KR20140022653A - 광분해 고도산화공정을 이용한 금속막의 연마 장치 및 방법 - Google Patents

광분해 고도산화공정을 이용한 금속막의 연마 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

광분해 고도산화공정(AOP)을 이용하여, 금속막을 화학 기계적으로 연마하는 장치 및 방법이 개시된다. 상기 금속막 연마 방법은, 오존(O3)을 포함하는 화학-기계적 연마 슬러리에 자외선광을 조사하여, OH 라디칼을 생성시키는 단계; 상기 OH 라디칼이 생성된 화학-기계적 연마 슬러리 조성물을 금속막이 형성된 기판과 접촉시키는 단계; 및 상기 OH 라디칼에 의하여 산화된 금속막을 연마 패드에 대하여 이동시켜, 금속막을 연마시키는 단계를 포함하며, 상기 오존(O3)이 화학-기계적 연마 슬러리의 물과 반응한 후, 상기 자외선광에 의하여 OH 라디칼이 생성된다.

Description

광분해 고도산화공정을 이용한 금속막의 연마 장치 및 방법{Apparatus and method for polishing metal layer using photolysis advanced oxidation process}
본 발명은 금속막의 연마 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 광분해 고도산화공정(AOP)을 이용하여, 금속막을 화학 기계적으로 연마하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
반도체 집적 회로에 있어서는, 트랜지스터, 커패시터, 저항 등의 수많은 기능 요소(소자)들이 일정한 형태의 배선으로 연결되어 회로를 구성한다. 집적 회로는 각 세대를 거치며 소형화되고 있지만, 단순히 소자나 배선의 크기를 감소시키는 것에는 한계가 있으므로, 최근에는 각 소자를 다층으로 형성하는 다층 배선 구조에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 다층 배선 구조의 반도체 소자를 제조하기 위해서는, 금속막을 연마하여 평탄화하는 공정이 반드시 수행되어야 한다. 그러나, 금속막은 강도가 높아 연마가 용이하지 않으므로, 금속막을 효과적으로 연마하기 위해서는, 금속막을 비교적 강도가 낮은 금속 산화물의 형태로 산화시킨 다음, 연마를 수행하여야 한다.
이와 같이 금속막을 산화시켜 연마하기 위한 조성물로서, 산화제, 연마제 및 기타 첨가제를 포함하는 다양한 화학-기계적 연마(Chemical-Mechanical Polishing: CMP) 슬러리 조성물이 사용되고 있다. 예를 들면, 미국특허 제4,954,142호에는 철, 니켈, 코발트 등의 전이금속 킬레이팅제를 포함하는 화학-기계적 연마 슬러리 조성물이 개시되어 있으나, 상기 슬러리 조성물은 다량의 금속 이온을 포함하므로, 연마되는 디바이스를 오염시키는 단점이 있다. 또한, 1990년대 말부터는, 과산화수소(H2O2), KIO3 등의 산화제(Oxidizer)에 전이금속(예: 철염) 촉매를 첨가하여, OH 라디칼(OH·)을 생성시키고, 생성된 OH 라디칼이 금속막을 산화시켜 패시베이션막(Passivation)을 형성하도록 한 다음, 실리카(Silica) 등의 연마제(Abrasive)를 이용하여 산화된 금속막을 기계적으로 제거하는 화학-기계적 연마 슬러리 조성물이 널리 사용되고 있다(대한민국 특허공개 1998-042755호 참조). 상기 화학-기계적 연마 슬러리 조성물은, 염소, 오존 등 산화력이 강한 산화제를 이용하여, 오염 물질을 산화시켜 처리하는 펜톤 반응(Fenton reaction)을 응용한 것으로서, OH 라디칼의 생성을 위하여, 전이금속(철염)이 사용되므로, 과량의 슬러지가 발생하는 단점이 있다. 펜톤 반응의 경우, OH 라디칼의 생성량을 증가시키기 위해서는, 철염의 투입량을 증가시켜야 하므로, 슬러지 발생량 및 처리 비용이 더욱 증가하는 문제가 있다. 또한, 과량의 철염은 생성된 OH 라디칼을 오히려 소모하여, 전체 공정의 효율을 감소시키기도 하며(이를 "scavenging effect"라 한다), 대상물이 환원성 물질을 포함하는 경우에는, 투입된 산화제가 환원성 물질에 의해 소모되므로, 더욱 과량의 산화제를 사용하여야 한다. 또한, 상기 펜톤 반응을 이용하는 방법 역시 철염 촉매에 의한 기판의 오염 문제와 패턴 결함(defect) 발생 문제를 완전히 해소할 수 없다는 단점이 있다.
