KR102013383B1

KR102013383B1 - 패드 컨디셔너 제조방법 및 패드 컨디셔너

Info

Publication number: KR102013383B1
Application number: KR1020180010785A
Authority: KR
Inventors: 맹주호
Original assignee: 새솔다이아몬드공업 주식회사
Priority date: 2018-01-29
Filing date: 2018-01-29
Publication date: 2019-10-21
Also published as: KR20190091792A

Abstract

본 발명은 패드 컨디셔너 제조방법 및 패드 컨디셔너에 관한 것으로, 베이스 기판의 경계층까지 관통되는 복수개의 안착홀을 형성된 제1도금층을 형성하는 단계; 제1도금층 위에 제2점착성 감광필름을 형성하는 단계; 안착홀에 연마입자를 삽입하는 단계; 제1도금층의 두께보다 작도록 경계층으로부터 제1채움층을 형성해 연마입자를 지지하는 단계; 제1채움층 위로 제1도금층의 높이보다 높고, 제2점착성 감광필름의 높이보다 낮은 제2채움층을 형성해 연마입자를 더욱 지지하는 단계; 제2점착성 감광필름을 제거하는 단계; 제2도금층을 전면에 형성함으로서 연마입자를 지지하며, 니켈의 제1채움층과 팔라듐의 제2채움층 및 제2도금층에 의해 연마입자가 지립되며, 연마입자의 일측 끝은 베이스기판 상의 경계층에 접하고, 타측 끝은 제2도금층 위로 돌출된다.

Description

패드 컨디셔너 제조방법 및 패드 컨디셔너{MANUFACTURING METHOD AND DEVICE OF PAD CONDITIONER}

본 발명은 패드 컨디셔너 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 웨이퍼의 평탄화 작업에 사용되는 CMP 장치용 패드 컨디셔너 제조방법 및 패드 컨디셔너에 관한 것이다.

CMP 장치는 반도체 웨이퍼의 평탄도를 얻게 하기 위한 연마 가공장치이다.

도 1에 도시된 바와 같이, CMP 장치는 회전되는 정반(1) 위에 연마 패드(2)를 부착하고 캐리어가 연마대상 물질인 웨이퍼를 잡고 그 패드 위에 연마액을 공급하면서 웨이퍼(4)를 잡고 있는 캐리어(3)에 압력을 가한 상태에서 정반(1)과 캐리어(3)를 상대 운동시켜 연마하는 것을 기본 원리로 한다.

반도체 웨이퍼의 평탄도를 얻기 위한 CMP 장치 기술에서 웨이퍼의 연마 균일성은 중요한 특성이다. 그리고, 웨이퍼의 연마 균일성을 향상시키기 위한 여러 요소 중 패드의 표면 상태는 매우 중요하다. 그런데, 패드의 연마 중에 압력과 속도가 부가되므로 가공시간이 지남에 따라 패드의 표면은 불균일하게 변형되고, 패드 상의 미공은 연마 잔류물들로 막히게 되어 패드가 재역할을 잃게 된다.

따라서, 패드의 표면 상태가 변형되었을 경우에는 컨디셔너(10)를 이용하여 변형된 패드의 표면을 미세하게 연마해줌으로써 새로운 마이크로 기공이 나오도록 해주는 컨디셔닝 작업을 수행하게 된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 컨디셔너(10)는 컨디셔너 기판(11)과 컨디셔너 기판(11)상에 배치되는 다수 개의 연마입자(7) 및 이 연마입자(7)들을 컨디셔너 기판(7)상에 고정시켜 주는 도금층(8)으로 구성된다.

이러한 컨디셔너의 제조방법은 연마입자를 고정시키는 방식에 따라 전착, 융착 또는 소결방식이 사용되고 있으며, 연마입자로는 다이아몬드가 사용되고 있다.

그런데, 전착, 융착, 소결 등의 방식은 몰드를 이용하거나 연마입자들을 도포하는 방식이므로 연마입자들의 간격을 자유롭게 조절하는 것이 어렵고, 연마입자의 돌출높이와 부위를 균일하게 형성하기 어렵다는 문제점이 있다.

한국특허공개공보 제2002-0046471호(2002년06월21일)

본 발명의 목적은 2개의 도금층을 이용하여 연마입자를 고정함으로서 하나의 평면상에 연마입자를 안정되고 균일하게 형성할 수 있도록 한 패드 컨디셔닝에 사용되는 CMP 장치용 패드 컨디셔너 제조방법을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 베이스 기판의 경계층까지 관통되는 복수개의 안착홀을 형성된 제1도금층을 형성하는 단계; 제1도금층 위에 제2점착성 감광필름을 형성하는 단계;

안착홀에 연마입자를 삽입하는 단계; 제1도금층의 두께보다 작도록 경계층으로부터 제1채움층을 형성해 연마입자를 지지하는 단계; 제1채움층 위로 제1도금층의 높이보다 높고, 제2점착성 감광필름의 높이보다 낮은 제2채움층을 형성해 연마입자를 더욱 지지하는 단계; 제2점착성 감광필름을 제거하는 단계; 제2도금층을 전면에 형성함으로서 연마입자를 지지하며, 니켈의 제1채움층과 팔라듐의 제2채움층 및 제2도금층에 의해 연마입자가 지립되며, 연마입자의 일측 끝은 베이스기판 상의 경계층에 접하고, 타측 끝은 제2도금층 위로 돌출된다.

