KR20090088050A - Polishing method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 연마 방법에 관한 것으로, 특히 산화제가 함유된 연마 슬러리와 탄소를 함유하는 연마 입자를 이용한 실리콘 카바이드(SiC) 기판의 화학적 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing: 이하 "CMP"라함) 방법에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a polishing method, and more particularly, to a chemical mechanical polishing ("CMP") method of a silicon carbide (SiC) substrate using an abrasive slurry containing an oxidizing agent and abrasive particles containing carbon. .
일반적으로 실리콘 카바이드 단결정은 고전압, 고출력 그리고 광전자 소자 등을 제조하는데 사용되는 질화갈륨(GaN), 질화알루미늄(AlN), 실리콘 카바이드 등의 기판 소재로 사파이어나 실리콘보다 각광받고 있는 기판 소재이다.In general, silicon carbide single crystal is a substrate material such as gallium nitride (GaN), aluminum nitride (AlN), silicon carbide, which is used to manufacture high voltage, high power, and optoelectronic devices.
이러한 실리콘 카바이드 단결정은 액상 증착법(Liquid Phase Epitaxy; LPE), 승화법(Physical Vapor Transport; PVT), 화학 기상 증착법(Chemical Vapor Deposition; CVD) 등으로 성장되며, 그중 높은 성장률을 가짐으로써 잉곳 형태의 실리콘 카바이드 단결정을 제작할 수 있는 승화법이 널리 알려져 있다. 그러나, 승화법(PVT)을 통해 성장된 실리콘 카바이드 단결정 잉곳을 기판 소재로 사용하기 위해서는 얇게 가공해야 한다. 이렇게 가공된 실리콘 카바이드 단결정 기판의 표면에 는 다수의 결함을 가지는 기계적 결함층이 분포하게 된다. 따라서, 기판의 표면을 기계적으로 연마하거나 기판 표면을 에칭하거나 콜로이달 실리카 연마액을 사용한 CMP 공정 등을 실시하여 기계적 결함층을 제거하였다. Such silicon carbide single crystals are grown by Liquid Phase Epitaxy (LPE), Sublimation (Physical Vapor Transport; PVT), Chemical Vapor Deposition (CVD), etc. Sublimation methods that can produce carbide single crystals are widely known. However, silicon carbide single crystal ingots grown through sublimation (PVT) must be thinly processed to be used as substrate materials. The mechanical defect layer having a plurality of defects is distributed on the surface of the silicon carbide single crystal substrate thus processed. Therefore, the mechanical defect layer was removed by mechanically polishing the surface of the substrate, etching the surface of the substrate, or performing a CMP process using a colloidal silica polishing liquid.
그러나, 이와 같은 종래의 기계적 연마 공정이나 에칭 공정 또는 CMP 공정은 실리콘 카바이드 단결정 기판 표면에 미세한 스크래치를 발생시키거나 기계적 결함층을 완전히 제거하지 못하였다. 특히, 이러한 공정에서 발생되는 기계적 결함층은 소자를 제작하기 위하여 실리콘 카바이드 기판에 형성되는 질화갈륨, 질화알루미늄, 실리콘 카바이드 에피텍셜(Epitaxial) 층의 결정질을 저하시키는 요인이 된다.However, such a conventional mechanical polishing process, etching process or CMP process did not generate fine scratches or completely remove the mechanical defect layer on the silicon carbide single crystal substrate surface. In particular, the mechanical defect layer generated in such a process is a factor of lowering the crystallinity of the gallium nitride, aluminum nitride, silicon carbide epitaxial layer formed on the silicon carbide substrate to fabricate the device.
본 발명은 실리콘 카바이드 기판 표면에 존재하는 기계적 결함층을 제거할 수 있는 연마 방법을 제공한다.The present invention provides a polishing method capable of removing a mechanical defect layer present on a silicon carbide substrate surface.
