KR20040023556A - 연마직물용 드레서 및 이것을 이용한 연마직물의 드레싱방법 - Google Patents

연마직물용 드레서 및 이것을 이용한 연마직물의 드레싱방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연마직물용 드레서에 있어서의 드레싱면의 상태를 조정할 수 있게 하여 숫돌입자의 선단형상 등 드레싱면의 상태에 개체차가 생겼더라도 균일한 연마직물 표면을 창출할 수 있고, 또한, 피가공물에 따른 적절한 연마성능을 연마직물 표면에 대해서 부여할 수 있는 연마직물용 드레서 및 이것을 이용한 연마직물의 드레싱방법을 제공하는 것으로서, 이를 위해 상기 드레서는 다이부재(2)의 둘레 가장자리부에 환상(環狀)의 드레싱면(4)을 구비한 연마직물용 드레서(1)에 있어서, 상기 드레싱면(4)에 서로 다른 입도의 숫돌입자로 이루어지는 제1, 제2숫돌입자군 (5,6)을 각각 교대로 나란히 설치하고, 상기 다이부재(1)에 이들 각 숫돌입자군 (5,6)에 있어서의 가장 입도가 큰 숫돌입자의 선단을 포함하는 기준면(S1,S2) 간의 고저차(δ)를 임의로 조절할 수 있게 하는 조절기구(7)를 설치함으로써 구성된다.

Description

연마직물용 드레서 및 이것을 이용한 연마직물의 드레싱방법{DRESSER FOR POLISHING CLOTH AND METHOD FOR DRESSING POLISHING CLOTH USING THE SAME}
본 발명은 기계적 화학연마(Chemical Mechanical Polishing ; 이하 CMP로 약칭한다)에 있어서 연마직물의 눈막힘(目詰)이나 이물제거를 행할 때에 사용하는 연마직물용 드레서 및 이것을 이용한 연마직물의 드레싱방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 실리콘 웨이퍼기판이나 집적회로 등 미세한 전자회로를 실리콘 웨이퍼기판 상에 제조하는 과정에 있어서 기판 표면에 존재하는 요철이나 결정결함을 제거할 목적으로 CMP가공이 이용되고 있다. 이 CMP가공에 있어서는 연마장치의 정반(定盤)에 붙은 발포 폴리우레탄 등으로 이루어지는 연마직물에 웨이퍼기판을 소정의 하중으로 누르면서 슬러리로 칭하는 연마액을 공급하고, 웨이퍼와 연마직물의 양쪽을 회전시켜서 연마한다.
상기 CMP가공에 있어서의 슬러리로서는 산화철, 탄산바륨, 산화셀륨, 산화알루미늄, 콜로이드 실리카 등의 연마입자를 수산화 칼륨, 희석염산, 희석질산, 과산화수소수, 질산철 등의 연마액에 현탁시킨 것이 이용되고, 이들이 연마속도 및 웨이퍼나 웨이퍼기판 상의 상기 피가공물의 종류에 따라서 적당히 선택된다.
이 CMP가공은 동일 연마직물을 이용하여 다수개 또는 다수회 반복하여 웨이퍼를 연마하기 위하여 CMP가공의 회수의 증대에 수반하여, 제거된 피가공물의 부스러기나 응집한 연마입자가 연마직물의 미세한 빈 구멍에 들어가서 눈막힘을 일으켜 웨이퍼의 연마속도가 저하하므로 눈막힘된 연마직물의 표층을 제거하고, 연마직물 표면의 면 조도를 재생하여 연마속도를 회복하는 드레싱으로 칭해지는 작업을 항시 또는 정기적으로 행할 필요가 있고, 이 작업에서는 연마직물용 드레서로 칭해지는 공구가 사용된다.
다이아몬드 숫돌입자는 연마직물의 드레싱에 우수한 재료이므로 다이아몬드 숫돌입자를 이용한 연마직물용 드레서가 검토되고, 다이아몬드 숫돌입자를 스테인레스강 상에 니켈도금으로 전착(電着)하는 방법이 일반적으로 실용화되어 있다. 이 이외에도 금속 땜납재에 의해 다이아몬드 숫돌입자를 스테인레스강 상에 납땜하는 방법(예컨대, 일본 특개평10-012579호 공보 참조.), 소결에 의해 다이아몬드 숫돌입자와 유지재를 반응 소결시켜서 고정부착하는 방법(예컨대, 일본 특개2001-179638호 공보 참조.)이 제안되어 있다. 또한, 안정한 연마직물의 표층제거능력을 얻을 목적으로 숫돌입자를 균등 간격으로 배열한 CMP연마직물 드레서(예컨대, 일본 특개2000-141204호 공보, 일본 특개2002-127017호 공보 참조)도 제안되어 있다.
