KR100842486B1 - Ｃｍｐ 장비의 폴리싱패드와 이의 제조장치 - Google Patents

Ｃｍｐ 장비의 폴리싱패드와 이의 제조장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 CMP 장비의 폴리싱패드와 이의 제조장치에 관한 것으로서, CMP 장비의 폴리싱패드에 있어서, 웨이퍼가 폴리싱을 위하여 밀착되는 면에 다각형 테두리의 패턴이 연속적으로 돌출 형성된다. 따라서, 본 발명은 표면에 동일한 형태의 패턴이 연속적으로 형성됨으로써 웨이퍼 표면에 국부적으로 발생되는 폴리싱 정도의 차이를 방지함으로써 폴리싱의 균일도를 향상시키는 효과를 가지고 있다.
폴리싱패드, 패턴, 개방부, 식각형 몰드판, 식각형 금형판, 회전롤러, 프레스

Description

ＣＭＰ 장비의 폴리싱패드와 이의 제조장치{POLISHING PAD OF A CHEMICAL-MECHANICAL POLISHER AND APPARATUS FOR FABRICATING BY THE SAID}
도 1은 종래의 기술에 따른 CMP 장비를 도시한 개략도이고,
도 2는 종래의 기술에 따른 CMP 장비의 폴리싱패드 제조장치를 도시한 도면이고,
도 3은 종래의 기술에 따른 CMP 장비의 폴리싱패드를 촬영한 사진이고,
도 4는 본 발명에 따른 CMP 장비의 폴리싱패드를 도시한 평면도이고,
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 CMP 장비의 폴리싱패드 제조장치의 회전롤러를 도시한 사시도이고,
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 CMP 장비의 폴리싱패드 제조장치를 도시한 구성도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100 : 폴리싱패드 110 : 패턴
120 : 개방부 130 : 폴리싱면
200 : 회전롤러 210 : 식각형 몰드판
220 : 패턴 230 : 개방부
310 : 식각형 금형판 320 : 상부프레스
330 : 하부프레스 340 : 반송롤러
350 : 반송벨트
본 발명은 CMP 장비의 폴리싱패드와 이의 제조장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 표면에 동일한 형태의 패턴이 연속적으로 형성됨으로써 웨이퍼 표면에 국부적으로 발생되는 폴리싱 정도의 차이를 방지하는 CMP 장비의 폴리싱패드와 이의 제조장치에 관한 것이다.
현재, 반도체 칩의 집적도는 빠른 속도로 크게 증가하고 있으며, 이러한 반도체 칩의 고집적화를 위해서는 반도체 칩의 구조적인 측면과 재료적인 측면에서 많은 연구가 계속되고 있다. 여기서 구조적인 측면에서는 메탈층이 증가하고 있고, 소자와 소자 사이를 분리하기 위하여 STI 방법이 사용되고 있으며, 재료적인 측면에서는 구리(Cu)와 저유전율 물질(low-k) 등이 사용되고 있다.
이와 같은 이유에서 화학적 기계적 연마(chemical mechanical polishing, 이하 'CMP'라 함) 공정은 메탈층이 증가함에 따라 그 쓰임새가 점점 더 중요해지고 있다.
종래의 CMP 공정에 사용되는 장비를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래의 기술에 따른 CMP 장비를 도시한 개략도이다. 도시된 바와 같 이, 종래의 기술에 따른 CMP 장비(10)는 폴리싱패드(11a)가 상면에 부착된 폴리싱플래튼(11)과, 메탈층이 오버필된 웨이퍼(W)의 배면이 장착되는 폴리싱헤드(12)와, 폴리싱패드(11a) 표면에 연마를 위한 슬러리를 투입하기 위한 슬러리공급부(13)와, 폴리싱패드(11a)를 절삭하여 폴리싱패드(11a)에서 슬러리를 담아두기 위한 미세한 기공을 회복시키는 컨디셔너(14)를 포함한다.
이와 같은 종래의 기술에 따른 CMP 장비(10)는 폴리싱헤드(12)가 웨이퍼(W)를 진공으로 흡착하여 폴리싱플래튼(11)으로 로딩하여 폴리싱패드(11a)에 일정 압력을 밀착시켜서 회전시키면 폴리싱플래튼(11)의 회전에 의해 웨이퍼(W)와 폴리싱패드(11a)사이에 기계적인 연마가 이루어지고, 슬러리공급부(13)로부터 폴리싱패드(11a)로 공급되는 슬러리가 웨이퍼(W) 표면의 오버필된 메탈층과 반응하도록 함으로써 화학적인 연마가 이루어지도록 한다.
