KR100887979B1 - 연마패드용 컨디셔닝 디스크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연마패드용 컨디셔닝 디스크에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연마 패드의 보다 균일한 드레싱 내지 컨디셔닝을 구현할 수 있는 연마패드용 컨디셔닝 디스크에 관한 것이다.

본 발명은 몸체부의 표면에 부착되는 하나 이상의 세그먼트요소를 포함하고, 상기 세그먼트요소는 그 표면에 복수의 돌기가 사출성형을 통해 일체형으로 형성된 것을 특징으로 한다. 상기 세그먼트모듈의 돌기들은 원뿔, 다각뿔, 프리즘형 중에서 어느 하나 또는 2 이상이 조합된 형태인 것을 특징으로 한다.

연마, 패드, 컨디셔닝, 디스크, 세그먼트

Description

연마패드용 컨디셔닝 디스크{CONDITIONING DISK WITH A LINEAR PATTERN FOR POLISHING PAD}

본 발명은 연마패드용 컨디셔닝 디스크에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연마 패드의 보다 균일한 드레싱 내지 컨디셔닝을 구현할 수 있는 연마패드용 컨디셔닝 디스크에 관한 것이다.

일반적으로 화학기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing; CMP)란, 가공 변질층이 형성되는 기계적 연마의 단점과 높은 형상 정밀도를 얻을 수 없는 화학적 단점을 보완하기 위하여 개발된 연마 가공법으로서, 화학기상증착법(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition; PECVD)과 반응이온에칭(Reactive Ion Etching; RIE)과 더불어 서브 미크론 스케일(submicron scale)의 칩을 제조함에 있어 필수적으로 요구되는 공정이다. 이러한 화학기계적 연마는 상술한 바와 같이 가공변질층이 형성되지 아니하고 높은 형상정밀도를 얻을 수 있는 장점이 있다.

한편, 이러한 화학기계적 연마에 이용되는 연마패드는 웨이퍼 등과 같은 대상물의 표면을 연마하는 과정에서 그 표면거칠기가 감소된다. 만약 연마패드의 표면거칠기가 원상태로 회복시키지 않는다면 후속하는 연마공정에서 연마속 도(removal rate) 및 균일성(uniformity)에 악영향을 끼치게 된다.

이에 따라, 이러한 연마패드의 표면거칠기를 회복시킴과 더불어 새로운 슬러리(slurry)를 공급하기 위한 컨디셔닝 공정(conditioning)이 필수적으로 요구되고, 이러한 컨디셔닝 공정에는 컨디셔닝 디스크가 이용되고, 연마패드측에 새로운 슬러리를 공급하면서 컨디셔닝 디스크를 패드의 표면측에 일정압력으로 누름으로써 컨디셔닝한다.

이 컨디셔닝 공정에 의해 연마패드는 그 기공도를 일정하게 유지할 수 있고, 그 표면거칠기를 회복하며, 불균일 변형을 억제하여 평탄도를 유지할 수 있으며, 연마패드의 기공들에 슬러리(slurry)를 원활하게 공급할 수 있다.

종래의 컨디셔닝 디스크는 100~250㎛ 정도의 크기를 가진 다이아몬드입자를 금속바인더를 이용하여 제조한 다이아몬드 디스크가 일반적이었으나, 이러한 다이아몬드 디스크는 슬러리에 의한 접착부위의 마모 또는 부식 등에 의해 쉽게 탈락될 수 있는 단점이 있었다. 이렇게 탈락한 다이아몬드입자는 연마패드의 표면에 부착되어 웨이퍼의 표면에 심한 스크래치를 발생할 수 있고, 또한 웨이퍼 표면의 회로 단락 등을 일으키는 금속이온의 오염현상의 주된 원인으로 작용하기도 한다.

이에 따라 최근에는 금속바인더를 사용하지 않는 다양한 연구들이 시도되는 데, 기계적 가공에 의해 세라믹 재질의 표면에 복수의 돌기를 일체로 형성한 구조(국내특허등록 제10-0387954호) 또는 용사방법에 의해 세라믹 재질의 표면에 복수의 돌기를 형성한 구조(국내특허등록 제10-0678303호) 등이 제시되고 있다.

