KR100286393B1 - 연마포,연마포의표면처리방법및연마포의세정방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 목적은, 화학적 기계연마기술에 관한 것으로서, 특히, 높은 연마속도로 안정되게 연마할 수 있는 연마포, 연마포의 표면처리방법 및 연마포의 세정방법을 제공하는 것이다.
본 발명은, 철부의 높이가 약 30㎛이하이고, 철부의 피치가 약 55㎛이하인 요철을 연마면에 형성한다. 연마포의 연마면을 연마제에 의해 연마하는 표면처리를 행하고, 철부의 높이가 약 30㎛이하이고, 철부의 피치가 약 55㎛이하인 요철을 연마면에 형성한다. 연마포에 부착한 연마지립을 화확약품을 사용한 화학반응에 의해 제거함으로써 연마포를 세정한다.

Description

연마포, 연마포의 표면처리방법 및 연마포의 세정방법
본 발명은, 기판의 평탄화 등에 사용하는 화학적 기계연마 기술에 관한 것으로, 특히 화학적 기계연마에 사용하는 연마포, 연마포의 표면처리방법 및 연마포의 세정방법에 관한 것이다.
근년에 있어서, 반도체장치의 대규모화와 함께 회로의 배선수가 대폭으로 증대하였고, 반도체장치의 고집적화를 도모하기 위해서는 배선층을 다층화하는 것이 불가결하게 되었다.
배선층을 다층화함으로써 배선수를 증대하는 것이 가능하지만, 배선층 수를 늘릴 때마다 배선부의 단차가 증대한다. 이 때문에, 이 단차부에 있어서 배선이 단절되거나, 노광장치의 초점심도 이상의 단차가 있으면 리소그래피(lithography)공정에 있어서 원하는 패턴이 형성될 수 없었다.
이 단차를 어떻게 적게 하여서 다층배선을 실현하는가가 반도체장치의 고집적화를 향한 하나의 기술적 과제이고, 다층배선을 달성하는 수단이 여러 가지 검토되고 있다.
소자를 형성한 기판위를 평탄화하는 기술로서는, 유기용제로 용해한 절연물질을 스핀코트(spin-coat)함으로써 표면평탄성이 우수한 절연막을 형성하는 SOG(Spin On Glass)법이나, B(보론)이나 P(인)을 고농도로 첨가하여 융점을 낮게 한 실리콘 산화막을 퇴적한 후, 고온의 리플로우(reflow)에 의해 평탄성이 우수한 절연막을 형성하는 방법이 이용될 수 있었다. 그러나, 이들 평탄화기술은, 더 글로벌한 평탄성이 요구되는 0.35㎛ 이하의 CMOS디바이스에 있어서는 적용이 곤란하였다.
그래서, 글로벌한 평탄화가 가능한 기술로서, 기계적인 연마와 동시에 화학반응에 의해 연마를 행하는 화학적 기계연마(Chemical Mechanical Polishing: 이하 CMP라 한다)기술이 주목되고 있다. CMP법에 의해 소자를 형성한 반도체기판 위를 평탄화하면, 기판 위의 평탄화를 거의 완전히 하여, 단차가 없게 할 수 있다.
CMP법을 이용한 반도체기판의 연마장치에 대해서 도 10을 이용하여 설명한다.
도 10을 참조하면, 연마장치에는 회전가능한 연마정반(10)이 설치되어 있다. 연마정반(10)의 표면에는 연마포(12)가 첩부되어 있다. 연마포(12)가 첩부된 연마정반(10) 상에는 회전이 자유로운 연마베드(14)가 설치되어 있다. 연마베드(14)의 단부에는 연마해야 할 기판(16)이 흡착되어 있다. 연마정반(10) 상에는, 연마포 (12)상에 연마제(18)을 적하하는 연마제 공급구(20)가 설치되어 있다.
이와 같은 연마장치를 사용하여 기판(16)을 연마할 때에는, 연마제(18)를 연마포(12)상에 적하하면서 연마정반(10)과 연마베드(14)를 소정의 속도로 회전하고, 연마베드(14)와 연마포(12) 사이의 기판(16)에 압력을 가하면서 연마를 행한다.
여기서, 연마제(18)로서는 실리카나 알루미나 등의 지립(砥粒)을 함유한 알카리 수용액 등을 사용하고, 연마포(12)로서는 폴리우레탄 등의 발포 고분자체를 사용하고 있다.
