KR20060085338A - Pad conditioner and the method of manufacturing the same - Google Patents

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B53/00—Devices or means for dressing or conditioning abrasive surfaces
    • B24B53/017—Devices or means for dressing, cleaning or otherwise conditioning lapping tools

Abstract

본 발명은 패드 컨디셔너 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 패드 컨디셔너는, 원판형 또는 환형 몸체의 가공면에 복수개의 기판 조각을 부착하여 제조한다. 기판 조각에는, 루프 형태로 노출되어 패드를 컨디셔닝 하는 경질막 패턴이 기판 조각 내부까지 형성되어 있고 경질막 패턴 내부에는 보호막 패턴이 형성되어 경질막 패턴의 측벽을 지지한다. The present invention relates to a pad conditioner and a manufacturing method thereof. The pad conditioner according to the present invention is produced by attaching a plurality of pieces of substrate to the machined surface of a disc or annular body. On the substrate piece, a hard film pattern exposed in a loop to condition a pad is formed inside the substrate piece, and a protective film pattern is formed inside the hard film pattern to support sidewalls of the hard film pattern.

연마, 패드, 컨디셔닝, 컨디셔너, 기판, 경질막 Polishing, Pads, Conditioning, Conditioners, Substrates, Hard Films                                                                        

Description

패드 컨디셔너 및 그 제조 방법{PAD CONDITIONER AND THE METHOD OF MANUFACTURING THE SAME} PAD CONDITIONER AND THE METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}

도 1a 및 도 1b는 종래 기술에 따른 경질 입자에 의한 패드 컨디셔닝 과정을 나타내는 단면도들,1A and 1B are cross-sectional views illustrating a pad conditioning process by hard particles according to the prior art;

도 2a 내지 도 2h는 본 발명의 실시예에 따른 컨디셔너 제작에 필요한 기판 구조물의 경질막 및 보호막 형성방법을 설명하기 위한 단면도들 및 평면도들,2A to 2H are cross-sectional views and plan views illustrating a hard film and a protective film forming method of a substrate structure required for fabricating a conditioner according to an embodiment of the present invention;

도 3a 내지 도 3j는 기판 구조물 형성 방법을 설명하기 위한 단면도들, 3A to 3J are cross-sectional views illustrating a method of forming a substrate structure;

도 4a 내지 도 4h는 본 발명의 실시예에 따른 컨디셔너 제작에 필요한 기판 구조물의 경질막 및 보호막 형성방법의 다른 예를 설명하기 위한 단면도들,4A to 4H are cross-sectional views illustrating another example of a hard film and a protective film forming method of a substrate structure required for manufacturing a conditioner according to an embodiment of the present invention;

도 5a 내지 도 5j는 기판 구조물 형성 방법의 다른 예를 설명하기 위한 단면도들, 5A to 5J are cross-sectional views illustrating another example of a method of forming a substrate structure;

도 6은 기판 구조물의 컨디셔닝 면을 나타내는 평면도들,6 are plan views showing a conditioning surface of a substrate structure,

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 패드 컨디셔너의 일예를 나타낸 사시도,7 is a perspective view showing an example of a pad conditioner according to an embodiment of the present invention;

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 패드 컨디셔너의 다른 예를 나타낸 평면도,8 is a plan view showing another example of the pad conditioner according to an embodiment of the present invention,

도 9a 내지 도 9d는 본 발명의 실시예에 따른 패드 컨디셔너를 이용한 컨디셔닝 과정을 설명하기 위한 단면도들이다. 9A to 9D are cross-sectional views illustrating a conditioning process using a pad conditioner according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부호에 대한 간략한 설명><Brief description of the major symbols in the drawings>

100 : 기판 110 : 홀 100: substrate 110: hole

200 : 경질막 200a, 200b, 200', 300: 경질막 패턴200: hard film 200a, 200b, 200 ', 300: hard film pattern

220 : 보호막 220a, 220b, 400 : 보호막 패턴220: protective film 220a, 220b, 400: protective film pattern

210, 210a, 210b : 완충막 500: 기판 조각210, 210a, 210b: buffer film 500: substrate fragment

600 : 몸체600: body

본 발명은 패드 컨디셔너 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 화학기계적 연마에 사용되는 연마 패드를 컨디셔닝(conditioning) 하기 위한 연마 패드 컨디셔너 및 그 제조 방법에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a pad conditioner and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a polishing pad conditioner for conditioning a polishing pad used for chemical mechanical polishing and a method for producing the same.

다이아몬드 입자와 같은 경질입자를 이용한 재료의 표면 가공은 기계가공 분야뿐만 아니라 반도체 칩의 생산 시에도 이용되고 있다. 특히, 반도체 칩 제작 시 평탄화 공정으로 화학기계적 연마(chemical mechanical polishing)를 실시하는데, 이때 사용되는 연마 패드 표면의 거칠기를 항상 적정하게 유지하여야만 연마 속도 값이 떨어지지 않고 좋은 연마 균일도가 유지된다. 이를 위해 다이아몬드와 같은 경질입자로 연마패드의 표면을 적당한 거칠기로 유지시켜 주는데, 이를 컨디셔닝(conditioning) 혹은 드레싱(dressing)이라 한다. Surface processing of materials using hard particles such as diamond particles is used not only in the machining field but also in the production of semiconductor chips. In particular, chemical mechanical polishing is performed as a planarization process during fabrication of semiconductor chips. At this time, the roughness of the surface of the polishing pad to be used should always be properly maintained so that the polishing rate does not drop and good polishing uniformity is maintained. To this end, hard particles such as diamond keep the surface of the polishing pad at an appropriate roughness, which is called conditioning or dressing.