하지만, 종래의 컨디셔닝 디스크는 세라믹 디스크의 넓은 표면에 복수의 돌 기를 직접적으로 형성시킴에 따라, 돌기들의 가공정밀도가 상대적으로 높지 않아 돌기들의 높이 균일도를 정밀하게 유지하지 못하는 단점이 있었다. 이와 같이 돌기들의 높이 균일도가 정밀하게 유지되지 못할 경우 연마패드의 컨디셔닝이 불균일하게 이루어지고, 이에 의해 연마패드의 균일성을 저하시킨다.

또한, 종래의 컨디셔닝 디스크는 그 가공성이 용이하지 못함에 따라 디스크 본체의 표면에 형성되는 돌기의 형상 및 갯수 등을 자유롭게 설정할 수 없는 단점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 돌기들의 가공정밀도를 높임으로써, 돌기들의 높이 균일도를 정밀하게 유지할 수 있는 연마패드용 컨디셔닝 디스크를 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 종래의 컨디셔닝 디스크는 그 가공성을 용이하게 함으로써 디스크 본체의 표면에 형성되는 돌기의 형상 및 갯수 등을 자유롭게 설정할 수 있는 연마패드용 컨디셔닝 디스크를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 연마패드용 컨디셔닝 디스크는, 몸체부의 표면에 부착되는 하나 이상의 세그먼트요소를 포함하고, 상기 세그먼트요소는 그 표면에 복수의 돌기가 사출성형에 의해 일체형으로 형성된 것을 특징으로 한다.

이에, 본 발명은 조합가능한 하나 이상의 세그먼트요소에 복수의 돌기를 일체형으로 형성하는 구조로 인해, 종래기술과 비교하여 상대적으로 적은 면적에 돌기들을 형성시킬 수 있다. 이에 의해 돌기들의 가공정밀도가 대폭 향상됨으로써 돌기들의 높이 균일도를 매우 정밀하게 유지할 수 있을 뿐만 아니라, 돌기의 배치관계, 형상 내지 갯수 등을 보다 자유롭게 설정할 수 있다.

상기 세그먼트요소는 원판, 다각형 판형상, 부채꼴 판형상 중에서 어느 하나 또는 2이상이 조합된 형태로 이루어진다.

상기 세그먼트요소는 접착제에 의해 상기 디스크 본체의 표면에 접착된다.

상기 복수의 돌기는 원뿔, 다각뿔 및 프리즘 형상 중에서 어느 하나 또는 2 이상이 조합된 형상으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 복수의 돌기는 그 상부에 평탄면을 가지고, 상기 평탄면의 가장자리는 예리하게 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 양태는, 몸체부의 표면에 부착되는 단일의 세그먼트요소를 포함하고, 상기 세그먼트요소는 그 표면에 복수의 돌기가 일체형으로 형성되며, 상기 복수의 돌기는 그 상부에 평탄면을 가지고, 상기 평탄면의 가장자리는 예리하게 형성된 것을 특징으로 한다.

이상과 같은 본 발명은 가공정밀도 및 가공성이 매우 양호한 구조로 이루어짐으로써 돌기들의 높이 균일도가 정밀하게 유지될 수 있고, 이에 의해 연마패드의 드레싱 내지 컨디셔닝의 균일성을 확보할 수 있다.

또한, 디스크 본체의 표면에 형성되는 돌기의 형상 및 갯수 등을 자유롭게 설정함으로써 연마패드의 드레싱 내지 컨디셔닝 효율을 대폭 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

도 1 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 연마패드용 컨디셔닝 디스크를 도시한다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 연마패드용 컨디셔닝 디스크는 몸체부(30)에 부착되는 하나 이상의 세그먼트요소(20)를 포함한다.

몸체부(30)는 내식성 및 내화학성이 우수하고, 형상가공이 용이한 테프론 또는 스테인레스스틸 등의 재질로 이루어질 수 있다. 그리고, 이 몸체부(30)는 그 기능상 필수적으로 요구되는 것이 아니고, 단지 컨디셔닝장치(conditioning equipment)의 모터 회전축에 연결시키는 것이 그 주된 기능이다.

하나 이상의 세그먼트요소(20)들은 산화지르코니아(ZrO₂), 알루미늄 지르코니아(AZ), 산화알루미늄(Al₂O₃), 텅스텐 카바이드(WC) 및 실리콘 카바이드(SiC)로 이루어진 군에서 하나 이상이 선택된 세라믹 재질 또는 초경합금 등으로 이루어질 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 각 세그먼트요소(20)의 표면에는 복수의 돌기(41, 42)가 사출성형을 통해 일체형으로 형성된다.