연마포(12)의 표면상태는, 연마제(18)의 유지, 연마의 메카니즘에 크게 관련되기 때문에, 안정된 연마속도, 연마상태를 얻기 위해서는 표면상태를 컨트롤하는 것이 바람직하다.
그러나, 상기 종래의 연마포에서는, 연마포의 제조과정에 있어서 발포에 의해 미세한 요철(凹凸)을 형성할 뿐이고, 표면상태는 우연성에 지배되고 있다. 이 때문에, 연마포의 표면상태를 제어하는 것이 가능하지 않고, 안정된 연마속도로 안정된 연마표면을 얻는 것이 곤란했다.
또한, 연마제를 유지하기 쉽게 하기 위해 홈을 파거나 작은 구멍을 뚫은 연마포도 있지만, 현재 사용되고 있는 홈이나 작은 구멍의 패턴은 ㎜단위의 크기여서, 연마의 특성을 향상하기가 불충분했다.
연마에 유효하게 작용시키기 위해서는 연마포에 ㎛단위의 홈을 형성함이 바람직하지만, 이와 같은 미세한 홈을 형성하는 유효한 수단은 찾아 볼수 없었다. 예를 들어, 다이아몬드를 전착한 치구 등에 연마포의 표면을 연삭하여 거칠게 함으로써 연마포의 표면상태를 제어하는 방법을 행하고 있는데, 이 방법에서는 미크론 단위의 홈이 형성될 수 있기는 하였지만, 어느 정도의 처리에서 적합한 표면상태가 얻어지는지 알 수 없었고, 안정된 표면처리를 행할 수 없었다.
또한, 장시간 연마포를 사용하면 연마포상에 연마입자가 부착하는데, 이와 같이 부착된 지립을 연마포에 영향을 주지 않고 효과적으로 제거함이 곤란하였다.
본 발명의 목적은, 높은 연마속도로 안정되게 연마할 수 있는 연마포, 연마포의 표면처리방법 및 연마포의 세정방법을 제공하는 것에 있다.
도 1은 시판되고 있는 연마포의 표면상태를 나타낸 그래프.
도 2는 연마의 메카니즘을 설명하는 개략도.
도 3은 연마포 표면의 철부(凸部) 피치와 연마속도와의 관계를 나타낸 그래프.
도 4는 연마포 표면의 철부 높이와 연마속도와의 관계를 나타낸 그래프.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 의한 연마포의 표면처리방법에 사용한 표면처리장치를 나타낸 개략도.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 의한 연마포의 MnO2지립을 사용한 표면처리방법에 의해 처리한 연마포의 표면 요철을 나타낸 그래프.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 의한 연마포의 Mn2O3지립을 사용한 표면처리방법에 의해 처리한 연마포의 표면 요철을 나타낸 그래프.
도 8은 본 실시예(MnO2) 및 비교예에 있어서의 연마속도와 연마시간과의 관계를 나타낸 그래프.
도 9는 본 실시예(MnO2와 Mn3O4) 및 비교예에 있어서의 연마속도와 연마시간과의 관계를 나타낸 그래프.
도 10은 연마장치의 구조를 나타낸 개략도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 연마정반 12 : 연마포
14 : 연마베드 16 : 기판
18 : 연마제 20 : 연마제 공급구
22 : 다이아몬드지립 전착치구
상기 목적은, 화학적 기계연마에 사용하는 연마포에 있어서, 철부(凸部)의 높이가 약 30㎛ 이하이고, 상기 철부의 피치가 약 55㎛ 이하인 요철을 연마면에 갖는 것을 특징으로 하는 연마포에 의해 달성된다. 이 연마포를 사용하여 기판을 연마하면, 연마포와 기판과의 접촉면적을 크게 할 수 있고, 결과적으로 연마속도를 상승시킬 수 있다.
또한, 화학적 기계연마에 사용하는 연마포의 표면처리방법에 있어서, 상기 연마포의 연마면을 연마제로 연마하고, 철부의 높이가 약 30㎛ 이하이며, 상기 철부의 피치가 약 55㎛ 이하인 요철을 상기 연마면에 형성함을 특징으로 하는 연마포의 표면처리방법에 의해서도 달성된다. 이와 같이 하여 연마포의 표면을 처리하면, 철부의 높이가 약 30㎛이고, 철부의 피치가 약 55㎛ 이하인 요철을 연마면에 형성할 수 있다. 또한, 연마포를 이용하여 기판을 연마하면, 연마포와 기판과의 접촉면적을 크게 할 수 있어, 결과적으로 연마속도를 상승시킬 수 있다.