도 1a는 패드 컨디셔너에 의한 컨디셔닝을 개략적으로 나타내는 단면도이다. 패드 컨디셔너는, 일반적으로 몸체(10)와 본딩메탈(bonding metal)(20) 그리고 본딩메탈(20)에 의해 몸체(10)에 부착된 경질입자(30)로 구성되어 있다. 컨디셔너의 가공면이 연마 패드(40) 및 슬러리(50)와 접촉하여 움직일 때, 특히 경질입자(30)의 날카로운 모서리 부분(c로 도시됨)에 의해 연마 패드(40)의 표면이 컨디셔닝 된다. 이때, 모서리 부분은 다른 곳 보다 높은 압력을 받게 되어 빨리 마모가 일어나 도 1b에 도시된 바와 같이 곡률반경(R로 도시됨)이 점점 커지게 된다. 경질입자(30)의 크기가 100㎛ 내지 300㎛일 때 모서리의 곡률반경이 약 5㎛ 이상이 되면 경질입자의 컨디셔닝 능력이 거의 사라져 공구로서의 가치를 다하게 된다. 그리고 모서리의 곡률반경이 변하는 동안 계속해서 컨디셔닝 효율이 변화하게 되어 공정 안정도를 떨어트린다. 이와 같이 종래의 방법에서는, 경질입자 모서리의 곡률반경 변화로 인해 공정이 안정되지 못하며, 경질입자 중 극히 일부분만을 사용하고 버리게 되어 자원의 낭비를 초래하고 있다. 또한, 화학기계적 연마와 같이 가혹한 화학적 환경 하에서는, 컨디셔닝 도중 경질입자(30)가 본딩메탈(20)로부터 이탈되어 가공되고 있는 재료에 심각한 손상을 입힐 수가 있다.1A is a cross-sectional view schematically showing conditioning by a pad conditioner. The pad conditioner generally consists of a body 10, a bonding metal 20, and hard particles 30 attached to the body 10 by a bonding metal 20. When the working surface of the conditioner moves in contact with the polishing pad 40 and the slurry 50, the surface of the polishing pad 40 is conditioned, in particular by the sharp edge portion (shown as c) of the hard particles 30. At this time, the corner portion is subjected to a higher pressure than the other place and wear occurs quickly, as shown in FIG. 1B, the radius of curvature (shown as R) gradually increases. When the size of the hard particles 30 is 100㎛ to 300㎛ when the radius of curvature of the corner is about 5㎛ or more the conditioning ability of the hard particles is almost disappeared to fulfill the value as a tool. And while the radius of curvature of the edges changes, the conditioning efficiency continues to change, which reduces process stability. As described above, in the conventional method, the process is not stable due to the change in the radius of curvature of the hard particle edge, and only a part of the hard particles are used and discarded, resulting in waste of resources. In addition, under severe chemical environments such as chemical mechanical polishing, the hard particles 30 are separated from the bonding metal 20 during conditioning, which may seriously damage the material being processed.

본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 상기 경질입자에 해당하는 경질막의 곡률반경 변화를 최소화함으로써 패드 컨디셔닝 공정의 안정도를 향상하고 컨디셔너 사용시간을 늘려주며, 경질막의 이탈에 의한 피연마물체의 손상을 최소화 하는 패드 컨디셔너를 제공하는데 있다. 본 발명의 다른 목적은 상기 패드 컨디셔너 제조 방법을 제공하는데 있다. An object of the present invention is to solve the problems of the prior art as described above, by minimizing the change in the radius of curvature of the hard film corresponding to the hard particles to improve the stability of the pad conditioning process and increase the conditioner use time, the departure of the hard film The present invention provides a pad conditioner that minimizes damage to an object to be polished. Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing the pad conditioner.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 패드 컨디셔너는, 몸체와, 상기 몸체의 가공면에 부착된 복수개의 기판 조각과, 상기 기판 조각의 컨디셔닝 면으로부터 상기 기판 조각의 내부까지 형성되되 상기 컨디셔닝 면에서 루프 형태로 노출되는 경질막 패턴 및, 상기 경질막 패턴 내부에 형성되어 상기 경질막 패턴의 측벽을 지지하는 보호막 패턴을 포함한다.The pad conditioner according to an embodiment of the present invention for achieving the above object is formed from the body, a plurality of substrate pieces attached to the processing surface of the body, and from the conditioning surface of the substrate pieces to the inside of the substrate pieces A hard film pattern exposed in a loop form in terms of conditioning, and a protective film pattern formed inside the hard film pattern to support sidewalls of the hard film pattern.

또한, 상기 다른 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 패드 컨디셔너 제조 방법은, 기판에 홀을 형성하는 단계와, 상기 기판 상부면과 상기 홀 측벽 및 저면에 경질막을 형성하는 단계와, 상기 경질막 위에 보호막을 형성하는 단계와, 상기 결과물의 상부면 또는 하부면 중 적어도 한쪽 면을 씨닝(thinning) 하여 상기 경질막 중 상기 홀 측벽에 형성된 부분을 노출하는 단계와, 상기 기판을 조각으로 나누는 단계 및, 상기 기판 조각 복수개를 몸체에 부착하는 단계를 포함한다. In addition, in order to achieve the above object, the pad conditioner manufacturing method according to the present invention, forming a hole in the substrate, forming a hard film on the upper surface and the hole side wall and bottom surface of the substrate, the hard film Forming a passivation layer thereon, thinning at least one of an upper surface or a lower surface of the resultant to expose a portion formed in the sidewalls of the hard film, dividing the substrate into pieces; And attaching a plurality of pieces of the substrate to the body.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명의 실시예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이며, 도면상에서 동일한 부호로 표시된 요소는 동일한 요소를 의미한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described a preferred embodiment of the present invention. However, embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shape and the like of the elements in the drawings are exaggerated to emphasize a more clear description, and the elements denoted by the same reference numerals in the drawings means the same elements.

도 2a 내지 도 2h는 본 발명의 실시예에 따른 컨디셔너 제작 시, 이에 필요한 기판 구조물의 경질막 및 보호막 형성방법을 설명하기 위한 단면도들 및 평면도들이다. 이들 도면들을 참조하면, 경질막 및 보호막의 형성은 다음과 같이 진행된다.2A to 2H are cross-sectional views and plan views illustrating a hard film and a protective film forming method of a substrate structure required for manufacturing a conditioner according to an embodiment of the present invention. Referring to these figures, formation of the hard film and the protective film proceeds as follows.