도 2는 종래의 기술에 따른 CMP 장비의 폴리싱패드 제조장치를 도시한 도면이다. 도시된 바와 같이, 종래의 CMP 장비의 폴리싱패드 제조장치(20)는 연마슬러리를 공급하는 슬러리공급부(21)와, 슬러리공급부(21)로부터 공급된 연마슬러리가 분사되어 이송되는 이송용 필름(22)과, 이송용 필름(22)이 배출되는 제 1 언와인더부(unwind station; 23)와, 제 1 언와인더부(23)와 다른 영역에 배치되는 제 2 언와인더부(24)와, 제 2 언와인더부(24)로부터 배출되어 회전롤러(서포트 드럼, support drum; 25)로 인입되어 이송용 필름(22)과 접촉하게 되는 폴리머 기재(백킹, backing ; 26)와, 슬러리가 제거된 이송용 필름(22)이 롤링되는 제 1 맨드럴(27)과, 회전롤러(25)로부터 유출되어 연마슬러리가 폴리머 기재(26)에 인쇄되 어 구성되는 고정입자 폴리싱패드(11a)가 롤링되는 제 2 맨드럴(28)과, 폴리머 기재(26)에 인쇄된 연마슬러리를 경화시키기 위한 광에너지를 제공하는 에너지원(29)과, 회전롤러(25)에 유입하기 이전에 이송용 필름(22)과 폴리머 기재(26)를 서로 콘택시키는 콘택 닙롤(contact nip roll; 31)을 포함한다.
이 때, 연마슬러리는 바인더 전구체(binder precursor), 연마입자(abrasive particle), 첨가제(optional addictive)를 알맞게 혼합하여 제조하며, 에너지원(29)으로부터 전사되는 광에너지에 의해 경화된다.
이와 같은 종래의 CMP 장비의 폴리싱패드 제조장치(20)를 작용을 구체적으로 살펴보면, 폴리머 기재(26)를 제 2 언와인더부(24)로부터 유출시키고, 이송용 필름(22)은 제 1 언와인더부(23)로부터 유출시키며, 유출된 이송용 필름(22)상에는 슬러리공급부(21)를 통해 연마슬러리를 분사한다. 이 때, 연마슬러리를 분사하는 동안에 공기 버블이 발생하지 않도록 주의한다.
이송용 필름(22)상에 연마슬러리를 코팅한 후에는, 콘택 닙롤(31)에 의해 폴리머 기재(26)와 이송용 필름(22)을 서로 콘택시키고, 이송용 필름(22)에 코팅된 연마슬러리를 폴리머 기재(26)에 젖게 한다. 여기서, 콘택 닙롤(31)과 회전롤러(25)의 가압에 의해 이송용 필름(22)의 연마슬러리를 폴리머 기재(26) 표면으로 젖게 한다.
콘택 립롤(31)을 통과한 이송용 필름(22)과 폴리머 기재(26)에 대해서는 자외선과 같은 광에너지를 조사하는데, 에너지원(29)으로부터 출사된 광에너지에 의해 연마슬러리의 바인더 전구체가 부분 경화되어 연마슬러리가 이송용 필름(22)으 로부터 제거되어 폴리머 기재(26)로 인쇄될 때 흐르지 않게 된다.
이 후 도시되지는 않았으나, 폴리머 기재(26) 표면에 인쇄되어 부분 경화된 연마슬러리는 회전롤러(25) 통과 이후에도 또 다른 에너지원에 의해 경화되어 완전 경화된다. 따라서, 이송용 필름(22) 및 폴리머 기재(26)는 광에너지의 통과를 위해 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리에스테르(polyester), 폴리카보네이트(poly carbonate), 폴리에테르 술폰(poly-ether sulfone), 폴리 메틸메타클리레이트(poly-methylmethacrylate), 폴리우레탄(poly urethane)등을 재료로 한다.
연마슬러리가 제거된 이송용 필름(22)은 재사용을 위해 제 1 맨드럴(27)에 되감아지고, 폴리머 기재(26)에 연마슬러리가 코팅되어 형성된 고정입자 폴리싱패드(11a)는 제 2 맨드럴(28)에 되감아진다.
한편, CMP 공정시 웨이퍼(W) 표면에 대한 평탄화가 정밀하게 이루어지기 위해서 웨이퍼(W)에 접촉하는 폴리싱패드(11a)의 표면 거칠기와 전체적 탄력이 적절하게 유지되어야 하므로 컨디셔너(14)에 의해 폴리싱패드(11a)의 상태를 유지시킨다.
그리고, 종래의 CMP 공정은 폴리싱패드(11a)와 슬러리의 특성에 많은 영향을 받게 되며, 이중에서 폴리싱패드(11a)는 웨이퍼(W)와 직접적으로 접촉하는 것으로 폴리싱패드(11a)의 표면 상태에 따라 연마율과 유니포머티(uniformity), 결함에 많은 영향을 준다.
폴리싱패드(11a) 표면은 크게 슬러리의 유동에 영향을 끼치는 그루브(groove)와 슬러리를 가공부위에 운반하는 역할을 하는 미세 기공(micro pore)과 폴리싱 입자를 웨이퍼(W) 표면에 압입하는 사이드 월(side-wall) 부분으로 이루어져 있다.
