KR200393050Y1 - 연마패드 컨디셔너 - Google Patents

Abstract

본 고안은 연마구(Shank) 상면에서 다이아몬드입자를 고정하고 있는 고정층을 열경화성 재질의 합성수지층으로 코팅시킨, 연마패드 컨디셔너를 제공하는 것이다. 이를 위해 본 고안은 연마패드 컨디셔너(100)에 있어서, 패드(Pad)(300)를 연마하기 위한 내마모성의 연마입자(다이아몬드 입자)(110); 상기 연마입자(110)가 고정되는 연마구(130); 상기 연마입자(110)를 상기 연마구(Shank)(130)에 고정시키기 위한 고정층(190); 및 상기 고정층(190)을 산화 또는 마모로부터 보호하기 위하여 상기 고정층(190)에 코팅되는 내마모성과 내약품성이 우수한 열경화성 재질의 합성수지층(180)을 포함한다.

Description

연마패드 컨디셔너{Conditioner Of Polishing Pad}

본 고안은 웨이퍼(Wafer)의 평탄화 연마공정에 사용되는 연마패드 컨디셔너에 관한 것으로서, 우선, 도 1a 를 참조하여 웨이퍼(Wafer)의 평탄화 공정이 간단히 설명된다.

도 1a 는 일반적인 웨이퍼(Wafer) 평탄화 공정을 설명하기 위한 일예시도이다.

즉, 본 고안은 웨이퍼(Wafer)(200) 연마 시 사용되는 수많은 기공들이 공유하는 패드(Pad)(300)의 상면에 슬러리주입구(Slurry Feed)(600)를 통하여 슬러리액(Slurry)(700)을 공급하여 화학적연마와 기계적연마를 공유하는 연마방법(이 작업을 Pad Conditioning라 함)에 사용되는 연마패드 컨디셔너(100) 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 웨이퍼(Wafer)(200) 연마 시 패드(Pad)(300)에는, 연마 잔유물(연마입자, 공물, 패드찌꺼기)로 인하여 패드(Pad)(300)의 기공들이 막히거나 심하게 파손되어 웨이퍼의 평탄화 연마 작업을 할 수 없게 된다. 이러한 패드(Pad)(300)의 상면이 연마패드 컨디셔너(100)에 의해 연마됨으로써, 패드(Pad)(300)의 기공도는 일정하게 유지되고, 패드(Pad)(300)의 불균일 변형이 억제되어 평탄도가 유지되며, 패드(Pad)(300)의 수많은 기공들이 슬러리액(Slurry)(700)을 웨이퍼(200)에 원활히 공급할 수 있게 된다.

이때, 상기 패드(Pad)(300) 연마 시에 공급되는 슬러리액(Slurry)(700)으로는 옥사이드 슬러리(Oxide Slurry) 같은 PH10~PH12 정도의 강염기성을 지닌 슬러리액(Slurry)과, PH3~PH4 정도의 강산성을 지닌 메탈 슬러리액(Metal Slurry)이 주로 사용된다.

한편, 슬러리액(Slurry)(700)이 패드(Pad)(300)상면에 원활히 공급되지 못할경우 웨이퍼(Wafer)(200)의 연마 성능이 떨어지게 된다. 특히, 메탈 슬러리액(Metal Slurry)을 사용할 경우에는, 슬러리액(Slurry)의 PH가 산성임으로 연마패드 컨디셔너(100)의 다이아몬드입자(110)를 고정하는 금속 고정층도 같이 산화되어, 다이아몬드입자(110)가 탈락하여 웨이퍼(Wafer)(200)의 표면에 치명적인 손상을 주게 되어, 연마기능을 할 수 없게 되므로, 연마패드 컨디셔너(100)의 연마 수명이 오래 제공되지 못한다는 문제점이 발생된다.

이하에서는, 도 1b 내지 도 1d를 참조하여 종래의 연마패드 컨디셔너(100)의 제조 방법이 간단히 설명된다.

도 1b 는 종래의 전착법에 의해 제조된 연마패드 컨디셔너(100)의 일실시예 단면도이며, 도 1c 는 종래의 용융법에 의해 제조된 연마패드 컨디셔너(100)의 일실시예 단면도이고, 도 1d 는 종래의 소결법에 의해 제조된 연마패드 컨디셔너(100)의 일실시예 단면도이다.

