KR101052325B1 - Ｃｍｐ 패드 컨디셔너 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

여기에서는 높낮이에 의해 다른 가능을 하는 지립층들을 갖는 CMP 패드 컨디셔너가 개시된다. 개시된 CMP 패드 컨디셔너는, 중심과 테두리 사이의 한 표면에 제1 영역과 상기 제1 영역보다 높이가 큰 제2 영역을 갖는 모재와, 상기 제1 영역에 다이아몬드 지립들이 고착되어 형성되는 제1 지립층과, 상기 제2 영역에 다이아몬드 지립들이 고착되어 상기 제1 지립층보다 높게 형성되는 제2 지립층을 포함한다.

지립층, CMP, 패드 컨디셔너, 다이아몬드, 지립

Description

ＣＭＰ 패드 컨디셔너 및 그 제조방법{CMP PAD CONDITIONER AND ITS MANUFACTURING METHOD}

본 발명은 CMP 패드 컨디셔너 및 그것의 제조방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는, 높낮이에 의해 다른 기능을 하는 지립층들을 갖는 CMP 패드 컨디셔너 및 그 제조방법에 관한 것이다.

CMP(화학기계적 연마; Chemical Mechanical Polishing) 공정이 많은 산업 분야에서 특정 피가공물의 표면을 연마하는데 이용되고 있다. 특히, 반도체 소자, 마이크로 전자소자 또는 컴퓨터 제품 등의 제조 분야에서, 세라믹, 실리콘, 유리, 석영, 금속 및/또는 이들의 웨이퍼를 연마하는 용도로 CMP 공정이 많이 이용되고 있다. CMP 공정은 웨이퍼 등의 피가공물에 대면하여 회전하는 CMP 패드의 이용을 수반한다. 또한, CMP 공정 중, CMP 패드에는 화학물질을 함유하는 액체 슬러리와 연마 입자가 첨가된다.

반도체 소자의 제조 분야에서, CMP 공정 중 웨이퍼에 생기는 스크래치나 결함이 반도체 소자의 수율 및 생산성을 떨어뜨린다. 특히, 상대적으로 큰 직경의 웨이퍼를 그에 상응하게 큰 CMP 패드를 이용해 평탄화하는 CMP 공정에서는, 웨이퍼와 CMP 패드에 가해지는 충격과 스트레스가 더욱 커지며, 이에 따라, 웨이퍼에 가해지는 스크래치는 결함의 발생 빈도도 더 높다.

CMP 공정에 의한 연마 품질에 있어서, 특히 중요한 것은 CMP 패드 전체에 넓게 퍼져 유지되는 연마 입자들의 분포이다. CMP 패드의 상부는 통상적으로 섬유 또는 소형 공극과 같은 메커니즘에 의해 연마 입자들을 지지하며, 그와 같은 섬유 또는 소형 공극이 CMP 패드의 성능을 결정한다. 따라서, CMP 패드의 성능 유지를 위해서는, CMP 패드의 상부 섬유 조직을 가능한 한 플렉시블한 직립 상태로 유지하고, 새로운 연마 입자들을 수용할 수 있는 여분의 공극들이 충분히 확보되어야 한다. 이를 위해, CMP 패드 컨디셔너에 의한 CMP 패드의 컨디셔닝 또는 드레싱 공정이 필요하다.

CMP 패드 컨디셔너는, CMP 패드에 면하여 회전하면서, CMP 패드 상부를 컨디셔닝 또는 드레싱하는 공구로서, 금속 모재 상에 다수의 다이아몬드 지립들이 고착된 구조를 포함한다. 전형적인 CMP 패드 컨디셔너에 있어서, 그것에 구비된 다이아몬드 지립들은 CMP 패드에 적당히 또는 과다하게 침투하여 실제적인 드레싱을 한다. 그러나, 위와 같은 CMP 컨디셔너는 슬러리의 배출 통로가 적거나 거의 없고, CMP 패드 상부에 손상을 입힐 우려가 많은 문제점이 있다.

한편, 종래에는 다이아몬드 지립들의 크기 및 그에 의한 돌출높이를 불규칙하게 다르게 하여, 그 돌출 높이가 다른 지립들이 CMP 패드에 대하여 여러 기능을 하게 하고자 하는 연구가 있었다. 이론적으로, CMP 패드와 미세하게 접촉하는 다이아몬드 지립들은 CMP 패드의 표면을 정리하는데 기여할 수 있으며, CMP 패드와 약간 떨어져 있는 다이아몬드 지립들은 슬러리를 밀어내도록 작용할 수 있다. 더 나아가, 슬러리와 접촉되지 않는 다이아몬드 지립들이 있다면, 이들은 슬러리의 통로로 작용할 수 있을 것이다. 그러나, 다이아몬드 지립들의 불규칙한 배열 및 크기와 돌출 높이의 큰 산포는 레벨링을 떨어뜨리고, 과다 돌출 높이를 갖는 다이아몬드 지립에 의해, 컨디셔닝 또는 드레싱 대상물인 CMP 패드 표면에 과마모 및/또는 손상이 야기될 우려가 크다.

