KR200303718Y1

KR200303718Y1 - 화학적-기계적-연마 패드 컨디셔너

Info

Publication number: KR200303718Y1
Application number: KR20-2002-0031932U
Authority: KR
Inventors: 장성만; 이재우
Original assignee: 장성만
Priority date: 2002-10-25
Filing date: 2002-10-25
Publication date: 2003-02-11

Abstract

본 고안은 화학적-기계적-연마(CMP)용 폴리싱 패드의 평탄화를 향상시킴과 동시에, 이 패드의 컨디셔닝을 효과적으로 행하는 기능을 가지고, 더구나 컨디셔닝성능이 우수하고, 수명이 길며, 컨디셔너의 제조가 용이하여 제조시의 불량률을 현저히 감소시킬 수 있는 CMP장치용 컨디셔너를 제공함에 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 고안은 컨디셔너 본체(1)의 금속 표면이 스크린 인쇄에 의해 절연체 잉크로 마스킹(3)되고, 마스킹되어 있지 않은 부분(2)에서 니켈 도금법에 의해 100∼120메쉬의 다이아몬드 입자(5)가 Ni 도금층(6)의 형성에 의해 전착 되도록 하며, 상기한 마스킹(3)의 두께를 전착할 다이아몬드 입자경의 50∼150%의 범위로 하며, 더욱이 다이아몬드 입자(5)를 전착시키기 위해 마스킹하지 않는 구멍의 직경을 전착할 입자경의 110∼160%의 범위로 하는 것이 특징으로 하는 CMP 장치용 컨디셔너를 제공한다.

본 고안에 의해 치수 정밀도가 엄격한 패턴 형상을 재현성 높게 용이하게 형성시킬 수 있으며, 스크린 인쇄된 마스킹 잉크층(3)의 컨디셔너 금속에 대한 밀착력이 높으며, 또한 컨디셔너 금속에 전착되는 다이아몬드 입자가, 마스킹 되지 않은 곳에 한 개씩 분산된다.

Description

화학적-기계적-연마 패드 컨디셔너{CMP pad conditioner}

본 고안은 반도체의 웨이퍼 가공에 사용되는 CMP(Chemical mechanical planarization) 장치의 패드 컨디셔너에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 고안은 CMP용 폴리싱 패드의 평탄화를 향상시킴과 동시에, 이 패드의 컨디셔닝을 효과적으로 행하는 기능을 가지고, 더구나 컨디셔닝 성능이 우수하고, 수명이 긴 CMP 장치용 컨디셔너에 관한 것이다.

반도체 웨이퍼의 연마를 반복하기 위하여, 연마 입자나 연마칩 등이 폴리싱패드의 미세한 구멍에 들어가서 눈메움이 일어난다든지, 연마 입자와 웨이퍼와의 화학 반응열에 의해 폴리싱 패드의 표면이 경면화하여 연마 속도를 저하시키게 된다. 이 때문에 폴리싱 패드의 표면을 재생시켜 연마 속도를 회복시키는 컨디셔너라고 불리는 공구가 사용된다. 다이아몬드 입자는 우수한 컨디셔닝 재료이며, 다이아몬드 입자를 이용한 컨디셔닝이 실용화되어 있다. 이와 같은 CMP용 폴리싱 패드의 컨디셔너에 대해서는, 폴리싱 패드의 마멸을 가급적 억제할 수 있으며, 더욱이 패드의 표면 상태를 항상 소정의 연마속도가 얻어지도록 일정하게 유지되는 것과, 다이아몬드입자의 탈락이 없고, 패드면에 눈메움을 일으키지 않는 것이 요구된다.

다이아몬드 입자를 컨디셔너 본체의 작용면에 금속 결합제를 사용하여 고착하는 방법에는 여러 가지가 있으나, 전착법은 비교적 용이하고 더욱이 다이아몬드 입자를 컨디셔너 본체의 작용면에 확실하게 고착시킬 수 있으므로 많이 사용되고 있다. 전착법에 의해 다이아몬드 입자를 고착하는 경우는, 컨디셔너 본체의 작용면에 다이아몬드 입자의 고정면을 남겨 두고서, 절연성의 마스킹 재료로 피복한다. 컨디셔너의 본체를 도금액에 담그고 입자 고정면에 입자를 놓고서 컨디셔너의 본체에 음극을 접속하고, 도금액에 양극을 접속하여 전기 도금을 행하여 다이아몬드 입자를 예비 고정한다. 다이아몬드 입자를 예비 고정한 후에 대부분의 입자를 그 일부가 본체의 입자 고정면에 접한 상태에서 예비 고정되지만, 본체의 입자 고정면에 접하지 않은 상태에 부착하여, 부유하는 입자가 존재하는 경우도 있으므로, 예비 고정을 종료한 후에 입자층의 표면을 알루미나 숫돌, 탄화규소 숫돌 등을 사용하여가볍게 연마하는 것에 의해 부유하는 입자를 제거하는 것이 바람직하다.

