• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2011.10a
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• pp.23-23
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• 2011

Chemical-Mechanical Planarization (CMP) 공정이란 화학적 반응 및 기계적인 힘이 복합적으로 작용하여 표면을 평탄화하는 공정이다. 이러한 CMP 공정은 반도체 산업에서 회로의 고집적화와 다층구조를 형성하기 위하여 도입되었으며 반도체 제조를 위한 필수공정으로 그 중요성이 강조되고 있다. 특히 최근에는 Inter-Level Dielectric (ILD)의 형성과 Shallow Trench Isolation (STI) 공정에서실리콘 산화막을 평탄화하기 위한 CMP 공정에 대해 연구가 활발히 이루어지고 있다. 그러나 CMP 공정 후 scratch, pitting corrosion, contamination 등의 Defect가 발생하는 문제점이 존재한다. 이 중에서도 scratch는 기계적, 열적 스트레스에 의해 생성된 패드의 잔해, 슬러리의 잔유물, 응집된 입자 등에 의해 표면에 형성된다. 반도체 공정에서는 다양한 종류의 실리콘 산화막이 사용되고 gks이러한 실리콘 산화막들은 종류에 따라 경도가 다르다. 따라서 실리콘 산화막의 경도에 따른 CMP 공정 및 이로 인한 Scratch 발생에 관한 연구가 필요하다고 할 수 있다. 본 연구에서는 scratch 형성의 거동을 알아보기 위하여 boronphoshposilicate glass (BPSG), plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) tetraethylorthosilicate (TEOS), high density plasma (HDP) oxide의 3가지 실리콘 산화막의 기계적 성질 및 이에 따른 CMP 공정에 대한 평가를 실시하였다. CMP 공정 후 효율적인 scratch 평가를 위해 브러시를 이용하여 1차 세정을 실시하였으며 습식세정방법(SC-1, DHF)으로 마무리 하였다. Scratch 개수는 Particle counter (Surfscan6200, KLA Tencor, USA)로 측정하였고, 광학현미경을 이용하여 형태를 관찰하였다. Scratch 평가를 위한 CMP 공정은 실험에 사용된 3가지 종류의 실리콘 산화막들의 경도가 서로 다르기 때문에 동등한 실험조건 설정을 위해 동일한 연마량이 관찰되는 조건에서 실시하였다. 실험결과 scratch 종류는 그 형태에 따라 chatter/line/rolling type의 3가지로 분류되었다 BPSG가 다른 종류의 실리콘 산화막에 비해 많은 수에 scratch가 관찰되었으며 line type이 많은 비율을 차지한다는 것을 확인하였다. 또한 CMP 공정에서 압력이 증가함에 따라 chatter type scratch의 길이는 짧아지고 폭이 넓어지는 것을 확인하였다. 본 연구를 통해 실리콘 산화막의 경도에 따른 scratch 형성 원리를 파악하였다.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.9 no.4
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• pp.17-23
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• 2002

The more productive and stable fabrication can be obtained by applying chemical mechanical polishing (CMP) process to shallow trench isolation (STI) structure in 0.18 $\mu\textrm{m}$ semiconductor device. However, STI-CMP process became more complex, and some kinds of defect such as nitride residue, tern oxide defect were seriously increased. Defects like nitride residue and silicon damage after STI-CMP process were discussed to accomplish its optimum process condition. In this paper, we studied how to reduce torn oxide defects and nitride residue after STI-CMP process. To understand its optimum process condition, We studied overall STI-related processes including trench depth, STI-fill thickness and post-CMP thickness. As an experimental result showed that as the STI-fill thickness becomes thinner, and trench depth gets deeper, more tern oxide were found in the CMP process. Also, we could conclude that low trench depth whereas high CMP thickness can cause nitride residue, and high trench depth and over-polishing can cause silicon damage.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.38 no.8
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• pp.863-867
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• 2014

In this study, an acoustic emission (AE) sensor was used for measuring the abrasive and molecular-scale phenomena in chemical mechanical polishing (CMP). An AE sensor is a transducer that converts a mechanical wave into an electrical signal, and is capable of acquiring high-level frequencies from materials. Therefore, an AE sensor was installed in the CMP equipment and the signals were measured simultaneously during the polishing process. In this study, an AE monitoring system was developed for investigating the sensitivity of the AE signal to (a) the variations in the material properties of the pad, slurry, and wafer and (b) the change in conditions during the CMP process. This system was adapted to Oxide and Cu CMP processes. AE signal parameters including AE raw frequency, FFT, and amplitude were analyzed for understanding the abrasive and molecular-level phenomena in the CMP process. Finally, we verified that AE sensors with different bandwidths could function in complementary ways during CMP process monitoring.

