KR101169542B1 - Method for manufacturing pad conditioner of chemical mechanical polishing equipment - Google Patents
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Abstract
본 발명은 화학적-기계적-연마(CMP)장치용 패드 컨디셔너 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 화학적-기계적-연마(CMP)용 폴리싱 패드의 평탄화를 향상시킴과 동시에, 이 패드의 컨디셔닝을 효과적으로 행하는 기능을 가지고, 더구나 컨디셔닝 성능이 우수하고, 수명이 길며, 컨디셔너의 제조가 용이하여 제조시의 불량률을 현저히 감소시킬 수 있는 CMP 장치용 컨디셔너 및 그의 제조방법이 개시된다. The present invention relates to a pad conditioner for a chemical-mechanical-polishing (CMP) device and a manufacturing method thereof, and more particularly to improving the planarization of a polishing pad for chemical-mechanical-polishing (CMP), In addition, a conditioner for a CMP device and a method of manufacturing the same are disclosed, which have a function of effectively performing the above, excellent in the conditioning performance, long in life, and easy to manufacture the conditioner, which can significantly reduce the defective rate at the time of manufacture.
Description
본 발명은 화학적-기계적-연마(CMP)장치용 패드 컨디셔너 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 화학적-기계적-연마(CMP)용 폴리싱 패드의 평탄화를 향상시킴과 동시에, 이 패드의 컨디셔닝을 효과적으로 행하는 기능을 가지고, 더구나 컨디셔닝 성능이 우수하고, 수명이 길며, 컨디셔너의 제조가 용이하여 제조시의 불량률을 현저히 감소시킬 수 있는 CMP 장치용 컨디셔너 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a pad conditioner for a chemical-mechanical-polishing (CMP) device and a manufacturing method thereof, and more particularly to improving the planarization of a polishing pad for chemical-mechanical-polishing (CMP), In addition, the present invention relates to a conditioner for a CMP device and a method of manufacturing the same, which have a function of effectively performing the present invention, which has excellent conditioning performance, a long service life, and is easy to manufacture a conditioner, which can significantly reduce a defect rate during manufacturing.
반도체 웨이퍼의 연마를 반복하기 위하여, 연마 입자나 연마칩 등이 폴리싱 패드의 미세한 구멍에 들어가서 눈메움이 일어난다든지, 연마 입자와 웨이퍼와의 화학 반응열에 의해 폴리싱 패드의 표면이 경면화하여 연마 속도를 저하시키게 된다. 이 때문에 폴리싱 패드의 표면을 재생시켜 연마 속도를 회복시키는 컨디셔너라고 불리는 공구가 사용된다. 다이아몬드 입자는 우수한 컨디셔닝 재료이며, 다이아몬드 입자를 이용한 컨디셔닝이 실용화되어 있다. In order to repeat the polishing of the semiconductor wafer, the abrasive particles or the abrasive chips enter the fine holes of the polishing pad to cause eye filling, or the surface of the polishing pad is mirrored due to the heat of chemical reaction between the abrasive particles and the wafer to increase the polishing rate. Is degraded. For this reason, a tool called a conditioner for regenerating the surface of the polishing pad to restore the polishing rate is used. Diamond particles are excellent conditioning materials, and conditioning using diamond particles has been put to practical use.
이와 같은 CMP용 폴리싱 패드의 컨디셔너에 대해서는, 폴리싱 패드의 마멸을 가급적 억제할 수 있으며, 더욱이 패드의 표면 상태를 항상 소정의 연마속도가 얻어지도록 일정하게 유지되는 것과, 다이아몬드 입자의 탈락이 없고, 패드면에 눈메움을 일으키지 않는 것이 요구된다.As for the conditioner of the CMP polishing pad, the wear of the polishing pad can be suppressed as much as possible. Furthermore, the surface of the pad is kept constant so that a predetermined polishing rate is always obtained, and there is no drop of diamond particles. It is required not to cause blindness on the cotton.