그러나, 상기와 같은 종래의 연마직물용 드레서에 있어서는 그 구조상, 숫돌입자의 선단형상 등에 의해 드레싱면의 상태에 개체차가 생기는 것을 피할 수 없기 때문에 동일 연마직물용 드레서를 사용하여도 균일한 연마직물용 표면을 창출하는 것이 어렵고, 또한, 연마직물의 표면상태는 피가공물에 따라서 조정할 필요성이 있고, 예컨대, 실리콘 웨이퍼 표면에 층간 산화막을 형성한 웨이퍼에 대해서는 연마직물의 표면상태가 거친 상태로 됨으로써 연마직물에 의한 기계적 제거가공의 요인이 강하게 되어서 연마속도가 향상하고, 또한, Cu배선에서는 연마직물에 의한 기계적 제거가공보다 연마직물 표면에 존재하는 연마액(슬러리)의 화학적 반응에 의한 요인을 강하게 할 목적으로 어느 일정한 연마직물의 표면 조도를 유지할 필요가 있으므로 그 연마직물의 표면을 드레싱하는 연마직물용 드레서에 관해서도 드레싱면의 상태가 상기 피가공물에 적합한 것을 소정수 준비할 필요성이 있고, 고비용으로 된다라는 문제가 있었다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 연마직물용 드레서에 있어서 드레싱면의 상태를 조정할 수 있게 함으로써 숫돌입자의 선단형상 등 드레싱면의 상태에 개체차가 생겼더라도 상기 드레싱면의 조정에 의해 균일한 연마직물 표면을 창출할 수 있고, 또한, 피가공물에 따른 적절한 연마성능을 연마직물 표면에 대해서 부여할 수 있는 연마직물용 드레서 및 이것을 이용한 연마직물의 드레싱방법을 제공하는 것에 있다.
도 1A~도 1D는 본 발명에 관한 연마직물용 드레서의 숫돌입자군의 배치형상을 다르게 하는 제1실시형태를 나타내는 사시도이다.
도 2A~도 2D는 본 발명에 관한 연마직물용 드레서의 숫돌입자군의 배치형상을 다르게 하는 제2실시형태를 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 1A에 있어서의 III-III선 단면도이다.
도 4는 도 2A에 있어서의 IV-IV선 단면도이다.
도 5는 제1숫돌입자군(5)에 있어서의 숫돌입자의 배열상태를 나타내는 개략도이다.
도 6은 도 3에 있어서의 부분확대도이다.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
1 …연마직물용 드레서(dresser) 2 … 다이부재
2a … 오목부 3 … 다이부재 표면
4 … 드레싱면 5 … 제1숫돌입자군
6 … 제2숫돌입자군 7 … 조절기구
7a … 기대(基臺) 7b … 조절용 나사
7c … 나사구멍 7d … 스페이서(spacer)
7e … 오목부 50,51 … 다이아몬드 숫돌입자
S1,S2 … 기준면
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 관한 연마직물용 드레서는 회전가능한 다이부재의 표면에 드레싱면이 형성되어 이루어지는 연마직물용 드레서로서, 상기 드레싱면에는 그 둘레방향으로 복수의 숫돌입자군이 나란히 설치되어 있고, 상기 다이부재에는 전부 또는 일부의 숫돌입자군에 대해서 다수의 숫돌입자의 선단에 의해 각각 형성되는 기준면의 상기 드레싱면 상에 있어서의 고저차를 조절할 수 있게 하는 조절기구가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
상기 연마직물용 드레서에 의하면 상기 조절기구에 의해서 복수의 숫돌입자군에 있어서의 상기 각 기준면의 고저차를 임의로 조절할 수 있으므로 숫돌입자의 선단형상 등 드레싱면의 상태에 개체차가 생겼더라도 상기 복수의 숫돌입자군에 있어서의 기준면의 고저차를 조절하여 드레싱면의 상태를 조정함으로써 균일한 연마직물 표면을 창출할 수 있고, 또한, 연마직물 표면 즉, 연마직물의 연마면에 대해서 피가공물에 따른 적절한 연마성능을 줄 수 있다. 이 경우, 기준면이 높은 숫돌입자군은 주로 연마직물 표면의 마모에 기여하고, 기준면이 낮은 숫돌입자군은 주로 연마직물의 표면 조도의 조정에 기여하게 된다.
상기 연마직물용 드레서에 있어서는 상기 조절기구를 갖는 숫돌입자군이 각각 상기 다이부재와는 별체로 형성된 상기 조절기구를 구성하는 기대 상에 고정부착되고, 상기 드레싱면에 있어서의 다이부재의 둘레 가장자리부를 따라서 각 숫돌입자군이 환상으로 나란히 설치되어 있는 것으로 할 수 있다.
상기 숫돌입자군은 상기 드레싱면의 둘레 가장자리와 평행을 이루는 링편형상, 상기 드레싱면의 둘레 가장자리와 일정한 각도를 이루는 나선편형상, 작은 원형상 중 선택된 1종류 또는 2종류의 평면형상으로 각각 형성하면 드레싱에 의해 제거된 연마직물의 연삭 부스러기나 응집한 슬러리가 드레서 외부로 배출되기 쉽게 되어 보다 바람직하다.
상기 숫돌입자군이 상기 평면형상 중에서 선택된 2종류의 평면형상으로 각각 형성되어 있는 경우에는 이들 평면형상이 다른 2종류의 숫돌입자군이 드레싱면의둘레방향으로 교대로 나란히 설치되어 있는 것이 적절하다.
