KR20060043812A

KR20060043812A - 연마포용 드레서 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20060043812A
Application number: KR1020050019924A
Authority: KR
Inventors: 타다카쯔 나베야
Original assignee: 리드 가부시키가이샤
Priority date: 2004-03-10
Filing date: 2005-03-10
Publication date: 2006-05-15
Also published as: US20050202762A1; CN1666844A; JP2009190170A; JP5295868B2; KR100686605B1; TW200533467A; TWI286963B

Abstract

연마포용 드레서가 안정된 드레싱성을 유지하여, 연마포 표면에 균일한 연마면을 창출하고, 특히 탈립에 기인하는 연마포에 의한 웨이퍼의 스크래치가 없게 되도록 한 연마포용 드레서 및 그 제조방법을 제공한다.

금속부재(1)의 표면에 드레싱부가 형성되어 이루어지는 연마포용 드레서이며, 그 드레싱부는 다수개의 지립(2)과 그것을 유지하는 평판형상의 유지재(3)에 의해 형성된다. 이 유지재(3)가, 초경합금, 서멧, 혹은 세라믹스 중 어느 1종으로 이루어진다. 또한, 규소를 함유하는 유지재(3)에, 이산화규소를 첨가한 것이어도 좋다. 또한, 상기 연마포용 드레서를 제조하는 방법은, 유지재 표면 또는 그 위에 적재하는 시트에, 규칙적으로 배열되는 각 지립(2)의 유지위치에 대응하여, 거의 지립 지름 사이즈의 점착부를 설치하고, 거기에 각각 지립(2)을 점착시킨 후 상기 유지재를 소결해서 지립을 고정한다.

Description

연마포용 드레서 및 그 제조방법{DRESSER FOR POLISHING CLOTH AND METHOD FOR MANUFACTURING THEREOF}

도 1은 본 발명에 관한 연마포용 드레서의 실시예를 나타내는 사시도이다.

도 2는 상기 드레서의 회전중심에 평행한 평면으로 절단한 요부 단면도이다.

본 발명은, 화학적 기계적 평면화 연마(Chemical and Mechanical Polishing: 이하, CMP로 간략하게 기재한다.)의 공정에서, 연마포의 눈막힘이나 이물제거를 행하고, 연마포 표면을 재생하여, 연마속도를 회복시키기 위한 연마포용 드레서 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 집적회로 등의 집적도가 높은 전자회로를 제조하는 과정에 있어서, 기판이나 웨이퍼 표면 상에 형성된 도전체층, 유전체층 및 절연막층의 높은 융기나 결정격자 결함, 스크래치 상처, 및 조도(粗度) 등의 표면 결함을 제거하기 위해서, CMP 가공이 이용된다. 이 CMP 가공에 있어서는, 웨이퍼가 원반형상의 정반에 붙인 발포 폴리우레탄 등으로 이루어지는 연마포에 소정의 하중으로 눌러지고, 화학 슬러리로 칭해지는 연마액을 공급하면서, 웨이퍼와 연마포의 양쪽을 회전시킴으 로써 연마된다.

상기 CMP 가공에 있어서의 화학 슬러리로서는, 산화철, 탄산 바륨, 산화세륨, 산화알루미늄, 콜로이달실리카 등의 연마 입자를, 수산화칼륨, 희염산, 희초산, 과산화 수소수, 초산철 등의 용액에 현탁시킨 연마액이 이용되고, 그들은 연마속도 및 웨이퍼 상의 상기 피연마물의 종류 등에 따라 적절하게 선택된다.

상기 CMP 가공은, 기판이나 웨이퍼 상에 각종의 전자회로를 적층하는 과정에 있어서 몇번이구 반복되기 때문에, CMP의 회수의 증가에 따라, 연마 입자나 연마 찌꺼기 등이 연마포의 미세한 구멍에 들어가서 눈막힘을 일으켜, 연마속도가 저하한다. 이 때문에 연마포의 눈막힘을 제거하고, 표면을 재생해서 연마속도를 회복시키는, 소위 드레싱으로 칭해지는 조작을, 항상 혹은 정기적으로 행하는 필요가 있고, 이러한 조작에는, CMP 연마포용 드레서로 칭해지는 공구가 사용된다.

상기 CMP 연마포용 드레서는, 연마포를 드레싱하기 위한 지립면을 갖고, 이 지립면에 이용하는 지립재료로서 다이아몬드는 우수한 것이다. 이 때문에 다이아몬드 지립을 이용한 CMP 연마포용 드레서가 검토되고, 예컨대, 다이아몬드 지립을 스테인레스강 상에 니켈 도금으로 전착하는 방법이 제안되어, 실용화되어 있다. 또한, 금속 납재를 이용하여 다이아몬드 지립을 스테인레스강 상에 납땜하는 방법(일본 특허공개 평10-12579호 공보)이나, 대략 동심원상으로 대략 등간격으로 다이아몬드 지립을 배열하는 방법(일본 특허공개 2000-141204호 공보)이 제안되어 있다.

그러나, 상기와 같은 종래의 연마포용 드레서에서는, 지립의 유지를 Ni도금, 혹은 Cu, Ni를 주체로 한 납재 등의 납땜으로 행하고 있고, 지립은 그 Ni, 및 Cu 등의 금속을 유지재로 하여 기계적으로 유지되어 있다.

상기와 같은 도금, 납재를 이용하여 지립을 유지하는 방법에서는, 지립의 매립량을 일정하게 한 드레서의 제조는 곤란하고, 매립량이 부족한 경우의 지립은 연마포를 드레싱할 때에 탈락할 우려가 있다. 또한, 지립의 돌출량이 불균하게 된 경우, 연마율이 부족하거나, 연마포 표면상태가 불균일하거나 하는 문제가 발생한다. 또한, 연마포의 드레싱시에, 유지재의 금속이 미소하게 소성 변형되버릴 정도의 부하가 지립에 주어지는 경우가 있고, 이 경우에 지립과 유지재 사이에 간극이 생기고, 결과적으로 지립이 탈락한다라는 문제도 발생하고 있다.

