KR100889288B1 - Ｃｍｐ 패드용 컨디셔너의 제조방법 및 ｃｍｐ 패드용 컨디셔너 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 소자의 고집적화를 위해 웨이퍼의 광역평탄화 작업에 필요한 CMP 패드용 컨디셔너에 관한 것으로서, 우수한 드레싱 효율 및 성능 재현성을 달성할 수 있는 CMP 패드용 컨디셔너의 제조방법 및 이 방법에 의해 제조된 CMP 패드용 컨디셔너을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있는 것이다.

본 발명은 전착법에 의해 다수 개의 연마입자들을 금속기판상에 고정하여 CMP 패드용 컨디셔너를 제조하는 방법에 있어서, 연마입자의 직경보다 큰 다수 개의 관통홀이 형성되어 있는 무통전 틀을 사용하여 연마입자들을 위치시킨 다음, 통전하여 0.3∼4시간 동안 1차 도금하여 연마입자들을 금속기판상에 부착시킨 후, 무통전 틀을 제거한 다음, 0.5∼6시간 동안 육성도금하여 CMP 패드용 컨디셔너의 제조방법 및 이 방법에 의해 제조된 CMP 패드용 컨디셔너를 그 요지로 한다.

본 발명에 의하면, 우수한 드레싱 효율 및 성능 재현성을 달성할 수 있는 CMP 패드용 컨디셔너를 제공할 수 있다.

CMP, 컨디셔너, 연마입자, 연마입자 군, 무통전 틀

Description

ＣＭＰ 패드용 컨디셔너의 제조방법 및 ＣＭＰ 패드용 컨디셔너{Method for Manufacturing Conditioner for Chemical Mechanical Planarization Pad and Conditioner for Chemical Mechanical Planarization Pad}

도 1은 종래 방법에 의해 제조된 CMP 패드용 컨디셔너의 일례도.

도 2는 본 발명에 부합되는 CMP 패드용 컨디셔너의 일례도.

도 3은 본 발명에 부합되는 CMP 패드용 컨디셔너의 다른 일례도.

도 4는 본 발명에 부합되는 CMP 패드용 컨디셔너의 또 다른 일례도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

11, 21, 31 . . . 금속기판 12, 22, 32 . . . 금속결합재층

13, 23, 33　. . . 연마입자 24, 34 . . . 패턴

25 . . . 연마입자 간의 간격 26, 36 . . . 칩 포켓

35 . . . 연마입자 군 37 . . . 연마입자 군간의 간격

본 발명은 반도체 소자의 고집적화를 위해 웨이퍼의 광역평탄화 작업에 필요한 CMP 패드(Chemical mechanical Planarization Pad)용 컨디셔너에 관한 것으로 서, 보다 상세하게는 무통전 틀을 이용하여 연마입자 배열을 적절히 제어한 CMP 패드용 컨디셔너의 제조방법 및 이 방법에 의해 제조된 CMP 패드용 컨디셔너에 관한 것이다.

현재 반도체 산업은 회로의 고속·고집적화가 이루어지고 있으며, 집적 용량이 점점 커짐에 따라서 칩의 크기는 점점 더 커지게 되고, 한계를 극복하기 위하여 배선 폭의 최소화와 웨이퍼의 대직경화를 거쳐 배선의 다층화와 같은 구조적인 변화를 하고 있다.

하지만 소자의 집적도가 높아지고 최소 선폭이 줄어들면서 종래의 부분적인 평탄화 기술들로는 극복하지 못할 한계에 도달하였으며 가공능률이나 고품질화를 위해 웨이퍼 전면에 걸친 평탄화, 즉 광역평탄화(Global Planarization) 연마가공기술(CMP: Chemical Mechanical Planarization)이 유일한 해결책으로 사용되고 있다. CMP에 의한 광역평탄화의 요구는 현재의 웨이퍼 프로세스에서는 필연적이다.

CMP는 화학·기계적 연마가공으로 연마 제거 가공과 화학액의 용해 작용을 동시에 이용하여 반도체 웨이퍼의 평탄도를 얻게 되는 연마가공이다.

가공 원리는 연마 패드와 웨이퍼를 가압, 상대 운동시키면서 패드 위에 연마입자와 화학액이 혼입된 연마액(slurry)을 공급하게 되며, 이때 폴리우레탄 연마 패드 표면에 있는 수많은 발포 기공들이 새로운 연마액을 담아두는 역할을 하여 일정한 연마 효율과 웨이퍼 전면에 연마 균일성을 얻을 수 있게 된다.

그러나, 연마중에 압력과 상대 속도가 부가되므로, 가공시간이 지남에 따라 패드의 표면은 불균일하게 변형되고, 연마패드 상의 미공은 연마 잔류물들로 막히 게 되어 연마패드가 재역할을 잃게 된다.

