자기 부상 펌프 기반 CMP 슬러리 이송 시스템의 정밀한 유량 제어 및 필터 수명 향상 효과

화학적 기계적 평탄화 (CMP)공정은 차세대 IC 칩 제조의 까다로운 요구 사항을 충족하기 위해 지속적으로 개선되어야 합니다. CMP 슬러리의 정밀한 유량 제어는 재현성 있는 평탄화 공정 성능을 달성하도록 도와주며, 슬러리 낭비를 최소화하여 소유 및 유지 비용 (CoO)을 줄이는데 중요한 요소로 작용합니다. 필터를 통해 여과된 슬러리의 큰 입자 농도를 모니터링하고 제어하는 것도 슬러리의 유통기간 동안 슬러리의 상태 및 특성을 유지하는데 필수적입니다. 이 연구에서는 자기 부상 원심 펌프(MLC)와 공압 구동식 이중 다이어프램(AOD) 펌프를 사용한 슬러리 취급, 여과 및 유량 제어 데이터를 보여주고 있습니다. POU(Point of use) 방식의 슬러리 순환 및 공급 장치의 시뮬레이션 테스트에 대한 결과가 포함되어 있습니다.
실험은 ~12.5 (Silica-I)와 ~25 (Silica-II) 중량 %의 고체 실리카 연마 산화물 CMP 슬러리를 사용하여 진행하였습니다. AOD 펌프를 사용한, 전단(Shear)에 민감한 실리카 슬러리에 대한 광범위한 취급 테스트는 상당한 수의 슬러리 입자 응집을 발생시켰습니다. MLC 펌프를 통한 동일 테스트에서는 동일한 순환 조건에서 AOD 펌프보다 더 적은 수의 슬러리 입자 응집을 확인할 수 있었습니다. 순환 장치에는 0.1um size의 필터가 사용이 되었습니다. AOD 펌프와 비교하여, MLC 펌프를 사용한 5시간의 순환 테스트(순환 라인에 1um 사이즈 필터 포함)에서 필터의 압력 손실 증가치가 훨씬 적게 측정이 되었고 시간이 지날 수록 슬러리 순환 라인에서의 맥동이 최소화됨을 확인할 수 있었습니다. 이는 AOD 펌프 시스템과 비교하여, 전단(Shear)에 민감한 실리카 슬러리를 처리하는 MLC 펌프 기반 슬러리 이송 시스템의 필터 수명이 크게 향상되었음을 시사합니다.

압력 조절 장치, MLC 펌프 및 차압 기반의 전자 유량계가 적용된 유량 컨트롤 순환 시스템에서, 단기 또는 장기에 걸친, 50mL/min ~ 490mL/min의 슬러리 분사 유량에 대한 테스트가 반복적으로 진행되었으며, 평가 결과 우수한 기능과 균일한 유량의 제어를 보여주었습니다. 이러한 방식은 공압식 연동 펌프의 튜빙에서 발생할 수 있는 유량의 맥동 및 파티클 오염을 제거하고, 필터의 수명을 늘리며 치명적인 고장 가능성을 줄여 주고 빈번한 펌프의 유지 보수 및 노동 비용을 최소화함으로써 최신 CMP 공정에 상당한 이점을 제공합니다.