다이아몬드 입자를 컨디셔너 본체의 작용면에 금속 결합제를 사용하여 고착하는 방법에는 여러 가지가 있으나, 전착법은 비교적 용이하고 더욱이 다이아몬드 입자를 컨디셔너 본체의 작용면에 확실하게 고착시킬 수 있으므로 많이 사용되고 있다. 전착법에 의해 다이아몬드 입자를 고착하는 경우는, 컨디셔너 본체의 작용면에 다이아몬드 입자의 고정면을 남겨 두고서, 절연성의 마스킹 재료로 피복한다. 컨디셔너의 본체를 도금액에 담그고 입자 고정면에 입자를 놓고서 컨디셔너의 본체에 음극을 접속하고, 도금액에 양극을 접속하여 전기 도금을 행하여 다이아몬드 입자를 예비 고정한다. 다이아몬드 입자를 예비 고정한 후에 대부분의 입자는 그 일부가 본체의 입자 고정면에 접힌 상태에서 예비 고정되지만, 본체의 입자 고정면에 접히지 않은 상태에 부착하여, 부유하는 입자가 존재하는 경우도 있으므로, 예비 고정을 종료한 후에 입자층의 표면을 알루미나 숫돌, 탄화규소 숫돌 등을 사용하여 가볍게 연마하는 것에 의해 부유하는 입자를 제거하는 것이 바람직하다.There are various methods for fixing the diamond particles to the working surface of the conditioner body using a metal binder, but electrodeposition methods are relatively easy and the diamond particles can be reliably fixed to the working surface of the conditioner body. In the case where the diamond particles are fixed by the electrodeposition method, the fixed surfaces of the diamond particles are left on the working surface of the conditioner main body and coated with an insulating masking material. The main body of the conditioner is immersed in the plating liquid, the particles are placed on the particle fixing surface, and the negative electrode is connected to the main body of the conditioner, and the positive electrode is connected to the plating liquid to perform electroplating to pre-fix the diamond particles. After the diamond particles are preliminarily fixed, most of the particles are preliminarily fixed in a state where a part thereof is folded to the particle fixing surface of the main body. After the fixing is completed, it is preferable to remove the floating particles by gently polishing the surface of the particle layer using alumina grindstone, silicon carbide grindstone, or the like.
부유하는 다이아몬드 입자를 제거한 후에 컨디셔너의 본체를 다시 도금액에 넣어서, 본체에 음극을 접속하고 도금액에 양극을 접속하여 다이아몬드 입자 고정면의 도금을 행한다.After removing the floating diamond grains, the main body of the conditioner is put in the plating liquid again, the negative electrode is connected to the main body, and the positive electrode is connected to the plating liquid to perform plating of the diamond particle fixing surface.
그러나 종래의 전착 숫돌의 제조에 있어서, 컨디셔너 본체의 작용면에 다이아몬드 입자의 고정면을 남겨 두고서, 절연성의 마스킹 재료로 피복하는 경우에 미세한 크기의 적절한 치수 정밀도로 피복하는 것이 곤란하여 마스킹 되어 있지 않은 곳에 두 개 이상의 다이아몬드 입자가 동시에 들어가는 문제점이 있고, 마스킹 위치가 어긋나서 동일한 형상으로 재현하는 것이 곤란한 단점이 있다. However, in the manufacture of the conventional electrodeposited grindstone, it is difficult to coat with an appropriate masking precision of a fine size when leaving the fixed surface of the diamond particles on the working surface of the conditioner main body and coating it with an insulating masking material. There is a problem that two or more diamond particles enter at the same time, there is a disadvantage that it is difficult to reproduce the same shape because the masking position is shifted.
또한, 피복층이 평활하게 되지 않고 요철()이 심하게 발생하는 문제점을 안고 있으며, 피복층의 밀착력이 약하여 이후에 공정에서 벗겨지는 경우가 있는 문제점을 안고 있기 때문에, CMP 패드를 컨디셔닝 하는데 있어서 불량률이 매우 높은 단점을 안고 있다.
In addition, the coating layer is not smoothed and the unevenness ( ) Has a problem that occurs badly, and has a problem that the adhesion of the coating layer is weak and may be peeled off in the process later, the defect rate is very high in conditioning the CMP pad.
본 발명은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 화학적-기계적-연마(CMP)용 폴리싱 패드의 평탄화를 향상시킴과 동시에, 이 패드의 컨디셔닝을 효과적으로 행하는 기능을 가지고, 더구나 컨디셔닝 성능이 우수하고, 수명이 길며, 컨디셔너의 제조가 용이하여 제조시의 불량률을 현저히 감소시킬 수 있는 CMP 장치용 컨디셔너 및 그의 제조방법을 제공함에 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the conventional problems, and an object of the present invention is to improve the planarization of a polishing pad for chemical-mechanical-polishing (CMP), and at the same time, to effectively condition the pad. The present invention provides a conditioner for a CMP device and a method for manufacturing the same, which have excellent conditioning performance, long life, and easy manufacture of a conditioner, which can significantly reduce the defect rate during manufacturing.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 화학적-기계적-연마장치용 컨디셔너의 제조방법은 원형의 금속지지판상에 복수개의 전착구멍이 형성되어 있는 패턴형성용 마스크를 밀착시키고, 상기 지지판상의 표면에 스크린 인쇄를 통해 절연체 잉크를 마스킹하여 슬러리의 유동성을 확보하기 위한 유로가 상기 지지판의 총면적의 30~40% 비율의 면적을 차지하도록 상기 지지판의 총면적의 60~70%의 비율의 면적을 차지하도록 컨디셔닝 영역을 형성하는 단계;
상기 마스킹에 의해 형성된 상기 컨디셔닝 영역의 전착구멍에 평균입자크기 80~120메쉬인 전착용 (인조)다이아몬드 입자를 니켈도금법으로 도금액에 침지시켜 상기 전착용 (인조)다이아몬드 입자들의 평균크기의 3~5배의 평균간격을 가지도록 전착시키는 단계;
상기 전착이 완료된 후, 화학적 침전법을 이용하여 마스킹을 제거하는 단계; 및
상기 마스킹이 제거된 컨디셔너본체를 니켈 도금액에 침지시켜 상기 전착용 다이아몬드 입자경의 80 ~ 90% 범위의 두께를 가지도록 니켈 도금층을 형성하는 단계로 이루어지며,
