KR960015258B1 - 반도체웨이퍼의 화학적-기계적 연마(polishing)에 있어서 연마천(polishing cloth)을 처리하는 방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

내용없음.

Description

반도체웨이퍼의 화학적 -기계적 연마(polishing)에 있어서 연마천(polishing cloth)을 처리하는 방법 및 그 장치

제 1 도는 폴리우레탄으로 구성된 연마천(polishing cloth)으로 피복된 시판용 연마기계(polishing machine)의 연마판(polishing plate)의 평면도.

제 2 도는 제 1 도는 II-II선 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 연마판(polishing plate) 2 : 연마천(polishing cloth)

3 : 장치 4 : 기판(base plate)

5 : 내측위치설정보조구 6 : 외측위치설정보조구

7,7' : 출구구멍(exit opening) 8 : 공급관(supply pipe)

본 발명은 특히 반도체웨이퍼의 화학적-기계적연마(chem-mechanical polishing)에 있어서 천(cloth)를 연마할때 액체의 작용에 의해 천을 연마하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

웨이퍼, 특히 반도체웨이퍼의 화학적-기계적연마에 있어서, 일면 또는 양면의 웨이퍼면은 일반적으로 규산염 또는 규산에 의한 연마제를 사용하여, 이동하고, 통상적으로는 회전하는 평판연마면상에서 펼쳐 있는 연마천(polshing cloths)에 의해 처리되며, 얻어진 연마웨이퍼의 마모(abrasion)와 형태는 연마천의 사용기간이 증가됨에 따라 감소됨을 경험에 의해 알 수 있다.

단면연마와 양면연마가 동일하게 공지되어 효과를 갖고 있다는 사실을 반증하기 위하여, 1980년 4월 10일자로 보고된 IBM기술보고서 22.2341에 기재되고, 1979년 5월 10일에 미국 매사츄우세츠주 보스톤시에서 개최한 전기화학회의 춘계회합에서 널리 일반인에게 알려진 "화학적-기계적 연마용 패드재(pad materials)"라는 연구논문(발표자 : E. Mendel, P. Kaplan 및 A. V. Patsis) 에서는, 연마천을 10% 메타놀/물 혼합물로 세척하고, 추가로 파이버 브러시(fiber brushes)로 그 연마천을 털어냄으로써 성능이 저하되는 연마천을 재생시키는 기술을 제안하였다. 이와같은 처리는 마모율의 감소를 억제시킬 수 있으나, 마모천사용수명을 증가시키는 것으로 판단되는 웨이퍼형상, 예컨대 평탄함(flatness)에 대하여 점진적인 악화를 정지시킬 수는 없다.

두 파라미터의 변화는 제조규모상의 연마방법에 대하여는 동일하게 불리하다. 따라서, 본 발명의 목적은 일면 및 양면연마의 경우 연마천을 제조하는 방법을 제공함으로써, 연마천의 사용수명을 길게, 그리고 높은 마모율을 일정하게 하여, 얻어진 연마웨이퍼의 높은 품질을 동시에 보장받을 수 있도록 하는 방법을 제공하며, 또 그 방법을 실시하는데 적합한 장치를 제공하는데 있다.

이 발명의 목적은 연마작업후 가압에 의해 연마천을 통하여 처리액체를 흐르게 하는 방법에 의해 달성되며, 연마작업을 할때 연마천 내부에 생성된 잔류물은 이동되어 액체흐름에 의해 상기 연마천에서 적어도 일부가 제거된다.

특히, 기계적인 응력이 없는 연마천을 통하여 액체를 흐르게 하는 처리는 연마천을 기계적으로, 예로서 브러시, 세척블레이드(cleaning blades) 및 그 표면을 거칠게 하는 다른 보조구(aids)로 하는 처리보다 더 좋은 결과로 됨을 의외로 확인하였다.

이 방법은 주로 액체가 충분히 흐르도록 하는 공동구조(cavity structure)를 구비한 연마천으로 사용하는데 적당하다.

