Chemical mechanical polishing(CMP) process depends on a variety of variables. Especially, surface roughness of pad plays a key role in material removal in CMP in terms of transportation ability of pores and real contact area. The surface roughness is deteriorated with polishing time by applied pressure and relative velocity. In this reason, diamond conditioner has been used to maintain the roughness on the pad. The authors try to investigate the correlation between pad roughness and frictional behavior by comparing ex-situ conditioning with in-situ conditioning.
PZT thin films, which are the representative ferroelectric materials in ferroelectric random access memory (FRAM), have some serious problem such as the imprint, retention and fatigue which ferroelectric properties are degraded by repetitive polarization. BL T thin film capacitors were fabricated by plasma etching, however, the plasma etching of BLT thin film was known to be very difficult. In our previous study, the ferroelectric materials such as PZT and BLT were patterned by chemical mechanical polishing (CMP) using damascene process to top electrode/ferroelectric material/bottom electrode. It is also possible to pattern the BLT thin film capacitors by CMP, however, the CMP damage was not considered in the experiments. The properties of BLT thin films were changed by the change of polishing pressure although the removal rate was directly proportional to the polishing pressure in CMP process.
한국전기전자재료학회 2002년도 춘계학술대회 논문집 유기절연재료 전자세라믹 방전플라즈마 일렉트렛트 및 응용기술
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pp.223-227
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2002
As the channel length of device shrinks below $0.13{\mu}m$, CMP(chemical mechanical polishing) process got into key process for global planarization in the chip manufacturing process. The removal rate and non-uniformity of the CMP characteristics occupy an important position to CMP process control. Especially, the post-CMP thickness variation depends on the device yield as well as the stability of subsequent process. In this paper, every wafer polished two times for the improvement of oxide CMP process characteristics. Then, we discussed the removal rate and non-uniformity characteristics of post-CMP process. As a result of CMP experiment, we have obtained within-wafer non-uniformity (WIWNU) below 4 [%], and wafer-to-wafer non-uniformity (WTWNU) within 3.5 [%]. It is very good result, because the reliable non-uniformity of CMP process is within 5 [%].
A new method to fabricate the fine magnetic abrasives by using mechanical alloying is proposed. The mechanical alloying process is a solid powder process where the powder particles are subjected to high energetic impact by the balls in a vial. As the powder particles in the vial are continuously impacted by the balls, cold welding between particles and fracturing of the particles take place repeatedly during the ball milling process using a planetary mill. After the manufacturing process, fine magnetic abrasives which the guest abrasive particles c lung to the base metal matrix without bonding material can be obtained. The shape of the newly fabricated fine magnetic abrasives was investigated using SEM and its polishing performance was verified by experiment. It is very helpful to finishing the injection mold steel in final polishing stage. The areal ms surface roughness of the workpiece after several polishing processes has decreased to a few nanometer scales.
In order to improve the grindability of magnetic abrasive, Fe-WC magnetic abrasives were made by a plasma melting method after ball milling at various times. This study aims to investigate homogeneously distributed hard phases in Fe matrix and strong bonding between the Fe-matrix and the hard phase. According to XRD, SEM and OM observation, Fe-WC magnetic abrasive powders exhibit the best grindability by plasma melting for 30h ball milling. As a result of magnetic abrasive polishing, the surface roughness, R_{max}$ 5.0$\mu\textrm{m}$, before magnetic abrasive polishing, was reduced to R_{max}$ 2.4$\mu\textrm{m}$. The new magnetic abrasive polishing process is thought to be the useful methods for the automation of three dimensional surface polishing.
Chemical mechanical polishing (CMP) is a hybrid surface-polishing process that utilizes both mechanical and chemical energy. However, the recently emerging semiconductor substrate and thin film materials are challenging to process using the existing CMP. Therefore, previous researchers have conducted studies to increase the material removal rate (MRR) of CMP. Most materials studied to improve MRR have high hardness and chemical stability. Methods for enhancing the material removal efficiency of CMP include additional provision of electric, thermal, light, mechanical, and chemical energies. This study aims to introduce research trends on CMP using ultraviolet (UV) light to these methods to improve the material removal efficiency of CMP. This method, photocatalysis-assisted chemical mechanical polishing (PCMP), utilizes photocatalytic oxidation using UV light. In this study, the target materials of the PCMP application include SiC, GaN, GaAs, and Ru. This study explains the photocatalytic reaction, which is the basic principle of PCMP, and reviews studies on PCMP according to materials. Additionally, the researchers classified the PCMP system used in existing studies and presented the course for further investigation of PCMP. This study aims to aid in understanding PCMP and set the direction of future research. Lastly, since there have not been many studies on the tribology characteristics in PCMP, research on this is expected to be required.