본 발명은 제 1 연마 입자와 산화제가 포함된 제 1 연마 슬러리와 탄소를 함유하는 제 2 연마 입자가 포함된 제 2 연마 슬러리를 이용한 실리콘 카바이드 기판의 연마 방법을 제공한다.The present invention provides a method of polishing a silicon carbide substrate using a first polishing slurry containing first abrasive particles and an oxidant and a second polishing slurry containing second abrasive particles containing carbon.
본 발명은 제 1 연마 슬러리에 포함된 산화제에 의해 결함층이 산화되어 산화층이 형성되고, 제 2 연마 슬러리에 포함된 제 2 연마 입자에 의해 산화층이 제거되는 실리콘 카바이드 기판의 연마 방법을 제공한다.The present invention provides a method of polishing a silicon carbide substrate in which a defect layer is oxidized by an oxidant included in a first polishing slurry to form an oxide layer, and an oxide layer is removed by second polishing particles included in a second polishing slurry.
본 발명의 일 양태에 따른 연마 방법은 기판을 마련하는 단계; 제 1 연마 입자와 산화제가 포함된 제 1 연마 슬러리를 마련하는 단계; 제 2 연마 입자가 포함된 제 2 연마 슬러리를 마련하는 단계; 및 상기 제 1 및 제 2 연마 슬러리를 이용하여 상기 기판을 연마하는 단계를 포함한다.Polishing method according to an aspect of the present invention comprises the steps of preparing a substrate; Providing a first abrasive slurry comprising first abrasive particles and an oxidant; Providing a second abrasive slurry comprising second abrasive particles; And polishing the substrate using the first and second polishing slurries.
상기 기판은 실리콘 카바이드 기판을 포함한다.The substrate comprises a silicon carbide substrate.
상기 제 1 연마 입자는 실리카(SiO2), 알루미나(Al2O3), 세리아(CeO2), 망가니아(MnO2) 또는 지르코니아(ZrO2)중 적어도 어느 하나를 포함한다.The first abrasive particles include at least one of silica (SiO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ), ceria (CeO 2 ), manganese (MnO 2 ) or zirconia (ZrO 2 ).
상기 제 1 연마 입자는 콜로이달 실리카이고, 상기 콜로이달 실리카는 입자의 평균 크기가 10 내지 200㎚이다.The first abrasive particles are colloidal silica, and the colloidal silica has an average size of particles of 10 to 200 nm.
상기 산화제는 NaOCl, H2O2, Fe(NO3)3, H5lO6, KlO3, K3Fe(CN)중 적어도 어느 하나를 이용한다.The oxidizing agent uses at least one of NaOCl, H 2 O 2 , Fe (NO 3 ) 3 , H 5 lO 6 , KlO 3 , K 3 Fe (CN).
상기 콜로이달 실리카와 산화제는 7:1 내지 9:1의 비율로 혼합된다.The colloidal silica and the oxidant are mixed in a ratio of 7: 1 to 9: 1.
상기 콜로이달 실리카는 70 내지 90Vol%로 혼합되고, 상기 산화제는 10 내지 30Vol%로 혼합된다.The colloidal silica is mixed at 70 to 90 vol% and the oxidant is mixed at 10 to 30 vol%.
상기 제 2 연마 입자는 다이아몬드, 실리콘 카바이드, 보론 카바이드(B4C)중 적어도 하나를 이용하고, 상기 제 2 연마 입자는 입자의 평균 크기가 5 내지 100㎚이다.The second abrasive particles use at least one of diamond, silicon carbide, boron carbide (B 4 C), and the second abrasive particles have an average size of 5 to 100 nm.
상기 제 1 연마 슬러리는 연속 분사하고, 상기 제 2 연마 슬러리는 주기적으로 분사한다.The first polishing slurry is continuously sprayed, and the second polishing slurry is sprayed periodically.
상기 제 2 연마 입자는 상기 제 1 연마 입자보다 강도가 강하다.The second abrasive particles are stronger in strength than the first abrasive particles.