또한, 상기 드레싱면에 나란히 설치된 각 숫돌입자군은 서로 동일 입도의 숫돌입자로 형성된 숫돌입자군, 또는, 다른 입도의 숫돌입자로 형성된 2종류의 숫돌입자군으로 구성할 수도 있다.
또한, 상기 드레싱면에 나란히 설치된 숫돌입자군이 서로 다른 입도의 숫돌입자로 형성된 제1숫돌입자군 및 제2숫돌입자군으로 구성되어 있는 경우에는 이들 제1숫돌입자군 및 제2숫돌입자군을 드레싱면의 둘레방향으로 교대로 나란히 설치하는 것이 적절하다. 이 경우, 상기 제1숫돌입자군을 동일 입도의 숫돌입자 또는 다른 2종류의 입도의 숫돌입자로 형성할 수 있다.
여기서, 상기 각 숫돌입자군에 있어서 숫돌입자가 상기 드레싱면 상에 있어서 2차원적으로 규칙성을 가지고서 배열되고, 서로 인접하는 숫돌입자끼리가 만드는 최소 격자는 정삼각형 또는 평행사변형을 이루어 배열되어 있으면 드레싱의 안정성이나 균일성을 더욱 향상시킬 수 있어 더욱 바람직하다.
또한, 상기 과제는 상기 조절기구에 의해서 서로 인접하는 숫돌입자군의 상기 기준면 간에 일정한 고저차를 설정하여 상기 연마직물을 드레싱하는 연마직물의 드레싱방법에 의해서 해결할 수 있다.
상기 연마직물의 드레싱방법에 있어서는 복수의 숫돌입자군이 상기 제1숫돌입자군 및 제2숫돌입자군으로 구성되어 있는 경우에는 상기 조절기구에 의해 상기 드레싱면에 있어서의 제1숫돌입자군의 기준면의 높이가 제2숫돌입자군의 기준면의 높이보다 일정량 높게 되도록 조절하여 상기 연마직물을 드레싱하는 것이 적절하다.
이와 같은 본 발명의 연마직물용 드레서 및 이것을 이용한 연마직물의 드레싱방법에 의하면 각 숫돌입자군에 있어서 숫돌입자의 선단에 의해 각각 형성되는 숫돌입자 기준면의 상기 드레싱면 상에 있어서의 고저차를 조절기구에 의해서 임의로 조절하여 드레싱면을 원하는 상태로 조정할 수 있으므로 숫돌입자의 선단형상 등 드레싱면의 상태에 개체차가 생겼더라도 균일한 연마직물 표면을 창출할 수 있고, 또한, 연마직물 표면에 대해서도 피가공물에 따른 적절한 연마성능을 줄 수 있다.
도 1A~도 1D는 본 발명에 관한 연마직물용 드레서의 숫돌입자군의 배치형상을 다르게 하는 제1실시형태를 나타내고 있다. 연마직물용 드레서(1)는 그 표면측의 중심에 원형의 오목부(2a)를 갖음과 아울러 그 주위의 다이부재 표면(3)에 환상의 드레싱면(4)이 형성되어 이루어지는 원반형상의 다이부재(2)로 구성되어 있고, 상기 드레싱면(4)에는 그 둘레방향을 따라 독립한 복수의 제1 및 제2숫돌입자군 (5,6)이 환상으로 나란히 설치되어 있다. 바꾸어 말하면 다이부재 표면(3) 즉, 상기 다이부재(2)의 둘레 가장자리부를 따라서 복수의 숫돌입자군(5,6)이 환상으로 나란히 설치되어 상기 드레싱면(4)을 형성하고 있다.
또한, 도 3에 나타내는 바와 같이, 각 숫돌입자군(5,6)에 있어서 가장 입도가 큰 숫돌입자의 선단을 포함하는 평면을 기준면(S1,S2)으로 하였을 때, 드레싱면 (4)에 있어서 상기 복수의 숫돌입자군(5,6)에 있어서의 각 기준면(S1,S2)간 상호의 고저차(δ)를 임의로 조절할 수 있도록 하기 위하여 상기 다이부재(1)에는 조절기구(7)가 설치되어 있다.
여기서, 상기 다이부재(2)에 상기 오목부(2a)를 반드시 설치한 필요성은 없다.
구체적으로 설명하면 상기 조절기구(7)는 표면에 숫돌입자군(5,6)이 고정부착되어 상기 다이부재(2)의 표면(3)에 개구된 오목부(7e)에 상하 슬라이딩가능하게 끼워넣어진 기대(7a)와, 이 기대(7a)의 이면에 설치되어 상기 다이부재(2)의 오목부(7e)의 바닥면으로부터 상기 다이부재(2)의 이면측으로 관통한 나사구멍(7c)에 나사결합된 조절용 나사(7b)와, 상기 다이부재(7a)에 고정부착된 숫돌입자군(5,6)에 있어서의 기준면의 높이위치를 상기 조절용 나사(7b)로 조절함에 있어서, 상기 다이부재(7a)의 이면과 상기 오목부(7e)의 바닥면 사이에 끼움지지되는 스페이서 (7d)로 구성되어 있다. 또한, 상기 조절기구(7)의 기대(7a)의 표면에 각각 고정부착된 복수의 숫돌입자군(5,6)이 상기 다이부재(2)의 둘레 가장자리부를 따라서 환상으로 나란히 설치되어 상기 드레싱면(4)을 형성하고 있다.
