KR101147149B1 - 폴리싱패드드레서 - Google Patents

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Abstract

폴리싱패드드레서는 베이스플레이트의 작업면에 배치된 복수의 연마입자클러스터를 구비하고, 많거나 작은 연마입자를 구비한 연마입자클러스터는 작업면의 비교적 외부써클에 구성되지만 적거나 큰 연마입자를 구비한 연마입자클러스터는 작업면의 비교적 내부써클에 구성되고, 이에 의해 드레서의 연마저항성, 커팅효율 및 동작주기를 증가시킨다.

Description

폴리싱패드드레서{Polishing pad dresser}
본 발명은 드레서에 관한 것이고 보다 상세하게는 화학적기계연마(CMP)폴리싱패드용 드레서 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
화학적기계연마(CMP)는 현재 반도체웨이퍼의 표면을 위한 평탄화 공정에서 주목할만한 기술이다. 화학적기계연마공정에 있어서, 폴리싱패드의 기능은 웨이퍼와 폴리싱패드 사이의 간격으로 안정적이고 균일하게 폴리싱액을 전달하고 화학적에칭 및 기계적 연마 모두의 상호작용 하에 웨이퍼로부터 돌출된 퇴적층을 이동하는 것이다.
웨이퍼를 대량 생산하고 품질안정성을 유지하게 위해, 다이아몬드 드레서가 화학적 기계 평탄화의 공정에서 폴리싱패드를 시기 적절히 드레싱하기 위해 사용된다. 이는 폴리싱된 표면 잔여물을 제거하여 폴리싱패드의 거친표면을 복구하고 드레싱혼합물수용능력을 개선할 뿐만 아니라 폴리싱패드의 비용을 줄이고 웨이퍼의 대량 생산 중에 품질안정성이 이루어질 수 있도록 폴리싱액을 유지하고 전달하는 능력 및 폴리싱패드 표면의 구멍을 복구한다.
다른 드레서의 다양한 유형이 있다. 예를 들면, 대만 공개특허출원 제200707531호는 베이스플레이트, 베이스플레이트의 상면에 배치된 복수의 홈, 복수의 홈에 채워진 접착제, 및 접착제에 의해 복수의 홈에 고착된 복수의 연마입자들을 포함하며, 복수의 홈은 일정하게 배치되고, 각각의 홈의 크기는 하나의 연마입자만을 수용하기에 적절한 웨이퍼폴리싱패드를 드레싱하기 위한 드레서를 개시한다. 이 발명의 각각의 홈은 하나의 연마입자만을 수용할 수 있기 때문에 상이한 크기 및 수의 연마입자들이 각각의 홈에 배치될 수 없어 드레싱효율 및 동작주기가 증가될 수 없다.
대만특허 제I286097호는 베이스플레이트, 복수의 연마입자클러스터 및 바인딩층을 구비하고, 복수의 연마입자클러스터는 베이스플레이트의 표면에 일정하게 배치되고, 연마입자클러스터는 함께 그루핑된 복수의 연마입자들을 포함하고, 2개의 인접한 연마입자클러스터 각각의 사이 간격은 700㎛보다 짧고 각 연마입자클러스터는 2 내지 8개의 연마입자를 가지고, 바인딩층은 베이스플레이트에 연마입자를 고착하기 위해 사용되는 연마도구를 개시한다. 이 특허는 2 내지 8개의 연마입자들이 하나의 연마입자클러스터로 그루핑되게 하지만, 드레싱효율 및 동작주기가 증가될 수 없도록 상이한 요구들에 따라 베이스플레이트의 비교적 외부써클 상에 작거나 많은 연마입자로 그루핑된 연마입자클러스터와, 베이스플레이트의 비교적 내부써클 상에 크거나 적은 연마입자로 그루핑된 연마입자클러스터를 배치하는 것을 개시하지는 않는다.
다이아몬드커팅도구의 커팅효율 및 연마저항성을 개선시키기 위해 본 발명이 제안된다.
본 발명의 주 목적은 베이스플레이트의 작업면상에 복수의 연마입자클러스터들이 연마저항성, 커팅효율 및 드레서의 동작주기를 증가시키도록 배치되고, 많거나 작은 연마입자들이 작업면의 비교적 외부써클에 구성되고 적거나 큰 연마입자들이 작업면의 비교적 내부써클에 구성되는 폴리싱패드드레서를 제공하는 것이다.