본 발명은 팔라듐의 자체 압축응력과 니켈의 자체 인장응력을 이용해 연마입자들이 다양한 패턴으로 배치된 패드 컨디셔너를 제조할 수 있다. 즉, 팔라듐을 포함하는 제2채움층에 의해 연마입자의 지립을 위한 압축응력이 형성되는 것과 니켈에 의한 제1도금층 및 제1채움층에 의해 상기 압축응력을 지지하기 위한 인장응력이 형성된다.

따라서, 기존의 몰드 방식보다 빠른 제조가 가능하여 제조시간 단축의 효과가 있고, 도금층에 고정되어 있는 연마입자 주변의 Pd의 압축응력에 의한 결합력 강화와 화학적 안정성 강화를 통한 연마입자 결합 안정성 향상으로, 컨디셔닝 작업시 패드의 컨디셔닝이 균일하게 이루어지게 할 수 있으며, CMP 공정의 안정성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 CMP 장치의 개략적인 구성을 보인 도면이다.
도 2는 종래의 패드 컨디셔너를 보인 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 패드 컨디셔너 제조과정이다.
도 4는 본 발명의 효과를 나타낸 개념도이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 발명의 패드 컨디셔너 제조방법은, 도 3에 도시된 바와 같이, 먼저 베이스 기판(15)에 경계층(20)을 코팅한 뒤 그 위에 제1점착성 감광필름(dryer film resist, 32)을 형성한 뒤, 제1도금층(34)을 코팅한 후에, 제1점착성 감광필름을 제거함으로서 안착홀을 형성한다. 베이스 기판 위에 경계층을 코팅 단계 이후에, 경계층의 위에 제1점착성 감광필름을 형성한 뒤, 제1도금층을 코팅하고, 제1점착성 감광필름을 제거함으로서 제1점착성 감광필름이 형성되었던 자리에 복수개의 안착홀이 형성되는 제1도금층을 형성한다.

이를 위한 제1단계는 베이스 기판(15)위에 경계층을 형성하고, 그 위에 제1점착성 감광필름을 형성하는 것이다(S11). 이때, 경계층 코팅 성분은 구리를 포함할 수 있다.

제2단계는 전면에 제1도금층을 코팅하면 제1점착성 감광필름을 제외한 부분에는 제1도금층으로 코팅이 되며, 코팅 후 제1점착성 감광필름을 제거하면 제1점착성 감광필름의 위치에 안착홀(33)이 형성된다(S12). 이때, 제1도금층은 니켈을 포함할 수 있다.

이때, 제1도금층은 제1점착성 감광필름을 덮도록 형성되어도, 코팅 후 제1점착성 감광필름 제거되면서 안착홀을 형성하게 된다. 따라서, 제1점착성 감광필름의 높이에 맞춰 제1도금층을 형성하는 것이 바람직하다.

즉, 연마입자를 베이스 기판위에 지립시키기 위해서는 연마입자를 수용할 수 있는 안착홀이 필요하며, 이를 위해 베이스 기판(15) 상에 경계층을 형성함으로서 연마입자가 직접적으로 베이스 기판에 접촉하지 않고 지립할 수 있도록 한다.

베이스 기판(15)위에 경계층을 형성하고, 그 위에 제1점착성 감광필름을 형성하는 단계(S11)와 에칭 공정을 수행하여 복수의 안착홀(33)을 형성하는 단계(S12) 이후, 제3단계는 제1도금층(34)위에 제2점착성 감광필름(44)을 코팅하는 단계이다(S13). 이때, 제1점착성 감광필름 및 제2점착성 감광필름은 동일한 재질로 DFR(dryer film resist)이 사용된다.

제2점착성 감광필름을 제1도금층 위에 형성하기 위해서는 안착홀(33)에 의해 노출되는 경계층(20)까지 제2점착성 감광필름에 의해 코팅되지 않도록 하기 위한 별도의 조치가 필요할 수 있다.

제4단계는 제2점착성 감광필름(44)을 제1도금층(34)위에 형성한 이후, 안착홀(33)에 연마입자를 삽입하고, 연마입자의 지립을 위한 제1채움층(36)을 형성함으로서 연마입자가 안착홀 내에 지립고정되도록 하는 단계이다(S14).

이때, 연마입자보다 안착홀의 폭이 같거나 크다. 이를 위해 메시(mesh)등을 이용해 연마입자의 크기 균일도를 최대한 확보해야한다.

또한, 제1채움층(36)을 형성함에 있어서, 연마입자의 지립을 위해 중앙 부위, 즉 연마입자의 첨부가 삽입될 수 있도록 일정 크기의 홀을 미리 형성한 후에 제1채움층을 완성할 수도 있다.