따라서, 상기 숫돌입자군(5,6)의 기준면(S1,S2)을 원하는 높이위치로 조절하기에 필요한 두께를 갖는 스페이서(7d)를 상기 다이부재(2)의 오목부(7e) 내에 셋트하여 상기 조절용 나사(7b)에 의해 상기 오목부(7e)의 바닥면과 상기 기대(7a)의 이면 사이에 끼움지지시킴으로써 상기 각 숫돌입자군(5,6)에 있어서의 기준면 (S1,S2)의 다이부재 표면(3)에 대한 높이위치, 즉, 복수의 숫돌입자군(5,6)에 있어서의 각 기준면(S1,S2) 간 상호의 고저차(δ)를 조절하여 드레싱면(4)의 상태를 조정할 수 있다. 또한, 본 실시형태에 있어서는 조절기구(7)에 의해서, 상기 기준면(S1,S2)의 다이부재 표면(3)에 대한 높이가 0~300㎛의 범위에서 조절할 수 있도록 되어 있다.
상기 숫돌입자군 중 기준면이 높은 숫돌입자군은 주로 연마직물의 마모에 기여하고, 기준면이 낮은 숫돌입자군은 연마직물의 표면 조도의 조정에 기여하게 된다. 즉, 기준면이 높은 숫돌입자군에는 드레서 전체에 가하는 하중이 집중적으로 작용함으로써 단위면적당 부하하중이 증대하므로 이것이 주로 연마직물의 마모에 기여하고, 한편, 기준면이 낮은 숫돌입자군은 어느 정도까지는 하중을 부담하여 상기 기준면이 높은 숫돌입자군에 의한 연마직물의 마모속도를 저감시킨다. 또한, 기준면 간 상호의 고저차(δ)가 매우 크게 된 경우는 기준면이 낮은 숫돌입자군이 하중을 모두 부담하지 않게 되므로 이것이 연마직물의 마모속도를 저감시키는 효과를 발휘하지 않게 된다. 이 기준면이 낮은 숫돌입자군은 연마직물의 연삭 부스러기의 배출에도 유효하게 작용하는 것이다.
또한, 연마직물용 드레서(1)에 있어서는 상기 복수의 숫돌입자군(5,6)은 서로 입도가 다른 숫돌입자로 형성된 제1숫돌입자군(5)과 제2숫돌입자군(6)으로 구성되어 있고, 이들 2종류의 숫돌입자군(5,6)이 상기 다이부재(2)의 둘레 가장자리부를 따라서 그 둘레방향으로 교대로 나란히 설치되어 드레싱면(4)을 형성하고 있다.
구체적으로는 상기 제1숫돌입자군(5)은, 도 5, 도 6에 나타내는 바와 같이, 대소 2종류의 입도의 숫돌입자(50,51)로 형성되어 있고, 이들 숫돌입자(50,51)가, 도 5에 나타내는 바와 같이, 기대(7a)의 표면상 즉 상기 드레싱면(4) 상에 있어서 2차원적으로 규칙성을 가지고서 균등하게 배열되고, 서로 인접하는 숫돌입자끼리가만드는 최소 격자가 정삼각형 또는 평행사변형을 이루며 배열되어 있다. 또한, 큰 숫돌입자(50)끼리의 간격은 작은 숫돌입자(51)끼리의 간격보다 넓게 되어 있다.
이와 같이 대소 2종류의 입도의 숫돌입자를 규칙성을 가지게 하여 균등하게 배열함으로써 드레싱의 안정성이나 균일성을 더욱 향상시킬 수 있다.
한편, 상기 제2숫돌입자군(6)에 관해서는 상기 제1숫돌입자군(5)의 숫돌입자와는 입도가 다른 동일한 입도의 숫돌입자 또는 복수종류의 입도의 숫돌입자 중 어느 하나로 형성되어 있어도 좋지만 상기 제1숫돌입자군(5)과 마찬가지로 숫돌입자가 2차원적으로 규칙성을 가지고서 균등하게 배열되어 있는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 숫돌입자군(5,6)을 형성하는 숫돌입자로서는, 예컨대, 다이아몬드 숫돌입자를 이용할 수 있고, 그 숫돌입자의 입도는 일반적으로는 JIS B4130에 규정하는 입도 #325/#400~#60/#80의 범위인 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1숫돌입자군(5)을 형성하는 숫돌입자는 반드시 상기와 같이 대소 2종류의 입도의 숫돌입자(50,51)일 필요성은 없고, 동일한 입도의 숫돌입자이여도 좋다(도 2A~도 2D의 실시형태 참조). 또한, 상기 조절기구(7)는 반드시 제1숫돌입자군(5) 및 제2숫돌입자군(6)의 양쪽에 설치할 필요성은 없고, 숫돌입자군의 일부, 즉, 제1숫돌입자군(5) 또는 제2숫돌입자군 중 한쪽에만 설치하여도 좋다. 이 경우, 조절기구(7)를 설치하지 않은 숫돌입자군은 기대(7a)의 둘레 가장자리부에 직접 고정된다.