또한, 종래의 연마포용 드레서에는, 인공의 다이아몬드가 사용되고 있다. 이 다이아몬드는 합성시에, Co, Ni 등의 금속이 촉매로서 사용되고 있고, 이들 촉매금속은 다이아몬드 중에 받아들여지기 때문에, 이 다이아몬드를 지립으로서 사용하는 경우, 그 촉매금속을 기점으로 하여 다이아몬드가 파괴되어 탈립이 생길 우려가 있다. 즉, 드레서의 제조시에 가해지는 열에 의해, 다이아몬드에는, 다이아몬드와 촉매금속의 열팽창율의 차이에 의해 다이아몬드 중의 촉매금속을 기점으로 하여 미소한 크랙이 발생하고, 그 크랙이 연마포의 드레싱시에 다이아몬드의 탈립을 일으키는 경우가 있다. 드레서로부터 탈리된 다이아몬드가, 웨이퍼에 큰 스크래치를 발생시키는 경우가 있다.

또한 종래의 연마포용 드레서는, 다이아몬드 등의 지립이 무작위로 배치되어 있거나, 또는 대략 동심원상으로 대략 등간격으로 배치되어 있거나 하지만, 어느 경우에 있어서도 연마포용 드레서의 작용면 전체에서는, 지립의 간격은 등간격이 아니고 불균일하다. 그 때문에 드레서가, 안정된 드레싱 성능을 발휘하고, 그것에 의해 연마포의 균일한 연마면을 얻는다라는 것은 불가능하다.

예컨대, 지립 간격이 좁은 곳에서는, 연삭에 의해 발생한 연마포의 깍여진 찌꺼기나 연마포에 눈막힘하고 있던 연마 입자가 외부로 배출되지 않고 지립 사이에 부착되거나, 또는 연삭시의 마찰열에 의해 연마포의 일부가 지립 사이에 용착되어 눈막힘이 발생하고, 드레서의 연삭 성능이 저하하여 연마포 표면이 반경면화되어, 연마속도가 저하한다.

또한, 종래의 연마포 드레서에 있어서는, 다이아몬드를 유지하는 유지재로서 Cu, Ni 등의 금속이 이용되어 있었기 때문에, 연마포의 드레싱시에 사용되는 슬러리의 종류에 따라서는 유지재의 금속이 용출하여, 웨이퍼를 오염시킨다라는 문제도 발생하고 있다. 그러한 용출이 일어난 경우, 지립을 유지하는 유지재가 부족하여, 지립이 탈락할 가능성도 존재한다. 그래서 그 대책으로서, 유지재 표면에 내산ㆍ내알칼리성 비금속피막을 코팅한다라는 방법이 고려되지만, 그러한 코팅를 행하는 때는 몇백도의 가열이 필요하여, Cu, Ni 등의 금속에서는 구부러짐이 발생해 버린다. 그 경우, 숫돌면의 평탄도가 나쁘게 되고, 지립의 편접촉이 발생하여 균질한 드레싱을 행할 수는 없다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 지립의 탈락의 발생에 기인하는 웨이퍼의 스크래치를 없게 하고, 연마포용 드레서가 안정된 드레싱성을 유지하여, 연마포 표면에 균일한 연마면을 창출하고, 연마포에 의한 웨이퍼의 연마가 항상 일 정한 연마속도로 되고, 모든 슬러리 중에 있어서 사용가능한 연마포용 드레서 및 그 제조방법을 제공하는 것에 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 연마포용 드레서는, 금속부재의 표면에 드레싱부가 형성되어 이루어지는 연마포용 드레서로서, 상기 드레싱부는 다수개의 지립과 그것을 유지하는 평판형상의 유지재에 의해 형성되고, 상기 유지재가, 주기율이 IVa, Va, VIa족인 천이금속, 그들의 산화물, 탄화물, 질화물, 붕소화물, 및 이들의 복합화합물의 1종 또는 2종이상의 고융점 고경도물질과, Fe, Co, Ni, Cu, Ti, Cr, Ag의 1종 또는 2종이상의 금속상으로 이루어지는 초경합금, 서멧, 혹은 산화물, 탄화물, 질화물 및 붕소화물의 1종 또는 2종이상으로 이루어지는 세라믹스 중 어느 1종을 주성분으로 하고 있다. 그러한 고융점 고경도물질의 상기 초경합금, 서멧, 혹은 세라믹스를 주된 유지재로서 이용함으로써, 유지재가 Cu, Ni를 베이스로 한 납재, Ni도금 등인 경우에 탈립을 일으켜 버릴 정도의 부하가 지립에 가해진 경우에도, 유지재는 변형되지 않고 지립을 기계적으로 유지하는 힘이 강하기 때문에, 지립의 탈락에 기인하는 웨이퍼의 스크래치를 없게 하는 것이 가능하다. 또한, 상기 유지재로서는, 상기 초경합금, 서멧, 혹은 세라믹스에 이들을 개질하기 위한 약간의 첨가물을 첨가할 수 있다.

구체적으로는, 상기 초경합금으로서는 텅스텐 카바이드-코발트(WC-Co), 상기 서멧으로서는 티탄 카바이드-니켈(TiC-Ni), 상기 세라믹스로서는 탄화규소(SiC), 질화 규소(Si₃N₄)가 유지재로서 특히 바람직하다.

