KR20050005958A - 화학적기계연마 장치의 연마패드 컨디셔닝 디스크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 화학적기계연마(Chemical Mechanical Polishing) 장치의 연마패드 컨디셔닝 디스크(polishing pad conditioning disk)를 개시한다. 개시된 본 발명의 연마패드 컨디셔닝 디스크는, 슬러리에 의한 화학반응과 연마패드에 의한 기계적가공을 통해 웨이퍼를 연마하는 화학적기계연마 장치에서 상기 연마패드 면을 재생시키기 위해 구비되는 화학적기계연마 장치의 연마패드 컨디셔닝 디스크로서, 금속판 표면에 융착 방식에 따라 다이아몬드 입자를 1차로 결합시킨 후, 상기 다이아몬드 입자가 1차 결합된 금속판 표면에 전착 방식에 따라 부식에 강한 금속막을 증착하여 상기 다이아몬드 입자를 2차 결합시켜 제작한 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 융착 방식에 따라 금속판 표면에 다이아몬드 입자를 1차 결합시킨 후, 부식에 강한 귀금속을 이용한 전착 방식에 따라 상기 다이아몬드 입자를 2차 결합시킴으로써 상기 다이아몬드 입자의 결합력을 높이는 것에 의해 연마패드 컨디셔닝시 다이아몬드 입자가 탈리되는 것을 효과적으로 방지할 수 있으며, 그래서, 웨이퍼 스크래치 발생 또한 방지할 수 있다.

Description

화학적기계연마 장치의 연마패드 컨디셔닝 디스크{Polishing pad conditioning disk in chemical mechanical polishing apparatus}

본 발명은 화학적기계연마 장치에 관한 것으로, 특히, 연마패드 면을 재생시키기 위해 사용되는 연마패드 컨디셔너(polishing pad conditioner)의 컨디셔닝 디스크에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 화학적기계연마(Chemical Mechanical Polishing : 이하, CMP) 공정은 슬러리(slurry)에 의한 화학 반응과 연마패드(polishing pad)에 의한기계적 가공이 동시에 이루어지는 평탄화 공정이다.

이러한 CMP 공정은 평탄화를 위해 이용되어져 왔던 기존의 리플로우(reflow) 또는 에치-백(etch-back) 공정 등과 비교해서 글로벌(global) 평탄화를 얻을 수 있고, 그리고, 저온에서 수행 가능하다는 잇점을 갖는다.

또한, 상기 CMP 공정은 표면 평탄화를 위해 제안된 것이지만, 반도체 소자의 고집적화에 따라 최근에는 STI(Shallow Trench Isolation) 공정에서의 트렌치 매립 산화막 식각, 자기정렬콘택(self-aligned contact) 공정에서의 폴리실리콘막 식각 및 금속배선 공정에서의 금속막 식각 공정 등에 이용되고 있고, 점차 그 이용 분야가 확대되고 있는 추세이다.

이와 같은 CMP 공정에 따르면, 표면에 연마패드가 부착된 플래튼(platen) 상에 연마대상층을 구비한 웨이퍼가 상기 연마대상층이 연마패드와 접촉하도록 배치된 후, 연마패드에 슬러리가 뿌려지면서 연마헤드의 회전에 따라 웨이퍼가 회전되고, 아울러, 플래튼이 회전되어 상기 연마대상층에 대한 연마가 행해진다.

한편, 상기 연마패드는 그 사용후 또는 사용중에 그 표면의 재생 과정을 거치게 된다. 이는 CMP 균일도를 개선함은 물론 연마패드의 수명 연장을 통해 생산성을 높히기 위함이다. 상기 연마패드 면의 재생 과정을 컨디셔닝(conditioning)이라 칭하며, 이러한 연마패드 컨디셔닝은 통상 표면에 다이아몬드 입자가 박힌 컨디셔닝 디스크로 연마패드를 소정 압력으로 누른 후, 이 컨디셔닝 디스크를 연마패드의 반경방향으로 왕복운동하는 방식으로 수행된다.

