Recently, the recycle of CMP (chemical mechanical polishing) slurries have been positively considered in order to reduce the high COO (cost of ownership) and COC (cost of consumables) in CMP process. Among the composition of slurries (buffer solution, bulk solution, abrasive particle, oxidizer, inhi...
Recently, the recycle of CMP (chemical mechanical polishing) slurries have been positively considered in order to reduce the high COO (cost of ownership) and COC (cost of consumables) in CMP process. Among the composition of slurries (buffer solution, bulk solution, abrasive particle, oxidizer, inhibitor, suspension, antifoaming agent, dispersion agent), the abrasive particles are one of the most important components. Especially, the abrasive particles of slurry are needed in order to achieve a good removal rate. However, the cost of abrasives, is still very high. In this paper, we have collected the silica abrasive powders by filtering after subsequent CMP process for the purpose of abrasive particle recycling. And then, we have studied the possibility of recycle of reused silica abrasive through the analysis of particle size and hardness. Also, we annealed the collected abrasive powders to promote the mechanical strength of reduced abrasion force. Finally, we compared the CMP characteristics between self-developed KOH-based silica abrasive slurry and original slury, As our experimental results, we obtained the comparable removal rate and good planarity with commercial products. Consequently, we can expect the saving of high cost slurry.
Recently, the recycle of CMP (chemical mechanical polishing) slurries have been positively considered in order to reduce the high COO (cost of ownership) and COC (cost of consumables) in CMP process. Among the composition of slurries (buffer solution, bulk solution, abrasive particle, oxidizer, inhibitor, suspension, antifoaming agent, dispersion agent), the abrasive particles are one of the most important components. Especially, the abrasive particles of slurry are needed in order to achieve a good removal rate. However, the cost of abrasives, is still very high. In this paper, we have collected the silica abrasive powders by filtering after subsequent CMP process for the purpose of abrasive particle recycling. And then, we have studied the possibility of recycle of reused silica abrasive through the analysis of particle size and hardness. Also, we annealed the collected abrasive powders to promote the mechanical strength of reduced abrasion force. Finally, we compared the CMP characteristics between self-developed KOH-based silica abrasive slurry and original slury, As our experimental results, we obtained the comparable removal rate and good planarity with commercial products. Consequently, we can expect the saving of high cost slurry.
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문제 정의
본 논문에서는, 실리카 연마입자를 재활용하기 위해 연마 후 .얻은 폐슬러리를, 여과하여 .
실리카 파우더를 추출 한 후 성분 분석과 입도 분석을. 통헤 가능성을 알아보았다. 이러한 결과를 바탕으로 실리카 연마 입자의 기계적 강도를 증가시키기 위해 열처리 한 후 CMP 특성을 비교 고찰하였다.
제안 방법
CMP (chemical mechanical polishing) 기술은 반도체 웨이퍼의 표면 연마를 위해 적용된 후, 반도체 제조 공정의 집적도가 증가함에 따라 의존도 또한 높아져 ILD (inter-level diele 간 ric), IMD 芭싰 diefetric) , PMD 안al dielectric)막의 광역 평탄화[1, 2]에 없어서는 안될 필수적인 공정으로 자리 잡았다. 이처럼 CMP 공정 기술이 다층 배선 구조의 강역 평탄화를 위해서는 매우 효과 적이 지만 2 31, 광범위하게 사용되는 CMP 장비와 소모자재 (연마패드, 탄성 지지대.
원액 슬러리에 첨가한 실리카 연마 입자의 분산을 돕기 위해 SONY사의 초음파 분산기를 이용하였으며, 혼합된 슬러리의 aging 현상 및 침전을 방지하기 위해 연마 전 교반기를 사용하여 충분히 교반 시켜주었다. Post-CMP 세정공정으로 먼저 1분간 SC-1 케미컬에 2분간 DHF 용액에 세정한 후, 4분동안 초음파세척기를 이용하여 클리닝하였다. 그리고 두께 측정을 위해 J.
Post-CMP 세정공정으로 먼저 1분간 SC-1 케미컬에 2분간 DHF 용액에 세정한 후, 4분동안 초음파세척기를 이용하여 클리닝하였다. 그리고 두께 측정을 위해 J. A. Woollam 사의 Spectroscopic Ellipsometer 를 사용하여 중심부분에서부터 바깥 부분까지 시계방향으로 9점을 측정하였다.
얻은 폐슬러리를, 여과하여 .실리카 파우더를 추출 한 후 성분 분석과 입도 분석을. 통헤 가능성을 알아보았다.