상기 과제를 해결하는 위한 다른 발명의 연마포용 드레서는, 금속부재의 표면에 드레싱부가 형성되어 이루어지는 연마포용 드레서로서, 상기 드레싱부는 다수개의 지립과 그것을 유지하는 평판형상의 유지재에 의해 형성되고, 상기 유지재가, 주기율이 IVa, Va, VIa족인 천이금속 및 규소를 주성분으로 하고, 이것에 플럭스제로서의 이산화규소를 첨가하여 이루어져 있다.

상기 이산화규소의 첨가량은, 상기 유지재 중량에 대해서 1~6%, 바람직하게는 3~5%인 것이 바람직하다. 이 범위에서 첨가된 이산화규소는 플럭스제로서 작용하고, 유지재의 소결온도를 낮게 할 수 있다. 이 첨가량의 범위가, 특이적으로 소결온도의 저하를 초래하고 있어, 1% 미만이여도, 6%를 넘어도 이 범위에 있어서의 소결온도보다 높게 되어 버려 바람직하지 못하다. 주기율이 IVa, Va, VIa족인 천이금속으로서는, 텅스텐이 특히 바람직하다.

또한, 지립은 보통 유지재에 의해 기계적으로 유지되어 있을 뿐이지만, 지립 표면을 IVa, IVb, Va, VIa족 천이금속으로 코팅함으로써, 유지재와의 흡습성은 향상하고, 지립을 화학적으로 유지하는 힘이 나타난다. 또한, 코팅재와 지립이 화학결합을 일으키고, 코팅재와 지립의 계면이 양 성분으로 이루어지는 화합물을 형성하고 있는 경우, 보다 화학적 유지력이 강해져 탈립은 억제된다.

연마포의 드레싱시에 발생하는 지립의 파편에 대해서도 지립 표면의 코팅은 양호한 결과를 나타낸다. 이것은 코팅를 실시함으로써, 지립 내부에 열이 전해지기 어려워지는 것, 혹은 코팅를 실시할 때의 처리, 또는 코팅의 존재 바로 그것에 의해 지립 내부의 비뚤어짐이 완화되는 것 중 어느 하나의 효과가 아닌가라고 생각된다. 지립의 코팅량은 1~80wt%인 것이 바람직하다. 1wt% 이하이면 지립의 표면 전체가 코팅되지 않아, 노출되는 부위가 발생할 가능성이 높다. 또한, 80wt% 이상이면 금속분이 지나치게 많게 되어, 연마포의 드레싱에 기여하는 지립의 지름이 작게 되어 바람직하지 않다. 그러나, 온화한 가공조건 하에서 연마포의 드레싱이 행해지는 경우, 이러한 지립의 코팅은 행하지 않더라도 가공을 행할 수 있다.

지립의 돌출량은, 지립의 입경의 10%~70%인 것이 바람직하다. 10% 이하이면 지립의 커팅량이 부족하고, 연마포를 경면화해 버릴 우려가 있다. 또한, 70%이상의 돌출량인 경우, 지립의 탈락이 생기거나, 또는 극단적으로 연마율이 높게 되든지 하기 때문에, 바람직하지 않다.

지립은, 그 입경이 1O~1OOO㎛인 다이아몬드 또는 입방정 질화 붕소인 것이 바람직하다.

종래의 연마포용 드레서는, 다이아몬드 등의 지립이 무작위에 배치되고, 또는 대략 동심원상으로 대략 등간격으로 배치되어 있지만, 지립의 지립간의 간격은 등간격이 아니고 불균일하다. 그 때문에, 연마포 표면의 균일한 드레싱면을 얻는 것은 불가능하고, 임의로 연마속도를 조정하는 것도 불가능하다. 지립 간격이 좁은 곳에서는, 연마포의 깍여진 찌꺼기나 연마 입자의 배출력이 나쁘기 때문에, 드레서에 눈막힘이 일어나고, 그 눈막힘부에 응력이 집중적으로 걸리는 원인이 되고, 지립이 유지재로부터 탈락하여, 웨이퍼 표면에 스크래치가 발생하여, 치명적인 손상 이 된다. 그래서 본 발명에서는, 지립을 2차원적으로 배열시킴으로써, 또한 지립 간격 혹은 지립의 입도를 조정함으로써, CMP 조건에 있던 균일한 면형상과 연마속도를 얻는 것이 가능하게 되었다. 본 발명의 연마포용 드레서에 있어서, 지립은 1종류, 혹은 입도가 다른 2종류 이상의 다수개로 구성되어 있고, 그들 지립은 종별마다 단독으로 2차원적으로 규칙성을 가지고서 배열되어 있다. 그 배열에 의해 형성되는 최소의 격자에 있어서의 인접하는 지립간의 거리는, 10㎛~3000㎛의 범위이고, 각 지립이 실질적으로 균등 분포를 이루어 배치되어 있다.

본 발명의 연마포용 드레서에는 유지재의 노출면에 저마찰계수를 가지는 내산성ㆍ내알칼리성 비금속피막을 형성하는 것도 가능하다. 상기 비금속피막은, 유지재를 지지하고 있는 금속부재의 노출면에도 실시하는 것이 바람직하다.

상기 내산성ㆍ내알칼리성 비금속피막은, 그 두께가 1~1O㎛이며, 구체적으로는, 할로겐 함유 다이아몬드 라이크 카본, 또는 다이아몬드 라이크 카본인 것이 바람직하다.