상기 제 2 연마 입자는 상기 제 1 연마 입자 및 상기 산화제의 혼합양에 대해 1% 이하로 혼합된다.The second abrasive particles are mixed at 1% or less with respect to the mixed amount of the first abrasive particles and the oxidant.
본 발명의 다른 양태에 따른 기판 연마 방법은 기판을 마련하는 단계; 서로 다른 강도를 갖는 적어도 2종 이상의 연마 입자와 산화제가 포함된 연마 슬러리를 마련하는 단계; 및 상기 연마 슬러리를 이용하여 상기 기판을 연마하는 단계를 포 함한다.A substrate polishing method according to another aspect of the present invention comprises the steps of preparing a substrate; Providing an abrasive slurry comprising at least two abrasive particles and oxidants having different strengths; And polishing the substrate using the polishing slurry.
본 발명에 의하면, 콜로이달 실리카 등의 제 1 연마 입자와 NaOCl 등의 산화제가 혼합된 제 1 연마 슬러리와 다이아몬드 입자 등의 탄소를 함유하는 제 2 연마 입자가 함유된 제 2 연마 슬러리를 이용하여 실리콘 카바이드 기판의 연마 공정을 실시한다. 즉, 제 1 연마 슬러리의 산화제에 의해 실리콘 카바이드 기판 표면의 결함층이 산화되어 산화층이 형성되고, 제 2 연마 슬러리의 제 2 연마 입자에 의해 산화층이 연마되어 실리콘 카바이드 기판이 연마된다. 또한, 제 1 연마 입자와 산화제의 혼합 비율을 조절하고 제 2 연마 입자의 혼합 비율 및 입자의 크기를 조절함으로써 실리콘 카바이드 기판의 연마 정도를 조절할 수 있다.According to the present invention, silicon is obtained by using a first polishing slurry in which first abrasive particles such as colloidal silica and an oxidizing agent such as NaOCl are mixed, and a second abrasive slurry containing second abrasive particles containing carbon such as diamond particles. The carbide substrate polishing process is performed. That is, the defect layer on the surface of the silicon carbide substrate is oxidized by the oxidizing agent of the first polishing slurry to form an oxide layer, and the oxide layer is polished by the second abrasive particles of the second polishing slurry to polish the silicon carbide substrate. In addition, the degree of polishing of the silicon carbide substrate may be controlled by adjusting the mixing ratio of the first abrasive particles and the oxidant, and controlling the mixing ratio and the size of the particles of the second abrasive particles.
따라서, 실리콘 카바이드 기판의 기계적 결함층을 제거할 수 있어 실리콘 카바이드 기판 상부에 형성되는 에피택셜층의 결정질을 향상시킬 수 있고, 이에 따라 소자의 특성을 향상시킬 수 있다.Therefore, it is possible to remove the mechanical defect layer of the silicon carbide substrate to improve the crystalline of the epitaxial layer formed on the silicon carbide substrate, thereby improving the characteristics of the device.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제 공되는 것이다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention; However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various forms, and only the embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention and to those skilled in the art. It is provided for complete information.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 CMP 장치의 단면 개략도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 CMP 방법의 개략 흐름도이다.1 is a schematic cross-sectional view of a CMP apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a schematic flowchart of a CMP method according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 CMP 장치는 기판(10)이 부착되는 폴리싱 지그(20)와, 연마 패드(40)가 부착되는 플레이트(50)와, 제 1 연마 슬러리(71)를 분사하는 제 1 분사 수단(70)과, 제 2 연마 슬러리(81)를 분사하는 제 2 분사 수단(80)을 포함한다.Referring to FIG. 1, a CMP apparatus according to an embodiment of the present invention includes a