이러한 이유에서 전 가공시간 동안 웨이퍼 전면에서의 광역평탄화, 웨이퍼간의 연마 균일성 등을 달성할 수 없게 된다.

이러한 패드의 불균일 변형과 미공의 막힘을 해결하기 위하여 컨디셔너를 사용하여 표면을 미세하게 연마해줌으로써 새로운 마이크로 기공이 나오도록 해주는 컨디셔닝 작업을 해준다.

상기한 CMP 패드용 컨디셔너는 도 1에 나타난 바와 같이 스테인레스 또는 니켈 플레이트 등으로 이루어지는 금속기판(11), 이 금속기판(11)상에 고정되는 다수 개의 연마입자(13) 및 이 연마입자(13)들을 상기 금속기판(11)상에 고정시켜 주는 금속결합재층(12)을 포함하여 구성된다.

상기 금속결합재층(12)은 부착도금층(12a)와 육성도금층(12b)로 이루어진다.

상기 CMP 패드용 컨디셔너를 제조하는 방법에는 여러 가지 방법이 있지만 연마입자를 고정시키는 방식에 따라 전착, 융착 또는 소결방식이 사용되고 있으며, 연마입자로는 다이아몬드 입자 및 초지립입자(CBN) 등이 사용되고 있다.

상기 제조 방식들중 전착방식에 의해 CMP컨디셔너를 제조하는 종래의 방법에서는 망사 스크린을 이용하여 개구된 부분에만 연마입자들을 통과시켜 연마입자를 배열하는 방식을 사용하고 있다.

그러나, 상기 망사 스크린들은 개구의 면적과 크기가 규격화되어 있어 연마입자들의 간격을 자유롭게 조절하는 것이 어렵다는 문제점이 있다.

여기서, 연마입자의 간격을 조절하기 어렵다는 것은 컨디셔너가 CMP 패드를 드레싱하는 효율을 변화시키는 것이 어렵다는 것을 의미하며, 이것은 궁극적으로 연마하고자 하는 웨이퍼의 재료 제거율(Removal Rate)을 조절하기 어렵다는 것을 의미하는 것이다.

더욱이, 망사 스크린은 그 두께가 얇아 망사 스크린을 금속기판의 표면에 완전하게 밀착시키지 못하면 소망하는 위치에 연마입자를 부착시킬 수 없을 뿐만 아니라 연마입자가 금속기판 표면에 충분히 고정되지 않은 상태에서 제거되므로, 망사 스크린의 제거 시 연마입자의 이탈현상이 발생하는 등의 문제점이 있다.

본 발명자들은 상기한 종래기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 연구 및 실험을 행하고, 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로서, 본 발명은 우수한 드레싱 효율 및 성능 재현성을 달성할 수 있는 CMP 패드용 컨디셔너의 제조방법 및 이 방법에 의해 제조된 CMP 패드용 컨디셔너을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있는 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 설명한다.

본 발명은 전착법에 의해 다수 개의 연마입자들을 금속기판상에 고정하여 CMP 패드용 컨디셔너를 제조하는 방법에 있어서,

금속기판을 준비하여 도금욕내에 위치시키는 단계;

상기 연마입자의 직경보다 큰 다수 개의 관통홀이 형성되어 있고, 그 두께가 연마입자의 크기의 50∼100%인 무통전 틀을 상기 금속기판상에 위치시키는 단계;

상기 관통홀에 연마입자들을 위치시킨 다음, 통전하여 0.3∼4시간 동안 1차 도금하여 연마입자들을 금속기판상에 부착시키는 단계; 및

상기 1차 도금후 무통전 틀을 제거한 다음, 0.5∼6시간 동안 육성도금하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 CMP 패드용 컨디셔너의 제조방법에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 연마입자의 직경보다 큰 다수 개의 관통홀이 형성되어 있는 무통전 틀을 이용하여 연마입자를 금속기판상에 위치시킨 다음, 1차 도금에 의하여 형성된 부착도금층에 의해 연마입자들을 금속기판상에 부착시킨 후, 무통전 틀을 제거한 다음, 육성도금에 의해 형성된 육성 도금층에 의해 연마입자들을 금속기판상에 고정하는 단계를 포함하는 전착법에 의해 제조되는 것으로서, 연마입자들이 그 표면에 고정되는 금속기판, 이 금속기판상에 고정되는 다수 개의 연마입자 및 이 연마입자들을 상기 금속기판상에 고정시켜 주는 도금층을 포함하여 구성되는 CMP 패드용 컨디셔너에 있어서,

상기 부착도금층 두께가 총 도금층 두께의 35∼80%이고, 그리고 육성 도금층 두께는 총도금층 두께의 20∼65%이고;

상기 연마입자들은 하나 이상의 패턴을 이루고 있고; 그리고

상기 패턴은 하나 이상의 연마입자들로 이루어지는 것을 특징으로 하는 CMP 패드용 컨디셔너에 관한 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명은 전착법에 의해 다수 개의 연마입자들을 금속기판상에 고정하여 CMP 패드용 컨디셔너를 제조하는 방법에 적용되는 것이다.

