자기 부상 원심 펌프가 슬러리 특성 및 불량률에 미치는 영향

CMP 슬러리의 특성(슬러리 상태)은 부적절한 취급 방식 및 프로토콜로 인해 크게 변경될 수 있습니다. 광범위한 슬러리의 순환 또는 부적절한 분배를 위한 하드웨어는 웨이퍼 결함을 증가시킬 수 있는 슬러리의 응집 또는 의도치 않은 큰 슬러리 입자 형성으로 이어질 수 있습니다. 광범위한 취급 및 부적절한 슬러리의 사용이 슬러리 측정 항목 및 콜로이드 안정성에 미치는 영향을 정량화 하기 위해 많은 연구가 진행되었습니다. 하지만 소수의 실험만이 각각 다른 종류의 펌프 및 가압 탱크를 사용한 슬러리 분사와 같은 다양한 분배 방법의 효과에 초점을 맞추어 연구를 진행하였습니다.

실리카 기반의 CMP 슬러리는 정전기적 반발을 통해 안정화되는 작은 입자로 구성된 현탁액입니다.  부유 입자에 가해지는 외력이 이러한 정전기적 반발력을 넘어설 만큼 충분히 강하면 입자의 응집이 발생할 수 있습니다. 입자 간의 거리가 충분히 가까우면 반 데르 발스 힘을 통한 입자간 척력이 정전기적 반발력보다 강하여 입자가 서로 달라붙을 수 있습니다. 보편적으로 슬러리 분배 펌프에서 발생하는 전단력은 입자간 반발력을 극복할 만큼 충분히 커서 슬러리 내의 입자 응집을 유발한다고 주장이 되고 있습니다. CMP 슬러리에 존재하는 큰 사이즈의 응집된 입자는 연마된 웨이퍼 표면의 미세 스크래치 및 기타 결함과 분명히 관련이 있습니다. 따라서, 벌크 슬러리 분배 시스템에서의 올바른 슬러리 취급을 통하여 높은 CMP 공정 수율을 유지 및 확보할 수 있습니다.

기존의 통념으로, 원심 펌프에 의해 생성된 전단 응력이 너무 높아 전단력에 민감한 슬러리를 전달하기 위해서는 이러한 종류의 원심 펌프를 사용할 수 없다고 언급하고 있습니다. 그러나, Levitronix의 연구를 통하여, 전단력을 최소화할 수 있는 자기 부상 원심 펌프가 다양한 다른 펌프의 슬러리 전달 방법에 비하여 최소한의 영향으로 슬러리의 취급 및 이송을 할 수 있음을 확인하였습니다. 오히려 자기 부상 펌프를 이용한 슬러리의 이송 및 순환을 통하여, 응집된 입자를 기존 슬러리 특성에 맞는 사이즈의 입자로 다시 분해해 줌으로써 슬러리 특성에 이로운 영향으로 작용하는 것을 확인할 수 있습니다.