따라서, 본 발명의 기술적 과제는 컨디셔닝 또는 드레싱 대상인 CMP 패드에 대하여 다른 역할을 할 수 있는 서로 다른 높이의 지립층들을 규칙적인 배열로 구비하는 CMP 패드 컨디셔너를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 CMP 패드 컨디셔너는, 중심과 테두리 사이의 한 표면에 제1 영역과 상기 제1 영역보다 높이가 큰 제2 영역을 갖는 모재와, 상기 제1 영역에 다이아몬드 지립들이 고착되어 형성되는 제1 지립층과, 상기 제2 영역에 다이아몬드 지립들이 고착되어 상기 제1 지립층보다 높게 형성되는 제2 지립층을 포함한다.

본 명세서에서, 용어 '다이아몬드 지립'은 일반적인 다이아몬드 입자는 물론이고, 다결정질 다이아몬드(PCD), 입방정 붕화 질소(cBN) 또는 다결정질 입방정 질화 붕소(PcBN) 등 CMP 패드의 컨디셔닝 또는 드레싱에 이용될 수 있는 모든 종류의 입자를 포함한다.

바람직하게는, 상기 모재는 다이아몬드 지립들이 고착되지 않는 제3 영역을 상기 제1 영역 내에 포함할 수 있다. 상기 제3 영역은 상기 제1 영역과 동일 평면 상에 있다.

상기 제1 지립층과 상기 제2 지립층은 상기 중심과 가까운 위치로부터 상기 테두리 또는 그에 가까운 위치까지 점진적으로 넓어지면서 이어질 수 있다. 상기 모재는 다이아몬드 지립들이 고착되지 않는 제3 영역을 상기 제1 지립층과 상기 제2 지립층 사이에 포함할 수 있다.

상기 제2 영역은 상기 모재의 표면에 형성된 도금층에 의해 상기 제1 영역보다 큰 높이를 가질 수 있다.

대안적으로, 상기 제1 영역은 상기 모재의 표면으로부터 소정 깊이로 깍여진 홈에 의해 상기 제2 영역보다 낮은 높이를 가질 수 있다.

본 발명에 따른 CMP 패드 컨디셔너 제조방법은, (a) 제1 영역과 상기 제1 영역보다 높이가 큰 제2 영역을 포함하는 패턴을 모재에 형성하는 단계와, (b) 상기 제1 영역과 상기 제2 영역에 다이아몬드 지립들을 고착하여, 제1 지립층과 상기 제1 지립층보다 높은 제2 지립층을 형성하는 단계를 포함한다. 이때, 상기 (a) 단계는 상기 제2 영역에 상응하는 도금층을 형성한다.

바람직하게는, 상기 (a) 단계는, 상기 도금층이 형성될 자리를 정의하기 위해, 상기 모재 표면에 대하여 포토레지스트층을 형성하는 단계와, 노광 공정 및 현상 공정에 의해 상기 포토레지스트층을 부분적으로 제거하는 단계를 포함한다. 이때, 상기 포토레지스트층으로 건식감광필름을 이용하는 것이 바람직하고, 상기 노광 공정 및 현상 공정은 마스크에 의해 가려지지 않은 상기 포토레지스트층의 노출 부분을 자외선에 의해 경화시키고 상기 자외선에 의해 경화된 상기 포토레지스트층의 노출 부분을 상기 모재 표면에 남기는 것이 바람직하다.

바람직하게는, 상기 도금층을 형성한 후에, 상기 제1 영역 내에 상기 다이아몬드 지립들이 고착되지 않는 제3 영역을 정의하는 단계를 더 포함한다. 상기 제3 영역은 그것을 가리는 패턴층에 의해 정의되되, 상기 제3 영역을 정의하는 단계는, 상기 도금층들 위로 상기 모재의 표면을 덮는 포토레지스트층을 형성하는 단계와, 기 패턴층을 형성하도록, 상기 포토레지스트층을 부분적으로 제거하는 단계를 포함한다.

대안적으로, 상기 (a) 단계는 상기 모재의 표면을 소정 깊이로 깍아내어, 상기 제1 영역에 상응하는 홈을 형성하는 것일 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 다른 CMP 패드 컨디셔너는, 다이아몬드 지립들과, 상기 다이아몬드 지립들이 고착되어 한정된 복수의 고착 영역들을 갖는 모재를 포함하되, 상기 복수의 고착 영역들은 높이가 다른 고착 영역들을 포함한다. 바람직하게는, 상기 복수의 고착 영역들은 상부 고착 영역들과 하부 고착 영역들을 포함한다.

일 실시예에 따라, 상기 상부 고착 영역들은 상기 모재의 원래 표면에 형성된 두께부에 의해 상기 원래 표면보다 높게 형성되고, 상기 하부 고착 영역들은 상기 모재의 원래 표면과 같거나 그보다 낮게 형성된다. 상기 두께부는 도금 또는 도전성 박막의 접합에 의해 형성될 수 있다.