본 발명에 따라 CMP 패드용 컨디셔너를 제조하기 위해서는 금속기판을 준비하여 도금욕내에 위치시킨다.

다음에, 상기 연마입자의 직경 보다 큰 다수 개의 관통홀이 형성되어 있는 무통전 틀을 상기 금속기판상에 위치시킨다.

상기 무통전 틀의 재질은 통전되지 않는 것이라면 특별히 한정되는 것은 아니지만, 스테인레스 스틸 바디에 절연코팅을 하여 사용하는 것 등이 바람직하다.

상기 무통전 틀의 두께는 연마입자 크기의 50∼100%로 형성하는 것이 바람직하다.

상기 관통홀들사이의 간격이 연마입자의 평균 크기의 1.5배 이하일 때에는 패드 드레싱 효율이 낮고 15배 이상일 때에는 컨디셔너 내에 존재하는 연마입자 수가 줄어 수명이 저하되는 현상을 나타낸다.

따라서, 보다 우수한 드레싱 효율과 수명을 확보하기 위하여 관통홀들사이의 간격은 연마입자 평균 크기의 1.5배 ~ 15배로 제한하는 것이 바람직하고, 보다 바람직한 관통홀들사이의 간격은 연마입자 평균 크기의 2배 ~ 6배이다.

상기 무통전 틀에 형성되는 다수 개의 관통홀들은 하나 이상의 패턴을 이루도록 형성될 수 있다.

상기 패턴을 이루고 있는 관통홀들은 무통전 틀의 중심에서 멀어질수록 관통홀 간의 간격이 좁아지도록 하는 것이 바람직하다.

상기 패턴은 하나 이상의 관통홀 군으로 이루어질 수 있다.

상기 관통홀 군과 관통홀 군 간의 간격은 연마입자 평균 크기의 10배 ~ 60배로 하는 것이 바람직한데, 그 이유는 슬러리와 잔유물(Sludge)의 유동을 쉽게 하여 웨이퍼 스크래치 및 입자(particle)발생확률을 낮출 수 있기 때문이다.

보다 바람직한 관통홀 군간의 간격은 연마입자 평균 크기의 15배 ~ 30배 이며, 이렇게 하는 경우에는 보다 우수한 웨이퍼 재료제거율(Removal Rate)과 보다 낮은 웨이퍼 입자(particle) 발생을 가져오게 된다.

여기서, 관통홀 군간의 간격이란 인접하는 관통홀 군들의 중심간의 거리를 의미한다.

한편, 관통홀 군의 크기는 연마입자 평균 크기의 10배 ~ 60배로 하는 것이 바람직한데, 그 이유는 드레싱 효율에 있어서 우수한 결과를 얻을 수 있기 때문이다.

보다 바람직한 관통홀 군의 크기는 연마입자 평균 크기의 10배 ~ 30배이다.

다음에, 상기 관통홀에 연마입자들을 위치시킨 후, 통전하여 0.3∼4시간 동안 1차 도금하여 연마입자들을 금속기판상에 부착시킨다.

상기 1차 도금은 연마입자들을 금속기판상에 1차로 부착시키기 위하여 행해지는 공정으로서, 이 때, 1차 도금에 의해 형성되는 부착도금층의 두께는 총 도금층 두께의 35∼80%로 하는 것이 바람직하다.

상기 1차 도금시 도금전류는 0.01∼0.15A로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직한 도금전류는 0.02∼0.05A이고, 도금전압은 0.5∼1.0V로 하는 것이 바람직하 고, 보다 바람직한 도금전압은 0.5∼0.8V이다.

그리고 보다 바람직한 도금시간은 2∼2.5시간이다.

상기 1차 도금시 도금 두께는 60∼100㎛로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직한 1차 도금두께는 60∼80㎛로 하는 것이다.

상기 1차 도금에 형성되는 부착 도금층의 두께는 총 도금층 두께의 35∼80%로 하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 1차 도금한 후, 무통전 틀을 제거한 다음, 0.5∼6시간 동안 육성도금을 행한다.

상기 육성 도금시 도금전류는 0.5∼4.0A로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직한 도금전류는 1.5∼2.0A로 하는 것이고, 도금전압은 1.0∼3.5V로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직한 도금전압은 1.5∼2.0V이다.

그리고 보다 바람직한 도금시간은 1∼1.7시간이다.

상기 육성 도금시 도금 두께는 60∼100㎛가 바람직하고, 보다 바람직한 육성 도금두께는 60∼80㎛이다.

상기 육성 도금층 두께는 총 도금층 두께의 20∼65%로 하는 것이 바람직하다.

본 발명에 부합되는 CMP 패드용 컨디셔너의 예들이 도 2 내지 도 4에 제시되어 있다.