이것은, 종래의 연마포 드레서에 있어서는, 다이아몬드를 유지하는 유지재로서 Cu, Ni 등의 금속이 이용되고 있기 때문에, 연마포의 드레싱시에 사용되는 슬러리의 종류에 따라서는 유지재의 금속이 용출되고, 웨이퍼를 오염한다라는 문제를 해결하기 위해 발명된 것이기 때문이다. 이 코팅은 종래의 납땜품, 전착품에 대해서도 적용가능하지만, 코팅할 때에 필요한 처리 온도가 수백도이기 때문에, Ni 등의 금속은 변형을 일으키고, 숫돌면의 평탄도가 악화하여 드레서 개체간에서의 연마 성능의 불균일이 생긴다. 본 발명의 연마포용 드레서에서는 그러한 수백도 하에 서의 변형이 생기지 않는 초경합금, 서멧 혹은 세라믹스를 주체로 한 유지재를 이용함으로써, 표면처리를 행했을 때에도 처리전과 동등한 연마 성능을 유지하는 것이 가능하다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 연마포용 드레서의 제조방법은, 금속부재의 표면에 드레싱부가 다수개의 지립과 그것을 유지하는 평판형상의 유지재에 의해 형성되고, 그 유지재가, 주기율이 IVa, Va, VIa족인 천이금속, 그들의 산화물, 탄화물, 질화물, 붕소화물, 및 이들의 복합화합물의 1종 또는 2종이상의 고융점 고경도물질과, Fe, Co, Ni, Cu, Ti, Cr, Ag의 1종 또는 2종이상의 금속상으로 이루어지는 초경합금, 서멧, 혹은 산화물, 탄화물, 질화물 및 붕소화물의 1종 또는 2종이상으로 이루어지는 세라믹스 중 어느 1종을 주성분으로 하는 것인 연마포용 드레서를 제조하는 방법으로서, 상기 유지재 표면에 다수개의 지립을 규칙성을 가지고서 유지시키기 위해 상기 유지재 표면 또는 그 위에 적재하는 시트에, 2차원적으로 규칙성을 가지고서 배열되는 각 지립의 유지위치에 대응해서, 거의 지립 지름 사이즈의 점착부를 설치하고, 그들 점착부에 각각의 단립자(單立子)의 지립을 점착시키고, 이어서, 상기 지립을 상기 유지재의 표면에 유지시켜 그 유지재를 소결함으로써 고정하는 것을 특징으로 한다.

상기 과제를 해결하는 위한 다른 발명의 연마포용 드레서의 제조방법은, 금속부재의 표면의 드레싱부가 다수개의 지립과 그것을 유지하는 평판형상의 유지재에 의해 형성되고, 그 유지재가, 주기율이 IVa, Va, VIa족인 천이금속 및 규소를 주성분으로 하고, 이것에 플럭스제로서의 이산화규소를 첨가하여 이루어지는 것인 연마포용 드레서를 제조하는 방법이며, 상기 유지재 표면에 다수개의 지립을 규칙성을 가지고서 유지시킨 연마포용 드레서를 제조하는 방법으로서, 상기 유지재 표면 또는 그 위에 적재하는 시트에, 2차원적으로 규칙성을 가지고서 배열되는 각 지립의 유지위치에 대응하여, 거의 지립 지름 사이즈의 점착부를 설치하고, 그들 점착부에 각각의 단립자의 지립을 점착시키고, 이어서, 상기 유지재를 소결함으로써 상기 유지재에 그들 지립을 고정하는 것을 특징으로 한다. 이 방법에서는, 유지재의 소결온도를 낮게 할 수 있다.

상기 각각의 방법에 있어서, 지립에는, 코팅되지 않거나 또는 IVa, IVb, Va, VIa족 천이금속, 또는 Ni, Co, Ag, Cu 및 그들의 화합물로 코팅된 것을 사용할 수 있다.

상기 각각의 배열 방법에 있어서, 거의 지립 지름 사이즈의 상기 점착부는, 점착제를 도포한 유지재 표면을 마스킹하는 시트에, 거의 지립 지름 사이즈의 구멍을 형성함으로써 비마스킹부를 형성하고, 그 비마스킹부에 점착부를 형성할 수 있다.

그 후 용도에 따라서는 유지재 표면 및 측면에 내산성 비금속피막을 실시하는 것이 가능하다.

상기 구성을 갖는 각각의 연마포용 드레서 및 그 제조방법에 의하면, 상술한 유지재를 사용하고 있기 때문에, 지립의 기계적 유지력은 아주 강하고, 또한 지립에 코팅를 실시함으로써 더나은 지립의 유지력과 지립의 파편에 대한 강도를 향상할 수 있다. 또한, 다이아몬드 등의 지립을 적절한 지립 간격으로 규칙적으로 배치 하고 있기 때문에, 연마포용 드레서가 안정된 연삭성을 유지하여, 연마포 표면의 면조도가 균일한 드레싱면을 창출하고, 항상 일정한 연마속도로 안정적으로 연마하는 것이 가능하게 되고, 또한, 규칙성을 가지고서 배치하는 다이아몬드 등의 지립 간격을 적절하게 조정하여, 피가공물에 따른 연마포용 드레서의 면상태를 창출하고, 연마 능률을 임의로 조정할 수 있게 된다. 또한, 유지재를 선택함으로써, 내산ㆍ내알칼리의 용도에도 적용가능하다. 또한, 유지재 표면 및 측면에 내산ㆍ내알칼리성 비금속피막을 실시함으로써 어떠한 환경하에서도 사용가능하게 된다.

도 1 및 도 2는, 본 발명에 관한 연마포용 드레서의 실시예를 나타내고, 도 1은 그 드레서의 전체적인 구성을, 도 2는, 도 1의 드레서를, 회전중심축을 통과하는 평면으로 절단한 단면도를 나타내고 있다. 상기 연마포용 드레서는, 금속, 세라믹스 혹은 플라스틱 등으로 이루어지는 컵형상의 금속부재(1)의 주위의 회전 축선에 직교하는 면에, 다수개의 지립(2)을 유지하는 평면상의 유지재(3)를 접착제(4)로 고정함으로써, 드레서 작용면을 형성하고 있다.