그러나, 도 3에 도시된 바와 같이, 폴리싱패드(11a)는 표면에 불규칙한 형태로 미공들이 형성되어 있으며, 이러한 불규칙적인 미공의 분포가 국부적인 연마 뷸균일도를 가져오며, 이러한 영향은 디바이스가 줄어듬에 따라 더욱 더 심화될 것이다. 그러므로, 폴리싱패드(11a)는 그 표면이 균일하고도 유체역학적으로 최적화되도록 설계되어질 필요가 있다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 표면에 동일한 형태의 패턴이 연속적으로 형성됨으로써 웨이퍼 표면에 국부적으로 발생되는 폴리싱 정도의 차이를 방지함으로써 폴리싱의 균일도를 향상시키는 CMP 장비의 폴리싱패드와 이의 제조장치를 제공하는데 있다.
이와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은, CMP 장비의 폴리싱패드에 있어서, 웨이퍼가 폴리싱을 위하여 밀착되는 면에 다각형 테두리의 패턴이 연속적으로 돌출 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 CMP 장비의 폴리싱패드를 제작하는 장치에 있어서, 일정한 패턴의 음각을 가진 식각형 몰드판이 외부 표면에 부착되는 회전롤러와, 회전롤러의 일측에 구비되는 제 1 및 제 2 언와인더부(unwind station)와, 회전롤러의 타측에 구비되는 제 1 및 제 2 맨드럴(mandrel)과, 제 1 언와인더부로부터 배출되어 회전롤러를 지나 제 1 맨드럴로 감겨지는 이송용 필름과, 이송용 필름 상부에 배치되 어 이송용 필름상에 슬러리를 공급하는 슬러리공급부와, 제 2 언와인더부로부터 배출되어 회전롤러를 지나 제 2 맨드럴로 감겨지고, 회전롤러의 롤링에 의해 이송용 필름의 슬러리가 인쇄되는 폴리머 기재를 포함하며, 회전롤러는 식각형 몰드판에 다각형 테두리의 패턴이 연속적으로 음각되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 CMP 장비의 폴리싱패드를 제작하는 장치에 있어서, 일정한 패턴의 음각을 가진 식각형 금형판이 내측면에 부착되어 있는 제 1 프레스 및 제 1 프레스에 대향하는 제 2 프레스로 구성되는 프레스와, 프레스 양측에 각각 구비되는 반송롤러와, 반송롤러의 회전에 의해 일측 방향에서 반대측 방향으로 이동하는 반송벨트와, 반송벨트 상에 배치되는 폴리머 기재와, 프레스 일측의 폴리머 기재상에 구비되어 연마슬러리를 분사하는 슬러리공급부를 포함하며, 제 1 프레스는 식각형 금형판에 다각형 테두리의 패턴이 연속적으로 음각되어 있는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 더욱 상세히 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명에 따른 CMP 장비의 폴리싱패드를 도시한 평면도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 폴리싱패드(100)는 웨이퍼(W; 도 1에 도시)가 폴리싱을 위하여 밀착되는 폴리싱면(130)에 다각형 테두리의 패턴(110)이 연속적으로 돌출 형성된다.
폴리싱패드(100)는 CMP 장비에서 폴리싱시 폴리싱헤드(12; 도 1에 도시)에 의해 로딩되어 가압 및 회전되는 웨이퍼(W; 도 1에 도시)에 밀착되어 웨이퍼(W; 도 1에 도시)의 오버필된 메탈층을 연마한다.
폴리싱패드(100)에 돌출 형성되는 다각형 테두리의 패턴(110)은 다양한 형상을 가질 수 있으며, 본 실시예에서는 벌집 형태를 가진다. 따라서, 패턴(110)이 벌집 형태를 가짐으로써 웨이퍼의 폴리싱에 대한 유니포머티(uniformity) 향상을 위하여 패턴(110)의 균일한 분포 및 형태를 가능하도록 한다.
패턴(110)은 폴리싱시 내부에 갇혀 버린 슬러리가 응력을 만들어 웨이퍼 표면에 손상을 입히는 것을 방지하도록 다각형의 테두리에 불연속적으로 형성되기 위한 개방부(120)가 하나 또는 다수로 형성된다.
패턴(110)은 제작이 가능한 범위에서 웨이퍼(W)에 대한 폴리싱 효율 및 균일성 증대를 위해서 높이(h)가 50㎛ ∼ 410㎛이고, 폭(d)이 100㎛ ∼ 1000㎛이며, 내측면에서 중심까지의 거리(a)와 외측면에 중심까지의 거리(b)가 0.4 ∼ 0.8 : 1인 것이 바람직하다.
이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 CMP 장비의 폴리싱패드(100)는 폴리싱면(130)에 다각형 테두리의 패턴(110), 바람직하게는 벌집 형상으로 연속적으로 돌출 형성됨으로써 폴리싱면(130)에 균일한 배열 및 형태를 가지는 패턴(110) 형성을 가능하도록 하며, 이로 인해 웨이퍼에 대한 폴리싱의 균일성을 증대시킨다.
또한, 패턴(110)의 일측, 또는 여러 측에 개방되도록 형성됨으로써 불연속적인 부분인 개방부(120)를 가지도록 하여 이러한 개방부(120)를 통해서 슬러리가 이 동하는 통로를 제공하며, 이로 인해 폴리싱시 가압에 의해 패턴(110)내에 갇혀 버리는 슬러리가 응력을 유발하여 웨이퍼 표면에 손상을 주는 것을 방지할 수 있으며, 폴리싱을 마친 웨이퍼가 폴리싱헤드(12; 도 1에 도시)에 의해 상승시 빨판처럼 작용하여 폴리싱패드(100)에 붙어 버리는 현상을 방지할 수 있다.