본 발명의 CMP 패드용 컨디셔너는 연마입자의 직경보다 큰 다수 개의 관통홀이 형성되어 있는 무통전 틀을 이용하여 연마입자를 금속기판상에 위치시킨 다음, 1차 도금에 의하여 형성된 부착도금층에 의해 연마입자들을 금속기판상에 부착시킨 후, 무통전 틀을 제거한 다음, 부착된 연마입자와 도금층과의 결합력을 증가시켜 연마입자들을 금속기판상에 확고히 고정하기 위한 육성 도금층을 형성하는 단계를 포함하는 전착법에 의해 제조된다.

본 발명의 CMP 패드용 컨디셔너는 연마입자들이 그 표면에 고정되는 금속기판(21), 이 금속기판(21)상에 고정되는 다수 개의 연마입자(23) 및 이 연마입자(23)들을 상기 금속기판(21)상에 고정시켜 주는 금속결합재층(22)을 포함하여 구성된다.

상기 금속결합재층(22)은 부착도금층(22a)와 육성도금층(22b)으로 이루어진다.

상기 부착도금층 두께가 총 도금층 두께의 35∼80%이고, 그리고 육성 도금층 두께는 도금층 두께의 20∼65%이다.

그리고, 상기 연마입자들은 하나 이상의 패턴을 이루고 있고, 상기 패턴은 하나 이상의 연마입자들로 이루어진다.

도 2 (a)에 나타난 바와 같이, 본 발명의 CMP 패드용 컨디셔너(20)는 다수 개의 연마입자(23)들에 의하여 이루어지는 하나 이상의 패턴(24)을 포함한다.

여기서, 상기 연마입자(23)들은 간격이 일정하게 고정되어 있는 망사 스크린에 의해 배열되는 것이 아니라 본 발명의 무통전 틀을 사용하여 배열된 것으로서, 연마입자(23)가 소망하는 간격과 위치에 배열된다.

또한, 본 발명의 무통전 틀을 이용하여 컨디셔너를 제조하면, 도 2 (b)에 나타난 바와 같이, 연마입자(23)간에 칩포켓(26)이 형성되므로, 슬러리나 패드 연마 후 발생되는 잔유물 (Sludge)의 배출이 용이하게 되며, 따라서 슬러리나 잔유물에 의해 발생되는 웨이퍼의 마이크로 스크래치 및 입자(particle)의 잔존 가능성이 낮아지게 된다.

또한, 본 발명의 무통전 틀을 사용함으로써 종래에 조밀했던 연마입자 간의 간격(25)을 넓힐 수 있게 되어 연마입자(23) 각각이 받는 부하를 크게 할 수 있어 드레싱 효율을 높일 수 있고 슬러리 등의 이동을 쉽게 만들어준다.

이때 연마입자 간의 간격(25)이 연마입자(23) 평균 크기의 1.5배 미만인 경우에는 패드 드레싱 효율이 낮고 15배를 초과하는 경우에는 컨디셔너 내에 존재하는 연마입자(23) 수가 줄어 수명이 저하되는 현상을 나타낸다.

따라서, 보다 우수한 드레싱 효율과 수명을 확보하기 위해서 연마입자 간의 간격(25)은 연마입자(23) 평균 크기의 1.5배 ~ 15배로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 2배 ~ 6배로 하는 것이며, 이렇게 하는 경우에는 가장 우수한 성능을 얻을 수 있다.

도 3에는 본 발명에 부합되는 CMP 패드용 컨디셔너의 다른 예가 제시되어 있다.

도 3에 나타난 바와 같이, 본 발명의 CMP 패드용 컨디셔너(30)는 연마입자들이 그 표면에 고정되는 금속기판(31), 이 금속기판(31)상에 고정되는 다수 개의 연마입자(33) 및 이 연마입자(33)들을 상기 금속기판(31)상에 고정시켜 주는 금속결합재층(32)을 포함하여 구성된다.

상기 금속결합재층(32)은 부착도금층(32a)와 육성도금층(32b)으로 이루어진다.

상기 컨디셔너(30)는 무통전 틀을 사용하여 연마입자(33)가 부착되며, 연마입자(33)가 일정한 간격으로 배열되고 칩포켓(36)을 형성하고 있다.

또한, 연마입자(33)들이 연마입자 군(35)을 형성하고 있는 것을 특징으로 하고 있다. 상기 컨디셔너(30)는 도 2의 컨디셔너(20)와 달리 연마입자 군(35)을 가지고 있어 연마입자 군 간의 간격(37)이 존재하여 슬러리와 잔유물의 유동을 보다 원활하게 만들어주며 연마입자 군(35) 단위로 부하를 받게 되어 연마입자 탈락이나 깨짐 발생확률이 낮아지게 된다.

여기서 연마입자 군간의 간격(37)은 연마입자 군(35)의 중심과 이웃하는 연마입자 군(35)의 중심간의 거리를 의미한다.