즉, 종래의 연마패드 컨디셔너(100)의 제조 방법에 있어서, 스테인레스(Stainless Steel)로 이루어진 연마구(Shank)(130) 상면에 다이아몬드입자(110)를 부착하는 방법으로는, 전기도금층(120)을 이용한 전착법(도1b), 금속분말에 열을 가하여 용융시켜 제조하는 용융법(도1c) 및 알루미나(Al2O3)(Aluminum Oxide)(160) 소재표면에 유리질분말을 도포한 후 소결하여 유리질합성층(150)을 만들어 제조하는 소결법(도1d)이 있다.

먼저, 도 1b 에 도시된 바와 같은 전착법을 이용한 연마패드 컨디셔너(100)는, 전기 도금법을 이용한 것으로서, 도금액 내에서 ""양극판의 니켈(Ni)금속을 도금액을 이용하여 ""음극의 연마구(Shank)와 통전시키면 ""양극판의 니켈(Ni)금속은 이온화하여 ""음극의 연마구(Shank)로 니켈분자가 이동하게 되어 연마구(Shank) 표면에 도 1b 에 도시된 바와 같은 니켈도금층(120)이 형성되는 방법을 이용한 것으로, 다이아몬드입자(110)들을 스테인레스(Stainless Steel)로 이루어진 연마구(Shank)(130) 상면에 전기도금층(120)을 이용하여 고정시키는 방법이다. 그러나, 다이아몬드입자(110)를 고정하고 있는 니켈도금층(120)이 다이아몬드입자(110)와 화학결합이 아닌 물리적 형상결합(물리적 결합)으로 결합되어 있기 때문에, 패드(Pad)(300) 연마 시 산성용 메탈 슬러리액(Metal Slurry)(700)에 다이아몬드입자(110)를 고정하고 있는 니켈도금층(120)이 산화(부식)되므로, 연마작업 시 다이아몬드입자(110)들이 탈락되는 단점이 있으므로 장시간 연마할 수 없다는 문제점이 있다.

다음으로, 도 1c 에 도시된 바와 같은 용융법을 이용한 연마패드 컨디셔너(100)는, 연마구(Shank)(130) 상면에 금속분말층을 이용하여 다이아몬드입자(110)를 고정하는 방법을 이용하는 것으로서, 연마구(Shank)(130) 상면에 일정량의 금속분말을 도포한 후 금속분말층 위에 다이아몬드입자(110)를 배치한 후 고온의 열을 가한 후 서서히 냉각시켜 금속분말을 용융시켜 금속용융층(140)으로 전환하여 다이아몬드입자(110)를 고정하는 방법이다. 상기 도 1b 에 의한 전착법 보다 금속용융층(140)이 용융 시 발생되는 표면장력에 의해 도 1c 에 도시된 바와 같이 다이아몬드입자(110) 상단부분까지 형성되어 다이아몬드입자(110)를 단단하게 고정하는 효과가 있으나, 용융 시 금속용융층(140)이 다이아몬드입자(110) 상단부분까지 성형됨으로 패드(Pad)(300) 연마 시 다이아몬드입자(110) 상단 부까지 형성되어 있던 금속용융층(140)이 슬러리액(Slurry)(700)에 산화 및 금속 균열현상이 발생하는 현상과 다이아몬드입자(110)를 고정하고 있는 금속용융층(140)도 산화되므로 연마작업 시 다이아몬드입자(110)들이 탈락되어 장시간 연마할 수 없다는 문제점이 있다.

마지막으로, 도 1d 에 도시된 바와 같은 소결법을 이용한 연마패드 컨디셔너(100)는, 알루미나(Al2O3)(Aluminum Oxide)(160) 소재표면에 일정량의 유리질분말을 도포한 후 1000℃이상의 고온에서 소결시켜 유리질분말을 유리질합성층(150)으로 전환하여 다이아몬드입자(110)들을 고정시키는 방법으로서, 도 1b 에 도시된 전착법과 도 1c 에 도시된 용융법 보다 내산성이 우수하나 소결시 다이아몬드입자(110)의 테두리에는 소결 가스기포(170)가 발생되고, 유리질합성층(150)은 다이아몬드입자(110)를 안정적으로 지지하기엔 내충격성에 치약한 점을 보인다는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 고안의 목적은, 연마구(Shank) 상면에서 다이아몬드입자를 고정하고 있는 고정층을 열경화성 재질의 합성수지층으로 코팅시킨, 연마패드 컨디셔너를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 연마패드 컨디셔너(100)에 있어서, 패드(Pad)(300)를 연마하기 위한 내마모성의 연마입자(110); 상기 연마입자(110)가 고정되는 연마구(Shank)(130); 상기 연마입자(110)를 상기 연마구(Shank)(130)에 고정시키기 위한 고정층(190); 및 상기 고정층을 산화 또는 마모로부터 보호하기 위하여 상기 고정층에 코팅되는 열경화성 재질의 합성수지층(180)을 포함한다.

