• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2003.03a
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• pp.61-61
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• 2003

CMP(Chemical Mechanical Polishing)는 VLSI의 제조공정에서 실리콘웨이퍼의 절연막내에 있는 토포그래피를 제어할 수 있는 광역 평탄화 기술이다. 또한 최근에는 실리콘웨이퍼의 나노토포그래피(Nanotopography)가 STI의 CMP 공정에서 연마 후 필름의 막 두께 변화에 많은 영향을 미치게 됨으로 중요한 요인으로 대두되고 있다. STI CMP에 사용되는 CeO$_2$ 슬러리에서 첨가되는 계면활성제의 농도에 따라서 나노토포그래피에 미치는 영향을 제어하는 것이 필수적 과제로 등장하고 있다. 본 연구에서는 STI CMP 공정에서 사용되는 CeO$_2$ 슬러리에서 계면활성제의 농도에 따른 나노토포그래피의 의존성에 대해서 연구하였다. 실험은 8 "단면연마 실리콘웨이퍼로 PETEOS 7000$\AA$이 증착 된 것을 사용하였으며, 연마 시간에 따른 나노토포그래피 의존성을 알아보기 위해 연마 깊이는 3000$\AA$으로 일정하게 맞췄다. 그리고 CMP 공정은 Strasbaugh 6EC를 사용하였으며, 패드는 IC1000/SUBA4(Rodel)이다. 그리고 연마시 적용된 압력은 4psi(Pounds per Square Inch), 헤드와 정반(table)의 회전속도는 각각 70rpm이다 슬러리는 A, B 모두 CeO$_2$ 슬러리로 입자크기가 다른 것을 사용하였고, 농도를 달리한 계면활성제가 첨가되었다. CMP 전 후 웨이퍼의 막 두께 측정은 Nanospec 180(Nanometrics)과 spectroscopic ellipsometer (MOSS-ES4G, SOPRA)가 사용되었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.06a
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• pp.539-539
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• 2008

본 논문에서는 투명전도박막의 균일한 표면특성을 확보하기 위해 광역평탄화 공정을 적용하여 투명전도 박막의 표면 거칠기를 연구하였으며 슬러리의 종류에 따른 박막의 연마특성을 연구하였다. 본 실험에서 사용된 ITO 박막은 RF Sputtering에 의해 제작되었고 하부 기판은 석영 Glass가 사용되었다. 광역평탄화를 위한 CMP 공정은 고분자 물질계열의 패드위에 슬러리입자를 공급하고 웨이퍼 캐리어에 하중을 가하며 웨이퍼의 표면을 연마하는 방법으로 가공물을 탄성패드에 누르면서 상대 운동시켜 가공물과 친화력이 우수한 부식액으로 화학적 제거를 함과 동시에 초미립자로 기계적 제거를 하는 것이다. ITO 박막의 평탄화를 위한 공정조건은 Polisher pressure 300 g/$cm^2$, 슬러리 유속 80 ml/min, 플레이튼속도 60 rpm으로 하였다. 위의 조건에 따라 공정을 진행 후 연마특성을 측정하였으며 이때 사용된 슬러리는 산화막에 사용되는 실리카슬러리와 금속연마용 슬러리인 EPL을 사용하였다. 연마율은 실리카 슬러리가 EPL슬러리에 비해 높음을 확인 하였다. CMP 공정에 의해 평탄화를 수행 할 경우 실리카슬러리와 EPL슬러리 모두 CMP전에 비해 돌출된 힐록들이 감소되었음을 알 수 있었다. 비균일도 특성은 모든 슬러리가 양호한 특성을 나타내었다. 평탄화된 박막의 표면과 거칠기 특성은 AFM(XE-200, PSIA Company) 을 이용하여 분석을 하였다.