이와같은 연마천은 공지되었고, 예로서 상기 연구논문이나 미국특허출원 제843881호의 우선권주장을 한 유럽특허출원 EP-A-239,040(87. 3. 20출원), 여기서 인용한 특허문헌 및 연구논문집 또는 EP-A-291,100에 기재되어 있다.

일반적으로, 이 연마천은 폴리에스테르 또는 폴리우레탄기재를 통상적으로 가진 포로머(poromers)(포로메틱재 : poromeric materials)로 되어 있으며, 보강목적을 위하여 포로머에는 섬유재를 선택적으로 구성할 수 있다. 섬유재가 또 수지로 여러층에서 샌드위치식으로 구성되며 결과적으로 액체의 흐름을 발생할 수 있는 다공성 다상시스템(porous multi-phase system)이 된다.

코스트문제 때문에, 수액상(aqueous phases) 이 처리액으로 적합하다.

역삼투(reverse osmosis)에 의해 정제 또는 탈염시킨 순수(pure water)도 사용할 수 있다.

그러나, 반도체재료를 연마할때 연마천에 고착된 잔유물을 화학적으로 처리하여 적어도 일부를 용해시킬 수 있는 화학제품(agents)은 물에 추가하는 것이 바람직하다.

실리콘웨이퍼를 연마할때, 예로서 알칼리수용액은 본 발명에 의한 연마천을 처리하여 사용하는 것이 바람직하다. 알칼리용액의 PH l0∼12가 특히 만족스러운 범위라는 것이 확인되었다. 수용액과 알칼리 금속원소, 특히 소듐과 포타슘의 히드록시드 및 카르보네이트에서 알칼리반응을 하는 암모늄화합물은 첨가제로서 바람직한 것으로 확인되었다.

이와같은 알칼리용액은 연마천에서 연마작업을 할때 형성되는 실리케이트 잔유물의 분해를 촉진시킴과 동시에 실리케이트 축합물(silicate condensates)의 재형성을 억제시킨다는 것을 확인하였다.

갈색 코팅형상으로 불완전산화실리콘을 일반적으로 침전하는 상(Phase)은 또 알칼리매체에서 더 산화시킬 수 있고 분해에 의해 적어도 부분적으로 이동(mobile)시킬 수 있다. 연마잔류물상에서 화학적으로 작용하나 연마천에는 처리되지 않는 첨가제에 의해 다른 연마처리에서 또 동일한 효과를 얻을 수 있다. 게르마늄웨이퍼 또는 칼륨아르세니드 웨이퍼에 있어서, 화학제품(agents)으로 하이포클로리드, 예로서 소듐하이포 클로리드 등 산화성분(oxidizing components)을 포함하는 수용액은 연마천을 처리하여 사용할 수 있다.

실리콘웨이퍼를 연마하는데 사용되는 연마천을 특히 처리할때 분자내에 적어도 3개의 탄소원자, 바람직하게는 오르가노실라놀, 더 바람직하게는 트리알킬실라놀, 특히, 트리메틸 또는 트리에틸실라놀을 처리액에 포함하는 알코올의 추가가 바람직한 것으로 확인되었다.

이와같은 첨가제는 상기 축합물에 의해 발생한 연마천의 물때(incrustation)를 방지할 수 있게 실리케이트의 축합을 억제시킬 수 있는 것으로 확인되었으며 기존의 물때라도 분해시킬 수 있다.

이들의 알코올 첨가제는 농도가 낮아도 효과적이다. 총 용액을 기준으로 하여 실라놀(silanol) 0.01∼1wt% 농도가 좋은 결과를 얻을 수 있다.