본 발명의 폴리싱패드드레서는 작업면이 배치된 베이스플레이트; 및 상기 베이스플레이트에 각각 결합되는 복수의 연마입자클러스터로서, 상기 복수의 연마입자클러스터의 커팅팁은 각각 상기 작업면에서 돌출되고, 상기 복수의 연마입자클러스터는 각각 적어도 하나의 연마입자를 가지는 복수의 연마입자클러스터를 포함하고, 상기 복수의 연마입자클러스트 사이에서 상기 연마입자클러스트의 연마입자의 수는 상기 작업면의 외부써클로부터 중앙을 향해 점차 감소되는 CMP폴리싱패드를 위한 드레서이다.
도 1은 본 발명에 따른 제1실시예의 폴리싱패드드레서의 도면이다.
도 2는 도 1의 A-A선에 따른 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 제2실시예의 폴리싱패드드레서의 도면이다.
도 4는 도 3의 B-B선에 따른 단면도이다.
본 발명은 첨부도면 및 이하의 설명을 참조로 하여 더욱 충분히 이해될 것이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 제1실시예의 폴리싱패드드레서, 보다 상세하게는 CMP폴리싱패드용 드레서는 베이스플레이트(11), 복수의 연마입자클러스터(12) 및 고정플레이트(13)를 구비한다.
베이스플레이트(11)에는 작업면(110)이 배치되고 고정플레이트(13)는 작업면(110) 상에 위치되며, 고정플레이트(13)에는 복수의 연마입자클러터스(12)에 대응하는 복수의 관통공(131)이 배치된다. 각각의 관통공(131)은 하나의 연마입자클러스터(12)를 수용하고 복수의 연마입자클러스터(12)는 각각 적어도 하나의 연마입자(121)를 포함한다. 복수의 연마입자클러스터(12), 고정플레이트(13) 및 베이스플레이트(11)는 바인더(14)로 서로 결합된다. 또한, 복수의 연마입자클러스터(12)의 커팅팁(120)은 각각 작업면(110)에서 돌출된다.
본 실시예의 복수의 관통공(131)은 유사하거나 다른 직경을 가진다. 또한, 복수의 연마입자클러스터(12) 사이에서 연마입자클러스터(12)의 연마입자(121)의 수는 작업면(110)의 외부써클(111)로부터 중앙(112)을 향해 점차 감소되지만 연마입자클러스터(12)의 연마입자(121)의 그레인크기는 작업면(110)의 외부써클(111)로부터 중앙(112)을 향해 점차 증가된다.
작업면(110)의 외부써클(111)의 회전속도가 폴리싱패드드레서(1)의 폴리싱패드 드레싱 동작 동안 중앙(112)의 회전속도보다 크기 때문에, 작업면(110)의 외부써클(111)위의 연마입자클러스터(12)는 작업면(110)의 중앙(112) 위의 연마입자클러스터 보다 빨리 마모되게 된다. 따라서, 연마입자클러스터(12)에서 연마입자(121)의 수는 작업면(110)의 외부써클(111)로부터 중앙(112)을 향해 점차 감소된다. 본 실시예는 드레서의 중앙에 가까운 연마입자는 좋은 상태이지만 외부써클에 가까운 연마입자는 마모되어 드레서가 교체되어야만 하는 것과 같이 더 이상 사용될 수 없게 되어 드레서의 비용을 높이고, 마모된 드레서가 교체되지 않고 여전히 사용된다면 폴리싱패드드레싱효율을 감소시키는 종래기술보다 전체 작업면(110) 상의 모든 곳에서 연마입자(121)의 연마비율이 균일하게 된다.
도 3 및 도 4를 참조로 하면, 본 발명에 따른 제2실시예의 폴리싱패드드레서(2)는 베이스플레이트(21), 복수의 연마입자클러스터(22)와 고정플레이트(23)를 포함한다.
베이스플레이트(21)에는 작업면(210)이 배치되고 고정플레이트(23)는 작업면(210)에 위치된다. 고정플레이트(23)에는 복수의 연마입자클러스터(22)에 대응하는 복수의 관통공(231)이 배치된다. 각각의 관통공(231)은 하나의 연마입자클러스터(22)를 수용하고 복수의 연마입자클러스터(22)는 각각 적어도 하나의 연마입자(221)를 포함한다. 복수의 연마입자클러스터(22), 고정플레이트(23) 및 베이스플레이트(21)는 바인더(24)를 통해 서로 결합된다. 또한, 복수의 연마입자클러스터(22)의 커팅팁(220)은 각각 작업면(210)으로부터 돌출된다.
