[논문]Oxide CMP 과정에 대한 수치 유동 해석

권달중; 이도형; 홍의관; 박진구

가설 설정

6(a)와 (b)에서 각각 볼 수 있는데, 이 격자를 이용하여 3 차원 수치해석을 수행하였다. 슬러리 필름의 두께는 2 차원과 동일하게 50 卩m 로 가정하였다. 이 형상으로 수치해석 하여 구한 압력 압력 분포 결과가 Fig.
000 개와 373, 296 개로 구성하였다. 연마 패드의 회전에 대한 웨이퍼가 회전하는 상대속도를⑺ 유체의 속도로 가정하였다. 입구에서 0.
IC₁₄00 의 K-그루브의 폭과 높이는 각각 254 pim 과 381 pim 이 다. 패드와 웨이퍼 사이의 슬러리 필름의 두께는 50 pm 으로 가정하였는데, 이는 기존의 실험적 관측과 계산할 수 있는 격자수의 한계에 기인한다[4].

제안 방법

Rodel 사의 IC₁₄00(K-그루브)와 그루브 없는 패드가 실험대상이다. CMP 가공 후에, 광학장치 (Nanometrics, AFT Model 200)를이용하여 웨이퍼의 연마율과 비평탄화율을 측정하였다.
규소 입자가 용해되어 있는 알카리성 슬러리(HS-1200, Hanhwa oxide slurry, Korea) 와 플라즈마 화학 증착법 (PECVD; Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 으로 박막처리된 테오스(TEOS; Tetra Ethyl Ortho Silicate) 웨이퍼(2x2cm²)를 사용하였고, 패드에 그루브가 있는 모델과 없는 모델 두 가지 경우로 나누어 실험을 진행하였다. Rodel 사의 IC₁₄00(K-그루브)와 그루브 없는 패드가 실험대상이다.
본 논문에서 슬러리와 연마 입자의 거동, 그루브의 역할 등에 대하여 2 차원, 3 차원적으로 수치 유동 해석을 수행하였다. 수치해석 결과를 실제 ILD CMP 실험 데이터인 웨이퍼의 연마율(M.
해석을 수행하였다. 수치해석 결과를 실제 ILD CMP 실험 데이터인 웨이퍼의 연마율(M.R.R), 비평탄화율 (WIWNU) 등과 비교하였다.
6 m/s 로 속도 경계조건을 주었다. 유체의 속도가 회전체 (carrier)에 의한 패드의 회전속도에 의한 것이므로 2 차원에서 이를 모사하기 위해 유체의 속도를 구하는 것과 같은 방법으로 0.6 m/s 로 패드의 벽면 경계조건을 정하였고, 3 차원에서는 실제 회전하는 효과를 모사하기 위해 패드의 벽면경계조건을 실험 장치와 맞추어 패드 회전체를 중심으로 각속도3.14 rad/s (30 rpm)으로 하였다. 웨이퍼 면의 경우에는 2 차원에서는 벽면 경계 조건을 주어 속도가 없다고 하였고, 3 차원에서는 실제의 실험장치 모델에 맞추어 웨이퍼 회전체를 중심으로 각속도3.
이 논문에서 ILD CMP 에서 슬러리의 유동 현상과 연마하는 역할을 하는 입자의 거동, 그루브의 역할 등에 대하여 수치적으로 연구하였으며, 이 결과를 실험량인 연마율(M.R.R)과 웨이퍼의 비평 탄화율 (WIWNU) 등과 비교하였다.
1 과 같이 2 차원 격자를 구성하였다. 패드내 그루브의 역할을 이해하기 위해 그루브가 있는 경우와 없는 경우로 구분하여 수치해석을 수행하였다. IC₁₄00 의 K-그루브의 폭과 높이는 각각 254 pim 과 381 pim 이 다.

대상 데이터

규소 입자가 용해되어 있는 알카리성 슬러리(HS-1200, Hanhwa oxide slurry, Korea) 와 플라즈마 화학 증착법 (PECVD; Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 으로 박막처리된 테오스(TEOS; Tetra Ethyl Ortho Silicate) 웨이퍼(2x2cm²)를 사용하였고, 패드에 그루브가 있는 모델과 없는 모델 두 가지 경우로 나누어 실험을 진행하였다. Rodel 사의 IC₁₄00(K-그루브)와 그루브 없는 패드가 실험대상이다. CMP 가공 후에, 광학장치 (Nanometrics, AFT Model 200)를이용하여 웨이퍼의 연마율과 비평탄화율을 측정하였다.
실제의 실험장치를 대상으로 하여 격자를 구성하였는데, 총격자수는 2차원에서 그루브가 있는 경우와 없는 경우를 구분하여 각각 12, 000 개와 14, 400 개의 격자를 만들었고, 3 차원에서는 각각 100, 000 개와 373, 296 개로 구성하였다. 연마 패드의 회전에 대한 웨이퍼가 회전하는 상대속도를⑺ 유체의 속도로 가정하였다.
이 논문에 언급된 모든 실험은 PM5 (Logitech) CMP 장치로 수행되었다. 이 장치의 웨이퍼 회전체와 패드 회전체의 속도는 30 rpm, 웨이퍼가 부착되는 회전체의 압력은 6.