이와 같이, 숫돌입자군마다 다른 입도의 숫돌입자를 이용하고, 또한, 각 숫돌입자군에 있어서 다른 입도의 숫돌입자를 혼재시키면 큰 입도의 숫돌입자가 주로연마직물의 마모에 기여하고, 작은 입도의 숫돌입자는 연마직물의 표면 조도의 조정에 기여하고, 이들 입도의 조정에 의해 연마직물의 표면 조도를 특정대상물의 CMP가공에 있는 상태로 할 수 있다.
또한, 도 1A~도 1D에 나타내는 바와 같이, 연마직물용 드레서(1)에 있어서는 상기 제1숫돌입자군(5) 및 제2숫돌입자군(6)의 평면형상을 작은 원형상, 상기 다이부재(2)의 둘레 가장자리 즉, 드레싱면(4)의 둘레 가장자리와 평행을 이루는 링편형상, 상기 다이부재(2)의 둘레 가장자리 즉, 드레싱면(4)의 둘레 가장자리와 일정한 각도를 이루는 나선편형상 중에서 1종류 또는 2종류 선택할 수 있다. 도 1A는 양 숫돌입자군(5,6)이 모두 작은 원형상인 경우를, 도 1B는 제1숫돌입자군(5)이 작은 원형상이며 제2숫돌입자군이 나선편형상인 경우를, 도 1C는 양 숫돌입자군(5,6)이 모두 링편형상인 경우를, 도 1D는 양 숫돌입자군(5,6)이 모두 나선편형상인 경우를 각각 나타내고 있다. 이와 같은 평면형상으로 형성된 숫돌입자군(5,6)을 다이부재 표면(3) 즉, 다이부재(2)의 둘레 가장자리부를 따라 환상으로 배열하여 드레싱면(4)을 형성함으로써 드레싱에 의해 제거된 연마직물의 연삭 부스러기나 응집한 슬러리가 드레서 외부로 배출되기 쉽게 하고, 또한, 그 배출성능을 조정할 수 있다.
또한, 상기 숫돌입자군(5,6)은, 도 3,도 6에 나타내는 바와 같이, 유지재 (52)에 의해서 숫돌입자가 유지되어 형성되어 있고, 이 숫돌입자를 유지한 유지재 (52)를 상기 조절기구(7)에 있어서의 기대(7a)의 표면에 접착제(8) 등에 의해서 고정부착함으로써 상기 숫돌입자군(5,6)이 상기 기대(7a) 상에 고정부착되어 있다.
또한, 상기 유지재(52)로서는 숫돌입자가 다이아몬드인 경우, 다이아몬드 숫돌입자와 반응 소결하는 규소 및/또는 규소합금을 이용할 수 있지만 숫돌입자의 유지에 적합한 유지재이면 특별히 한정되는 것은 아니고, 일반적인 니켈 전착이나 땜납재에 의한 결합으로 유지하는 것도 가능하다.
이어서, 상기 연마직물용 드레서(1)에 의한 연마직물의 드레싱방법에 관해서 설명하면 상기 조절기구(7)에 의해서, 교대로 인접하는 제1숫돌입자군(5) 및 제2숫돌입자군(6)의 각 기준면(S1,S2) 간에 다이부재 표면(3)에 대한 일정한 고저차(δ)를 설정하여 상기 연마직물을 드레싱한다. 즉, 상기 조절기구(7)에 의해서, 상기 제2숫돌입자군(6)의 기준면(S2)보다 제1숫돌입자군(5)의 기준면(S1)쪽이 상기 다이부재 표면(3)에 있어서의 수직방향의 높이가 일정량(δ) 높게 되도록 조절하여 상기 드레싱면(4)의 상태를 적당 조정함으로써 상기 연마직물 표면을 피가공물에 따른 원하는 상태로 드레싱할 수 있다.
이와 같이 상기 연마직물용 드레서(1)에 의하면 기준면(S1,S2)의 고저차(δ)를 조절함으로써 드레싱면(4)의 상태를 원하는 연삭성능을 발휘할 수 있도록 조정할 수 있기 때문에 드레싱면(4)의 상태에 개체차가 생겼더라도 균일한 연마직물 표면을 창출할 수 있을뿐만 아니라 피가공물에 따른 적절한 연마성능을 연마직물 표면에 대해서 부여할 수 있게 된다.
도 2A~도 2D는 본 발명에 관한 연마직물용 드레서의 숫돌입자군의 배치형상을 다르게 하는 제2실시형태를 나타내고 있다. 본 실시형태에 관한 연마직물용 드레서(10)에 있어서는 복수의 숫돌입자군이 상기 제1숫돌입자군(5)만으로 이루어져있고, 이들 동일한 숫돌입자군(5)을 다이부재(2)의 둘레 가장자리부를 따라 환상으로 나란히 설치함으로써 드레싱면(4)이 형성되어 있다.