상기 지립(2)으로서는, IVa, IVb, Va, VIa족 천이금속, 또는 Ni, Co, Ag, Cu 및 그들의 화합물에 의해 다이아몬드 또는 입방정 질화 붕소를 코팅한 지립이 바람직하게 이용되지만, 반드시 그것들에 한정되는 것은 아니다. 다이아몬드 등의 지립(2)은 일정 범위로 분급한 것을 이용하지만, 그 입도에는 특별히 제한은 없다. 그러나, 일반적으로는, JIS B4130에 규정하는 입도#325/#400~#30/#40의 지립인 것이 바람직하다. 지립의 입경이 #325/#400미만이면, 지립의 드레싱면으로부터의 돌출량이 낮고, 충분한 연마포의 드레싱을 할 수 없거나, 혹은 지립의 유지력이 약하여 탈립을 일으켜 웨이퍼의 스크래치로 연결될 우려가 있다. 지립의 입경이 #30/#40을 넘으면, 드레싱시에 연마포가 조면화된다. 또한, 웨이퍼 면내의 균일성이 악화된다. 연마포의 제거 스피이드가 극단적으로 빠르고, 또한 연마포의 사용량이 많게 되어, 경제적으로도 바람직하지 못하다.

또한, 상기 유지재(3)의 소재로서는, IVa, Va, VIa족 천이금속, 또는 그들 금속의 산화물, 질화물, 탄화물의 1종 또는 2종이상으로 이루어지는 세라믹스, 또는 상기 세라믹스와 Fe, Co, Ni, Cu, Ti, Cr, Ag의 1종 또는 2종이상의 금속으로 이루어지는 초경합금, 서멧을 주체로 한 소결체가 이용된다.

또한, 유지재의 다른 소재로서는, 주기율이 IVa, Va, VIa족인 천이금속 및 규소를 주성분으로 하고, 이것에 플럭스제로서의 이산화규소를 첨가하여 이루어지는 소결체가 이용된다. 상기 IVa, Va, VIa족 천이금속으로서는, Ti, Cr, W 등을 이용할 수 있고, 특히 W이 바람직하다.

상기 지립(2)의 각 단립자는, 유지재(3)의 표면에 2차원적으로 규칙성을 가지고서 배열, 고정되고, 그 배열에 의해 형성되는 최소의 격자에 있어서의 인접하는 지립(2)간의 거리가, 10㎛~3000㎛의 범위내, 보다 바람직하게는, 지립(2)의 입도가 #170~#60이고, 지립간 거리가 100㎛~2000㎛의 범위내에 있고, 그리고, 각 지립(2)이 실질적으로 균등 분포를 이루어 배치된다. 상기 지립(2)의 간격은, 그것을 크게 하면 패드와 웨이퍼의 연마속도는 빨르게 되고, 연마포의 표면 조도는 커져서, 웨이퍼의 평면도는 나빠진다. 또한, 지립 간격을 작게 하면 패드와 웨이퍼의 연마속도는 느리게 되고, 연마포의 표면 조도는 작아져서, 웨이퍼의 평면도는 좋아 진다.

상기 지립(2)의 간격은, 그것이 10㎛이하로 되면, 드레서에 연마포의 연삭층이나 연마 입자의 눈막힘이 발생하어, 연마포가 균일하게 연삭할 수 없게 된다. 또한, 지립(2)의 간격이 3OOO㎛보다 커지면, 충분한 연삭 작용이 얻어지지 않게 된다. 그 때문에 피연삭물의 종류나 경제성에 따라 지립 간격을 적절하게 선택하는 것이 바람직하고, 이 간격의 조정에 의해 연마포의 면조도나, 연마속도 등을 임의로 조정할 수 있다.

상기 지립(2)의 배열에 대해서 더욱 구체적으로 설명하면, 금속부재(1)(도 1참조) 상에 있어서 원주방향과 지름방향으로 인접하는 지립(2)이 만드는 최소의 격자는, 일반적으로는 정사각형 또는 평행사변형(이것은 삼각형이라고 할 수도 있다.)이고, 이 최소의 격자에 있어서의 인접직근 지립간의 거리가, 10㎛~3000㎛의 범위에 있으면 좋다. 또한, 상기 격자의 형상은 상술한 바에 한정되는 아니지만, 각 지립이 2차원적으로 규칙성을 가지고서 배열되는 것이 필요하다.

상기 연마포용 드레서의 제조는, 이하에 설명하는 방법에 의해 간이하게 행할 수 있다. 우선, 상기 연마포용 드레서에 설치하는 평면상의 유지재(3)의 표면에, 다수개의 지립(2)을 2차원적으로 규칙성을 가지고서 유지시키지만, 그들 지립(2)은, 상기 유지재(3) 표면에 직접적으로, 또는 그 위에 적재하는 시트에, 규칙성을 가지고서 배열되는 각 지립(2)의 유지위치에 대응하여, 거의 지립 지름 사이즈의 점착부를 설치하고, 그들 점착부에 각각 지립(2)을 점착, 고정하는 것이 바람직하다.

상기 점착부는, 유지재(3)를 마스킹한 시트에 설치한 비마스킹부에 의해 형성할 수 있고, 이 경우에는, 점착제를 도포한 유지재(3)에 지립 지름 사이즈의 다수의 구멍을 뚫은 시트를 붙이는 것보다, 이 다수의 구멍으로 이루어지는 비마스킹부에 점착부를 형성하는 것이 바람직하지만, 인쇄기술 등을 이용한 점착제의 부분적인 도포에 의해 그 점착부를 형성할 수도 있다. 상기 점착부의 크기는, 지립(2)의 단립자를 점착, 고정하기 위해서, 거의 지립 지름 사이즈로 하고, 그들의 배열은, 각 지립(2)의 유지위치에 대응시킨 2차원적으로 등간격인 것으로 할 필요가 있다.