상기 컨디셔닝 영역들은 상기 지지판의 중심부를 축으로 방사형태로 배열되는 것을 특징으로 한다. In the manufacturing method of the conditioner for chemical-mechanical-polishing apparatus of the present invention for solving the above problems, the mask for pattern formation in which a plurality of electrodeposition holes are formed on a circular metal support plate is brought into close contact with the surface on the support plate. Conditioning the flow path for masking the insulator ink through screen printing to secure the fluidity of the slurry occupies an area of 60 to 70% of the total area of the support plate so that the flow path occupies an area of 30 to 40% of the total area of the support plate. Forming a region;
Electrodeposited (artificial) diamond particles having an average particle size of 80 to 120 mesh in the electrodeposition hole of the conditioning region formed by the masking are immersed in a plating solution by a nickel plating method, and 3 to 5 times the average size of the electrodeposited (artificial) diamond particles. Electrodepositing to have an average interval of pears;
After the electrodeposition is completed, removing the masking by chemical precipitation; And
The masking conditioner body is immersed in a nickel plating solution to form a nickel plating layer to have a thickness in the range of 80 to 90% of the electrodeposited diamond particle diameter,
The conditioning regions are arranged radially about the central portion of the support plate.
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본 발명에 따른 화학적-기계적-연마(CMP)장치용 패드 컨디셔너의 제조방법에 따라 제조되는 컨디셔너는 CMP용 폴리싱 패드의 평탄화를 향상시킴과 동시에, 이 패드의 컨디셔닝을 효과적으로 행하는 기능을 가지며, 더욱이 컨디셔닝 성능이 우수하고, 수명이 긴 장점이 있다. The conditioner manufactured according to the method for producing a pad conditioner for a chemical-mechanical-polishing (CMP) device according to the present invention has a function of improving the planarization of the polishing pad for CMP and effectively performing the conditioning of the pad. It has the advantage of excellent performance and long life.
또한, 본 발명의 제조방법은 스크린 인쇄에 의해 마스킹을 행하므로 치수 정밀도가 엄격한 패턴 형상이 재현성 높게 용이하게 형성시킬 수 있으며, 스크린 인쇄된 절연체 잉크 층의 컨디셔너 금속에 대한 밀착력이 높고, 컨디셔너의 제조가 용이하기 때문에 제조시의 불량률을 현저히 감소시킬 수 있다.
In addition, since the manufacturing method of the present invention performs masking by screen printing, the pattern shape with strict dimensional accuracy can be easily formed with high reproducibility, and the adhesion of the screen-printed insulator ink layer to the conditioner metal is high, and the conditioner is manufactured. Since it is easy, the defective rate at the time of manufacture can be reduced significantly.
도 1은 본 발명의 화학적-기계적-연마(CMP)장치용 패드 컨디셔너의 제조방법의일예를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 컨디셔너를 도시한 평면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 컨디셔너의 단면도이다.
도 4 내지 6은 본 발명의 변형 실시예에 따라 제조된 컨디셔너들의 일형태를 각각 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 컨디셔너를 구비한 화학기계적 연마장치의 일예를 도시한 것이다.1 illustrates an example of a method of manufacturing a pad conditioner for a chemical-mechanical-polishing (CMP) device of the present invention.
2 is a plan view illustrating a conditioner according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view of a conditioner according to an embodiment of the present invention.
4 to 6 each show one form of conditioners manufactured according to a variant embodiment of the invention.
7 shows an example of a chemical mechanical polishing apparatus having a conditioner according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
첨부도면 도 1은 본 발명의 화학적-기계적-연마(CMP)장치용 패드 컨디셔너의 제조방법의일예를 도시한 것이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 컨디셔너를 도시한 평면도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 컨디셔너의 단면도이며, 도 4 내지 6은 본 발명의 변형 실시예에 따라 제조된 컨디셔너들의 일형태를 각각 도시한 것이며, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 컨디셔너를 구비한 화학기계적 연마장치의 일예를 도시한 것이다.
1 is a view showing an example of a method for manufacturing a pad conditioner for a chemical-mechanical-polishing (CMP) device of the present invention, FIG. 2 is a plan view showing a conditioner according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a cross-sectional view of a conditioner according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 4 to 6 each show one form of conditioners manufactured according to a modified embodiment of the present invention, and FIG. 7 is provided with a conditioner according to an embodiment of the present invention. One example of a chemical mechanical polishing apparatus is shown.