또한, 상기 연마포의 표면처리방법에 있어서, 상기 연마제는, 칼륨의 함유량이 900ppm 이하인 것이 바람직하다. 이와 같이 하여 연마포의 표면처리를 행하면, 연마제에 의한 연마포 표면의 상태가 화학적으로 변화하지 않으므로 높은 연마속도로 안정되게 기판을 연마할 수 있다.
또한, 상기 연마포의 표면처리방법에 있어서, 상기 연마제는, 연마지립이 조성식 MnOx (1≤X≤2)로 나타낸 산화망간인 것이 바람직하다.
또한, 화학적 기계연마에 사용하는 연마포의 표면처리방법에 있어서, 상기 연마포의 연마면을 입자 직경이 약 30㎛ 이하의 다이아몬드 지립을 전착한 치구를 사용하여 거칠게 함으로써, 상기 연마면에 요철을 형성하는 것을 특징으로 하는 연마포의 표면처리방법에 의해서도 달성된다. 이와 같이 하여 연마포의 표면을 처리함에 의해서도 철부의 높이가 약 30㎛ 이하이고, 철부의 피치가 약 55㎛ 이하인 요철을 연마면에 형성할 수 있다. 이 연마포를 사용하여 기판을 연마하면 연마포와 기판과의 접촉면적을 크게 할 수 있어, 결과적으로 연마속도를 상승시킬 수 있다.
또한, 연마포에 부착한 연마지립을, 화학약품을 사용한 화학반응에 의해 제거함을 특징으로 하는 연마포의 세정방법에 의해서도 달성된다. 이와 같이 하여 연마포의 표면을 세정하면, 연마포의 표면상태를 초기의 상태로 회복할 수 있다. 이에 의해, 높은 연마속도로 안정되게 기판을 연마할 수 있게 된다. 또한, 연마포의 수명을 연장시킬 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에 의한 연마포에 관해서 도 1 내지 도 4를 이용하여 설명한다.
도 1은 시판되고 있는 연마포의 표면상태를 나타내는 그래프, 도 2는 연마의 메카니즘을 설명하는 개략도, 도 3은 연마포 표면의 철부의 피치와 연마속도와의 관계를 나타내는 그래프, 도 4는 연마포 표면의 철부의 높이와 연마속도와의 관계를 나타내는 그래프이다.
먼저, 일반에 시판되고 종래로부터 사용되고 있는 연마포의 표면상태에 관해서 설명한다. 도 1은 시판되고 있는 발포 폴리우레탄 타입의 연마포에 있어서의 표면 거칠기를 나타내는 그래프이다.
전술한 바와 같이, 종래의 연마포에서는 제조과정에서의 발포에 의해 미세한 요철을 형성하였다. 이와 같이 형성한 요철은, 도 1에 나타낸 바와 같이 홈의 피치와 깊이가 연마포 전체에 걸쳐 불규칙하고, 주기성이나 특정주파수 성분을 갖지 않는다. 요부에 대한 철부(凸部)의 높이는 30㎛를 넘는 깊은 것에서 극히 낮은 것까지 여러 가지로, 철부의 피치도 극히 좁은 것부터 55㎛를 넘는 극히 넓은 것까지 존재하고 있다. 또한, 철부의 높이가 똑같지 않기 때문에, 다른 것에 비해 높이가 낮은 철부는 연마중에 기판과 접하지 않게 된다.
일반적으로, 연삭속도와, 기판과 연마포와의 접촉면적과는 비례관계에 있어, 접촉면적이 커지는 만큼 연마속도가 빠르게 된다. 결국, 높은 연마속도를 얻기 위해서는 기판과 연마포와의 접촉면적을 증대함이 중요하고, 기판과 접하지 않는 철부가 존재하는 것은 바람직하지 않다.
본 발명자가 연마속도와 접촉면적과의 관계를 조사한 결과, 도 2a에 나타낸 바와 같이 연마포의 철부의 높이가 거의 균일한 경우에는 약 70㎚/min의 연마속도가 얻어졌지만, 도 2b에 나타낸 바와 같이 철부의 높이에 분산이 있는 경우에는 연마속도가 약 26㎚/min로 대폭적으로 느리게 되었다. 이와 같이, 연마포 선단의 위치가 가지런하면 기판과 접촉하는 철부 선단의 수가 증가하여, 연마속도를 높게 할 수 있다.