도 2a 및 도 2b를 참조하면, 사진 및 식각 공정을 통해 기판(100)의 상부면으로부터 내부까지 이르는 홀(110)을 형성한다. 기판(110)은 실리콘(Si), 유리 또는 폴리이미드와 같은 폴리머로 이루어지며 기판(100)에 형성되는 홀(110)의 단면은 도 2b에 도시된 바와 같이 원형(110a), 타원형(110b), 다각형(110c), 장방형(110d) 등의 모양을 띌 수 있다. 도시하지는 않았지만 홀(110)의 단면은 상기 모양 이외도 상기 모양들의 조합으로 이루어진 다양한 모양을 띌 수 있다. 실리콘으로 이루어진 기판의 경우는, (001) 또는 (011) 방향의 웨이퍼를 마스킹 한 다음 습식 식각 하거나 건식 식각 하여 홀(110)을 형성하는데, 이때 도시하지는 않았지만 실리콘산화물이나 실리콘질화물과 같은 무기물질로 하드마스크(hard mask)를 제작하여 실리콘과 마스크 물질과의 식각 선택비를 높일 수 있다. 도 2b에 도시된 홀의 직경 D는, 혹은 폭 W는, 기판의 종류에 따라 10㎛ 내지는 500㎛의 값을 가질 수 있으며 홀의 깊이는 50㎛ 내지는 2500㎛의 값을 가질 수 있다. 홀의 직경이 크고(예컨대 100㎛ 이상) 애스팩비(aspect ratio)가 작은 경우(예컨대 10 이하), 유동성을 띈 유리나 폴리머에 침상의 금형을 접촉시켜 굳힘으로써 유리 혹은 폴리머 기판(100)에 홀(110)을 형성할 수 있다. 상술한 홀(110)의 형성에 있어서, 동일한 기판(100)에 모양과 직경이 다른 홀(110)들을 형성하여 이후에 제작될 컨디셔너의 기능을 다양화 시킬 수 있다.Referring to FIGS. 2A and 2B, holes 110 extending from the upper surface to the inside of the substrate 100 are formed through photolithography and etching processes. The substrate 110 is made of a polymer such as silicon (Si), glass, or polyimide, and the cross section of the hole 110 formed in the substrate 100 is circular (110a), elliptical (110b) as shown in FIG. , Polygons 110c, rectangles 110d, and the like. Although not shown, the cross section of the hole 110 may have various shapes made of a combination of the above shapes in addition to the above shapes. In the case of a substrate made of silicon, holes (110) are formed by masking the wafer in the (001) or (011) direction and then wet etching or dry etching the wafer 110, using an inorganic material such as silicon oxide or silicon nitride, although not shown. A hard mask may be manufactured to increase the etching selectivity of the silicon and the mask material. The diameter D of the hole illustrated in FIG. 2B, or the width W, may have a value of 10 μm to 500 μm depending on the type of substrate, and the depth of the hole may have a value of 50 μm to 2500 μm. When the diameter of the hole is large (e.g., 100 µm or more) and the aspect ratio is small (e.g., 10 or less), the hole in the glass or polymer substrate 100 may be hardened by contacting and solidifying the needle with a glass or polymer having fluidity. 110 may be formed. In the formation of the hole 110 described above, holes 110 having different shapes and diameters may be formed in the same substrate 100 to diversify the function of the conditioner to be manufactured later.

도 2c를 참조하면, 기판(100) 상부면 및 홀(110) 내부에 박막 형태의 경질막(hard layer)(200)을 형성한다. 경질막(200)은 다이아몬드, DLC(Diamond-Like Carbon), CBN(Cubic Boron Nitride), 알루미나(Al2O3), 티타늄탄화물(TiC) 또는 이들 중 선택된 물질의 다층막(예컨대 CBN/TiC)과 같은 고경도 물질을 CVD(Chemical Vapor Deposition), PVD(Physical Vapor Deposition) 또는 ALD(Atomic Layer Deposition)방법 등으로 증착함으로써 형성된다. 경질막(200)의 두께는 0.05㎛ 내지 5㎛의 값을 갖는 것이 바람직하다.Referring to FIG. 2C, a hard layer 200 in the form of a thin film is formed on the upper surface of the substrate 100 and the hole 110. The hard film 200 may be formed of diamond, diamond-like carbon (DLC), cubic boron nitride (CBN), alumina (Al 2 O 3 ), titanium carbide (TiC), or a multilayer film of a material selected from these (eg, CBN / TiC) and The same hard material is formed by depositing a chemical vapor deposition (CVD), a physical vapor deposition (PVD), or an atomic layer deposition (ALD) method. The hard film 200 preferably has a value of 0.05 μm to 5 μm.

도 2d는 경질막(200) 형성 전에 홀(110)을 구비하는 기판(100) 전면에 완충막(buffer layer)(210)을 더 형성하는 경우를 나타내고 있다. 완충막(210)의 형성은, 상술한 증착법을 이용할 수도 있고, 실리콘 기판과 같은 경우는 열산화(thermal oxidation)를 이용하여 표면에 실리콘 산화물을 형성할 수도 있다. 완충막(210)은 경질막(200)과 기판(100)과의 접착력을 향상시키고, 경질막(200)이 결정 형태를 갖는 경우에는 결정 성장이 잘 일어나도록 하는 역할을 한다. 예를 들면 실리콘으로 이루어진 기판(100)에 다이아몬드 결정으로 이루어진 경질막(200)을 CVD로 형성하려 할 때, 실리콘탄화물(SiC)로 이루어진 완충막(210)을 형성하면 다이아몬드의 성장이 쉬워진다. 완충막(210)의 다른 역할은 기판(100)과 경질막(200)의 급격한 경도 변화를 완화하는 것인데, 이를 위하여 완충막(210)의 경도가 기판(100)의 경도와 경질막(200)의 경도 사이에 있도록 완충막(210) 물질을 선택하는 것이 바람직하다. 완충막(210)은 실리콘산화물, 실리콘질화물, 실리콘탄화물 또는 이들 중 선택된 물질의 다층막으로 이루어질 수 있다. 또한, Ni 혹은 Co를 포함하는 내식성 금속으로 완충막(210)을 이룰 수 있다. 이후의 도면들에서는 도면의 단순화를 위해 완충막(210)이 형성되지 않은 경우를 주로 도시하기로 한다. FIG. 2D illustrates a case in which a buffer layer 210 is further formed on the entire surface of the substrate 100 including the holes 110 before the hard film 200 is formed. The formation of the buffer film 210 may use the above-described vapor deposition method, or in the case of a silicon substrate, silicon oxide may be formed on the surface by thermal oxidation. The buffer film 210 improves adhesion between the hard film 200 and the substrate 100, and plays a role in causing crystal growth well when the hard film 200 has a crystalline form. For example, when the hard film 200 made of diamond crystals is to be formed by CVD on the substrate 100 made of silicon, the growth of diamond becomes easier by forming the buffer film 210 made of silicon carbide (SiC). Another role of the buffer film 210 is to mitigate abrupt changes in hardness of the substrate 100 and the hard film 200. For this purpose, the hardness of the buffer film 210 is determined by the hardness of the substrate 100 and the hard film 200. It is preferable to select a material of the buffer film 210 so as to be between the hardness of. The buffer film 210 may be formed of a multilayer film of silicon oxide, silicon nitride, silicon carbide, or a material selected from these. In addition, the buffer film 210 may be formed of a corrosion resistant metal including Ni or Co. In the following drawings, a case in which the buffer film 210 is not formed will be mainly shown for simplicity of the drawings.

