KR101177558B1 - Cmp pad conditioner and method for manufacturing - Google Patents

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KR101177558B1
KR101177558B1 KR1020110053355A KR20110053355A KR101177558B1 KR 101177558 B1 KR101177558 B1 KR 101177558B1 KR 1020110053355 A KR1020110053355 A KR 1020110053355A KR 20110053355 A KR20110053355 A KR 20110053355A KR 101177558 B1 KR101177558 B1 KR 101177558B1
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이세광
김연철
이주한
이상미
이종재
부재필
최재광
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이화다이아몬드공업 주식회사
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Abstract

PURPOSE: A CMP pad conditioner and a manufacturing method thereof are provided to reduce manufacturing time and manufacturing costs since excellent abrasion resistance and surface roughness on a diamond coating layer are obtained without a diamond particle grain removal process. CONSTITUTION: A plurality of cut tips(11) is formed on one side of a substrate(10). A plurality of cut-tip patterns is formed on a partitioned region on the substrate. A diamond coating layer(20) comprises a first diamond thin film layer(21) and a second diamond thin film layer(23). The first diamond thin film layer is coated on the cut tips of the substrate. The second diamond thin film layer is formed on the first diamond thin film layer.

Description

ＣＭＰ 패드 컨디셔너 및 그 제조방법{CMP Pad conditioner and method for manufacturing}CMP pad conditioner and method for manufacturing the same

본 발명은 CMP 패드 컨디셔너 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 요철이 존재하는 다이아몬드 입자의 그레인 제거 공정을 배제할 수 있는 CMP 패드 컨디셔너에 관한 것이다.The present invention relates to a CMP pad conditioner and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a CMP pad conditioner capable of eliminating the grain removal process of diamond particles having irregularities.

CMP 패드 컨디셔너(CMP pad Conditioner)는 반도체 웨이퍼의 CMP(화학기계연마; Chemical mechanical polishing)공정에 사용되는 연마패드를 드레싱(dressing)해 주는 공구이다.CMP pad conditioner (CMP pad Conditioner) is a tool for dressing the polishing pad used in the chemical mechanical polishing (CMP) process of the semiconductor wafer.

CMP 공정은 반도체 웨이퍼를 평탄화하는 공정으로서, 연마패드와 반도체 웨이퍼의 밀착 상태에서 연마패드와 웨이퍼 사이에 연마제가 포함된 연마액인 슬러리(slurry)를 공급하면서 연마패드와 웨이퍼를 상대측으로 가압함과 동시에 상대 회전시키는 방법으로 진행된다.The CMP process is a process of flattening a semiconductor wafer, in which the polishing pad and the wafer are pressed against each other while supplying a slurry, which is a polishing liquid containing an abrasive, between the polishing pad and the wafer in close contact with the polishing pad and the semiconductor wafer. At the same time, the method proceeds with relative rotation.

연마패드에 있는 미세기공은 웨이퍼 전면에 연마입자를 골고루 분산시키는 역할과 동시에 웨이퍼의 표면과 반응한 물질을 배출시키는 역할을 한다. 그러나 이러한 연마 입자 및 반응물질이 초기 CMP 공정 이후에 미세기공에서 배출되지 않고 기포를 막는 패드 글레이징(glazing)현상이 일어나 반도체 웨이퍼의 평탄화 공정이 제대로 이루어 지지 않는다. The micropores in the polishing pad serve to evenly distribute the abrasive particles on the front surface of the wafer and to discharge the material reacted with the surface of the wafer. However, after the initial CMP process, the abrasive particles and the reactants are not discharged from the micropores, and the pad glazing occurs to block the air bubbles, thereby preventing the planarization of the semiconductor wafer.

따라서, 주기적으로 연마패드 표면을 드레싱(dresssing; 구체적으로는 연마패드를 연마하여 평탄화)하여 그 성능을 회복시키는 것이 매우 중요하며, 이때, 사용되는 공구가 CMP 패드 컨디셔너이다.
Therefore, it is very important to periodically dressing the polishing pad surface (specifically, by polishing and polishing the polishing pad) to restore its performance, wherein the tool used is a CMP pad conditioner.

일반적인 종래 CMP 패드 컨디셔너는 기판 상에 다이아몬드 입자가 본드층에 박혀 있는 구조를 하고 있다. A general conventional CMP pad conditioner has a structure in which diamond particles are embedded in a bond layer on a substrate.

이러한 CMP 패드 컨디셔너의 제조방법으로는 전착 또는 융착(브레이징) 방법으로 기판 상에 다이아몬드 입자들을 부착하는 방법과, 소결 방법으로 기판 상에 다이아몬드 입자들을 부착하는 방법을 꼽을 수 있다. Examples of the CMP pad conditioner include a method of attaching diamond particles to a substrate by electrodeposition or fusion (brazing), and a method of attaching diamond particles to a substrate by a sintering method.

