전도도 변화에 따른 세리아 슬러리 응집 및 거대입자 형성 (Effect of Ionic Strength on Particle Aggregation in Ceria Slurry)

서지정보

· 발행기관 : 한국물리학회
· 수록지 정보 : 새물리 / 73권 / 11호 / 920 ~ 924페이지
· 저자명 : 권도현, 박병욱, 주경빈, 김동원, 이형일, 이진석, 석유민, 권헌수, 장윤서, 배상현, 이만희

초록

반도체 CMP 공정에서 사용되는 슬러리 연마입자가 응집하면, 응집된 거대 입자는 웨이퍼 연마 중 웨이퍼 표면에 스크래치와 같은 공정 불량을 유발할 수 있다. 따라서 슬러리 분산 안정성을 저해하는 원인을 이해하는 것이 매우 중요하다. 우리는 최신 반도체 공정에 사용되는 세리아 슬러리의 이온 전도도 변화에 따른 연마입자의 응집현상을 연구하였다. 전해질을 첨가하여 슬러리 이온 전도도를 조절하였고, 유체입자계수기와 광학현미경을 사용하여 입자의 응집 현상을 직접적으로 관찰하였다. 슬러리 용액의 이온 전도도의 증가에 따라 연마입자의 제타 포텐셜 및 pH는 거의 변화가 없었다. 이는 이온 전도도 증가에 따라 입자 간 효과적인 표면전위는 변하지 않지만, 입자 간 반발력 범위는 작아진다는 것을 의미한다. 따라서 입자 응집을 통한 거대입자 형성이 유리해진다. 이러한 연구는 반도체 공정의 이온 전도도 관리 범위를 제시하고, 슬러리 오염방지의 중요성, 나아가 입자간 상호작용 거리에 따른 입자 응집의 원리를 보여준다.

영어초록

Particles can aggregate into “large” particles within slurry—a colloidal solution used in chemical mechanical polishing practiced in the semiconductor industry. Because these large particles can result in manufacturing defects, such as microscratches and dishings, it becomes important to understand and manage particle aggregation within the slurry. This study quantitatively explores the effect of electrical conductivity on particle aggregation in ceria slurry. While increasing the conductivity, changes in the zeta potential and pH were found to be negligible, suggesting that the effective surface potential of the particles remains unaltered, while the interaction range is lowered. As a result, the particles become thermodynamically favorable to aggregate and form large particles. This work has industrial implications to regulate the electrical conductivity of ceria, a key factor in semiconductor manufacturing.

참고자료

· 없음