본 발명의 목적은, 광분해 고도산화공정을 이용함으로써, 전이금속 촉매 및 별도의 산화제를 사용할 필요가 없는 금속막의 연마 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 전이금속 촉매 및 별도의 산화제를 사용하지 않음으로써, 유해한 화학 성분의 사용을 최소화하면서도 금속막을 효율적으로 연마할 수 있는 금속막의 연마 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 오존(O3)을 포함하는 화학-기계적 연마 슬러리에 자외선광을 조사하여, OH 라디칼을 생성시키는 단계; 상기 OH 라디칼이 생성된 화학-기계적 연마 슬러리 조성물을 금속막이 형성된 기판과 접촉시키는 단계; 및 상기 OH 라디칼에 의하여 산화된 금속막을 연마 패드에 대하여 이동시켜, 금속막을 연마시키는 단계를 포함하며, 상기 오존(O3)이 화학-기계적 연마 슬러리의 물과 반응한 후, 상기 자외선광에 의하여 OH 라디칼이 생성되는 것인, 광분해 고도산화공정을 이용한 금속막 연마 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은, 구동 모터의 구동에 의해 회전하는 연마 패드; 오존(O3)을 포함하는 화학-기계적 연마 슬러리를 상기 연마 패드로 공급하는 슬러리 공급노즐; 상기 연마 패드의 회전하는 면에, 금속막이 형성된 기판을 접촉시키기 위한 연마부; 및 상기 금속막과 접촉하고 있는 화학-기계적 연마 슬러리에 자외선광을 조사하기 위한 UV 램프를 포함하며, 상기 자외선광은 상기 오존(O3)이 화학-기계적 연마 슬러리의 물과 반응한 후, OH 라디칼(OH·)을 생성하도록 하는 것인, 광분해 고도산화공정을 이용한 금속막 연마 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 금속막의 연마 장치 및 방법은, 광분해 고도산화공정을 이용함으로써, 전이금속 촉매 및 별도의 산화제를 사용할 필요가 없을 뿐만 아니라, 금속막을 효율적으로 연마할 수 있다.
도 1은 통상적인 고도산화공정의 광산화 원리를 보여주는 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광분해 고도산화공정을 이용한 금속막 연마 장치의 개략도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 금속막의 연마 장치 및 방법에 있어서는, 광분해(photolysis) 고도산화공정(Advanced Oxidation Process; AOP)을 이용하여 금속막(metal layer)을 산화시킨 다음, 산화된 금속막을 물리적으로 연마하여 제거한다. 상기 고도산화공정(AOP)은, 수처리 공정에서 오염 물질을 산화 및 살균시키기 위하여 사용되는 방법으로서, 도 1에 통상적인 고도산화공정의 광산화 원리를 나타내었다. 도 1에 도시된 바와 같이, 고도산화공정에 있어서는, UV 램프(20)를 이용하여, 공기 중의 산소(O2)를 오존(O3)으로 변환시키는 제1 자외선광(ultraviolet; UV)과 상기 오존(O3)이 물과 반응한 후, OH 라디칼(OH·)을 생성하도록 하는 제2 자외선광을, 물과 접촉한 상태의 산화 대상물에 조사한다. 여기서, 상기 제1 자외선광으로는 184.9 nm 파장의 자외선광을 사용할 수 있고, 상기 제2 자외선광으로는 253.7 nm 파장의 자외선광을 사용할 수 있다. 이와 같이 제1 및 제2 자외선광을 물과 접촉하고 있는 산화 대상물에 조사하면, 제1 자외선광에 의하여 공기 중의 산소(O2)로부터 오존(O3)이 생성되고, 생성된 오존(O3)이 물과 반응한 후, 제2 자외선광에 의하여 광분해(Photolysis)되어 OH 라디칼을 생성하며, 생성된 OH 라디칼은 물과 접촉하고 있는 산화 대상물을 산화시킨다. 상기 자외선을 이용한 OH 라디칼의 생성 과정을 특히 UV(ultraviolet) AOP라 하기도 한다. 상기 오존을 이용한 고도산화과정(Ozone based AOP)은 다음 반응식 1 내지 4로 개략적으로 표현될 수 있다.