이 중 전착 방법은 전기도금 방식을 이용하여 니켈 금속 이온으로 다이아몬드 입자의 둘레를 감싸서 기판상에 고정시키는 방식인데, 다이아몬드 입자를 단순히 물리적으로 잡아주고만 있기 때문에, 결합력이 약해 슬러리에 포함되어 있는 화학성분에 의해 본드층의 부식이 일어나 다이아몬드 입자의 탈락에 의한 웨이퍼 스크래치의 잠재적인 문제점을 가지고 있다. The electrodeposition method is an electroplating method in which nickel metal ions are wrapped around the diamond particles to fix them on a substrate. However, since the diamond particles are simply physically held, the chemicals contained in the slurry are weak. Corrosion of the bond layer occurs due to the component, which has a potential problem of wafer scratching due to the dropping of diamond particles.

그리고, 융착 방법은 다이아몬드 입자를 니켈계 브레이징 메탈본드를 이용하여 기판에 결합하는 방식인데, 다이아몬드 입자와 니켈계 브레이징 메탈본드 경계 영역에서 화학적 반응이 일어나 결합력이 강하게 형성되기는 하지만, 브레이징이 약 1000℃의 고열에서 이루어지기 때문에, 열에 약한 다이아몬드 입자가 열적 충격에 의해 강도가 약해져 사용 중 다이아몬드 입자의 크랙 발생 및 깨짐 현상이 발생하는 문제점이 있다. The fusion method is a method in which diamond particles are bonded to a substrate using nickel-based brazing metal bonds, but a chemical reaction occurs at the boundary area between the diamond particles and the nickel-based brazing metal bond to form a strong bond, but the brazing is about 1000 ° C. Since the diamond particles are weak in heat due to thermal shock, the strength of the diamond particles is weakened due to thermal shock, which causes problems of cracking and cracking of the diamond particles during use.

또한, 소결 방법 역시, 높은 온도에서 기판 상에 다이아몬드 입자를 부착하기 때문에 융착 방법과 마찬가지의 문제점을 가지고 있다.
In addition, the sintering method also has the same problems as the fusion method because the diamond particles adhere to the substrate at a high temperature.

상기와 같은, 종래 CMP 패드 컨디셔너에서 발생하는 문제점을 해결하기 위해서 기상화학증착법(CVD; Chemical Vapor Deposition)에 의해 기판 상에 다이아몬드 박막층을 형성하는 CMP 패드 컨디셔너 제조방법이 개발된 바 있다. In order to solve the problems occurring in the conventional CMP pad conditioner, a CMP pad conditioner manufacturing method has been developed in which a diamond thin film layer is formed on a substrate by chemical vapor deposition (CVD).

이 CVD 방식의 CMP 패드 컨디셔너 제조방법은 기판 상에 요철이나 절삭팁 등과 같은 미세 구조물을 형성하고, CVD 증착으로 기판의 미세 구조물 상에 다이아몬드 입자들을 증착시켜서 다이아몬드 박막층을 형성한다. This CVD CMP pad conditioner manufacturing method forms a microstructure such as irregularities or cutting tips on a substrate, and deposits diamond particles on the microstructure of the substrate by CVD deposition to form a diamond thin film layer.

보다 구체적으로 살펴보면, 종래 CVD 방식의 CMP 패드 컨디셔너(101)는 도 1에 도시된 바와 같이, 절삭팁(111)이 형성되어 있는 기판(110)과, 기판(110)의 절삭팁(111) 상에 코팅되는 다이아몬드 코팅층(113)을 가지고 있다. In more detail, the conventional CVD CMP pad conditioner 101, as shown in Figure 1, on the substrate 110, the cutting tip 111 is formed, and the cutting tip 111 of the substrate 110 It has a diamond coating layer 113 is coated on.

이러한 CMP 패드 컨디셔너(101)는 금속소재 혹은 세라믹소재, 합금소재 혹은 초경합금소재로 이루어진 기판(110) 상에 절삭팁(111)을 형성하고, 이 절삭팁(111) 상에 다이아몬드 박막을 기상화학증착법(CVD; Chemical Vapor Deposition)으로 증착하는 방법에 의해 제조된다. The CMP pad conditioner 101 forms a cutting tip 111 on a substrate 110 made of a metal material, a ceramic material, an alloy material, or a cemented carbide material, and vapor-deposits a diamond thin film on the cutting tip 111. It is prepared by a method of depositing by (CVD; Chemical Vapor Deposition).

그런데, 이러한 종래 CVD 방식으로 제작된 CMP 패드 컨디셔너(101)는 다이아몬드 코팅층(113)의 마모량이 초기에 요철이 있는 다이아몬드 그레인이 모두 마모될 때 까지 높은 마모량을 보이다가 소정의 시간이 경과되면 안정적인 마모량을 나타낸다. 특히, 초기 3~4시간 동안 요철이 있는 다이아몬드 그레인이 모두 마모될 때까지 높은 마모량을 나타낸다. However, the CMP pad conditioner 101 manufactured by the conventional CVD method shows a high amount of wear until all of the diamond grains having irregularities are worn out in the initial stage, and the amount of wear of the diamond coating layer 113 is stable after a predetermined time. Indicates. In particular, a high amount of wear is shown until all of the uneven diamond grains wear out during the initial 3-4 hours.