상기 지립(2)은, 유지재(3)의 표면에 소결에 의해 고정할 수 있다. 그 경우, 금속이나, 금속의 산화물, 질화물, 탄화물 및 그들의 복합화합물 등으로 이루어지는 평판형상의 성형체 상에, 지립(2)을 배열 고정한 시트를 적재하고, 평판을 통해서 지립을 성형체에 눌러넣은 후에, 소정의 온도, 압력, 시간으로 소결하면 좋다.

소정의 배열로 지립(2)을 유지시킨 유지재(3)은, 그것을, 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 에폭시수지 등으로 드레서 금속부재(1)에 접착하고, 그 후, 드레서 작용면을 알루미나 등의 유리 지립에 의한 숏블라스트, 래핑ㆍ에칭 등에 의해 평면화 및 투싱(toothing) 가공을 실시하고, 그것에 의해서 소정의 치수로 마무리함과 아울러, 지립(2)을 소정의 높이로 돌출시켜 연마포용 드레서로 한다.

실시예

이하에 본 발명의 실시예를 나타내지만, 본 발명은 이들 실시예에 의해 전해 한정되지 아니다.

[실시예1]

중량비로 8:2의 텅스텐 카바이드(WC)-니켈 분말을 볼밀로 혼합하고, 얻어진 혼합 분말에 파라핀을 체적으로 20% 첨가하여 더욱 혼합하고, 얻어진 혼합 분말을 금형에 충전하여, 압력 50MPa로 평판형상의 성형체를 제작하였다. 한편, 점착제를 도포한 점착성 시트에, 지립 사이즈의 다수의 구멍을 2차원적으로 등간격으로 뚫음으로써 형성된 비마스킹부를 갖는 마스킹을 실시하였다. 상기 비마스킹부에 의해 형성된 점착부의 크기는, 각각 지경 약 270㎛이며, 그들의 배열은, 금속부재(도 1참조) 상에 고정할 때의 원주방향과 지름방향에 인접하는 지립이 만드는 최소의 격자가 평행사변형이고, 그 한 변의 지립 간격을 0.8㎜의 등간격으로 형성하였다.

이어서, 150~250㎛으로 분급한 30%Ti피복 다이아몬드 지립을 상기 점착성 시트의 비마스킹부에 점착, 고정하고, 그 시트를 앞에 서술한 텅스텐 카바이드(WC)-니켈의 혼합분 성형체 상에 적재하고, 평판을 통해서 지립을 상기 성형체에 압입하고, 그것을 소결온도 1200℃, 압력 10MPa로 1시간, 열간프레스 소결하고, 성형체에 지립을 고정하여 이루어지는 소결체를 얻었다.

얻어진 소결체는, 드레싱면에 입도#240의 알루미나 유리 지립에 의한 숏블라스트 처리를 실시하고, 다이아몬드 지립의 매트릭스(소결체)로부터의 돌출 높이가 60~80㎛으로 되도록 평면화 및 투싱 가공을 하였다. 그 후, 스테인레스강(SUS316)제의 지름 100㎜의 컵형상의 금속부재(도 1)의 주위에 링형상 10㎜폭으로 에폭시수지에 의해 접착하여 소결체의 연마포용 드레서로 하였다.

제작한 드레서는, 100rpm으로 회전하는 발포 폴리우레탄제 연마포에 19.6㎪ 의 압력으로 누르고, 50rpm의 회전으로 퓸드실리카를 주성분으로 하는 KOH 베이스의 알칼리 슬러리(캐벗제 SS25)를 매분 약 15㎖ 유포하면서, 그 연마포를 연삭하였다. 1,2,3,5,10,15,20,25 및 30시간마다, 10개의 드레서에 대해서, 연마포의 연마속도 및 연마포의 면조도(Ra,Rz)을 측정하였다. 또한, 탈립의 개수도 카운트하였다. 표 1에 그들의 결과를 나타내고 있다.

[실시예2]

실시예1과 마찬가지로 하여, 중량비로 8:2의 텅스텐 카바이드(WC)-니켈 분말을 이용하여 평판형상의 성형체를 제작하였다. 또한, 점착성 시트에 비마스킹부를 갖는 마스킹을 실시하고, 비마스킹부를 형성하는 직경 약 170㎛의 구멍과 100㎛의 배열을, 원주방향과 지름방향에 인접하는 지립이 만드는 최소의 격자가 평행사변형이고, 그 한 변의 지립 간격이 170㎛의 구멍이 0.8㎜, 100㎛의 구멍이 0.4㎜의 등간격으로 형성되고, 이 점착성 시트의 비마스킹부에 150~170㎛으로 분급한 코팅되지 않은 다이아몬드 지립을 170㎛의 구멍에, 55~65㎛으로 분급한 코팅되지 않은 다이아몬드 지립을 1OO㎛의 구멍에 점착, 고정하고, 그 시트를 텅스텐 카바이드(WC)-니켈 혼합분 성형체 상에 적재하고, 실시예1과 동일 조건에서 열간프레스 소결하고, 성형체에 지립을 고정하여 이루어지는 소결체를 얻었다.

얻어진 소결체는, 작용면을 입도#240의 알루미나 유리 지립에 의한 숏블라스트 처리를 실시하고, 다이아몬드 지립 150~170㎛의 매트릭스로부터의 지립의 돌출 높이를 50~60㎛이 되도록 조정하였다. 또한 그 후에, 드레서의 표면 및 측면에 할로겐 함유 다이아몬드 라이크 카본의 피복을 평균 막두께 3㎛이 되도록 코팅하고, 실시예1과 동일한 금속부재 상에 에폭시수지로 접착을 행하여 연마포용 드레서로 하였다.