또한, 도 2c에 나타낸 바와 같이 철부의 피치를 증가하여, 기판과 연마포와의 접촉점을 도 2a에 나타낸 연마포의 약 2배로 한 결과, 약 140㎚/min의 연마속도가 얻어졌다. 이와 같이, 연마속도를 증가하기 위해서는 철부의 피치를 좁게 하는 것도 중요한 요소이다.
다음으로, 양호한 연마속도를 얻을 수 있는 연마포 표면의 상태에 대해서는 도 3 및 도 4를 이용하여 설명한다.
도 3은 연마포 표면 철부의 피치와 연마속도의 관계를 나타낸 그래프, 도 4는 연마포 표면의 철부의 높이와 연마속도의 관계를 나타낸 그래프이다. 횡축의 철부 피치 및 철부 높이는 면내에서의 최대치를 표시하고 있다. 연마에 있어서는, 연마포로서 IC-1000/Suba400을, 연마지립으로서 평균 입자직경 약 0.3㎛의 이산화망간(MnO2)을 이용하고, 연마압력을 0.21㎏/㎠, 연마베드 및 연마정반의 회전수를 동시에 80rpm으로 하여, 기판상에 형성한 열산화막을 연마하였다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 철부 피치를 좁게 함과 동시에 연마속도는 증가한다. 특히, 철부 피치가 60㎛ 이하로 되면, 연마속도는 급격하게 증가하고, 약 55㎛에서는 약 125㎚/min의 연마속도를, 약 35㎛에서는 철부 피치가 약 100㎛인 경우의약 3배인 150㎚/min까지 연마속도를 높일 수 있었다. 이와 같이, 연마속도를 높이기 위해서는 철부 피치를 약 55㎛ 이하로 설정함이 바람직하다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 철부 높이를 낮게 함에 의해서도 연마속도는 증가한다. 특히, 철부 높이가 35㎛ 이하로 되면, 연마속도는 급격히 증가하고, 약 30㎛에서는 약 140㎚/min의 연마속도를 얻을 수 있었다. 이와 같이, 연마속도를 높이기 위해서는 철부 높이를 약 30㎛ 이하로 설정함이 바람직하다.
또한, 철부 피치를 좁게 하고, 철부 높이를 낮게 함으로써 연마속도를 향상할 수 있지만, 연마포 표면의 요철은 연마제를 보유하는 역할을 맡고 있으므로, 연마포 표면을 완전히 평탄하게 하는 것은 바람직하지 않다.
이와 같이, 본 실시예에 의하면, 연마포 표면의 철부 피치를 55㎛ 이하로, 철부 높이를 30㎛ 이하로 설정했으므로, 연마포와 기판과의 접촉면적을 높일 수 있어, 연마속도를 상승시킬 수 있다.
다음으로, 본 발명의 제2 실시예에 의한 연마포의 표면처리방법에 관해서 도 5를 이용하여 설명한다.
도 5는 본 실시예에 의한 연마포의 표면처리방법을 이용한 처리장치를 나타내는 개략도이다.
제1 실시예에서는, 연마포 표면의 철부피치를 55㎛ 이하로 하고, 철부 높이를 30㎛ 이하로 함이 연마속도를 향상하는 데 바람직함을 나타냈다. 그러나, 일반에 시판되고 있는 연마포는 이와 같은 특성을 갖고 있지 않다. 따라서, 시판되고 있는 연마포에 대해서, 표면의 철부 피치를 55㎛ 이하로 하고, 철부 높이를 30㎛이하로 하는 어떠한 수단을 강구할 필요가 있다.
본 실시예에서는, 표면처리에 의해 피치가 55㎛ 이하에서 높이가 30㎛ 이하의 철부를 형성하는 연마포의 표면처리방법에 관하여 설명한다.
처음에, 본 실시예에 의한 연마포의 표면처리장치에 대하여 도 5를 이용하여 설명한다. 본 명세서에서는, 연마포의 표면처리를 행하는 장치를 표면처리장치라 부르는데, 표면처리장치로서는 통상의 연마장치를 사용할 수 있다.
표면처리장치에는, 회전가능한 연마정반(10)이 설치되어 있다. 연마정반 (10)의 표면에는 연마포(12)가 첩부되어 있다. 연마포(12)가 첩부된 연마정반(10) 상에는 회전이 자유로운 연마베드(14)가 설치되어 있다. 연마베드(14)의 단부에는 연마포(12) 상에 원하는 요철을 형성하기 위한 다이아몬드지립 전착치구(22)가 설치되어 있다.