따라서, 안정적인 마모량 및 마모속도를 갖는 CMP 패드 컨디셔너(101)를 제조하기 위해서는 제조과정에서 반드시 요철이 있는 다이아몬드 그레인을 제거하는 그레인 제거 공정이 실행되어야 한다. Therefore, in order to manufacture the CMP pad conditioner 101 having a stable wear amount and wear rate, a grain removal process for removing uneven diamond grains must be performed in the manufacturing process.

도 2 및 도 3은 종래 CVD 방법으로 제조된 CMP 패드 컨디셔너를 사용 전 다이아몬드 코팅층(113)의 평면과 측면을 확대 관찰한 사진이다. 도 2 및 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 종래 CMP 패드 컨디셔너(101)의 다이아몬드 코팅층(113)은 초기에 그 표면에 요철이 존재하여 표면조도가 매우 거칠게 형성되어 있다. 이러한 상태의 CMP 패드 컨디셔너(101)를 이용하여 연마패드를 드레싱하면 연마패드가 과마모되어 연마패드의 수명을 단축하는 문제가 발생하므로 다이아몬드 코팅층(113)의 요철을 제거하는 그레인 제거 공정은 반드시 실행되어야 한다. 2 and 3 are enlarged photographs of the plane and side surfaces of the diamond coating layer 113 before using the CMP pad conditioner manufactured by the conventional CVD method. As can be seen in Figures 2 and 3, the diamond coating layer 113 of the conventional CMP pad conditioner 101 is initially formed with unevenness on the surface of the surface roughness is very rough. Dressing the polishing pad using the CMP pad conditioner 101 in this state causes a problem that the polishing pad is over-weared and shortens the life of the polishing pad. Therefore, the grain removal process of removing the unevenness of the diamond coating layer 113 must be performed. Should be.

도 4은 도 2 및 도 3의 CMP 패드 컨디셔너의 다이아몬드 코팅층(113)의 그레인 제거 공정 후 그 평면을 확대 관찰한 사진이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 종래 CMP 패드 컨데셔너의 다이아몬드 코팅층(113) 그레인 제거 공정 후에 비로소 상대적으로 평탄한 표면조도를 갖게 된다.4 is an enlarged photograph of the plane after the grain removal process of the diamond coating layer 113 of the CMP pad conditioner of FIGS. 2 and 3. As shown in FIG. 4, the diamond coating layer 113 of the conventional CMP pad conditioner has a relatively flat surface roughness after the grain removal process.

한편, 도 5는 도 2 내지 도 4의 그레인 제거 공정 전후의 시간에 따른 패드 마모량을 나타낸 그래프이다. 이 그래프에서 확인할 수 있는 바와 같이, 종래 CMP 패드 컨디셔너(101)는 요철이 있는 다이아몬드 박막의 그레인 제거 공정 전에는 초기에 매우 높은 패드 마모량이 나타난다. 반면에, 요철이 제거된 그레인 제거 공정 후에는 시간에 따른 패드 마모량 변화가 적게 나타난다.
On the other hand, Figure 5 is a graph showing the amount of pad wear with time before and after the grain removal process of FIGS. As can be seen from this graph, the conventional CMP pad conditioner 101 initially shows a very high pad wear amount before the grain removal process of the uneven diamond thin film. On the other hand, after the grain removal process in which the unevenness is removed, the pad wear amount changes little with time.

이와 같이, 종래 CMP 패드 컨디셔너를 제조하기 위해서는 제조과정에서 다이아몬드 코팅층의 우수한 내마모성과 표면조도를 확보하기 위해서는 반드시 요철이 있는 다이아몬드 그레인을 제거하는 그레인 제거 공정이 실행되어야 하는데, 이는 CMP 패드 컨디셔너의 제조시간 및 제조비용이 증가하는 문제점으로 대두된다. As such, in order to manufacture a conventional CMP pad conditioner, in order to secure excellent wear resistance and surface roughness of the diamond coating layer, a grain removal process for removing uneven diamond grains must be performed, which is a manufacturing time of the CMP pad conditioner. And a problem of increasing manufacturing costs.

따라서, 본 발명의 목적은 요철이 있는 다이아몬드 입자들의 그레인 제거공정을 거치지 않고도 다이아몬드 코팅층의 우수한 내마모성과 표면조도를 얻을 수 있고, 제조시간 및 제조비용을 절감할 수 있는 CMP 패드 컨디셔너 및 그 제조방법을 제공하는 것이다. Accordingly, an object of the present invention is to obtain a CMP pad conditioner and a method for manufacturing the CMP pad conditioner which can obtain excellent wear resistance and surface roughness of the diamond coating layer, and reduce the manufacturing time and manufacturing cost without going through the grain removal process of the uneven diamond particles To provide.