대부분의 경우, 상기 첨가제를 모든 처리공정시만이 아니라 주기적으로 예로서 5회∼15회 처리공정으로 사용하는 것이 적합하다. 이것은 알코올첨가와 그 잔류물을 화학적으로 처리하는 화합물에도 동일하게 적용되나, 이것을 처리액중에서 첨가제로서 동시에 계속해서 사용하는 것이 바람직하다. 이와같은 공정은 또 코스트가 비싼 첨가제의 소비를 낮게 유지하는 것이 바람직하다. 처리액을 연마천에 처리하는 가압조건이 중요한 역할을 한다.

이 조건은 한편으로 연마천내부에 처리액이 알맞게 침투하는 침투깊이와 알맞은 처리액 흐름통로를 보장받으며, 다른 한편으로 연마천이 처리액 흐름에 의해 자유표면에 커버되어, 예로서 직접적인 기계적 접촉은 수감성연마천표면(sensitive polishing cloth surface)과, 처리액을 처리하거나 또는 연마천표면에 발생하는 처리액을 제거하는데 사용되는 장치 또는 보조구 사이에서 발생되지 않는다. 이와 관련하여 연마천 구조와, 처리액을 연마천에 처리하는 출구구멍형성과, 이 목적에 사용되는 보조구 또는 장치의 형상과, 이들 보조구 또는 장치 본래의 중량 및/또는 추가압력작용의 결과로 발생하는 압력에 의한 효과를 주로 고려해야 한다.

다수의 서로 작용하는 변수(parameters)가 있다면, 적당한 압력조건은 예비실험에 있어서 각각의 경우 측정하여 특정의 경우에 적용시키는 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 방법을 실시하는데 적합하며 평면도와 단면도를 나타내는 장치의 한 실시예와 방법자체를 실시예에 따라 첨부도면 제 1 도와 제 2 도에 의해 구체적으로 아래에 설명한다.

두 도면에서 동일한 부호는 동일한 구성요소를 나타낸다.

제 1 도는 예로서, 폴리우레탄으로된 연마천(2)으로 커버시킨 시판용 연마기의 연마관(polishing plate)(1)에 대한 구체적인 평면도를 나타낸다.

본 발명에 의한 처리방법을 실시하기 위하여 개략적으로 나타낸 장치(3)가 연마판(l)에 설정되어 있다.

이 장치(3)는 예로서 폴리비닐클로리드, 폴리프로필렌, 폴리우레탄, 폴리테트라플루오로에틸렌 또는 불소화시킨 열가소성수지등 내마모성이 충분한 플라스틱 또는 스틸(steels), 알루미늄, 또는 알루미늄합금 또는 티탄등의 금속으로된 평탄한 기판(flat baseplate)(4)을 구성하며, 평탄한 기판은 플라스틱코팅을 구성하여 불소화시킨 열가소성수지를 기재로 하여 선택적으로 할 수 있다.

그 기판(4)은 고형체 또는 중공본체로 구성할 수 있다. 재질선택에 있어서, 물론 오염을 고려해야 하며, 또 한편으로 알맞은 압축력과 치수안정성(dimensional stability)은 처리액이 흐르는데 필요로 하는 압력장(pressure field)에 원상구조(undisturbed build-up)를 형성하도록 보장받을 수 있어야 한다.

단일측연마기에서 연마천을 처리할때, 연마판과 대향하는 기판의 작동면만이 평편하며, 동시에 양측연마시에 기판은 상하부 연마천에 동시에 처리되면 평면과 평행하고 평편한 접촉 또는 작동면을 갖는것이 바람직할 경우에만 연마기가 적당하다.

블록형상 또는 바(bar) 타입의 기판이면 충분하다. 그러나, 작동면을 서로 달리 구성한 기판의 사용을 제외하지 않는다.

예로서, 작동면은 여기서 직경방향의 외방향으로 확대된다.

내외측 위치설정보조구(5)(6), 예로서 핀, 러그(lug) 또는 훅(hooks)은 기판을 회전용 연마천에 대하여 고정작동위치로 이동시켜 그 위치에서 유지할 수 있도록 하며, 기판에 고정되는 것이 바람직하다.