즉, 본 고안은 반도체 웨이퍼(Wafer)의 광역평탄화 연마작업에 사용되는 화학적, 기계적 연마패드 컨디셔너(100)에 관한 것으로서, 특히, CMP(Chemical Mechanical Polishing) 공정에 사용되는 연마패드 컨디셔너(100)에 관한 것이다. 이때, 본 고안은 경질재료로서 내마모성이 우수한 다이아몬드입자를 연마입자(110)로 사용하고 있다.

한편, 이하에서는, 연마패드 컨디셔너(100)의 다이아몬드입자(110)를 상술된 전착법, 용융법 및 소결법에 의해 고정시키는 고정층(190)(즉, 이하에서는, 도1b 의 전기도금층(120), 도1c의 금속용융층(140) 및 도1d의 유리질합성층(150)을 총칭하여 고정층이라 함)을, 합성수지층(180)으로 코팅시켜 제작된 본 고안에 따른 연마패드 컨디셔너(100) 및 그 제조 방법이 첨부된 도면(도1a포함)을 참조하여 설명되겠으며, 우선, 전착법에 의해 생성된 전기 도금층(고정층)(120,190)을 합성수지층(180)으로 도포시키는 본 고안의 제1실시예가 상세히 설명된다.

도 2a 는 본 고안에 적용되는 전착법을 이용하여 연마패드 컨디셔너(100)를 제조하는 장치의 일실시예 구성도이다. 또한, 도 2b 는 본 고안의 제1실시예에 따른 연마패드 컨디셔너(100)의 일실시예 단면도로서, 연마구(Shank)(130)의 상면부분을 다이아몬드입자(110) 크기의 50%~80%정도 깊이의 Groove식으로 성형한 A형의 단면을 나타낸 것이며, 도 2c 는 본 고안의 제1실시예에 따른 연마패드 컨디셔너(100)의 또 다른 일실시예 단면도로서, 연마구(Shank)(130)의 상면부분에 다이아몬드입자(110)를 고정하는 B형의 단면을 나타낸 것이다.

즉, 전착법을 이용하는 본 고안의 제1실시예는, 도 2a 에 도시된 바와 같은 장치내에서, 전기도금층(니켈도금층)(120,190)을 이용하는 전착법을 이용하여 다이아몬드입자(110)를 스테인레스(Stainless Steel)로 이루어진 연마구(Shank)(130) 상면에 1차로 전기도금층(니켈도금층)(120)을 이용하여 고정시킨 후, 2차로 니켈도금층(120)위에 합성수지층(180)을 코팅(Coating)하는 방법으로 이루어진다.

이때, 본 고안은 일정 크기(0.16±0.02mm)의 다이아몬드입자(110)가 요구되며, 상기 다이아몬드입자(110)를 연마구(Shank)(130) 상면에 1:1비율로 장착될 수 있는 크기를 갖는 전류가 흐르지 않는 비전도성 망사(20), 상기 비전도성망사(20)를 연마구(Shank)(130)에 고정시킬 수 있는 비전도성 치구(30a,30b) 및 치구받침(40)을 이용한다(이때, 다이아몬드입자(110)의 크기와 비전도성 망사(20)의 크기는 제조 조건에 따라 크기조정이 가능함). 즉, 본 고안은 상기 전기도금층(니켈도금층)(120,190)을 이용하여 연마입자(110)를 연마구(Shank)(130)에 고정 부착 시 비전도성 망사(20)를 이용하여 연마입자(110)와 비전도성 망사(20)의 크기(Mash)가 1:1비율로 수용될 수 있도록 함으로써, 연마입자(110)의 배열간격이 규칙적이며, 일정 높이로 평탄도를 유지할 수 있게 고정부착 되도록 한다.

상술된 바와 같이, 본 고안은 전도성 망사(20)를 비전도성 치구(30a,30b)에 고정하고, 연마구(Shank)(130)와 비전도성 치구(30a,30b)를 조립하며, 도금액 내에서 발진부(50)를 통한 일정간격의 진동(Supersonic)을 이용하여 다이아몬드입자(110)가 비전도성 망사(20)내부에 1:1비율로 수용될 수 있도록 다이아몬드입자(110)를 연마구(Shank)(130)상면에 배치한다(비전도성 망사(20)의 크기(Mash)는 다이아몬드입자(110)의 크기보다 약10%~30%정도 큰 것을 사용하는 것이 다이아몬드입자(110)를 망사(20)내부에 배치할 때 용이함).