상기 목적은 본 발명에 따라, 기판과, 상기 기판 상에 코팅되는 다이아몬드 코팅층을 갖는 CMP 패드 컨디셔너에 있어서, 상기 다이아몬드 코팅층은 상기 기판 상에 형성되는 제1다이아몬드 박막층과, 상기 제1다이아몬드 박막층 상에 형성되는 제2다이아몬드 박막층을 갖는 것을 특징으로 하는 CMP 패드 컨디셔너에 의해 달성된다.The object is according to the invention, in the CMP pad conditioner having a substrate, a diamond coating layer coated on the substrate, wherein the diamond coating layer is formed on the first diamond thin film layer and the first diamond thin film layer It is achieved by a CMP pad conditioner characterized by having a second diamond thin film layer formed.

한편, 상기 목적은 본 발명의 다른 형태에 따라, 기판 상에 다이아몬드 코팅층을 형성하는 CMP 패드 컨디셔너 제조방법에 있어서, 상기 다이아몬드 코팅층은 상기 기판 상에 형성되는 제1다이아몬드 박막층을 형성하는 단계; 상기 제1다이아몬드 박막층 상에 제2다이아몬드 박막층을 형성하는 단계로 형성되는 것을 특징으로 하는 CMP 패드 컨디셔너 제조방법에 의해서도 달성된다. Meanwhile, according to another aspect of the present invention, there is provided a CMP pad conditioner manufacturing method for forming a diamond coating layer on a substrate, wherein the diamond coating layer comprises: forming a first diamond thin film layer formed on the substrate; It is also achieved by a CMP pad conditioner manufacturing method characterized in that the step of forming a second diamond thin film layer on the first diamond thin film layer.

여기서, 제1다이아몬드 박막층과 제2다이아몬드 박막층은 상호 상이한 박막 특성을 갖는 것이 바람직하다. Here, it is preferable that the first diamond thin film layer and the second diamond thin film layer have different thin film characteristics.

이때, 제1다이아몬드 박막층의 다이아몬드 그레인 사이즈는 μm 범위이며, 제2다이아몬드 박막층의 다이아몬드 그레인 사이즈는 nm 범위인 것이 효과적이다. At this time, it is effective that the diamond grain size of the first diamond thin film layer is in the μm range, and the diamond grain size of the second diamond thin film layer is in the nm range.

그리고, 제1다이아몬드 박막층의 특성은 라만분석 결과의 피크가 1335cm-1에서 피크를 나타내고, 제2다이아몬드 박막층의 특성은 라만분석 결과의 피크가 1140cm-1, 1350cm-1, 1490cm-1에서 피크를 나타내는 것이 바람직하다.The first characteristic of the diamond thin film shows a peak of the Raman peak analysis results from 1335cm -1, a second characteristic of the diamond thin-film layer has a peak at a peak of the Raman analysis 1140cm -1, 1350cm -1, 1490cm -1 It is preferable to indicate.

또한, 다이아몬드 코팅층의 두께 중 제1다이아몬드 박막층 두께는 90%이상이고, 제2다이아몬드 박막층 두께가 나머지를 차지하는 것이 효과적이다.In addition, it is effective that the thickness of the first diamond thin film layer is 90% or more, and the thickness of the second diamond thin film layer occupies the rest of the thickness of the diamond coating layer.

이때, 제1다이아몬드 박막층과 제2다이아몬드 박막층은 기상화학증착법(CVD)으로 기판 상에 증착되는 것이 보다 바람직하다.At this time, it is more preferable that the first diamond thin film layer and the second diamond thin film layer are deposited on the substrate by vapor phase chemical vapor deposition (CVD).

본 발명에 따르면, 요철이 있는 다이아몬드 입자들의 그레인 제거공정을 거치지 않고도 다이아몬드 코팅층의 우수한 내마모성과 표면조도를 얻을 수 있고, 제조시간 및 제조비용을 절감할 수 있는 CMP 패드 컨디셔너 및 그 제조방법이 제공된다. According to the present invention, an excellent wear resistance and surface roughness of a diamond coating layer can be obtained without undergoing a grain removal process of uneven diamond grains, and a CMP pad conditioner and a method of manufacturing the same can reduce manufacturing time and manufacturing cost. .