출구구멍(7)은 각각의 경우 연마천과 대향하는 기판의 작동면에 구성되어 있으며, 출구구멍(7)은 사실상 연마천의 전체너비에 걸쳐 구성되는 슬롯(slote)으로 구성하는 것이 바람직하다.

연마천을 통하여 흐르는 특정의 균일한 처리액 흐름은 슬롯타입의 출구구멍에 의해 달성되며, 연마잔류물이 연마천내부에 고착 또는 농축되어 있어 출구구멍을 관통하는 처리액 흐름이 빈약한 영역형성을 방지시킬수 있다. 이것은 또 바람직하게는 바(bar)타입의 기판에서 슬롯에 평행하게 구성되는 기판영역단부에 의해 촉진되며, 동시에 단부는 처리액에 의해 관통하여 흐르는 액체일부가 연마천의 전체너비에 걸쳐 장기간 균일하게 있도록 보장받을 수 있다.

원래 이와같은 슬롯만이 처리에 적당하다.

그러나, 각각의 경우 작동면의 인접한 긴 단부와 평행하게 형성되어 있는 적어도 두개의 슬롯의 구성이 바람직하다.

그 이유는 공급처리액에 의해 기판과 연마천 및 연마판 사이에 구성되고, 압력강하가 장치구조 또는 프로세스공학에 의해 필요로 하는 슬롯, 차넬, 캡 또는 개구 등의 연마판내에서의 리세스에 의한 압력장(pressure field)내에서 압력강하가 방해가 더 적은 효과를 갖고 있기 때문이다.

슬롯을 구성하는데 있어, 특히 슬롯이 연마천의 단부에 충분히 밀접하게 하여 이 영역에서 처리액의 노출을 제거할 수 있다. 이 영역은 결과적으로 압력장을 파괴하며, 최종적으로는 연마천을 기계적으로 파괴시킨다.

필요로 하는 슬롯너비는 예비실험에서 신속하게 측정되며, 처리액의 사용압력, 즉 물 공급에 대한 기본압력을 알 경우 개략적으로 압력을 계산할 수 있다.

또 하나는 예로서 단면이 원형, 타원형 또는 다각형인 출구구멍을 통하여 처리액이 나오도록 하여 기판 저면에 걸쳐 균일하게 분산되도록 한다.

연마천의 균일한 처리가 확실하게 보장받을 경우, 서로 오프셋(off set)시키거나 엇갈리게 하며, 기판의 긴 단부에 대하여 평행하게 또는 일정한 각도로 형성되고, 또 환상(annulalr)으로 형성되는 슬롯군(groups of slots)를 포함하는 장치를 실현할 수 있다.

일측면 연마에 사용되는 연마천의 처리에 있어서, 기판상면은 연속적이며, 출구구멍은 처리되는 연마천과 대향하는 기판의 측면에만 위치되어 있다. 양측면 연마배열을 할때 각각의 경우 일측면에만 작용하는 각 장치에 의해 상하부 연마천을 처리하고자 할 경우 이 위치에서는 역시 고장이 나지 않는다.

그러나, 이 경우 상하면에 출구구멍이 있어 상하부 연마천에서 처리액의 동시작동을 하도록 하는 기판에 의한 처리가 더 바람직하다.

이 경우 필요한 작동압력은 실제 연마작동에서 공지된 방법으로 하여 상부연마 판상에서 용이하게 조절할 수 있다.

상하부출구구멍은 이 경우의 환경에서 서로 접속시킬 수 있고, 각각의 경우 공통의 압력시스템과 조합시킬 수 있으며, 또 서로 독립해 있는 압력시스템과 분리하여 배치되어 있다.

기판 또는 출구구멍은 예로서 공급관(8)를 통하여 처리액을 공급할 수 있다.

동시에, 앞서 설명한 바와같이 서로 독립해 있는 적어도 2개의 공급시스템은 압력변화에 대한 감도를 더 적게 구성하는 것이 바람직하다.

그리고 공급파이프는 처리액을 공급하는 하나이상의 탱크에 부착되어 있다.