그리고, 패턴(110)은 높이(h)가 50㎛ ∼ 410㎛이고, 폭(d)이 100㎛ ∼ 1000㎛이며, 내측면에서 중심까지의 거리(a)와 외측면에 중심까지의 거리(b)가 0.4 ∼ 0.8 : 1 비율을 가짐으로써 제작이 가능한 범위내에서 웨이퍼(W)에 대한 폴리싱 효율 및 균일성 증대를 가져온다.
본 발명에 따른 CMP 장비의 폴리싱패드 제조장치에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한, 종래와 동일한 부분에 대해서는 동일한 부호를 부여하여 설명하기로 하겠다.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 CMP 장비의 폴리싱패드 제조장치의 회전롤러를 도시한 사시도이다. 본 발명의 제 1 실시예에 따른 CMP 장비의 폴리싱패드 제조장치는 일정한 패턴의 음각을 가진 식각형 몰드판(210)이 외부 표면에 부착되는 회전롤러(200)와, 회전롤러(200)의 일측에 구비되는 제 1 및 제 2 언와인더부(unwind station)(23,24)와, 회전롤러(200)의 타측에 구비되는 제 1 및 제 2 맨드럴(mandrel)(27,28)과, 제 1 언와인더부(23)로부터 배출되어 회전롤러(200)를 지나 제 1 맨드럴(27)로 감겨지는 이송용 필름(22)과, 이송용 필름(22) 상부에 배치되어 이송용 필름(22)상에 슬러리를 공급하는 슬러리공급부(21)와, 제 2 언와인더부(24)로부터 배출되어 회전롤러(25)를 지나 제 2 맨드럴(28)로 감겨지고, 회전롤 러(200)의 롤링에 의해 이송용 필름(22)의 슬러리가 인쇄되는 폴리머 기재(26)를 포함하며, 회전롤러(200)는 식각형 몰드판(210)에 다각형 테두리의 패턴(220)이 연속적으로 음각되어 있다.(도 2 참조)
이러한 회전롤러(200)는 식각형 몰드판(210)에 형성되는 패턴(220)이 벌집 형태를 가지는 것이 바람직하고, 다각형의 테두리에 불연속적으로 형성되기 위한 개방부(230)가 하나 또는 다수로 형성됨으로써 이와 상응하여 폴리싱패드(100 ; 도 4에 도시)에서 벌집 형태의 패턴(110 ; 도 4에 도시) 및 개방부(120 ; 도 4에 도시)를 형성하도록 한다.
회전롤러(200)의 개방부(230)는 패턴(220)상에 불연속적인 부분을 형성하기 위하여 음각인 패턴(220)에 비하여 융기된 부분으로서 식각형 몰드판(210)과 동일한 면을 가진다.
회전롤러(200)의 식각형 몰드판(210)에 형성되는 패턴(220)은 높이가 50㎛ ∼ 410㎛이고, 폭이 100㎛ ∼ 1000㎛이며, 내측면에서 중심까지의 거리(a)와 외측면에서 중심까지의 거리(b)가 0.4 ∼ 0.8 : 1인 것이 바람직하다.
한편, 회전롤러(200)의 하측에 광에너지를 조사하는 에너지원(29; 도 2에 도시)이 구비될 수 있는데, 회전롤러(200)의 가압에 의해 이송용 필름(22)의 연마슬러리가 폴리머 기재(26)에 인쇄될 때 에너지원(29)으로부터 자외선과 같은 광에너지를 전사하여 연마슬러리를 가경화시킨다. 이 후, 회전롤러(200)를 통과한 폴리머 기재(26)와 이송용 필름(22)이 분리된 후에도 폴리머 기재(26)의 연마슬러리에 대한 광에너지를 조사하여 연마슬러리에 의한 패턴이 고정될 수 있도록 완전 경화시 킬 수 있다.
즉, 제 1 실시예에 의한 폴리싱패드 제조장치에서는 폴리싱패드(100; 도 4에 도시)를 구성하는 연마슬러리에 회전롤러(200)의 외주면에 부착된 식각형 몰드판(210)을 롤링 및 가압시켜 고정입자 폴리싱패드(100)의 패턴(110: 도 4에 도시)을 완성시키는 것이다. 이 때, 식각형 몰드판(210)의 음각부위가 고정입자 폴리싱패드(100; 도 4에 도시)의 양각 패턴(110; 도 4에 도시)에 대응하게 된다.
이와 같이, 제작된 폴리싱패드(100; 도 4에 도시)는 CMP 장비의 연마테이블 상에 부착되어 웨이퍼의 오버필된 메탈층 또는 불규칙하게 도포된 절연층을 평탄하도록 연마하는데 사용된다.