이어서 도 2e에 도시된 바와 같이 보호막(220)을 경질막(200) 위에 형성한다. 보호막(220)은 이후의 공정에서 노출되는 홀(110)의 측벽에 형성된 경질막(200) 부분을 보호하는 역할을 한다. 보호막(220)은, 경질막(200)보다 경도가 낮은 물질로 이루어지는 것이 바람직한데, 이는 보호막(220)과 경질막(200)이 동일면 상에 노출되어 컨디셔닝을 하게 될 때 보호막(220)이 빨리 마모되도록 하기 위함이다. 보호막(220)은 폴리실리콘, 실리콘산화물, 실리콘질화물, 실리콘탄화물 또는 이들 중 선택된 물질의 다층막으로 이루어질 수 있다. 또한, Ni 혹은 Co를 포함하는 내식성 금속으로 보호막(220)을 이룰 수 있다. 이와 같은 보호막(220)은 CVD나 PVD와 같은 증착법으로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 홀(110)의 내부를 보호막(220)으로 채워 넣어도 되는데, 홀(110)의 직경이 크지 않을 경우에는 증착 방법으로 홀 내부를 채워 넣을 수 있지만 홀(110)의 직경이 클 경우에는 도 2f에 도시된 바와 같이 SOG(Spin On Glass)와 같은 액상의 보호막(222)으로 홀(110) 내부를 채워 넣은 다음 큐어링(curing) 하여 보호막(222)을 형성하는 것이 바람직하다. 홀(110)의 내부를 채워 넣는 또 다른 방법은 도 2g에 도시된 바와 같이 경질막(200) 위에 증착법으로 보호막(220)을 형성한 다음 SOG 혹은 폴리머 레진과 같은 액상의 충전 물질(filler)(230)로 상기 홀(110)의 내부를 채워 넣은 다음 큐어링 하는 것이다.Subsequently, as shown in FIG. 2E, the passivation layer 220 is formed on the hard layer 200. The passivation layer 220 serves to protect a portion of the hard layer 200 formed on the sidewall of the hole 110 exposed in a later process. The passivation layer 220 is preferably made of a material having a lower hardness than the hard layer 200. When the passivation layer 220 and the hard layer 200 are exposed on the same surface to be conditioned, the passivation layer 220 is quickly formed. To wear out. The passivation layer 220 may be formed of a multilayer of polysilicon, silicon oxide, silicon nitride, silicon carbide, or a material selected from these. In addition, the protective film 220 may be formed of a corrosion resistant metal containing Ni or Co. Such a protective film 220 is preferably formed by a deposition method such as CVD or PVD. The inside of the hole 110 may be filled with the protective film 220. If the diameter of the hole 110 is not large, the inside of the hole may be filled by a deposition method, but if the diameter of the hole 110 is large, FIG. 2F. As shown in FIG. 1, the protective layer 222 may be formed by filling the inside of the hole 110 with a liquid protective layer 222 such as SOG (Spin On Glass), and then curing. Another method of filling the inside of the hole 110 is to form the protective film 220 by vapor deposition on the hard film 200, as shown in Figure 2g and then a liquid filler (SOG or polymer resin) ( 230 to fill the inside of the hole 110 and then curing.

도 2h를 참조하면, 홀(110)이 형성된 기판(100) 상에 경질막(204, 206)과 보호막(224, 226)을 번갈아가며 형성하면 복층으로 이루어진 경질막(204, 206)이 제작된다. 복층의 경질막(204, 206)을 제작할 때, 이들을 구성하는 물질의 조성이나 물질 자체를 층별로 변화시킬 수 있다. 예를 들면, 하부의 경질막(204)은 알루미나로 형성하고 상부의 경질막(206)은 다이아몬드로 형성할 수 있다.Referring to FIG. 2H, when the hard films 204 and 206 and the protective films 224 and 226 are alternately formed on the substrate 100 on which the holes 110 are formed, the hard films 204 and 206 formed of multiple layers are manufactured. . When manufacturing the multilayer hard films 204 and 206, the composition of the materials constituting them and the materials themselves can be changed layer by layer. For example, the lower hard film 204 may be formed of alumina, and the upper hard film 206 may be formed of diamond.

도 3a 내지 도 3j는, 상술한 도 2a 내지 도 2h를 통해 설명된 기판 구조물에서 경질막(200, 204, 206) 노출 방법을 설명하기 위한 단면도들이다. 경질막(200, 204, 206)과 보호막(220, 222, 224, 226)이 형성된 상기 기판 구조물에서 컨디셔닝에 이용되는 홀 측벽에 형성된 경질막 부분을 노출하여야 한다. 이를 위해 상기 구조물의 상부면 또는 하부면 중 적어도 한쪽 면을 씨닝(thinning) 하여야 한다. 3A through 3J are cross-sectional views illustrating a method of exposing the hard films 200, 204, and 206 in the substrate structure described with reference to FIGS. 2A through 2H. In the substrate structure on which the hard films 200, 204 and 206 and the protective films 220, 222, 224 and 226 are formed, the hard film portions formed on the sidewalls of the holes used for conditioning should be exposed. To this end, at least one of the upper and lower surfaces of the structure should be thinned.