다른 실시예에 따라, 상기 상부 고착 영역들은 상기 모재의 원래 표면과 같 은 높이를 가지며, 상기 하부 고착 영역들은 상기 모재의 원래 표면보다 낮게 깍여 형성된다. 이때, 상기 하부 고착 영역들은 상기 모재의 원래 표면에 대한 에칭 또는 기계 가공에 의해 형성되는 것이 바람직하다.

일 실시예에 따라, 상기 복수의 고착 영역들은 이웃하는 두 하부 고착 영역들 사이에 하나의 상부 고착 영역들이 배치된 배열을 포함할 수 있다. 대안적으로, 상기 복수의 고착 영역들은 이웃하는 두 하부 고착 영역들 사이에 두개 이상의 상부 고착 영역이 배치되는 배열을 포함할 수 있다. 대안적으로, 상기 복수의 고착 영역들은 이웃하는 두 상부 고착 영역들 사이에 하나 이상의 하부 고착 영역이 배치된 배열을 포함할 수 있다. 이때, 상기 배열은 회전 방향으로 규칙적으로 연속되는 것이 바람직하다.

일 실시예에 따라, 상기 상부 고착 영역과 상기 하부 고착 영역은 상기 모재의 중심과 상기 모재의 테두리 사이에서 한 방향으로 점진적으로 넓어지면서 이어진다. 대안적인 실시예에 따라, 상기 상부 고착 영역과 상기 하부 고착 영역은 상기 모재의 중심과 상기 모재의 테두리 사이에서 서로 다른 방향으로 점진점으로 넓어지면서 이어진다.

일 실시예에 따라, 상기 상부 고착 영역들 중 적어도 하나는 다른 상부 고착 영역과 높이가 다를 수 있다. 다른 실시예에 따라, 상기 하부 고착 영역들 중 적어도 하나는 다른 상부 고착 영역과 높이가 다를 수 있다.

상기 상부 고착 영역들과 상기 하부 고착 영역들의 높이차는 0.001~0.02mm로 정해진다. 상기 높이 차이는 특히 전기 도금에 의해 다이아몬드 지립들을 고정하는 도금층을 형성하는 경우에 특히 유리하다. 전기도금에 의해, 0.1mm 높이 차이까지는 허용되기는 하나, 높이 차이가 0.02mm보다 커지면, 도금 높이의 편차가 생기게 되므로, 가능하면, 0.02mm 이하로 높이 차를 두는 것이 좋다. Ni을 이용한 전기 도금인 경우, 도금 평활성 문제가 있어 내경과 외경의 도금 높이 편차가 발생된다. 이 경우 제품 재현성 문제가 발생된다. 도금의 높이를 0.01mm 이하로 제어하면 높이 편차가 줄어든다.

일 실시예에 따라, 상기 상부 고착 영역들 중 적어도 하나는 서로 다른 높이를 갖는 단차 구조로 형성될 수 있다. 다른 실시예에 따라, 상기 하부 고착 영역들 중 적어도 하나는 서로 다른 높이를 갖는 단차 구조로 형성된다.

본 발명에 따르면, 의도적으로 높낮이를 다르게 한 지립층들이, CMP 패드에 대하여 실제적인 드레싱 기능과 더불어, 슬러리의 통로 기능, 슬러리를 밀어주는 기능 및/또는 CMP 패드 표면을 적절히 정리하는 기능을 하여, CMP 패드의 성능을 좋게 유지시키는데 크게 기여할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 다이아몬드 지립들을 원하는 높이들로 관리할 수 있어서, 과다하게 돌출된 다이아몬드 지립에 의한 CMP 패드의 과마모 및 손상과, 글레이징(glazing)의 유발을 막아줄 수 있다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 CMP 패드 컨디셔너용 모재(shank)를 도시한 사시도이고, 도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 CMP 패드 컨디셔너를 도시한 평면도이며, 도 2b는 도 2a의 I-I를 따라 취해진 단면도이다.

도 1을 참조하면, 모재(10)는 중심과 테두리를 포함하는 대략 디스크의 형태를 갖는다. 그리고, 상기 모재(10)는 고강도의 금속 재료로 이루어진다. 상기 모재(10)는, 중심과 테두리 사이의 표면에, 제1 영역(12)과 제2 영역(14)들을 포함한다. 그리고, 상기 제2 영역(14)들은 상기 제1 영역(12)보다 큰 높이를 갖는다. 본 실시예에서, 상기 제2 영역(14)들은 모재 표면에 편평하게 형성된 도금층들에 의해 상기 제1 영역(12)보다 큰 높이를 갖게 된다. 그리고, 상기 제2 영역(14)들은 모재의 중심과 가까운 위치로부터 모재의 테두리 또는 그와 가까운 위치까지 점진적으로 넓어지면서 이어져 있다. 이때, 상기 제1 영역(12)과 상기 제2 영역(14)의 높이 차이는 0.001~0.1mm, 바람직하게는, 0.002~0.02mm, 더 바람직하게는, 0.005~0.01mm로 정해지는 것이 바람직하다.