상기 연마입자 군간의 간격(37)은 연마입자(33) 평균 크기의 10배 ~ 60배로 하는 것이 바람직한데, 그 이유는 슬러리와 잔유물(Sludge)의 유동을 쉽게 하여 웨이퍼 스크래치 및 입자(particle)발생확률을 보다 낮출 수 있기 때문이다.

보다 바람직하게는 상기 연마입자 군간의 간격(37)은 15배 ~ 30배로 하는 것이며, 이렇게 하는 경우에는 보다 우수한 웨이퍼 재료제거율(Removal Rate)과 보다 낮은 입자(particle)발생을 가져오기 때문이다.

한편, 연마입자 군(35)의 크기는 연마입자(33) 평균 크기의 10배 ~ 60배로 하는 것이 바람직한데, 이렇게 함으로써 우수한 드레싱 효율을 달성할 수 있으며, 보다 바람직하게는 10배 ~ 30배로 하는 것이다.

도 4에는 본 발명에 부합되는 CMP패드용 컨디셔너(40)의 다른 예가 제시되어 있다.

상기 컨디셔너는 연마면이 넓기 때문에 CMP공정에서 사용하는 경우 컨디셔너 내의 가운데 부분과 가장자리 부분의 주속은 차이가 있게 되고, 주속이 빠른 가장자리 부분에 위치한 연마입자는 가운데 부분에 위치한 연마입자들보다 큰 부하를 받게 된다.

심한 경우 가장자리 부분에 위치한 연마입자의 탈락이나 깨짐이 발생될 수도 있다.

이를 위해 도 4에 나타난 바와 같이 본 발명 컨디셔너(40)는 가장자리 부분에 연마입자 군(45a)의 크기를 크게 하여 연마입자 집중도를 높임으로써 연마입자의 탈락이나 깨짐을 억제할 수 있다.

도 4에서 부호 45a ∼45f는 연마입자 군을 나타내며, 컨디셔너의 중앙에서 가장자리 부분으로 갈수록 연마입자 군의 크기는 커진다.

도 3 및 도 4에는 연마입자 군의 형상이 원형인 것이 제시되어 있지만, 본 발명의 연마입자 군의 형상은 이에 국한되지 않음은 물론이다.

또한, 본 발명의 기술적 사상은 CMP 패드용 컨디셔너에만 적용되는 것이 아니라 연마공구등에도 적용됨은 당연하다 할 것이다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

(실시예 1)

하기 표 1의 조건으로 제조된 CMP 패드용 컨디셔너에 대하여 패드 마모량, 웨이퍼 재료 제거율(Removal Rate), 웨이퍼 스크래치의 발생 및 웨이퍼 입자(particle)의 발생을 평가하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

여기서, 도금용액으로는 설파민산욕을 사용하였으며, 망사의 두께는 105㎛ 이고, 무통전 틀의 두께는 200㎛ 이었다.

그리고 여기서 사용된 연마입자로는 #80mesh의 다이아몬드를 사용하였으며, 연마재 입자의 간격은 320㎛이었다.

[표 1]

구분	연마 입자 배열 수단	1차 도금조건					육성 도금조건
		전류 (A)	전압 (V)	시간 (Hr)	도금층두께 (㎛)	전체 두께에 대한 두께비	전류 (A)	전압 (V)	시간 (Hr)	도금층두께 (㎛)	전체 두께에 대한 두께비
종래재	망사	0.1~ 1.0	0.5~2.0	100~ 1000	40~ 45	35%이하	0.5~4.0	1.0~3.5	1~8.5	80~ 120	65%이상
비교재 1	무통 전틀	0.001~0.09	0.1~0.49	0.1~0.2	45미만	35%이하	0.001~0.49	0.1~0.9	0.1~0.4	60미만	65%이상
발명재 1	무통 전틀	0.02~0.05	0.5~0.8	2~2.5	60~ 80	40~60%	1.5~ 2	1.5~2	1~1.7	60~80	40~60%
발명재 2	무통 전틀	0.01~0.2	0.5~1.0	0.3~4	50~ 90	35~70%	0.5~ 1.5	1~1.5	0.5~6	50~90	30~65%
발명재 3	무통 전틀	0.05~0.15	0.5~1.0	0.3~4	60~ 100	40~80%	2~4	2~3.5	0.5~6	60~100	20~60%

[표 2]

구분	패드 마모량 (㎛/hr)	RR(Å/min)	스크래치 발생 수	입자 발생 수
종래재	118	2620	2	56
비교재 1	135	2829	1	49
발명재 1	135	2830	0	34
발명재 2	137	2837	0	39
발명재 3	131	2821	0	37

상기 표 2에 나타난 바와 같이, 발명재 1, 2 및 3은 종래재에 비해 패드 드 레싱 효율 및 웨이퍼 RR가 우수하고, 더욱이, 웨이퍼 스크래치 발생이 없고, 또한, 종래재에 비해 입자 발생도 현저히 감소됨을 알 수 있다.