도 1은 종래 CMP 패드 컨디셔너의 사시도,
도 2 및 도 3은 종래 CVD 방법으로 제조된 CMP 패드 컨디셔너를 사용 전 다이아몬드 코팅층의 평면과 측면을 확대 관찰한 사진,
도 4은 도 2 및 도 3의 CMP 패드 컨디셔너의 다이아몬드 코팅층의 그레인 제거 공정 후 그 평면을 확대 관찰한 사진,
도 5는 도 2 내지 도 4의 그레인 제거 공정 전후의 시간에 따른 패드 마모량을 나타낸 그래프,
도 6은 본 발명에 따른 CMP 패드 컨디셔너의 단면도,
도 7은 본 발명의 일예에 따른 CMP 패드 컨디셔너의 평면도,
도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 CMP 패드 컨디셔너의 사용전 다이아몬드 코팅층 평면과 측단면을 확대 관찰한 사진,
도 10은 본 발명에 따른 CMP 패드 컨디셔너의 시간에 따른 패드 마모량을 나타낸 그래프,
도 11 및 도 12는 본 발명에 따른 CMP 패드 컨디셔너의 다이아몬드 코팅층의 라만분석(Raman analysis) 그래프.1 is a perspective view of a conventional CMP pad conditioner,
2 and 3 are enlarged photographs of the plane and side surfaces of the diamond coating layer before using the CMP pad conditioner manufactured by the conventional CVD method,
4 is an enlarged photograph of the plane after the grain removal process of the diamond coating layer of the CMP pad conditioner of FIGS.
5 is a graph showing the amount of pad wear with time before and after the grain removal process of FIGS.
6 is a cross-sectional view of a CMP pad conditioner according to the present invention;
7 is a plan view of a CMP pad conditioner according to an embodiment of the present invention;
8 and 9 are enlarged photographs of the diamond coating layer plane and side cross-section before use of the CMP pad conditioner according to the present invention;
10 is a graph showing the amount of pad wear over time of the CMP pad conditioner according to the present invention,
11 and 12 are Raman analysis graph of the diamond coating layer of the CMP pad conditioner according to the present invention.

이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 대해 상세하게 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 6은 본 발명에 따른 CMP 패드 컨디셔너의 단면도, 도 7은 본 발명의 일예에 따른 CMP 패드 컨디셔너의 평면도이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 CMP 패드 컨디셔너(1)는 기판(10)과, 상기 기판(10) 상에 코팅되는 다이아몬드 코팅층(20)을 갖는다.
6 is a cross-sectional view of a CMP pad conditioner according to the present invention, Figure 7 is a plan view of a CMP pad conditioner according to an embodiment of the present invention. As shown in these figures, the CMP pad conditioner 1 according to the present invention has a substrate 10 and a diamond coating layer 20 coated on the substrate 10.

기판(10)은 강도와 경도가 높은 금속 재료로서 일반적인 철 합금이나 초경합금 또는 세라믹 등의 재료를 이용하여 디스크 형상을 갖도록 제작될 수 있다. 이 기판(10)의 일면에는 다수의 절삭팁(11)들이 형성될 수 있는데, 절삭팁(11)들은 기판(10)의 전 면적에 걸쳐 형성되거나, 도 7과 같이, 기판(10) 상에 복수의 절삭팁 패턴(13)들이 분할된 영역으로 형성되어 있고 각 절삭팁 패턴(13) 상에 절삭팁(11)들이 형성되어 있는 형태일 수 있다. 이때, 절삭팁 패턴(13)의 평면 형상은 도 7에 도시된 형태 외에도 다양한 형태를 가질 수 있음은 물론이다. The substrate 10 may be manufactured to have a disk shape using a material such as a general iron alloy, cemented carbide, or ceramic as a metal material having high strength and hardness. A plurality of cutting tips 11 may be formed on one surface of the substrate 10, and the cutting tips 11 may be formed over the entire area of the substrate 10, or as illustrated in FIG. 7, on the substrate 10. The plurality of cutting tip patterns 13 may be formed in divided regions, and the cutting tips 11 may be formed on each of the cutting tip patterns 13. In this case, the planar shape of the cutting tip pattern 13 may have various shapes in addition to the shape shown in FIG. 7.

또한, 절삭팁(11)들은 10μm 내지 100μm의 높이와, 가로세로 5μm 내지 50μm의 크기로 형성될 수 있고, 기판(10) 상에 절삭팁 패턴(13)이 형성되는 경우에는 각각의 절삭팁 패턴(13) 당 절삭팁(11)들의 개수는 1000개 내지 20000개로 형성될 수 있다. 그리고, 도시하지 않았지만 기판(10)의 반대면에는 CMP 패드 컨디셔너(1)를 회전시키는 CMP 구동부와의 결합을 위한 구동결합부가 마련되어 있다.
In addition, the cutting tips 11 may have a height of 10 μm to 100 μm and a width of 5 μm to 50 μm, and each cutting tip pattern when the cutting tip pattern 13 is formed on the substrate 10. (13) The number of cutting tips 11 may be formed from 1000 to 20,000. Although not shown, a drive coupling portion for coupling with a CMP driver for rotating the CMP pad conditioner 1 is provided on the opposite surface of the substrate 10.

