Finite element analysis was carried out using wafer-scale and particle-scale models to understand the mechanism of the fast removal rate(edge effect) at wafer edges in the chemical-mechanical polishing process. This is the first to report that a particle-scale model can explain the edge effect well in terms of stress distribution and magnitude. The results also revealed that the mechanism could not be fully understood by using the wafer-scale model, which has been used in many previous studies. The wafer-scale model neither gives the stress magnitude that is sufficient to remove material nor indicates the coincidence between the stress distribution and the removal rate along a wafer surface.
Park Ki-Hyun;Kim Hyoung-Jae;Choi Jae-young;Seo Heon-deok;Jeong Hae-do
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.29
no.3
s.234
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pp.432-438
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2005
CMP characteristics such as material removal rate and edge effect were measured and investigated in accordance with pad grooving effect, groove width, depth and pitch. GSQ (Groove Stiffness Quotient) and GFQ (Groove Flow Quotient) were proposed to estimate pad grooving characteristics. GSQ is defined as groove depth(D) divided by pad thickness(T) and GFQ is defined as groove width(W) divided by groove pitch(P). As GFQ value increased, material removal rate increased some point but gradually saturated. It seems that material removal rate is not affected by each parameter respectively but by interaction of these parameters such as groove dimensions. In addition, an increase in GFQ and GSQ causes edge effect to be improved. Because, pad stiffness decreases as GSQ and GFQ increase. In conclusion, groove influences relative pad stiffness although original mechanical properties of pad are unchanged by grooving. Also, it affects the flow of slurry that has an effect on the lubrication regime and polishing results. The change of groove dimensions has influence on pad stiffness and slurry flow, so that polishing results such as removal rate and edge effect become changed.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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2004.05a
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pp.215-215
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2004
본 연구는 차세대 FPD의 소재로서 각광받고 있는 유기EL 의 제조공정을 위한 연구이다. 유기 EL 의 모재로서 이용되고 있는 ITO 코팅 유리는 그 표면의 정밀도에 따라서 제품의 불량률이 변화되게 됨으로 제조공정에 있어서는 매우 중요한 역할을 한다. 하지만, ITO 코팅유리의 표면 정밀도를 얻기 위하여 필수적인 연마공정 내에서 연마입자와 ITO 코팅유리의 상호작용에 의하여 연마가 이루어질 뿐 아니라, 불순물의 유입이나 기타 공정조건에 의하여 유리 표면 결함이 발생 및 불균일 연마가 수행되는 것은 피할수 없는 상황이다.(중략)
Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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2004.11a
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pp.120-124
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2004
본 연구는 Diluted Ceria 입자를 사용한 $SiO_2$(Oxide) CMP 현상에 대한 내용이다. Ceria Slurry의 경우 Silica Slurry와 비교하였을 때 Oxide Wafer 표면과 축합 화학반응을 일으키며 Chemistry Dominant한 CMP Mechanism을 따르고, Wafer Center Removal Rate(RR) Fast 의 특성을 가진다. Ceria Slurry의 문제점인 연마 불균일도를 해결하기 위해 Tribological System을 이용하였다. CMP Tribology는 Pad-Slurry 유막-Wafer의 System을 가지며 윤활막에 작용하는 마찰계수(COF)가 주요 인자이다. Tribology에 적용되는 Stribeck Curve를 통해 Slurry 윤활막의 두께(h) 정도를 예상할 수 있으며, 이 윤활막의 두께를 조절함으로써 Uniformity 향상이 가능하다. 이 Ceria Slurry CMP의 연마 불균일도를 향상시킬 수 있는 방법으로 pH 조절 및 점도 증가가 있다. Ceria 입자 CMP는 분산액의 pH 변화에 강한 작용을 받게 되며 PH5 근방에서 최적화된 Uniformity가 가능하다. 점도를 증가시키는 경우 유막 h가 증가하게 되어 Ceria Slurry의 유동이 균일 분포 상태에 가까워지며 Wafer Uniformity 향상이 가능하다.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.32
no.7
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pp.627-631
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2015
Conventional etching technology is in the face of problems such as dishing, erosion resulting from non-uniform removal of film. Advanced printed circuit board (PCB) requires accurate wire formation with the aid of planarization by chemical mechanical polishing (CMP). Linear roll CMP is a line contact continuous process which removes the film by pressurization and rotation while slurry is supplied to polishing pad attached to the roll. This paper focuses on the design of floating nozzle on the linear roll CMP equipment which makes the slurry supply uniformly on the roll pad. Experimental results show that removal rate using the floating nozzle increases 3 times higher than that without it and non-uniformity is less than 15%.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.20
no.1
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pp.85-90
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2003
Removal rate and Within Wafer Non-Uniformity (WIWNU), the most critical issues in Chemical Mechanical Polish (CMP) process, are related to the pressure distribution, wafer shape, slurry flow, mechanical property of pad and etc. Among them, wafer warp generated by other various manufacturing process of wafer may induce the deviation of pressure distribution on the backside of wafer. In the convex shaped wafer the pressure onto the backside of wafer is higher than that of perfectly flat shaped wafer. Besides, such an added pressure is in proportion to the curvature of wafer. That is, the bigger the curvature of wafer becomes the higher the removal rate goes. And the WIWNU is known to be directly related to the pressure distribution on the wafer as well. In other words, the deviation of pressure distribution is in proportion to the WIWNU. In this paper, it is found that the wafer shape may be modified through heating the backside of it and thus properly changed pressure onto the backside of it may improve the WIWNU.