도 3a를 참조하면, 상기 도 2e의 구조에서 기판(100)의 상부를 그라인딩(grinding), 식각 또는 화학기계적 연마를 통해 제거함으로써(예컨대 A 및 A' 선이 이루는 수평면까지) 경질막(200) 중 홀(110) 내부에 형성된 부분이 노출된 기판 구조물이 완성된다. 이렇게 형성된 경질막 패턴(200a)은 화학기계적 연마 시 연마 패드와 접촉하여 연마 패드를 컨디셔닝 하게 된다. 또한 보호막(200) 중, 홀(110) 내부에 형성되어 경질막 패턴(200a)과 함께 형성된 보호막 패턴(220a)은 상기 경질막 패턴(200a)의 측면을 지지하며 보호한다. 그러므로 경질막 패턴(200a)은, 양 측면이 도시된 바와 같이 보호막 패턴(220a)과 기판(100)에 의해 지지되어 컨디셔닝 시, 연마 패드와의 마찰에 기인한 응력을 견뎌낼 수 있게 된다.Referring to FIG. 3A, the hard film 200 is removed by grinding, etching, or chemical mechanical polishing of the upper portion of the substrate 100 in the structure of FIG. 2E (eg, to a horizontal plane formed by lines A and A ′). The substrate structure in which the portion formed inside the hole 110 is exposed is completed. The hard film pattern 200a thus formed contacts the polishing pad during chemical mechanical polishing to condition the polishing pad. In addition, the protective layer pattern 220a formed in the hole 110 and formed together with the hard layer pattern 200a supports and protects the side surface of the hard layer pattern 200a. Therefore, the hard film pattern 200a is supported by the protective film pattern 220a and the substrate 100 as shown on both sides thereof, so that the hard film pattern 200a can withstand the stress caused by the friction with the polishing pad during conditioning.

도 3b는 상기 도 2d와 같이 기판(100)과 경질막(200) 사이에 완충막(210)이 형성되었을 때, 경질막(200) 위에 보호막(도시하지 않음)을 형성한 후 기판(100) 상부를 제거하여 경질막 패턴(200a)과 보호막 패턴(220a)을 형성하고 완충막(210a)을 노출시킨 기판 구조물을 나타내고 있다. 여기서, 경질막 패턴(200a) 측면의 지지는 보호막 패턴(220a)과 완충막(210a)에 의해 이루어진다.3B illustrates a protective film (not shown) formed on the hard film 200 after the buffer film 210 is formed between the substrate 100 and the hard film 200 as shown in FIG. 2D. The upper structure is removed to form the hard film pattern 200a and the protective film pattern 220a, and the substrate structure in which the buffer film 210a is exposed. Here, the side of the hard film pattern 200a is supported by the passivation film pattern 220a and the buffer film 210a.

도 3c 및 도 3d를 참조하면, 먼저 도 3c는 상기 도 2f와 같이 보호막(222)으로 홀(110) 내부를 채워 넣은 후 상술한 그라인딩 등의 방법으로 경질막 패턴(200a)과 보호막 패턴(222a)을 형성한 기판 구조물을 나타내고 있다. 도 3d는 상기 도 2g와 같이 충전 물질(230)로 경질막(200)과 보호막(220)이 형성되어 있는 홀(110)의 내부를 채워 넣은 후 상술한 방법을 통해 경질막 패턴(200a)과 보호막 패턴(220a)을 형성한 경우를 나타내고 있다. 이와 같이 홀(110)의 내부가 채워져 있는 경우, 컨디셔닝 시 생겨나는 찌꺼기 등이 기판(100) 상에 머무를 장소가 줄어들게 되어 보다 깨끗한 기판(100) 표면을 유지할 수 있게 된다.3C and 3D, first, FIG. 3C shows the hard film pattern 200a and the protective film pattern 222a by filling the inside of the hole 110 with the protective film 222 as shown in FIG. The board | substrate structure in which) was formed is shown. 3D illustrates the filling of the hard film 200 and the protective film 220 with the filling material 230, as shown in FIG. 2G, and then the hard film pattern 200a and the above-described method. The case where the protective film pattern 220a is formed is shown. When the inside of the hole 110 is filled as described above, the place where the debris generated during the conditioning stays on the substrate 100 is reduced, so that the surface of the substrate 100 can be maintained more cleanly.

도 3e는 복층의 경질막 패턴(204a, 206a)과 보호막 패턴(224a, 226a)이 형성된 기판 구조물을 도시하고 있는데 이는 상기 도 2h와 같이 홀(110)이 형성된 기판(100)에 복층의 경질막(204, 206)과 보호막(224, 226)을 형성한 후 기판(100)이 드러나도록 그라인딩 등을 통해 기판(100) 상부를 제거함으로써 형성된다. FIG. 3E illustrates a substrate structure in which a plurality of hard layer patterns 204a and 206a and a protective layer pattern 224a and 226a are formed, which is illustrated in FIG. 2H. After forming the 204 and 206 and the protective films 224 and 226, the upper surface of the substrate 100 is removed by grinding or the like to expose the substrate 100.

상술한 도 3a 내지 도 3e에 도시된 기판 구조물의 경질막 패턴(200a, 204a, 206a) 형성은 기판(100)의 상부를 씨닝(thinning)함으로써 이루어지며, 이와 같이 경질막 패턴(200a, 204a, 206a)이 노출된, 씨닝된 기판(100) 전면이 컨디셔닝 면(conditioning side)이 되어 연마 패드와 접촉하여 연마 패드를 컨디셔닝 하게 된다.The formation of the hard film patterns 200a, 204a, and 206a of the substrate structure illustrated in FIGS. 3A to 3E is performed by thinning the upper portion of the substrate 100. Thus, the hard film patterns 200a, 204a, The entire surface of the thinned substrate 100 exposed 206a becomes a conditioning side to contact the polishing pad to condition the polishing pad.

도 3f 내지 도 3j에 도시된 방법에서는, 상술한 방법과 달리 기판(100)의 하부를 씨닝하여 경질막을 노출함으로써 씨닝된 기판(100)의 후면이 컨디셔닝 면이 되게 한다.In the method illustrated in FIGS. 3F to 3J, unlike the above-described method, the lower surface of the substrate 100 is thinned to expose the hard film so that the rear surface of the thinned substrate 100 becomes a conditioning surface.