폴리싱 지그(20)는 스틸 또는 세라믹 재질로 제작되고, 평탄한 표면을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 폴리싱 지그(20)는 상부 회전축(30)에 의해 회전 운동을 하며, 이와 동시에 요동 운동을 한다. 그리고, 폴리싱 지그(20)는 일정한 압력에 의해 플레이트(50)와 밀착되도록 가압된다. 폴리싱 지그(20)에 부착되는 기판(10)은 실리콘 카바이드 기판을 포함할 수 있으며, 기판(10)은 왁스(Wax)를 이용하여 폴리싱 지그(20)에 부착된다.The
플레이트(50)는 하부 회전축(60)에 의해 회전 운동을 하며, 플레이트(50)의 회전 방향과 폴리싱 지그(20)의 회전 방향은 동일 방향일 수 있다. 연마 패드(40)는 폴리우레탄 등의 수지로 제작될 수 있고, 연마 속도 및 연마 균일도 등을 제어하기 위해 미세한 홀이 복수 형성될 수 있다.The
제 1 분사 수단(70)은 플레이트(50) 상부에 위치하여 제 1 연마 슬러리(71)를 분사한다. 제 1 분사 수단(70)은 플레이트(50)와 수직하게 설치될 수 있다.The first injection means 70 is positioned above the
제 1 연마 슬러리(71)는 제 1 연마 입자 및 산화제 등을 포함한다. 제 1 연 마 입자로는 실리카(SiO2), 알루미나(Al2O3), 세리아(CeO2), 망가니아(MnO2) 또는 지르코니아(ZrO2) 등을 이용할 수 있으며, 이들이 조합된 조성물을 이용할 수도 있다. 여기서, 제 1 연마 입자로는 실리카를 이용하는 것이 바람직하고, 콜로이달 실리카를 이용하는 것이 더욱 바람직하다. 또한, 콜로이달 실리카는 수산화칼륨(KOH), 암모니아수(NH`OH), 수산화나트륨(NaOH)을 베이스로 제조할 수 있다. 이에 따라 연마 슬러리(71)는 7∼11의 pH를 가지며, 연마 슬러리(71)의 pH는 10으로 조절되는 것이 바람직하다. 또한, 콜로이달 실리카는 입자의 평균 크기가 10∼200㎚이며, 바람직하게는 100∼150㎚이다. 콜로이달 실리카 입자의 평균 크기가 상기 범위 이상이면 콜로이달 실리카에 의한 기판(10) 연마시 스크래치가 발생될 수 있으며, 평균 크기가 상기 범위 이내이면 콜로이달 실리카 입자에 의한 연마가 진행되지 않을 수 있다. 또한, 산화제는 기판(10) 표면의 결함층을 산화시키기 위한 것으로, NaOCl, H2O2, Fe(NO3)3, H5lO6, KlO3, K3Fe(CN)중 적어도 어느 하나를 이용할 수 있다. 여기서, 콜로이달 실리카와 산화제는 7:1∼9:1 정도의 비율로 혼합되는데, 콜로이달 실리카는 70∼90Vol%, 산화제는 10∼30Vol% 정도로 연마 슬러리(71)에 혼합될 수 있으며, 바람직하게는 콜로이달 실리카는 85∼90Vol%로 혼합되고, 산화제는 10∼15Vol%로 혼합된다. 상기 혼합 비율 이상으로 산화제가 혼합되면 기판(10)의 결함층 뿐만 아니라 기판(10)의 표면까지 산화될 수 있고, 혼합 비율 이하로 산화제가 혼합되면 기판(10)의 결함층을 산화시킬 수 없게 된다. The
제 2 분사 수단(80)은 제 1 분사 수단(70)과 별도로 설치될 수 있으며, 제 2 분사 수단(80)은 비스듬히 설치될 수 있다. 제 2 분사 수단(80)을 통해 제 2 연마 입자가 포함된 제 2 연마 슬러리(81)가 분사되는데, 제 2 연마 입자는 제 1 연마 입자보다 강한 강도를 갖는, 예를들어 탄소가 함유된 다이아몬드, 실리콘 카바이드, 보론 카바이드(B4C)중 적어도 하나를 이용할 수 있다. 또한, 제 2 연마 입자의 평균 크기는 5∼100㎚일 수 있다. 제 2 연마 입자의 평균 크기가 상기 범위 이상이면 산화층을 과도하게 연마하여 기판(10)에 스크래치가 발생될 수 있고, 상기 범위 이하이면 산화층을 연마하지 못하게 된다. 또한, 제 2 연마 입자는 제 1 연마 슬러리(71)에 혼합되는 제 1 연마 입자 및 산화제 전체에 대하여 1% 이하로 혼합되도록 하는 것이 바람직하다. 즉, 제 1 연마 입자와 산화제의 혼합량이 100이라면 제 2 연마 입자는 1 이하의 양으로 제 2 연마 슬러리(81)에 혼합하는 것이 바람직하다. The second injection means 80 may be installed separately from the first injection means 70, and the second injection means 80 may be installed at an angle. A second
상기한 바와 같은 CMP 장치를 이용한 본 발명의 일 실시 예에 따른 CMP 방법을 설명하면 다음과 같다.Referring to the CMP method according to an embodiment of the present invention using the CMP device as described above are as follows.
