CMP 공정은 다층 고집적 회로의 평탄화에 가장 근본적으로 사용되는 방법으로서 웨이퍼 전면을 동시에 평탄화 해 나간다.
이러한 CMP기술에 기인하여 고속 고집적 소자의 끊임없는 발달이 이루어지고 있으며 근본적인 연마 기구의 이해가 부족한데도 불구하고 산업적 요구에 의해 보다 정교한 공정 설계가 적용되고 있으며, 따라서 연마 기구 이해 부족을 보충하기 위하여 수많은 실험을 통하여 새로운 공정들을 안정화시켜 나간다.
이러한 원인은 “연마공정” 자체가 마이크로 미터 수준 혹은 나노 미터 수준의 복잡한 계면 현상을 포함하고 있으며, 특히 CMP 공정에서 연마량을 지배하는 주요한 인자들이 매우 많고 또한 이들 변수들 사이의 상호작용에 의해 새롭게 생겨나는 변수들과 기계적 및 화학적 상호작용이 복잡하게 얽혀서 연마 현상이 발생하기 때문이다.
결과적으로 CMP 공정의 재료 제거 기구에 대한 모델링 및 시뮬레이션 연구는 복잡한 CMP 공정의 예측과 제어를 근본 목적으로 하여 공정 개발 비용과 시간을 단축시킬 수 있다. 본 연구에서는 다음과 같은 주요 개념을 기반으로 Preston 방정식을 보다 구체화시켜 재료제거와 관련된 연마율을 모델링하였다.
- 에너지 균형을 고려한 기초 방정식 수립
- 패드와 웨이퍼에 대한 입자 압입 조건
- 입자에 작용하는 마찰력 및 연마시 발생하는 마찰력
- 슬러리 내의 연마입자 개수와 연마에 참여하는 입자
- 입자에 작용하는 하중
- 실접촉 면적과 실접촉 압력