본 발명에 따른 화학적-기계적-연마장치용 컨디셔너의 제조방법은 원형의 금속지지판(12)상에 복수개의 전착구멍(18)을 형성할 수 있도록 패턴이 형성된 패턴형성용 마스크(14a)를 밀착시키고, 상기 지지판(12)상의 표면에 스크린 인쇄를 통해 절연체 잉크(16)를 마스킹하여 컨디셔닝 영역을 형성하는 단계(S1, S2);와 상기 마스킹에 의해 형성된 상기 컨디셔닝 영역의 전착구멍(18)에 전착용 (인조)다이아몬드 입자(20)를 니켈도금법으로 도금액에 침지시켜 전착시키는 단계(S3);와 상기 전착이 완료된 후, 화학적 침전법을 이용하여 마스킹을 제거하는 단계(S4); 및 상기 마스킹이 제거된 컨디셔너본체를 니켈 도금액에 침지시켜 니켈 도금층(22)을 형성하는 단계(S5)로 이루어진다. The manufacturing method of the conditioner for chemical-mechanical-polishing apparatus according to the present invention is in close contact with the pattern-forming
본 발명에 의하면, 상기 전착구멍(18)의 입경은 상기 전착용 다이아몬드입자경(d5)의 110 ~ 160%의 범위가 되도록 형성하는 것이 바람직하다. 상기 전착구멍(18)의 입경이 상기 다이아몬드 입자경(d5)의 160%를 넘으면, 상기 전착구멍(18) 한 곳에 2개 이상의 다이아몬드 입자가 전착되어 입자의 균등한 분산이 이루어지지 않는 문제가 있고, 또한, 전착구멍(18)의 입경이 110% 미만이면 다이아몬드 입자의 전착이 잘 이루어지지 않는 문제점이 있다. According to the present invention, the particle size of the
본 발명에 의하면, 상기 마스크의 두께 및 절연체 잉크의 마스킹 두께는 상기 전착용 다이아몬드 입자경(d5)의 50~150%의 범위인 것이 바람직하다. 만일, 상기 두께가 50% 미만 또는 150%를 초과할 경우 다이아몬드 입자의 균일한 전착을 이룰 수 없는 문제가 있다. According to this invention, it is preferable that the thickness of the said mask and the masking thickness of an insulator ink are 50 to 150% of the said electrodeposition diamond particle diameter d5. If the thickness is less than 50% or more than 150%, there is a problem that uniform electrodeposition of diamond particles cannot be achieved.
본 발명에 따르면, 상기 전착용 (인조)다이아몬드 입자는 그 평균입도가 80~120메쉬인 것을 사용하는 것이 바람직하다. According to the present invention, the electrodeposited (artificial) diamond particles are preferably those having an average particle size of 80 to 120 mesh.
본 발명에 따르면, 상기 니켈도금층의 도금두께(d3)는 상기 전착용 다이아몬드 입자경(d5)의 80 ~ 90% 범위가 되도록 도금하는 것이 바람직하다. 만일 80% 미만일 경우에는 전착된 다이아몬드 입자의 고착정도가 약해져 컨디셔너의 수명이 단축되는 문제가 있고, 90%를 초과할 경우에는 전착되어 고착된 다이아몬드 입자의 대부분을 감싸게 되어 다이아몬드 입자의 돌출부가 미미하거나 또는 완전히 감싸지게 되어 연마효율이 현저하게 떨어지는 단점이 있다.According to the present invention, the plating thickness (d3) of the nickel plated layer is preferably plated so as to be in the range of 80 to 90% of the electrode particle diameter (d5). If it is less than 80%, the degree of adhesion of the electrodeposited diamond particles is weakened, and the life of the conditioner is shortened. If it exceeds 90%, most of the electrodeposited and fixed diamond particles are enclosed, so that protrusions of the diamond particles are insignificant. Or it is completely wrapped there is a disadvantage that the polishing efficiency is significantly reduced.
본 발명에 따르면, 상기 컨디셔닝 영역(24)들은 상기 지지판(12) 총 면적의 60 ~ 70%비율의 면적을 차지하도록 형성하는 것이 바람직하며, 상기 지지판의 중심부를 축으로 방사형태로 배열되게 된다. According to the present invention, the
상기 컨디셔닝 영역의 형성으로 연마공정시 발생되는 슬러리의 원활한 외부배출을 위한 슬러리 유로(32, 31, 32, 34)가 형성되게 되며, 그 면적은 지지판(12)의 총면적의 30~40%의 비율의 면적을 가지게 된다. 상기 슬러리 유로는 상기 복수개의 컨디셔닝 영역들의 형성비율에 따라 그 형성 비율이 정해지게 된다. By forming the conditioning region, the
또한, 상기 슬러리 유로의 형태는 상기 컨디셔닝 영역들의 형태 또는 배열 모습에 의존한다. The shape of the slurry flow path also depends on the shape or arrangement of the conditioning regions.
본 발명에 따르면, 상기 전착된 다이아몬드입자들의 사이의 평균적인 간격(d4)은 연마효율을 높여주기 위해서 상기 복수개의 다이아몬드입자들의 평균적인 입자크기의 3 ~ 5배가 되도록 배열되는 것이 바람직하다.
According to the present invention, the average spacing d4 between the electrodeposited diamond particles is preferably arranged to be 3 to 5 times the average particle size of the plurality of diamond particles in order to increase the polishing efficiency.