연마구(Shank)(130) 상면에 비전도성 망사(20)를 이용한 다이아몬드입자(110)들의 배치가 완료되면 발진부(50)에 진동(Supersonic)투입을 중단하고 전기도금을 수행한다.

전기도금의 조건으로는 ""양극(60)으로 니켈(Ni)을 사용하며, ""음극은 연마구(Shank)(130)와 조립한다. 전기도금 할 때의 전류조건은 다이아몬드입자(110)의 부착면적을 기준으로 1~3A/dm²을 사용하며 다이아몬드입자(110) 크기의 약30%~60%까지 전기도금층(니켈도금층)(120)을 이용하여 다이아몬드입자(110)를 연마구(Shank)(130) 상면에 부착한다(니켈도금층(120,190)의 도금층의 두께는 1A/dm²의 조건으로 도금시 1시간당(hr) 약0.012mm씩 증가함).

상기 과정에 의해, 1차로 전기도금이 완료되면 조립되어 있는 비전도성 치구(30a,30b)와 연마구(Shank)(130)를 도금액 외부로 꺼내어 비전도성 망사(20)를 고정하고 있는 비전도성 치구(30a,30b)와 연마구(Shank)(130)를 분리한다. 이때 연마구(Shank)(130) 제일 하단부에 위치한 다이아몬드입자(110)만 연마구(Shank)(130) 상면에 니켈도금층(120)으로 고정 부착되고, 나머지 도금이 되지 않은 다이아몬드입자(110)들은 탈락하게 된다.

상기까지의 공정을 1차 부착 공정이라 한다.

한편, 상기와 같은 1차 부착 공정이 끝나면, 2차로 내마모성과 내산성이 우수한 합성수지층(180)을 다이아몬드입자(110)가 고정되어 있는 연마구(Shank)(130) 상면에 다이아몬드입자(110) 크기의 약70%~80%정도의 높이까지 코팅(Coating)하는 2차 부착 공정이 이루어진다.

합성수지층(180)으로는 내마모성과 내약품성, 내열성이 우수한 열경화성수지(Thermosetting resin)(페놀수지, 요소수지, 멜라민수지, 에폭시수지등)를 사용하는 것이 용이하다.

합성수지층(180) 코팅(Coating)의 실예로 에폭시수지(Epoxy resin)를 이용한 연마패드컨디셔너(100)을 제조하는 방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 에폭시수지(Epoxy resin)의 종류는 비스페놀 A-ECH수지, 에폭시 노볼락 수지, 지환성 에폭시수지, 브롬화 에폭시수지, 지방산 에폭시수지, 다관능성 에폭시수지 등으로 분류할 수 있다.

한편, 상온에서도 쉽게 열경화성(Thermoset) 물질로 만들 수 있는 에폭시수지(Epoxy)를 코팅(Coating)하는 경우에는 아래의 3가지 방법이 있다.

첫째는, 에폭시수지(Epoxy resin) 끼리 결합반응 하는 방법이며,

두번째는, 에폭시수지(Epoxy resin)의 지방족계 또는 방향족계의 수산기(-OH)를 지닌 화합물에 의한 결합 반응이고,

세번째는, 에폭시수지(Epoxy resin)의 경화제(Hardener)에 의한 가교 결합반응이다.

상기 세가지 항목 중, 에폭시수지(Epoxy resin)의 경화제(Hardener)에 의한 가교 결합법을 이용한 코팅(Coating)법은 다음과 같다.

이때, 에폭시수지(Epoxy resin)는 단독으로 사용되는 경우는 거의 없고 경화제(Hardener)와 함께 사용되며, 또한, 무기물과의 융화력이 좋기 때문에 실리카(Silica)와 산화티탄(Titanium dioxide) 같은 충전제, 보강제와 조합하여 사용하는 경우가 많으며, 경화제(Hardener)와 충전제(Filler), 보강제의 차이에 따라 물성이 크게 달라질 수 있다는 점을 유의 하여야 한다.

또한, 에폭시수지(Epoxy resin)는 경화제(Hardener)에 따라서 그 특성이 좌우되며, 에폭시수지(Epoxy resin)의 경화제(Hardener)로는 아민류, 산무수물 등이 사용되고, 이것을 효과적으로 사용함으로써 내마모성이 우수하고, 내약품성, 내수성이 우수한 열경화성수지(Thermosetting resin)를 얻을 수 있다.

에폭시수지(Epoxy resin)에 첨가되는 경화제(Hardener)의 종류 및 경화 조건은 아래의 [표 1]과 같다.