먼저, 기판(10), 예를들어 실리콘 카바이드 기판은 승화법으로 제작된 실리콘 카바이드 단결정 잉곳을 얇게 가공하여 제작한다. 이렇게 가공된 실리콘 카바이드 단결정 기판의 표면에는 기계적 결함층이 다수 존재하게 된다. 표면에 결함층이 형성된 실리콘 카바이드 기판을 폴리싱 지그(20)에 부착한 후 연마 패드(40)가 부착된 플레이트(50)에 일정 압력으로 가압하여 밀착시킨다. 그리고, 제 1 분사 수단(70)을 통해 제 1 연마 슬러리(71)를 연마 패드(40)상에 분사하고, 제 2 분사 수 단(80)을 통해 제 2 연마 슬러리(81)를 연마 패드(40)상에 분사한다. 이때, 상부 회전축(30) 및 하부 회전축(60)을 회전시켜 폴리싱 지그(20) 및 플레이트(50)가 회전 운동을 하게 되고, 폴리싱 지그(20)는 또한 요동 운동을 한다. 여기서, 제 1 연마 슬러리(71)는 계속해서 분사될 수 있으며, 제 2 연마 슬러리(81)는 소정의 시간마다 주기적으로 소정량이 분사될 수 있다. 제 1 연마 슬러리(71)는 기판(10)의 면적, 연마량, 연마 시간에 따라 분사량이 조절되는데, 예를들어 10×10㎟의 기판(10)의 경우 제 1 연마 슬러리(71)는 100∼300[㎖/min]의 양으로 분사될 수 있다. 또한, 제 2 연마 슬러리(81)는 기판(10)의 면적, 연마량, 연마 시간, 제 2 연마 입자의 크기에 따라 분사량이 조절되는데, 예를들어 다이아몬드 입자를 제 2 연마 입자로 이용하여 10×10㎟의 기판(10)에 분사하는 경우 2분마다 1초동안 분사하여 1시간 동안 총 3g의 제 2 연마 입자가 분사되도록 제 2 연마 슬러리(81)를 분사할 수 있다. 또한, 연마 공정 후 표면 거칠기(Roughness average; Ra)가 표준 사양에 적합하지 않을 경우 연마 공정을 반복 실시할 수 있는데, 이 경우 연마 시간을 조절하여 연마 공정을 실시할 수 있다. 또한, 제 1 연마 슬러리(71)의 제 1 연마 입자와 산화제의 혼합 비율, 그리고 제 2 연마 슬러리(81)의 제 2 연마 입자의 혼합 비율 및 입자 크기를 조절하여 연마 정도를 조절할 수 있다. First, the
이렇게 제 1 연마 입자와 산화제가 포함된 제 1 연마 슬러리(71)와 제 2 연마 입자가 포함된 제 2 연마 슬러리(81)를 분사하여 연마 공정을 실시하게 되면, 제 1 연마 슬러리(71)에 포함된 제 1 연마 입자와 결합하고 있는 수산화기(-OH)가 기판(10)의 SiC와 결합하여 기판(10) 표면에 수산화기 결합이 형성되며, 제 1 연마 슬러리(71)의 산화제가 기판(10)의 표면과 화학적으로 반응하여 산화층을 형성하게 된다. 그리고, 수산화기와 결합되거나 산화층이 형성된 기판(10) 표면이 제 1 및 제 2 연마 입자에 의해 연마된다. 제 2 연마 입자는 고강도의 연마 입자로 기판(10)의 연마 속도를 증가시키며, 제 1 연마 입자는 제 2 연마 입자보다 연질의 연마 입자로 기판(10) 표면을 미세하게 연마하게 된다. 따라서, 기판(10) 표면의 결함층이 제거되며, 이러한 연마 공정은 기판(10)의 표면 거칠기(Roughness average; Ra)를 2Å 이하가 되도록 제어할 수 있다. 더욱 바람직하게 기판(10)의 표면 거칠기를 1Å 이하로 제어할 수 있다.When the first polishing