Chemical Mechanical Polishing(CMP) is popularly used in production of semiconductor because of large area polishing ability probability of improvement for more integrated circuit. However, present CMP processing causes some non-uniformity errors which can be critical for highly integrated circuit. Previous studies predict that flow-field of slurry during CMP can create non-uniformity, but no quantitative measurement has conducted. In this study, using PIV, slurry velocity flow-field during CMP is measured by changing the ratio of RPM of pad and carrier with tuned PIV system adequate for small room in CMP machine and Cabot's non-groove pad Epad-A100. The result show that velocity of slurry is majorly determined by pad-rpm and the ratio of between carrier and pad rpm make some changes in streamlines.
Journal of the korean academy of Pediatric Dentistry
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v.43
no.3
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pp.275-283
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2016
The aim of this study was to evaluate the surface characteristics of composite resins polished with two different polishing methods. 30 disk-shaped specimens were prepared with microhybrid (Filtek$^{TM}$ Z250) and nanofilled (Filtek$^{TM}$ Z350) resins respectively, and classified into three groups: not polished as controls, polished by an abrasive disk (Soflex), and polished by a polishing brush (Occlubrush). Surface roughness was increased after polishing. In terms of micro-roughness, there were no significant differences between the two polishing methods. But macro-roughness values were markedly increased in the Occlubrush group (p < 0.05). In the Sof-lex group, the matrix and fillers were polished together, resulting into a smoother and homogeneous surface. However, in the Occlubrush group, the matrix layer was torn off, with more heterogeneous surfaces and large scratches. In regards to micro-hardness, no significant differences were observed between the two polishing systems (p > 0.05). And the hardness value increased about 25% after polishing. In conclusion, the method of polishing should be chosen deliberately in view of the hardness characteristics of composite resins. Sof-lex is recommended to improve the surface characteristics of polished resins.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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2002.05a
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pp.968-971
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2002
Two decisive mechanisms of the electrorhological polishing for a small part(for example, a aspherical surface in a micro lens) are explained. Firstly, non-uniform electric field generated in the polishing structure increases a shear stress of ER fluids which is maximized dramatically near the tool, therefore, substrate adjacent to the tool can be removed effectively by mixed abrasives in the ER fluid. Secondly, abrasives in a non-uniform electric field are governed by the dielectrophoretic phenomena. Abrasives move toward the tool because the field gradient is highest near the tool and then abrasives are actively holded in that area. This phenomena is observed and evaluated by the optical measurement.
Park, Ki-Hyun;Park, Boum-Young;Kim, Hyoung-Jae;Jeong, Hae-Do
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.19
no.4
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pp.309-313
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2006
Pad surface characteristics such as roughness, groove and wear rate of pad have a effect on the within wafer non-uniformity(WIWNU) in chemical mechanical polishing(CMP). Although WIWNU increases as the uniformity of roughness(Rpk: Reduced peak height) becomes worse in an early stage of polishing time, WIWNU decreases as non-uniformity of the Rpk value. Also, WIWNU decreases with the reduction of the pad stiffness, though original mechanical properties of pad are unchanged by the grooving process. In addition, conditioning process causes the inequality of pad wear during in CMP. The profile of pad wear generated by the conditioning process has a significant effect on the WIWNU. These experiments results could help to understand the effect of pad surface characteristics in CMP.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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