1.저온경화제 ( ~10℃) Polymercaptan, mercaptan 부가물 및 변성품. 특수 Amine 부가물, Mannich 반응물. 지방족 Amine, 방향족 Amine, 지환족 Amine의 경화 촉진물. 2.상온 경화제 (10℃~40℃)Polyamide Resin, 지방족 Amine 및 변성품 방향족 Amine 및 변성품, 지환족 Amine 및 변성품 3.중온 경화제 (60℃~100℃)Imidazol, 지방족 Amine 유도체, 3급 Amine 4.중-고온 잠재성 경화제 (100℃~)DICY, BF3 Amine, Imidazol유도체 5.고온 경화제 (140℃)방향족 Polyamine, 산무수물

이때, 상기 경화제(Hardener)의 경화조건을 참고하여 에폭시수지(Epoxy resin)를 코팅(Coating) 및 경화하는 조건은 각각 다르다.

한편, 상술된 바와 같은 에폭시수지(Epoxy resin)와 경화제(Hardener)를 합성하여 코팅(Coating)시키는 방법은 다음과 같다.

즉, 상기 코팅 방법은, 1차 부착이 완료된 다이아몬드입자(110)가 고정되어 있는 연마구(Shank)(130) 상면에 경화제와 합성한 수지액을 도포하여 경화시키는 방법이다.

이때, 상기 경화반응은 상온에서도 이루어질 수 있으나, 합성수지층(180)의 평탄도를 고르게 하기 위해서는 경화제의 각각의 경화조건의 높은 온도 쪽(각각의 경화제에 따라 다름)으로 온도를 올려 이루어지는 것이 바람직하다. 즉, 상기와 같은 고온에서의 반응은, 열경화성 물질로 경화되기 전의 에폭시수지(Epoxy resin)액의 점도를 떨어뜨려 다이아몬드입자(110)의 상단부분까지 도포된 합성수지액을 다이아몬드입자(110)의 70%~80%정도까지 낮추므로 다이아몬드입자(110)의 상단부가 에폭시수지(Epoxy resin)층으로 코팅(Coating)되는 것을 방지 할 수 있고, 에폭시수지(Epoxy resin)층의 평탄도도 고르게 할 수 있다.

다음으로, 상기와 같은 과정에 의해 다이몬드입자(110)의 약70%~80%정도의 높이까지 코팅(Coating)된 수지액을 각각의 경화온도 조건을 유지하면서 약3시간~9시간 경화 건조시킴으로서(이때, 경화시간은 합성수지의 제질 및 경화제, 첨가제, 보충제의 량에 따라 각각 다름), 본 고안의 제1실시예에 따른 연마패드 컨디셔너(100)가 제작 완료된다.

한편, 본 고안의 제1실시예에 의한 전착법과 합성수지층(180)을 이용한 연마패드 컨디셔너(100)의 연마구(Shank)(130)의 외형 형상은, 도 2b 에 도시된 바와 같이 연마구(Shank)(130)의 상면부분을 다이아몬드입자(110) 크기의 50%~80% 정도 깊이로 식각하여 Groove식으로 성형한 A형과, 도 2c 에 도시된 바와 같이 연마구(Shank)(130)의 상면부분에 다이아몬드입자(110)가 고정되는 B형으로 나눌 수 있다.

이때, 연마구(Shank)(130)의 합성수지층(180)의 경화후의 평탄도를 고르게 하기 위해서는 연마구(Shank)(130)의 상단부분을 다이아몬드입자(110) 크기의 50%~80% 정도 깊이로 식각하여 Groove식으로 성형한 A형이 용이하다.

즉, 상술된 바와 같은 본 고안의 제1실시예는, 다이아몬드입자(110)를 스테인레스(Stainless Steel)로 이루어진 연마구(Shank)(130)상단 표면에 전기도금층(니켈도금층)(120)을 이용하여 다이아몬드입자(110)를 균일하고 안정하게 1차 고정 부착하고, 2차로 내마모성과 내산성이 우수한 합성수지층(180)을 전기도금층(120) 상면에 코팅(Coating)한 것으로서, 상기와 같은 본 고안은, 전기도금층(니켈도금층)(120)을 슬러리액(Slurry)(700)으로부터 보호할 수 있으므로, 다이아몬드입자(110)를 고정하고 있는 금속고정층의 산화로 인하여 연마구(Shank)(130)로부터 다이아몬드입자(110)들이 탈락하여 웨이퍼(Wafer)(200) 표면에 스크래치(Scratch)가 유발되는 것을 방지할 수 있고, 슬러리액(Slurry)(700)의 금속불순물로 인한 오염도도 줄일 수 있으며, 절삭성과 내산성, 내마모성이 우수한 연마 수명을 장시간 제공할 수 있다는 특징을 가지고 있다.

