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논문 기본 정보

자료유형
학위논문
저자정보

박은정 (부산대학교, 부산대학교 대학원)

지도교수
정해도
발행연도
2016
저작권
부산대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수7

표지
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이 논문의 연구 히스토리 (2)

2016

Estimation of Edge Removal Profile using Pressure Monitoring for Smart CMP : 스마트 CMP를 위한 압력 모니터링 시스템을 이용한 에지 제거 프로파일의 예측
박은정 2016.01 학위논문

2015

웨이퍼 에지의 압력 모니터링을 이용한 재료 제거 프로파일의 예측
박은정 ,  정해도 ,  이창석 외 1명 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 2015.12 학술대회자료

초록· 키워드

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반도체 제조를 위한 CMP 공정은 웨이퍼가 CMP 장비의 연마헤드에 장착되어 연마액이 포함된 환경에서 연마패드에 가압되어 평탄화가 일어나는 과정이다. CMP공정에서 웨이퍼와 패드는 항상 접촉해 있는 상태에서 가공이 이루어지기 때문에, 웨이퍼 에지 부근의 압력을 측정하는 것이 어렵고 이러한 이유로 인해 연마 메커니즘을 실시간으로 확인할 수 없다는 한계점이 있다. 본 연구에서는 작은 셀로 모든 크기의 웨이퍼의 전면을 확인하고 특히 웨이퍼 에지 부분의 압력 측정을 목표로 선형의 압력센서가 부착된 압력감지시스템을 개발하였다. 이는 면 센서를 이용한 압력 감지 시스템과 동일하게 ex-situ 측정의 번거로움을 최소화하기 위해 연마와 측정이 동시에 가능한 in-situ 방식으로 연마 중에 웨이퍼에 발생하는 압력분포를 실시간으로 측정하였다. 또한 압력 감지 패드의 신뢰성을 위해 압력센서의 유효 픽셀 수와 감도, 응답시간, 히스테리시스 특성 등을 확인하였다. 그리고 거시적으로 압력 감지 패드를 통해 도출된 이미지, 시각화를 확인하고 압력신호 값을 추출하여 정량화하고 압력, 속도에 따른 히스토그램을 통한 압력 신호의 빈도 수를 비교 분석하였다. 압력 감지 패드에 의해 측정되는 압력신호 값은 프레스톤 방정식 이론과 정확히 일치하는 것으로 나타났고 압력 센서 신호 데이터의 신뢰성을 얻을 수 있었다. 이러한 신뢰성을 토대로 리테이너 링에 따른 에지 연마 특성을 파악하기 위해 유한요소해석에 따른 응력분포, 압력 센서에 의한 압력분포, 재료 제거량 분포를 도출하고 세 프로파일을 노멀라이징(normalization)하여 비교하고 분석하였다. 각각 연마 조건에 따른 실제 압력분포와 수학적 응력분포를 나누어 측정하여 분석하면 특정 연마 조건에서의 데이터베이스(database)를 구축하여 수학적 모델링을 도입할 수 있고, 이는 웨이퍼 스케일의 정확한 예측이 가능해질 것으로 본다.
#CMP

목차

Chapter 1 Introduction 1
1.1 Background 1
1.2 Objectives 9
1.3 The contents of the study 11
1.3.1 Preceding researches 11
1.3.2 Pressure sensor 17
Chapter 2 Development of Linear Pressure Detection System 21
2.1 The Composition of a pressure detection pad 21
2.2 The Selection of the optimum pressure sensor 28
2.2.1 The definition of effective pixels of a pressure sensor 28
2.2.2 Sensitivity of a pressure sensor 30
2.2.3 Response time of pressure sensor 36
2.2.4 The hysteresis of a pressure sensor 39
2.3 Analysis methods of pressure distributions 42
2.3.1 Pressure distribution images detected by a pressure sensor 43
2.3.2 Pressure distribution images made by a pressure detection pad 46
2.3.3 Quantification of input signals 47
2.3.4 The applications of histogram for input signal analyses 50
Chapter 3 Characteristics of edge profile by retainer ring 54
3.1 Stress distribution at wafer edge by finite-element analysis 58
3.1.1 Analysis method and hypothesis 58
3.1.2 Test results and consideration 63
3.2 Pressure distributions detected by pressure detection system 65
3.2.1 Test conditions and methods 66
3.2.2 Test results and consideration 68
3.2.2.1 Pressure distribution according to the change of load 68
3.2.2.2 Pressure distribution according to the change of velocity 72
3.2.2.3 Pressure profiles of wafer by different pressures on a retainer ring 76
3.3 Polishing test 78
3.3.1 Test conditions and methods 78
3.3.2 Test results 81
3.4 Results and discussion 83
Chapter 4 Conclusions 89
Reference 92
Abstract 97

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