이론/모형

복잡한 슬러리의 유동을 해석하기 위해 CMP 공정의 웨이퍼와 패드 사이를 대상 모델로 하여 2 차원과 3 차원으로 격자를 구성하여 비압축성 Navier-Stokes 방정식으로 시뮬레이션을 수행하였다. 매우 거친 패드 표면과 미세기공 때문에 발생하는 난류를 모사하기 위해, 표준형 k-s 모델을 사용하였는데 난류강도는 10%로 계산하였다⑸ 유동을 풀기 위하여 upwind 방법으로 수치해석 하였고, SIMPLE 계열 알고리즘을 기반으로 속도와 압력에 대한 계산을 수행하여 해를 갱신하였다⑹
수행되었다. 복잡한 슬러리의 유동을 해석하기 위해 CMP 공정의 웨이퍼와 패드 사이를 대상 모델로 하여 2 차원과 3 차원으로 격자를 구성하여 비압축성 Navier-Stokes 방정식으로 시뮬레이션을 수행하였다. 매우 거친 패드 표면과 미세기공 때문에 발생하는 난류를 모사하기 위해, 표준형 k-s 모델을 사용하였는데 난류강도는 10%로 계산하였다⑸ 유동을 풀기 위하여 upwind 방법으로 수치해석 하였고, SIMPLE 계열 알고리즘을 기반으로 속도와 압력에 대한 계산을 수행하여 해를 갱신하였다⑹
슬러리의 거동과 연마하는 역할을 하는 입자의 거동, 패드내 그루브의 역할 등을 시뮬레이션하기 위한 모든 수치해석은 FVM(finite volume method)으로 수행되었다. 복잡한 슬러리의 유동을 해석하기 위해 CMP 공정의 웨이퍼와 패드 사이를 대상 모델로 하여 2 차원과 3 차원으로 격자를 구성하여 비압축성 Navier-Stokes 방정식으로 시뮬레이션을 수행하였다.

성능/효과

있었다. 또, 패드내 그루브 영역의 웨이퍼에서의 전단응력 값이 국부적으로 높게 나와서 연마율이 높을 것으로 예측 되었다.
반면, 그루브가 존재하지 않을 경우에 연마가 거의 일어나지 않고 비평 탄화율도 매우 높다. 수치 유동 해석은 국부적인 영역의 물리현상(local physics)을 분석하여 CMP 의 매커니즘을 이해하는데 매우 유용한 도구로 활용되었으며 실험 결과와도 잘 부합되었다.
수치해석을 통하여 그루브의 상단에 연마 입자가 집중되는 것을 알 수 있었고, 그루브가 없는 패드에서 CMP 공정을 할 경우에 압력구배가 커서 비평 탄화율이 높아지게 됨을 확인할 수 있었다. 또, 패드내 그루브 영역의 웨이퍼에서의 전단응력 값이 국부적으로 높게 나와서 연마율이 높을 것으로 예측 되었다.
정도인데, 이는 마이크로 영역에서 웨이퍼를 연마하는 작용을 하리라고 예측할 수 있다. 이 결과로 그루브가 높은 연마율과 낮은 비평탄화율을 갖게 하는 역할을 한다는 것을 알 수 있다.
그루브가 있는 패드의 경우에 수치해석에서 그루브 영역 주변에서 전단응력이 750 Pa.정도 더 높게 나왔는데, 실제 실험에서도 그루브가 없는 경우보다 2, 383 A/min 정도 더 높은 연마율을 확인할 수 있었다. 비평탄화율의 경우에도 그루브가 있는 경우가 5.

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

[국내논문] Oxide CMP 과정에 대한 수치 유동 해석
Numerical Study on Polishing Behavior during Oxide CMP 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

AI 본문요약
AI-Helper

가설 설정

제안 방법

대상 데이터

이론/모형

성능/효과

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

[국내논문] Oxide CMP 과정에 대한 수치 유동 해석 Numerical Study on Polishing Behavior during Oxide CMP 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

가설 설정

제안 방법

대상 데이터

이론/모형

성능/효과

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

[국내논문] Oxide CMP 과정에 대한 수치 유동 해석
Numerical Study on Polishing Behavior during Oxide CMP 원문보기

AI 본문요약
AI-Helper