다음으로, 본 실시예에 의한 연마포의 표면처리방법에 관하여 설명한다. 먼저, 연마정반(10)상에, 표면처리를 하는 연마포(12)를 재치한다. 이어서, 연마포 (12) 표면을 다이아몬드지립 전착치구(22)가 설치된 연마베드에 의해 트레이스 (trace)하고, 연마포(12) 표면에 요철을 형성한다.
여기서, 연마포(12) 표면에 형성된 요철은, 다이아몬드지립 전착기구(22)에 전착된 다이아몬드지립의 직경에 의해 변화한다. 그래서, 형성된 철부의 높이가 30㎛ 이하로 되도록 다이아몬드지립 직경을 선택한다.
예를 들어, 15㎛의 높이를 갖는 철부를 형성하기 위해서는, 30㎛정도의 지립 직경을 갖는 다이아몬드가 전착된 다이아몬드지립 전착치구(22)를 이용하면 좋다.본 실시예에서 사용하는 지립 직경은 종래 사용하였던 것(약 60㎛)보다도 작은 것이다.
동시에, 철부 피치가 55㎛ 이하로 되도록 다이아몬드지립 전착치구(22)의 다이아몬드지립 직경을 선택한다. 예를 들어, 약 30㎛정도의 지립 직경을 갖는 상기 다이아몬드 지립이면, 형성된 철부의 피치는 약 30㎛로 할 수 있다.
다이아몬드지립의 직경은, 약 30㎛ 이하이면, 철부의 피치가 55㎛ 이하이고, 높이가 30㎛ 이하인 요철을 형성할 수 있다.
또한, 연마포(12)위를 다이아몬드지립 전착기구(22)에 의해 트레이스하는 경우, 연마포(12)의 표면에 요철을 형성하기에 충분한 압력을 걸어 두면, 연마포(12) 위의 같은 영역을 2회 이상 트레이스할 필요가 없다. 결국, 균일한 압력으로 연마포(12) 위를 1회 트레이스하면, 원하는 요철을 갖는 연마포(12)를 형성할 수 있다.
연마포(12)에 가하는 압력은, 다이아몬드지립이 완전하게 연마포(12)에 박히지 않는 압력으로 설정함이 바람직하다.
이와 같이 하여, 원하는 지립 직경을 갖는 다이아몬드를 전착한 다이아몬드지립 전착치구(22)를 사용하여 연마표(12) 표면을 트레이스함으로써, 시판되는 연마포의 표면에 피치 55㎛ 이하이고 높이가 30㎛ 이하인 철부를 형성할 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 의하면, 소정의 지립 직경을 갖는 다이아몬드지립이 전착된 다이아몬드지립 전착치구를 사용하여 연마포의 표면을 처리하므로, 연마포의 표면에 원하는 피치와 높이를 갖는 철부를 용이하게 형성할 수 있다.
따라서, 이와 같이 표면처리한 연마포를 사용하여 기판을 연마하면, 높은 연마속도로 안정되게 연마를 할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 제3 실시예에 의한 연마포의 표면처리방법에 관하여 도 6 및 도 7을 이용하여 설명한다.
도 6 및 도 7은 본 실시예에 의한 연마포의 표면처리방법에 의해 처리한 연마포의 표면요철을 나타낸 그래프이다.
제2 실시예에서는, 연마포의 표면을 미리 다이아몬드지립 전착치구에 의해 트레이스함으로써 연마포 표면에 소정의 요철을 형성하는 방법을 나타내었지만, 기판의 연마와 동시에 연마포의 표면처리를 행할 수도 있다. 본 실시예에서는, 연마포의 표면에 원하는 요철을 형성하는 다른 표면처리방법에 대하여 나타낸다.
처음에, 본 실시예에 의한 연마포의 표면처리장치에 대하여 설명한다. 표면처리장치에는 도 10에 나타낸 통상의 연마장치를 사용한다.
다음으로, 본 실시예에 의한 연마포의 표면처리방법에 관하여 도 10을 참조하여 설명한다.
우선, 연마정반(10) 상에 표면처리해야 할 연마포(12)를 첩부하고, 연마베드 (14)의 단부에는 연마해야 할 기판(16)을 흡착시킨다. 기판(16)으로서는, 그 표면에 실리콘산화막이 형성된 반도체기판이어도 좋고, 텅스텐 등의 금속이 퇴적된 것이어도 좋다. 또한, 그 외의 기판이어도 좋다.
