반도체 CMP공정중 Diamond Conditioner의 표면 젖음성이 표면 오염에 미치는 영향

Abstract

Pad conditoning 은 CMP 공정 중에 패드 기공의 하중에 의해 감소된 Material Removal Rate (MRR)을 회복하는 데 필요한 과정이다. Pad conditioner 가 장 시간 사용되는 경우 slurry particle 과 polishing 가공 부산물 같은 잔류 오염물질이 conditioner 표면에 부착되는 것으로 보고되고 있다. 이러한 오염물질들은 Diamond conditioner 의 수명을 단축시킬 뿐만 아니라 ILD 표면에 긁힌 흠집을 낼 수도 있다. 표면에 연마 잔여물 부착을 방지하기 위해 conditioner 표면에 얇은 소수성 박막을 코팅하여 표면에 연마 잔여물이 달라붙는 것을 방지하고자 하였다. 소수성 박막 코팅은 일반적으로 많이 사용되는 FOTS (perfluorocyltrichlorosilane) 를 vapor SAM 방법을 이용하여 코팅하였으며, 코팅 박막의 최적화를 위하여 여러 온도와 압력에서 실험하여 최적의 공정조건을 확립하였다. Conditioner 표면에 소수성 박막을 사용하여 oxide CMP 도중에 polishing 잔여물의 부착이 상당 정도로 감소되는 것을 확인 하였다. Conditioner 표면에 달라붙는 입자의 수와 크기는 소수성 박막 코팅이 있는, 사용한 conditioner 와 소수성 박막이 코팅이 없는, 사용한 conditoner 로 측정하였으며, 소수성 박막이 코팅된 conditioner 표면의 대부분의 잔류물은 ILD polishing 공정에 사용되었던 SiO2 slurry particle 임을 확인하였다. Diamond conditioner 표면의 SiO2 의 adhesion force(달라붙는 힘)는 AFM force distance mode 로 측정하였다. 오염물질은 Energy Dispersive Spectroscopy (EDS)와 Scanning Electron Microscope (SEM)으로 측정하였다. Conditioner 표면의 오염물질의 수와 크기는 DIW 에 사용된 conditioner 의 초음파 처리 이후 Particle Sizing System(Accusizer 780A, PSS, USA) 으로 측정하였다.; The pad conditioning is a necessary process to recover material removal rate (MRR) which is reduced by the filling of particles on the pad pores during the CMP process. If the pad conditioner is used for a long time, the residual contaminants such as slurry particles and polishing by-products have been reported to be adhered on the conditioner surface. They can not only decrease the life time of the diamond conditioner but also cause the scratches on surfaces, especially on ILD surface. The prevention of polishing residues adherence on the surface was successfully achieved by depositing thin hydrophobic films on the conditioner surfaces. The application of hydrophobic films on surfaces significantly reduced the adhesion of polishing residues during oxide CMP. The number and size of particles adhered on the conditioner were measured from the used conditioners coated with and without hydrophobic films. Most residues observed on the conditioner without coating hydrophobic films were silica slurry particles, which were generally used for the ILD polishing. The adhesion force of silica on diamond conditioner was measured by AFM force distance mode. The contaminants were detected by energy dispersive spectroscopy (EDS) and scanning electron microscope(SEM). The number and size of the contaminants on conditioner surface was evaluated by particle sizing systems (Accusizer 780A, PSS, USA) after the sonication of used conditioners in DI water.