여기서, 상기 컨디셔닝 디스크는 금속판 표면을 고온으로 녹인 후에 다이아몬드 입자를 박는 전착 방식과, 금속판 표면에 다이아몬드 입자를 뿌린 후에 금속판과 다이아몬드 입자 계면에 금속막을 입히는 융착 방식으로 제작된다. 이때, 금속판은 니켈(Ni) 또는 코발트(Co)로 이루어진다.

그러나, 전착 방식 또는 융착 방식에 따라 제작된 컨디셔닝 디스크 모두는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 그 사용시에 다이아몬드 입자(2)의 탈리로 인해 웨이퍼 표면에의 스크래치(scratch)를 유발하며, 이에 따라, 로트(Lot) 폐기의 원인이 되고 있다. 특히, CMP 슬러리로서 산성 슬러리(acidic slurry)를 사용하는 경우에는 다이아몬드 입자를 잡는 금속의 부식이 유발되는 바, 상기한 다이아몬드 입자의 탈리 및 이에 의한 웨이퍼 표면의 스크래치는 더욱 쉽게 일어난다.

도 1 및 도 2는 각각 전착 및 융착 방식에 따라 제작된 컨디셔닝 디스크에서의 다이아몬드 입자 탈리를 보여주는 도면으로서, 도면부호 1은 금속판, 그리고, 2는 다이아몬드 입자를 각각 나타낸다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 다이아몬드 입자의 탈리로 인한 웨이퍼의 스크래치 유발을 방지할 수 있는 CMP 장치의 연마패드 컨디셔닝 디스크를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1 및 도 2는 종래 전착 및 융착 방식에 따라 제작된 컨디셔닝 디스크에서의 다이아몬드 입자 탈리를 보여주는 도면.

도 3은 본 발명에 따른 화학적기계연마 장치의 연마패드 컨디셔닝 디스크를 설명하기 위한 도면.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

31 : 금속판 32 : 다이아몬드 입자

33 : 귀금속막 40 : 연마패드 컨디셔닝 디스크

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 슬러리에 의한 화학반응과 연마패드에 의한 기계적가공을 통해 웨이퍼를 연마하는 CMP 장치에서 상기 연마패드 면을 재생시키기 위해 구비되는 CMP 장치의 연마패드 컨디셔닝 디스크로서, 금속판 표면에 융착 방식에 따라 다이아몬드 입자를 1차로 결합시킨 후, 상기 다이아몬드 입자가 1차 결합된 금속판 표면에 전착 방식에 따라 부식에 강한 금속막을 증착하여 상기 다이아몬드 입자를 2차 결합시켜 제작한 것을 특징으로 하는 CMP 장치의 연마패드 컨디셔닝 디스크를 제공한다.

여기서, 상기 다이아몬드 입자는 50∼80㎛의 직경을 가지며, 1차 결합은 직경의 30∼40㎛가 결합되도록 수행하고, 그리고, 2차 결합은 직경의 40∼50㎛가 결합되도록 수행한다.

상기 부식에 강한 금속막은 Rh 또는 Pt와 같은 귀금속으로 이루어진다.

본 발명에 따르면, 융착 방식에 따라 금속판 표면에 다이아몬드 입자를 1차 결합시킨 후, 부식에 강한 귀금속을 이용한 전착 방식에 따라 상기 다이아몬드 입자를 2차 결합시킴으로써 상기 다이아몬드 입자의 결합력을 높이는 것에 의해 연마패드 컨디셔닝시 다이아몬드 입자가 탈리되는 것을 효과적으로 방지할 수 있으며, 그래서, 웨이퍼 스크래치 발생 또한 방지할 수 있다.

(실시예)

이하, 첨부된 도면에 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다.

도 3은 본 발명에 따른 CMP 장치에서의 연마패드 컨디셔닝 디스크를 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 연마패드 컨디셔닝 디스크는 슬러리에 의한 화학반응과 연마패드에 의한 기계적가공을 통해 웨이퍼 상의 연마대상층을 연마하는 CMP 장치에서 상기연마패드 면을 재생시키기 위해 구비되는 것으로서, 융착 방식 또는 전착 방식 중에서 어느 하나의 방식에 따라 제작되는 종래의 그것과는 달리, 도시된 바와 같이, 상기 융착 방식 및 전착 방식 모두를 이용하여 제작된다.

