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CMP 후 세정용 PVA 브러쉬의 접촉압력 분포 측정
Contact Pressure Distribution Measurement of PVA Brush for Post CMP Cleaning 원문보기

반도체디스플레이기술학회지 = Journal of the semiconductor & display technology, v.15 no.4, 2016년, pp.73 - 78  

유선중 (동양미래대학교) ,  김덕중 (브러쉬텍)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Contact pressure distribution between PVA brush and semiconductor wafer was measured by developing a test setup which could simulates the post CMP cleaning process. The test set-up used thin film type pressure sensor which could measure the pressure distribution of contact area with the resolution o...

주제어

#post CMP cleaning   #PVA brush   #contact pressure  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 CMP 후 세정에 이용되는 PVA 브러쉬의접촉압력 분포에 대해서 직접적인 측정을 통한 현상을 분석하고자 하였다. 이를 위하여 실재 CMP 장비의 세정스테이지를 모사할 수 있는 실험장치를 제작하였으며, 접촉압력 분포를 세부적으로 측정할 수 있는 시트 형태의 압력센서를 브러쉬와 석영판에 접촉하도록 설치하였다.
  • 이상과 같이 기존 연구는 모두 웨이퍼와 브러쉬 간의 접촉 현상을 간접적인 방법으로 측정하고자 한 시도라고 할 수 있다. 본 연구에서는 기존 연구의 연장선 상에서 웨이퍼와 브러쉬 간에 작용하는 접촉압력을 직접적으로 측정하는 방법을 개발하고자 하였다. 이를 위하여 세정 중에 웨이퍼-브러쉬 간의 접촉압력을 실시간으로 측정할 수 있는 실험장치를 제작할 필요가 있다.
  • 실험 결과에 의하면 인접한 돌기 간격에서 접촉압력의 최대 최소값은 20~70% 수준까지 차이가 발생함을 확인하였다. 이상과 같이 본연구에서는 PVA 브러쉬를 사용하는 CMP 후 세정 공정에서 접촉압력 분포를 세부적으로 측정할 수 있는 기술을 개발하였으며 실험을 통하여 이를 검증하였다.
  • CMP 세정에 대해서는 다음과 같은 연구가 이루어져 왔다. 지금까지의 연구 결과는 웨이퍼와 브러쉬 간에 작용하는 힘 또는 압력을 측정함으로써 PVA 브러쉬의 세정메커니즘을 규명하고자 하였다. Kim은 브러쉬의 초기 브레이크인(break-in), 웨이퍼-브러쉬 간격 및 접촉 방법에 대한 세정 후 파티클 변화에 대해서 실험하였다[5].
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
웨이퍼의 세정은 어떻게 이루어지는가? 1과 같이 구비하고있다. 웨이퍼의 세정은 DI(deionized water), HF(hydrofluoric acid), SC1(standard cleaning 1) 등의 세정액을 이용한 습식공정(wet process)으로 진행이 되며 동시에 브러쉬에 의한 접촉식 방법이 병행되는 것이 일반적이다.
CMP 공정의 주요 불량 유형으로 무엇이 있는가? 1반도체 CMP(chemical mechanical polishing) 공정의 주요 불량(defect)의 유형으로는 웨이퍼 표면의 슬러리(slurry) 입자, 유기물 잔사, 금속 입자 등의 잔류 및 스크레치 발생 등이 있다. 이러한 불량들은 모두 소위 “심각한 불량(killing defect)”으로 알려져 있으며 웨이퍼의 제조 수율에 직접적으로 영향을 준다.
PVA 브러쉬의 특징과 그 역할은 무엇인가? 접촉식 세정에서는 PVA 브러쉬가 이용되고 있다. Polyvinyl Alcohol (PVA)을 재질로 하는 브러쉬는 친수성 표면 과 다공질의 내부 구조를 가지고 있으며 웨이퍼의 표면과 물리적으로 직접 접촉하여 불량을 유발하는 입자나잔사 등을 제거하는 역할을 한다.
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참고문헌 (9)

  1. S. H. Kim, T. Katoh, H. G. Kang, M. S. Kim, U. G. Paik, J. G. Park, "Effect of the Nano Ceria Slurry Characteristics on end Point Detection Technology for STI CMP", J. the Semiconductor & Display Equipment Technology, Vol. 3, No. 1, pp. 15-20, 2004. 

  2. M. Y. Lee, T. Katoh, H. G. Kang, J. H. Park, J. G. Park, U. Paik, "Effect of Large Particles and Filter Size in Central Chemical Supplying(CCS) System for STI-CMP on Light Point Defects(LPDs)", J. the Semiconductor & Display Equipment Technology, Vol. 3, No. 4, pp. 139-144, 2004. 

  3. O. K. Kwon, T. H. Choi, J. H. Lee, "Molecular Dynamics Study on Property Change of CMP Process by Pad Hardness", J. the Semiconductor & Display Technology, Vol. 12, No. 1, pp. 61-65, 2013. 

  4. S. Y. Lee, K. S. Kim, "A Numerical Analysis Using CFD for Effective Process at CMP Equipment", J. the Semiconductor & Display Technology, Vol. 10, No. 4, pp. 61-65, 2011. 

  5. Hong Jin Kim, "Effect of Brush Treatment and Brush Contact Sequence on Cross Contaminated Defects during CMP in-situ Cleaning", J. Korean Soc. Tribol. Lubr. Eng., Vol. 31, No. 6, pp. 239-244, December 2015. 

  6. Hanchul Cho, Youngmin Kim, Hyunseop Lee, Sukbae Joo, Haedo Jeong, "The Effect of PVA Brush Scrubbing on Post CMP Cleaning Process for Damascene Cu Interconnection", Solid State Phenomena Vols. 145-146, pp. 367-370, 2009. 

    상세보기 crossref

  7. Woon-Ki Shin, Sun-Joon Park, Hyun-Seop Lee, Moon-Ki Jeong, Young-Kyun Lee, Ho-Jun Lee, Young-Min Kim, Han-Chul Cho, Suk-Bae Joo and Hae-Do Jeong, "Particle Removal on Buffing Process After Copper CMP", J. KIEEME, Vol. 24, No. 1, pp. 17-21, January 2011. 

  8. J. H. An, Y. B. Park, H. D. Jeong, "Structural Effect of PVA Brush Nodule on Particle Removal Efficiency during Brush Scrubber Cleaning", Key Engineering Materials, Vol. 516, pp. 84-89, 2012. 

    상세보기 crossref

  9. Pressure Mapping Sensor 5101, Tekscan Data Sheet. 

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