본 발명에 따르면, 이상에서 개시된 제조방법에 의해 제조되며, 첨부도면 도2에 도시된 바와 같이, 회전 가능하고, 회전중심부와, 상기 회전중심부를 감싸는 중간부와, 상기 중간부를 감싸는 가장자리부를 갖는 금속지지판(12)과; 상기 금속지지판(12)의 중간부를 점유하며 복수개의 경질입자(22)들이 밀집배열된 복수개의 컨디셔닝 영역(24)들과; 상기 복수개의 컨디셔닝 영역들이 점유하지 않은 중간부와 상기 회전중심부와 상기 가장자리부를 점유하며 슬러리의 유동성을 확보하는 유로(30, 32, 34)를 포함하며; According to the present invention, a metal is manufactured by the manufacturing method disclosed above, and has a rotatable, rotating center portion, an intermediate portion surrounding the rotation center portion, and an edge portion surrounding the intermediate portion, as shown in FIG. A
상기 컨디셔닝 영역들은 상기 지지판의 총면적의 60~70% 비율의 면적을 차지하며 상기 중간부에서 방사형태로 배열되고, 상기 컨디셔닝 영역들에 전착되어 밀집 배열되어 있는 상기 복수개의 경질입자의 평균간격은 상기 경질입자들의 평균적인 크기의 3 ~ 5배이고,The conditioning regions occupy an area of 60 to 70% of the total area of the support plate and are radially arranged in the intermediate portion, and the average spacing of the plurality of hard particles electrodeposited and arranged in the conditioning regions is 3 to 5 times the average size of the hard particles,
상기 유로는 상기 지지판의 총면적의 30~40% 비율의 면적을 차지하며 상기 복수개의 컨디셔닝 영역들을 구획하도록 형성되는 화학적-기계적-연마장치용 컨디셔너가 개시된다. Disclosed is a conditioner for a chemical-mechanical-polishing apparatus, wherein the flow path occupies an area of 30 to 40% of the total area of the support plate and is formed to partition the plurality of conditioning regions.
상기 컨디셔닝 영역들은 상기 회전중심부로부터 가장자리부로 갈수록 폭이 점진적으로 커지고, 직선적으로 연장된 형태와, 상기 회전중심부로부터 가장자리부로 갈수록 폴이 점진적으로 커지고 곡선적으로 연장된 형태와, 상기 회전중심부에서 가장자리부 방향으로 폭이 일정하고 곡선적으로 연장된 형태와, 상기 지지판의 회전하는 방향으로 연장되고 폭이 일정한 곡선적으로 연장된 형태 중에서 어느 하나의 형태로 형성된다.The conditioning regions have a width that gradually increases from the center of rotation to the edge and extends linearly, and the pole gradually increases and curves toward the edge from the center of rotation, and the edge at the center of rotation. The width of the support plate is constant and curved, and the curved direction of the support plate extending in the direction of rotation and the width is formed in any one of the form.
이상에서 개시된 본 발명의 제조방법을 첨부도면 도 1을 참조하여 보다 상세히 설명하면, 우선 컨디셔너를 제조하기 위한 금속지지판(12)과 패터닝 마스크(14a)를 준비한다. The manufacturing method of the present invention disclosed above will be described in more detail with reference to FIG. 1. First, a
상기 준비된 패터닝 마스크(14a)를 상기 금속지지판(12)의 일면에 밀착시키고(S1), 상기 패터닝 마스크(14a)에 스크린 인쇄방법을 이용하여 절연체 잉크(16)를 마스킹한다(S2). 이때, 상기 패터닝 마스크의 패턴 형태에 따라 도 2 및 도4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 컨디셔닝 영역(24)과 전착구멍(18)이 형성된다. The
상기 패터닝 마스크는 전착구멍(18)의 입경이 상기 전착용 다이아몬드입자경(d5)의 110 ~ 160%의 범위가 되도록 형성하기 위하여 패터닝된 마스크를 사용한다.The patterned mask uses a patterned mask to form the particle size of the
상기 마스크의 두께(d1) 및 절연체 잉크의 마스킹 두께는 상기 전착용 다이아몬드 입자경(d5)의 50~150%의 범위를 가진다. The thickness d1 of the mask and the masking thickness of the insulator ink have a range of 50 to 150% of the electrode particle diameter d5.