필요한 작동압력은 여러가지 방법, 예로서 기판에 대한 탱크위치의 유체역학적인 상승에 의하거나 처리액에 작동하는 압축공기등 가압가스에 의하거나 또는 펌핑(pumping)에 의해 발생시킬 수 있다.

작동압력은 상방향으로 한정을 하지 않더라도 장치비용, 조작 및 보안비용이 대단히 높아지는 압력은 예외적인 경우에만 통상적으로 사용된다.

일반적으로 기존의 처리액 공급시스템에 제공되는 주압력, 예로서 수압은 아주 충분하다.

제 2 도는 양측연마배열장치의 개략단면도를 나타낸 것으로 연마천(2)으로 커버되고, 예로서 서로 반대방향으로 회동되는 상하부연마판(1ower and upper polishing plates)(1)을 나타낸다.

기판(4)는 상부하연마판 사이에 위치되어 있고 상하부출구구멍(7)(7')은 2개의 분리된 공급시스템과 결합되어 있으며, 처리액이 흐른다.

화살표로 나타낸 바와같이, 이 처리액이 연마천표면을 통하여 두개의 연마천내부로 침투되어 흐르며, 또다시 기판단부에서는 처리액이 연마천에서 나온다.

이 경우 처리액 흐름이 발생하는 통로는 출구구멍과 기판의 단부사이의 거리에 상당하며, 기판단부에서 압력장의 작동이 정지되어 처리액이 다시 연마천에서 나온다.

이와같은 환경에 의해, 처리액통로가 연마천내부를 관통할때, 처리액은 거기에 고착되고 연마프로세스에서 발생되며 일부 화학적 방법으로 또 일부 기계적 방법으로 발생되는 잔류물을 용해하며 잔류물을 용해형태로 또는 액체흐름에 이동할 수 있는 입자형태로 동반(entrain)되어 최종적으로 연마천내부에서 나오는 것과 같이 잔류물을 제거한다.

따라서, 연마천내부는 처리시간이 충분히 길어질 경우 원래상태에 가까워져 거의 잔류물이 없는 상태로 변화시킬 수 있다.

일반적으로 처리시간 2∼60분, 바람직하게는 5∼29분은 연마천을 재생시키는데 적당하며, 이와같은 연마천은 마모율 및 웨이퍼형상에 대한 연마결과에 있어서 사용하지 않은 연마천과 동일한 정도의 연마천으로 재생한다.

처리공정시에 기판영역에서 연마천에 가압하는 압력장은 두개의 출구구멍사이에서 최대의 값을 가진다.

그리고, 압력은 기판양단에서 대기상태의 값에 도달될때까지 외측방향으로 거의 선형으로 강하된다. 가장 간단한 형상을 고려할때 사다리꼴형상의 압력장이 발생되어 단표면(end faces)에서 압력이 방해를 받는다.

출구구멍에서 흐르는 처리액압력이 필요한 한정값을 초과할 경우 기판은 하부 연마천에 대하여 약간 리프팅(lifting)이 되고, 상부연마천이 기판에 대하여 약간 리프팅이 되며, 처리액흐름이 발생하는 갭이 작동면과 연마천사이에 형성된다. 이것은 액압베아링(hydrostatic bearing) 방식으로 작동되어 연마천은 연마판에 대하여 압력전달장치(transmitter)로 작동되지 않는다.

이것은 기판에 대하여 고정적인 연마천과 이동적인 연마천에 대하여 고정이 없다. 이미 언급한 바와같이, 이 한정치는 예비실험에서 주로 연마천타입과, 기판행동 및 연마장치행동에 따라 주로 실험적으로 측정하는 것이 간편하며 상기 측정요소는 미리 예측하기가 어렵다.

처리시에, 상태운동은 기판과 연마천사이에서 행하여져, 기관영역에서 형성되고 기판을 통하여 흐르는 영역이 연마천에 점진적으로 수평방향으로 발생하며 이것은 반복해서 발생하는 것이 바람직하다.