CMP 패드 컨디셔너의 형성을 위해, 상기 제2 영역(14)들과 상기 제1 영역(12)에는 다이아몬드 지립들이 고착된다. 본 실시예에서, 다이아몬드 지립들은, 상기 제2 영역(14)들 모두, 그리고, 상기 제1 영역(12) 일부에 고착된다. 도 1에서 점선으로 표시된 영역은 제1 영역(12) 중에서 다이아몬드 지립들이 고착되는 영역, 즉, 하부 고착 영역을 나타낸다. 그리고, 그 외 점선 바깥쪽의 제1 영역에는 다이아몬드 지립들이 고착되지 않는데, 본 명세서에서는, 제1 영역(12) 중, 다이아몬드 지립들이 고착되지 않는 영역을 제3 영역이라 한다.

도 2a 및 도 2b를 참조하면, 본 실시예에 따른 CMP 패드 컨디셔너(1)는, 전술한 모재(10)와, 상기 모재(10) 상에 형성된 제1 지립층(22)과 제2 지립층(24)을 포함한다. 이때, 상기 제2 지립층(24)은 모재의 상기 제2 영역(14)들, 즉, 상부 고착 영역들 전체에 걸쳐 다이아몬드 지립(2)들이 고착되어 형성되고, 상기 제1 지립층(22)은 상기 제1 영역(12)의 여러 부분들에 다이아몬드 지립(2)들이 고착되어 형성된다. 상기 다이아몬드 지립들의 고착에 이용되는 접착층 형성을 위해 금속 브레이징 또는 금속 소결이 이용될 수 있다.

상기 제2 지립층(24)은, 상기 제2 영역(14)들 각각의 위에 형성되므로, 상기 제2 영역(14)들 각각의 형상을 그대로 따른다. 즉, 상기 제2 지립층(24)은 중심으로부터 가까운 위치로부터 테두리 또는 그에 가까운 위치까지 점진적으로 넓어지면서 이어지는 형상으로 형성된다. 본 실시예에서, 상기 제1 지립층(22)도, 상기 제2 지립층(24)과 유사한 형상, 즉, 중심으로부터 가까운 위치로부터 테두리 또는 그에 가까운 위치까지 점진적으로 넓어지면서 이어지는 형상으로 형성된다.

이때, 상기 제2 영역(14)의 높이가 상기 제1 영역(12)보다 높으므로, 상기 제2 영역(14)에 형성된 제2 지립층(24)은 상기 제1 영역(12)에 형성된 제1 지립층(22)보다 높게 위치한다. 따라서, 상기 제2 지립층(24)은, CMP 패드(미도시함)의 드레싱 공정에서, CMP 패드에 적당히 침투하여 실제적인 드레싱 역할을 수행하며, 상기 제1 지립층(22)은, CMP 패드 표면에 미세하게 접촉하여 CMP 패드 표면의 정리 및/또는 슬러리를 밀어내는 역할을 하거나, 또는, 슬러리를 밀어내거나 또는 슬러리의 통로 역할을 할 수 있다. 제1 지립층(22)의 역할은, 상기 제1 지립층(22)과 상기 제2 지립층(24)의 높이 차를 미리 결정하여 CMP 패드 컨디셔너를 제조하는 것에 의해 달라진다. 상기 제1 지립층(22)과 제2 지립층(24)의 높이 차이는 1~30㎛, 바람직하게는 2~20㎛, 더 바람직하게는, 5~10㎛로 정해지는 것이 바람직하다. 상기 제2 지립층(24)의 다이아몬드 지립들은 제1 지립층(22)의 다이아몬드 지립들보다 더 돌출되어 있으며, 따라서, 상기 제2 지립층(24)의 측면에 있는 다이아몬드 지립들은 첨단 부분 뿐 아니라 측면 부분도 가공 에지로 이용할 수 있다.

앞서 언급된 바와 같이, 상기 모재(10)의 제1 영역(12) 내에는 다이아몬드 지립(2)들이 부착되지 않는 제3 영역(13)을 포함하며, 상기 제3 영역(13)은, 제1 지립층(22)과 상기 제2 지립층(24) 사이에 위치하여, CMP 패드 드레싱 공정시 슬러리의 배출 통로인 복수의 채널을 형성한다. 본 명세서에서, 모재 표면의 테두리 부근 영역과, 중심 부근 영역은 제1 영역(12)과 제3 영역(13) 내에 포함되지 않는 것으로 간주한다. 이는 그 테두리 부근 영역과 중심 부근 영역가지 지립층들이 형성되는 것도 고려될 수 있기 때문에, 위의 영역들을 상기 제1 영역 및 제3 영역에 포함시키는 것은 큰 의미를 가지지 못하기 때문이다.

도 3 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 CMP 패드 컨디셔너의 제조방법을 설명하기 위한 도면들이다.

전반적으로, CMP 패드 컨디셔너의 제조방법은, 모재에 단차가 있는 패턴, 즉, 제1 영역과 제2 영역의 높이가 다른 단차 패턴을 형성하는 공정과, 그 단차 패턴을 포함하는 모재에 다이아몬드 지립들을 고착하여, 다른 높이의 지립층들, 즉, 제1 및 제2 지립층을 형성하는 공정을 포함한다.