상기 전착구멍(18)이 형성된 다음, 상기 마스킹하는 단계에서 사용된 패터닝 마스크(14a)와 반대의 패턴이 형성된 마스크(14b)를 준비하여 밀착시키고, 상기 마스킹된 금속지지판(12)을 평균입자크기 80 ~ 120메쉬인 다이아몬드 입자(20)가 함유되어 있는 니켈도금액에 침지시켜, 상기 다아아몬드 입자(20)가 상기 전착구멍(18)에 전착되도록 1차 도금처리한다.(S3)After the
상기 1차 도금처리가 완료된 다음, 상기 전착구멍(18)에 전착되지 않은 다이아몬드 입자(20)와 마스킹용 절연성 잉크(16)를 화학적 처리방법을 이용하여 제거한다.(S4)After the primary plating process is completed, the
상기 S4단계 후, 완성된 금속지지판 본체(12)를 니켈도금액에 침지시켜 상기 금속지지판 본체에 음극을 접속하고, 상기 니켈도금액에 양극을 접속하여 다이아몬드 입자 고정면에 니켈(Ni) 도금층(22)을 형성하여 상기 다이아몬드 입자를 고착시킨다.(S5) 여기서, 상기 금속지지판의 상면에 전착되어 있는 다이아몬드 입자의 상측에 상기 니켈 도금층(22)의 두께가 상기 다이아몬드 입자 크기의 80 ~ 90%가 되도록 도금하기 위하여 패터닝 마스크(14c)를 위치시켜 도금하게 된다. After the step S4, the finished metal
상기 고착된 다이아몬드입자(20, 20a, 20b, 20c, 20d)들 사이의 평균적인 간격(d4)은 상기 복수개의 다이아몬드입자들의 평균적인 크기(d5)의 3 ~ 5배가 되도록 배열되게 된다.(첨부도면 도 3 참조) The average spacing d4 between the fixed
상기와 같이 제조되는 컨디셔너에 형성되는 컨디셔닝 영역(24)들은 상기 지지판(12) 총 면적의 60 ~ 70%비율의 면적을 차지하도록 형성되며, 상기 지지판의 중심부를 축으로 방사형태로 배열되게 된다. The
상기 컨디셔닝 영역의 형성으로 연마공정시 발생되는 슬러리의 원활한 외부배출을 위한 슬러리 유로(30, 32, 34)가 형성되게 되며, 그 면적은 지지판의 총면적의 30~40%의 비율의 면적을 가지게 된다. 상기 슬러리 유로는 상기 복수개의 컨디셔닝 영역들의 형성비율에 따라 그 형성 비율이 정해지게 된다. By forming the conditioning region, the
또한, 상기 슬러리 유로의 형태는 상기 컨디셔닝 영역들의 형태 또는 배열 모습에 의존한다.
The shape of the slurry flow path also depends on the shape or arrangement of the conditioning regions.
이상의 제조과정에 따라 제조된 본 발명에 따른 컨디셔너는 첨부도면 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 컨디셔닝 영역들은 상기 회전중심부로부터 가장자리부로 갈수록 폭이 점진적으로 커지고, 직선적으로 연장된 형태가 될 수 있고, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 회전중심부로부터 가장자리부로 갈수록 폭이 점진적으로 커지고 곡선적으로 연장된 형태일 수 있다.The conditioner according to the present invention manufactured according to the above manufacturing process as shown in Figure 2, the conditioning area is gradually wider from the center of rotation to the edge toward the edge may be a linear extension form, As shown in Figure 4, the width from the rotation center portion to the edge portion may be gradually enlarged and curved in shape.
또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 회전중심부에서 가장자리부 방향으로 폭이 일정하고 곡선적으로 연장된 형태일 수 있고, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 지지판의 회전하는 방향으로 연장되고 폭이 일정한 곡선적으로 연장된 형태로 형성될 수 있다. In addition, as shown in FIG. 5, the width may be constant and curved in a direction extending from the center of rotation to the edge portion, and as shown in FIG. 6, the width of the support plate extends in the direction of rotation of the support plate. It may be formed in a constant curved extension form.
상기 컨디셔닝 영역(24)들 사이에서 슬러리의 유동성이 충분히 확보되도록 각 컨디셔닝 영역들은 지지판의 회전방향으로 소정간격(d1)을 두고 규칙적으로 배열된다. 도한, 컨디셔너(10) 안팎으로 슬러리의 유동성이 충분히 확보되도록 각 컨디셔닝 영역(24)들은 지지판(12)의 가장자리와 일정한 간격(d2)으로 이격되고, 지지판의 중심과도 일정한 간격(d3)으로 이격된다. 이에따라, 지지판에는 경질입자(다이아몬드 입자)로 이루어진 다수개의 컨디셔닝 영역들이 일정간격(d1)으로 회전방향으로 배열되고, 또한, 다수개의 컨디셔닝 영역들이 지지판의 중심부와 가장자리 사이의 중간부를 점유한 형태가 된다.Each conditioning region is regularly arranged at a predetermined distance d1 in the rotational direction of the support plate so as to sufficiently secure the fluidity of the slurry between the
본 발명의 첨부도면에 도면부호가 도시되지 않은 회전중심부, 중간부, 가장자리부에 대하여는, 상기 회전중심부는 일정거리(d3)를 유지하고 있는 컨디셔닝 영역이 형성되지 않은 지지판의 중심부를 의미하며, 중간부는 컨디셔닝 영역이 형성되는 곳으로 상기 회전중심부와 가장자리부의 중간부를 의미하며, 상기 가장자리부는 지지판의 외주로 일정거리(d2)를 가지는 지지판의 가장자리를 의미한다.With respect to the center of rotation, the middle, and the edge of which the reference numerals are not shown in the accompanying drawings of the present invention, the center of rotation means a central portion of the support plate on which the conditioning area is not maintained, which maintains a constant distance d3. The part means an intermediate part of the rotation center and the edge part where the conditioning area is formed, and the edge part means an edge of the support plate having a predetermined distance d2 around the support plate.