웨이퍼는 1200 ℃의 전기로에서 6시간 동안 산화막을 증착시킨 4인치 블랑켓(blanket) 웨이퍼를 사용하였다. 원액 슬러리에 첨가한 실리카 연마 입자의 분산을 돕기 위해 SONY사의 초음파 분산기를 이용하였으며, 혼합된 슬러리의 aging 현상 및 침전을 방지하기 위해 연마 전 교반기를 사용하여 충분히 교반 시켜주었다. Post-CMP 세정공정으로 먼저 1분간 SC-1 케미컬에 2분간 DHF 용액에 세정한 후, 4분동안 초음파세척기를 이용하여 클리닝하였다.
통헤 가능성을 알아보았다. 이러한 결과를 바탕으로 실리카 연마 입자의 기계적 강도를 증가시키기 위해 열처리 한 후 CMP 특성을 비교 고찰하였다.
각종 실리카 연마 입자의 재활용 가능성을 비교고찰하기 위해 다음과 같이 다양한 방법으로 실리카 연마입자를 제조하였다. 필터링 전후의 연마 원액 슬러리로부터 얻은 실리카 연마 입자, 원액 슬러리를 수용액 상태에서 건조시켜 얻은 실리카 연마입자, 필터링하지 않은 실리카 연마입자, 필터링하여 얻은 실리카 연마 입자, 필터링하여 얻은 실리카 연마입자를 600℃ 의 전기로에서 1시간 열처리 한 연마입자를 각각 원액 슬러리에 Iwt%, 2wt%, 3wt%로 배합하여 실험하였다. CMP 연마 장치는 그림 1의 G&P Technology사의 POLI-380을 사용하였다.
대상 데이터
필터링 전후의 연마 원액 슬러리로부터 얻은 실리카 연마 입자, 원액 슬러리를 수용액 상태에서 건조시켜 얻은 실리카 연마입자, 필터링하지 않은 실리카 연마입자, 필터링하여 얻은 실리카 연마 입자, 필터링하여 얻은 실리카 연마입자를 600℃ 의 전기로에서 1시간 열처리 한 연마입자를 각각 원액 슬러리에 Iwt%, 2wt%, 3wt%로 배합하여 실험하였다. CMP 연마 장치는 그림 1의 G&P Technology사의 POLI-380을 사용하였다. 연마 패드는 Rodel사의 IC 13004 Suba IV를 접착시킨 이중 연마 패드를 사용하였다.
본 실험에서 공정 조건으로는 표 1과 같이 장비 조건을 이용하여 CMP 공정을 수행하였으며, 본 실험에서 가장 중요한 부분을 차지하는 슬러리는 KOH-based 실리카 슬러리였다. 각종 실리카 연마 입자의 재활용 가능성을 비교고찰하기 위해 다음과 같이 다양한 방법으로 실리카 연마입자를 제조하였다.
CMP 연마 장치는 그림 1의 G&P Technology사의 POLI-380을 사용하였다. 연마 패드는 Rodel사의 IC 13004 Suba IV를 접착시킨 이중 연마 패드를 사용하였다. 웨이퍼는 1200 ℃의 전기로에서 6시간 동안 산화막을 증착시킨 4인치 블랑켓(blanket) 웨이퍼를 사용하였다.
성능/효과
재활용 슬러리를 필터링하여 열처리된 연마 입자를 연마제로 첨가했을 때, 다른 재활용 연마 입자를 연마제로 첨가한 슬러리보다 더 우수한 연마 특성을 나타내었다. 이는 열처리 후 분쇄된 연마 입자들의 분산효과가 더 향상되어 연마 입자들이 서로 응고되지 않았기 때문이며, 또한 열처리로 인해 기계적 강도도 향상되었음을 알 수 있다.
필터링한 시료와 열처리한 시료들이 원액 슬러리에서 추출한 시료에 가까운 Si와 O의 함량을 보여 재활용 가능성을 충분히 나타내었다.
후속연구
이는 열처리 후 분쇄된 연마 입자들의 분산효과가 더 향상되어 연마 입자들이 서로 응고되지 않았기 때문이며, 또한 열처리로 인해 기계적 강도도 향상되었음을 알 수 있다. 이러한 결과를 바탕으로, 두껍고 거친 표면에 대해서는 폐슬러리에 추출한 연마입자를 열처리 한 후 슬러리 원액에 2~3wt%로 첨가하여 1 차적으로 연마하고, 미세 패턴을 갖는 정밀한 연마 공정에 대해서는 원액의 슬러리를 이용하여 2 차적으로 연마하면 다소 공정이 복잡해지지만, 상대적으로 고가의 슬러리 소비량을 줄일 수 있을 것으로 사료된다.
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