Pattern monitoring 도입을 통한 IMD(Inter Metal Dielectric) CMP(Chemical Mechanical Planarization)공정의 두께제어에 대한 연구

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

CMP thickness is the one of the key factors deciding electrical properties in the Integrated circuit devices because of its trend forward multi layer thin film structure. And, also current trend of manufacturing company is moving more forward cost saving and productivity improvement than any time in the past. So, its control method need to be continuously improved with more efficiency in terms of cost and quality.The purpose of this study was to find the way to control the dielectric thickness after CMP process in the IMD layer which was usually controlled using by APC(Advanced process control) system. In previous version, APC system caused a lot of cost, materials and low productivity because its logic was based on the non patterned pilot wafer for calculating polish time. So we tried to find out the model which could be used just with pattern wafer. For pattern monitoring APC, many parameters, such as VRR(virtual removal rate), polish time, consumable count, should be studied to improve the rework rate, and new parameters like VRR(virtual removal rate), time coefficient, need to be introdued as well. Statistical approach was applied during deriving regression formula in the way of building logics of new APC. As a result, objectivity and reliability could be improved in the newly introduced APC system.

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 반도체 제조 공정 중 CMP(Chemical Mechanical Planarization) 공정의 Process 특성을 이해하여 다층 배선 구조에 있어서의 Dielectric Layer의 두께를 제어하는 방법에 관한 것으로 기존의 APC(Advanced Process Control) 방식의 이론적 한계에 의한 생산성 저하 및 비용 증가를 근본적으로 제거하기 위해 소자 및 장비 등의 특성에 따라 차별화 하여 보다 안정된 두께 제어를 하는 방법에 대한 모델을 제시하는데 있다. 이를 위하여 두께에 영향을 주는 인자인 Polish Time, 장비종류, Consumable Effect, 소자 특성에 따른 Removal Rate 변화 등에 대한 연구를 수행하였다.CMP 두께는 다층 배선구조에 있어서 소자의 전기적 특성을 좌우하는 중요한 요소 중 하나로서 고집적화 추세에 있어서 두께 제어 방법은 그 중요성을 더해가고 있고 안정된 공정운영을 위한 필수요소가 되고 있다. 또한 최근의 반도체 동향은 안정된 수율뿐만 아니라 고 생산성 과 저비용을 동시에 추구하고 있는바, 본 연구에서는 두께 제어의 정확도를 높임과 동시에 생산성을 높이고 재료비용을 줄이는 CMP 공정제어 모델에 대한 연구를 수행하여 주어진 여건하에서 최상의 모델을 제시하였다. 또한 이러한 모델을 제시하는데 있어서 회귀식에 의한 통계적 접근방법을 이용하여 두께제어에 대한 객관성 및 신뢰성을 높이는 성과를 얻을수 있었다.