이것은 고정기판과 이동천사이에 행해지는 것이 바람직하나 원래 고정천과 이동기판 또는 양 이동기판에서 행하여진다.

처리시간을 짧게 유지시킬 때에만 연마전상에 분포되고 연마천을 통하여 흐르는 다수의 영역이 구성된다. 그러나, 만족스러운 작용처리프로세스에서는 연마천표면이 연마작업시에 발생하는 고팅으로 충전(file in)되지 않으며 연마천을 통과하는 처리액흐름이 결과적으로 더이상 불가능하게 되는 요건을 가진다.

이경우, 연마천의 표면은 실제처리공정전에 이들의 코팅에서 가능한한 자유롭게 하여, 결국 적어도 부분적으로 흐름을 유지할 수 있도록 한다.

어느 경우, 이것은 예로서 강한 알칼리첨가제와 작용에 의해 얻어질 수 있다.

그러나, 연마천대치는 경우에 따라서 불가피하다.

실제적인 처리작용은 다음과 같이 실시할 수 있다.

연마웨이퍼를 제거시킨 다음, 예정수의 기판은 하부연마판을 커버하는 자유로운 연마천상에서 횡방향의 예정된 작동범위로 설정된다. 한쪽의 연마의 경우, 상기 수는 기존의 압력피스톤수에 상당하며, 이 압력피스톤에 의해, 처리액에 의해 발생하는 부력을 방해하는 어떤 작동압력이 모든 기판을 처리할때 가하여 질수 있다.

양면연마의 경우, 적어도 3개의 동일하게 두꺼운 기판은 하부연마판상에 균일하게 분포되어 상부연마판이가압되어 작동압력을 발생한다.

그리고, 이 억제공급이 개방되어 처리액이 연마천표면에 형성된 압력과 함께 흘러, 내부에 침투되고, 최종적으로 기판의 작동면단부에서 다시 연마천으로 흐른다. 이 프로세스에서, 연마천에 있는 처리액이 점진적으로 제거되고 잔유물은 점진적으로 용해되어 이동되며 최종적으로 제거된다. 처리액흐름이 발생하는 갭(gap)이 기판과 연마천사이에 형성된 다음 갭에서는 예로서 압력결과로서 안정화 및 안정도를 검출할 수 있으며, 처리액압력을 감시할때 연마판 또는 여러개의 연마판을 처리할 수 있다. 회전속도는 일반적으로 연마속도까지의 값으로 증가시킬 수 있으나, 이것은 필수적으로 특정되어 있지 않다.

일만 예정처리시간, 즉 일반적으로 약 5∼20분이 경과되면 회전운동은 정지되며, 처리액공급은 차단되고 압력피스톤 또는 상부연마판은 상승된다. 그러고, 상기 기판은 제거할 수 있으며, 반복연마작동을 개시할 수 있다.

본 발명에 의한 처리방법과 방법을 실시하는데 적합한 장치는 연마프로세스에서 높은 마모율을 일정하게 달성할 수 있음과 동시에 한쪽 및 양쪽연마의 경우와 시멘트/템플레이트(template)프로세스의 경우에 장기간의 연마천사용수명에 의해 수반되는 연마천의 전해사용기간에 걸쳐 연마웨이퍼(특히 평탄면에 대해서)의 형상정도(geometrical precision)를 높게 유지시킬 수 있다. 특히, 제품의 높은 형상정도(geometrical precision)는 주로, 실리콘, 게르마늄 또는 갈륨아르세니드로 구성된 반도체웨이퍼, 또는 갈륨가돌리늄 가르네트(gallium gadolinium garnet)를 기재로 하는 마그네트제 메모리웨이퍼만이 아니라 광학장치에 사용되는 유리(glass) 또는 석영(quartz) 웨이퍼에 필요로 하는 연마프로세스의 사용에 적합하다.