• Journal of IKEEE
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• v.23 no.4
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• pp.1175-1181
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• 2019

In this paper, we have studied the chemical mechanical polishing(CMP) characteristics of mixed abrasive silica slurry(MAS) retreated by adding of manganese oxide(MnO₂) abrasives within 1:10 diluted silica slurry. A slurry designed for optimal performance should produce high removal rates, acceptable polishing selectivity with respect to the underlying layer, low surface defects after polishing, and good slurry stability. The polishing performances of MnO₂ abrasive-added MAS are evaluated with respect to their particle size distribution, surface morphology, and CMP performances such as removal rate and non-uniformity. As an experimental result, we obtained the comparable slurry characteristics compared to original silica slurry in the view-point of high removal rate and low non-uniformity. Therefore, our proposed MnO₂-MAS can be useful to save on the high cost of slurry consumption since we used a 1:10 diluted silica slurry.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2011.05a
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• pp.33.2-33.2
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• 2011

CMP (Chemical-Mechanical Planarization) 공정이란 화학적 반응과 기계적 힘을 동시에 이용하여 표면을 평탄화하는 공정으로, 반도체 산업에서 회로의 고집적화와 다층구조를 형성하기 위해 CMP 공정이 도입되었으며 반도체 패턴의 미세화와 다층화에 따라 CMP 공정의 중요성은 더욱 강조되고 있다. CMP 공정은 압력, 속도 등의 공정조건과, 화학적 반응을 유도하는 슬러리, 기계적 힘을 위한 패드 등에 의해 복합적으로 영향을 받는다. CMP 공정에서, 폴리우레탄 패드는 많은 기공들을 포함한 그루브(groove)를 형성하고 있어 웨이퍼와 직접적으로 접촉을 하며 공정 중 유입된 슬러리가 효과적으로 연마를 할 수 있도록 도와주는 역할을 한다. 하지만, 공정이 진행 될수록 그루브는 손상이 되어 제 역할을 하지 못하게 된다. 패드 컨디셔닝이란 컨디셔너가 CMP 공정 중에 지속적으로 패드 표면을 연마하여 패드의 손상된 부분을 제거하고 새로운 표면을 노출시켜 패드의 상태를 일정하게 유지시키는 것을 말한다. 한편, 금속박막의 CMP 공정에 사용되는 슬러리는 금속박막과 산화반응을 하기 위하여 산화제를 포함하는데, 산화제는 금속 컨디셔너 표면을 산화시켜 부식을 야기한다. 컨디셔너의 표면부식은 반도체 수율에 직접적인 영향을 줄 수 있는 scratch 등을 발생시킬 뿐만 아니라, 컨디셔너의 수명도 저하시키게 되므로 이를 방지하기 위한 노력이 매우 중요하다. 본 연구에서는 컨디셔너 표면에 연마 잔여물 흡착을 억제하고, 슬러리와 컨디셔너 표면 간에 일어나는 표면부식을 방지하기 위하여 소수성 자기조립 단분자막(SAM: Self-assembled monolayer)을 증착하여 특성을 평가하였다. SAM은 2가지 전구체(FOTS, Dodecanethiol를 사용하여 Vapor SAM 방법으로 증착하였고, 접촉각 측정을 통하여 단분자막의 증착 여부를 평가하였다. 또한 표면부식 특성은 Potentiodynamic polarization와 Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) 등의 전기화학 분석법을 사용하여 평가되었다. SAM 표면은 정접촉각 측정기(Phoenix 300, SEO)를 사용하여 $90^{\circ}$ 이상의 소수성 접촉각으로써 증착여부를 확인하였다. 또한, 표면에너지 감소로 인하여 슬러리 내의 연마입자 및 연마잔여물 흡착이 감소하는 것을 확인 하였다. Potentiodynamic polarization과 EIS의 결과 분석으로부터 SAM이 증착된 표면의 부식전위와 부식전류밀도가 감소하며, 임피던스 값이 증가하는 것을 확인하였다. 본 연구에서는 컨디셔너 표면에 SAM을 증착 하였고, CMP 공정 중 발생하는 오염물의 흡착을 감소시킴으로써 CMP 연마 효율을 증가하는 동시에 컨디셔너 금속표면의 부식을 방지함으로써 내구성이 증가될 수 있음을 확인 하였다.

• Transactions on Semiconductor Engineering
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• v.2 no.2
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• pp.1-9
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• 2024

CMP (Chemical Mechanical Polishing) processes have become essential for creating multilayered component structures in semiconductor manufacturing. Typically, the slurry composition in CMP processes involves a balance of three components such as ceria, dispersant, and deionized water. In this study, we conducted research on the stability of ceria slurries using an amphoteric surfactant with controlled concentrations of AMP (2-Amino-2-methyl-1-propanol). The results indicated pH stabilization influenced by carboxylic (-COOH) groups depending on the AMP concentration. Additionally, there was no occurrence of aggregation in the ceria slurry, confirming the absence of dispersion stability issues.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2007.11a
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• pp.527-527
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• 2007