다음에, 연마제(18)를 연마포(12) 상에 적하하면서 연마정반(10)과 연마베드 (14)를 소정의 속도로 회전하고, 연마베드(14)와 연마포(12) 사이의 기판(16)에 압력을 가하면서 연마를 행한다. 이 연마에 있어서, 연마포(12)의 표면에 원하는 요철을 형성하고, 동시에 기판(16)을 연마할 수 있다.
여기서, 본 실시예에 의한 연마포의 표면처리방법은, 연마제(18)로서 조성식 MnOx(1≤X≤2)로 표시되는 산화망간, 바람직하게는 MnO2, Mn3O4, Mn2O3또는 이들의 둘 이상의 혼합물을 지립으로서 함유하는 연마제를 사용함에 특징이 있다.
통상, 연마제(18)로서는 실리카나 알루미나를 지립으로 한 연마제가 사용되는데, 예를 들어 실리카를 사용한 연마제(18)는, 칼륨(K)을 함유한 알카리계의 성질을 갖고 있기 때문에 바람직하지 않다. 실리카를 사용한 연마제(18)와 같이 알카리성이 강한 연마제(18)를 사용하여 연마를 하면, 연마할 때에 연마포(12) 표면이 화학적으로 평탄화되어, 원하는 요철을 연마포 표면에 형성할 수 없기 때문이다.
이 때문에, 실리카를 사용한 통상의 연마제(18)는 연마포의 표면처리에는 적합하지 않고, 연마포(12)의 표면을 화학적으로 평탄화하지 않는 조성식 MnOx(1≤X≤2)로 표시되는 산화망간을 지립으로 함유하는 연마제가 바람직하다.
연마포(12)의 표면을 화학적으로 평탄화하지 않게 연마포(12)의 표면처리를 행하기 위해서는, 연마제(18)중의 K 함유량을 900ppm 이하로 억제함이 바람직하다. 단지, 실리카를 사용한 연마제(18)에 있어서 K함유량을 감소하면 연마속도가 저하하므로, K함유량을 감소시킨 실리카계의 연마제를 사용하기 보다는 산화망간계의 연마제를 사용하는 쪽이 효과적이다.
도 6 및 도 7은 본 실시예에 의한 표면처리방법에 의해 표면을 처리한 연마포의 표면 요철을 나타낸 그래프이고, 도 6은 연마지립으로서 평균 입자직경 약0.3㎛의 MnO2를 사용한 경우를 나타내고, 도 7은 연마지립으로서 평균 입자직경 약 0.3㎛의 Mn2O3를 사용한 경우를 나타낸다.
연마에 있어서는, 어느 경우에도, 연마포로서는 IC-1000/Suba400을 사용하고, 연마압력을 0.21㎏/㎠, 연마베드(14) 및 연마정반(10)의 회전수를 80rpm으로 설정하여, 기판상에 형성한 열산화막을 연마했다.
도시한 바와 같이, 본 실시예에 의한 연마포의 표면처리방법에 의해 질을 개선한 연마포(12)의 표면요철은, 철부 피치가 55㎛ 이하이고, 철부 높이가 30㎛ 이하이다. 이 결과는, 연마지립으로서 평균 입자직경 약 0.3㎛의 Mn3O4를 사용한 경우도 마찬가지였다. 따라서, 이와 같이 표면처리한 연마포를 사용하여 기판을 연마하면, 높은 연마속도로 안정된 연마를 할 수 있게 된다.
그런데, 장시간 연마포를 사용하면 연마포 상에 연마입자가 부착하거나 고착한다. 이들이 연마포 위의 요부에 들어가면 제거하기가 곤란하게 된다. 또한, 양호한 연마포 표면요철을 얻기 위해서, 조성식 MnOx (1≤X≤2)로 표시되는 산화망간지립을 함유하는 연마제를 사용하여 표면처리를 한 경우에는, 연마포 표면의 형상을 손상하지 않고 부착한 상기 산화망간지립을 제거할 필요가 있다.
부착한 지립을 제거하기 위해서는, 화학약품을 이용하여 화학반응으로 제거함이 유효하다. 예를 들어, 이산화망간지립을 함유하는 연마제의 경우에는, 과산화수소나 염산과산화수소수 등으로 이산화망간입자를 용해할 수 있다. 이산화망간지립 등의 조성식 MnOx (1≤X≤2)로 표현되는 산화망간지립은, 연마포(12) 표면이 변화하는 정도의 강산을 사용하지 않아도 제거할 수 있으므로, 연마포 표면의 형상을 손상함이 없이 지립을 제거할 수 있다.