또한, 무통전 틀을 사용하지만, 1차 도금 시간 등이 본 발명의 범위를 벗어나는 비교재 1은 스크래치 발생 및 입자 발생에 있어서 발명재 1, 2 및 3에 비하여 증가됨을 알 수 있다.

(실시예 2)

하기 표 3에서와 같이, 연마입자의 간격을 연마입자 평균 크기의 배수로 조절한 것을 제외하고는 실시예 1의 발명재 1과 동일한 조건으로 CMP 패드용 컨디셔너를 제조하여, 시간에 따른 패드 마모량을 측정하고, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.

[표 3]

구분	연마입자 간격(연마입자 평균 크기의 배수)	패드 마모량 (㎛/hr)
		1hr	10hr	20hr	30hr
종래재		118	107	89	69
발명재 4	1.5 배	123	115	104	89
발명재 5	2.0 배	129	117	106	99
발명재 6	6.0 배	135	125	111	103
발명재 7	10.0 배	147	130	114	102
발명재 8	15.0 배	156	132	110	95

상기 표 3에 나타난 바와 같이, 발명재 4∼8은 종래재에 비하여 높은 패드 연마효율을 나타내고 있음을 알 수 있다.

(실시예 3)

연마입자 군을 형성시킨 것(발명재 9) 및 연마입자 군을 형성시키고 컨디셔너의 가장자리 분의 연마입자 집중도를 중앙부의 것 보다 높인 것(발명재 10)를 제 외하고는 실시예 1의 발명재 1과 동일한 조건으로 CMP 패드용 컨디셔너를 제조하여, 10 lbs 압력하에서 1시간 동안 패드에 드레싱 한 후 컨디셔너 내에 연마입자의 깨짐과 탈락을 조사하였고, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.

[표 4]

구분	연마입자 깨짐	연마입자 탈락
발명재 9	0	0
발명재 10	0	0

상기 표 4에 나타난 바와 같이, 연마입자들을 개별적으로 위치시키는 것보다 연마입자 군을 형성시키는 것이 연마입자의 깨짐과 탈락 확률을 낮출 수 있음을 알 수 있었다.

(실시예 4)

연마입자 군간의 간격을 연마입자 평균 크기에 대하여 하기 표 5와 같이 변화시킨 것을 제외하고는 실시예 3의 발명재 9와 동일한 조건으로 CMP 패드용 컨디셔너를 제조하여 웨이퍼 재료 제거율(Removal Rate) 및 웨이퍼 입자(particle)의 발생을 평가하고, 그 결과를 하기 표 5에 나타내었다.

[표 5]

구분	연마입자군간 간격 (연마입자 평균 크기의 배수)	RR(Å/min)	입자 발생 수
종래재	-	2620	56
발명재 11	10 배	2630	34
발명재 12	15 배	2915	27
발명재 13	30 배	2930	26
발명재 14	60 배	2860	33

상기 표 5에 나타난 바와 같이, 연마입자 군간의 간격이 연마입자 평균 크기의 10배(발명재 11) ~ 60배(발명재 14) 범위를 가질 때 웨이퍼의 재료 제거율이 우수하고, 또한 웨이퍼 입자 발생 측면에서도 향상되는 결과를 얻을 수 있음을 알 수 있다.

보다 바람직하게는, 연마입자 군간의 간격이 15배(발명재 12) ~ 30배(발명재 13)의 범위를 가질 때, 보다 우수한 웨이퍼 재료제거율과 작은 웨이퍼 입자 발생 수를 갖는 것을 알 수 있다.

(실시예 5)

연마입자 군의 크기를, 연마입자 평균 크기에 대하여 하기 표 6에서와 같이 변화시킨 것을 제외하고는 실시예 3의 발명재 9와 동일한 조건으로 CMP 패드용 컨디셔너를 제조하여 패드 마모량을 측정하고, 그 결과를 하기 표 6에 나타내었다.

[표 6]

구분	연마입자 군의 크기(연마입자 평균 크기의 배수)	패드 마모량 (㎛/hr)
종래재	-	118
발면재 15	10 배	137
발명재 16	30 배	135
발명재 17	60 배	127

상기 표 6에 나타난 바와 같이, 연마입자 군의 크기가 연마입자 평균 크기의 10배(발명재 15) ~ 60배(발명재 17) 범위를 가질 때, 패드 드레싱 효율이 증가하지만, 연마입자 군의 크기가 10배 이하인 경우에는 컨디셔너 내에 존재하는 연마입자 수가 너무 작아 오히려 패드 드레싱 효율을 감소시키는 결과를 나타내고 있음을 알 수 있었다.

또한, 연마입자 군의 크기가 너무 큰 경우 종래재와 유사한 패드 드레싱 효율을 보여 드레싱 효율이 크게 개선되지 않음을 알 수 있었다.