먼저, 도 3 및 도 4는 모재에 단차진 패턴을 형성하는 공정을 보여준다.

도 3의 (a)를 참조하면, 모재(10)의 표면에 포토레지스트층(P1)을 먼저 형성하고, 포토레지스트층(P1)의 위로 그 포토레지스트층(P1)을 영역적으로 가리는 마스크(M1)를 위치시키고, 마스크(M1) 위에서 포토레지스트층(P1)에 U.V(자외선)을 조사하는 노광 공정이 차례대로 보여진다. 본 실시예에서, 포토레지스트층(P1)을 형성하는 공정은 건식감광필름(DFR; Dry Film Photoresist)을 모재 표면에 부착하여 이루어진다. 그리고, 상기 노광 공정은 마스크(M1)에 의해 가려지지 않는, 포토레지스트층(P1)의 노출 부분을 자외선에 의해 경화시키며, 뒤 이은 도 3의 (b)에 도시된 현상(developing) 공정에 의해, 상기 자외선을 조사 받은 노출 부분이 모재(10) 표면에 남는다. 도 3의 (b)에 있어서, 점선으로 표시된 부분은 현상액에 의해 제거되는 부분이다. 그리고, 모재에 남은 포토레지스트층(P1)은 이후에 도금층이 형성될 자리를 제공한다.

도 4의 (a)를 참조하면, 도 3의 (a) 및 (b)에 도시된 공정에서 포토레지스트층(P1)에 의해 정의된 모재(10)의 영역들에 도금층(3)이 형성된다. 상기 도금층(3)은 니켈 도금에 의해 형성된 니켈 도금층인 것이 바람직하나, 본 발명이 이에 한정되어서는 아니된다. 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 포토레지스트층(P1)이 제거되 면, 상기 모재(10)의 상부 표면은, 도금층(3)에 의해 높아진 제2 영역(14; 도 1 참조)과 그렇지 아니한 제1 영역(12; 도 1 참조)을 포함하는 패턴을 갖게 된다.

제1 영역(12)보다 제2 영역(14)의 높이가 큰 패턴의 모재(10) 표면에 다이아몬드 지립들이 고착되어, 서로 높이가 다른 제1 지립층과 제2 지립층이 형성된다.

본 발명의 실시예에 따른 방법은, 상기 제1 지립층과 상기 제2 지립층의 형성 전에, 슬러리 통로 확보를 위해, 지립층이 형성되지 않는 제3 영역(13; 도 2b 참조)을 정의하는 공정이 수행되며, 이 공정은 도 5의 (a), (b) 및 (c)에 잘 도시되어 있다.

도 5의 (a)를 참조하면, 제1 영역과 제2 영역을 갖게 된 모재(10) 위로, 상기 제1 영역의 도금층(3)을 덮는 높이의 포토레지스트층(P2)이 전체적으로 형성된다. 이때, 상기 포토레지스트층(P2)으로 건식감광필름, 즉, DFR이 이용된다. 다음, 도 5의 (b) 및 (c)에 도시된 바와 같이, 마스크(M2)를 포토레지스트층(P2) 위에 위치시킨 후, U.V 조사에 의해, 마스크(M2)에 의해 가려지지 않은 포토레지스트층(P2)을 영역적으로 제거하는 노광 공정과 그에 뒤 이은 현상 공정이 차례대로 수행된다. 이때의 노광 공정 및 현상 공정은 U.V에 조사된 부분이 제거되는 방식이 채택되었다. 이때, 상기 모재(10)의 표면에 남은 포토레지스트층(P2)은, 다음에 수행될 지립 고착 공정에서, 그 아래의 모재 표면에는 지립이 고착되는 것을 막아주어, 슬러리 통로 확보를 위한 제3 영역(13)을 정의한다.

도 6의 (a) 및 (b)는 다이아몬드 지립을 모재 표면에 고착하여, 지립층들을 형성하는 공정을 보여준다.

도 6의 (a)를 참조하면, 다이아몬드 지립(2)들이 모재 표면에서 높이가 큰 제2 영역(14)과 높이가 작은 제1 영역(12)에 고착된다. 고착 방식은, 위에서 언급한 바와 같이, 브레이징, 금속 소결 또는 전기 도금에 의해 형성된 접착층(미도시함)을 이용할 수 있다. 그리고, 다이아몬드 지립은 50~500 메쉬(mesh)의 사이즈를 갖는 것이 바라직하다. 상기 제2 영역(14)이 상기 제1 역역(12)보다 높게 위치하므로, 상기 제2 영역(14)에 형성된 상기 제2 지립층(24)은 그 높이가 상기 제1 영역(12) 상에 형성된 상기 제1 지립층(22)의 높이보다 크다.

