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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 정해도
- 발행연도
- 2019
- 저작권
- 부산대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수13
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반도체 공정에서 이용되는 웨이퍼는 미세 패턴 및 회로를 구현하기 위해 수많은 공정을 거치는데 이때 후공정의 사진 공정을 위해 표면의 평탄도를 유지해야 한다. 평탄화되지 않은 웨이퍼 표면에 사진 공정을 할 시 초점심도를 벗어난 노광(expose)으로 인하여 소자 불량이 발생할 수 있으므로 이를 방지 하기 위해 반도체 공정 전후 화학적 기계적 평탄화(chemical mechanical planarization, CMP) 공정을 필수적으로 수행해야 한다. CMP 공정에서 나타나는 재료 제거율 (material removal rate; MRR)이나 연마 불균일도(within wafer non-uniformity; WIWNU) 등의 연마 특성은 연마 패드의 탄성적, 점탄성적 거동에 큰 영향을 받는다. 그러한 이유로 CMP공정의 최적화를 위해 연마 패드의 점탄성 물성에 관한 연구와 더불어 CMP 공정의 유한요소해석에 관한 연구가 계속해서 진행되어 왔다.
본 연구는 웨이퍼 에지 영역에서의 거동에 대한 측정과 해석 결과를 비교하였으며, 해석 모델을 개선하기 위하여 시간에 따른 연마 패드의 변형을 바탕으로 유한요소해석 모델에서 활용할 수 있는 연마 패드의 점탄성 물성을 도출하는 것을 목표로 하였다.
3장에서는 CMP 공정에서 에지 영역의 불균일한 재료 제거율에 관한 실험을 실시하였으며 유한요소해석의 결과와의 비교를 통한 연구를 진행하였다. 연마 실험과 면 센서를 이용한 압력측정 실험을 통해 웨이퍼와 연마 패드의 접촉 계면에서 에지 영역의 넓은 범위에 대해 불균일한 재료 제거율 및 불균일한 압력 분포가 나타나는 것을 확인하였다. 기존 연구에서의 유한요소해석모델을 참고하여 해석을 진행하였으며 실제 측정 결과와의 차이가 있어 해석모델에서 연마 패드의 재료 물성의 재정의 필요성을 확인하였다.
4장에서는 해석모델의 제작에서 활용할 수 있는 연마 패드의 점탄성 물성을 얻기 위해서 압축/회복실험에 대한 연마 패드 변형의 측정 방법을 제시하였다. 또한 재료의 물성을 검증하기 위한 해석모델 제작 과정을 설명하였다. 검증을 위한 해석모델을 제작하는 과정에서 모델에서 경계 조건과 하중 조건, 접촉 조건 등을 정의하는 과정을 설명하였다. 점탄성 측정 데이터를 기반으로 재료 물성을 정의하고 이 과정을 통해 얻은 물성을 CMP 공정의 유한요소 해석 모델에 적용하였다. 기존 연구의 해석모델과 비교하고 각 변수가 해석모델에 작용하는 영향을 확인하였으며 이를 통해 개선된 모델이 기존의 해석모델에 비해 실험 및 측정 결과에 더 잘 일치함을 확인하였다.
본 연구는 웨이퍼 에지 영역에서의 거동에 대한 측정과 해석 결과를 비교하였으며, 해석 모델을 개선하기 위하여 시간에 따른 연마 패드의 변형을 바탕으로 유한요소해석 모델에서 활용할 수 있는 연마 패드의 점탄성 물성을 도출하는 것을 목표로 하였다.
3장에서는 CMP 공정에서 에지 영역의 불균일한 재료 제거율에 관한 실험을 실시하였으며 유한요소해석의 결과와의 비교를 통한 연구를 진행하였다. 연마 실험과 면 센서를 이용한 압력측정 실험을 통해 웨이퍼와 연마 패드의 접촉 계면에서 에지 영역의 넓은 범위에 대해 불균일한 재료 제거율 및 불균일한 압력 분포가 나타나는 것을 확인하였다. 기존 연구에서의 유한요소해석모델을 참고하여 해석을 진행하였으며 실제 측정 결과와의 차이가 있어 해석모델에서 연마 패드의 재료 물성의 재정의 필요성을 확인하였다.
4장에서는 해석모델의 제작에서 활용할 수 있는 연마 패드의 점탄성 물성을 얻기 위해서 압축/회복실험에 대한 연마 패드 변형의 측정 방법을 제시하였다. 또한 재료의 물성을 검증하기 위한 해석모델 제작 과정을 설명하였다. 검증을 위한 해석모델을 제작하는 과정에서 모델에서 경계 조건과 하중 조건, 접촉 조건 등을 정의하는 과정을 설명하였다. 점탄성 측정 데이터를 기반으로 재료 물성을 정의하고 이 과정을 통해 얻은 물성을 CMP 공정의 유한요소 해석 모델에 적용하였다. 기존 연구의 해석모델과 비교하고 각 변수가 해석모델에 작용하는 영향을 확인하였으며 이를 통해 개선된 모델이 기존의 해석모델에 비해 실험 및 측정 결과에 더 잘 일치함을 확인하였다.
목차
1장 서론 11.1 연구 배경 11.2 연구 동향 및 목적 41.3 연구 내용 62장 이론적 배경 102.1 연마 패드의 점탄성 102.2 유한요소해석 132.2.1 비선형 구조해석 132.2.2 점탄성 재료 물성의 정의 153장 CMP에서 웨이퍼 에지 영역에서의 영향 173.1 웨이퍼 에지 영역 측정 데이터 173.1.1 웨이퍼 에지 영역 재료 제거율 측정 173.1.2 웨이퍼 접촉 압력 측정 213.2 웨이퍼 에지 영역에 관한 유한요소해석 243.2.1 웨이퍼 에지 영역 해석 모델 제작 243.2.2 유한요소해석 결과와 측정 데이터 간 비교 284장 연마 패드의 점탄성 측정 및 유한요소해석 314.1 연마 패드의 점탄성 측정 314.1.1 점탄성 측정 방법 및 실험 조건 314.1.2 점탄성 측정 결과 354.2 재료 물성의 검증을 위한 유한요소해석 384.2.1 해석 모델 제작 및 세부 조건 설정 384.2.2 연마 패드의 재료 물성 정의 434.2.3 연마 패드 물성의 정합성 확인 474.3 웨이퍼 에지 영역에 관한 개선된 유한요소해석 525장 결론 57References 59Abstract 61
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