특히, 연마입자 군의 크기가 연마입자 평균 크기의 10배 ~ 30배 범위를 가질 때 가장 우수한 패드 드레싱 효율을 나타내고 있음을 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 종래에 사용하던 규격화된 연마입자 간격을 갖는 망사 스크린 대신 전기가 흐르지 않은 무통전 틀을 사용하여 연마입자 간격을 자유롭게 조절할 수 있고 연마입자들의 군을 형성시켜 패드 드레싱 효율을 증가시킴과 동시에 연마입자의 깨짐이나 탈락을 줄일 수 있는 컨디셔너를 제공함으로써 공구의 수명을 증가시키는 효과가 있는 것이다.

Claims (33)

1. 전착법에 의해 다수 개의 연마입자들을 금속기판상에 고정하여 CMP 패드용 컨디셔너를 제조하는 방법에 있어서,

   금속기판을 준비하여 도금욕내에 위치시키는 단계;

   상기 연마입자의 직경보다 큰 다수 개의 관통홀이 형성되어 있고, 그 두께가 연마입자의 크기의 50∼100%인 무통전 틀을 상기 금속기판상에 위치시키는 단계;

   상기 관통홀에 연마입자들을 위치시킨 다음, 통전하여 0.3∼4시간 동안 1차 도금하여 연마입자들을 금속기판상에 부착시키는 단계; 및

   상기 1차 도금후 무통전 틀을 제거한 다음, 0.5∼6시간 동안 육성도금하는 단계를 포함하고,

   상기 1차 도금시 도금전류는 0.01∼0.15A로 하고, 도금전압은 0.5∼1.0V로 하고, 그리고 도금두께는 60∼100㎛로 하고, 그리고 상기 육성 도금시 도금전류는 0.5∼4.0A로 하고, 도금전압은 1.0∼3.5V로 하고, 그리고 도금 두께는 60∼100㎛로 하는 것을 특징으로 하는 CMP 패드용 컨디셔너의 제조방법
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 1차 도금시 도금전류는 0.02∼0.05A로 하고, 도금전압은 0.5∼0.8V로 하고, 도금두께는 60∼80㎛로 하고, 그리고 도금시간은 2.0∼2.5시간으로 하고, 그리고 상기 육성 도금시 도금전류는 1.5∼2.0A로 하고, 도금전압은 1.5∼2.0V로 하고, 도금 두께는 60∼80㎛로 하고, 그리고 도금시간은 1∼1.7시간으로 하는 것을 특징으로 하는 CMP 패드용 컨디셔너의 제조방법
4. 제1항에 있어서, 상기 무통전 틀의 관통홀들이 하나 이상의 패턴을 이루고 있는 것을 특징으로 하는 CMP 패드용 컨디셔너의 제조방법
5. 제4항에 있어서, 연마입자 간의 간격이 연마입자 평균크기의 1.5배 ~ 15배인 것을 특징으로 하는 CMP 패드용 컨디셔너의 제조방법
6. 제5항에 있어서, 연마입자 간의 간격이 연마입자 평균크기의 2배 ~ 6배인 것을 특징으로 하는 CMP 패드용 컨디셔너의 제조방법
7. 제1항에 있어서, 상기 무통전 틀의 관통홀들이 2개 이상의 관통홀로 이루어지는 관통홀 군들을 이루고 있는 것을 특징으로 하는 CMP 패드용 컨디셔너의 제조방법
8. 제7항에 있어서, 상기 관통홀 군들이 하나 이상의 패턴을 이루고 있는 것을 특징으로 하는 CMP 패드용 컨디셔너의 제조방법
9. 제7항에 있어서, 관통홀 군 간의 간격이 연마입자 평균 크기의 10배 ~ 60배인 것을 특징으로 하는 CMP 패드용 컨디셔너의 제조방법
10. 제8항에 있어서, 관통홀 군 간의 간격이 연마입자 평균 크기의 10배 ~ 60배인 것을 특징으로 하는 CMP 패드용 컨디셔너의 제조방법
11. 제9항에 있어서, 관통홀 군 간의 간격이 연마입자 평균 크기의 15배 ~ 30배인 것을 특징으로 하는 CMP 패드용 컨디셔너의 제조방법
12. 제10항에 있어서, 관통홀 군 간의 간격이 연마입자 평균 크기의 15배 ~ 30배인 것을 특징으로 하는 CMP 패드용 컨디셔너의 제조방법
13. 삭제
14. 제4항에서 제12항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 1차 도금시 도금전류는 0.02∼0.05A로 하고, 도금전압은 0.5∼0.8V로 하고, 도금두께는 60∼80㎛로 하고, 그리고 도금시간은 2.0∼2.5시간으로 하고, 그리고 상기 육성 도금시 도금전류는 1.5∼2.0A로 하고, 도금전압은 1.5∼2.0V로 하고, 도금 두께는 60∼80㎛로 하고, 그리고 도금시간은 1∼1.7시간으로 하는 것을 특징으로 하는 CMP 패드용 컨디셔너의 제조방법
15. 제1항 및 제3항에서 제12항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 컨디셔너의 가장자리부의 관통홀의 집중도를 중심부의 것보다 높게 한 것을 특징으로 하는 CMP 패드용 컨디셔너의 제조방법
16. 삭제
17. 제14항에 있어서, 상기 컨디셔너의 가장자리부의 관통홀의 집중도를 중심부의 것보다 높인 것을 특징으로 하는 CMP 패드용 컨디셔너의 제조방법
18. 제1항 및 제3항에서 제12항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 연마입자가 초지립 입자, 입방정 질화붕소(CBN)입자 및 다이아몬드 입자로 이루어진 입자군으로부터 선택된 것임을 특징으로 하는 CMP 패드용 컨디셔너의 제조방법
19. 삭제
20. 제14항에 있어서, 상기 연마입자가 초지립 입자, 입방정 질화붕소(CBN)입자 및 다이아몬드 입자로 이루어진 입자군으로부터 선택된 것임을 특징으로 하는 CMP 패드용 컨디셔너의 제조방법
21. 제15항에 있어서, 상기 연마입자가 초지립 입자, 입방정 질화붕소(CBN)입자 및 다이아몬드 입자로 이루어진 입자군으로부터 선택된 것임을 특징으로 하는 CMP 패드용 컨디셔너의 제조방법
22. 삭제
23. 제17항에 있어서, 상기 연마입자가 초지립 입자, 입방정 질화붕소(CBN)입자 및 다이아몬드 입자로 이루어진 입자군으로부터 선택된 것임을 특징으로 하는 CMP 패드용 컨디셔너의 제조방법
24. 연마입자의 직경보다 큰 다수 개의 관통홀이 형성되어 있는 무통전 틀을 이용하여 연마입자를 금속기판상에 위치시킨 다음, 1차 도금에 의하여 형성된 부착도 금층에 의해 연마입자들을 금속기판상에 부착시킨 후, 무통전 틀을 제거한 다음, 육성도금에 의해 형성된 육성 도금층에 의해 연마입자들을 금속기판상에 고정하는 단계를 포함하는 전착법에 의해 제조되는 것으로서, 연마입자들이 그 표면에 고정되는 금속기판, 이 금속기판상에 고정되는 다수 개의 연마입자 및 이 연마입자들을 상기 금속기판상에 고정시켜 주는 도금층을 포함하여 구성되는 CMP 패드용 컨디셔너에 있어서,