[반응식 1]
O3 + HO- → HO2 - + O2
[반응식 2]
O3 + HO2 - → HO2· + O3 -·
[반응식 3]
O3 -· + H+ → HO3·
[반응식 4]
HO3· → ·OH + O2
상기 반응식 1 내지 4에 나타낸 바와 같이, 오존(O3)이 수산기(hydroxyl ion)와 반응하면, 과산화수소 이온(HO2 -, H2O2의 이온화된 형태)을 형성하고, 상기 과산화수소가 다시 오존(O3)과 반응하여, 오조나이드 라디칼(O3 -·, ozonide radical)을 형성하며, 상기 오조나이드 라디칼(O3 -·)이 수소 이온과 반응하여, HO3·라디칼을 형성하고, 이 라디칼이 분해하여 산소와 OH 라디칼을 생성한다. 이와 같이 생성된 OH 라디칼은 대상물을 강력히 산화시키면서도(OH 라디칼의 산화력은 불소(F) 보다 낮고, 오존(O3) 및 염소(Cl2)보다 강하다), 인체에 무해하므로, 대상물의 살균, 소독에 유용하게 사용되고 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광분해 고도산화공정을 이용한 금속막 연마 장치의 개략도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속막 연마 장치는, 금속막과 접촉하고 있는 화학-기계적 연마 슬러리(34)에 오존 생성 자외선광 및/또는 OH 라디칼 생성 자외선광을 조사하기 위한 UV 램프(20)를 구비한다. 여기서, 상기 오존 생성 자외선광은 공기 중의 산소(O2)를 오존(O3)으로 변환시키는 역할을 하고, 상기 OH 라디칼 생성 자외선광은 오존(O3)이 화학-기계적 연마 슬러리(34)의 물과 반응한 후, OH 라디칼(OH·)을 생성하도록 하는 역할을 한다. 상기 UV 램프(20)를 제외하고는 본 발명에 따른 금속막 연마 장치는 당업계에 공지된 다양한 형태로 제작될 수 있으며, 전형적으로 구동 모터(미도시)의 구동에 의해 수평한 상태로 고속 회전하는 패드척(40)과, 상기 패드척(40)의 상면에 부착되어 회전하는 판 형상의 연마 패드(36)를 포함한다. 또한, 상기 연마 패드(36)의 중심부에는 슬러리 공급노즐(42)이 설치되며, 상기 슬러리 공급노즐(42)을 통하여 공급되는 슬러리(34)는 연마 패드(36)의 회전에 의한 원심력으로 연마 패드(36) 상면에 균일하게 도포된다. 또한 연마 패드(36)의 상부에는, 금속막이 형성된 기판(44)을 고정하며, 이 기판(44)의 일면이 연마 패드(36)의 상면에 대향하여 접촉되도록 위치시키는 연마부(50)가 설치된다. 이러한 연마부(50)는 고정된 기판(44)을 연마 패드(36)에 대향하는 상태로 회전시킨다. 또한, 상기 연마 패드(36)의 상부에는, 사용되는 연마 패드(36)의 표층을 소정의 두께로 연마하여 제거하는 드레싱부(60)가 더욱 설치되어 있을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 화학-기계적 연마 슬러리(34)에 존재하는 오존(O3)은, 상기 화학-기계적 연마 슬러리(34)와 접촉하는 공기에 오존 생성 자외선광을 조사하여, 상기 공기 중의 산소(O2)가 오존(O3)으로 변환되어, 상기 화학-기계적 연마 슬러리(34)에 용해될 수 있다. 예를 들면, 상기 오존 생성 자외선광은, 상기 슬러리 공급노즐(42)에 연결된 슬러리 조성물 공급처에 설치되어 산소(O2)를 오존(O3)으로 변환시킬 수 있다. 여기서, 상기 공기 중의 산소(O2)를 오존(O3)으로 변환시키는 오존 생성 자외선광의 파장은 184.9 nm 이고, 상기 OH 라디칼 생성 자외선광의 파장은 253.7 nm 인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 의하면, 화학-기계적 연마 슬러리(34)에 존재하는 오존(O3)은, 가스 상태의 오존(O3)이 상기 화학-기계적 연마 슬러리(34)에 직접 투입되어 존재할 수 있다.
