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문제 정의
- Cu disc와 wafer의 특성을 비교해 보고자 우선 wafer의 H2O2 농도에 따라서 어떤 변화가 있는지 알아보았으며, 그 결과는 그림 1에서 잘 보여주고 있다. 그림 1에서 보면, Citric acid와 Ammonium citrate 0.
- 이 논문의 목적은 Cu wafer와 disc의 특성을 서로 비교 하여, Cu disc가 wafer의 대체물로 가능한지를 조사하였다. 그리고, H2O2의 농도에 따라서 두개의 특성을 비교 하였다.
제안 방법
- )을 사용 하였다. EG&G 273A의 장비를 이용하여 Cu wafei와 disc 의 전기화학적인 상태를 분석 비교 하였으며, Etch rate의 측정은 용액 안에 Cu wafer와 disc를 넣은 후 용액을 stirring을 하면서 측정하였다.
- 그림 4. H2O2의 농도 변화에 대한 Cu wafeir와 disc 의 Removal rate / Etch rate 비교.
- Table 1. H2O2의 농도 변화에 대한 Cu wafer와 disc의 removal rate, etch rate의 비교 및 Rr/Er 비교.
- co), 무개 측정 장비로는 Shimadzu AY 220 Max 220g, 전기화학적인 분석은 EG&G 273A를 사용하였다. PM~5 (Genitech.co) 의 장비를 사용 하여 Cu disc와 wafer의 removal rate을 비교하였다. 공정 조건은 7psi의 압력을 주고, pad와 head의 rpme 50rpm으로 두 개의 속도를 일정 홈卜게하여 1분간 공정을 실시하였다.
- Tablel에서는 H2O2 의 농도 변화에 대한 Cu wafer와 disc의 removal rate, etch rate을 비교하였으며, 서로의 비율을 알아보았다.
- 그림 1, 2번의 결과를 보면, H2O2 5 vol%에서의 removal rate 값이 제일 높았다는 것을 알 수 있었다. 그래서 다음 실험부터 H2O2 농도를 고정 하기 위해서 Cu waf所와 disc의 H2O2 농도 변화에 대한 etch rate을 구하여 보았다. 그 결과 1 vol%에서 etch rate이 가장 높았으며, 30 vol%로 갈수록 etch rate이 감소한다는 것을 알게 되었다.
- 조사하였다. 그리고, H2O2의 농도에 따라서 두개의 특성을 비교 하였다. 그 결과, Cu disc와 wafer의 H2O2 농도에 대한 removal rate은 차이가있었으나, Cu wafer, disc 모두 H2O2의 농도가 1 voi%부터 5 vol% 까지는 removal rate이 증가 하는 것을 보였으나, 10 vol%이후로는 감소하는 경향성은 둘 다 같았다.
- 그림 1에서 보면, Citric acid와 Ammonium citrate 0.15 mol과 y-Alumina particle 3 wt%를 첨가한 후에 이 두 가지 slurry에서의 경향성을 실험을 통하여 알아보았다. 그 결과 H2O2의 농도가 5 vol%에서 removal rate가 최대 값을 가지게 된다는 것을 알았으며, 이 실험 결과의 경향성은 1에서 5 vol% 까지는 removal rate이 증가하였으나, 그 이후로는 감소하게 된다는 것을 알았다.
대상 데이터
- 이 실험에 사용된 polisher 장비는 PM-5 (Genitech.co), 무개 측정 장비로는 Shimadzu AY 220 Max 220g, 전기화학적인 분석은 EG&G 273A를 사용하였다. PM~5 (Genitech.
- 이 실험에 사용된 y-Alumina (Degussa)의 물안에서의 특성은 hydrophilic 이며, BET surface area는 100 ±15 nS/g이고, 평균 주요 입자 크기는 13 nm, 밀도는 3.2 g/ml의 특성을 가진 것을 사용하였다.
이론/모형
- Polishing pad 로는 IC-1400 동심원 모양의 k-groove (Rodel co.), conditioning 방법으로는 ex-situ diamond disk (Shin han co.)을 사용 하였다. EG&G 273A의 장비를 이용하여 Cu wafei와 disc 의 전기화학적인 상태를 분석 비교 하였으며, Etch rate의 측정은 용액 안에 Cu wafer와 disc를 넣은 후 용액을 stirring을 하면서 측정하였다.
성능/효과
- 그 결과, Cu disc와 wafer의 H2O2 농도에 대한 removal rate은 차이가있었으나, Cu wafer, disc 모두 H2O2의 농도가 1 voi%부터 5 vol% 까지는 removal rate이 증가 하는 것을 보였으나, 10 vol%이후로는 감소하는 경향성은 둘 다 같았다. Etch rate의 경우 1 v이%에서 etch rate이 가장 높았으며, 30 vol%로 갈수록 etch rate이 감소한다는 것을 알게 되었고, Cu wafer와 disc의 경우 etch rate의 경향성은 일치 한다는 것을 알았다. Cu wafer와 disc의 removal rate과 etch rate의 비는 H2O2의 농도가 10 vol% 에서 제일 높았으며, EG&G 273A 를 이용 하여 corrosion potential과 Rp (Polarization resistance)를 비교 홍!] 본 결과 Cu wafer 와 disc 의 corrosion potential의 변화가 거의 일치하게 일어난다는 점과, 서로의 corrosion potential특성에 대해서는 차이가 거의 없다는 것을 알 수 있었다.