도 3f를 참조하면, 상기 도 2e의 구조에서 기판(100)의 하부를 백그라인딩(back grinding) 및 식각 등의 방법으로 제거함으로써(예컨대 B 및 B' 선이 이루는 수평면까지) 경질막(200) 중 홀(110)내부에 형성된 부분이 노출된 기판 구조물이 완성된다. 이렇게 형성된 경질막 패턴(200b)은 화학기계적 연마에서 연마 패드와 접촉하여 연마 패드를 컨디셔닝 하게 된다. 또한 보호막(200) 중, 홀(110) 내부에 형성되어 경질막 패턴(200a)과 함께 형성된 보호막 패턴(220b)은 상기 경질막 패턴(200b)의 측면을 지지하며 보호한다. 그러므로 경질막 패턴(200b)은, 양 측면이 도시된 바와 같이 보호막 패턴(220b)과 기판(100)에 의해 지지되어 컨디셔닝 시, 연마 패드와의 마찰에 기인한 응력을 견뎌낼 수 있게 된다.Referring to FIG. 3F, in the structure of FIG. 2E, the hard layer 200 is removed by back grinding and etching (eg, to a horizontal plane formed by lines B and B ′) of the substrate 100. The substrate structure in which the portion formed inside the hole 110 is exposed is completed. The hard film pattern 200b formed as described above contacts the polishing pad in chemical mechanical polishing to condition the polishing pad. In addition, the passivation layer pattern 220b formed in the hole 110 and formed together with the hard layer pattern 200a supports the side surface of the hard layer pattern 200b. Therefore, the hard film pattern 200b is supported by the protective film pattern 220b and the substrate 100 as shown on both sides thereof, so that the hard film pattern 200b can withstand the stress due to friction with the polishing pad during conditioning.

도 3g는 상기 도 2d와 같이 기판(100)과 경질막(200) 사이에 완충막(210)이 형성되었을 때, 경질막(200) 위에 보호막(도시하지 않음)을 형성한 후, 기판(100)의 하부를 제거하여 경질막 패턴(200b)과 보호막 패턴(220b)을 형성하고 완충막(210b)과 함께 기판(100) 후면에 노출시킨 기판 구조물을 나타내고 있다.3G illustrates that when the buffer film 210 is formed between the substrate 100 and the hard film 200 as shown in FIG. 2D, a protective film (not shown) is formed on the hard film 200, and then the substrate 100 is formed. The lower portion of the bottom surface) is formed to form the hard film pattern 200b and the protective film pattern 220b, and the substrate structure exposed to the back surface of the substrate 100 together with the buffer film 210b.

도 3h 및 도 3i를 참조하면, 먼저 도 3h는 상기 도 2f와 같이 보호막(222)으로 홀(110) 내부를 채워 넣은 후 상술한 백그라인딩 등의 방법에 의해 경질막 패턴(200b)과 보호막 패턴(222b)을 형성하여 기판(100) 후면에 노출시킨 기판 구조물을 나타내고 있다. 도 3i는 상기 도 2g와 같이 경질막(200)과 보호막(220)이 형성되어 있는 홀(110)의 내부를 충전 물질(230)로 채워 넣은 후 상술한 방법에 의해 경질막 패턴(200b)과 보호막 패턴(220b)을 형성하고 기판(100) 후면에 노출시킨 경우를 나타내고 있다. 3H and 3I, first, FIG. 3H fills the inside of the hole 110 with the passivation layer 222 as shown in FIG. 2F, and then the hard layer pattern 200b and the passivation layer pattern by the above-described back grinding method. A substrate structure is formed by exposing the substrate 222b to the rear surface of the substrate 100. FIG. 3I illustrates the hard film pattern 200b by the method described above after filling the inside of the hole 110 in which the hard film 200 and the protective film 220 are formed with the filling material 230 as shown in FIG. 2G. A case where the protective film pattern 220b is formed and exposed on the back surface of the substrate 100 is shown.

도 3j는 복층의 경질막 패턴(204b, 206b)과 보호막 패턴(224b, 226b)이 형성되어 기판(100) 후면에 노출된 기판 구조물을 도시하고 있는데 이는 상기 도 2h와 같이 홀(110)이 형성된 기판에 복층의 경질막(204, 206)과 보호막(224, 226)을 형성한 후 백그라인딩 등을 통해 기판(100) 하부를 제거함으로써 형성된다.FIG. 3J illustrates a substrate structure in which a plurality of hard layer patterns 204b and 206b and protective layer patterns 224b and 226b are formed and exposed on the back surface of the substrate 100. The holes 110 are formed as shown in FIG. 2H. It is formed by forming the hard layers 204 and 206 and the protective films 224 and 226 on the substrate and then removing the lower portion of the substrate 100 through backgrinding.

도 4a 내지 도 4h는 본 발명의 실시예에 따른 컨디셔너 제작 시, 이에 필요한 기판 구조물의 경질막 및 보호막 형성방법의 다른 예를 설명하기 위한 단면도들이다. 여기서, 모든 부재의 재질은 상술한 방법 같으며 상술한 방법과 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하고, 중복 설명은 배제하도록 한다.4A to 4H are cross-sectional views illustrating another example of a hard film and a protective film forming method of a substrate structure required for manufacturing a conditioner according to an embodiment of the present invention. Here, the materials of all the members are the same as the above-described method, the same reference numerals are given to the same parts as the above-described method, and redundant description is excluded.

도 4a를 참조하면, 상술한 방법에서와 같이 기판(100) 내부까지 이르는 홀(110)을 형성한 다음 박막 형태의 경질막(200)을 기판(100) 상부면 및 홀(110) 내부에 증착 방법을 통해 형성한다. 기판(100) 및 경질막(200)으로는 상술한 방법과 동일한 물질을 이용할 수 있다.Referring to FIG. 4A, as in the above-described method, a hole 110 reaching the inside of the substrate 100 is formed, and then a hard film 200 in the form of a thin film is deposited on the upper surface of the substrate 100 and the hole 110. Form through the way. As the substrate 100 and the hard film 200, the same materials as those described above may be used.

도 4b를 참조하면, 에치백(etch back) 공정을 통해 경질막(200) 중 기판(100) 상부면 및 홀(110) 저면에 형성된 부분을 제거한다. 이때, 상기 부분을 충분히 제거하기 위해서는 약간의 과시각(over etching)이 필요한데, 이로 인해 인해 점선으로 표시하였듯이 홀(110)의 저면이 식각될 수 있다. 상기 에치백을 통해 홀(110)의 측벽에 경질막 패턴(200')이 형성된다. 이와 같이 도 4a에 있는 기판(100) 상부면 및 홀(110) 저면에 형성된 경질막(200) 부분을 제거하면, 넓게 분포되어 있는 경질막이 없기 때문에 이후에 이루어질 경질막 패턴(200') 노출을 위한 그라인딩이나 화학기계적 연마 공정이 부하를 덜 받게 된다.Referring to FIG. 4B, portions of the hard film 200 formed on the upper surface of the substrate 100 and the bottom surface of the hole 110 are removed through an etch back process. In this case, in order to sufficiently remove the portion, a slight over etching is required. As a result, as shown by a dotted line, the bottom surface of the hole 110 may be etched. The hard film pattern 200 ′ is formed on the sidewall of the hole 110 through the etch back. As such, when the portion of the hard film 200 formed on the upper surface of the substrate 100 and the bottom of the hole 110 in FIG. 4A is removed, the hard film pattern 200 ′ exposed afterwards is not exposed because there is no widely distributed hard film. Grinding and chemical mechanical polishing processes will be under less load.

