3종류의 슬러리 펌프 시스템에서 필터 수명에 대한 슬러리 입자 사이즈 분포도의 영향

유체 이송 시스템은 반도체 칩 제조 공정 중 웨이퍼를 평탄화(CMP) 하는데 사용되는 슬러리를 공급하기 위해 종종 사용됩니다. 이러한 시스템은 슬러리를 가압하여 설비로 전달하고 또 순환시켜 슬러리 내의 입자를 부유 상태로 유지하는데 도움을 줍니다. 가압 및 순환은 여러 종류의 펌프 또는 압력-진공 기술 등 다양한 방법에 의해 이루어 집니다. 일반적으로 슬러리는 웨이퍼 연마를 위해 사용되기 전까지 약 100회 이상 분배 시스템을 통해 순환합니다.

대다수의 슬러리는 기계인 방식의 취급에 의해 쉽게 손상됩니다. 손상은 종종 슬러리 입자의 크기 분포를 변화시킵니다. 웨이퍼 표면에 스크래치를 발생시킬 수 있는 큰 입자는 주로 필터에 의해 제거됩니다. 큰 사이즈의 입자는 필터를 막히게 하며, 이로 인하여 유량의 감소, 압력 강하의 증가, 그리고 필터 교체 주기 및 빈도가 높아집니다. 필터 교체 빈도는 슬러리 유형, 필터의 종류, 필터의 포어 사이즈 등 많은 요인에 따라 달라집니다. 필터 전반에 걸친 압력 강하의 증가가 필터의 수명을 결정합니다.

각각 다른 3종류의 펌프(벨로우즈, 다이어프램, 그리고 원심 펌프) 및 필터가 없는 조건에서 Semi-Sperse^® 12 (Cabot Microelectronics Corporation) 슬러리를 순환할 때, 각각의 펌프가 슬러리 입자 크기 분포에 미치는 영향을 확인하기 위한 실험을 진행하였습니다. 슬러리 입자 크기 분포(PSD) 중 큰 사이즈 입자 구간에서 펌프에 따른 상당한 차이를 확인할 수 있었습니다.

또한, 펌핑으로 인한 PSD 중 큰 사이즈 입자 구간에서의 특성 변화가 해당 입자를 필터링하는데 사용되는 필터의 수명 변화와 상관 관계가 있는지도 확인을 했습니다. 10” Mykrolis Planargard™ CMP3 필터에서 발생된 전반적인 압력 강하 결과를 각 펌프에서의 슬러리 특성 변화 확인 요소로 설정하였습니다. 예상된 결과와 같이, 큰 사이즈의 입자 농도가 높을 수록 필터가 더 빨리 막히는 것을 확인할 수 있었습니다.