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CMP 공정에서 슬러리 분사 주입에 따른 슬러리 막 형성에 관한 연구
허성녕(S. N. Heo),정선호(S. H. Jeong),정호경(H. K. Jeong),김민지(M. J. Kim),정해도(H. D. Jeong) Korean Society for Precision Engineering 2021 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2021 No.11월
반도체의 집적도가 높아짐에 따라 반도체 공정에서 빈도가 커진 CMP (Chemical Mechanical Planarization) 공정은 웨이퍼 표면과 패드가 접촉한 상태에서 접촉면의 미세한 틈 사이로 슬러리가 유입됨과 동시에 슬러리와 웨이퍼 간 화학적 반응과 웨이퍼, 패드, 슬러리의 상대운동에 따른 기계적 연마를 통해 평탄화가 진행된다. 실질적으로 미세틈 사이로 유입되는 슬러리가 CMP 에 영향을 주며, 여분의 슬러리 공급은 환경적으로 악영향을 미친다. 그에 따라 슬러리 사용량 감소를 위해 실 슬러리 유입량을 증가시키는 방법에 대한 선행연구가 진행되었다. 이에 본 연구에서는 분사 주입 방식을 바탕으로 슬러리의 막 형성에 관해 연구했다. 균일한 크기의 액적 분사를 위해 초음파 노즐을 활용하였다. 일반 튜브 노즐 주입에 따른 슬러리의 막 형성과는 달리 분사 주입은 분사 범위가 좁아질수록 분사액적 간 거리가 줄어들어 뭉치게 되고, 큰 액적을 형성하며 막 두께가 두꺼워짐을 알 수 있었다. 이를 통해 분사 범위로 막 두께를 조절할 수 있다는 걸 확인하였다. Confocal 과 광학 현미경을 통해 패드의 지형적 특성이 막 형성에 미치는 영향을 확인하였다. 분무 범위, 패드의 지형적 특성이 슬러리 막 형성에 영향을 미치는 걸 확인했고, 분사 범위에 따른 패드의 젖음 면적을 계산하였다. 이를 바탕으로 패드의 젖음 정도에 따른 연마 실험을 진행하였다.