도 4c 및 도 4d를 참조하면, 완충막(210)이 경질막(도시하지 않음)과 기판(100) 사이에 더 형성된 경우에 에치백 공정을 통해 경질막 중 완충막(210) 상부면 및 홀(110) 저면부에 형성된 부분을 제거하면 도 4c에 도시된 바와 같이 완충막(210)의 측벽에 경질막 패턴(200')이 형성 된다. 계속해서, 완충막(210) 중 기판(100) 상부면과 홀(110) 저면에 형성된 부분을 제거하면 도 4d에 도시된 바와 같이 홀(110)의 측벽에만 완충막(210')과 경질막 패턴(200')이 남게 된다. 상술한 방법에서와 같이 완충막(210)은 경질막(200)과 기판(100)과의 접착력을 향상시키고, 경질막이 결정 형태를 가지는 경우 결정 성장이 잘 일어나도록 하는 역할을 한다. 또 다른 완충막(210)의 역할은 급격한 경도의 변화를 완화시키는 것이다. 이후의 도면들에서는 도면의 단순화를 위해 완충막(210)이 형성되지 않은 경우를 주로 도시하기로 한다.4C and 4D, when the buffer film 210 is further formed between the hard film (not shown) and the substrate 100, an upper surface and a hole of the buffer film 210 in the hard film through an etch back process. When the portion formed in the bottom portion 110 is removed, the hard film pattern 200 ′ is formed on the sidewall of the buffer film 210 as illustrated in FIG. 4C. Subsequently, when the portion of the buffer film 210 formed on the upper surface of the substrate 100 and the bottom of the hole 110 is removed, the buffer film 210 ′ and the hard film are formed only on the sidewalls of the hole 110 as shown in FIG. 4D. The pattern 200 'remains. As in the above-described method, the buffer film 210 improves the adhesion between the hard film 200 and the substrate 100, and plays a role in causing crystal growth well when the hard film has a crystalline form. Another role of the buffer film 210 is to mitigate a sudden change in hardness. In the following drawings, a case in which the buffer film 210 is not formed will be mainly shown for simplicity of the drawings.

이어서 도 4e를 참조하면, 상기 도 4b에 도시된 결과물 전면에 보호막(220)을 형성한다. 보호막(220)은 경질막보다 경도가 낮은 물질로 이루어지는 것이 바람직하며 보호막(220)을 이루는 물질로는 상술한 방법과 동일한 물질이 이용될 수 있다.Next, referring to FIG. 4E, the passivation layer 220 is formed on the entire surface of the resultant illustrated in FIG. 4B. The passivation layer 220 is preferably made of a material having a lower hardness than the hard layer, and the same material as that described above may be used as the material forming the passivation layer 220.

도 4f 및 도 4g를 참조하면, 먼저 도 4f에 도시된 바와 같이 상기 도 4b의 결과물 전면에 SOG(Spin On Glass)와 같은 액상의 보호막(222)을 도포하여 홀(110) 내부를 채워 넣은 다음 큐어링(curing) 하여 보호막(222)을 형성할 수 있다. 홀(110)의 내부를 채워 넣는 또 다른 방법은 도 4g에 도시된 바와 같이 보호막(220)을 도 4b에 도시된 결과물 전면에 증착 형성한 다음 SOG 혹은 에폭시와 같은 액상의 충전 물질(230)로 상기 홀(110)의 내부를 채워 넣은 다음 큐어링 하는 것이다.Referring to FIGS. 4F and 4G, first, as shown in FIG. 4F, a liquid protective film 222, such as a spin on glass (SOG), is applied to the entire surface of the resultant of FIG. 4B to fill the inside of the hole 110. The protective layer 222 may be formed by curing. Another method of filling the interior of the hole 110 is to deposit a protective film 220 as shown in FIG. 4G on the entire surface of the resultant shown in FIG. 4B and then to a liquid filling material 230 such as SOG or epoxy. The inside of the hole 110 is filled and then cured.

도 4h를 참조하면, 상술한 방법을 통해 상기 홀(110)의 측벽에 경질막 패턴(204')을 형성한 다음 기판(100) 상부면과 홀(110)의 저면부 그리고 경질막 패턴(204') 표면에 보호막(224)을 증착 형성하고 같은 방법으로 상기 결과물 위에 경질막 패턴(206')과 보호막(226)을 형성함으로써 복층의 경질막 패턴(204', 206')을 형성할 수 있다. Referring to FIG. 4H, the hard film pattern 204 ′ is formed on the sidewall of the hole 110 through the above-described method, and then the top surface of the substrate 100 and the bottom surface of the hole 110 and the hard film pattern 204 are formed. By forming a protective film 224 on the surface and forming the hard film pattern 206 ′ and the protective film 226 on the resultant layer, the multilayer hard film patterns 204 ′ and 206 ′ may be formed on the resultant layer. .

도 5a 내지 도 5j는, 상술한 도 4a 내지 도 4h를 통해 설명된 기판 구조물에서 경질막 패턴(200', 204', 206') 노출 방법을 설명하기 위한 단면도들이다. 경질막 패턴(200', 204', 206')과 보호막(220, 222, 224, 226)이 형성된 상기 기판 구조물에서 컨디셔닝에 이용되는 홀 측벽에 형성된 경질막 패턴 노출하기 위해 상기 구조물의 상부면 또는 하부면 중 적어도 한쪽 면을 씨닝하여야 한다. 5A through 5J are cross-sectional views illustrating a method of exposing hard film patterns 200 ′, 204 ′, and 206 ′ in the substrate structure described with reference to FIGS. 4A through 4H. The top surface of the structure for exposing the hard film pattern formed on the sidewall of the hole used for conditioning in the substrate structure in which the hard film patterns 200 ', 204', and 206 'and the protective films 220, 222, 224 and 226 are formed. At least one of the lower faces shall be thinned.

