[논문]새로운 연마입자를 이용한 텅스텐 슬러리 개발

유영삼; 강영재; 김인권; 홍의관; 박진구; 정석조; 변정환; 김문성

새로운 연마입자를 이용한 텅스텐 슬러리 개발
Development of Tungsten CMP (Chemical Mechanical Planarization) Slurry using New Abrasive Particle 원문보기

유영삼 (한양대학교 공학대학 재료화학공학부) , 강영재 (한양대학교 공학대학 재료화학공학부) , 김인권 (한양대학교 공학대학 재료화학공학부) , 홍의관 (한양대학교 공학대학 재료화학공학부) , 박진구 (한양대학교 공학대학 재료화학공학부) , 정석조 , 변정환 , 김문성

Tungsten CMP needs interconnect of semiconductor device ULSI chip and metal plug formation, CMP technology is essential indispensable method for local planarization. This Slurry development also for tungsten CMP is important, slurry of metal wiring material that is used present is depending real condition abroad. It is target that this research makes slurry of efficiency that overmatch slurry that is such than existing because focus and use colloidal silica by abrasive particle to internal production technology development. Compared selectivity of slurry that is developed with competitor slurry using 8" tungsten wafer and 8" oxide wafer in this experiment. And removal rate measures about density change of $H_2O_2$ and Fe particle. Also, corrosion potential and current density measure about Fe ion and Fe particle. As a result, selectivity find 83:1, and expressed similar removal rate and corrosion potential and current density value comparing with competitor slurry.

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문제 정의

현재 사용되어 지고 있는 슬러리의 대무분은 국외 수입에 의존해 오는 실정이다. 따라서 본 논문에서는 텅스텐 CMP 슬러리를 순수 국산기술을 이基 하여 개발하는 것에 초점을 맞추었다. 연마입자로는 순수국내 기술로 제조한 콜로이달 실리카(colloidal silica)를 이용하여 기존 수입 슬러리 보다 더 우수한 효율의 국산 슬러리를 만드는 것이 목표이다.
따라서 본 논문에서는 텅스텐 CMP 슬러리를 순수 국산기술을 이基 하여 개발하는 것에 초점을 맞추었다. 연마입자로는 순수국내 기술로 제조한 콜로이달 실리카(colloidal silica)를 이용하여 기존 수입 슬러리 보다 더 우수한 효율의 국산 슬러리를 만드는 것이 목표이다.

제안 방법

CMP 공정 전후의 두께를 측정하기 위해서 텅스텐 웨이퍼는 4-point probe (Changmin Tech, Korea)를 이용하였고, Oxide 웨이퍼는 S「2000 DLXn (K-Mac. Korea)을 이용하여 서로의 선택비를 비교하였다. 그리고 ACE Hightec 회사에서 개발한 slurry에 첨가되는 Fe particle과 기존의 slurry 에 첨가되는 Fe ion 의 물성을 비교하기 위引여 EG&G 273A(그림 1(b)) 장비를 이용하여 텅스텐 웨이퍼의 corrosion potential and current density를 비교 측정하였다.
Korea)을 이용하여 서로의 선택비를 비교하였다. 그리고 ACE Hightec 회사에서 개발한 slurry에 첨가되는 Fe particle과 기존의 slurry 에 첨가되는 Fe ion 의 물성을 비교하기 위引여 EG&G 273A(그림 1(b)) 장비를 이용하여 텅스텐 웨이퍼의 corrosion potential and current density를 비교 측정하였다.
본 연구에서 그림 2에서와 같이 Fe particle이 Fe ion 대신 산화촉진제로 사용가능한지 알아보기 위해 기존의 발표된 논문에서 Fe ion에 田6를 첨가하여 측정한 결고H이를 바탕으로 Fe particle의 Corrosion potential값을 측정해보았다. 그 결과 Fe i이!과 비슷한 경향을 보인다는 것을 알 수 있었고, 따라서 Fe particle이 Fe ion 대신 산화촉진제로 사용핧 수 있다는 것을 예측할 수 있었다.
진행하였다. 실험조건은 任6농도를 3.03%로 하고 Fe Particle의 농도률 lOppm부터 lOOppm까지 변화시켰다. □ 결과 Fe particle 52ppm에서 lOOppm사이에서 상용화된 slurry보다 더 효율적인 Removal rate값이 나왔다.

대상 데이터

실험에 사용된 웨이퍼는 8" 텅스텐 웨이퍼를 사용하였으며, 선택비를 비교하기 위해 8" Oxide 웨이퍼를 사용하였다. CMP 장田로는 Poli-500 (GNP Tech, Korea, 그림 1(a))를 이용하였고 공정조건은 Head 속도 50rpm, Pad 속도 50rpm, 그리고 Pressure는 3ps로 하여 실험을 실시하였다.
CMP 장田로는 Poli-500 (GNP Tech, Korea, 그림 1(a))를 이용하였고 공정조건은 Head 속도 50rpm, Pad 속도 50rpm, 그리고 Pressure는 3ps로 하여 실험을 실시하였다.
Slurry 안에 abrasive particle로는 ACE Hightec에서 제조한 c이loidal silica를 이용하였으며, g이loidal silica를 이용하여 새로 개발한 shiny와 보편적으로 상용화된 shmry를 가지고 실험을 하였다.

성능/효과

같이 田。2의 농도가 3v이%일 때 상용화된 슬러리보다 더 효율적인 결과를 얻게 되었다. 이러한 결과들을 종합해 볼 때 국내 텅스텐 CMP skirry에 Fe particle과 HQ2를 첨가하면 상용화된 slurry와 비슷한 성능을 가진다는 것을 알 수 있었다.
03%로 하고 Fe Particle의 농도률 lOppm부터 lOOppm까지 변화시켰다. □ 결과 Fe particle 52ppm에서 lOOppm사이에서 상용화된 slurry보다 더 효율적인 Removal rate값이 나왔다. 二I러므로 Fe ion 대신 Fe particle을 사基하여도 가능하다는 것을 알 수 있었다.
그 결과 Fe i이!과 비슷한 경향을 보인다는 것을 알 수 있었고, 따라서 Fe particle이 Fe ion 대신 산화촉진제로 사용핧 수 있다는 것을 예측할 수 있었다.
본 실험올 통하여 순수 국내 기술로 제작한 텅스텐 slurry를 개발핥 수 있음을 증명하였다. 비록 선택비는 상용화된 slurry보다 조금 좋지 않다는 단점이 있었으나 앞으로 계속적인 실험을 통하여 개선되어 질 것이다.
그림 4에서와 같이 田。2의 농도가 3v이%일 때 상용화된 슬러리보다 더 효율적인 결과를 얻게 되었다. 이러한 결과들을 종합해 볼 때 국내 텅스텐 CMP skirry에 Fe particle과 HQ2를 첨가하면 상용화된 slurry와 비슷한 성능을 가진다는 것을 알 수 있었다.
표 1에서 보는 바와 같이 Oxide와 Tungsten과의 선택비도 83:1로树 경쟁사와 비슷한 결과를 보임으로 인하여 국내 기술로 개발된 slurry가 국외 수입 skirry를 대체 할 수 있다는 것을 입중시켰다.

후속연구

개발핥 수 있음을 증명하였다. 비록 선택비는 상용화된 slurry보다 조금 좋지 않다는 단점이 있었으나 앞으로 계속적인 실험을 통하여 개선되어 질 것이다.

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