한편, 다이아몬드 코팅 층은 기판(10)의 절삭팁(11) 상에 코팅되는 제1다이아몬드 박막층(21)과, 제1다이아몬드 박막층(21) 상에 형성되는 제2다이아몬드 박막층(23)을 갖는다. Meanwhile, the diamond coating layer has a first diamond thin film layer 21 coated on the cutting tip 11 of the substrate 10 and a second diamond thin film layer 23 formed on the first diamond thin film layer 21.

제1다이아몬드 박막층(21)과 제2다이아몬드 박막층(23)은 상호 상이한 박막 특성을 가지고 있는데, 제1다이아몬드 박막층(21)은 다이아몬드 그레인 사이즈가 μm범위로서, 특히, 1μm 내지 100μm의 MCD(microcrystalline diamond) 입자층인 것이 바람직하고,, 제2다이아몬드 박막층(23)은 다이아몬드 그레인 사이즈 nm범위로서, 특히, 50nm 내지 1000nm인 NCD(nanocrystalline diamond) 입자층인 것이 바람직하다. The first diamond thin film layer 21 and the second diamond thin film layer 23 have mutually different thin film characteristics. The first diamond thin film layer 21 has a diamond grain size in a μm range, in particular, a microcrystalline diamond of 1 μm to 100 μm. It is preferable that it is a particle layer, and the 2nd diamond thin film layer 23 is a diamond grain size nm range, It is preferable that it is a NCD (nanocrystalline diamond) particle layer especially 50 nm-1000 nm.

여기서, MCD 입자층인 제1다이아몬드 박막층(21)의 특성은 라만분석(Raman analysis) 결과의 피크(peak)가 도 11에 도시된 바와 같이, 1335cm-1에서 피크를 나타내고, NCD 입자층인 제2다이아몬드 박막층(23)의 특성은 라만분석(Raman analysis) 결과의 피크(peak)가 도 12에 도시된 바와 같이, 1140cm-1, 1350cm-1, 1490cm-1에서 피크를 나타내는 특성을 갖는 것이 바람직하다.
Here, the characteristic of the first diamond thin film layer 21, which is an MCD particle layer, is a peak at 1335 cm −1 as shown in FIG. 11, as shown in FIG. 11, and a second diamond, which is an NCD particle layer. characteristics of the thin film layer 23 preferably has the characteristic shown as a peak in the peak (peak) of the Raman analysis results (Raman analysis) shown in Figure 12, 1140cm -1, 1350cm -1, 1490cm -1.

이러한 제1다이아몬드 박막층(21)과 제2다이아몬드 박막층(23)은 CMP 패드 컨디셔너(1) 제조과정에서 기상화학증착법(CVD; Chemical Vapor Deposition)에 의해서 기판(10)의 절삭팁(11) 상에 제1다이아몬드 박막층(21)을 코팅하는 단계와, 제1다이아몬드 박막층(21) 상에 제2다이아몬드 박막층(23)을 코팅하는 단계로 코팅된다. The first diamond thin film layer 21 and the second diamond thin film layer 23 are formed on the cutting tip 11 of the substrate 10 by chemical vapor deposition (CVD) in the process of manufacturing the CMP pad conditioner 1. Coating the first diamond thin film layer 21 and coating the second diamond thin film layer 23 on the first diamond thin film layer 21.

이때, 제1다이아몬드 박막층(21)의 두께는 다이아몬드 코팅층(20) 두께 중 90% 이상을 차지하는 두께로 코팅되고, 제2다이아몬드 박막층(23)의 두께는 다이아몬드 코팅층(20) 두께 중 제1다이아몬드 박막층(21)의 두께를 제외한 나머지 두께로 코팅되는 것이 바람직하다. At this time, the thickness of the first diamond thin film layer 21 is coated with a thickness that occupies 90% or more of the thickness of the diamond coating layer 20, the thickness of the second diamond thin film layer 23 is the first diamond thin film layer of the thickness of the diamond coating layer (20) It is preferable to coat with a thickness other than the thickness of (21).

이와 같은, 제1 및 제2다이아몬드 박막층(21,23)의 이중 코팅 구조는 성장속도가 빠르고 내마모성이 우수한 미세결정 다이아몬드(MCD)들로 이루어진 제1다이아몬드 박막층(21)에 의해 CMP 패드 컨디셔너(1)의 수명 연장이 이루어지고, 내마모성과 표면조도가 우수한 나노결정 다이아몬드(NCD)들로 이루어진 제2다이아몬드 박막층(23)에 의해 CMP 패드 컨디셔너(1)의 그레인 제거공정을 생략하면서 초기 마모속도를 일정하게 유지할 수 있도록 한다.
The double coating structure of the first and second diamond thin film layers 21 and 23 is a CMP pad conditioner 1 by the first diamond thin film layer 21 made of microcrystalline diamond (MCD) having a high growth rate and high wear resistance. The initial wear rate is constant while eliminating the grain removal process of the CMP pad conditioner 1 by the second diamond thin film layer 23 made of nanocrystalline diamonds (NCDs) having excellent wear resistance and surface roughness. To keep it alive.