부유하는 다이아몬드 입자를 제거한 후에 컨디셔너의 본체를 다시 도금액에 넣어서, 본체에 음극을 접속하고 도금액에 양극을 접속하여 다이아몬드 입자 고정면의 도금을 행한다.

그러나 종래의 전착 숫돌의 제조에 있어서, 컨디셔너 본체의 작용면에 다이아몬드 입자의 고정면을 남겨 두고서, 절연성의 마스킹 재료로 피복하는 경우에 미세한 크기의 적절한 치수 정밀도로 피복하는 것이 곤란하여 마스킹 되어 있지 않은 곳에 두 개 이상의 다이아몬드 입자가 동시에 들어가는 문제가 발생하였고, 마스킹 위치가 어긋나서 동일한 형상으로 재현하는 것이 곤란하였고, 피복층이 평활하게 되지않고 요철(凹凸)이 심하였으며, 피복층의 밀착력이 약하여 이후에 공정에서 벗겨지는 경우가 있었기 때문에, CMP 패드를 컨디셔닝 하는데 있어서 불량률이 매우 높았다.

본 고안은 CMP용 폴리싱 패드의 평탄화를 향상시킴과 동시에, 이 패드의 컨디셔닝을 효과적으로 행하는 기능을 가지고, 더구나 컨디셔닝 성능이 우수하고, 수명이 길며, 컨디셔너의 제조가 용이하여 제조시의 불량률을 현저히 감소시킬 수 있는 CMP 장치용 컨디셔너를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 본 고안의 제조공정을 나타내는 단면도

도 2는 본 고안에 의한 일 실시예인 컨디셔너의 작용면의 평면도

도 3은 본 고안에 의한 다른 실시예인 컨디셔너의 작용면의 평면도

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

1 : 컨디셔너의 본체 2 : 마스킹이 되지 않은 부분

3 : 마스킹 잉크층 4 : 1차 도금

5 : 다이아몬드 입자 6 : Ni 도금층

7 : 홈부

본 고안의 구성은, 컨디셔너의 본체(1)의 표면이 스크린 인쇄에 의해 절연체잉크로 마스킹(3)되고, 마스킹되어 있지 않은 부분(2)에서 니켈 도금법에 의해 다이아몬드 입자(5)가 1차 도금(4)에 의해 부착되도록 하며, 이어서 마스킹(3)을 제거한 후에 컨디셔너의 본체를 다시 도금액에 넣어서, 본체에 음극을 접속하고 도금액에 양극을 접속하여 다이아몬드 입자 고정면에 Ni 도금층(6)을 형성함에 의해 100∼120 메쉬의 다이아몬드 입자를 전착 시킨다. 상기한 마스킹(3)의 두께를 전착할 다이아몬드 입자경의 50∼150%의 범위로 하며, 더욱이 100∼120메쉬의 다이아몬드 입자(5)를 전착시키기 위해 마스킹하지 않는 구멍의 직경을 전착할 입자경의 110∼160%의 범위로 하는 것을 특징으로 한다. 본 고안은 스크린 인쇄에 의해 마스킹을 행하므로 치수 정밀도가 엄격한 패턴 형상이 재현성 높게 용이하게 형성시킬 수 있으며, 스크린 인쇄된 절연체 잉크 층의 컨디셔너 금속에 대한 밀착력이 높다.

마스킹(3)의 두께를 다이아몬드 입자경의 50% 미만으로 한다든지, 또한 마스킹 하지 않은 부분(2)의 구멍크기가 입자경의 160%를 넘으면, 마스킹 하지 않은 한곳에 2개 이상의 다이아몬드 입자가 전착되어 입자의 균등한 분산이 이루어지지 않는다. 또한, 마스킹 하지 않은 곳의 구멍 크기가 입자경의 110% 미만이면 다이아몬드 입자의 부착이 곤란하게 된다.

따라서 마스킹의 두께를 전착할 다이아몬드 입자경의 50∼150%의 범위로 하고, 마스킹하지 않는 구멍의 직경을 전착할 입자경의 110∼160%의 범위로 하는 것에 의해, 컨디셔너 금속에 전착되는 다이아몬드 입자(5)가, 마스킹 되지 않은 곳 (2)에 한 개씩 분산되도록 된다.

