[논문]Copper CMP시 연마균일성에 관한 기계적 해석

정해도; 이현섭; 김형재

Copper CMP시 연마균일성에 관한 기계적 해석
Mechanical Analysis on Uniformity in Copper Chemical Mechanical Planarization 원문보기

정해도 (부산대학교 기계공학부) , 이현섭 (부산대학교 정밀기계공학과) , 김형재

The studies on Cu CMP have focused on material removal and its mechanisms. Although many studies have been conducted on the mechanism of Cu CMP, a study on uniformity in Cu CMP is still unknown. Since the aim of CMP is global and local planarization, the approach to uniformity in Cu CMP is essential to elucidate the Cu CMP mechanism as well. The main purpose of the experiment reported here was to investigate the roles of slurry components in the formation of the uniformity in Cu CMP. All the results of in this study showed that the uniformity in Cu CMP could be controlled by the contents of slurry components.

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문제 정의

또한 대부분의 연구가 화학적으로 슬러리가 구리를 제거하는 매카니즘(mechanism)에 집중되어 있었다, 하지만 CMP는 표면의 요철을 평탄화(planarization)시키는데 그 목적이 있으므로 연마균일성(uniformity)에 관한 연구 또한 매우 중요할 것으로 보인다. 따라서 본 논문에서는 기존의 화학적인 연마 매카니즘을 바탕으로 구리 CMP에서의 연마균일성에 관하여 기계적인 관점에서 접근해 보고자 한다.
본 논문에서는 구리 CMP에서 슬러리 구성요소의 함량변화에 따른 연마프로파일의 변화譽 기계적인 관점에서 접근하였다.

제안 방법

헤드와 테이블 회전속도 80ipm에서 실시하였다. 구리박막의 두께는 Four point probe(Changmin Tech)를 이용하여 측정하였다.
이를 설명하기 위해서 그림 2에서와 같이 CMP에서의 온도분포, 압력분포, 패드마모 프로파일의 개념을 도입하였다. 일반적으로 CMP시 웨이퍼상의 온도 분포는 Z1 림 2(a)와 같이 웨이퍼의 중앙부가 외주부보다 높은 형상을 가진다.

대상 데이터

CMP 장비는 G&P Technology2| POLI500을 이용하였으며 모든 실험은 압력 3.1psi. 헤드와 테이블 회전속도 80ipm에서 실시하였다.
본 실험에서 사용된 구리 CMP 슬러리는 산화제로 과산화수소(hydrogen peroxide), 착화제(complexing agent)로 구연산(citric acid), 연마입자(abrasive)로 꼴로이달 실리카 (O이loidal silica)를 사용하였으며, 슬러리의 pH는 4를 유지하였다. CMP 장비는 G&P Technology2| POLI500을 이용하였으며 모든 실험은 압력 3.

성능/효과

콜로이달 실리카의 항량이 종가함에 따라서 웨이퍼 외주부의 연마 제거율이 커짐을 알 수 있었다. 따라서 실험에 사용된 조건을 가진 구리 CMP 슬러리에서 콜로이달 실리카는 구리 웨이퍼의 외주부르 기계적으로 제거하는 역할을 하는 것으로 보인다.
도시한 것이다. 콜로이달 실리카의 항량이 종가함에 따라서 웨이퍼 외주부의 연마 제거율이 커짐을 알 수 있었다. 따라서 실험에 사용된 조건을 가진 구리 CMP 슬러리에서 콜로이달 실리카는 구리 웨이퍼의 외주부르 기계적으로 제거하는 역할을 하는 것으로 보인다.

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