또한, 상기 숫돌입자군(5)의 평면형상은 상기 제1실시형태의 경우와 마찬가지로 하여 작은 원형상, 상기 드레싱면(4)의 둘레 가장자리와 평행을 이루는 링편형상, 상기 드레싱면(4)의 둘레 가장자리와 일정한 각도를 이루는 나선편형상 중에서 선택할 수 있다. 도 2A는 숫돌입자군(5)이 모두 작은 원형상인 경우를, 도 2B는 숫돌입자군(5)이 작은 원형상 및 나선편형상이고, 이들 2종류의 다른 평면형상을 갖는 숫돌입자군(5)이 드레싱면(4)의 둘레방향으로 교대로 나란히 설치되어 있는 경우를, 도 2C는 숫돌입자군(5)이 모두 링편형상인 경우를, 도 2D는 숫돌입자군(5)이 모두 나선편형상인 경우를 각각 나타내고 있다.
조절기구(7)를 포함하는 그 외의 구성에 관해서는 상기 제1실시형태와 공통이므로 중복을 피하기 위하여 여기서는 설명을 생략한다.
또한, 상기 연마직물용 드레서(10)를 이용하여 연마직물을 드레싱함에 있어서는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 조절기구(7)에 의해서, 서로 인접하는 상기 숫돌입자군(5)의 기준면(S1) 간에 다이부재 표면(3)에 대한 일정한 고저차(δ)를 설정하여 드레싱을 행한다.
이와 같이 상기 연마직물용 드레서(10)에 의하면 상기 연마직물용 드레서(1)와 마찬가지로 상기 인접하는 숫돌입자군(5)의 기준면(S1) 간의 고저차(δ)를 적당 조절하여 드레싱면(4)의 상태를 원하는 상태로 조정할 수 있으므로 드레싱면(4)의 상태에 개체차가 생겼더라도 균일한 연마직물 표면을 창출할 수 있을뿐만 아니라피가공물에 따른 적절한 연마성능을 연마직물 표면에 대해서 부여할 수 있게 된다.
또한, 상기 조절기구(7) 자체의 구성은 도면을 참조하여 설명한 상기 구성에 한정되지 않고, 미세한 범위에서 숫돌입자군의 기준면을 상하로 조정할 수 있는 각종 기구를 채용할 수 있다.
이하에 본 발명에 관한 연마직물용 드레서 및 이것을 이용한 드레싱방법의 실시예를 비교예와 함께 구체적으로 나타낸다. 단, 본 발명은 이들 실시예에 의해서 조금도 한정되지 않는다.
[실시예1]
제1숫돌입자군(5)의 숫돌입자로서는 입도가 #120/#140에 상당하는 150~170㎛의 범위에 있는 다이아몬드 숫돌입자(50)와, 입도가 #325/#400에 상당하는 55~65㎛의 범위에 있는 다이아몬드 숫돌입자(51)를 각각 이용하고, 이들 숫돌입자(50,51)의 유지재(52)와 반응 소결시킴으로써 숫돌입자(50,51)가 유지재(52)에 유지된 소결체를 얻었다.
이 때, 상기 2종류의 숫돌입자(50,51)를 숫돌입자 배열면에 있어서 입도가 #120/#140인 숫돌입자(50)의 선단을 포함하는 평면과, 입도가 #325/#400인 숫돌입자(51)의 선단을 포함하는 평면의 단차가 40~60㎛으로 되도록 배열함과 아울러 인접하는 숫돌입자(50,51)끼리가 만드는 최소 격자가 정삼각형이고, 입도가 #120/#140인 숫돌입자(50)의 간격이 2.0mm의 등간격으로 되고, 입도가 #325/#400인 숫돌입자(51)의 간격이 0.4mm의 등간격으로 되도록 배열하였다.
한편, 제2숫돌입자군(6)의 숫돌입자로서는 입도가 #60/#80에 상당하는250~320㎛의 범위에 있는 다이아몬드 숫돌입자를 이용하고, 이들을 숫돌입자 간격이 0.8mm의 등간격으로 되도록 배열하였다.
또한, 이와 같이 하여 얻어진 소결체를 기계가공에 의해 소정의 치수ㆍ형상으로 마무리하여 제1숫돌입자군(5) 및 제2숫돌입자군(6)을 형성한 후, 이들 숫돌입자군(5,6)을 조절기구(7)에 있어서의 SUS 316L 스테인레스강제의 직경 φ 100mm의 기대(7a)에 에폭시수지로 각각 접착하였다. 또한, 본 실시예에 있어서는 상기 제1숫돌입자군(5) 및 제2숫돌입자군(6)의 평면형상을 도 1D에 나타내는 바와 같은 드레싱면(4)의 둘레 가장자리와 일정한 각도를 이루는 나선편형상으로 하였다.
이와 같이 하여 작성한 연마직물용 드레서를 100rpm으로 회전하는 발포 폴리우레탄제 연마직물에 19.6kPa의 압력으로 밀어붙이고, 상기 연마직물과 동일 방향으로 80rpm으로 회전시킴과 동시에 건식실리카(fumed silica)를 포함하는 연마 슬러리(카봇제작 SS-25)를 매분 25ml 공급하면서 연마직물의 연삭을 행하였다.