자세하게, 본 발명은 먼저 융착 방식에 따라 니켈(Ni) 또는 코발트(Co)로 이루어진 금속판(31)의 표면을 고온으로 녹인 후, 이 금속판 표면에 대략 50∼80㎛의 직경을 갖는 다이아몬드 입자(32)를 박어 1차로 결합시킨다. 이때, 상기 1차 결합은 다이아몬드 입자(32)가 30∼40㎛ 직경 정도가 결합되도록 수행한다.

그 다음, 융착 방식에 따라 다이아몬드 입자(32)가 1차 결합된 금속판(31) 상에 상기 다이아몬드 입자(32)를 덮지 않는 범위에서 전착 방식에 따라 부식에 강한 금속막, 바람직하게 Rh 또는 Pt와 같은 귀금속막(33)을 증착하여 상기 다이아몬드 입자(32)를 2차 결합시키고, 이를 통해, 최종적으로 본 발명의 연마패드 컨디셔닝 디스크(40)를 제작한다. 이때, 상기 2차 결합은 다이아몬드 입자의 40∼50㎛가 결합되도록 수행한다.

이와 같은 본 발명의 연마패드 컨디셔닝 디스크에 따르면, 다이아몬드 입자를 융착 방식에 따라 1차 결합시킨 후, 전착 방식에 따라 다이아몬드 입자가 1차 결합된 금속판 표면에 부식에 강한 귀금속을 증착하여 상기 다이아몬드 입자를 2차 결합시키기 때문에, 상기 다이아몬드 입자를 강하게 결합시킬 수 있을 뿐만 아니라, 다이아몬드 입자와 금속판 계면으로 슬러리가 침투되는 것을 방지할 수 있는 바, 연마패드 컨디셔닝시에 다이아몬드 입자가 탈리되는 현상을 효과적으로 방지할 수 있게 되며, 그래서, 웨이퍼 표면의 스크래치 발생 또한 방지할 수 있다.

이상에서와 같이, 본 발명은 융착 방식에 따라 금속판 표면에 다이아몬드 입자를 1차 결합시킨 후, 상기 다이아몬드 입자를 부식에 강한 귀금속을 이용한 전착 방식에 따라 2차 결합시킴으로써, 상기 다이아몬드 입자의 결합력을 증가시킬 수 있다.

따라서, 본 발명은 다이아몬드 입자의 결합력을 높이는 것을 통해 연마패드 컨디셔닝시 다이아몬드 입자가 탈리되는 것을 방지할 수 있으며, 그래서, 상기 다이아몬드 입자의 탈리에 기인하는 웨이퍼 스크래치 발생 또한 효과적으로 방지할 수 있다.

한편, 전술한 본 발명의 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이므로, 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경 및 부가 등이 가능할 것이며, 따라서, 이러한 수정 및 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims (5)

1. 슬러리에 의한 화학반응과 연마패드에 의한 기계적가공을 통해 웨이퍼를 연마하는 화학적기계연마 장치에서 상기 연마패드 면을 재생시키기 위해 구비되는 화학적기계연마 장치의 연마패드 컨디셔닝 디스크로서,

   금속판 표면에 융착 방식에 따라 다이아몬드 입자를 1차로 결합시킨 후, 상기 다이아몬드 입자가 1차 결합된 금속판 표면에 전착 방식에 따라 부식에 강한 금속막을 증착하여 상기 다이아몬드 입자를 2차 결합시켜 제작한 것을 특징으로 하는 화학적기계연마 장치의 연마패드 컨디셔닝 디스크.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 다이아몬드 입자는 50∼80㎛의 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 화학적기계연마 장치의 연마패드 컨디셔닝 디스크.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 다이아몬드 입자의 1차 결합은 직경의 30∼40㎛가 결합되도록 하는 것을 특징으로 하는 화학적기계연마 장치의 연마패드 컨디셔닝 디스크.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 부식에 강한 금속막은 Rh 또는 Pt와 같은 귀금속으로 이루어진 것을 특징으로 하는 화학적기계연마 장치의 연마패드 컨디셔닝 디스크.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 다이아몬드 입자의 2차 결합은 직경의 40∼50㎛가 결합되도록 수행하는 것을 특징으로 하는 화학적기계연마 장치의 연마패드 컨디셔닝 디스크.