본 실시예의 복수의 관통공(231) 사이에서 관통공(231)의 직경은 작업면(210)의 외부써클(211)로부터 중앙(212)을 향해 점차 감소되지만 복수의 연마입자클러스터(22)에서의 연마입자(221)의 그레인크기는 유사하다. 이 때 복수의 연마입자클러스터(22) 사이에서 연마입자클러스터(22)에서의 연마입자(221)의 수는 작업면(210)의 외부써클(211)로부터 중앙(212)을 향해 점차 감소된다.
본 실시예에 있어서, 제1실시예에서 기술된 바와 같이, 연마입자클러스터(22)에서 연마입자(221)의 수가 작업면(210)의 외부써클(211)로부터 중앙(212)을 향해 점차 감소된다. 본 실시예는, 드레서의 중앙에 가까운 연마입자는 좋은 상태이지만 외부써클에 가까운 연마입자는 마모되어 드레서가 교체되어야만 하는 것과 같이 더 이상 사용될 수 없게 되어 드레서의 비용을 높이고, 마모된 드레서가 교체되지 않고 여전히 사용된다면 폴리싱패드드레싱효율을 감소시키는 종래기술보다 전체 작업면(210) 상의 연마입자(121)의 연마비율이 균일하게 된다.
본 발명의 베이스플레이트의 재료는 금속, 금속합금, 폴리머, 세라믹, 탄소제품, 및 상술한 재료의 혼합물과 같은 재료로 될 수 있고, 316L스테인리스는 이들 재료 중에서 바람직하다.
본 발명의 연마입자는 인공 또는 자연 다이아몬드, 다결정다이아몬드(PCD), 입방정 질화붕소 화합물(CBN:Cubic Boron Nitride), 다결정 입방정 질화붕소 화합물(PCBN:Poly-Crystalline Cubic Boron Nitride), 단단한 결정질(hardest crystalloid), 다결정재료 또는 상술한 재료의 혼합 재료와 같은 재료일 수 있다.
본 발명의 고정플레이트는 어떠한 형태, 두께 또는 재료로 될 수 있고, 연마입자고정효과를 이룰 수 있는 능력을 보유하는 연마입자를 가진다. 고정플레이트의 일반적인 재료는 금속, 금속합금, 유기폴리머, 세라믹, 탄소재, 유리 또는 상술한 재료의 혼합물일 수 있다. 이들 중에서 스테인리스강이 바람직하다.
본 발명의 바인더는 금속, 금속합금, 폴리머, 세라믹 또는 상술한 재료의 혼합물로 이루어질 수 있고, 폴리머가 이들 중 바람직하다. 또한, 납땜합금(brazing alloy) 또는 에폭시수지가 포함될 수 있다.
본 발명의 베이스플레이트는 바람직하게는 스테인리스강으로 이루어지고 바인더는 수지로 이루어진다.
본 발명의 폴리싱패드드레서에서의 연마입자는 필요에 따라 변경될 수 있는데, 예를 들어 작은 입자를 가지지만 많은 수의 다이아몬드는 폴리싱패드드레서의 외측 주변부에 구성될 수 있고, 큰 입자지만 적은 수를 가진 다이아몬드는 내부에 구성될 수 있다. 또는 커팅능력이 좋지 않고 높은 연마저항성과 완전한 크리스탈형태를 구비한 다이아몬드는 폴리싱패드드레서의 외측 주변부에 구성될 수 있고, 커팅능력이 좋고 낮은 연마저항성과 나쁜 크리스탈형태를 구비한 다이아몬드는 내부에 구성될 수 있다. 단일의 작은 그라인딩유닛에서 다이아몬드의 입자크기, 모양 및 재료는 동일하지만, 전체 폴리싱패드드레서의 복수의 그라인딩유닛에서의 다이아몬드의 입자크기, 모양 및 재료는 동일하거나 다를 수 있다. 복수의 연마입자클러스터를 큰 폴리싱패드드레서로 결합하는 것은 폴리싱패드드레서의 커팅속도 및 연마비율을 제어할 수 있다.
