• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2005.05a
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• pp.49-49
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• 2005

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.06a
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• pp.112-112
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• 2008

최근 Ruthenium (Ru) 은 높은 화학적 안정성, 누설전류에 대한 높은 저항성, 저유전체와의 높은 안정성 등과 같은 특성으로 인해 금속층-유전막-금속층 캐패시터의 하부전극으로 각광받고 있다. 또한 Cu와의 우수한 Adhesion 특성으로 인해 Cu 배선에서의 Cu 확산 방지막으로도 주목받고 있다. 그러나 이렇게 형성된 Ru 하부전극의 각 캐패시터간의 분리와 평탄화를 위해서는 CMP 공정이 도입이 필요하다. 이러한 CMP 공정에 공급되는 Slurry 에는 부식액, pH 적정제, 연마입자 등이 첨가되는데 이때 연마입자가 응집하여 Slurry의 분산 안전성 저하에 영향을 줄수 있다. 이로 인해 응집된 Slurry는 Scratch와 Delamination 과 같은 표면 결함을 유발할 수 있으며, Slurry의 저장 안정성을 저하시켜 Slurry의 물리적 화학적 특성을 변화시킬 수 있다. 그리하여 본 연구에서는 Ru CMP Slurry에서의 Surfactant와 같은 분산 안정제에 따른 Surface tension, Zeta potential, Particle size, Sedimentation의 분석을 통해 Slurry 안정성에 대한 영향을 살펴보았다. 그 결과 pH9 조건의 31ppm Dispersant 농도에서 50%이상의 Sedimentation 상승효과를 얻을 수 있었다. 또한 선택된 Surfactant가 첨가된 Ru CMP Slurry를 제조하여 Ru wafer의 Static etch rate, Passivation film thickness 와 Wettability를 비교해 보았다. 그리고 CMP 공정을 실시하여 Ru의 Removal rate와 TEOS에대한 Selectivity를 측정해 보았다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2004.11a
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• pp.132-135
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• 2004

현재 사용 되고 있는 Cu CMP slurry에서 pH 적정제의 역할은 slurry의 연마 거동을 결정 하는 중요한 요소이다. 일반적으로 사용 되고 있는 적정제로는 $NH_4OH$, KOH가 있다. 구리 CMP용 슬러리내에서 CMP 공정 중에 과산화수소 $(H_2O_2)$의 영향에 관한 연구는 있으나, 과산화수소의 농도 (vol %) 변화에 따라서 pH적정제가 하는 역할과 반응이 CMP 공정중에 미치는 영향에 관해서 연구된 바 없다. 이 논문에서는 pH 적정제가 과산화수소의 농도에 따라서 산성, 중성, 염기성에서 어떠한 변화를 일으키는지에 관해서 dynamic etch rate과 removal rate을 비교 하였고, static etch rate을 이용하여 Cu 표면이 etching 되는 속도를 비교 하였다. 그 결과, 산성과 중성에서는 $NH_4OH$와 KOH의 경향성은 비슷하였으나, 염기성에서는 KOH를 첨가한 경우 변화가 나타나지 않았다. 따라서, pH가 염기성으로 갈수록 과산화수소의 저 농도에서 $NH_4OH$의 영향이 더 커짐을 알 수 있었다.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.20 no.4
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• pp.325-331
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• 2007

In this study, the inter-metal dielectric material of FSG was changed by low-k material in $0.13{\mu}m$ foundry-compatible technology (FCT) device process based on fluorinated silicate glass (FSG). Black diamond (BD) was used as a low-k material with a dielectric constant of 2.95 for optimization and yield-improvement of the low-k based device process. For yield-improvement in low-k based device process, some problems such as photoresist (PR) poisoning, damage of low-k in etch/ash/cleaning process, and chemical mechanical planarization (CMP) delamination must be solved. The PR poisoning was not observed in BD based device. The pressure in CMP process decreased to 2.8 psi to remove the CMP delamination for Cu-CMP and USG-CMP. $H_2O$ ashing process was selected instead of $O_2$ ashing process due to the lowest condition of low-k damage. NE14 cleaning after ashing process lot the removal of organic residues in vias and trenches was employed for wet process instead of dilute HF (DHF) process. The similar-state of SRAM yield was obtained in Cu/low-k process compared with the conventional $0.13{\mu}m$ FCT device by the optimization of these process conditions.