화학-기계적 연마 슬러리(34)에 오존 생성 자외선광 및/또는 OH 라디칼 생성 자외선광을 조사하기 위한 UV 램프(20)의 위치는 필요에 따라 적절히 변경될 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시한 바와 같이, 슬러리(34) 도포면으로 직접 자외선광이 조사되도록 UV 램프(20)를 설치하거나, 슬러리(34)가 통과하는 라인의 경로에 UV 램프(20)를 설치하여, 슬러리(34)가 라인을 통과하는 중에 OH 라디칼이 생성되어, 상기 슬러리 공급노즐(42)을 통하여 OH 라디칼이 공급되도록 할 수 있다.
한편, 본 발명에 사용될 수 있는 슬러리(34)의 주성분은 수성 매질, 바람직하게는 탈이온수(deionized water: DIW), 증류수 등의 물이고, 필요에 따라 별도의 연마제를 포함할 수도 있다. 이와 같은 연마제로는 통상적인 화학-기계적 연마 슬러리에 사용되는 γ-알루미나, α-알루미나, 퓸드 실리카, 콜로이달 실리카, 세리아 등을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 연마제의 함량은 전체 슬러리 조성물에 대하여 0.1 내지 20.0 중량%인 것이 바람직하고, 1 내지 15.0 중량%이면 더욱 바람직하다. 만일, 상기 연마제의 함량이 너무 작으면 금속막의 연마 속도가 저하될 우려가 있고, 너무 많으면 슬러리 조성물(34)의 분산 안정성이 저하되거나, 금속막의 표면에 스크래치가 발행할 우려가 있다.
본 발명에 있어서는, 공기 및 물로부터 강력한 산화력을 가진 OH 라디칼이 생성되므로, 상기 슬러리 조성물(34)은 별도의 산화제를 포함할 필요가 없다. 그러나, 본 발명의 목적을 달성하는 한도 내에서, 필요에 따라, 소량의 산화제가 사용될 수 있으며, 이와 같은 산화제로는 과산화수소, 퍼옥시디카보네이트, 옥타노일 퍼옥사이드, 아세틸벤조일 퍼옥사이드 등을 예시할 수 있고, 과산화수소를 사용하면 바람직하다. 본 발명의 슬러리 조성물에 산화제가 사용될 경우, 사용되는 산화제의 함량은 전체 슬러리 조성물에 대하여 1.0 내지 5.0 중량%인 것이 바람직하며, 0.2 내지 4.0 중량%이면 더욱 바람직하다. 여기서, 상기 산화제의 함량이 1.0 중량% 미만이면, 산화막의 형성이 충분히 촉진되지 못하며, 상기 산화제의 함량이 5.0 중량%를 초과하면 연마 효율은 향상되나, 지나친 산화력의 증가로 부식 등의 연마 결함이 발생할 우려가 있다. 또한, 본 발명에 사용되는 슬러리 조성물은, 금속막의 연마 중에 과도한 산화력을 적절히 제어할 수 있는 인산, 초산, 말론산 등의 산화 억제제, 분산 안정성을 확보하기 위한 분산 안정제 등의 첨가제를 더욱 포함할 수 있다. 상기 슬러리 조성물(34)은 용액의 pH에 따른 특성 변화가 거의 없으므로, 조성물(34)의 pH는 필요에 따라 염기성 또는 산성으로 조절될 수 있다. 상기 슬러리(34)는, 공지된 임의의 방법으로 제조될 수 있고, 예를 들면, 연마제, 산화제 및 기타 첨가제를 탈이온수, 증류수 등의 수성 매질(이하, 필요에 따라, 단순히 "물"이라 한다)에 필요한 농도로 첨가하여 제조될 수 있다.