    상기 부착도금층 두께가 총 도금층 두께의 35∼80%이고, 그리고 육성 도금층 두께는 총도금층 두께의 20∼65%이고;

    상기 연마입자들은 하나 이상의 패턴을 이루고 있고;

    상기 패턴은 하나 이상의 연마입자들로 이루어지는 것을 특징으로 하는 CMP 패드용 컨디셔너
25. 제24항에 있어서, 연마입자 간의 간격이 연마입자 평균크기의 1.5배 ~ 15배인 것을 특징으로 하는 CMP 패드용 컨디셔너
26. 제25항에 있어서, 연마입자 간의 간격이 연마입자 평균크기의 2배 ~ 6배인 것을 특징으로 하는 CMP 패드용 컨디셔너
27. 제24항에 있어서, 상기 연마입자들이 2개 이상의 연마입자들로 이루어지는 연마입자 군들을 이루고 있는 것을 특징으로 하는 CMP 패드용 컨디셔너
28. 제27항에 있어서, 상기 연마입자 군들이 하나 이상의 패턴을 이루고 있는 것을 특징으로 하는 CMP 패드용 컨디셔너
29. 제28항에 있어서, 상기 연마입자 군 간의 간격이 연마입자 평균 크기의 10배 ~ 60배인 것을 특징으로 하는 CMP 패드용 컨디셔너
30. 제29항에 있어서, 상기 연마입자 군 간의 간격이 연마입자 평균 크기의 15배 ~ 30배인 것을 특징으로 하는 CMP 패드용 컨디셔너
31. 제24항에서 제30항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 컨디셔너의 가장자리부의 연마입자의 집중도가 중심부의 것보다 높은 것을 특징으로 하는 CMP 패드용 컨디셔너
32. 제24항에서 제30항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 연마입자가 초지립 입자, 입방정 질화붕소(CBN)입자 및 다이아몬드 입자로 이루어진 입자군으로부터 선택된 것임을 특징으로 하는 CMP 패드용 컨디셔너
33. 제31항에 있어서, 상기 연마입자가 초지립 입자, 입방정 질화붕소(CBN)입자 및 다이아몬드 입자로 이루어진 입자군으로부터 선택된 것임을 특징으로 하는 CMP 패드용 컨디셔너

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