보고서 정보
주관연구기관 |
중앙대학교 Chung Ang University |
연구책임자 |
장의구
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보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
|
발행년월 | 2004-10 |
과제시작연도 |
2003 |
주관부처 |
과학기술부 |
사업 관리 기관 |
한국과학재단 Korea Science and Engineering Foundtion |
등록번호 |
TRKO200800068598 |
과제고유번호 |
1350015402 |
사업명 |
기초연구지원 |
DB 구축일자 |
2013-04-18
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키워드 |
구리 배선.Copper.화학적 기계적 연마.CMP.슬러리.연마패드.copper.Cu interconnection.mechanical chemical polishing.CMP.slurry.polishing pad.
|
초록
▼
Cu 배선 Chemical Mechanical Polishing 공정을 위한 연마율, 균일도, 선택비, 재
현성, 저오염-저손상 등을 확보한 CMP 장비의 개선, 슬러리 개발 및 최적 연마패드
조건을 추출하여 산업 적용의 기반을 마련한다.
차세대 반도체의 금속배선재료로 연구가 진행중인 Cu는 기존의 Al에 비해 저항이
작고 electromigration이 적으므로 동일한 성능의 소자 제작시 미세한 금속 배선 제작
이 가능해서 소자의 고속도화가 가능하며, Cu CMP 공정이 새로운 patterning 기술로
Cu 배선 Chemical Mechanical Polishing 공정을 위한 연마율, 균일도, 선택비, 재
현성, 저오염-저손상 등을 확보한 CMP 장비의 개선, 슬러리 개발 및 최적 연마패드
조건을 추출하여 산업 적용의 기반을 마련한다.
차세대 반도체의 금속배선재료로 연구가 진행중인 Cu는 기존의 Al에 비해 저항이
작고 electromigration이 적으므로 동일한 성능의 소자 제작시 미세한 금속 배선 제작
이 가능해서 소자의 고속도화가 가능하며, Cu CMP 공정이 새로운 patterning 기술로
부각되고 있으며, 새로운 VLSI 공정중 다층 배선 기술의 핵심기술이 될 것이다. 이
러한 상황에서 빠른 공정 기술의 개발이 요구된다.
본 연구에서 균일도, 연마율 등을 확보한 high selectivity slurry(HSS)를 개발하기
위한 방법으로 화학물질의 구성을 변경하고자, 첨가제에 대한 여러 가지 물성을 연구
하고, 기존 슬러리에 첨가제인 화학물질들의 조합을 변화시키는 실험을 하였다. 또한,
slurry의 안정화와 분산에 대한 연구와 함께 슬러리 첨가제의 확산방지막에 대한 작
용도 알아보았다. 연마제에 첨가되는 화학적 요소를 개발하여 CMP 공정 실험에 적용
함으로써 기존 공정의 문제점을 해결하고자 했다. 또한 기존 연마패드를 대체할 수
있는 연마패드 제작을 위하여 다공성 패드의 특성과 여러 가지 조합의 패드들을 제작
하여 그것들의 연마율과 평탄도 등에 대한 조사와 연구를 수행했다.
본 연구를 통해서 최소의 비용으로 보다 효율적인 Cu CMP를 위한 균일도, 연마율
등을 확보한 high selectivity slurry(HSS)를 구현할 수 있었다. 슬러리 내에 들어가는
기본 abrasive를 비롯하여 oxidizer, complexing agent, film forming agent등의 첨가
제들 종류 및 함량의 변화를 다각도로 연구한 끝에 Cu CMP 과정에 있어서 화학적으
로 가장 큰 영향을 끼치는 슬러리의 최적화 도출에 큰 성과를 얻을 수 있었다. 이들
결과를 바탕으로 우수한 선택도를 가진 Acid Colloidal Silica를 포함한
Semi-Abrasive Free를 개발할 수 있었다. 또한 최적의 슬러리 조성을 위하여, Cu
CMP의 산화제로 널리 쓰이는 &H_2&&O_2&의 안정성 실험과 pH값이 슬러리에 미치는 영향
과 슬러리의 뭉침현상과 분산상태를 개선하기 위한 계면활성제 첨가 실험과 milling
공정의 적정 실험에 대한 연구를 마쳤으며, 그들 연구 결과를 종합하여 슬러리의 전
체적인 안정성 향상을 확보하는데 큰 진척을 보였다.
연마패드에 대한 연구에서는 경질 다공성 구조의 적용이 CMP 공정의 비용과 연마
율에 우수한 영향을 미치는 것을 확인했으며, 무기분체로 코팅된 중공구체 단독 또는
혼합시킨 것을 사용하여 제조된 연마패드가 기존의 팽창 유기 고분자 중공구체를 사
용하여 제조된 연마패드보다 연마율이 안정되어있고, 평탄도가 우수함을 알 수 있어
서, 이상의 결과를 통해 향후 공정에 적용시킨다면 수율 향상에 크게 개선을 할 수
있을 것이다.
Abstract
▼
Cu interconnect chemical mechanical polishing will be investigated through the
improvement of CMP equipment, development of slurry and optimization of
polishing pad with the good removal rate, uniformity, high selectivity,
reproducibility, low contamination and low defect.
As device geom
Cu interconnect chemical mechanical polishing will be investigated through the
improvement of CMP equipment, development of slurry and optimization of
polishing pad with the good removal rate, uniformity, high selectivity,
reproducibility, low contamination and low defect.
As device geometry continues to shrink and the levels of metal interconnect
continues to increase, global planarization is needed to achieve reliable isolation
and metal interconnects. Also, Copper metallization has recently been used in high
speed logic ULSI devices due to its lower electrical resistivity and higher
electromigration resistance. Hence, Cu CMP is recognized as one of the most
important technologies to achieve the global planarization of the copper
metallization and has attracted great attention in IC fabrication. In this study, the
development of high selectivity slurry (HSS) for Cu CMP with the good removal
rate and uniformity was investigated. Moreover, the stability of Cu CMP slurry
and its dispersion were studied as well as effect of the additives on the diffusion
barrier. Also, the characteristics of the pore pad investigated to make a polishing
pad which can be substituted for conventional polishing pads. Various formations
of pads was made and their removal rates and non-uniformities were determined
to obtain the optimum composition of the polishing pad.
In this study, the high selectivity slurry for Cu CMP was developed by several
experiments of various slurry chemicals such as abrasive, oxidizer, complexing
agent, and film forming agent. The improvement of the slurry stability made a
significant progress through the experiments about the H2O2 stability, pH value of
additives, milling condition, and non-ionic surfactant which prevents a slurry from
dispersion and agglomeration. These slurry experiments also can be significantly
helpful for further studies about the optimization of Cu CMP slurry.
In the study about polishing pad, it was evaluated that the application of a hard
pore structure has a significant effect on both the improvement of the removal
rate and the saving of the process cost. The removal rates of the polishing pads
which were made with either a single hollow sphere or mixed hollow spheres
coating with inorganic powders were more stable and than that of the polishing
pads made with a expanded organic polymer and the former pad had a better
uniformity than latter. Hence, these results can be applied in actual CMP process
to improve a yield.
목차 Contents
- Ⅰ. 연구계획 요약문...3
- 1. 국문요약문...3
- Ⅱ. 연구결과 요약문...4
- 1. 국문요약문...4
- 2. 영문요약문...5
- Ⅲ. 연구내용...6
- 1. 서론...6
- 2. 연구방법 및 이론...6
- 3. 결과 및 고찰...8
- 4. 결론...54
- 5. 인용문헌...57
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