한편, 식각형 몰드판(210)은 SUS판을 금속에칭 기술을 사용하여 음각화시킨 것으로 음각 패턴(220)을 원하는 위치에 원하는 크기로 자유자재로 형성할 수 있기 때문에 폴리싱패드의 패턴 설계가 용이하다.
즉, 식각형 몰드판(210)은 SUS 기판상에 포토레지스트를 도포하고 포토식각공정으로 포토레지스트를 패터닝한 다음 패터닝된 포토레지스트 사이로 노출된 SUS 기판을 습식식각하고 포토레지스트를 완전 스트립하여 형성한다. 따라서, 포토레지스트의 패터닝에 따라 SUS기판의 패턴을 원하는 형태 및 크기로 용이하게 형성할수 있으며, SUS 기판은 100㎛ ∼ 2000㎛의 두께를 가지는 것을 사용한다.
이와 같이 금속 에칭 기술로 형성된 식각형 몰드판(210)을 회전롤러(200)에 부착하기 위해서는 회전롤러(200)의 외주면에 다수개의 진공홀(미도시)을 형성한 다음 회전롤러(200) 내부를 진공상태로 만들어 식각형 모들판(210)이 진공압에 의 해 회전롤러(200)에 부착되도록 한다. 식각형 몰드판(210)을 교체하거나 위치를 보정하기 위해서는 진공압을 풀어 식각형 몰드판(210)을 탈착시키기만 하면 되므로 용이하게 식각형 모들판(210)을 탈부착할 수 있다.
결국, 본 발명에 의한 연마패드 제작용 장치는 회전롤러(200)에 직접 절삭공구를 사용하여 음각패턴을 형성하는 것이 아니라, 금속에칭 기술로 용이하게 제작된 식각형 몰드판(210)을 진공을 이용하여 회전롤러(200) 외주면에 부착하여 사용하는 것을 특징으로 하는 바, 폴리싱패드 제조장치를 용이하게 준비할 수 있다. 그리고 회전롤러(200)의 음각이 마모된 경우에 있어서, 회전롤러(200)에 직접 절삭공구를 사용하여 음각패턴을 형성한 경우에는 회전롤러(200) 자체를 교환하여야 했으나, 본 발명에 의한 경우에는 식각형 몰드판(210)을 탈착시키고 새로운 식각형 몰드판(210)을 부착하기만 하면 되므로 재료비도 절감할 수 있게 된다.
연마패드 제조장치의 제조방법에 대해 구체적으로 살펴보면, 금속에칭기술로서 금속기판 표면을 금속 에칭하여 일정한 패턴의 음각을 가지는 식각형 몰드판(210)을 형성하고, 식각형 몰드판(210)을 회전롤러(200)의 외주표면에 부착한다. 이 때, 회전롤러(200) 하측에는 회전롤러(200)에 콘택되면서 회전롤러(200)의 좌측에서 우측으로 이동하는 이송용 필름(22; 도 2에 도시)을 장착하고, 회전롤러(200) 좌측의 이송용 필름(22) 상에는 연마슬러리를 공급하기 위한 슬러리공급부(21; 도 2에 도시)를 배치하며, 회전롤러(200) 하측에는 회전롤러(200)의 좌측에서 우측으로 이동하면서 회전롤러(200)의 롤링에 의해 이송용 필름(22)상의 연마슬러리가 폴리머기재(26; 도 2에 도시)에 인쇄되도록 회전롤러(200)와 이송용 필름(22)사이에 폴리머 기재(26)를 장착한다.
그리고, 회전롤러(200) 하측 또는 우측에 폴리머 기재(26)에 인쇄된 연마슬러리를 경화시키기 위한 경화부를 더 배치하고, 회전롤러(200)의 좌측 및 우측에는 폴리머 기재(26) 및 이송용 필름(22)이 회전롤러(200)에 콘택되도록 하기 위한 콘택 립롤(31; 도 2에 도시)을 더 배치한다.
식각형 몰드판(210)은 SUS판으로 하고, 100㎛ ∼ 2000㎛의 두께를 가지는 것을 사용하며, 금속에칭 기술을 적용하여 일정한 패턴, 즉 벌집모양으로 연속적으로 형성되는 다각형 테두리의 패턴(220)을 음각으로 형성한다.
이 때, 식각형 몰드판(210)을 회전롤러(200)에 부착하기 위해 진공압을 사용하는데, 회전롤러(200)에 다수개의 진공홀(미도시)을 형성하고, 회전롤러(200) 내부에 진공을 가할 수 있도록 한 후, 진공홀을 통한 진공압 유무를 통해 식각형 몰드판(210)의 부착 또는 탈착을 가능하도록 한다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 CMP 장비의 폴리싱패드 제조장치를 도시한 구성도이다. 도시된 바와 같이, 식각형 금형판(310)이 내측면에 부착되어 있는 제 1 프레스, 즉 상부프레스(320)와, 상부프레스(320)에 대향하여 프레스를 구성하는 제 2 프레스, 즉 하부프레스(330)와, 프레스 좌,우측에 각각 구비되는 반송롤러(340)와, 반송롤러(340)의 회전에 의해 일측 방향에서 반대측 방향으로 이동함과 아울러 일측면상에 배치되는 폴리머 기재 및 연마슬러리로 구성되는 고정입자 폴리싱패드(100)가 위치하는 반송벨트(350)를 포함한다.
