STI-CMP 공정에서 Ceria Slurry의 Non-Prestonian 거동에 관한 연구

Abstract

본 연구는 STI CMP공정에서 중요시 되고 있는 non-Prestonian 거동에 관한 연구이다. CMP공정에서 non-Prestonian 거동은 압력과 연마 제거율 사이의 선형적 관계를 나타내는 Prestonian 거동과 달리 비선형 관계로 정의된다. 주로 STI-CMP에 사용되는 세리아 슬러리와 같이 선택비를 가지는 슬러리에서 나타나는 거동이다. 본 연구에 사용된 세리아 슬러리는 합성공정 중 밀링 공정을 통해 2차 입자 크기를 제어하였고, 슬러리 내의 계면활성제 농도를 변화시키며 실험을 진행하였다. 먼저 세리아 슬러리의 연마 입자 크기가 작을 경우, 계면활성제의 농도가 높아질 때 CMP공정에서 일정 압력 이상으로 압력이 증가됨에 따라 연마 제거율이 비례하여 증가하지 않는 non- Prestonian 거동이 나타났으며, 또한 같은 연마 입자의 크기에서 어느 일정한 연마 입자 농도까지는 계면활성제를 첨가함에 따라 문턱 압력 이상에서 non- Prestonian 거동을 나타냈다. 이러한 거동은 정량화된 연마 제거율 (Normalized Removal Rate: NRR)을 이용하여 다시 살펴보았다. 결론적으로 연마 입자의 크기와 연마 입자의 농도 그리고 계면활성제의 농도를 변화시킴으로써 STI CMP공정에서 중요시되는 self-stopping과 dishing-less의 산화막 제거 기능을 위해 반드시 필요한 non-Prestonian 거동을 살펴보았으며, 이에 대한 메커니즘들도 제시하여 규명해 보았다.; The dependencies of the non-Prestonian behavior of ceria slurry with anionic surfactant on the size and concentration of abrasive particles were investigated by performing chemical mechanical polishing (CMP). We found that not only the abrasive size but also the abrasive concentration with surfactant addition influences the non-Prestonian behavior. Such behavior is clearly exhibited with small abrasive sizes and a higher concentration of abrasives with surfactant addition, because the abrasive particles can locally contact the film surface more effectively with applied pressure. We introduce a factor to quantify these relations with the non-Prestonian behavior of slurry. For ceria slurry, this non-Prestonian factor(NP) was increased with the surfactant concentration for a smaller size and a higher concentration of abrasives with surfactant addition