＜실시예＞

컨디셔너 본체(1)의 작용면에 다이아몬드 입자의 고정면을 남겨 두고서, 스크린 인쇄에 의하여 절연성의 잉크를 피복하였다. 마스킹(3)의 두께를 전착할 #120 메쉬다이아몬드 입자경의 80%로 하였으며, 더욱이 다이아몬드 입자(5)를 전착시키기 위해 마스킹하지 않는 구멍의 직경을 전착할 다이아몬드 입자경의 140%로 하였다. 그후에 컨디셔너의 본체를 도금액에 담그고 입자 고정면에 다이아몬드 입자를 놓고서 컨디셔너의 본체에 음극을 접속하고, 도금액에 양극을 접속하여 전기 도금을 행하여 다이아몬드 입자를 예비 고정하였다. 다이아몬드 입자를 예비 고정함에 의해, 대부분의 입자는 그 일부가 본체의 입자 고정면에 접한 상태에서 예비 고정되지만, 본체의 입자 고정면에 접하지 않은 상태에 부착하여, 부유하는 입자가 존재하는 경우도 있으므로, 예비 고정을 종료한 후에 입자층의 표면을 알루미나 숫돌, 탄화규소 숫돌 등을 사용하여 가볍게 연마하는 것에 의해 부유하는 입자를 제거하는 것이 바람직하였다.

부유하는 다이아몬드 입자를 제거한 후에 컨디셔너의 본체를 다시 도금액에 담그며, 본체에 음극을 접속하고 도금액에 양극을 접속하여 다이아몬드 입자 고정면의 최종 Ni도금을 행하였다.

컨디셔너의 형상은 실시에 1에서는 도 2와 같이 전착부가 스파이럴 형상이 되도록 하였으며, 실시에 2에서는 전착부가 반경형이 되도록 하였고, 실시예 1 및 실시예 2 모두는 홈부(7)가 형성되도록 하였다. 실시예 1 및 실시예 2는 도 1 및 도 2에서 보이는 바와 같이 컨디셔너의 형상을 제외하고는 다른 모든 제조 조건은 동일하였다. 비교예는 실시예 1 및 실시예 2의 컨디셔너의 성능과 비교를 행하기 위하여 당사에서 종래의 제조 방법으로 제조되어 시중에서 판매되는 동일 형상의컨디셔너를 사용하였다. 실시예 1, 실시예 2 및 비교예의 컨디셔너를 사용하여, 반도체의 웨이퍼 가공에 사용되는 화학-기계-연마 장치의 패드 컨디셔닝을 행한 결과를 표 1에 나타낸다.

[표 1]

실시예 1 및 실시예 2의 패드 연마속도비, 컨디셔닝 속도 및 컨디셔너 수명이 비교예에 비해 현저히 높으며, 웨이퍼의 표면거칠기 및 스크래치 개수의 경우에서도 실시예 1과 실시예 2가 비교예에 비해 현저히 낮은 값을 보이며, 실시예 1 및 실시예 2의 컨디셔너를 사용한 경우 패드의 연삭흔이 거의 나타나지 않았으나, 비교에의 컨디셔너를 사용한 경우는 패드의 표면에 연삭흔이 많이 나타났다.

이상에서 서술한 바와 같이 본 고안은, 스크린 인쇄에 의해 마스킹을 행하므로 치수 정밀도가 엄격한 패턴 형상이 재현성 높게 용이하게 형성시킬 수 있으며, 스크린 인쇄된 마스킹 잉크층(3)의 컨디셔너 금속에 대한 말착력이 높으며, 또한 컨디셔너 금속에 전착되는 100∼120메쉬의 다이아몬드 입자(5)가, 마스킹 되지 않은 곳(2)에 한 개씩 분산된다. 따라서 CMP용 폴리싱 패드의 평탄화를 향상시킴과동시에, 이 패드의 컨디셔닝을 효과적으로 행하는 기능을 가지고, 더구나 컨디셔닝 성능이 우수하고, 수명이 길며, 컨디셔너의 제조가 용이하기 때문에 제조시의 불량률을 현저히 감소시킬 수 있다.

Claims

컨디셔너의 금속 표면이 스크린 인쇄에 의해 절연체 잉크로 마스킹되고, 마스킹되어 있지 않은 부분에서 니켈 도금법에 의해 100∼120 메쉬의 다이아몬드 입자가 전착되도록 하며, 상기한 마스킹의 두께를 전착할 다이아몬드 입자경의 50∼ 150%의 범위로 하며, 더욱이 다이아드 입자를 전착시키기 위해 마스킹하지 않는 구멍의 직경을 전착할 입자경의 110∼160%의 범위로 하는 것이 특징으로 된 화학적-기계적-연마 패드 컨디셔너.