본 발명에 의한 방법을 실시예에 따라 아래에 구체적으로 설명한다.

[실시예]

실리콘웨이퍼의 양측연마에 쓰이는 시관용 배열장치에 있어서, 상하부 원형연마판을 폴리에스테르/폴리우레탄기재로 구성된 표준 포로머연마천으로 피복시켰다(연마천너비는 약 50cm임). 표준연마조건(온도 약40℃, 압력 50kpa)하의 상기 장치에서 일련의 연마작업을 실시하였다.

이 작업에서, 각각 25개의 실리콘웨이퍼의 배치(batch)[직경 약 150mm, 두께 약 675μm, (100)오리엔테이션(orientation)]를 30분간, 시판 SiO₂용액함유 알칼리연마용액 공급물로 연마시켰다(polish).

최종적으로, 연마작업을 완료시켜 상부연마판을 올리고 연마궤이퍼를 이탈시켰다. 그리고 웨이퍼두께는 마모율을 결정하기 위하여 측정하였다.

이것은 약 615μm이였으며, 약 60μm의 모든 웨이퍼에 대하여 평균마모에 해당된다. 얻어진 웨이퍼의 형상은 "TTV"(총두께 변화량 : "Total thickness variation")를 기준으로 하여 평가하였으며, TTV값은 다수의 점측정에서 웨이퍼의 최대 및 최저측정두께값 차이의 절대량에 해당된다. 측정은 용량법(capacitivemethod)를 사용하는 시판용 측정기기에 의해 공지의 방법으로 실시하였다.

이 방법에서는 웨이퍼를 기지의 간격에 있는 2개의 프로브(proves)에 의해 양측에서 동시에 주사(scan) 하였다.

모든 웨이퍼에 대하여 이 프로세스에서 측점된 평균치는 약 1μm이었다.

어느점에서 약간 갈색으로 채식을 나타낸 연마천을 처리하기 위하여 폴리비닐클로리드로 구성되고 도면에서의 기판과 동일한 구조로된 3개의 바(bar)타입기판(길이 약 50cm, 너비 약 25cm, 두께 약 3cm)은 서로 120℃ 각도에 있는 낮은 연마판상에 위치시키고 외측과 내측 러그(lug)에 의해 연마천전체에 걸쳐 횡방향으로 작동위치에 고정시켰다.

기판의 상하부작동면은 각각의 경우 중심에서 한쌍의 슬롯(슬롯너비 약 3mm, 슬롯간격 약 3cm임)을 구성하며, 중심에서 슬롯은 연마천의 내외측단부에서 약 2cm 정도로 형성시켰다.

각 기판의 상하면에 서로 대향하여 위치시킨 슬롯(slot)에 서로 분리되어 있는 2개의 공급파이프를 통과하는 처리액체의 공급이 각각의 경우 가능하였다.

표준처리에 있어서, 처리액체는 물로 구성되어 있으나, 모두 10회의 연마작업을 한 다음 처리에 있어서, 약 0.4wt%의 포타슘카르보네이트에 추가로 약 0.5wt%의 트리메틸실라놀을 첨가한 수용액으로 구성하였다.

이 처리액체는 탱크내에 공급하였으며, 빌딩내에서 이동할 수 있고 약 500kpa의 수압으로 연마천에 가할 수 있다.

상부연마판을 내려 기판상에서 약 50kpa의 압력을 가하였다. 그다음 적당한 압력장이 형성되어 기판단부에 있는 연마천에서 균일하게 나오는 처리액체가 나타날 때까지 처리액체의 공급을 상승시켰다.

반대방향으로 상하부연마회전을 시작하였다. 연마천의 내부에서 연마조작을 하는 잔유물이 연마천을 통하여 흐르는 처리액에 의해 점진적으로 이동되어 제거될때 실제처리조작은 개시되였다.

이 조작이 약 10분후에 완료될때 연마천상에 어떤 탈색의 검출도 할 수 없다.