이 때, 상기 드레싱면(4)에 있어서의, 상기 제1숫돌입자군(5)의 숫돌입자 선단 기준면(S1)과 상기 제2숫돌입자군(6)의 숫돌입자 선단 기준면(S2)의 다이부재 표면(3)에 대한 고저차(δ)를 상기 조절기구(7)에 의해서 15,30,60㎛의 3수준으로 조절하여 드레싱속도(연마직물의 마모속도)와 연마직물의 면상태(연마직물의 면조도)를 측정한 후, 그 연마직물에서의 웨이퍼의 연마속도를 측정하여 이들 측정결과를 표 1에 나타내었다.
또한, 본 실시예에 있어서는 n수 즉 샘플수는 20으로 하고, 각 샘플에 있어서 측정된 상기 각 측정치의 평균치(Ave)를 산출하여 표 1에 나타내었다.
또한, 표 1 중 σn-1은 각 측정결과의 표준편차를 나타내고 있다. 또한, 웨이퍼의 연마속도의 측정에는 ADE사가 제작한 웨이퍼 평탄도 측정기(웰트라 게이지 9800)를 이용하고, 연마 전후의 측정결과로부터 평균연마속도를 산출하였다.
실시예
숫돌입자간격 제1숫돌입자군 #120/#140 2.0mm
#320/#400 0.4mm
제2숫돌입자군 #60/#80 0.8mm
숫돌입자 기준면의 고저차(δ)(㎛) 15 30 60
연마직물의 마모속도(㎛/Hour) Ave. 69.2 108 122
σn-1 1.33 1.25 1.78
연마직물의 면조도Ra(㎛) Ave. 4.12 4.05 4.19
σn-1 0.12 0.15 0.14
웨이퍼연마속도(nm/min) Ave. 126 129 121
σn-1 6.7 7.2 5.6
스크래치(scratch) 발생률(%) 0.00 0.00 0.00
이 표 1에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 연마직물용 드레서에 의하면 복수의 숫돌입자군에 있어서의 숫돌입자의 입도나 각 숫돌입자군 기준면 간의 고저차(δ)를 조절하여 드레싱면을 원하는 상태로 조정할 수 있고, 특히, 상기 숫돌입자군의 기준면 간 고저차(δ)에 의해 마모속도에 큰 차가 있는 것을 알았다. 이 때문에, 1개의 연마직물용 드레서에 의해 여러가지 조건 하에 있어서 안정한 연마직물의 드레싱을 행할 수 있다.
또한, 상기 실시예의 측정치에 의하면 이하에 설명하는 비교예의 측정값에 비해서 전체적으로 성능이 향상하고 있는 것을 알았고, 또한, 각종 측정치의 표준편차가 매우 작으므로 얻어지는 연마직물에 분산이 매우 적고, 연마직물용 드레서에 안정한 연마성능을 부여할 수 있는 것을 알았다.
[비교예1]
입도가 #80/#100에 상당하는 210~250㎛의 범위에 있는 다이아몬드 숫돌입자를 숫돌입자 간격 0.25mm의 등간격으로 배열한 상태로 니켈 전착(電着)에 의해 고정하여 이루어지는 종래의 CMP 연마직물 드레서를 이용하여 실시예1과 동일 조건으로 발포 폴리우레탄제 연마직물을 연삭하였다. 그 연삭결과를 표 2에 나타낸다.
[비교예2]
입도가 #120/#140에 상당하는 150~170㎛의 범위에 있는 다이아몬드 숫돌입자를 소결체의 숫돌입자 배열면에 있어서 인접하는 제1숫돌입자끼리가 만드는 최소 격자가 정삼각형이고, 그 한변의 숫돌입자 간격이 2.1mm의 등간격으로 되도록 배열하고, 상기 숫돌입자로 이루어지는 숫돌입자군의 평면형상이, 도 2C에 나타내는 바와 같이, 드레싱면의 둘레 가장자리와 평행을 이루는 링편형상으로 형성된 연마직물용 드레서를 이용하여 실시예1과 동일 조건으로 발포 폴리우레탄제 연마직물을 연삭하였다. 그 연삭결과를 비교예1과 함께 표 2에 나타낸다.
[비교예3]
실시예1의 제1숫돌입자군과 마찬가지로 입도가 #120/#140에 상당하는 150~170㎛의 범위에 있는 다이아몬드 숫돌입자, 및, 입도가 #325/#400에 상당하는 55~65㎛의 범위에 있는 다이아몬드 숫돌입자를 각각 이용하였다. 또한, 이들 숫돌입자를 소결체의 숫돌입자 배열면에 있어서 입도가 #120/#140인 숫돌입자의 선단을포함하는 평면과, 입도가 #325/#400인 숫돌입자의 선단을 포함하는 평면과의 단차가 40~60㎛으로 됨과 아울러 인접하는 숫돌입자끼리가 만드는 최소 격자가 정삼각형이고, 입도가 #120/#140인 숫돌입자의 간격이 2.0mm의 등간격으로 되고, 입도가 #325/#400인 숫돌입자의 간격이 0.4mm의 등간격으로 되도록 배열하였다. 또한, 이와 같은 숫돌입자 배열을 갖는 숫돌입자군이 도 2C에 나타내는 바와 같은 드레싱면의 둘레 가장자리와 평행을 이루는 링편형상으로 형성되고, 드레싱면에 있어서 다이부재의 둘레 가장자리부를 따라 환상으로 나란히 설치되어 이루어지는 연마직물용 드레서를 이용하여 실시예1과 동일 조건으로 발포 폴리우레탄제 연마직물을 연삭하였다. 이 연삭결과를 비교예1,2와 함께 표 2에 나타낸다.