다음으로, 이하에서는 용융법에 의해 생성된 금속용융층(고정층)(140,190)을 합성수지층(180)으로 도포시키는 본 고안의 제2실시예가 상세히 설명된다.

도 3a 는 본 고안의 제2실시예에 따른 연마패드 컨디셔너(100)의 일실시예 단면도로서, 연마구(Shank)(130)의 상면부분을 다이아몬드입자(110) 크기의 50%~80%정도 깊이의 Groove식으로 성형한 A형의 단면을 나타낸 것이며, 도 3b 는 본 고안의 제2실시예에 따른 연마패드 컨디셔너(100)의 또 다른 일실시예 단면도로서, 연마구(Shank)(130)의 상면부분에 다이아몬드입자(110)를 고정하는 B형의 단면을 나타낸 것이다.

즉, 용융법을 이용하는 본 고안의 제2실시예는, 연마구(Shank)(130) 상면에 금속용융층(고정층)(140)을 이용하여 다이아몬드입자(110)를 고정시킨 후(1차 부착 공정), 상기 금속용융층(140,190)을 상술된 바와 같은 합성수지층(180)으로 코팅시키는(2차 부착 공정) 방법을 이용하는 것이다.

이때, 금속용융층(140,190)을 이용하여 다이아몬드입자(110)를 고정시키는 1차 부착 공정은 종래 기술에서 상술된 바와 같이, 연마구(Shank)(130) 상면에 일정량의 금속분말을 도포한 후, 금속분말층 위에 다이아몬드입자(110) 크기의 약30%~60% 도포한 후 다이아몬드입자(110)를 배치한 후, 고온의 열을 가한 후, 서서히 냉각시켜 금속분말을 용융시켜 금속용융층(140)으로 전환하여 다이아몬드입자(110)를 고정하는 방법이다.

한편, 본 고안의 제2실시예는, 상기 1차 부착 공정에 의해 생성된 금속용융층(140)이 갖는 문제점을 해결하기 위하여, 상기 1차 부착 공정에 의해 생성된 금속용융층(140) 중 다이아몬드입자(110) 상단부까지 형성되어 있는 금속용융층(140)을 산성용액을 이용하여 산화시켜 제거시키는 산화 공정이 더 추가될 수 있다.

이때, 산화제로 사용되는 산성용액은 질산(HNO3)과 같은 것들이 사용될 수 있다.

또한, 상단부까지 형성되어 있는 금속용융층(140)을 산화시켜 제거하는 산화공정은 1차 부착 공정 후 또는 2차 공정 후에 실시될 수 있다.

즉, 본 고안의 제2실시예는, 1차 부착 공정 후에 산화용액을 이용하여 다이아몬드입자(110) 상단부의 금속용융층(140,190)을 제거시킨 후 2차 부착 공정이 이루어지도록 할 수도 있으며, 2차 부착 공정이 끝난 후에 산화 공정이 이루어지도록 할 수 있다.

이때, 상기 산화 공정은 다양한 방식이 이용될 수 있다.

즉, 상단부의 금속용융층(140,190)을 산성 용액에 직접 투입시켜는 방법이 적용될 수도 있으며, 산성 용액이 흘려져 있는 테스트용 패드(Pad)(300)를 본 고안의 제2실시예에 따른 연마패드 컨디셔너(100)로 직접 연마시켜주는 방법이 적용될 수도 있다.

한편, 본 고안의 제2실시예에 의해 제조된 연마패드 컨디셔너(100) 역시, 도 2b 및 도 2c 에 대한 설명에서 언급된 바와 같이, 연마구(Shank)(130)의 상면부분을 다이아몬드입자(110) 크기의 50%~80% 정도 깊이로 식각하여 Groove식으로 성형한 A형(도3a)과, 연마구(Shank)(130)의 상면부분에 다이아몬드입자(110)가 고정되는 B형(도3b)으로 나눌 수 있다.

마지막으로, 이하에서는 소결법에 의해 생성된 유리질합성층(고정층)(150,190)을 합성수지층(180)으로 도포시키는 본 고안의 제3실시예가 상세히 설명된다.

도 4a 는 본 고안의 제3실시예에 따른 연마패드 컨디셔너(100)의 일실시예 단면도로서, 연마구(Shank)(130)의 상면부분을 다이아몬드입자(110) 크기의 50%~80%정도 깊이의 Groove식으로 성형한 A형의 단면을 나타낸 것이며, 도 4b 는 본 고안의 제3실시예에 따른 연마패드 컨디셔너(100)의 또 다른 일실시예 단면도로서, 연마구(Shank)(130)의 상면부분에 다이아몬드입자(110)를 고정하는 B형의 단면을 나타낸 것이다.