그 다음 연마작업은 마모 및 웨이퍼형상("TTV"값)에 대하여 앞서 설명한 것과 동일한 결과를 얻었다. 60회의 연마작업은 각각 본 발명에 의한 10분간의 연마천처리를 한다음 여기서 설명한 방법으로 계속해서 실시하였다.

그다음 마모는 약 60μm과 약 1μm의 "TTV"값에서 변화가 없었다.

연마천상에서 어떤 종류의 갈색코팅도 검출되지 아니하였다.

대비실험에서, 일련의 연마작업은 동일한 연마상태에서 동일한 특성을 가진 새로 연신되는 연마천을 가진 동일한 배열에서 실시하였다.

그러나, 개입처리공정(intervening treatment steps)은 종래의 방법으로 브러시를 설정시켜 실시하였으며 브러시는 연마판 사이에서 반대방향으로 회전하도록 하였다.

동시에 메타놀/물의 용액은 연마제공급시스템을 통하여 이들의 조건에서 공급시켰다. 처리조건은 또 10분간 계속되었다.

연마작업에서 웨이퍼형상의 변형과 마모율의 점진적인 감소를 관찰할 수 있었다.

20회 연마작업을 한 후 마모는 일정한 전 처리에도 불구하고 약 35μm에 불과하였다. 반면에 "TTV"값은 약 2.5%까지 연화되었으며 두께의 변화는 특히, 웨이퍼의 단부영역에서 증가되었다. 동시에 처리에 의해 제거할 수 없는 갈색코팅은 연마천상의 몇개 지점에 형성되었다.

Claims (10)

1. 반도체웨이퍼(semiconductor wafers)의 화학-기계적인 연마(polishing)에서 연마천(polishing cloth)에 액체를 작용시켜 연마천을 처리하는 방법에 있어서, 처리액(treatment liquid)이 연마작업후에 가압작용에 의해 연마천을 통하여 흐르도록 하며, 연마작업을 할때 연마천내부에서 생성된 잔류물은 이동되어 처리액 흐름에 의해 제거됨을 특징으로 하는 연마천을 처리하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 처리액으로는 수용성알칼리용액을 사용함을 특징으로 하는 연마천을 처리하는 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 처리액으로는 알칼리히드록시드 또는 알칼리카르보네이트를 포함하는 수용액을 사용함을 특징으로 하는 연마천을 처리하는 방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 처리액에는 첨가제로서 오르가노실라놀(organo silanol)을 포함함을 특징으로하는 연마천을 처리하는 방법.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 연마천을 통하여 흐르는 처리액흐름은 단계적으로 발생함을 특징으로 하는 연마천을 처리하는 방법.
6. 연마천(2)을 횡방향으로 간격을 두어 설정하며, 처리액의 출구구멍(exit opening)(7)을 가진 적어도 하나의 평편한 작동면을 가지며, 가압하의 처리액을 공급할 수 있도록 하는 적어도 하나의 공급관(8)을 구비하는 기판(4)을 구성함을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 화학적 -기계적연마천에 있어서 연마천을 처리하는 장치.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 기판(4)은 바(bar)형 구조로 구성되어 있음을 특징으로 하는 연마천을 처리하는 장치.
8. 제 6 항에 있어서, 출구구멍(7)으로서 적어도 하나의 슬롯(slot)이 구성됨을 특징으로 하는 연마천을 처리하는 장치.
9. 제 8 항에 있어서, 인접한 간단부에 평행하며 길이가 처리되는 연마천(2) 너비보다 더 작은 적어도 2개의 슬롯은 각 작동면에서 출구구멍(7)으로 구성함을 특징으로 하는 연마천을 처리하는 장치.
10. 제 6 항에 있어서, 상기 처리액은 적어도 2개의 분리된 공급시스템을 통하며 공급되고, 상기 출구구멍(7,7')은 서로 독립하여 분리된 적어도 2개의 릴리스시스템(release system)을 형성함을 특징으로 하는 연마천을 처리하는 장치.

Images