또한, 실리카계의 연마제를 사용한 경우에는, 불산을 사용함으로써 부착된 지립을 제거할 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 의하면, 조성식 MnOx (1≤X≤2)로 표현되는 산화망간, 바람직하게는 MnO2, Mn3O4, Mn2O3또는 이들의 둘 이상의 혼합물을 지립으로서 함유하는 연마제를 사용하여 연마포의 표면처리를 행하므로, 철부 피치가 55㎛ 이하이고, 철부 높이가 30㎛ 이하인 연마포를 형성할 수 있다. 따라서, 이와 같이 표면처리한 연마포를 사용하여 기판을 연마하면, 높은 연마속도로 안정된 연마를 할 수 있게 된다.
또한, 연마포(12)의 표면처리와 동시에 기판(16)의 연마를 행하는 것도 가능하므로, 연마포(12)의 표면처리공정을 별도로 설치하지 않고 높은 연마속도로 안정되게 연마를 행할 수 있다.
또한, 연마포(12)의 표면상태를 손상하지 않고 부착한 지립을 화학약품에 의해 제거하므로, 세정에 의한 연마포의 특성의 열화가 없고, 장기간에 걸쳐 안정된 연마를 행할 수 있다. 또한, 연마포의 수명을 연장할 수 있다.
또한, 상기 실시예에서는 기판(16)의 연마와 동시에 연마포(12)의 표면처리를 행하는 방법을 나타냈지만, 기판(16)의 연마를 동시에 행하지 않아도 좋다. 즉, 연마포(12)의 표면처리만을 목적으로 하여, 조성식 MnOx (1≤X≤2)로 표현되는 산화망간지립을 함유하는 연마제에 의해 표면처리를 할 수도 있다.
산화망간지립, 특히 MnO2지립, Mn2O3지립 또는 Mn3O4지립을 함유하는 연마제를 사용한 표면처리방법에 의해 처리한 연마포와, 다이아몬드지립을 사용한 종래의 표면처리방법에 의해 처리한 연마포에 있어서 연마속도의 측정을 행하여, 연마속도를 비교하였다.
(실시예)
도 10에 나타낸 연마장치를 사용하고, 연마포의 표면처리와 동시에 기판을 연마하였다. 연마에 있어서는, 평균 입자직경 약 0.3㎛의 MnO2, 평균 입자직경 약 0.3㎛의 Mn2O3및 평균 입자직경 약 0.3㎛의 Mn3O4를 사용하고, 연마포로서 IC-1000/Suba400을 사용하고, 연마압력을 0.21㎏/㎠, 연마베드(14) 및 연마정반(10)의 회전수를 80rpm으로 설정하여, 기판상에 형성한 열산화막을 연마한다.
(비교예)
도 5에 나타낸 표면처리장치에 있어서, 종래부터 사용되고 있는 다이아몬드지립 전착치구(22)를 사용하여 연마포(12)로 표시된 IC-1000/Suba400 연마포를 표면처리 하였다. 다이아몬드지립 전착치구(22)에는 입자 직경 약 60㎛의 다이아몬드지립이 전착된 것을 사용하고, 연마정반(10)의 회전수 100rpm으로서 1분간 처리하였다.
이 후, 이 표면처리제의 IC-1000/Suba400 연마포 상에서, 평균 입자직경 약 0.3㎛의 MnO2를 사용하고, 연마압력을 0.21㎏/㎠, 연마베드(14) 및 연마정반(10)의회전수를 80rpm으로 설정하여, 기판상에 형성한 열산화막을 연마하였다.
도 8 및 도 9에 본 실시예와 비교예에 있어서의 연마속도의 연마시간 의존성을 나타낸다.
도 8에 나타낸 바와 같이, ●으로 나타낸 MnO2를 사용한 실시예에서는 연마시간에 대해서 연마속도가 안정됨을 알 수 있다. 이 MnO2를 사용한 실시예에 있어서의 연마속도의 분산(1σ)은 약 3.7㎚/min 이었다. 또한, 도 9에 나타낸 바와 같이, ●로 나타낸 Mn2O3및 ▲로 나타낸 Mn3O4를 사용한 실시예에서는 연마시간에 대해서 연마속도가 MnO2를 사용한 실시예와 마찬가지로 안정됨을 알 수 있다. 이 Mn2O3를 이용한 실시예(●)에 있어서의 연마속도의 분산(1σ)은 약 3.8㎚/min 이고, Mn3O4를 사용한 실시예(▲)에서의 연마속도의 분산(1σ)은 약 3.2㎚/min 이었다.