이하, 본 발명에 따른 연마 공정에 따른 실시 예와 종래의 연마 공정에 따른 비교 예들을 설명한다.Hereinafter, embodiments according to the polishing process according to the present invention and comparative examples according to the conventional polishing process will be described.
실시 예Example
평균 입자 사이즈가 120㎚인 KOH 베이스 콜로이달 실리카 7ℓ에 산화제로서 NaOCl 1ℓ가 포함된 제 1 연마 슬러리와 평균 입자 사이즈가 25㎚인 다이아몬드 입자가 포함된 제 2 연마 슬러리를 이용하여 10×10㎟의 실리콘 카바이드 기판을 연마하였다. 이때, 제 1 연마 슬러리는 125[㎖/min]의 양으로 유입시키고, 연마 패드는 SUBA800을 이용하였으며, 폴리싱 지그는 200[g/㎠]의 압력으로 가압시켰다. 그리고, 플레이트는 120rpm의 속도로 회전시키고, 제 2 연마 입자에 함유된 다이아몬드 입자는 2분마다 1초동안 분사하여 1시간동안 총 3g이 분사되도록 하여 1시간동 안 연마 공정을 실시하였다.10 × 10 mm 2 using a first polishing slurry containing 1 L of NaOCl as an oxidant in 7 L of KOH based colloidal silica having an average particle size of 120 nm and a second polishing slurry containing diamond particles having an average particle size of 25 nm. The silicon carbide substrate was polished. At this time, the first polishing slurry was introduced in an amount of 125 [ml / min], the polishing pad was SUBA800, and the polishing jig was pressed at a pressure of 200 [g / cm 2]. The plate was rotated at a speed of 120 rpm, and the diamond particles contained in the second abrasive particles were sprayed for 1 second every 2 minutes, so that a total of 3 g was sprayed for 1 hour.