- Etch rate의 경우 1 v이%에서 etch rate이 가장 높았으며, 30 vol%로 갈수록 etch rate이 감소한다는 것을 알게 되었고, Cu wafer와 disc의 경우 etch rate의 경향성은 일치 한다는 것을 알았다. Cu wafer와 disc의 removal rate과 etch rate의 비는 H2O2의 농도가 10 vol% 에서 제일 높았으며, EG&G 273A 를 이용 하여 corrosion potential과 Rp (Polarization resistance)를 비교 홍!] 본 결과 Cu wafer 와 disc 의 corrosion potential의 변화가 거의 일치하게 일어난다는 점과, 서로의 corrosion potential특성에 대해서는 차이가 거의 없다는 것을 알 수 있었다. 다만, Cu wafers} disc 보다는 Rp (Polarization resistance) 값이 큰 것으로 보아 disc 보다는 wafei■가 removal rate의 값이 작을 것이라고 생각 되어지며, 실제로도 그림 2를 보면wafei■보다는 disc의 removal rate 이 높다는 것을 알 수 있다.
- H2O2 농도가 5, 10 vol%를 비교 중H 보면, 큰 차이는 없다. 결론적으로는 H2O2의 농도가 10 vol% 에서의 removal rate / etch rate 비가 높다는 점은 Cu wafer■나 disc나 같았다.
- 그래서 다음 실험부터 H2O2 농도를 고정 하기 위해서 Cu waf所와 disc의 H2O2 농도 변화에 대한 etch rate을 구하여 보았다. 그 결과 1 vol%에서 etch rate이 가장 높았으며, 30 vol%로 갈수록 etch rate이 감소한다는 것을 알게 되었다.
- 15 mol과 y-Alumina particle 3 wt%를 첨가한 후에 이 두 가지 slurry에서의 경향성을 실험을 통하여 알아보았다. 그 결과 H2O2의 농도가 5 vol%에서 removal rate가 최대 값을 가지게 된다는 것을 알았으며, 이 실험 결과의 경향성은 1에서 5 vol% 까지는 removal rate이 증가하였으나, 그 이후로는 감소하게 된다는 것을 알았다.
- 그리고, H2O2의 농도에 따라서 두개의 특성을 비교 하였다. 그 결과, Cu disc와 wafer의 H2O2 농도에 대한 removal rate은 차이가있었으나, Cu wafer, disc 모두 H2O2의 농도가 1 voi%부터 5 vol% 까지는 removal rate이 증가 하는 것을 보였으나, 10 vol%이후로는 감소하는 경향성은 둘 다 같았다. Etch rate의 경우 1 v이%에서 etch rate이 가장 높았으며, 30 vol%로 갈수록 etch rate이 감소한다는 것을 알게 되었고, Cu wafer와 disc의 경우 etch rate의 경향성은 일치 한다는 것을 알았다.
- 15 mol에서 田。2의 농도변화에 대한 removal rate의 관계는 Cu wafer.와 같은 경향을 보인다는 것을 알았으며, 주의 깊게 고려해야할 점은 Cu wafer보다는 removal rate이 더 높다는 것을 알수 있었다.
- 의 형성이 H2O2의 함유량이 많아질수록 더 많이 형성 된다는 것을 알 수 있었다. 이 결과로, H2O2의 농도가 많아질수록 passivation layer 의 두께 형성이 많다는 것과, 이로 인하여 H2O2의 함유량이 많아질수록 removal rate이 감소한다는 점을 증명 할 수 있었다.
- 이러한 결과는 Cu disc 보다 wafer 가 Rp (Polarization resistance)값이 크기 때문에 표면에 passivation layer가 disc보다는 더 두껍게 형성 될 것이라는 예측을 할 수 있었으며, H2O2의 농도가 많아질수록 Cu wafer와 disc 모두 Rp (Polarization resistance)^] 값이 증가하는 것으로 보아 passivation layer.의 형성이 H2O2의 함유량이 많아질수록 더 많이 형성 된다는 것을 알 수 있었다.
후속연구
- 이러한 장점들 때문에 이 논문에서는 Cu disc와 Electroplating 된 Cu wafei■의 전기화학적인 성질, 각각의 부식되는 속도 (Etch rate), 제거 효율 (Removal rate), Corrosion potential과 Polarization resistance의 비교 실험을 통하여 만약에 Cu 금속 disc와 Cu plating된 wafer의 실험 결과가 유사하다면, 대신 하여 사용할 수 있을 것이다[2, 4, 5]. 우선, 서로를 비교하기 위해서는 각각을 연마 (polishing) 하였을 경우 제거 효율을 알 수 있는 수식이 필요 하였으며, 부식 속도를 측정 하였을 때도 이를 구할 수 있는 수식이 필요하다.
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