KR200466233Y1 - 다이아몬드 연마구 - Google Patents

다이아몬드 연마구 Download PDF

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KR200466233Y1 KR2020120001798U KR20120001798U KR200466233Y1 KR 200466233 Y1 KR200466233 Y1 KR 200466233Y1 KR 2020120001798 U KR2020120001798 U KR 2020120001798U KR 20120001798 U KR20120001798 U KR 20120001798U KR 200466233 Y1 KR200466233 Y1 KR 200466233Y1
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Abstract

본 고안은 웨이퍼와 같은 피연마물의 엣지부의 연마정도를 개선하여 피연마물의 표면 전체에 걸쳐 균일한 조도를 갖도록 연마시킬 수 있는 새로운 구조의 다이아몬드 연마구에 관한 것이다.
본 고안에 따르면, 디스크 형상의 연마구본체(31)와, 이 연마구본체(31)의 일면에 크기가 다른 다이아몬드입자(32,33)가 입자영역을 형성하여 고착된 다이아몬드 연마구에 있어서; 상기 입자영역은 상기 연마구본체(31)의 센터로부터 일정 반경으로 형성되는 원 또는 가상원(C) 내에 일정 크기의 작은 다이아몬드입자(32)가 다수개로 고착되는 내부영역(34)과, 상기 내부영역(34)의 외곽에 위치되도록 상기 원 또는 가상원(C)에 접하도록 형성되어 상기 내부영역(34)에 비해 상대적으로 큰 다이아몬드입자(33)를 포함하도록 된 외부영역(35)으로 이루어지며; 상기 외부영역(35)은 큰 다이아몬드입자(33)가 다수개 고착되는 큰입자영역(36)과, 이 큰입자영역(36)에 비해 상대적으로 작은 다이아몬드입자(32)가 다수개 고착되는 작은입자영역(37)이 공존하도록 된 다이아몬드 연마구가 제공된다.