• Proceedings of the International Microelectronics And Packaging Society Conference
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• 2002.05a
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• pp.274-278
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• 2002

The purpose of this study was to characterize the reaction of Cu surface with Cu slurry and CMP performance as a function of additives in CMP slurry. The polish rate of Cu was dependent on the kind of organic acids added in slurry. It was considered that polish rate of Cu was dependent on the concentration of carboxylates and mean particle size. When the etchant and oxidant were added in slurry, the highest removal rate and lower etch rate were measured at neutral pH. The addition of etchant, oxidant and pH adjustor played key roles of CMP ability in slurry. As the pH increased, polish rate of Cu was increased by the enhanced the mechanical effects due to effective dispersion of slurry particles. Alumina abrasives was more desirable for 1st step slurry because of high removal rate of Cu and high selectivity ratio among TaN and Cu.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2004.07b
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• pp.1304-1307
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• 2004

실제 Cu CMP 공정이 진행되는 동안 연마입자의 응집현상을 관찰하긴 어렵다. 따라서 본 연구에서는 인위적으로 첨가한 large particle들이 공정 중에 발생하는 응집입자라 가정하고 각 공정에 따른 연마속도와 friction force를 측정하여 large particle을 첨가하지 않은 슬러리와 비교 평가해보았다. large particle을 첨가한 슬러리의 경우에 각 공정변수에 따라 연마속도와 friction force가 작아짐을 관찰하였다. 즉, 슬러리 내에 응집현상이 발생하게 된다면 large particle이 연마의 방해 인자로 나타남을 관찰 할 수 있었다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2002.11a
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• pp.122-123
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• 2002

Cu CMP process control for global planarization of semiconductor surface were studied on a platen polisher by using an experimental copper slurry containing ceria as the abrasive component. In order to understand the process. a design of experiment was conducted. From the experiment. the effects of polishing parameters such as polishing pressure, platen speed, and speed of wafer carrier on the removal rate of copper and the uniformity in copper removal were calculated and discussed. In this study, process parameters of Cu CMP and WIWNU(Within Wafer Non Uniformity) were presented.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2004.07b
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• pp.1292-1295
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• 2004

본 연구는 Cu CMP공정 중 알루미나 연마입자의 wafer 표면에서의 점착과 오염을 AFM (Atomic Force Microscopy)을 사용하여 슬러리내에서 점착력 측정과 실제 연마 후 wafer 표면의 오염을 실험적으로 비교 평가하였다. 연마입자의 adhesionn force 측정에 있어서도 역시 wafer들의 zetapotential 결과와 잘 일치하였으며, 모든 wafer 종류에 관계없이, 산성 영역에서 염기성영역의 슬러리가 적용됨에 따라 adhesion force가 작아짐을 확인할 수 있었다. 특히 FSG wafer의 zetapotential 결과는 비록 산성 분위기에서는 양성 전하값을 나타내었으나, 염기성 분위기의 pH에서는 급격하게 음성 전하값을 나타내었고, 이는 adhesionn force결과와 FESEM 결과와 잘 일치하였다.

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 2001.04a
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• pp.1117-1120
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• 2001

Chemical mechanical planarization(CMP) has emerged as the planarization technique of choice in both front-end and back-end integrated circuit manufacturing. Conventional CMP process utilize a polyurethane polishing pad and liquid chemical slurry containing abrasive particles. There have been serious problems in CMP in terms of repeatability and defects in patterned wafers. Since IBM's official announcement on Copper Dual Damascene(Cu2D) technology, the semiconductor world has been engaged in a Cu2D race. Today, even after~3years of extensive R&D work, the End-of-Line(EOL) yields are still too low to allow the transition of technology to manufacturing. One of the reasons behind this is the myriad of defects associated with Cu technology. Especially, dishing and erosion defects increase the resistance because they decrease the interconnection section area, and ultimately reduce the lifetime of the semiconductor. Methods to reduce dishing & erosion have recently been interface hardness of the pad, optimization of the pattern structure as dummy patterns. Dishing & erosion are initially generated an uneven pressure distribution in the materials. These defects are accelerated by free abrasive and chemical etching. Therefore, it is known that dishing & erosion can be reduced by minimizing the abrasive concentration. Minimizing the abrasive concentration by using Ce$O_2$ is the best solution for reducing dishing & erosion and for removal rate. This paper introduce dishing & erosion generating mechanism and a method for developing a semi-rigid abrasive pad to minimize dishing & erosion during CMP.

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 2003.10a
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• pp.77-77
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• 2003