세그먼트요소(20)는 도 2에 예시된 바와 같이, 원판형상(도 2(a) 참조), 사각형의 판형상(도 2(b) 참조), 육각형의 판형상(도 2(c) 참조), 삼각형의 판형상(도 2(d) 참조), 오각형의 판형상(도 2(e) 참조) 등으로 이루어질 수 있다.

이와 같이 본 발명은 종래기술과 달리 세그먼트요소(20)의 표면에 복수의 돌기(41, 42)들을 사출성형을 통해 일체로 형성시킴에 따라, 그 돌기(41, 42)들의 가공정밀도를 매우 양호하게 함으로써 돌기(41, 42)들의 높이 균일도를 매우 정밀하게 유지할 수 있다.

그리고, 복수의 세그먼트요소(20)는 몸체부(30)에 접착제를 매개로 접착될 수 있다. 특히, 접착제를 몸체부(30)의 표면에 균일하게 도포한 후에 복수의 세그먼트요소(20)를 접착시킬 수 있다.

세그먼트요소(20)가 도 2(a)와 같이 원판형상으로 형성되는 경우, 세그먼트요소(20)들의 조합을 다양하게 할 수 있다.

이와 달리, 세그먼트요소(20)가 사각형의 판형상(도 2(b) 참조), 육각형의 판형상(도 2(c) 참조), 삼각형의 판형상(도 2(d) 참조), 오각형의 판형상(도 2(e) 참조) 등과 같이 다각형의 판형상으로 이루어질 경우, 도 3에 예시된 바와 같이 인접하는 세그먼트요소(20)의 측면들을 서로 맞붙이거나 필요에 따라 이격시켜 배치함으로써 세그먼트요소(20)들의 배치관계를 보다 자유롭게 조절할 수 있다.

이와 같이, 본 발명은 세그먼트요소(20)들을 자유롭게 배치함으로써 슬러러 배출홈(25), 돌기(41, 42)의 밀집 정도 등이 자유롭게 조절될 수 있고, 이에 의해 연마패드의 제거율(removal rate)을 원하는 대로 조절할 수 있다.

또한, 세그먼트요소(20)들은 도 4 및 도 5에 예시된 바와 같이 부채꼴 판형상으로 이루어질 수도 있다. 이러한 부채꼴 형상의 세그먼트요소(20)들은 디스크 본체(10)의 표면에 원주방향으로 배열되고, 각 세그먼트요소(20)들 사이가 이격됨으로써 슬러리 배출홈(25)을 형성할 수도 있다.

부채꼴 형상의 세그먼트요소(20)의 표면에는 도 6에 예시된 바와 같이, 복수의 원뿔형 돌기(41, 도 6(a) 참조), 2개의 프리즘형 돌기(42, 도 6(b) 참조), 단일의 프리즘형 돌기(42, 도 6(c) 참조), 3개의 프리즘형 돌기(42, 도 6(d) 참조) 등이 형성될 수 있다.

돌기(41, 42)는 도 7에 예시된 바와 같이 원뿔 형상(41, 도 7(a) 참조), 삼각뿔 형상(41a, 도 7(b) 참조), 사각뿔 형상(41b, 도 7(c) 참조), 오각뿔 형상(41c, 도 7(d) 참조), 육각뿔 형상(41d, 도 7(e) 참조), 프리즘 형상(42a, 42b, 도 7(f) 및 도 7(g) 참조) 중에서 어느 하나 또는 2 이상의 조합으로 이루어질 수도 있다.

프리즘형 돌기(42)는 도 7(f)와 같이 직선형(42a)으로 형성될 수도 있고, 도 7(g)와 같이 만곡형(42b)으로 이루어질 수도 있다. 이와 같은 프리즘형 돌기(42)에 의해 연마패드의 드레싱 또는 컨디셔닝에 대한 균일도를 향상시킬 수 있고, 이로 인해 연마패드의 사용수명을 연장할 뿐만 아니라 그 컨디셔닝 효율을 대폭 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

특히, 본 발명은 사출성형에 의해 세그먼트요소(20)의 표면에 복수의 돌기(41, 42)들이 성형됨에 따라, 이 돌기(41, 42)들은 도 7에 예시된 바와 같이 원뿔, 다각뿔, 프리즘 등과 같이 미세하고 정밀한 형상으로 그 가공이 매우 용이한 장점이 있다.