본 발명의 실시 예의 경우 실리콘 카바이드 기판의 Ra는 연마 공정 이전에 4.738Å로 측정되었으나, 연마 공정 이후에는 1.087Å로 측정되었다. 또한, RMS(root mean square)는 6.183Å에서 1.403Å으로 변화되었다. 그리고, 무게는 99.8㎎에서 99.5㎎으로 변화되어 MRR(Material Removal Rate)는 0.3[mg/min]이었다. 이러한 본 발명의 실시 예에 따른 CMP 공정 전 및 후의 실리콘 카바이드 기판 표면의 AFM(Atomic Force Microscopy) 사진을 도 2(a) 및 도 2(b)에 도시하였으며, CMP 공정 후의 실리콘 카바이드 기판 표면의 FE-SEM 5000배 사진을 도 2(c)에 도시하였다. 연마 이전에는 도 2(a)에 도시된 바와 같이 기판 표면에 줄 모양의 결함층이 존재하지만, 연마 이후에는 도 2(b) 및 도 2(c)에 도시된 기판 표면에 결함층이 제거된다.In the embodiment of the present invention, the Ra of the silicon carbide substrate was measured to be 4.738 Å before the polishing process, but was measured to 1.087 Å after the polishing process. In addition, the root mean square (RMS) was changed from 6.183 1. to 1.403 Å. The weight was changed from 99.8 mg to 99.5 mg, and the MRR (Material Removal Rate) was 0.3 [mg / min]. Atomic force microscopy (AFM) photographs of the surface of the silicon carbide substrate before and after the CMP process according to the embodiment of the present invention are shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), and the FE of the surface of the silicon carbide substrate after the
비교 예 1Comparative Example 1
평균 입자 사이즈가 120㎚인 KOH 베이스 콜로이달 실리카를 이용한 제 1 연마 슬러리를 이용하여 10×10㎟의 실리콘 카바이드 기판을 연마하였다. 그외의 조건은 실시 예와 동일하며, 1시간 동안 연마 공정을 실시하였다.A 10 × 10 mm 2 silicon carbide substrate was polished using a first polishing slurry using KOH based colloidal silica having an average particle size of 120 nm. Other conditions were the same as in Example, and the polishing process was performed for 1 hour.
비교 예1의 경우 실리콘 카바이드 기판의 Ra는 연마 공정 이전에는 4.879Å이었으나, 연마 공정을 실시한 후에는 5.977Å로 Ra가 오히려 나빠졌다. 또한, RMS(root mean square)도 6.363Å에서 7.911Å으로 바빠졌으며, 무게는 연마 전 및 후 모두 95.7㎎로 측정되어 MRR(Material Removal Rate)는 0[mg/min]이었다. 비교 예1에 따른 CMP 공정 전 및 후의 실리콘 카바이드 기판 표면의 AFM(Atomic Force Microscopy) 사진을 도 3(a) 및 도 3(b)에 도시하였으며, CMP 공정 후의 실리콘 카바이드 기판 표면의 FE-SEM 5000배 사진을 도 3(c)에 도시하였다.In the comparative example 1, Ra of the silicon carbide substrate was 4.879 GPa before the polishing process, but Ra was rather poor to 5.977 GPa after the polishing process. In addition, the root mean square (RMS) also became busy from 6.363 Å to 7.911 Å, and the weight was measured as 95.7 mg before and after grinding, so that the material removal rate (MRR) was 0 [mg / min]. Atomic force microscopy (AFM) photographs of the surface of the silicon carbide substrate before and after the CMP process according to Comparative Example 1 are shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), and the FE-
비교 예1의 경우 실리콘 카바이드 기판의 표면 거칠기를 개선할 수 없고 표면 거칠기를 오히려 나빠지게 된다.In Comparative Example 1, the surface roughness of the silicon carbide substrate cannot be improved and the surface roughness becomes worse.
비교 예 2Comparative Example 2
평균 입자 사이즈가 120㎚인 KOH 베이스 콜로이달 실리카를 이용한 제 1 연마 슬러리와 평균 입자 사이즈가 25㎚인 다이아몬드 입자가 함유된 제 2 연마 슬러리를 이용하여 10×10㎟의 실리콘 카바이드 기판을 연마하였다. 그외의 조건은 실시 예와 비교 예1과 동일하며, 1시간 동안 연마 공정을 실시하였다.A 10 x 10 mm 2 silicon carbide substrate was polished using a first polishing slurry using KOH-based colloidal silica having an average particle size of 120 nm and a second polishing slurry containing diamond particles having an average particle size of 25 nm. Other conditions were the same as in Example and Comparative Example 1, and the polishing process was performed for 1 hour.