로부터 가장자리부로 갈수록 폭이 점진적으로 커지고, 직선적으로 연장된 형태와, 상기 회전중심부로부터 가장자리부로 갈수록 폴이 점진적으로 커지고 곡선적으로 연장된 형태와, 상기 회전중심부에서 가장자리부 방향으로 폭이 일정하고 곡선적으로 연장된 형태와, 상기 지지판의 회전하는 방향으로 연장되고 폭이 일정한 곡선적으로 연장된 형태 중에서 어느 하나의 형태로 형성된다.
The width gradually increases from the center of rotation to the edge, and extends linearly, and the pole gradually increases and curves from the rotation center toward the edge, and the width is constant and curved from the rotation center toward the edge. It is formed in any one of an extended form and a curved extension extending in the direction of rotation of the support plate and constant width.
본 발명에서는 이상에서 설명되는 제조방법에 따라 컨디셔너를 제조하고, 종래에 사용되는 컨디셔너와의 특성을 비교하였으며, 하기의 실험예로 본 발명이 한정되는 것은 아니다. In the present invention, the conditioner was prepared according to the manufacturing method described above, and compared with the conditioner used in the prior art, the present invention is not limited to the following experimental examples.
컨디셔너 본체의 작용면에 다이아몬드 입자의 고정면을 남겨 두고서, 스크린 인쇄에 의하여 절연성의 잉크를 피복하였다. 마스킹의 두께를 전착할 100 메쉬 다이아몬드 입자경의 80%로 하였으며, 더욱이 다이아몬드 입자를 전착시키기 위해 마스킹하지 않는 구멍, 즉 전착구멍(18)의 직경을 전착할 다이아몬드 입자경의 140%로 하였다. 그 후에 컨디셔너의 본체를 도금액에 양극을 접속하여 전기 도금을 행하여 다이아몬드 입자를 예비 고정하였다. 다이아몬드 입자를 예비 고정함에 의해, 대부분의 입자는 그 일부가 본체의 입자 고정면에 접한 상태에서 예비 고정되지만, 본체의 입자 고정면에 접하지 않은 상태에 부착하여, 부유하는 입자가 존재하는 경우도 있으므로, 예비 고정을 종료한 후에 입자층의 표면을 알루미나 숫돌, 탄화규소 숫돌 등을 사용하여 가볍게 연마하는 것에 의해 부유하는 입자를 재거하는 것이 바람직하다.The insulating ink was coated by screen printing leaving the fixed surface of the diamond grains on the working surface of the conditioner body. The thickness of the masking was 80% of the 100 mesh diamond particle size to be electrodeposited, and the diameter of the unmasked hole, that is, the
부유하는 다이아몬드 입자를 제거한 후에 컨디셔너의 본체를 다시 도금액에 담그며, 본체에 음극을 접속하고 도금액에 양극을 접속하여 다이아몬드 입자 고정면의 최종 Ni 도금을 행하였다.After removing the floating diamond particles, the main body of the conditioner was again immersed in the plating liquid, and the negative electrode was connected to the main body, and the positive electrode was connected to the plating liquid to perform final Ni plating of the diamond particle fixing surface.
컨디셔너의 형상은 실험예 1에서는 도 4와 같이 전착부, 즉 컨디셔닝 영역이 스파이럴 형상이 되도록 하였으며, 실험예 2에서는 도 2에 도시된 바와 같은 형상을 가지도록 하였다.The shape of the conditioner in Experimental Example 1 was to have an electrodeposition, that is, the conditioning region is a spiral shape as shown in Figure 4, in Experimental Example 2 to have a shape as shown in FIG.
실험예 1 및 실험예 2 모두 형성된 컨디셔닝 영역에 따라 슬러리 유로가 형성되었다.In each of Experimental Example 1 and Experimental Example 2, a slurry flow path was formed in accordance with the formed conditioning region.
실험예 1 및 실험예 2는 컨디셔닝 영역의 형상을 제외하고는 다른 모든 제조 조건은 동일하였다. In Experimental Example 1 and Experimental Example 2, all other manufacturing conditions were the same except for the shape of the conditioning region.