Description

다이아몬드 연마구{Diamond grinder}
본 고안은 다이아몬드 연마구에 관한 것으로, 보다 상세하게는 웨이퍼와 같은 피연마물의 엣지부의 연마정도를 개선하여 피연마물의 표면 전체에 걸쳐 균일한 조도를 갖도록 연마시킬 수 있는 새로운 구조의 다이아몬드 연마구에 관한 것이다.
일반적으로 다이아몬드 연마구는 반도체 웨이퍼의 표면을 연마하기 위해 사용되는 폴리싱패드의 평탄도와 조도(표면 거칠기)를 회복시키기 위한 것으로, 이와 같이 다이아몬드입자가 고착된 연마구본체는 홀더에 결합되어 하나의 다이아몬드 연마구를 형성하게 되어 있다.
이러한 다이아몬드 연마구는 폴리싱패드의 표면 경면화를 회복시키기 위해 CMP(Chemical-Mechanical Planarization)장치에 결합되어 폴리싱패드를 연마하게 되는데, 이를 도시된 도면에 의해 설명하면 다음과 같다.
도 1은 다이아몬드 연마구(20)가 장착된 CMP장치를 도시한 것으로, 도시된 바와 같이, 통상적인 CMP장치는 턴테이블(10)의 상면에 폴리싱패드(11)가 부착되어 있으며, 이 폴리싱패드(11)는 그 상면에 웨이퍼와 같은 피연마물(14)이 장착 회전되는 피연마물헤드(12)가 위치되어 상기 폴리싱패드(11)에 의해 피연마물을 연마하거나 또는 상기 폴리싱패드(11) 자체의 표면을 회복시키는 다이아몬드 연마구(20)가 장착된 연마헤드(13)가 위치되게 된다.
또한 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 CMP장치에 장착된 종래의 다이아몬드 연마구(20)는 스테인레스 스틸 재질로 이루어지는 디스크 형상의 연마구본체(21)가 구비되고, 이 연마구본체(21)에는 다이아몬드입자(22)가 연마구본체(21)에 고착되는데, 상기 다이아몬드입자(22)는 대개 입자 자체의 크기 및 고착시의 편차에 의해 연마구본체(21)에 고착되는 높이가 미세하게 차이가 있기는 하나, 도시된 바와 같이 연마구본체(21)의 센터부에서 엣지부에 걸쳐 전체적으로 동일한 크기의 다이아몬드 입자가 결합된 것이다.
하지만, 이와 같은 종래의 다이아몬드 연마구(20)는 전체적으로 균일한 다이아몬드 입자가 구비됨에 따라 폴리싱패드(11)의 센터부(15)와 엣지부(17)의 조도가 중간부(16)에 비해 상대적으로 낮거나 또는 높게 나타나게 되고, 또한 폴리싱패드(11)의 센터부(15)와 엣지부(17)의 조도가 다름으로 인해 이 폴리싱패드(11)에 의해 연마가공되는 웨이퍼와 같은 피연마물(14)의 조도가 불균일하게 나타내는 문제점이 있다.
특히, 전술된 바와 같이 폴리싱패드(11)의 조도 수준이 다름으로 인해 폴리싱패드(11)의 센터부(15)와 엣지부(17)에 접촉되어 연마가 이루어지는 피연마물(14)의 엣지부분이 센터나 중간부분에 비해 상대적으로 덜 절삭되는 엣지언더(Edge under) 현상이 발생되고, 이로 인해 제품의 불량을 초래하는 문제점이 있는 것이다.
한국 등록특허공보(제10-0762922호) 2007. 09. 21.
본 고안은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 고안은 다이아몬드 입자의 크기를 달리하는 영역이 형성됨으로 인해 웨이퍼와 같은 피연마물의 엣지부의 연마정도를 개선할 수 있으며, 이로 인해 피연마물의 표면 전체에 걸쳐 균일한 조도를 갖도록 연마시킬 수 있는 새로운 구조의 다이아몬드 연마구를 제공하는 것이다.
본 고안의 특징에 따르면, 디스크 형상의 연마구본체(31)와, 이 연마구본체(31)의 일면에 크기가 다른 다이아몬드입자(32,33)가 입자영역을 형성하여 고착된 다이아몬드 연마구에 있어서;
상기 입자영역은 상기 연마구본체(31)의 센터로부터 일정 반경으로 형성되는 원 또는 가상원(C) 내에 일정 크기의 작은 다이아몬드입자(32)가 다수개로 고착되는 내부영역(34)과, 상기 내부영역(34)의 외곽에 위치되도록 상기 원 또는 가상원(C)에 접하도록 형성되어 상기 내부영역(34)에 비해 상대적으로 큰 다이아몬드입자(33)를 포함하도록 된 외부영역(35)으로 이루어지며;
상기 외부영역(35)은 큰 다이아몬드입자(33)가 다수개 고착되는 큰입자영역(36)과, 이 큰입자영역(36)에 비해 상대적으로 작은 다이아몬드입자(32)가 다수개 고착되는 작은입자영역(37)이 공존하도록 된 것을 특징으로 하는 다이아몬드 연마구가 제공된다.
본 고안의 다른 특징에 따르면, 상기 외부영역(35)은 상기 큰입자영역(36)과 작은입자영역(37)이 회전방향으로 교대로 배치된 것을 특징으로 하는 다이아몬드 연마구가 제공된다.
이상에서와 같이 본 고안에 의하면, 연마구본체(31)의 센터로부터 일정 반경 내에 작은 다이아몬드입자(32)가 구비된 내부영역(34)이 형성되고, 이 내부영역(34)의 외곽에 큰입자영역(36)과 작은 입자영역(37)이 공존하는 외부영역(35)이 형성됨으로써, 상기 외부영역(35)의 스크래치 형성에 따른 연마성능을 상기 내부영역(34)에 비해 상대적으로 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라 이로 인해 폴리싱패드(11)의 센터부(15)와 엣지부(17)의 조도를 개선함과 동시에 이에 따라 피연마물(14)의 엣지부가 상대적으로 덜 절삭되는 현상인 엣지언더의 발생을 방지할 수 있는 장점이 있다.
또한 본 고안은 상기 외부영역(35)의 큰입자영역(36)과 작은입자영역(37)이 회전방향으로 교대로 배치됨으로써, 그에 의한 폴리싱패드(11)의 연마시에 이중으로 스크래치를 형성할 수 있을 뿐만 아니라 그로 인해 폴리싱패드(11)의 조도를 대폭적으로 개선함과 동시에 연마시의 슬러리의 흐름이나 배출이 원활하여 연마효율을 증대시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 일반적인 연마장치의 일례를 도시한 사시도
도 2는 종래의 다이아몬드 연마구 일례를 도시한 평면도