즉, 소결법을 이용하는 본 고안의 제3실시예는, 연마구(Shank)(130) 상면에 유리질합성층(고정층)(150,190)을 이용하여 다이아몬드입자(110) 크기의 약30%~60% 도포한후 다이아몬드입자(110)를 고정시킨 후(1차 부착 공정), 상기 유리질합성층(150,190)을 상술된 바와 같은 합성수지층(180)으로 코팅시키는(2차 부착 공정) 방법을 이용하는 것이다.

이때, 유리질합성층(150,190)을 이용하여 다이아몬드입자(110)를 고정시키는 1차 부착 공정은 종래 기술에서 상술된 바와 같이, 알루미나(Aluminum Oxide)(160) 소재표면에 일정량의 유리질분말을 도포한 후 1000℃이상의 고온에서 소결시켜 유리질분말을 유리질합성층(150,190)으로 전환하여 다이아몬드입자(110)들을 고정시키는 방법이다.

또한, 2차 부착 공정은 본 고안의 제1실시예 및 제2실시예에 대한 설명에서 상술된 바와 같으며, 2차 부착 공정을 통해 본 고안의 제3실시예에 따른 연마패드 컨디셔너는 보다 안정적으로 다이아몬드입자(110)를 고정시킬 수 있을 뿐만 아니라, 유리질합성층(150,190)의 균열현상이나 내마모성을 보완할수 있으므로 다이아몬드입자(110)가 탈락되어 떨어져 나가는 현상을 방지할 수 있게 된다.

한편, 본 고안의 제3실시예에 의해 제조된 연마패드 컨디셔너(100) 역시, 도 2b 및 도 2c 에 대한 설명에서 언급된 바와 같이, 연마구(Shank)(130)의 상면부분을 다이아몬드입자(110) 크기의 50%~80% 정도 깊이로 식각하여 Groove식으로 성형한 A형(도4a)과, 연마구(Shank)(130)의 상면부분에 다이아몬드입자(110)가 고정되는 B형(도4b)으로 나눌 수 있다.

이상의 본 고안은 상기에서 기술된 실시예들에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 고안의 취지와 범위에 포함된다.

상술된 바와 같은 본 고안은, 연마구(Shank)(130) 상면에 비전도성망사(20)를 이용하여 다이아몬드입자(110)를 배치하고, 다이아몬드입자(110)를 전기도금층(120), 금속용융층(140), 유리질합성층(150) 등의 고정층(190)과 합성수지층(180)을 이용하여 일정하고 평탄한 간격으로 배치 고정함으로써, 패드(Pad)(300) 연마 시 일정 높이로 평탄도를 유지 하면서 장시간 연마가 가능하도록 할 수 있을 뿐만 아니라, 1차로 연마입자(110)가 고정층(190)에 의해 안정하게 고정 지지되도록 하고, 2차로 합성수지층(180)을 이용하여 고정층(190)이 슬러리액(Slurry)(700)에 의해 산화 또는 부식되는 것을 방지할 수 있으며, 패드(Pad)(300)의 슬러리액(Slurry)(700)이 금속질 불순물 또는 유리질 불순물로 인해 오염되는 현상을 줄일 수 있다는 우수한 효과가 있다.

즉, 본 고안은 합성수지층(180)이 연마입자(110)와 고정층(190)을 서로 붙여주는(Bonding) 역할을 하도록 함으로써, 연마입자(110)가 안정하게 고정되고, 연마수명도 장시간 제공되도록 할 수 있다는 우수한 효과가 있다.

또한, 본 고안은 패드(Pad)(300)에 있는 기공들이, 연마잔유물로 인해 막히거나 불균형 변형되는 현상을 최소화 할 수 있다는 우수한 효과가 있다.

또한, 본 고안은 슬러리액(Slurry)(700)으로 인하여, 연마구(Shank)(130)에서 다이아몬드입자(110)의 탈락을 방지할 수 있음으로, 패드(Pad)(300)를 보다 정밀하게 연마하여, 패드(Pad)(300)의 웨이퍼(Wafer)(200)에 대한 연마 성능 및 연마 수명을 높일 수 있다는 우수한 효과가 있다.

또한, 본 고안은 유리질합성층(150)이 고정층(190)으로 사용되는 경우에 있어서도, 합성수지층(180)이 유리질합성층(150,190)과 함께 연마입자(다이아몬드입자)(110)를 보다 안정적으로 지지하도록 함으로써 유리질합성층(150,190)의 내충격성을 보강시킬 수 있다는 우수한 효과가 있다.

