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CMP 컨디셔너의 다이아몬드 입자 모양이 연마 패드 표면 형상 제어에 미치는 영향
Effect of Diamond Abrasive Shape of CMP Conditioner on Polishing Pad Surface Control 원문보기

한국윤활학회지 = Tribology and lubricants, v.35 no.6, 2019년, pp.330 - 336  

이동환 (부산대학교 대학원 기계공학부) ,  이기훈 (부산대학교 대학원 기계공학부) ,  정선호 (부산대학교 대학원 기계공학부) ,  김형재 (한국생산기술연구원 동남권본부 정밀가공제어그룹) ,  조한철 (한국생산기술연구원 동남권본부 정밀가공제어그룹) ,  정해도 (부산대학교 대학원 기계공학부)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Conditioning is a process involving pad surface scraping by a moving metallic disk that is electrodeposited with diamond abrasives. It is an indispensable process in chemical-mechanical planarization, which regulates the pad roughness by removing the surface residues. Additionally, conditioning main...

주제어

#연삭 마모   #화학 기계적 평탄화   #컨디셔닝 시뮬레이션   #패드 컨디셔닝   #패드 프로파일  

표/그림 (16)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 본 연구에서는 컨디셔너의 다이아몬드 입자의 형상이 패드 표면 형상 제어에 미치는 영향에 대하여 파악하는 것을 목표로 한다. 불균일한 형상의 다이아몬드 입자를 가진 컨디셔너(Random shape abrasive conditioner, RSC)와 균일한 형상의 다이아몬드 입자를 가지는(Uniform shape abrasive conditioner, USC) 두 가지 컨디셔너가 사용되었으며 시뮬레이션과 실제 공정 결과의 비교를 통해 다이아몬드 입자의 모양이 연마 패드 표면 형상 제어에 미치는 영향에 대해 기술하였다.
  • 본 연구에서는 컨디셔너의 다이아몬드 입자의 형상이 패드 표면 형상 제어에 미치는 영향을 확인하였다. 불균일한 형상의 다이아몬드 입자를 가지는 RSC를 사용한 경우 연마 패드의 마모 유무에 상관없이 시뮬레이션과 유사하게 마모가 분포되었다.

가설 설정

  • 해당 시뮬레이터는 컨디셔닝 조건에 따라 연마 패드의 단위 영역을 통과하는 다이아몬드 입자 궤적의 수를 계산한다. 이를 스크래치 밀도(Scratching density)로 정의하며 패드 마모량은 스크래치 밀도에 비례한다고 가정한다. Fig.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
CMP 공정에 사용 되는 폴리우레탄 재질의 연마 패드 표면에 존재하는 미세 돌기와 기공의 역할은 무엇인가? CMP 공정에 사용 되는 폴리우레탄 재질의 연마 패드 표면에는 수많은 미세 돌기와 기공이 존재한다. 연마 패드 표면의 미세 돌기는 기판 표면과 직접적인 접촉을 통해 기계적 연마에 참여하며 기공은 슬러리 입자의 포집 및 운반을 통해 슬러리 입자의 연마 참여를 유도한다.
화학 기계적 평탄화 공정이란 무엇인가? 화학 기계적 평탄화(Chemical Mechanical Planarization, CMP) 공정은 반도체 8대 제조 공정 중 하나로 슬러리에 의한 화학 반응 하에서 연마 패드와 기판 표면 사이의 기계적 마찰을 통해 웨이퍼 표면을 평탄화 시키는 공정이다. CMP 공정에 사용 되는 폴리우레탄 재질의 연마 패드 표면에는 수많은 미세 돌기와 기공이 존재한다.
CMP 공정에 사용 되는 폴리우레탄 재질의 연마 패드 표면에는 무엇이 존재하는가? 화학 기계적 평탄화(Chemical Mechanical Planarization, CMP) 공정은 반도체 8대 제조 공정 중 하나로 슬러리에 의한 화학 반응 하에서 연마 패드와 기판 표면 사이의 기계적 마찰을 통해 웨이퍼 표면을 평탄화 시키는 공정이다. CMP 공정에 사용 되는 폴리우레탄 재질의 연마 패드 표면에는 수많은 미세 돌기와 기공이 존재한다. 연마 패드 표면의 미세 돌기는 기판 표면과 직접적인 접촉을 통해 기계적 연마에 참여하며 기공은 슬러리 입자의 포집 및 운반을 통해 슬러리 입자의 연마 참여를 유도한다.
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참고문헌 (13)

  1. Lee, S. H., Kim, H. J., Ahn, D. G., Jeong, H. D., "A Study on Novel Conditioning for CMP", Journal of KSPE., Vol.16, No.5, pp.40-47, 1999. 

  2. Lee, H. S, "Tribology Research Trends in Chemical Mechanical Polishing (CMP) Process", Tribol. Lubr., Vol.34, No.3, pp.115-122, 2018, https://doi.org/10.9725/kts.2018.34.3.115 

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  3. Zhou, Y. Y., Davis E. C., "Variation of Polishing Pad Shape during Pad Dressing", Mater. Sci. Eng., B68, pp 91-98, 1999. 

  4. Lee, H. S., Lee, S. J., "Investigation of Pad Wear in CMP with Swing-arm Conditioning and Uniformity of Material Removal", Precis. Eng., 49, pp85-91, 2017. 

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  5. Chang, O. M., Kim, H. J., Park, K. H., Park, B. Y., Seo, H. D., Jeong, H. D., "Mathematical Modeling of CMP Conditioning Process", Micoelectro. Eng., 84, pp577-583, 2007. 

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  6. Lee, S. J., Jeong, S. H., Park, K. H., Kim, H. J., Jeong, H. D., "Kinematical Modeling of Pad Profile Variation during Conditioning in Chemical Mechanical Polishing", Jpn. J. Appl. Phys., 48, 2009,https://dx.doi.org/10.1143/JJAP.48.126502 

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  7. Li, Z. C., Baisie, E. A., Zhang, X. H., "Diamond Disc Pad Conditioning in Chemical Mechanical Planarization (CMP): A Surface Element Method to Predict Pad Surface Shape", Precis. Eng., 36, pp.356-363, 2012. 

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  9. Park, K. H., Jeong, H. D., "Investigation of Pad Surface Topography Distribution for Material Removal Uniformity in CMP Process", J. Electrochem. Soc., Vol.155, No.8, pp.595-602, 2008, https://doi.org/10.1149/1.2938378 

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  10. Tsai, M. Y., Chen, W. K., "Effect of CMP Conditioner Diamond Shape on Pad Topography and Oxide Wafer Performances", Int. J. Manuf. Technol., 55, pp253-262, 2011, https://doi.org/10.1007/s00170-010-3055-y 

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  11. Shin, C. M., Kulkarni, A., Kim, K. J., Kim, H. J., Jeon, S. H., Kim, E. C., Jin, Y. H., Kim, T. S., "Diamond Structure-dependent Pad and Wafer Polishing Performance during Chemical Mechanical Polishing", Int. J. Adv. Manuf. Technol., 97, pp536-571, 2018, https://doi.org/10.1007/s00170-018-1956-3 

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  12. Tsai, M. Y., Liao, Y. S., "Dressing Characteristics of Oriented Single Diamond on CMP Polyurethane Pad", Mach. Sci. Technol., 13, pp92-105, 2009, https://doi.org/10.1080/10910340902776101 

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  13. Groover, M. P., Introduction to Manufacturing Processes, Chap. 18, John Wiley & Sons Inc., 2012. 

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