본 발명은 작업면의 비교적 외부써클에서 각각 많거나 작은 연마입자 및 작업면의 비교적 내부써클에서 각각 적거나 큰 연마입자를 포함하는 연마입자클러스트를 배치하고 이에 의해 연마저항성을 증가시키고 드레서의 커팅효율 및 동작주기를 증가시킨다.
본 기술분야의 숙련자에게는 추가적인 이점 및 변경이 쉽게 발생할 수 있다. 따라서, 넓은 면에서 본 발명은 기술된 특정 설명 및 각각의 실시예에 제한되지 않는다. 따라서, 다양한 변경이, 첨부된 청구항 및 이의 등가물에 의해 정의된 바와 같은 일반적인 발명개념의 사상 또는 범위로부터 벗어남 없이 이루어질 수 있다.
1, 2 : 폴리싱패드드레서 11, 21 : 베이스플레이트
12, 22 : 연마입자클러스터 13, 23: 고정플레이트
14, 24 : 바인더 110, 210 : 작업면
111, 211 : 외부써클 112, 212 : 중앙
120, 220 : 커팅팁 121, 221 : 연마입자

Claims (13)

  1. 화학기계적연마(CMP)폴리싱패드드레서로 사용된 폴리싱패드드레서에 있어서,
    작업면이 배치된 베이스플레이트; 및
    상기 베이스플레이트에 각각 결합되는 복수의 연마입자클러스터로서, 상기 복수의 연마입자클러스터의 커팅팁은 각각 상기 작업면에서 돌출되고, 상기 복수의 연마입자클러스터는 각각 적어도 하나의 연마입자를 가지는 복수의 연마입자클러스터를 포함하고,
    상기 복수의 연마입자클러스트 사이에서 연마입자클러스트의 연마입자의 수는 상기 작업면의 외부써클로부터 중앙을 향해 점차 감소되는 폴리싱패드드레서.
  2. 제1항에 있어서, 상기 복수의 연마입자클러스터 사이에서 연마입자클러스터에서의 상기 연마입자의 그레인크기는 상기 작업면의 외부써클로부터 상기 중앙을 향해 점차 증가되는 폴리싱패드드레서.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 베이스플레이트의 상기 작업면은 상기 복수의 연마입자클러스터에 대응하는 복수의 관통공이 배치된 고정플레이트에 결합되고, 상기 관통공은 각각 상기 복수의 연마입자클러스터 중 하나를 수용하는 폴리싱패드드레서.
  4. 제3항에 있어서, 상기 복수의 관통공의 직경은 동일하거나 상이한 폴리싱패드드레서.
  5. 제4항에 있어서, 상기 복수의 연마입자클러스터, 상기 고정플레이트 및 상기 베이스플레이트는 바인더를 통해 함께 연결된 폴리싱패드드레서.
  6. 제1항에 있어서, 상기 연마입자의 그레인크기는 동일한 폴리싱패드드레서.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 베이스플레이트의 작업면은 상기 복수의 연마입자클러스터에 대응되는 복수의 관통공이 배치된 고정플레이트에 결합되고, 각각의 상기 관통공은 상기 복수의 연마입자클러스터 중 하나를 수용하는 폴리싱패드드레서.
  8. 제7항에 있어서, 상기 복수의 관통공 사이에서 상기 관통공의 직경은 상기 작업면의 외부써클로부터 중앙을 향해 감소되는 폴리싱패드드레서.
  9. 제8항에 있어서, 상기 복수의 연마입자클러스터, 상기 고정플레이트 및 상기 베이스플레이트는 바인더를 통해 함께 연결되는 폴리싱패드드레서.
  10. 제5항 또는 제9항에 있어서, 상기 베이스플레이트는 금속, 금속합금, 플라스틱, 세라믹, 탄소제품에 의해 구성된 군으로부터 선택된 재료 및 이 재료의 혼합물로 이루어진 폴리싱패드드레서.
  11. 제10항에 있어서, 상기 바인더는 금속, 금속합금, 플라스틱, 세라믹에 의해 구성된 군으로부터 선택된 재료 및 이 재료의 혼합물로 이루어진 폴리싱패드드레서.
  12. 제11항에 있어서, 상기 바인더는 에폭시수지로 이루어진 폴리싱패드드레서.
  13. 제12항에 있어서, 상기 고정플레이트는 금속, 금속합금, 유기폴리머, 세라믹, 탄소제품, 유리에 의해 구성된 군으로부터 선택된 재료 및 이 재료의 혼합물로 이루어진 폴리싱패드드레서.
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