도1a는 일반적인 웨이퍼 평탄화 공정을 설명하기 위한 일예시도.

도1b는 종래의 전착법에 의해 제조된 연마패드 컨디셔너의 일실시예 단면도.

도1c는 종래의 용융법에 의해 제조된 연마패드 컨디셔너의 일실시예 단면도.

도1d는 종래의 소결법에 의해 제조된 연마패드 컨디셔너의 일실시예 단면도.

도2a는 본 고안에 적용되는 전착법을 이용하여 연마패드 컨디셔너를 제조하는 장치의 일실시예 구성도.

도2b는 본 고안의 제1실시예에 따른 연마패드 컨디셔너의 일실시예 단면도.

도2c는 본 고안의 제1실시예에 따른 연마패드 컨디셔너의 또 다른 일실시예 단면도.

도3a는 본 고안의 제2실시예에 따른 연마패드 컨디셔너의 일실시예 단면도.

도3b는 본 고안의 제2실시예에 따른 연마패드 컨디셔너의 또 다른 일실시예 단면도.

도4a는 본 고안의 제3실시예에 따른 연마패드 컨디셔너의 일실시예 단면도.

도4b는 본 고안의 제3실시예에 따른 연마패드 컨디셔너의 또 다른 일실시예 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

110: 연마입자(다이아몬드입자) 120 :전기도금층(니켈도금층)

130 : 연마구(Shank) 140 : 금속용융층

150 : 유리질합성층 160 : 알루미나(Aluminum Oxide)

170 : 가스기포 180 : 합성수지층

20 : 비전도성 망사 30a : 비전도성 치구

30b : 비전도성 치구 40 : 치구받침

50 : 발진부 60 : 양극판

100 : 연마패드 컨디셔너 200 : 웨이퍼(Wafer)

300 : 패드(Pad) 400 : 헤드(Head)

500 : 테이블(Table) 600 : 슬러리주입구(Slurry Feed)

700 : 슬러리액(Slurry)

Claims (9)

1. 연마패드 컨디셔너(100)에 있어서,

   패드(Pad)(300)를 연마하기 위한 내마모성의 연마입자(110);

   상기 연마입자(110)가 고정되는 연마구(Shank)(130);

   상기 연마입자(110)를 상기 연마구(Shank)(130)에 고정시키기 위한 고정층(190); 및

   상기 고정층을 산화 또는 마모로부터 보호하기 위하여 상기 고정층에 코팅되는 열경화성 재질의 합성수지층(180)

   을 포함하는 연마패드 컨디셔너.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 고정층(190)은 전착법에 의한 전기도금층(120)으로 구성되는 것

   을 특징으로 하는 연마패드 컨디셔너.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 연마입자(110)는,

   상기 전착법에 의한 공정 중, 상기 연마입자(110)와 1:1의 크기비율을 갖는 비전도성 망사(20)에 의하여 상기 연마구(Shank)(130)에 고정되는 것

   을 특징으로 하는 연마패드 컨디셔너.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 합성수지층(180)은,

   코팅시에 소정의 온도 조절에 의해 점도가 떨어져서, 상기 연마입자(110)의 상단부분까지 코팅(Coating)되는 것이 방지되는 것

   을 특징으로 하는 연마패드 컨디셔너.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 고정층(190)은 용융법에 의한 금속용융층(140)으로 구성되는 것

   을 특징으로 하는 연마패드 컨디셔너.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 용융법에 의한 금속용융층(140)의 형성 과정에 있어서 상기 연마입자(110)의 상단 부까지 형성되어 있는 금속용융층(140)은 산화 공정에 의하여 제거되는 것

   을 특징으로 하는 연마패드 컨디셔너(100).
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 고정층(190)은 소결법에 의한 유리질합성층(150)으로 구성되는 것

   을 특징으로 하는 연마패드 컨디셔너.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 연마구(Shank)(130)의 연마입자(110)를 고정하기 위해 상기 고정층(190)에 코팅(Coating)되는 상기 합성수지층(180)은, 내마모성, 내산성 및 내알카리성이 우수한 열경화성수지(Thermosetting resin)가 이용되는 것

   을 특징으로 하는 연마패드 컨디셔너.
9. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 연마구(Shank)(130)의 상면부분은,

   상기 연마입자(110) 크기의 50%~80% 정도 깊이로 식각된 Groove식으로 성형되어 있는 것

   을 특징으로 하는 연마패드컨디셔너.