제작한 드레서는, 100rpm으로 회전하는 발포 폴리우레탄제 연마포에 19.6㎪의 압력으로 누르고, 50rpm의 회전으로 4% H₂O₂을 첨가한 pH2.3의 산성 슬러리(캐럿제 SS-W2000)를 매분 약 15㎖ 흘리면서, 그 연마포를 연삭하였다. 1, 2, 3, 5, 10, 15, 20, 25 및 30시간마다, 10개의 드레서에 대해서, 연마포의 연마속도 및 연마포의 면조도(Ra,Rz)를 측정하였다. 또한, 탈립의 개수를 카운트하였다. 표 1에 그들의 결과를 병기하고 있다.

[실시예3]

중량비로 3:1의 텅스텐 실리콘 분말의 합계 중량에 대해서 5%의 이산화규소를 첨가한 분말을 이용하여 실시예1, 2와 마찬가지로 하여 평판형상의 성형체를 제작하였다. 또한, 점착성 시트에 비마스킹부를 갖는 마스킹을 실시하고, 비마스킹부를 형성하는 직경 약 270㎛의 구멍의 배열을, 원주방향과 지름방향에 인접하는 지립이 만드는 최소의 격자가 평행사변형이고, 그 한 변의 지립 간격이 1.5㎜인 등간격으로 형성하고, 이 점착성 시트의 비마스킹부에 150~250㎛으로 분급한 코팅되지 않은 다이아몬드 지립을 점착, 고정하고, 그 시트를 텅스텐 실리콘 혼합분 성형체 상에 적재하고, 실시예1, 2와 동일한 조건에서 열간프레스 소결하고, 성형체에 지립을 고정하여 이루어지는 소결체를 얻었다.

얻어진 소결체는, 실시예1, 2와 동일한 금속부재 상에 에폭시수지로 접착한 후, 작용면을 입도#240의 알루미나 유리 지립에 의한 숏블라스트 처리를 실시하고, 다이아몬드 지립의 매트릭스로부터의 돌출 높이를 60~80㎛이 되도록 조정하고, 연마포용 드레서로 하였다.

제작한 드레서는, 100rpm으로 회전하는 발포 폴리우레탄제 연마포에 19.6㎪의 압력으로 누르고, 50rpm의 회전으로 4% H₂O₂를 첨가한 pH2.3의 산성 슬러리(캐벗제 SS-W2000)를 매분 약 15㎖ 흘리면서, 그 연마포를 연삭하였다. 1, 2, 3, 5, 10, 15, 20, 25 및 30시간마다, 10개의 드레서에 대해서, 연마포의 연마속도 및 연마포의 면조도(Ra,Rz)를 측정하였다. 또한, 탈립의 개수를 카운트하였다. 표 1에 그들의 결과를 병기하고 있다.

[비교예1]

실시예1 및 3과 동일 사이즈의 다이아몬드 지립을 랜덤의 다(多)배열상태로 전착에 의해 고정해서 이루어지는 연마포용 드레서를 이용하여, 실시예1과 동일한 조건에서 퓸드실리카를 주성분으로 하는 KOH 베이스의 알칼리 슬러리(캐벗제 SS25)로 발포 폴리우레탄제 연마포를 연삭하였다. 또한, 실시예와 마찬가지로 탈립의 개수를 카운트하였다. 연삭의 결과를 실시예1~3의 결과와 함께 표 1에 나타낸다.

		실시예1	실시예2	실시예3	비교예
연마포의 드레싱률 (㎛/h)	평균	233	154	240	216
연마포의 드레싱률 (㎛/h)	표준편차	3.25	3.41	2.85	9.86
연마포의 면조도(Ra) (㎛)		6.94	4.2	6.23	4.21
연마포의 면조도(Ra) (㎛)	표준편차	0.06	0.12	0.22	0.41
연마포의 면조도(Rz) (㎛)		27.42	17.84	24.12	29.55
연마포의 면조도(Rz) (㎛)	표준편차	2.30	1.85	1.62	2.75
연마포의 드레싱시의 지립 탈락 개수		0	0	0	92

표 1에 의하면, 다이아몬드 지립을 등간격으로 규칙적으로 배치한 상기 실시예의 연마포용 드레서에서는, 알칼리 슬러리, 산성 슬러리 중 어느 쪽의 슬러리를 사용한 경우에도 연마포의 표면의 면조도는, 지립이 랜덤 배열의 전착 드레서보다 충분히 균일하게 되어, 연마포의 마모속도도 대단히 안정한 것을 알았다. 또한, 실시예1, 2의 드레서에서는 탈립은 전혀 관찰되지 않았다.

상기 각각의 발명의 연마포용 드레서 및 그 제조방법에 의하면, 가공중의 지립의 탈락의 발생을 일으키는 일없이 연마포용 드레서가 안정된 드레싱성을 유지하여, 연마포 표면이 균일한 연마면을 창출하고, 항상 일정한 연마속도로 할 수 있다. 또한, 규칙성을 가지고서 배치된 지립의 지립 간격을 적절하게 조정하여, 피가공물에 따른 연마포용 드레서의 면상태를 창출하고, 드레싱 능률을 임의로 조정할 수 있게 한 연마용 드레서, 및 그 드레서를 간이하게 제조하는 방법을 제공할 수 있다.