폴리싱패드(100)에 벌집 형태의 패턴(110; 도 4에 도시)을 형성하기 위해서 는 열과 압력을 동시에 줄 수 있는 프레스 위치에 올려놓은 진공 및 고온의 조건하에서 상부프레스(320)를 가압하여 성형을 한다. 진공 조건하에서 프레스 공정을 수행하는 이유는, 프레스시 기포가 발생하여 폴리싱패드(100) 표면이 불균일하게 되는 것을 방지하기 위함이다.
그리고, 프레스 우측에 프레스의 가온 및 가압에 의해 성형된 폴리싱패드(100)를 냉각하기 위한 냉각부가 더 구비된다. 이 때, 냉각부는 상온으로 설정된다.
또한, 프레스 공정이 고온 및 고압하에서 이루어져 폴리머 기재 상의 연마슬러리를 경화시킬 수 있으므로 별도의 경화부를 마련하지 않아도 무방하다.
이러한 폴리싱패드 제조장치에 있어서, 연마슬러리가 도포된 폴리싱패드(100)에 대해 프레스 공정을 수행하면, 상부프레스(320) 내측면에 부착된 식각형 금형판(310)의 음각부위가 폴리싱패드(100)의 연마슬러리를 양각화시켜서 폴리싱패드(100)의 벌집 형태의 패턴(110; 도 4에 도시)을 형성하게 되는 것이다.
이와 같이, 제작된 폴리싱패드(100)는 CMP 장비의 폴리싱플래튼상에 부착되어 웨이퍼의 오버필된 메탈층 또는 불규칙하게 도포된 절연층을 연마하게 된다.
한편, 식각형 금형판(310)은 SUS판을 금속에칭 기술을 사용하여 음각화시킨 것으로 음각패턴, 즉 이전의 실시예와 마찬가지로 벌집형태를 가짐과 아울러 개방부가 마련되는 패턴을 원하는 위치에 원하는 크기로 자유자재로 형성할 수 있기 때문에 폴리싱패드(100)의 패턴(110; 도 4에 도시) 설계가 용이해진다.
식각형 금형판(310)에 형성되는 패턴(미도시)은 이전의 실시예와 마찬가지로 벌집 형태를 가지는 것이 바람직하고, 다각형의 테두리에 불연속적으로 형성되기 위한 개방부가 하나 또는 다수로 형성됨으로써 이와 상응하여 폴리싱패드(100 ; 도 4에 도시)에서 벌집 형태의 패턴(110 ; 도 4에 도시) 및 개방부(120 ; 도 4에 도시)를 형성하도록 하며, 식각형 금형판(310)에 형성되는 이러한 패턴(미도시)은 높이가 50㎛ ∼ 410㎛이고, 폭이 100㎛ ∼ 1000㎛이며, 내측면에서 중심까지의 거리와 외측면에 중심까지의 거리가 0.4 ∼ 0.8 : 1인 것이 바람직하다.
식각형 금형판(310)은 패턴 형성을 위하여 SUS 기판 상에 포토레지스트를 도포하고 포토식각공정으로 포토레지스트를 패턴닝한 다음 패턴닝된 포토레지스트 사이로 노출된 SUS판을 습식식각하고, 포토레지스트를 완전 스트립하여 형성한다. 따라서, 포토레지스트의 패터닝에 따라 SUS기판을 원하는 형태 및 크기로 용이하게 형성할 수 있다. SUS기판은 100㎛ ∼ 2000㎛의 두께를 가지는 것을 사용한다.
이와 같이, 금속 에칭기술로 형성된 식각형 금형판(310)을 상부프레스판(320) 내측면에 부착하기 위해서는 접착제를 사용하여 직접 식각형 금형판(310)을 접착시키거나 또는 상부프레스(320) 내측면에 다수개의 진공홀을 형성시킨 다음 진공압에 의해 부착할 수도 있다.
본 발명에 의한 폴리싱패드 제조장치는 절삭공구를 사용하여 회전롤러에 음각패턴을 직접 형성하는 경우와는 달리, 금속에칭 기술로 용이하게 제작된 식각형 금형판(310)을 프레스판, 일예로 상부프레스(320) 내측면에 부착하여 사용하는 것을 특징으로 하는 바, 폴리싱패드 제조장치를 용이하게 준비할 수 있다. 그리고, 회전롤러의 음각이 마모된 경우에 있어서, 회전롤러에 직접 절삭공구를 사용하여 음각패턴을 형성하는 경우에는 회전롤러 자체를 교환하여야 하나, 본 발명의 제 2 실시예에 의한 경우에는 식각형 금형판(310)만 교환하면 되므로 교체 과정이 용이해지고 재료비가 절감된다.
