| 초록 |
반도체 device의 성능을 향상시키기 위해, 최근 패턴은 더욱 고집적화 되고 이에 다층배선 구조를 가지게 되었으며 요구되는 선폭도 더욱 미세해지게 되어 CMP 공정이 도입되었다. 최근 슬러리 연마입자로는 주로 silica가 많이 사용되고 있으며 구성 막질간의 selectivity 제어를 위해 STI CMP에 대한 연마입자로는 주로 ceria particle이 사용되고 있다. 또한, 이러한 입자 종류에 따른 연마입자의 부착력은 CMP 공정과 Post CMP Cleaning 공정에 있어서 커다란 영향을 준다. 따라서 이론적으로 DLVO 계산을 한 후 zeta potential과 입자 부착력을 측정하여 이론적인 결과와 실험적인 입자 부착력을 비교하여 평가하였다. 연마입자의 부착력(adhesion force) 연구를 위해 LEZA 600(Otsuka Electronics Co., Japan)을 사용하여 zeta potential을 측정하였으며 AFM(atomic force microscopy, XE-100, PSIA, Korea)을 사용하여 연마입자와 각 wafer와의 부착력을 평가하였다. 연마입자는 silica와 ceria particle을 사용하였고 wafer는 TEOS, Poly-Si, SiN 그리고 STI, SAC pattern wafer에 대하여 연마입자와 wafer 막질간의 부착력을 평가하였다. Zeta potential 측정에서 silica 연마입자는 pH 3에서 IEP를 나타내며 pH 증가에 따라 표면전하가 감소하였고, ceria 연마입자는 pH 전구간에서 negative한 charge를 가졌다. 그리고 wafer의 경우, SiN wafer는 pH에 따라 급격한 변화를 보였고 TEOS wafer는 pH 전구간에서 negative한 charge를 가졌다. STI, SAC patterned wafer의 경우에는 각 물질의 zeta potential 사이의 charge를 가졌다. Adhesion force 측정에서 silica 연마입자는 pH에 따라 작아지는 경향을 보였으며 non-pattern wafer 중 TEOS와의 부착력이 가장 적게 측정되었다. 반면 Poly-Si의 경우 140nN으로 큰 부착력을 나타내었고 이는 silica particle 오염이 Poly-Si에 많다는 것을 나타낸다. ceria 연마입자도 pH에 따라 부착력이 작아지는 경향을 보였으며 전체적으로 1nN 미만의 약한 부착력이 측정되었다. 이와 같이 ceria particle의 입자 오염은 STI CMP 공정 중에서 거의 일어나지 않는다는 것을 이론적 결과와 실험적 결과에서 나타내었다. |