도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 CMP 패드 컨디셔너의 사용전 다이아몬드 코팅층(20) 평면과 측단면을 확대 관찰한 사진이다. 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 CMP 패드 컨디셔너(1)의 다이아몬드 코팅층(20)은 미세결정 다이아몬드(MCD)들로 이루어진 제1다이아몬드 박막층(21) 상에 나노결정 다이아몬드(NCD)들로 이루어진 제2다이아몬드 박막층(23)이 코팅되어 있는데, 제2다이아몬드 박막층(23) 입자들이 나노 사이즈로 이루어져 있기 때문에, 그 표면에 요철이 존재하지 않으면서 표면조도가 매우 평탄하게 형성되어 있다.8 and 9 are enlarged photographs of the diamond coating layer 20 plane and side cross-section before use of the CMP pad conditioner according to the present invention. As shown in FIGS. 8 and 9, the diamond coating layer 20 of the CMP pad conditioner 1 according to the present invention is formed of nanocrystalline diamonds on the first diamond thin film layer 21 made of microcrystalline diamonds (MCDs). The second diamond thin film layer 23 made of NCDs is coated, and since the particles of the second diamond thin film layer 23 are nano-sized, surface roughness is very flat without irregularities on the surface thereof. have.

한편, 도 10은 본 발명에 따른 CMP 패드 컨디셔너의 시간에 따른 패드 마모량을 나타낸 그래프이다. 이 그래프에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 CMP 패드 컨디셔너(1)는 초기부터 패드 마모량이 일정한 속도로 마모되는 것을 확인할 수 있다. On the other hand, Figure 10 is a graph showing the amount of pad wear over time of the CMP pad conditioner according to the present invention. As can be seen from this graph, it can be seen that the CMP pad conditioner 1 according to the present invention is worn at a constant speed from the initial pad wear amount.

따라서, 본 발명에 따른 CMP 패드 컨디셔너(1)는 표면조도가 우수한 제2다이아몬드 박막층(23)에 의해서 그레인 제거 공정을 생략하고 CMP 공정에서 연마패드의 컨디셔닝 작업에 바로 사용될 수 있다. 그리고, 제2다이아몬드 박막층(23)과 제1다이아몬드 박막층(21)의 일정한 마모속도를 유지하는 것에 의해 안정적이면서 긴 수명을 가지고 CMP 공정에서 연마패드의 컨디셔닝 작업을 수행할 수 있다.
Therefore, the CMP pad conditioner 1 according to the present invention can be used directly for conditioning the polishing pad in the CMP process by eliminating the grain removal process by the second diamond thin film layer 23 having excellent surface roughness. In addition, by maintaining a constant wear rate of the second diamond thin film layer 23 and the first diamond thin film layer 21, the polishing pad may be conditioned in a CMP process with a stable and long life.

이와 같이, 본 발명에 따른 CMP 패드 컨디셔너 및 그 제조방법에 따르면, 기판상에 내마모성이 우수한 MCD 입자들로 이루어진 제1다이아몬드 박막층을 형성하고, 제1다이아몬드 박막층 상에 표면조도가 우수한 NCD 입자들로 이루어진 제2다이아몬드 박막층을 형성함으로써, CMP 패드 컨디셔너의 제조과정에서 다이아몬드 입자들의 그레인 제거공정을 생략하고도 우수한 내마모성과 표면조도를 얻을 수 있고, 제조시간 및 제조비용을 절감할 수 있다. As described above, according to the CMP pad conditioner and a method of manufacturing the same, a first diamond thin film layer made of MCD particles having excellent abrasion resistance is formed on a substrate, and NCD particles having excellent surface roughness are formed on the first diamond thin film layer. By forming the second diamond thin film layer, excellent wear resistance and surface roughness can be obtained without eliminating the grain removal process of the diamond particles in the manufacturing process of the CMP pad conditioner, it is possible to reduce the manufacturing time and manufacturing cost.

10 : 기판 11 : 절삭팁
20 : 다이아몬드 코팅층 21 : 제1다이아몬드 박막층
23 : 제2다이아몬드 박막층10: substrate 11: cutting tip
20: diamond coating layer 21: the first diamond thin film layer
23: second diamond thin film layer

Claims (12)