이와 같은 폴리싱패드 제조장치에 대해 구체적으로 살펴보면, 금속에칭기술로 금속 기판 표면을 금속에칭하여 일정한 패턴, 즉 벌집 형태로서 개방부를 가지는 패턴의 음각을 가지도록 식각형 금형판(310)을 형성하고, 식각형 금형판(310)을 상부프레스(320) 내측면에 부착한 후, 상부프레스(320)에 대향하는 하부프레스(330)를 배치한다. 식각형 금형판(310)을 상부프레스(320) 내측면에 부착하기 위해서는 제 1 실시예에서와 같이 진공을 이용하거나 또는 접착제를 사용할 수 있다.
그리고, 하부프레스(330)상에 연마슬러리가 도포된 폴리머 기재를 올릴 수 있도록 반송벨트(350)를 배치하고 반송벨트(350)를 일측에서 타측으로 반송할 수 있도록 회전용 반송롤러(340)를 배치한다.
프레스 좌측에는 폴리머 기재 상에 연마슬러리를 분사하는 슬러리공급부를 배치하고, 슬러리공급부와 프레스 사이에는 폴리머 기재상에 분사된 연마슬러리를 일정한 두께로 형성하고, 가경화시키기 위해 경화롤러를 더 배치하며, 프레스 우측에는 프레스의 가온 및 가압에 의해 성형된 폴리싱패드(100)를 냉각하기 위한 냉각부를 더 배치한다.
이 때, 상부프레스(320)를 하측으로 가압시, 고온 및 진공 조건하에서 프레스 공정을 수행하며, 냉각부는 상온으로 설정한다.
식각형 금형판(310)은 SUS판으로 하고, 식각형 금형판(310)은 100㎛ ∼ 2000 ㎛의 두께를 가지는 것을 사용하며, 금속에칭 기술을 적용하여 일정한 패턴, 즉 벌집형태로서 개방부를 가지는 패턴을 음각으로 형성한다.
이상에서 제 1 및 제 2 실시예에 의해 제작된 폴리싱패드(100)는 금속에칭 기술을 적용하여 제작된 폴리싱패드 제조장치에 의해 형성되므로 실접촉 면적을 10 내지 80%까지 원하는 대로 제작할 수 있다. 이 때, 실접촉 면적이란, 고정입자 폴리싱패드(100)의 전체 면적에 대한 패턴의 면적 비를 말하는 것이며, 이러한 실접촉 면적을 금속에칭기술에 의해 용이하게 제어함으로써 웨이퍼의 폴리싱정도를 조절할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 CMP 장비의 폴리싱패드와 이의 제조장치는 표면에 동일한 형태의 패턴이 연속적으로 형성됨으로써 웨이퍼 표면에 국부적으로 발생되는 폴리싱 정도의 차이를 방지함으로써 폴리싱의 균일도를 향상시키는 효과를 가지고 있다.

Claims (26)

  1. CMP 장비의 폴리싱패드에 있어서,
    웨이퍼가 폴리싱을 위하여 밀착되는 면에 다각형 테두리의 패턴이 연속적으로 돌출 형성되고,
    상기 패턴은,
    높이가 50㎛ ∼ 410㎛이고, 폭이 100㎛ ∼ 1000㎛이며, 내측면에서 중심까지의 거리와 외측면에 중심까지의 거리가 0.4 ∼ 0.8 : 1인 것
    을 특징으로 하는 CMP 장비의 폴리싱패드.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 패턴은,
    벌집 형태를 가지는 것
    을 특징으로 하는 CMP 장비의 폴리싱패드.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 패턴은,
    다각형의 테두리에 불연속적으로 형성되기 위한 개방부가 하나 또는 다수로 형성되는 것
    을 특징으로 하는 CMP 장비의 폴리싱패드.
  4. 삭제
  5. CMP 장비의 폴리싱패드를 제작하는 장치에 있어서,
    일정한 패턴의 음각을 가진 식각형 몰드판이 외부 표면에 부착되는 회전롤러와,
    상기 회전롤러의 일측에 구비되는 제 1 및 제 2 언와인더부(unwind station)와,
    상기 회전롤러의 타측에 구비되는 제 1 및 제 2 맨드럴(mandrel)과,
    상기 제 1 언와인더부로부터 배출되어 상기 회전롤러를 지나 상기 제 1 맨드럴로 감겨지는 이송용 필름과,
    상기 이송용 필름 상부에 배치되어 상기 이송용 필름상에 슬러리를 공급하는 슬러리공급부와,
    상기 제 2 언와인더부로부터 배출되어 상기 회전롤러를 지나 상기 제 2 맨드럴로 감겨지고, 상기 회전롤러의 롤링에 의해 상기 이송용 필름의 슬러리가 인쇄되는 폴리머 기재를 포함하며,
    상기 회전롤러는,
    상기 식각형 몰드판에 다각형 테두리의 패턴이 연속적으로 음각되어 있는 것
    을 특징으로 하는 CMP 장비의 폴리싱패드 제조장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 회전롤러는,
    상기 패턴이 벌집 형태를 가지는 것
    을 특징으로 하는 CMP 장비의 폴리싱패드 제조장치.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 회전롤러는,
    다각형의 테두리에 불연속적으로 형성되기 위한 개방부가 하나 또는 다수로 형성되는 것
    을 특징으로 하는 CMP 장비의 폴리싱패드 제조장치.