한편, 도 8 및 도 9중에 나타낸 비교예에서는 연마시간에 대한 연마속도의 분산이 각각의 실시예와 비교하여도 크고, 연마속도의 분산(1σ)은 약 12.5㎚/min이었다.
이상과 같이, 본 발명에 의하면, 화학적 기계연마에 사용하는 연마포에 있어서, 철부의 높이가 약 30㎛ 이하이고, 철부의 피치가 약 55㎛ 이하인 요철을 연마면에 갖는 연마포를 구성하므로, 이 연마포를 사용하여 기판을 연마하면, 연마포와 기판과의 접촉면을 크게 할 수 있어, 결과적으로 연마속도를 상승할 수 있다.
또한, 연마포의 연마면을 연마제에 의해 연마함으로써 표면처리를 행하면, 철부의 높이가 약 30㎛ 이하이고, 철부의 피치가 약 55㎛ 이하인 요철을 연마면에 형성할 수 있다. 이 연마포를 사용하여 기판을 연마하면, 연마포와 기판과의 접촉면적을 크게 할 수 있어, 결과적으로 연마속도를 상승할 수 있다.
또한, 상기 연마포의 표면처리방법에 있어서, 칼륨의 함유량이 900ppm 이하인 연마제를 사용하면, 연마제에 의해 연마포 표면의 상태가 화학적으로 변화하지 않으므로, 높은 연마속도로 안정되게 기판을 연마할 수 있다.
또한, 상기 연마포의 표면처리방법에는, 연마지립이 조성식 MnOx(1≤X≤2)로 표시되는 산화망간인 연마제를 적용할 수 있다.
또한, 연마포의 연마면을 입자 직경이 약 30㎛ 이하의 다이아몬드지립을 전착한 치구를 사용하여 거칠게 함에 의해서도 철부의 높이가 약 30㎛ 이하이고, 철부의 피치가 약 55㎛ 이하인 요철을 연마면에 형성할 수 있다. 이 연마포를 사용하여 기판을 연마하면, 연마포와 기판과의 접촉면적을 크게 할 수 있어, 결과적으로 연마속도를 상승할 수 있다.
또한, 연마포에 부착한 연마지립을 화학약품을 사용한 화학반응에 의해 제거하면, 연마포의 표면상태를 초기의 상태로 회복할 수 있다. 이에 의해, 높은 연마속도로 안정되게 기판을 연마할 수 있게 된다. 또한, 연마포의 수명을 연장할 수 있다.

Claims (7)

  1. 화학적 기계연마에 사용하는 연마포에 있어서,
    철부(凸部) 높이가 약 30㎛ 이하이고, 상기 철부의 피치가 약 55㎛ 이하인 요철을 연마면에 갖는 것을 특징으로 하는 연마포.
  2. 화학적 기계연마에 사용하는 연마포의 표면처리방법에 있어서,
    상기 연마포의 연마면을 연마제에 의해 연마하여, 철부의 높이가 약 30㎛ 이하이며, 상기 철부의 피치가 약 55㎛ 이하인 요철을 상기 연마면에 형성하는 것을 특징으로 하는 연마포의 표면처리방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 연마제는, 칼륨의 함유량이 900ppm 이하인 것을 특징으로 하는 연마포의 표면처리방법.
  4. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 연마제는, 연마지립이 조성식 MnOx(1≤X≤2)로 표시되는 산화망간인 것을 특징으로 하는 연마포의 표면처리방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 산화망간은 MnO2, Mn3O4, Mn2O3또는 이들의 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 연마포의 표면처리방법.
  6. 화학적 기계연마에 사용하는 연마포의 표면처리방법에 있어서,
    상기 연마포의 연마면을 입자 직경이 약 30㎛ 이하의 다이아몬드지립을 전착 (電着)한 치구를 사용하여 거칠게 함으로써, 상기 연마면의 요철을 형성하는 것을 특징으로 하는 연마포의 표면처리방법.
  7. 연마포에 부착한 연마지립을, 화학약품을 사용한 화학반응에 의해 제거하는 것을 특징으로 하는 연마포의 세정방법.
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