도 3은 본 고안의 일실시예를 도시한 평면도
도 4는 본 고안의 일실시예에 따른 다른 형상을 도시한 평면도
도 5는 본 고안의 일실시예에 따른 또 다른 형상을 도시한 평면도
도 6은 본 고안의 일실시예에 따른 또 다른 형상을 도시한 평면도
도 7은 본 고안과 기존의 데이터를 비교한 그래프
도 8은 본 고안과 기존의 데이터를 비교한 다른 그래프
상술한 본 고안의 목적, 특징들 및 장점은 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이다. 이하, 첨부된 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.
도 3 내지 도 8은 본 고안의 일실시예에 따른 다양한 형상을 도시한 사시도와 평면도 그리고 실험 데이터를 비교한 그래프이다. 도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 고안은 디스크 형상으로 구비된 연마구본체(31)의 일면에 다수의 다이아몬드입자(32,33)가 일정한 형상의 입자영역을 형성하도록 구비된다는 점에서는 종래에 유사하나, 상기 입장영역은 다이아몬드 연마구가 장치에 장착되어 회전될 때에 연마구본체(31)의 센터부분과 엣지부분의 연마정도를 달리하도록 특별히 고안된 것이다.
이를 위한 상기 입자영역은 상기 연마구본체(31)의 센터로부터 일정 반경으로 형성되는 원 또는 가상원(C) 내에 일정 크기의 작은 다이아몬드 입자(32)가 다수개 고착된 내부영역(34)과, 상기 원 또는 가상원(C)에 접하도록 상기 내부영역(34)의 외곽에 위치되어 내부영역(34)에 비해 상대적으로 큰 다이아몬드 입자(33)를 포함하는 외부영역(35)으로 이루어지게 된다.
여기에서 상기 외부영역(35)은 상기 내부영역(34)에 비해 상대적으로 큰 다이아몬드입자(33)가 다수개 고착되는 큰입자영역(36)과, 이 큰입자영역(36)에 비해 상대적으로 작은 다이아몬드입자(32)가 다수개 고착되는 작은입자영역(37)이 형성되는데, 상기 작은입자영역(37)은 상기 내부영역(34)에 동일한 크기의 작은 다이아몬드입자(32)로 구비되거나 또는 다른 크기로 구비될 수 있는 것이다.
바람직하게는 상기 큰입자영역(36)과 작은입자영역(37)은 연마구본체(31)의 회전방향으로 교대로 배치되어 이중으로 스크래치를 형성하도록 상기 외부영역(35) 내에 공존하는 것이다. 이러한 구성에 의해 도 1에서와 같이 폴리싱패드(11)를 연마할 때에 상기 내부영역(34)에 의해서는 일정 크기의 작은 다이아몬드입자(32)에 의해 그에 상응하는 단일 형상의 스크래치를 형성하게 되고, 상기 외부영역(35)에 의해서는 큰입자영역(36)에 의한 큰 스크래치가 형성됨과 동시에 작은입자영역(37)에 의해 상기 큰입자영역(36)에 의해 형성되는 스크래치에 비해 상대적으로 작은 스크래치를 형성하게 된다.
그러므로 본 고안은 연마구본체(31)의 외곽에 위치되는 외부영역(35)에 의해 이중으로 스크래치를 형성함으로 인해 폴리싱패드(11)의 센터부(15)와 엣지부(17)의 조도를 개선하고, 이에 의해 상기 폴리싱패드(11)에 의한 피연마물(14)의 엣지부분에 대한 연마성능을 개선할 수 있을 뿐만 아니라 사이즈가 다른 이중 스크래치에 의해 연마시의 슬러리의 흐름이나 배출이 원활하여 연마효율을 증대시킬 수 있게 된다.
이와 같은 본 고안은 도 3 내지 도 6과 같은 다양한 형상으로 구비될 수 있는데, 이는 모두 연마구본체(31)의 센터측에 내부영역(34)이 형성되고, 이 내부영역(34)의 외곽에 외부영역(35)이 형성된 것이며, 상기 외부영역(35)의 큰입자영역(36)과 작은입자영역(37)은 회전방향으로 교대로 배치됨과 동시에 상기 큰입자영역(36)이 두 개의 영역으로 대향 배치되고, 상기 작은입자영역(37)이 두 개의 영역으로 대향 배치되어 있다.
여기에서 상기 외부영역(35)은 상기 큰입자영역(36)의 형상에 의해 다이아몬드 연마구의 전체적인 형상과 그에 따른 연마성능이 좌우될 수 있는데, 이를 위해 상기 큰입자영역(36)은 연마구본체(31)의 반경방향폭(T) 또는 회전방향폭(R)을 적절하게 설정하여 용도에 따라 최적화된 연마구를 제공할 수 있게 되며, 이는 연마구본체의 직경이나 다이아몬드 입자크기, 장치의 회전속도나 다이아몬드 연마구가 폴리싱패드(11)를 공전(또는 스윕(Sweep))하는 속도 또는 폴리싱패드(11)의 회전속동에 대한 다이아몬드 연마구의 상대적인 회전속도 등을 고려하여 상기 큰입자영역(36)의 면적을 결정할 수 있는 것이고, 이 큰입자영역(36)의 형상이나 면적에 따라 상기 내부영역(34) 및 상기 외부영역(35)의 작은입자영역(37)이 결정되도록 제작될 수 있는 것이다.
참고로, 이상과 같은 본 고안의 개선효과를 기존에 대비한 실제 실험에 의한 데이터에 의해 설명하면 다음과 같다. 도 7에 도시된 바와 같이, 종래의 연마구는 폴리싱패드(11)의 센터부(15)와 엣지부(17)의 조도가 중간부(16)에 비해 상대적으로 낮은 것이나, 본 고안에 의하면 센터부(15)와 엣지부(17)의 조도가 대폭적으로 개선된 것을 알 수 있다.
또한 도 8에 도시된 바와 같이, 본 고안의 다이아몬드 연마구에 의해 센터부(15)와 엣지부(17)의 조도가 개선된 폴리싱패드(11)에 의해 웨이퍼와 같은 피연마물(14)을 연마하게 되면, 종래에는 피연마물(14)의 엣지부분이 덜 절삭된 엣지언더가 발생됨에 비해, 본 고안에 의해서는 피연마물(14)의 엣지 제거비율(Removal Rate)이 상승한 것으로 나타난 것을 볼 수 있으며, 이에 따른 본 고안은 엣지언더를 개선할 수 있는 효과를 나타내는 것임을 알 수 있다.
이상에서 설명한 본 고안은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 고안의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.