  8. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 패턴은,
    높이가 50㎛ ∼ 410㎛이고, 폭이 100㎛ ∼ 1000㎛이며, 내측면에서 중심까지의 거리와 외측면에 중심까지의 거리가 0.4 ∼ 0.8 : 1인 것
    을 특징으로 하는 CMP 장비의 폴리싱패드 제조장치.
  9. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 회전롤러는,
    하부에 경화부가 구비되어 폴리머 기재에 인쇄되는 슬러리를 경화시키는 것
    을 특징으로 하는 CMP 장비의 폴리싱패드 제조장치.
  10. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 회전롤러의 좌우측에 구비되어 상기 회전롤러에 감싸여지는 이송용 필름과 폴리머 기재를 콘택시키는 콘택 닙롤(contact nip roll)을 더 포함하는 것
    을 특징으로 하는 CMP 장비의 폴리싱패드 제조장치.
  11. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 회전롤러는,
    외부표면에 다수개의 진공홀이 마련되는 것
    을 특징으로 하는 CMP 장비의 폴리싱패드 제조장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 회전롤러는,
    상기 진공홀을 통한 진공압의 유무에 따라 식각형 몰드판이 부착 또는 탈착되는 것
    을 특징으로 하는 CMP 장비의 폴리싱패드 제조장치.
  13. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 회전롤러는,
    식각형 몰드판이 금속 에칭으로 제작되는 것
    을 특징으로 하는 CMP 장비의 폴리싱패드 제조장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 식각형 몰드판은,
    SUS판인 것
    을 특징으로 하는 CMP 장비의 폴리싱패드 제조장치.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 식각형 몰드판은,
    100㎛ ∼ 2000㎛의 두께를 가지는 것
    을 특징으로 하는 CMP 장비의 폴리싱패드 제조장치.
  16. 제 5 항에 있어서,
    상기 폴리머 기재는,
    PC(poly carbonate) 필름인 것
    을 특징으로 하는 CMP 장비의 폴리싱패드 제조장치.
  17. CMP 장비의 폴리싱패드를 제작하는 장치에 있어서,
    일정한 패턴의 음각을 가진 식각형 금형판이 내측면에 부착되어 있는 제 1 프레스 및 상기 제 1 프레스에 대향하는 제 2 프레스로 구성되는 프레스와,
    상기 프레스 양측에 각각 구비되는 반송롤러와,
    상기 반송롤러의 회전에 의해 일측 방향에서 반대측 방향으로 이동하는 반송벨트와,
    상기 반송벨트 상에 배치되는 폴리머 기재와,
    상기 프레스 일측의 폴리머 기재상에 구비되어 연마슬러리를 분사하는 슬러리공급부를 포함하며,
    상기 제 1 프레스는,
    상기 식각형 금형판에 다각형 테두리의 패턴이 연속적으로 음각되어 있는 것
    을 특징으로 하는 CMP 장비의 폴리싱패드 제조장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 1 프레스는,
    상기 패턴이 벌집 형태를 가지는 것
    을 특징으로 하는 CMP 장비의 폴리싱패드 제조장치.
  19. 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,
    상기 제 1 프레스는,
    다각형의 테두리에 불연속적으로 형성되기 위한 개방부가 하나 또는 다수로 형성되는 것
    을 특징으로 하는 CMP 장비의 폴리싱패드 제조장치.
  20. 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,
    상기 패턴은,
    높이가 50㎛ ∼ 410㎛이고, 폭이 100㎛ ∼ 1000㎛이며, 내측면에서 중심까지의 거리와 외측면에 중심까지의 거리가 0.4 ∼ 0.8 : 1인 것
    을 특징으로 하는 CMP 장비의 폴리싱패드 제조장치.
  21. 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,
    상기 제 1 프레스는,
    고온 및 진공 조건하에서 가압이 이루어지도록 하는 것
    을 특징으로 하는 CMP 장비의 폴리싱패드 제조장치.
  22. 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,
    상기 슬러리공급부와 상기 프레스 사이에는 상기 폴리머 기재 상에 분사된 연마슬러리를 일정한 두께로 형성하기 위한 경화롤러
    를 더 포함하는 CMP 장비의 폴리싱패드 제조장치.
  23. 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,
    상기 프레스 우측에는 상기 프레스의 가온 및 가압에 의해 성형된 폴리싱패드를 냉각시키기 위한 냉각부
    를 더 포함하는 CMP 장비의 폴리싱패드 제조장치.
  24. 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,
    상기 식각형 금형판은,
    SUS판인 것
    을 특징으로 하는 CMP 장비의 폴리싱패드 제조장치.
  25. 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,
    상기 식각형 금형판은,
    100㎛ ∼ 2000㎛의 두께를 가지는 것
    을 특징으로 하는 CMP 장비의 폴리싱패드 제조장치.
  26. 제 17 항에 있어서,
    상기 폴리머 기재는,
    PC(poly carbonate) 필름인 것
    을 특징으로 하는 CMP 장비의 폴리싱패드 제조장치.
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