• 한국전기화학회:학술대회논문집
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• 2003.04a
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• pp.42-42
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• 2003

• Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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• v.18 no.8
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• pp.44-50
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• 2019

CMP is the most critical process in the manufacture of silicon wafers, and the use of retaining rings, which are consumable parts used in CMP equipment, is increasingly important. Since the retaining ring is made of plastic, it is not only weak in strength but also has the problem of taking a long time for the flattening operation of the ring itself performed before the CMP process, and of the imbalance of force due to bolt tightening causing uneven wear. In order to solve this problem, the retaining ring and the insert ring are integrally used, and the flatness of the retaining ring may be affected depending on the material of the insert ring. Also, the residual stress generated in the manufacturing process of the insert ring may cause distortion of the ring, which may adversely affect the precision polishing. In this study, when the insert ring is made of Zn or STS304, the thickness variation and the flatness of the retaining ring are compared and, finally, the material removal rate is analyzed by polishing the wafer by the oxide CMP process. Through these experiments, the effects of the insert ring material on the polishing accuracy of the wafers were investigated.

• The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers C
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• v.50 no.9
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• pp.438-443
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• 2001

In the shallow trench isolation(STI)-chemical mechanical polishing(CMP) process, the key issues are the optimized thickness control, within-wafer-non-uniformity, and the possible defects such as pad oxide damage and nitride residue. The defect like nitride residue and silicon (or pad oxide) damage after STI-CMP process were discussed to accomplish its optimum process condition. To understand its optimum process condition, overall STI related processes including reverse moat etch, trench etch, STI fill and STI-CMP were discussed. Consequently, we could conclude that law trench depth and high CMP thickness can cause nitride residue, and high trench depth and over-polishing can cause silicon damage.

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 2008.06a
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• pp.443-444
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• 2008

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2003.11a
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• pp.64-64
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• 2003

고집적화된 시스템 LSI 반도체 소자 제조 공정에서 소자의 고속화 및 고성능화에 따른 배선층수의 증가와 배선 패턴 미세화에 대한 요구가 갈수록 높아져, 광역평탄화가 가능한 STI CMP(Shallow Trench Isolation Chemical-Mechanical-Polishing)공정의 중요성이 더해가고 있다. 이러한 STI CMP 공정에서 세리아 슬러리에 첨가되는 계면활성제의 농도에 따라 산화막과 질화막 사이의 연마 선택비를 제어하는 것이 필수적 과제로 등장하고 있다. 일반적인 CMP 공정에서 압력 증가에 따른 연마 제거량이 Prestonian 거동을 나타내는 반면, 연마 입자의 크기를 변화시켜 계면활성제의 농도를 달리 하였을 경우, 압력 변화에 따라 Non-Prestonian 거동이 나타나는 것을 고찰할 수 있었다. 따라서 본 연구에서는 세리아 슬러리 내에 첨가되는 계면활성 제의 농도와 연마입자의 크기를 달리한 후, 압력을 변화시킴으로 나타나는 non-Prestonian 거동에 미치는 영향에 대하여 연구하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2007.11a
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• pp.50-50
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• 2007

최근 DRAM 소자 내에서 Ruthenium (Ru) 은 높은 화학적 안정성, 누설전류에 대한 높은 저항성, 고유전체와의 높은 안정성등과 같은 특성으로 인해 금속층-유전막(insulator)-금속층 캐패시터에 대한 하부전극으로 각광받고 있다. 일반적으로 Ru은 화학적으로 매우 안정하여 습식 식각으로 제거하기 어려우며, 이로인해 건식 식각을 이용하여 Ru을 제거하는 것이 널리 통용되고 있다. 하지만 칵 캐패시터의 분리를 위해 Ru을 건식 식각할 경우, 유독한 $Ru0_4$ 가스가 발생할 수 있으며 Ru 하부전극의 탈균일한 표면과 몰드 산화막의 손실을 유발할 수 있다. 이로인해 각 캐패시터간의 분리와 평탄화를 위해 CMP 공정이 도입되게 되었다. 이러한 CMP 공정에 공급되는 슬러리에는 부식액, pH 적정제, 연마입자등이 첨가되는데 이때 연마입자가 응집하여 슬러리의 분산 안정성 저하에 영향을 줄 수 있다. 그리하여 본 연구에서는 Ru CMP Slurry에서의 surfactant와 같은 첨가제에 따른 zeta potential, particle size, sedimentation의 분석을 통해 slurry 안정성에 대란 영향을 살펴보았다. 또한 선택된 surfactant가 첨가된 Ru CMP Slurry를 제조하여 Ru의 removal rate와 TEOS에 대한 selectivity를 측정해 보았다.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.18 no.4
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• pp.297-302
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• 2005

Chemical mechanical polishing(CMP) performances can be optimized by several process parameters such as equipment and consumables (pad, backing film and slurry). Pad properties are important in determining removal rate and planarization ability of a CMP process. It is investigated the performance of oxide CMP process using commercial silica slurry after the pad conditioning temperature was varied. Conditioning process with the high temperature made the slurry be unrestricted to flow and be hold, which made the removal rate of oxide film increase. The pad became softer and flexible as the conditioning temperature increases. Then the softer pad provided the better surface planarity of oxide film without defect.