패널의 연마 불균일도 개선을 위한 에지 형상 제어 = Edge Profile Control for Improving Removal Uniformity in Panel CMP

국문 초록 (Abstract)

최근 인공지능, 빅데이터 처리, 고성능 컴퓨팅의 성장으로 3차원 패키지에 대한 수요가 증가되고 있다. 패널 레벨 패키지(Panel Level Package, PLP)은 넓은 면적을 가지는 점에서 웨이퍼 레벨 패키지(Wafer Level Package, WLP)보다 이점을 가진다. 패널 레벨 패키지를 위해선 패널 상부의 요철을 제거하고 평탄화를 진행하기 위해 화학기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing, CMP) 공정이 필요하다. 하지만 사각형의 패널 연마 공정은 기존의 원형의 웨이퍼 보다 형상의 차이로 인해 연마 공정에서 에지 영역에서 불균일한 연마 영역이 존재한다는 문제점이 있다. 본 연구에서 에지 영역의 연마 불균일도(Non-Uniformity,NU) 개선을 위해 에지 형상 제어 방법을 제안한다. 200 mm 웨이퍼와 이를 120*120 mm 크기로 절단한 패널의 연마 불균일도를 비교하였다. 웨이퍼와 EPC(Edge Profile Control) 링을 적용한 패널을 동일 조건에서 연마를 진행하였다. 동일 압력 조건에서 1분 연마 시 웨이퍼에서는 3.4 %의 연마 불균일도를 가진 반면 EPC 링을 사용한 결과에서는 연마 불균일도가 9.6 %로 웨이퍼에 비해 불균일하였다. 이는 패널의 형상 차이에 의한 미끄럼 거리의 차이이다. 패널의 미끄럼 거리에 대해 고찰하여 웨이퍼와의 미끄럼 거리를 비교하였다. 불균일도 개선을 위해 다중 영역 압력 제어 방식을 활용하여 패널의 연마 공정을 진행하였고 모서리 영역에서 연마량이 증가하여 2.4 %의 연마 불균일도 개선를 확인하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Three dimensional packaging technology has become a strong driver to realize future AI industry. Panel level package (PLP) is more attractive than wafer level package (WLP) in that it makes pattern area larger. Panel CMP is a key process which can achieve both flatness and uniformity of patterns on the panel surface. However, it is rectangle unlike the circular wafer. When CMP was applied, uniform polishing could not be realized at the corners and edges of the panel. In this study, an edge profile control method was developed to improve the removal non-uniformity (NU). The NU comparison was done with 200mm diameter wafer and 120×120 mm square panel. The wafer and the panel to which the edge profile control (EPC) ring was applied were polished under the same conditions. After 1 min CMP of the wafer, the removal NU was 3.4%, whereas in the result of penal, the polishing unevenness was 9.6%, which was non-uniform compared to the wafer. This is the difference in the sliding distance according to the difference in the shape of the panel. The sliding distance to the wafer was compared in consideration of the sliding distance of the panel. To improve the non-uniformity, the polishing process of the panel was performed by using the multi-zone pressure control method, and the polishing non-uniformity was improved by 2.4% as the amount of polishing in the corner area increased. Finally, uniform removal will be possible even on large-area panels of 510×515 mm or more. This study can be used as important basic data for large-area panel CMP process and equipment development in the future.

목차 (Table of Contents)

• 1장 서론 8
• 1.1 연구 배경 8
• 1.2 연구의 흐름 10
• 1.3 연구의 목적 11
• 2장 CMP의 메커니즘과 웨이퍼와 패널의 연마 균일도 비교 13
• 2.1 화학 기계적 연마의 메커니즘 13
• 2.2 웨이퍼와 패널의 연마 결과 비교 15
• 3장 웨이퍼와 패널의 미끄럼 거리 분석 21
• 3.1. CMP 공정에서 에너지 공급과 미끄럼 거리 21
• 3.2. 웨이퍼와 패널의 미끄럼 거리 23
• 3.3. 미끄럼 거리에 따른 패드의 에너지 공급 30
• 4장 다중 영역 압력 제어 방식을 사용한 에지 형상 제어 33
• 4.1. 다중 영역 압력 제어 방식을 사용한 에지 형상 제어 33
• 4.2. 압력 제어가 연마 균일도에 미치는 영향 36
• 5장 결과 및 고찰 40
• References 42
• Abstract 44