Claims

금속부재의 표면에 드레싱부가 형성되어 이루어지는 연마포용 드레서로서,

상기 드레싱부는 다수개의 지립과 그것을 유지하는 평판형상의 유지재에 의해 형성되고, 상기 유지재가, 주기율이 IVa, Va, VIa족인 천이금속, 그들의 산화물, 탄화물, 질화물, 붕소화물, 및 이들의 복합화합물의 1종 또는 2종이상의 고융점 고경도물질과, Fe, Co, Ni, Cu, Ti, Cr, Ag의 1종 또는 2종이상의 금속상으로 이루어지는 초경합금, 서멧, 혹은 산화물, 탄화물, 질화물 및 붕소화물의 1종 또는 2종이상으로 이루어지는 세라믹스 중 어느 1종을 주성분으로 하는 것을 특징으로 하는 연마포용 드레서.
금속부재의 표면에 드레싱부가 형성되어 이루어지는 연마포용 드레서로서,

상기 드레싱부는 다수개의 지립과 그것을 유지하는 평판형상의 유지재에 의해 형성되고, 상기 유지재가, 주기율이 IVa, Va, VIa족인 천이금속, 그들의 산화물, 탄화물, 질화물, 붕소화물, 및 이들의 복합화합물의 1종 또는 2종이상 및 규소를 주성분으로 하고, 이것에 플럭스제로서의 이산화규소를 첨가하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 연마포용 드레서.
제2항에 있어서, 상기 이산화규소의 첨가량은 상기 유지재 중량에 대해서 1~6%인 것을 특징으로 하는 연마포용 드레서.
제1항에 있어서, 상기 유지재는, 주기율이 IVa, Va, VIa족인 천이금속, 및 그들의 산화물, 탄화물, 질화물, 붕소화물, 및 이들의 복합화합물의 1종 또는 2종이상의 물질을 주성분으로 하는 것을 특징으로 하는 연마포용 드레서.
제1항에 있어서, 상기 유지재는, 주기율이 IVa, IVb, Va, VIa족인 천이금속, 및 그들의 산화물, 탄화물, 질화물, 붕소화물, 및 이들의 복합화합물의 1종 또는 2종이상의 고융점 고경도물질과, Fe, Co, Ni, Cu, Ti, Cr, Ag의 1종 또는 2종이상의 금속상으로 이루어지는 초경합금, 서멧을 주성분으로 하는 것을 특징으로 하는 연마포용 드레서.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지립은, 그 입경이 10~1000㎛인 다이아몬드 또는 입방정 질화 붕소이며, 또한 지립 표면을 코팅하지 않거나 또는 IVa, IVb, Va, VIa족 천이금속, 또는 Ni, Co, Ag, Cu 및 그들의 화합물로 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 연마포용 드레서.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다수개의 지립 각각은, 유지재 표면에 2차원적인 규칙성을 가지고서 배열되고, 그 배열에 의해 형성되는 최소의 격자에 있어서의 인접하는 지립간의 거리가, 10~3000㎛의 범위이고, 각 지립이 실질적으로 균등분포를 이루어 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 연마포용 드 레서.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지립은, 1종 혹은 입도가 다른 2종이상으로 구성되어 있고, 각각의 지립종은 단독으로 상기 배열 형상을 이루는 것을 특징으로 하는 연마포용 드레서
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지립을 유지하는 평면상의 유지재와 금속부재 중, 적어도 상기 유지재의 노출면에 경질의 내산ㆍ내알칼리성 비금속피막을 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 연마포용 드레서.
제9항에 있어서, 상기 내산ㆍ내알칼리성 비금속피막은 그 두께가 1~1O㎛인 것을 특징으로 하는 연마포용 드레서.
제9항에 있어서, 상기 내산ㆍ내알칼리성 비금속피막은, 할로겐 함유 다이아몬드 라이크 카본, 또는 다이아몬드 라이크 카본인 것을 특징으로 하는 연마포용 드레서.
제1항에 기재된 연마포용 드레서를 제조하는 방법으로서,

유지재 표면에 다수개의 지립을 규칙성을 가지고서 유지시키기 위해 상기 유지재 표면 또는 그 위에 적재하는 시트에, 2차원적으로 규칙성을 가지고서 배열되 는 각 지립의 유지위치에 대응하여, 거의 지립 지름 사이즈의 점착부를 설치하고,

그들 점착부에 각각의 단립자의 지립을 점착시키고,

이어서, 상기 지립을 상기 유지재의 표면에 유지시켜 이 유지재를 소결함으로써 고정하는 것을 특징으로 하는 연마포용 드레서의 제조방법.
제2항에 기재된 연마포용 드레서를 제조하는 방법으로서,

유지재 표면에 다수개의 지립을 규칙성을 가지고서 유지시키기 위해 상기 유지재 표면 또는 그 위에 적재하는 시트에, 2차원적으로 규칙성을 가지고서 배열되는 각 지립의 유지위치에 대응하여, 거의 지립 지름 사이즈의 점착부를 설치하고,

그들 점착부에 각각의 단립자의 지립을 점착시키고,

이어서, 상기 지립을 상기 유지재의 표면에 유지시켜 이 유지재를 소결함으로써 고정하는 것을 특징으로 하는 연마포용 드레서의 제조방법.
제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 지립으로서, 표면에 IVa, IVb, Va, VIa족 천이금속, 또는 Ni, Co, Ag, Cu 및 그들의 화합물 중 어느 1종으로 코팅되어 있는 것을 이용하는 것을 특징으로 하는 연마포용 드레서의 제조방법.
제13항에 있어서, 거의 지립 지름 사이즈의 상기 점착부는, 점착제를 도포한 유지재 표면을 마스킹하는 시트에, 거의 지립 지름 사이즈의 구멍을 형성함으로써 비마스킹부를 형성하고, 그 비마스킹부에 점착부를 형성하는 것을 특징으로 하는 연마포용 드레서의 제조방법.