Claims (2)

  1. 디스크 형상의 연마구본체(31)와, 이 연마구본체(31)의 일면에 크기가 다른 다이아몬드입자(32,33)가 입자영역을 형성하여 고착된 다이아몬드 연마구에 있어서;
    상기 입자영역은 상기 연마구본체(31)의 센터로부터 일정 반경으로 형성되는 원 또는 가상원(C) 내에 일정 크기의 작은 다이아몬드입자(32)가 다수개로 고착되는 내부영역(34)과, 상기 내부영역(34)의 외곽에 위치되도록 상기 원 또는 가상원(C)에 접하도록 형성되어 상기 내부영역(34)에 비해 상대적으로 큰 다이아몬드입자(33)를 포함하도록 된 외부영역(35)으로 이루어지며;
    상기 외부영역(35)은 큰 다이아몬드입자(33)가 다수개 고착되는 큰입자영역(36)과, 이 큰입자영역(36)에 비해 상대적으로 작은 다이아몬드입자(32)가 다수개 고착되는 작은입자영역(37)이 공존하도록 된 것을 특징으로 하는 다이아몬드 연마구.
  2. 제1항에 있어서, 상기 외부영역(35)은 상기 큰입자영역(36)과 작은입자영역(37)이 회전방향으로 교대로 배치된 것을 특징으로 하는 다이아몬드 연마구.
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KR20100000165U (ko) * 2008-06-27 2010-01-06 새솔다이아몬드공업 주식회사 다이아몬드 연마구

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