비교 예2의 경우 실리콘 카바이드 기판의 Ra는 연마 공정 이전에는 5.818Å이었으나, 연마 공정 이후에는 2.190Å로 측정되었다. 또한, RMS(root mean square)는 7.519Å에서 2.908Å으로 측정되었으며. 무게는 연마 전 및 후 모두 97.2㎎로 측정되어 MRR(Material Removal Rate)는 0[mg/min]이었다. 비교 예2에 따른 CMP 공정 전 및 후의 실리콘 카바이드 기판 표면의 AFM(Atomic Force Microscopy) 사진을 도 4(a) 및 도 4(b)에 도시하였으며, CMP 공정 후의 실리콘 카바이드 기판 표면의 FE-SEM 5000배 사진을 도 4(c)에 도시하였다.In Comparative Example 2, the Ra of the silicon carbide substrate was 5.818 kPa before the polishing process, but was measured to be 2.190 kPa after the polishing process. In addition, the root mean square (RMS) was measured from 7.519 2. to 2.908 Å. The weight was measured before and after polishing at 97.2 mg, and the MRR (Material Removal Rate) was 0 [mg / min]. Atomic force microscopy (AFM) photographs of the surface of the silicon carbide substrate before and after the CMP process according to Comparative Example 2 are shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b), and the FE-
비교 예2의 경우 비교 예1보다 실리콘 카바이드 기판의 표면 거칠기를 개선할 수 있지만, 본 발명에 따른 실시 예보다 표면 거칠기가 더 적게 개선된다.In Comparative Example 2, the surface roughness of the silicon carbide substrate may be improved than in Comparative Example 1, but the surface roughness is improved less than in the embodiment according to the present invention.
상기 실시 예와 비교 예들의 결과를 표로 정리하면 다음과 같다.The results of the above Examples and Comparative Examples are summarized in the following table.
한편, 상기에서는 제 1 분사 수단(70)을 통해 콜로이달 실리카와 산화제가 혼합된 제 1 연마 슬러리(71)가 분사되고, 제 2 분사 수단(80)을 통해 제 2 연마 입자가 함유된 제 2 연마 슬러리(81)가 분사되는 것으로 설명하였으나, 이에 국한되지 않고 콜로이달 실리카와 산화제가 혼합된 제 1 연마 슬러리(71)에 제 2 연마 입자가 더 혼합될 수 있다. 즉, 연마 슬러리(71)가 제 1 연마 입자, 산화제 및 제 2 연마 입자가 혼합되어 제조될 수 있다. 이 경우 CMP 장치는 제 2 분사 수단(80)을 설치하지 않아도 된다.Meanwhile, in the above, the first polishing
도 1은 본 발명에 적용되는 CMP 장치의 개략 단면도.1 is a schematic cross-sectional view of a CMP apparatus applied to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 CMP 방법의 개략 흐름도.2 is a schematic flowchart of a CMP method according to the present invention;
도 3(a) 내지 도 3(c)는 본 발명의 실시 예에 따른 CMP 공정을 실시하기 이전 및 이후의 실리콘 카바이드 기판 표면의 AFM 사진 및 FE-SEM 사진.3 (a) to 3 (c) are AFM images and FE-SEM images of the surface of the silicon carbide substrate before and after the CMP process according to an embodiment of the present invention.
도 4(a) 내지 도 4(c)는 종래의 비교 예1에 따른 CMP 공정을 실시하기 이전 및 이후의 실리콘 카바이드 기판 표면의 AFM 사진 및 FE-SEM 사진.4 (a) to 4 (c) are AFM images and FE-SEM images of the surface of a silicon carbide substrate before and after performing a CMP process according to a comparative example 1 of the related art.
도 5(a) 내지 도 5(c)는 종래의 비교 예2에 따른 CMP 공정을 실시하기 이전 및 이후의 실리콘 카바이드 기판 표면의 AFM 사진 및 FE-SEM 사진.5 (a) to 5 (c) are AFM images and FE-SEM photographs of silicon carbide substrate surfaces before and after performing the CMP process according to the conventional Comparative Example 2.
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