이때, 앞선 공정에 의해 모재(10) 표면에 남은 포토레지스트층(P2) 아래에는 다이아몬드 지립들이 고착되지 않는다. 다음, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 포토레지스트층(P2)을 제거하면, CMP 패드 드레싱 공정에서, 슬러리의 배출 통로가 되는 제3 영역(13)이 제1 지립층(22)과 제2 지립층(24) 사이에 형성된다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면으로서, 도 7을 참조하면, 높이가 큰 제2 지립층이 형성되는 제2 영역(14)은 원래의 모재 표면과 같은 높이에 있고, 높이가 작은 제1 지립층이 형성되는 제1 영역(12)은 모재 표면이 소정 깊이로 깎여 형성된다. 이 경우에도, 다이아몬드 지립들을 제1 영역(12)과 제2 영역(14)에 고착하면, 제2 영역(14)에 고착된 다이아몬드 지립이 제1 영역(12)에 고착된 다이아몬드 지립에 비해 더 돌출될 것이다. 상기 제1 영역의 형성을 위해, 절삭 가공 또는 에칭 가공 등 모재 표면을 깍아낼 수 있는 다양한 가공 방식이 이용될 수 있을 것이다.

앞에서 설명된 것과 같이 형성된 단차 구조의 본 발명에 따른 CMP 패드 컨디셔너와, 비교예에 따른 종래 CMP 패드 컨디셔너의 성능 비교를 위해, CMP 패드에 대한 폴리싱 공정을 [표 1]의 조건으로 한 후, 그 결과를 살펴보았다. 본 발명의 경우, 제1 지립층과 제2 지립층의 높이가 10㎛인 CMP 패드 컨디셔너가 이용되었고, 비교예의 경우에는, 지립들의 높이가 일정한 기존 CMP 패드 컨디셔너가 이용되었다.

도 8은 본 발명과 비교예의 CMP 패드 컨디셔너의 제거율(removal rate) 성능을 비교하여 그래프로서, 도 8을 참조하면, 본 발명의 CMP 패드 컨디셔너를 이용한 경우가 비교예에 비해 제거율이 성능이 좋고, 본 발명은 제거율 성능이 시간 경과에 따라 거의 일정한 반면, 비교예는 약 10시간이 지난 후 제거율 성능이 급격히 저하됨을 확인할 수 있다.

이하에서는 CMP 패드 컨디셔너의 다른 실시예들에 대해 설명한다. 이하의 설명에서는, 다이아몬드 지립이 고착되는 영역(들)을 '고착 영역(들)'로 칭하고, 고착 영역들 중에서 모재의 원래 표면보다 높은 영역(들)을 '상부 고착 영역(들)'로 칭하며, 고착 영역들 중에서 모재의 원패 표면과 높이가 같거나 또는 높이가 더 낮은 영역들을 '하부 고착 영역(들)'로 칭한다. 이하의 설명에서, 상부 고착 영역(들)은 앞선 실시예 설명에서의 제2 영역(들)에 대응되며, 하부 고착 영역(들)은 앞선 실시예 설명에서의 제1 영역 중 다이아몬드 지립이 고착되는 영역(들)에 대응된다. 다이아몬드 지립이 고착되지 않는 영역에 대해서는 앞선 실시예에서 잘 설명이 이루어졌으므로 구체적인 설명이 생략된다. 그리고, 이하에서 설명되는 CMP 패드 컨디셔너는 앞선 실시예들에서 설명된 제조방법과 (실질적으로) 같은 방법에 의해 제조될 수 있다.

도 9a 및 도 9b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 CMP 패드 컨디셔너 및 그것의 판형 모재를 각각 도시한 평면도이고, 도 10은 도 9a의 II-II를 따라 취해진 단면도이다.

도 9a, 도 9b 및 도 10을 참조하면, 본 실시예의 CMP 패드 컨디셔너(100)는 판형 모재(110)의 한 표면에 다이아몬드 지립들의 고착에 의해 형성된 16개의 지립층들(122, 124)을 포함한다. 상기 다이아몬드 지립들의 고착에 의해, 상기 지립층(122,124)들 아래의 모재 표면에는 16개의 고착 영역(112, 114)들이 한정된다. 상기 고착 영역(112, 114)들은, 다이아몬드 지립들의 고착 전에 높낮이가 다른 패턴으로 정의되며, 이에 따라, 모재의 원래 표면보다 높은 상부 고착 영역들(114)과 모재의 원래 표면과 높이가 같거나 낮은 하부 고착 영역들(112)들을 포함한다. 그와 같은 고착 영역(112, 114)들간의 높이 차이에 의해, 각 영역에 있는 지립층(122, 124)들의 높이차가 발생된다.

도 9b에서, 하부 고착 영역(112)들은 점선으로 표시되며, 상부 고착 영역(114)들은 실선으로 표시된다. 본 실시예에서, 상기 상부 고착 영역(114)들은 편평한 도전성의 두께부를 모재(110)의 표면에 영역적으로 형성하는 것에 의해 얻어질 수 있으며, 상기 두께부는 앞선 실시예에서와 같은 도금 공정(도 4 참조)에 의해 형성될 수 있고, 대안적으로, 상기 모재(110)의 표면에 도전성 박막을 영역적으로 접합하는 것에 의해서도 형성될 수 있다. 또한, 상기 하부 고착 영역(112)들은 단차를 형성하는 가공이 생략된 영역, 즉, 모재(110)의 원래 표면과 동일 높이의 영역일 수 있다.