본 발명에 따른 금속막의 연마 장치 및 방법은, 화학적 산화 및 기계적 연마에 의하여 제거되는 통상의 금속막의 연마에 모두 적용될 수 있다. 구체적으로, 본 발명이 적용되는 금속막은, 텅스텐, 알루미늄, 구리, 티타늄, 티타늄질화물, 티타늄텅스텐, 탄탈륨, 이들의 혼합물 등으로 이루어진 금속막인 것이 바람직하고, 텅스텐 금속막이면 더욱 바람직하다.
다음으로, 도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속막 연마 방법을 설명한다. 먼저, 슬러리 공급노즐(42)을 통해 공급되는 화학-기계적 연마 슬러리(34)는 연마 패드(36)의 고속회전에 의해, 연마 패드(36)의 상면에 균일하게 도포되고, 금속막이 형성된 기판(44)의 표면과 접촉된다. 이때, 상기 UV 램프(20)는 상기 화학-기계적 연마 슬러리(34)로 오존 생성 자외선광 및/또는 OH 라디칼 생성 자외선광을 조사하며, 상기 오존 생성 자외선광은 공기 중의 산소(O2)를 오존(O3)으로 변환시키고, 상기 OH 라디칼 생성 자외선광은 상기 오존(O3)이 화학-기계적 연마 슬러리(34)의 물과 반응한 후, 광분해되어 OH 라디칼(OH·)이 생성되도록 한다. 상기 자외선광은, 슬러리(34)가 기판(44)과 접촉하기 전에 조사될 수도 있다. 다음으로, 연마부(50)는 기판(44)의 일면을 연마 패드(36)에 접촉시키고, 연마 패드(36)를 기판(44)에 대해 이동시킨다. 이때 기판(44)에 형성된 금속막은 슬러리(34)가 균일하게 도포된 연마 패드(36)와 접촉한 상태로 유동하므로, 슬러리(34) 내의 OH 라디칼(OH·)에 의하여 화학적으로 산화되고, 연마제에 의하여 물리적으로 연마된다. 한편, 이러한 연마 과정에 의하여, 상기 연마 패드(36)의 표층이 마모된 경우에는, 연마 패드(36)의 상부에 드레싱부(60)를 위치시키고, 초순수를 공급하면서, 연마 패드(36)를 회전시켜 연마 패드(36)의 표층을 소정 두께로 연마하여 제거함으로써, 연마 패드(36)를 평탄화할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 금속막의 연마 방법은, 금속막과 접촉되는 화학-기계적 연마 슬러리(34)에 자외선광을 조사하여, 오존(O3) 및 OH 라디칼(OH·)을 생성시키는 단계와, 상기 OH 라디칼이 생성된 화학-기계적 연마 슬러리 조성물(34)을 금속막이 형성된 기판(44)과 접촉시키는 단계, 및 상기 화학-기계적 연마 슬러리 조성물(34)이 접촉된 기판(44)을 연마 패드(36)에 대하여 이동시켜, 기판(44)을 연마하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따라, 자외선(UV) 및 오존(O3)에 의해서 생성된 OH 라디칼은, 과산화수소 산화제 보다, 금속막, 특히 텅스텐막을 효율적으로 산화시킨다. 자외선에 대한 오존의 몰흡광계수는 3300 M-1cm-1인 반면, 과산화수소의 흡광계수는 19.6 M-1cm-1에 불과하므로, 과산화수소 보다 오존을 사용하는 경우, OH 라디칼의 생성 효율이 우수하다. 또한, 펜톤 산화법의 경우, 전이금속 촉매가 반드시 사용되어야 하며, 이 과정에서 슬러지가 발생되지만, 본 발명의 자외선광을 이용한 광분해 AOP법에 의하면, 공기와 물만을 이용하여 OH 라디칼을 생성하므로, 불순물의 발생을 원천적으로 방지하여, 웨이퍼 결함(Wafer Defect)을 최소화할 수 있다. 또한, 본 발명에 있어서는 산화제의 과량 사용을 방지하여, 스캐밴징 효과(scavenging effect)를 방지할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 화학-기계적 연마 장치는 기존의 화학-기계적 연마 장치에 UV 램프(20)를 단순히 추가한 것이므로, 장치의 설치와 관리가 용이할 뿐만 아니라, 사용된 슬러리(34)는 불순물이 적어 재활용이 용이하다.
