연마입자의 움직임을 알기 위하여 단단한 패드와 연마입자 그리고 연마입자와 Cu 기판과의 상호작용에 사용되는 Morse potential을 이용하여 시뮬레이션 과정 동안에 패드의 작용을 하도록 하였다.
  • 구리 기판을 사용하였으며, 다이아몬드 구조를 가지는 구형의 연마입자를 사용하였다. 또한 구형 다이아몬드 연마입자는 구리 기판에 다양한 깊이로 삽입되어 자유롭게 운동하도록 가정하였다. 기판은 총 54,080개 구리 원자 면십입방격자 구조로 구성되었으며 다이아몬드 구형 연마입자는 총 5,882개의 원자로 구성되었고, 연마패드는 총 13,520개 구리 원자 면십입방격자 구조로 구성되었다.
  • 본 연구에서 그림 1에 나타난 것과 같은 기판 원자구조 및 연마제 원자구조를 사용하였으며, 상부의 연마패드는 기판과 동일한 구조를 가지는 강체로 가정하였다. 분자동력학 (molecular dynamics, MD) 시뮬레이션은 3차원 구조에 대해서 수행되었다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
Preston 방정식에 따르면 연마율은 어떻게 유추되는가? Shi [10]는 particle penetration과 pad elasticity를 고려하여 다른 모델을 제안하였다. 이러한 모델들은 대부분 Preston 방정식에 따르고 있으며 연마율은 압력과 속도의 곱에 비례하는 것으로 제안하고 있다. 그러나 연마율을 구하기 위한 속도는 연마패드와 기판 사이의 상대 속도인데, 실제 기판과 작용하는 연마입자의 속도가 실제로 기판의 연마율과 직접적인 관련이 있는 것을 알 수 있다.
연마 패드에 가해지는 압력이 변화할 때 연마입자의 이동속도의 변화를 시뮬레이션한 결과는? 분자동역학 시뮬레이션은 Morse 전위에너지 함수와 Tersoff 전위식 함수를 사용하여서, 연마패드가 일정 속도로 움직일 때에 연마패드에 작용하는 압력이 증가함에 따라서 연마입자의 이동속도가 느려지는 현상에 관하여 살펴보았다. 압력이 증가함에 따라서 연마입자가 기판에 삽입되는 깊이가 증가함으로 인하여 높은 압력에서 연마입자가 제자리 구름 현상이 일어날 가능성이 증가함과 동시에, 연마입자가 수평방향으로 이동하기에 요구되는 작용력이 감소하는 결과를 초래하였기 때문이다. 이러한 결과를 마찰계수에도 영향을 미치게 된다. 이러한 결과는 지금까지 Preston 방정식에 의하여 단순하게 연마패드의 압력과 속도에 비례하여 연마율을 구하여 왔던 것과는 다르게 압력의 증가로 인하여 연마입자의 이동속도의 감소가 발생되는 현상을 고려하는 발전된 연마율 방정식이 필요할 것으로 사료되는 연구결과를 얻었다. 이번 연구 결과는 향후 실험 조건과 일치하는 조건에서 원자 구조 및 원자 간 전위 함수 등을 고려함으로써 실제 실험에서 일어나는 현상에 대한 기초 학문적 정보를 제공할 수 있을 것으로 기대된다.
CMP은 어떤 공정인가? CMP (chemical mechanical polishing) 공정은 소재 및 전자산업 전반에서 활용이 증가하고 있는 공정으로, 반도체 공정에서 구리 dual 다마신 공정의 핵심으로 자리잡고 차세대 나노 구조 제작의 핵심 기술이다[1-4]. 구리 CMP 공정은 금속막에 대한 연마 공정으로 dual 다마신 기술이 수율에 매우 민감하게 영향을 미치고 있어 CMP 공정 기술은 초미세 반도체 공정에 있어서 핵심기술로 자리잡은 공정이다 [5-7].
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참고문헌 (13)

  1. K. Singh and R. Bajaj, MRS Bulletin, 27, 743 (2002). 

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  2. K. Singh, S. M. Lee, K. S. Choi, G. B. Basim, W. Choi, Z. Chen, and B. M. Moudgil, MRS Bulletin, 27, 752 (2002). 

    상세보기 crossref

  3. Bajaj, A. Zutshi, R. Surana, M. Naik, and T. Pan, MRS Bulletin, 27, 776 (2002). 

    상세보기 crossref

  4. Evans, MRS Bulletin, 27, 779 (2002). 

    상세보기 crossref

  5. K. J. Lee, S. Y. Kim, and Y. J. Seo, J. KIEEME, 15, 939 (2002). 

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  6. C. B. Kim, S. Y. Kim, and Y. J. Seo, J. KIEEME, 15, 832 (2002). 

  7. C. J. Park, S. Y. Kim, and Y. J. Seo, J. KIEEME, 15, 39 (2002). 

  8. F. Preston, J. Soc. Glass Technol., 11, 214 (1927). 

  9. W. T. Tseng and Y. L. Wang, J. Electrochem. Soc., 144, L15 (1997). 

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  10. F. G. Shi and B. Zhao, Appl. Phys. A67, 249 (1998). 

  11. M. P. Allen and D. J. Tildesley, Computer Simulation of Liquids (Oxford University Press, 1987) p. 71. 

  12. J. W. Kang and Y. G. Choi, J. Semicond. Display Tech., 10, 49 (2011). 

  13. B. H. Park and J. W. Kang, J. Semicond. Display Tech., 10, 47 (2011). 

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