비교예1 비교예2 비교예3
다이아몬드 입도 #80/#100 #120/#140 ①#120/#140②#325/#400
숫돌입자 간격 0.25mm 2.1mm ①2.1mm②0.4mm
숫돌입자 유지방법 전착 소결
연마직물의마모속도(㎛/Hour) Ave. 61.6 189 138
σn-1 7.84 14.6 2.43
연마직물의 면조도Ra(㎛) Ave. 3.01 3.32 3.45
σn-1 0.36 0.36 0.13
웨이퍼 연마속도(nm/min) Ave. 105 98.3 120
σn-1 35.2 25.3 9.6
스크래치 발생율(%) 0.52 0.00 0.00
본 발명의 연마직물용 드레서 및 이것을 이용한 연마직물의 드레싱방법에 의하면 각 숫돌입자군에 있어서 숫돌입자의 선단에 의해 각각 형성되는 숫돌입자 기준면의 상기 드레싱면 상에 있어서의 고저차를 조절기구에 의해 임의로 조절하여 드레싱면을 원하는 상태로 조정할 수 있으므로 숫돌입자의 선단형상 등 드레싱면의 상태에 개체차가 생겼더라도 균일한 연마직물 표면을 창출할 수 있고, 또한, 연마직물 표면에 대해서도 피가공물에 따른 적절한 연마성능을 부여할 수 있다는 효과가 있다.

Claims (10)

  1. 회전가능한 다이부재의 표면에 드레싱면이 형성되어 이루어지는 연마직물용 드레서로서,
    상기 드레싱면에는 그 둘레방향으로 복수의 숫돌입자군이 나란히 설치되어 있고,
    상기 다이부재에는 전부 또는 일부의 숫돌입자군에 대해서 다수의 숫돌입자의 선단에 의해 각각 형성되는 기준면의 상기 드레싱면 상에 있어서의 고저차를 조절할 수 있게 하는 조절기구가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 연마직물용 드레서.
  2. 제1항에 있어서, 상기 조절기구를 갖는 숫돌입자군은 각각 상기 다이부재와는 별체로 형성된 상기 조절기구를 구성하는 기대 상에 고정부착되고, 상기 드레싱면에 있어서의 다이부재의 둘레 가장자리부를 따라 각 숫돌입자군이 환상으로 나란히 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 연마직물용 드레서.
  3. 제1항에 있어서, 상기 숫돌입자군은 상기 드레싱면의 둘레 가장자리와 평행을 이루는 링편형상, 상기 드레싱면의 둘레 가장자리와 일정한 각도를 이루는 나선편형상, 작은 원형상 중에서 선택된 1종류 또는 2종류의 평면형상으로 각각 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 연마직물용 드레서.
  4. 제3항에 있어서, 상기 숫돌입자군은 상기 평면형상 중에서 선택된 2종류의 평면형상으로 각각 형성되어 있고,
    이들 평면형상이 다른 2종류의 숫돌입자군은 드레싱면의 둘레방향으로 교대로 나란히 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 연마직물용 드레서.
  5. 제1항에 있어서, 상기 드레싱면에 나란히 설치된 각 숫돌입자군은 서로 동일 입도의 숫돌입자로 형성된 숫돌입자군, 또는, 다른 입도의 숫돌입자로 형성된 2종류의 숫돌입자군으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 연마직물용 드레서.
  6. 제5항에 있어서, 상기 드레싱면에 나란히 설치된 숫돌입자군은 서로 다른 입도의 숫돌입자로 형성된 제1숫돌입자군 및 제2숫돌입자군으로 구성되어 있고,
    이들 제1숫돌입자군 및 제2숫돌입자군은 드레싱면의 둘레방향으로 교대로 나란히 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 연마직물용 드레서.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제1숫돌입자군은 동일 입도의 숫돌입자 또는 2종류의 입도의 숫돌입자로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 연마직물용 드레서.
  8. 제1항에 있어서, 각 숫돌입자군에 있어서 각각의 숫돌입자는 상기 드레싱면 상에 있어서 2차원적으로 규칙성을 가지고서 배열되어 있고, 서로 인접하는 숫돌입자끼리가 만드는 최소 격자는 정삼각형 또는 평행사변형을 이루어 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 연마직물용 드레서.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 연마직물용 드레서를 이용한 연마직물의 드레싱방법으로서,
    상기 조절기구에 의해서 서로 인접하는 숫돌입자군의 상기 기준면 간에 일정한 고저차를 설정하여 상기 연마직물을 드레싱하는 것을 특징으로 하는 연마직물의 드레싱방법.
  10. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 연마직물용 드레서를 이용하여 연마직물을 드레싱하는 방법으로서,
    상기 조절기구에 의해 상기 드레싱면에 있어서의 제1숫돌입자군의 기준면의 높이가 제2숫돌입자군의 기준면의 높이보다 일정량 높게 되도록 조절하여 상기 연마직물을 드레싱하는 것을 특징으로 하는 연마직물의 드레싱방법.
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