본 실시예에서, 상기 하부 고착 영역(112)들 및 상기 상부 고착 영역(114)들 각각은 모재(110)의 중심과 모재(110)의 테두리 사이에서 한 방향, 즉, 테두리로 향하는 방향으로 점진적으로 넓어지면서 이어진다. 또한, 이웃하는 두개의 하부 고착 영역들(112, 112) 사이에는 세 개의 상부 고착 영역(114, 114, 114)들이 배열되며, 그러한 배열은 회전 방향으로 규칙되게 연속된다. 이에 의해, 전체적으로, 상부 고착 영역(114, 114, 114)들이 3개씩 이웃하는 두 하부 고착 영역들(112, 112) 사이에 위치된다. 도 9a 및 도 10에 도시된 바와 같이, 상부 고착 영역을 기반으로 하는 3개의 연속된 제2 지립층(124, 124, 124)들이 항상 이웃하는 두개의 제1 지립층(122, 122)들 사이에 배치된다. 위와 같은 본 실시예의 배열은, 높이가 다른 지립층들을 동수로 배열하였던 앞선 실시예에 비해, CMP 패드 컨디셔너의 실제적인 드레싱 기능이 더 보강된 것이다.

도 11a 및 도 11b는 발명의 또 다른 실시예에 따른 CMP 패드 컨디셔너 및 그것의 판형 모재를 각각 도시한 평면도이고, 도 12는 도 11a의 III-III를 따라 취해진 단면도이다.

도 11a 및 도 11b를 참조하면, 본 실시예에 따른 CMP 패드 컨디셔너(200)는, 모재(210) 표면에 있는 24개의 고착 영역들(212, 214)을 기반으로 하는 24개의 지립층(222, 224)들을 포함한다. 상기 지립층들 중, 제1 지립층(222)들은 모재(210)의 원래 표면에 있는 하부 고착 영역(212)들을 기반으로 하여 형성되고, 제2 지립층(224)들은 모재(210)의 원래 표면으로부터 돌출된 상부 고착 영역(214)들을 기반으로 한다. 본 실시예에서는, 이웃하는 2개의 하부 고착 영역(212, 212)들 사이에 2개의 상부 고착 영역(214, 214)들이 배열되며, 이러한 배열은 회전 방향을 따라 규칙적으로 연속된다. 이에 따라, 도 12에 도시된 바와 같이, 상대적으로 낮은 두 이웃하는 제1 지립층(222, 222)들 사이에는 상대적으로 높은 2개의 제2 지립층(224, 224)들이 연속적으로 배치되어 있다.

도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 CMP 패드 컨디셔너를 보여주는 평면도이다.

도 13을 참조로 하면, CMP 패드 컨디셔너(300)는 모재(310) 표면의 하부 고착 영역들을 기반으로 하는 제1 지립층(322)들과 모재(310) 표면의 상부 고착 영역들을 기반으로 하는 제2 지립층(324)들을 포함한다. 이때, 상기 제1 지립층(322)들은 모재(310)의 테두리 부근으로부터 중심을 향해 점진적으로 넓어지면서 이어진다. 그리고, 상기 제2 지립층(324)들은 모재(310)의 중심으로부터 테두리를 향해 점진적으로 넓어지면서 이어진다. 상기 제1 지립층(322)들이 형성되는 하부 고착 영역들이 테두리 부근으로부터 중심을 향해 점진적으로 넓어지면서 이어지고, 반대로, 제2 지립층(324)들이 형성되는 상부 고착 영역들은 모재의 중심 부근으로부터 테두리를 향해 점진적으로 넓어지면서 이어진다. 이러한 배열은 드레싱 기능이 주로 요구되는 테두리 부근의 제2 지립층(324) 면적을 드레싱 기능이 덜 요구되는 중심 부근의 제1 지립층(322) 면적에 비해 더 넓혀준다.

위에서는 모재의 원래 표면에 두께부를 더 형성하여 상부 고착 영역을 형성하고, 모재의 원래 표면을 하부 고착 영역으로 이용하는 CMP 패드 컨디셔너에 대해 주로 설명되었지만, 모재의 원래 표면을 상부 고착 영역을 이용하고, 모재의 원래 표면으로부터 일정 깊이의 홈을 형성하여 그 홈의 바닥면을 하부 고착 영역으로 이용하는 것도 본 발명의 범위 내에 있다. 하부 고착 영역을 위한 홈의 형성을 위해, 에칭 또는 기계적 가공(특히, 절삭 가공)이 이용될 수 있다.

도 14는 본 발명의 CMP 패드 컨디셔너에 적용 가능한 다양한 다른 실시예의 모재들을 보여준다.

먼저, 도 14의 (a)는 모재(410)의 원래 표면으로부터 돌출된 상부 고착 영역(414a, 414b)들의 높이들(h1, h2)이 서로 다른 구조의 모재(410)를 보여준다. 이때, 하부 고착 영역(412)의 높이는 상기 상부 고착 영역(414a, 414b)들 모두에 대하여 더 작다.

