Over-polishing is required to completely remove the material of top surface across whole wafer, in spite of a local dishing problem. This paper introduces the two-step CMP process using protective layer and high selectivity slurry, to reduce dishing amount and variation. The 30nm thick protective oxide layer was deposited on the pattern, and then polished with low selectivity slurry to partially remove the projected area while suppressing the removal rate of the recessed area. After the first step CMP process, high selectivity slurry was used to minimize the dishing amount and variation in pattern structure. Experimental result shows that two-step CMP process can be successfully applicable to reduce the dishing defect generated in over-polishing.
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.
Stick-slip friction is one of the material removal mechanisms in tribology. This stick-slip friction occurs when the static friction force is larger than the dynamic friction force, and make the friction curve fluctuated. In the friction force monitoring system for chemical mechanical polishing(CMP), the friction force also vibrates just as stick-slip friction. It seems that the stick-slip friction causes scratches on the surface of moving parts. In this paper, A study on the scratches which occur during copper CMP was conducted in a view of stick-slip friction.
The chemical mechanical planarization (CMP) process combines the chemical effect of slurry with the mechanical effect of abrasive (slurry)-wafer-pads The slurry delivery system has a notable effect on polishing results, because the slurry distribution is changed by the supply method. Thus, the investigation of slurry pumps and nozzles with regard to the slurry delivery system becomes important. This paper investigated the effect of a centrifugal slurry pump on a spray nozzle system in terms of uniform slurry supply under a rotating copper (Cu) wafer, based on experimental results and computational fluid dynamics (CFD). In conventional tools, the slurry is unevenly and discontinuously supplied to the pad, due to a pulsed flow caused by the peristaltic pump and distributed in a narrow area by the tube nozzle. Adopting the proposed slurry delivery system provides a higher uniformity and lowered shear stress than usual methods. Therefore, the newly developed slurry delivery system can improve the CMP performance.
Kim, Nam-Hoon;Seo, Yong-Jin;Ko, Pil-Ju;Lee, Woo-Sun
Transactions on Electrical and Electronic Materials
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제6권4호
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pp.164-168
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2005
Effects of high-temperature slurry were investigated on the chemical mechanical polishing (CMP) performance of tetra-ethyl ortho-silicate (TEOS) film with silica and ceria slurries by the surface analysis of X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The pH showed a slight tendency to decrease with increasing slurry temperature, which means that the hydroxyl $(OH^-)$ groups increased in slurry as the slurry temperature increased and then they diffused into the TEOS film. The surface of TEOS film became hydro-carbonated by the diffused hydroxyl groups. The hydro-carbonated surface of TEOS film could be removed more easily. Consequently, the removal rate of TEOS film improved dramatically with increasing slurry temperature.
최근 반도체 소자의 고속화 및 고집적화에 따라 배선 패턴이 미세화 되고 다층의 금속 배선 공정이 요구됨에 따라 단차를 줄이고 표면을 광역 평탄화 시킬 수 있는 STI-CMP 공정이 도입되었다. 그러나, STI-CMP 공정이 다소 복잡해짐에 따라 질화막 잔존물, 찢겨진 산화막 결함들과 같은 여러 가지 공정상의 문제점들이 심각하게 증가하고 있다. 본 논문에서는 이상과 같은 CMP 공정 결함들을 줄이고, STI-CMP 공정의 최적 조건을 확보하기 위해 트렌치 깊이와 STI-fill 산화막 두께가 리버스 모트 식각 공정 후, 트랜치 위의 예리한 산화막의 취약함과 STI-CMP공정 후의 질화막 잔존물 등과 같은 결함들에 미치는 영향에 대해 연구하였다. 실험결과, CMP 공정에서 STI-fill의 두께가 얇을수록, 트랜치 깊이가 깊을수록 찢겨진 산화막의 발생이 증가하였다. 트랜치 깊이가 낮고 CMP 두께가 높으면 질화막 잔존물이 늘어나는 반면, 트랜치 깊이가 깊어 과도한 연마가 진행되면 활성영역의 실리콘 손상을 받음을 알 수 있었다
The chemical mechanical polishing (CMP) process has been widely used to obtain global planarization of multilevel interconnection process for ultra large scale. integrated circuit applications. Especially, the application of copper CMP has become an integral part of several semiconductor device and materials manufacturers. However, the low-k materials at 65nm and below device structures because of fragile property, requires low down-pressure mechanical polishing for maintaining the structural integrity of under layer during their fabrication. In this paper, we studied electrochemical mechanical polishing (ECMP) as a new planarization technology that uses electrolyte chemistry instead of abrasive slurry for copper CMP process. The current-voltage (I-V) curves were employed we investigated that how this chemical affect the process of voltage induced material removal in ECMP of Copper. This work was supported by grant No. (R01-2006-000-11275-0) from the Basic Research Program of the Korea Science.
Chemical mechanical polishing(CMP) process was studied in terms of tribology in this paper. CMP performed by the down force and the relative motion of pad and wafer with the slurry is typically tribological system composed of friction, wear and lubrication. The piezoelectric quartz sensor for friction force measurement was installed and the friction force was detected during CMP process. Various coefficient of friction was attained and analyzed with the kind of pad, abrasive and the abrasive concentration. The lubrication regime is also classified with ${\eta}v/p(\eta,\;v\;and\;p;$ the viscosity, relative velocity and pressure). Especially, the co-relation not only between the friction force and the removal per unit distance but also between the coefficient of friction and within-wafer-nonuniformity was estimated.
Recently, simulation of Chemical Mechanical Polis hing is becoming more important because Process parameters on the material removal rate are complicated. And pattern-depent effects are a key concern in CMP processes. In this paper, we have been studied the changes of pattern density vs. oxide thickness with Stine's simulation model. We also have estimated the effective density using optimal window size with density mask, and have made a study of the change of oxide thickness as a function of polishing time.
Chemical mechanical polishing(CMP) process has been widely used to planarize dielectrics, which can apply to employed in integrated circuits for sub-micron technology. Despite the increased use of CMP process, it is difficult to accomplish the global planarization of free-defects in inter-level dielectrics (ILD). Especially, defects like micro-scratch lead to severe circuit failure, and affects yield. CMP slurries can contain particles exceeding $1{\mu}m$ size, which could cause micro-scratch on the wafer surface. The large particles in these slurries may be caused by particle agglomeration in slurry supply line. To reduce these defects, slurry filtration method has been recommended in oxide CMP. In this work, we have studied the effects of filtration and the defect trend as a function of polished wafer count using various filters in inter-metal dielectric(IMD)-CMP. The filter installation in CMP polisher could reduce defect after IMD-CMP. As a result of micro-scratches formation, it shows that slurry filter plays an important role in determining consumable pad lifetime.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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