CMP가 1980년 IBM에 의해 반도체 웨이퍼의 표면 연마를 위해 적용된 후, 많은 연구 개발의 노력으로 반도체 집적회로의 제조 공정에서 필수 핵심기술이 되었으나, 소모자재(연마패드, 탄성지지대, 슬러리, 패드 컨디셔너)의 비용이 CMP 공정 비용의 70% 이상을 차지하는 등 제조단가가 높다는 단점을 극복할 수가 없었다. 특히, 고가의 슬러리가 차지하는 비중이 40% 이상을 넘고 있어, 슬러리 원액의 소모량을 줄이기 위한 연구들이 현재 활발히 연구 중이다. 슬러리의 변수로는 연마입자의 종류 및 특성, 용액의 pH, 연마입자의 슬러리내 안정성 등이 있다. 슬러리내 연마입자는 연마량과 균일도 측면에서 밀접한 관계를 가지고 있다. 또한, 연마제의 영향에 따라 연마율의 차이 즉, CMP 특성의 변화를 보이고 있기 때문에 투입량 또한 최적화가 필요하다. 본 연구에서는 새로운 연마제의 특성을 알아보기 위해 탈이온수(de-ionized water; DIW)에 $CeO_2,\;MnO_2,\;ZrO_2$ 등을 첨가한 후 분산시간에 따른 연마 특성과 atomic force microscopy (AFM)분석을 통해 표면 거칠기를 비교 분석하였다. 그리고, 세 가지 종류의 연마제를 각각 1wt%, 3wt%, 5wt% 첨가하여 산화막에 대한 CMP 특성을 알아본 후, scanning electron microscopy (SEM) 측정과 입도 분석을 통해 그 가능성을 알아보았다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.06a
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• pp.543-543
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• 2008

반도체 집적회로의 제조 공정 중 CMP 공정이 필수 핵심기술이 되었다. 이처럼 CMP 공정 기술이 다층 배선 구조의 광역 평탄화를 위해서는 매우 효과적이지만 기계적인 연마패드와 화학적인 식각 작용을 하는 슬러리를 이용하여 연마가 진행되므로 공정 결함이 문제시되어 왔다. 그 중에서도, 소모자재의 비용이 CMP 공정비용의 70% 이상을 차지하는 제조단가가 높다는 단점이 있다. 특히 고가의 슬러리가 차지하는 비중이 40% 이상을 넘고 있어, 슬러리 원액의 소모량을 줄이기 위한 연구들이 현재 활발히 연구 중에 있다. 본 논문에서는 새로운 혼합 연마제 슬러리에 대한 CMP 특성을 통해 기존에 상용화된 슬러리의 CMP 특성과 비교 고찰하여 MAS의 우수성을 입증하고, 최적화된 공정기술 연구의 기반으로 활용하고자 실리카 슬러리에 $MnO_2$ 연마제를 혼합하여 연마특성을 비교분석하였고, AFM, EDX, XRD, TEM분석을 통해 그 가능성을 알아보았다.

• Proceedings of the Korean Ceranic Society Conference
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• 2002.10a
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• pp.65.1-65
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• 2002

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.06a
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• pp.541-541
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• 2008

반도체 소자가 차세대 초미세 공정 기술 도입의 가속화를 통해 고속화 및 고집적화 되어 감에 따라 나노(Nano) 크기의 회로 선폭 미세화를 극복하고자 최적의 CMP (Chemical Mechanical Polishing) 공정이 요구되어지고 있다. 이처럼 CMP 공정이 반도체 제조 공정에 적용됨으로써 공정 마진 확보에 진일보 하였으나 CMP 장비의 공정 조건, 슬러리의 종류, 연마패드의 종류 등에 의해 CMP 성능이 결정된다. 특히 슬러리는 연마 공정의 성능에 중요한 영향을 미치는 요인이다. 고가의 슬러리가 차지하는 비중이 40% 이상을 넘고 있어 슬러리 원액의 소모량을 줄이기 위한 연구들이 현재 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 새로운 연마제의 특성을 알아보기 위해 탈이온수(De-ionized water; DIW) 에 $CeO_2$, 연마제를 첨가한 후 분산시간에 따른 연마 특성과 AFM, EDX, XRD, TEM분석을 통해 그 가능성을 알아보았다.

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.34 no.2
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• pp.101-106
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• 2017

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.