도 14의 (b)는 모재(510)의 원래 표면으로 돌출된 상부 고착 영역(514)이 서로 복수의 서로 다른 높이(H1, H2, H3)들 갖는 단차(또는, 계단) 구조로 형성된 모재(410)를 보여준다. 이때, 하부 고착 영역(512)이 위의 상부 고착 영역(514)들 각각의 높이(H1, H2, H3)에 비해 낮은 높이를 가짐은 물론이다.

도 14의 (c)는 모재(610)의 원래 표면으로부터 함몰된 하부 고착 영역(612a, 612b)들이 다른 높이(H와 h)를 갖는 모재(610)를 보여준다. 이때, 상부 고착 영역(614)은 모재의 원래 표면 위에 있으며, 따라서, 그 높이가 상기 하부 고착 영역(612a, 612b)들의 높이보다 큰다.

도 14의 (d)는 모재(700)의 원래 표면으로부터 함몰된 하부 고착 영역(712)이 복수의 서로 다른 높이(H', h')를 갖는 모재(710)를 보여준다. 상기 고착 영역(714)의 높이는 상기 하부 고착 영역(712)의 높이들보다 크다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 CMP 패드 컨디셔너용 모재(shank)를 도시한 사시도.

도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 CMP 패드 컨디셔너를 도시한 평면도.

도 2b는 도 2a의 I-I를 따라 취해진 CMP 패드 컨디셔너의 단면도.

도 3 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 CMP 패드 컨디셔너 제조방법을 설명하기 위한 도면들.

도 8은 본 발명과 비교예의 CMP 패드의 마모 성능을 비교하여 보여주기 위한 그래프.

도 9a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 CMP 패드 컨디셔너를 도시한 평면도.

도 9b는 도 9a에 도시된 CMP 패드 컨디셔너의 모재를 도시한 평면도.

도 10은 9a의 II-II를 따라 취해진 단면도.

도 11a는 발명의 또 다른 실시예에 따른 CMP 패드 컨디셔너를 도시한 평면도.

도 11b는 도 11a에 도시된 CMP 패드 컨디셔너의 모재를 도시한 평면도.

도 12는 도 11a의 III-III를 따라 취해진 CMP 패드 컨디셔너의 단면도.

도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 CMP 패드 컨디셔너를 도시한 평면도.

도 14의 (a), (b), (c) 및 (d)는 본 발명에 적용 가능한 다양한 실시예의 CMP 패드 컨디셔너용 모재를 도시한 단면도들.

Claims (34)

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10. (a) 제1 영역과 상기 제1 영역보다 높이가 큰 제2 영역을 포함하는 패턴을 모재에 형성하는 단계; 및

    (b) 상기 제1 영역과 상기 제2 영역에 다이아몬드 지립들을 고착하여, 제1 지립층과 상기 제1 지립층보다 높은 제2 지립층을 형성하는 단계를 포함하며,

    상기 (a) 단계는, 상기 제2 영역에 상응하는 도금층을 형성하고,

    상기 (a) 단계는 상기 도금층이 형성될 자리를 정의하기 위해, 상기 모재 표면에 대하여 포토레지스트층을 형성하는 단계와, 노광 공정 및 현상 공정에 의해 상기 포토레지스트층을 부분적으로 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 CMP 패드 컨디셔너 제조방법.
11. 청구항 10에 있어서, 상기 포토레지스트층으로 건식감광필름을 이용하며, 상기 노광 공정 및 현상 공정은 마스크에 의해 가려지지 않은 상기 포토레지스트층의 노출 부분을 자외선에 의해 경화시키고 상기 자외선에 의해 경화된 상기 포토레지스트층의 노출 부분을 상기 모재 표면에 남기는 것을 특징으로 하는 CMP 패드 컨디셔너 제조방법.
12. (a) 제1 영역과 상기 제1 영역보다 높이가 큰 제2 영역을 포함하는 패턴을 모재에 형성하는 단계; 및

    (b) 상기 제1 영역과 상기 제2 영역에 다이아몬드 지립들을 고착하여, 제1 지립층과 상기 제1 지립층보다 높은 제2 지립층을 형성하는 단계를 포함하며,

    상기 (a) 단계는, 상기 제2 영역에 상응하는 도금층을 형성하고,

    상기 도금층을 형성한 후에, 상기 제1 영역 내에 상기 다이아몬드 지립들이 고착되지 않는 제3 영역을 정의하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 CMP 패드 컨디셔너 제조방법.
13. 청구항 12에 있어서, 상기 제3 영역은 그것을 가리는 패턴층에 의해 정의되는 것을 특징으로 하는 CMP 패드 컨디셔너 제조방법.
14. 청구항 13에 있어서, 상기 제3 영역을 정의하는 단계는,

    상기 도금층들 위로 상기 모재의 표면을 덮는 포토레지스트층을 형성하는 단계와,

    상기 패턴층을 형성하도록, 상기 포토레지스트층을 부분적으로 제거하는 단계를 포함하는 것을 CMP 패드 컨디셔너 제조방법.
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