이하, 구체적인 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 하기 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[비교예 1] 금속막의 화학-기계적 연마
탈이온수에 1차 입경의 크기가 25 nm인 실리카 연마제를 넣고, 2,000 rpm의 속도로 30분간 분산시켜, 2차 입경의 크기가 평균 180 nm이며, 분산안정성을 가지는 연마제를 제조하였다. 상기 연마제 10 중량% 및 산화제(H2O2) 3 중량%를 포함하는 슬러리 조성물을 제조하였다. 이와 같이 제조된 슬러리 조성물, SUBA 500/SUBA IV 패드 스택(Pad Stack, Rodel, Inc, 미국) 및 Mirra 3400 연마기(Polisher, Applied Materials, Inc. 미국)를 사용하고, 슬러리 유속 180 ml/min, 압반(platen) 속도 83 rpm, 선두(head) 속도 77 rpm, 하부압력 4.0 psi의 조건으로, 8인치 텅스텐 금속막에 대한 화학 기계적 연마를 60초 동안 수행하였다. 상기 화학-기계적 연마 수행 전에, 직류 4단자법을 이용하여 텅스텐 금속막(웨이퍼)의 저항을 측정하고, 이를 이용하여 텅스텐 금속막의 두께를 산출한 다음, 화학-기계적 연마 수행 후, 동일한 방법으로 텅스텐 금속막의 두께를 산출하여, 연마율을 계산하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 이때, 측정점은 4인치 웨이퍼 중심에서 가로로 13점, 세로로 13점을 선정하였으며, 각 측정점에서의 측정값을 평균하여 연마율을 계산하였다. 또한, 평탄도는 비균일도를 의미하며, (연마속도의 표준편차)/(연마속도의 평균) x 100 으로 계산하였다.
[비교예 2] 금속막의 화학-기계적 연마
비교예 1의 슬러리 조성물에, Fe(NO3)3·6H2O을 Fe 기준으로 100 ppm 및 산화 억제제로서 말론산 100 ppm을 더욱 첨가한 것을 제외하고는, 비교예 1과 동일한 방법으로, 텅스텐 금속막의 연마율 및 평탄도를 계산하여, 하기 표 1에 함께 나타내었다.
[실시예 1] 금속막의 화학-기계적 연마
SUBA 500/SUBA IV 패드 스택(Rodel, Inc, 미국)의 상부에, UV 램프(20, 도 2 참조)를 설치하고, 253.7 nm 파장의 자외선광을 조사하며, 또한, 화학-기계적 연마 슬러리에 표 1에 나타낸 함량의 오존이 존재하도록 한 것을 제외하고는, 비교예 1과 동일한 방법으로 텅스텐 금속막을 연마하였으며, 텅스텐 금속막의 연마율 및 평탄도를 계산하여, 하기 표 1에 함께 나타내었다.
[실시예 2 ~ 8] 금속막의 화학-기계적 연마
연마제, 산화제, 촉매, 산화억제제 및 오존의 함량과 자외선의 세기를 표 1에 나타낸 바와 같이 변경한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 텅스텐 금속막을 연마하였으며, 텅스텐 금속막의 연마율 및 평탄도를 계산하여, 하기 표 1에 함께 나타내었다.