종래예는 종래의 제조방법에 따라 제조되어 시중에서 판매되는 동일 형상의 컨디셔너를 사용하였다. 실험예 1, 실험예 2 및 종래 제품의 컨디셔너(10)를, 첨부도면 도 7에 도시된 바와 같은 연마장치에 설치하여 반도체의 웨이퍼 가공에 사용되는 화학-기계-연마 장치의 패드 컨디셔닝을 행하였고, 그 결과는 하기의 표 1과 같다.The conventional example used the same shape conditioner manufactured according to the conventional manufacturing method and sold commercially. The
(㎛/h)Conditioning Speed
(Μm / h)
(hr)Conditioner Life
(hr)
(㎚)Wafer Surface Roughness
(Nm)
실험예 1 및 실험예 2의 패드 연마속도비, 컨디셔닝 속도 및 컨디셔너 수명이 종래 제품에 비해 현저히 높으며, 웨이퍼의 표면거칠기 및 스크래치 개수의 경우에서도 실험예 1과 실험예 2가 종래제품에 비해 현저히 낮은 값을 보이며, 실험예 1및 실험예 2의 컨디셔너를 사용한 경우 패드의 연삭흔이 거의 나타나지 않았으나, 종래제품의 컨디셔너를 사용한 경우는 패드의 표면에 연삭흔이 많이 나타났다.
The pad polishing rate ratio, conditioning speed and conditioner life of Experimental Example 1 and Experimental Example 2 were significantly higher than those of the conventional products, and Experimental Examples 1 and 2 were significantly lower than those of the conventional products even in the case of wafer surface roughness and the number of scratches. In the case of using the conditioners of Experimental Example 1 and Experimental Example 2, the grinding marks of the pads were hardly seen, but the grinding marks appeared on the surface of the pads.
이상에서 서술한 바와 같이 본 발명은, 스크린 인쇄에 의해 마스킹을 행하므로 치수 정밀도가 엄격한 패턴 형상이 재현성 높게 용이하게 형성시킬 수 있으며, 스크린 인쇄된 마스킹 잉크층의 컨디셔너 금속에 대한 밀착력이 높으며, 또한 컨디셔너 금속에 전착되는 80~120메쉬의 다이아몬드 입자가, 마스킹 되지 않은 곳, 즉 전착구멍(18)에 한 개씩 분산된다. 따라서 CMP용 폴리싱 패드의 평탄화를 향상시킴과 동시에, 이 패드의 컨디셔닝을 효과적으로 행하는 기능을 가지고, 더구나 컨디셔닝 성능이 우수하고, 수명이 길며, 컨디셔너의 제조가 용이하기 때문에 제조시의 불량률을 현저히 감소시킬 수 있다.
As described above, the present invention masks by screen printing, so that a pattern shape with strict dimensional accuracy can be easily formed with high reproducibility, and the adhesion of the screen printed masking ink layer to the conditioner metal is high, and 80 to 120 mesh diamond particles electrodeposited to the conditioner metal are dispersed one by one in the unmasked place, that is, in the
10: 컨디셔너 12: 금속지지판,
14a, 14b, 14c: 패터닝 마스크 16: 절연체 잉크
18: 전착구멍
20, 20a, 20b, 20c, 20d: 다이아몬드 입자
22: 니켈 도금층 24: 컨디셔닝영역
30, 31, 32, 34: 슬러리 유로 10: conditioner 12: metal support plate,
14a, 14b, 14c: patterning mask 16: insulator ink
18: electrodeposition hole
20, 20a, 20b, 20c, 20d: diamond particles
22: nickel plated layer 24: conditioning area
30, 31, 32, 34: slurry flow path
Claims (9)
상기 마스킹에 의해 형성된 상기 컨디셔닝 영역의 전착구멍에 평균입자크기 80~120메쉬인 전착용 (인조)다이아몬드 입자를 니켈도금법으로 도금액에 침지시켜 상기 전착용 (인조)다이아몬드 입자들의 평균크기의 3~5배의 평균간격을 가지도록 전착시키는 단계;
상기 전착이 완료된 후, 화학적 침전법을 이용하여 마스킹을 제거하는 단계; 및
상기 마스킹이 제거된 컨디셔너본체를 니켈 도금액에 침지시켜 상기 전착용 다이아몬드 입자경의 80 ~ 90% 범위의 두께를 가지도록 니켈 도금층을 형성하는 단계로 이루어지며,
상기 컨디셔닝 영역들은 상기 지지판의 중심부를 축으로 방사형태로 배열되는 것을 특징으로 하는 화학적-기계적-연마장치용 컨디셔너의 제조방법.
A flow path for securing the fluidity of the slurry by contacting the insulator ink through the screen printing on the surface of the support plate, with a pattern forming mask in which a plurality of electrodeposition holes are formed on the circular metal support plate. Forming a conditioning area to occupy an area of 60 to 70% of the total area of the support plate to occupy an area of 30 to 40% of the area of the support plate;
Electrodeposited (artificial) diamond particles having an average particle size of 80 to 120 mesh in the electrodeposition hole of the conditioning region formed by the masking are immersed in a plating solution by a nickel plating method, and 3 to 5 times the average size of the electrodeposited (artificial) diamond particles. Electrodepositing to have an average interval of pears;
After the electrodeposition is completed, removing the masking by chemical precipitation; And
The masking conditioner body is immersed in a nickel plating solution to form a nickel plating layer to have a thickness in the range of 80 to 90% of the electrodeposited diamond particle diameter,
And said conditioning zones are arranged radially about the central portion of said support plate.
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