초록 ▼

1947년 Join Bardeen, William Shockley, Walter Brattain 등의 연구자들이 벨연구소에서 트랜지스터를 발명한 이래 반도체 집적회로는 눈부시게 발전해 왔으며, 반도체 기술의 발달로 인한 연산 처리 능력과 연산 속도의 향상은 현대 과학기술의 비약적인 발전에 핵심적인 역할을 하고 있다. 이러한 반도체 칩은 여러 가지 복잡하고 정교한 공정을 통하여 만들어지며 그 제조 과정은 크게 단결정 실리콘 웨이퍼의 제조공정과 소자 형성, 배선공정 및 팩키징(packaging)공정으로 나누어진다.
단결정 실리콘

1947년 Join Bardeen, William Shockley, Walter Brattain 등의 연구자들이 벨연구소에서 트랜지스터를 발명한 이래 반도체 집적회로는 눈부시게 발전해 왔으며, 반도체 기술의 발달로 인한 연산 처리 능력과 연산 속도의 향상은 현대 과학기술의 비약적인 발전에 핵심적인 역할을 하고 있다. 이러한 반도체 칩은 여러 가지 복잡하고 정교한 공정을 통하여 만들어지며 그 제조 과정은 크게 단결정 실리콘 웨이퍼의 제조공정과 소자 형성, 배선공정 및 팩키징(packaging)공정으로 나누어진다.
단결정 실리콘 웨이퍼의 제조는 결정성장 (growing)-절단 (sawing)-래핑/연삭(lapping or grinding)-연마 (CPM)-에피텍셜 층 형성 epitaxial growth)의 일련의 과정을 통해 이루어지며 이렇게 제조된 웨이퍼의 표면층에 반도체 소자를 형성시키게 된다.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 요약서 (초록) ... 3
• 목차 ... 4
• 제 1 장 서론 ... 7
• 제 1 절 연구배경 ... 7
• 제2절 연구개발 목적 및 필요성 ... 13
• 제3절 연구개발 범위 ... 21
• 제 2 장 사업 수행 결과 ... 23
• 제 1 절 8인치 대응 CMP 시스템 개발 ... 23
• 1. CMP 장치화 기술 ... 23
• 가. CMP 장치의 기본구성 ... 23
• 나. 가공정밀도 확보와 장치 요소 ... 25
• 2. 4~8인치 대응 CMP 시스템 설계 기준 ... 34
• 가. 헤드부 설계 기준 ... 34
• 나. 연마테이블 설계 기준 ... 36
• 3. 개발된 4~8인치 대응 CMP 시스템 ... 37
• 가. 8인치 연마헤드 및 가압기구 ɑ사이트 ... 37
• 나. MEMS용 4인치 CMP 시스템 ... 42
• 다. 4~8인치 대응 CMP 시스템 β사이트 ... 44
• 라. MEMS 구조물 평탄화용 4인치 연마헤드 ... 47
• 마. 모니터링 장치가 장착된 Cu CMP 대응 8인치 CMP 시스템 ... 51
• 제 2 절 CMP시스템 모니터링 기술 인테그레이션 ... 58
• 1. 마찰력 모니터링의 필요성 ... 58
• 2. CMP 공정 ... 59
• 가. CMP 메커니즘 ... 59
• 나. CMP트라이보 시스템 ... 61
• 3. 마찰력 측정 장치 개발 ... 63
• 가. 마찰력 측정 센서 설치 및 분석 시스템 ... 63
• 나. 마찰력 측정 장치 α사이트 ... 66
• 다. 모니터링 장치가 포함된 초저압 Cu CMP 시스템 ... 68
• 4. 모니터링 시스템의 CMP 적용 ... 71
• 가. CMP 공정과 마찰 측정 ... 71
• 나. CMP 공정의 트라이볼로지 특성 ... 74
• 다. 마찰력 측정과 FFT분석 ... 76
• 라. 슬러리에 따른 마찰 특성 ... 78
• 마. 마찰 특성에 따른 CMP 결과 ... 83
• 바. Si 웨이퍼 연마시 Break-in과 마찰 신호 ... 86
• 사. Cu CMP에서 화학적 영향과 마찰 현상 ... 88
• 아. 마찰력 측정 장치를 이용한 End Point Detection ... 93
• 자. 모니터링 시스템의 CMP 활용 ... 97
• 제 3 절 광학급 Glass CMP 가능 고정입자패드 개발 ... 98
• 1. 연마패드 시제품 개발 ... 98
• 가. 친수성 고분자를 이용한 고정입자패드 ... 98
• 나. 텅스텐 박막의 CMP 특성 비교 ... 109
• 다. 마이크로 몰딩을 이용한 실접촉 면적 제어 ... 127
• 2. Glass CMP 대응 고정입자패드 개발 ... 136
• 가. Glass CMP용 고정입자패드 ... 136
• 3. 개발된 패드의 CMP 특성 평가 ... 154
• 가. Plug 제작을 위한 텅스텐 CMP ... 154
• 나. STI CMP 평탄화 특성 ... 162
• 다. Poly-Si CMP 평탄화 특성 ... 172
• 라. 마찰력 측정을 통한 패드 특성 파악 ... 174
• 제 4 절 CMP 시스템의 컨디셔닝 메커니즘 분석 ... 175
• 1. 연마 메커니즘 분석 및 활용 ... 175
• 가. 연마 중 패드 표면거칠기의 마멸 형상 분석 ... 175
• 나. 패드의 마멸에 따른 연마 균일도의 변화 ... 181
• 다. 연마율 및 연마균일도 데이터 베이스 ... 186
• 2. 연마율 안정화 메커니즘 규명 ... 190
• 가. 연마패드 컨디셔닝(Conditioning)의 필요성 ... 190
• 나. 컨디셔닝 궤적 방정식 도출 ... 194
• 3. CMP 시스템의 최적 컨디셔닝 기법 도출 ... 201
• 가. In-process 컨디셔닝 기법 ... 201
• 나. 패드 형상을 제어하는 컨디셔닝 기법 ... 203
• 제 5 절 사업목표 대비 연구개발 결과 ... 209
• 제 3장 사업내용 및 활용 방안 ... 212
• 제 1 절 사업내용 및 성과 ... 212
• 제 2 절 기술 개발의 활용 계획 ... 214
• 참고문헌 ... 216