구분
 연마제
(silica)
(중량%)		 산화제
(중량%)		 촉매
Fe(NO3) 3
·6H2O
(ppm)		 산화
억제제
(ppm)
 AOP 장치
(UV조사)		 연마율
(Å)
 평탄도
비균일도
(%)
UV
(J/㎠)		 Ozone
농도(mg/J)
비교예 1 10 3 - - - - 49 17.4
비교예 2 10 3 100 100 - - 3714 4.4
실시예 1 10 - - - 826 41.6 3443 3.82
실시예 2 10 - - - 1224 41.6 3512 3.2
실시예 3 10 - - - 1644 41.6 3712 3.09
실시예 4 - - - - 1224 20.5 3224 4.05
실시예 5 - - - - 1224 60.7 3667 3.11
실시예 6 10 3 100 100 826 20.5 3778 3.94
실시예 7 10 3 100 100 1224 41.6 3924 3.5
실시예 8 10 3 100 100 1664 60.7 4021 3.51
상기 표 1로부터, 연마제와 산화제 만을 포함하는 슬러리 조성물을 사용하는 경우(비교예 1), 텅스텐 금속막의 연마율이 현저히 낮고, 산화제와 촉매를 포함하는 슬러리 조성물을 사용한 경우(비교예 2)와 산화제와 촉매를 포함하거나 포함하지 않는 슬러리 조성물을 사용하면서도, 자외선 조사를 수행하면(실시예 1~8), 연마율이 유사하게 우수함을 알 수 있다. 따라서, 본 발명에 의하면, 연마제, 산화제 및 촉매를 사용하지 않고도, 금속막을 효과적으로 연마시킬 수 있다.

Claims (8)

  1. 오존(O3)을 포함하는 화학-기계적 연마 슬러리에 자외선광을 조사하여, OH 라디칼을 생성시키는 단계;
    상기 OH 라디칼이 생성된 화학-기계적 연마 슬러리 조성물을 금속막이 형성된 기판과 접촉시키는 단계; 및
    상기 OH 라디칼에 의하여 산화된 금속막을 연마 패드에 대하여 이동시켜, 금속막을 연마시키는 단계를 포함하며,
    상기 오존(O3)이 화학-기계적 연마 슬러리의 물과 반응한 후, 상기 자외선광에 의하여 OH 라디칼이 생성되는 것인, 광분해 고도산화공정을 이용한 금속막 연마 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 오존(O3)은, 상기 화학-기계적 연마 슬러리와 접촉하는 공기에 오존 생성 자외선광을 조사하여, 상기 공기 중의 산소(O2)가 오존(O3)으로 변환되어, 상기 화학-기계적 연마 슬러리에 용해되는 것인, 광분해 고도산화공정을 이용한 금속막 연마 방법.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 오존(O3)은, 가스 상태의 오존(O3)이 상기 화학-기계적 연마 슬러리에 직접 투입된 것인, 광분해 고도산화공정을 이용한 금속막 연마 방법.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 금속막은 텅스텐, 알루미늄, 구리, 티타늄, 티타늄질화물, 티타늄텅스텐, 탄탈륨 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속으로 이루어진 것인, 광분해 고도산화공정을 이용한 금속막 연마 방법.
  5. 청구항 2에 있어서, 상기 오존 생성 자외선광의 파장은 184.9 nm 이고, 상기 OH 라디칼 생성 자외선광의 파장은 253.7 nm 인 것인, 광분해 고도산화공정을 이용한 금속막 연마 방법.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 화학-기계적 연마 슬러리는 전체 슬러리 조성물에 대하여 0.1 내지 20.0 중량%의 연마제를 포함하는 것인, 금속막 연마 방법.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 화학-기계적 연마 슬러리는 전체 슬러리 조성물에 대하여 1.0 내지 5.0 중량%의 산화제를 포함하는 것인, 금속막 연마 방법.
  8. 구동 모터의 구동에 의해 회전하는 연마 패드;
    오존(O3)을 포함하는 화학-기계적 연마 슬러리를 상기 연마 패드로 공급하는 슬러리 공급노즐;
    상기 연마 패드의 회전하는 면에, 금속막이 형성된 기판을 접촉시키기 위한 연마부; 및
    상기 금속막과 접촉하고 있는 화학-기계적 연마 슬러리에 자외선광을 조사하기 위한 UV 램프를 포함하며,
    상기 자외선광은 상기 오존(O3)이 화학-기계적 연마 슬러리의 물과 반응한 후, OH 라디칼(OH·)을 생성하도록 하는 것인, 광분해 고도산화공정을 이용한 금속막 연마 장치.
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