한편, 제1채움층(36)의 두께는 제1도금층(34)의 두께보다 작으므로, 경계층(20)으로부터의 높이도 제1채움층의 높이가 제1도금층의 높이보다 작다. 제1채움층은 제1도금층(34)와 동일한 재질로서, 니켈을 포함할 수 있다.

제5단계는 제1채움층(36)을 형성한 뒤에는 연마입자의 지립을 강화하기 위해 제2채움층(38)을 형성하는 단계이다(S15).

제2채움층(38)은 제1채움층(36) 위에 형성되며, 연마입자의 일측 끝의 첨부까지 도달하지는 않아야 한다. 따라서, 제1채움층(36)과 제2채움층(38)가 지립을 위해 연마입자를 고정하고 있는 높이는 경계층(20)으로부터 제1채움층(38)의 높이와 제1도금층(36)의 높이 사이에 위치한다.

제6단계는 연마입자의 지립을 위해 제2채움층(38)을 형성한 이후, 제2점착성 감광필름(44)을 제거하고, 제2도금층(52,54)을 코팅하는 단계이다(S16). 제2도금층은 제2채움층(38)과 동일한 재질이며, 팔라듐을 포함할 수 있다. 제2도금층로부터 연마입자의 일측 첨부가 돌출되도록 제2도금층을 코팅한다.

제2도금층의 두께는 연마입자 주변과 제1도금층(34)의 상단의 두께가 차이가 난다. 제1도금층(34)의 상부에 있는 제2도금층의 두께는 일정하나, 연마입자의 주변에서의 제2도금층의 두께는 그보다 더 크도록 코팅한다.

또한, (S16)은 연마입자의 지립형태에 대한 단면으로, 안착홀(33)에서는 돔형을 형성하고, 제1도금층(34)의 위로는 평탄한 형상을 갖는다.

도 4에서는 팔라듐을 포함하는 제2채움층에 의해 연마입자의 지립을 위한 압축응력이 형성되는 것과 니켈에 의한 제1도금층 및 제1채움층에 의해 상기 압축응력을 지지하기 위한 인장응력히 형성되는 것을 나타낸다. 즉, 니켈의 제1도금층 및 제1채움층과 팔라듐의 제2채움층 및 제2도금층에 의해 연마입자가 지립되며, 상기 연마입자의 일측 끝은 베이스기판 상의 경계층에 접하고, 타측 끝은 상기 제2도금층 위로 돌출된다.

본 발명의 권리범위는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

15 베이스 기판
20 경계층
32 제1점착성 감광필름
34 제1도금층
36 제1채움층
38 제2채움층
44 제2점착성 감광필름
52 54 제2도금층

Claims

패드 컨디셔너 제조방법에 있어서,
베이스 기판 위에 경계층을 코팅 단계;
상기 경계층의 위에 제1점착성 감광필름을 형성한 뒤, 제1도금층을 코팅하고 상기 제1점착성 감광필름을 제거함으로서 상기 제1점착성 감광필름이 형성되었던 자리에 복수개의 안착홀이 형성되는 제1도금층을 형성하는 단계;
상기 제1도금층 위에 제2점착성 감광필름을 형성하는 단계;
상기 안착홀에 연마입자를 삽입하는 단계;
상기 제1도금층의 두께보다 작도록 상기 경계층으로부터 제1채움층을 형성해 상기 연마입자를 지지하는 단계;
상기 제1채움층 위로 상기 제1도금층의 높이보다 높고, 상기 제2점착성 감광필름의 높이보다 낮은 제2채움층을 형성해 상기 연마입자를 지지하는 단계;
상기 제2점착성 감광필름을 제거하는 단계;
제2도금층을 상기 제1도금층, 상기 연마입자가 지립된 제2채움층을 따라 전면에 형성함으로서 상기 연마입자를 지지하는 패드 컨디셔너 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 제1도금층 및 상기 제1채움층은 동일 성분인 것을 특징으로 하는 패드 컨디셔너 제조방법.
제2항에 있어서,
상기 동일성분은 니켈을 포함하는 것을 특징으로 하는 패드 컨디셔너 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 제2채움층 및 상기 제2도금층은 팔라듐인 것을 특징으로 하는 패드 컨디셔너 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 경계층은 구리를 포함하는 것을 특징으로 하는 패드 컨디셔너 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 안착홀은 상기 베이스 기판의 경계층까지 관통되는 것을 특징으로 하는 패드 컨디셔너 제조방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 패드 컨디셔너 제조방법으로 제조되며,
니켈의 상기 제1채움층과 팔라듐의 상기 제2채움층 및 상기 제2도금층에 의해 상기 연마입자가 지립되며,
상기 연마입자의 일측 끝은 상기 베이스 기판 상의 경계층에 접하고, 타측 끝은 상기 제2도금층 위로 돌출되는 것을 특징으로 하는 패드 컨디셔너.