절삭팁들을 갖는 기판과; 상기 기판 상에 코팅되는 다이아몬드 코팅층을 갖는 CMP 패드 컨디셔너에 있어서,
상기 다이아몬드 코팅층은
상기 기판 상에 형성되는 제1다이아몬드 박막층과, 상기 제1다이아몬드 박막층 상에 형성되는 제2다이아몬드 박막층으로 이루어지되;
상기 제1다이아몬드 박막층과 제2다이아몬드 박막층 중 상기 제1다이아몬드 박막층의 두께는 상기 다이아몬드 코팅층 두께의 90% 이상을 차지하는 것을 특징으로 하는 CMP 패드 컨디셔너. A substrate having cutting tips; In a CMP pad conditioner having a diamond coating layer coated on the substrate,
The diamond coating layer
A first diamond thin film layer formed on the substrate and a second diamond thin film layer formed on the first diamond thin film layer;
CMP pad conditioner, characterized in that the thickness of the first diamond thin film layer of the first diamond thin film layer and the second diamond thin film layer occupies 90% or more of the thickness of the diamond coating layer. 삭제delete 제1항에 있어서,
제1다이아몬드 박막층의 다이아몬드 그레인 사이즈는 μm 범위이며, 제2다이아몬드 박막층의 다이아몬드 그레인 사이즈는 nm 범위인 것을 특징으로 하는 CMP 패드 컨디셔너.The method of claim 1,
The diamond grain size of the first diamond thin film layer is in the μm range, and the diamond grain size of the second diamond thin film layer is in the nm range. 제1항 또는 제3항에 있어서,
제1다이아몬드 박막층의 특성은 라만분석 결과의 피크가 1335cm-1에서 피크를 나타내고, 제2다이아몬드 박막층의 특성은 라만분석 결과의 피크가 1140cm-1, 1350cm-1, 1490cm-1에서 피크를 나타내는 것을 특징으로 하는 CMP 패드 컨디셔너.The method according to claim 1 or 3,
The characteristic of the first diamond thin film layer shows that the peak of the Raman analysis result shows a peak at 1335 cm -1 , and the characteristic of the second diamond thin film layer shows that the peak of the Raman analysis result shows a peak at 1140cm -1 , 1350cm -1 , and 1490cm -1 . Featuring CMP pad conditioner. 삭제delete 제4항에 있어서,
제1다이아몬드 박막층과 제2다이아몬드 박막층은 기상화학증착법(CVD)으로 기판 상에 증착되는 것을 특징으로 하는 CMP 패드 컨디셔너. The method of claim 4, wherein
The first diamond thin film layer and the second diamond thin film layer are CMP pad conditioner, characterized in that deposited on the substrate by a chemical vapor deposition (CVD). 절삭팁들을 갖는 기판과; 상기 기판 상에 다이아몬드 코팅층을 형성하는 CMP 패드 컨디셔너 제조방법에 있어서,
상기 다이아몬드 코팅층은
상기 절삭팁 상에 제1다이아몬드 박막층을 형성하는 단계; 상기 제1다이아몬드 박막층 상에 제2다이아몬드 박막층을 형성하는 단계로 이루어지되;
상기 제1다이아몬드 박막층과 제2다이아몬드 박막층 중 상기 제1다이아몬드 박막층의 두께는 상기 다이아몬드 코팅층 두께의 90% 이상을 차지하는 것을 특징으로 하는 CMP 패드 컨디셔너 제조방법.A substrate having cutting tips; In the CMP pad conditioner manufacturing method for forming a diamond coating layer on the substrate,
The diamond coating layer
Forming a first diamond thin film layer on the cutting tip; Forming a second diamond thin film layer on the first diamond thin film layer;
The thickness of the first diamond thin film layer of the first diamond thin film layer and the second diamond thin film layer occupies 90% or more of the thickness of the diamond coating layer, CMP pad conditioner manufacturing method. 삭제delete 제7항에 있어서,
제1다이아몬드 박막층의 다이아몬드 그레인 사이즈는 μm 범위이며, 제2다이아몬드 박막층의 다이아몬드 그레인 사이즈는 nm 범위인 것을 특징으로 하는 CMP 패드 컨디셔너 제조방법.The method of claim 7, wherein
The diamond grain size of the first diamond thin film layer is in the μm range, the diamond grain size of the second diamond thin film layer is in the nm range. 제7항 또는 제9항에 있어서,
제1다이아몬드 박막층의 특성은 라만분석 결과의 피크가 1335cm-1에서 피크를 나타내고, 제2다이아몬드 박막층의 특성은 라만분석 결과의 피크가 1140cm-1, 1350cm-1, 1490cm-1에서 피크를 나타내는 것을 특징으로 하는 CMP 패드 컨디셔너 제조방법.The method according to claim 7 or 9,
The characteristic of the first diamond thin film layer shows that the peak of the Raman analysis result shows a peak at 1335 cm -1 , and the characteristic of the second diamond thin film layer shows that the peak of the Raman analysis result shows a peak at 1140cm -1 , 1350cm -1 , and 1490cm -1 . CMP pad conditioner manufacturing method characterized in that. 삭제delete 제10항에 있어서,
제1다이아몬드 박막층과 제2다이아몬드 박막층은 기상화학증착법(CVD)으로 기판 상에 증착되는 것을 특징으로 하는 CMP 패드 컨디셔너 제조방법. The method of claim 10,
The first diamond thin film layer and the second diamond thin film layer is a CMP pad conditioner manufacturing method, characterized in that deposited on the substrate by a chemical vapor deposition (CVD).
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