도 8에 예시된 바와 같이, 본 발명은 돌기(41, 42)들의 상부를 잠재크랙이 발생하지 않는 가공정도(30~300㎛)로 절삭 또는 연마 공정 등을 수행함으로써 각 돌기(41, 42)의 상부에 평탄면(45)을 형성시킬 수 있다. 이러한 평탄면(45)의 가공에 의해 복수의 돌기(41, 42)들은 그 높이 균일도를 더욱 정밀하게 유지할 수 있다. 특히, 돌기(41, 42)들의 평탄면(45)은 예리한 가장자리(45a)를 가짐에 따라 패드 표면의 슬러리를 완벽히 제거할 수 있는 등 그 컨디셔닝 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.

그리고, 본 발명은 도 9에 도시된 바와 같이, 단일의 세그먼트요소(20)를 몸체부(30)에 부착시켜 구성될 수도 있다.

특히, 단일의 세그먼트요소(20)를 몸체부(30)에 부착시킬 경우, 세그먼트요소(20)의 돌기(41, 42)들은 그 상부에 30~300㎛의 가공정도로 연마가공된 평탄면(45)을 가지고, 이에 의해 그 높이 정밀도가 정밀하게 유지된다.

종래의 다이아몬드 디스크는 그 컨디셔닝작업 전에 디스크의 표면에 약하게 접착된 다이아몬드지립을 강제 탈락시키거나 그 높이의 불균일도를 일정하게 하는 2시간 정도의 예비 드레싱작업을 필수적으로 수행하였다. 이에 의해, 종래의 다이아몬드 디스크는 예비 드레싱작업에 의해 그 컨디셔닝작업의 효율이 저하되는 단점이 있었다.

하지만, 본 발명은 사출성형 공정을 통해 돌기(41, 42)들을 성형시킴에 따라 그 평탄도가 매우 정밀하게 유지될 수 있고, 특히 돌기(41, 42)들의 상단에 연마가공 등을 통해 평탄면(45)을 가공함으로써 그 평탄도를 더욱 정밀하게 유지할 수 있으므로, 예비 드레싱작업이 필요없어 곧바로 사용할 수 있고, 패드 표면의 슬러리를 완벽하게 제거할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 연마패드용 컨디셔닝 디스크를 도시한 사시도이다.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 세그먼트를 여러 형태로 도시한 사시도이다.

도 3은 본 발명의 제1실시예에 대한 변형실시예를 도시한 평면도이다.

도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 연마패드용 컨디셔닝 디스크를 도시한 사시도이다.

도 5는 본 발명의 제2실시예의 변형실시예를 도시한 사시도이다.

도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 세그먼트를 여러 형태로 도시한 사시도이다.

도 7은 본 발명에 의한 세그먼트의 돌기를 여러 형태로 도시한 사시도이다.

도 8은 본 발명에 의한 다양한 형태의 돌기 상부에 평탄면이 형성된 상태를 도시한 사시도이다.

도 9는 본 발명의 제4실시예에 따른 연마패드용 컨디셔닝 디스크를 도시한 측단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명 *

10: 디스크 본체 20: 세그먼트요소

25: 슬러리 배출홈 41, 42: 돌기

Claims (6)

1. 몸체부의 표면에 부착되는 하나 이상의 세그먼트요소를 포함하고,

   상기 세그먼트요소는 그 표면에 복수의 돌기가 사출성형에 의해 일체형으로 형성된 것을 특징으로 하는 연마패드용 컨디셔닝 디스크.
2. 제1항에 있어서,

   상기 하나 이상의 세그먼트요소는 원판, 다각형 판형상 및 부채꼴 판형상 중에서 어느 하나 또는 2이상이 조합된 형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연마패드용 컨디셔닝 디스크.
3. 제1항에 있어서,

   상기 세그먼트요소는 접착제에 의해 상기 디스크 본체의 표면에 접착되는 것을 특징으로 하는 연마패드용 컨디셔닝 디스크.
4. 제1항에 있어서,

   상기 복수의 돌기는 원뿔, 다각뿔 및 프리즘 형상 중에서 어느 하나 또는 2 이상이 조합된 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 연마패드용 컨디셔닝 디스크.
5. 제1항에 있어서,

   상기 복수의 돌기는 그 상부에 평탄면을 가지고, 상기 평탄면의 가장자리는 예리하게 형성된 것을 특징으로 하는 연마패드용 컨디셔닝 디스크.
6. 삭제

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