Park, Chul jin;Jeong, Haedo;Lee, Sangjik;Kim, Doyeon;Kim, Hyoungjae
Tribology and Lubricants
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제32권2호
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pp.61-66
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2016
Total thickness variation (TTV), BOW, and surface roughness are essential characteristics for high quality sapphire substrates. Many researchers have attempted to increase removal rate by controlling the key process parameters like pressure and velocity owing to the high cost of consumables in sapphire chemical mechanical polishing (CMP). In case of the pressure approach, increased pressure owing to higher deviation of pressure over the wafer leads to significant degradation of the TTV. In this study, the authors focused on reducing TTV under the high-pressure conditions. When the production equipment polishes multiple wafers attached on a carrier, higher loads seem to be concentrated around the leading edge of the head; this occurs because of frictional force generated by the combination of table rotation and the height of the gimbal of the polishing head. We believe the skewed pressure distribution during polishing to be the main reason of within-wafer non-uniformity (WIWNU). The insertion of a hub ring between the polishing head and substrate carrier helped reduce the pressure deviation. Adjusting the location of the hub ring enables tuning of the pressure distribution. The results indicated that the position of the hub ring strongly affected the removal profile, which confirmed that the position of the hub ring changes the pressure distribution. Furthermore, we analyzed the deformation of the head via finite element method (FEM) to verify the pressure non-uniformity over the contact area Based on experiment and FEM results, we determined the optimal position of hub ring for achieving uniform polishing of the substrate.
CMP(Chemical Mechanical Polishing) Processes have been used to improve the planarization of the wafers in the semiconductor manufacturing industry. Polishing performance of CMP Process is determined by the chemical reaction of the liquid sol containing abrasive, pressure of the head portion and rotational speed of the polishing pad. However, frictional heat generated during the CMP process causes agglomeration of the particles and the liquidity degradation, resulting in a non-uniform of surface roughness and surface scratch. To overcome this chronic problem, herein, we introduced NaCl salt as an additive into silica sol for elimination the generation of frictional heat. The added NaCl reduced the zata potential of silica sol and increased the contact surface of silica particles onto the sapphire wafer, resulting in increase of the removal rate up to 17 %. Additionally, it seems that the silica particles adsorbed on the polishing pad decreased the contact area between the sapphire water and polishing pad, which suppressed the generation of frictional heat.
Cadmium telluride (CdTe) is one of the most attractive photovoltaic materials due to its low cost, high efficiency and stable performance in physical, optical and electronic properties. Few researches on the influences of uniform surface on the photovoltaic characteristics in large-area CdTe solar cell were not reported. As the preceding study of the effects of thickness-uniformity on the photovoltaic characteristics for the large-area CdTe thin film solar cell, chemical mechanical polishing (CMP) process was investigated for an enhancement of thickness-uniformity. Removal rate of CdTe thin film was 3160 nm/min of the maximum value at the 200 $gf/cm^2$ of down force (pressure) and 60 rpm of table speed (velocity). The removal rate of CdTe thin film was more affected by the down force than the table speed which is the two main factors directly influencing on the removal rate in CMP process. RMS roughness and peak-to-valley roughness of CdTe thin film after CMP process were improved to 96.68% and 85.55%, respectively. The optimum process condition was estimated by 100 $gf/cm^2$ of down force and 60 rpm of table speed with the consideration of good removal uniformity about 5.0% as well as excellent surface roughness for the large-area CdTe solar cell.
In this paper, the effects of oxidants on tungsten chemical mechanical polishing (CMP) process were investigated using three different oxidizers such as Fe(NO₃)₃, KIO₃ and H₂O₂. Moreover, the interaction between the tungsten film and the oxidizer was discussed by potentiodynamic polarization measurement with three different oxidizers, in order to compare the effects of W-CMP and electrochemical characteristics on the tungsten film as a function of oxidizer. As an experimental result, the tungsten removal rate reached a maximum at 5 wt% Fe(NO₃)₃concentration, and when 5 wt% H₂O₂was added in the slurry, the removal rate of W increased. Also, the microstructures of surface layer by atomic force microscopy(AFM) image were greatly influenced by the slurry chemical composition of oxidizers. It was shown that the surface roughness and removal rate of the polished surface were improved in Fe(NO₃)₃than KIO₃. The electrochemical results indicate that the corrosion current density of the 5 wt% H₂O₂ and 5 wt% H₂O/sub 2+/+ 5 wt% Fe(NO₃)₃was higher than the other oxidizers. Therefore, we conclude that the W-CMP characteristics are strongly dependent on the kinds of oxidizers and the amounts of oxidizer additive.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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