도 5a를 참조하면, 상기 도 4e의 구조에서 기판(100)의 상부를 제거함으로써(예컨대 A 및 A' 선이 이루는 수평면까지) 홀(110)의 측벽에 형성된 경질막 패턴(200')을 노출시킨다. 기판(100) 상부의 제거는 그라인딩, 식각 또는 화학기계적연마를 통해 이루어질 수 있다. 경질막 패턴(200')의 양 측면은 도시된 바와 같이 기판(100)과 보호막 패턴(220a)에 의해 지지되어, 컨디셔닝 시 경질막 패턴(200')이 연마 패드와의 마찰에 기인한 응력을 견뎌낼 수 있도록 한다. Referring to FIG. 5A, the hard film pattern 200 ′ formed on the sidewall of the hole 110 is exposed by removing the upper portion of the substrate 100 from the structure of FIG. 4E (eg, to a horizontal plane formed by lines A and A ′). Let's do it. Removal of the upper portion of the substrate 100 may be performed by grinding, etching or chemical mechanical polishing. Both sides of the hard film pattern 200 ′ are supported by the substrate 100 and the protective film pattern 220 a as shown, so that the hard film pattern 200 ′ is stressed due to friction with the polishing pad during conditioning. Make sure you endure it.

도 5b는 상기 도 4c와 같이 기판(100)과 경질막 패턴(200') 사이에 완충막(210)이 형성되었을 때 완충막(210)과 경질막 패턴(200') 위에 보호막(도시하지 않음)을 형성한 후, 기판(100) 상부를 제거하여 기판(100) 상부면에 경질막 패턴(200'), 보호막 패턴(220a) 및 완충막(210a)을 노출시킨 경우를 나타내고 있다. 여기서, 경질막 패턴(200') 측면의 지지는 완충막(210a)과 보호막 패턴(220a)에 의해 이루어진다.FIG. 5B illustrates a protective film (not shown) on the buffer film 210 and the hard film pattern 200 ′ when the buffer film 210 is formed between the substrate 100 and the hard film pattern 200 ′ as shown in FIG. 4C. ), The upper surface of the substrate 100 is removed to expose the hard film pattern 200 ′, the protective film pattern 220a, and the buffer film 210a on the upper surface of the substrate 100. Here, the side of the hard film pattern 200 'is supported by the buffer film 210a and the protective film pattern 220a.

도 5c 및 도 5d를 참조하면, 먼저 도 5c는 상기 도 4f와 같이 보호막(222)으로 홀(110) 내부를 채워 넣은 후 상술한 그라인딩 등의 방법으로 경질막 패턴(200')과 보호막 패턴(222a)을 노출시킨 기판 구조물을 나타내고 있다. 도 5d는 상기 도 4g와 같이 충전 물질(230)로 경질막 패턴(200')과 보호막(220)이 형성되어 있는 홀(110)의 내부를 채워 넣은 후 상술한 방법을 통해 경질막 패턴(200')과 보호막 패턴(220a)을 노출시킨 경우를 나타내고 있다. Referring to FIGS. 5C and 5D, first, FIG. 5C shows the hard film pattern 200 ′ and the protective film pattern (filled with the protective film 222 inside the hole 110 as shown in FIG. 4F), and then by the grinding method. A substrate structure exposing 222a) is shown. 5D illustrates the filling of the hard film pattern 200 ′ and the protection layer 220 with the filling material 230, as shown in FIG. 4G, and then the hard film pattern 200 through the above-described method. ') And the protective film pattern 220a are shown.

도 5e는 복층의 경질막 패턴(204', 206')과 보호막 패턴(224a, 226a)이 형성된 기판 구조물을 도시하고 있는데 이는 상기 도 4h의 결과물을 기판(100)이 드러나도록 기판(100) 상부를 제거함으로써 형성될 수 있다. FIG. 5E illustrates a substrate structure in which a plurality of hard layer patterns 204 ′ and 206 ′ and protective layer patterns 224a and 226a are formed. The substrate 100 is exposed on the substrate 100 so that the substrate 100 is exposed. It can be formed by removing the.

상술한 도 5a 내지 도 5e에 도시된 기판 구조물의 경질막 패턴(200') 형성은 기판(100)의 상부를 씨닝함으로써 이루어지며, 이와 같이 경질막 패턴(200', 204', 206')이 노출된, 씨닝된 기판(100) 전면이 컨디셔닝 면이 되어 연마 패드와 접촉하게 된다.The hard film pattern 200 ′ of the substrate structure illustrated in FIGS. 5A to 5E is formed by thinning an upper portion of the substrate 100, and thus the hard film patterns 200 ′, 204 ′, and 206 ′ are formed. The exposed, thinned substrate 100 front surface becomes a conditioning surface and contacts the polishing pad.

도 5f 내지 도 5j에 도시된 방법에서는, 상술한 방법과 달리 기판(100)의 하부를 씨닝하여 경질막을 노출함으로써 씨닝된 기판(100)의 후면이 컨디셔닝 면이 되게 한다.In the method illustrated in FIGS. 5F to 5J, unlike the above-described method, the lower surface of the substrate 100 is thinned to expose the hard film so that the rear surface of the thinned substrate 100 becomes a conditioning surface.

도 5f를 참조하면, 상기 도 4e의 구조에서 기판(100)의 하부를 백그라인딩(back grinding) 및 식각 등의 방법을 이용하여 제거함으로써(예컨대 B 및 B' 선이 이루는 수평면까지) 상기 홀(110)의 측벽에 형성된 경질막 패턴(200')과 보호막 패턴(220b)이 기판(100) 후면에 노출된다.Referring to FIG. 5F, in the structure of FIG. 4E, the lower portion of the substrate 100 may be removed by a method such as back grinding and etching (to the horizontal plane formed by the B and B ′ lines). The hard layer pattern 200 ′ and the passivation layer pattern 220b formed on the sidewalls of the substrate 110 are exposed on the back surface of the substrate 100.

도 5g는 상기 도 4c와 같이 기판(100)과 경질막 패턴(200') 사이에 완충막(210)이 형성되었을 때 완충막(210)과 경질막 패턴(200') 위에 보호막(도시하지 않음)을 형성한 후, 기판(100)의 하부를 제거하여 기판(100) 후면으로부터 경질막 패턴(200'), 보호막 패턴(220b) 그리고 완충막(210b)을 노출시킨 기판 구조물을 나타내고 있다.FIG. 5G illustrates a protective film (not shown) on the buffer film 210 and the hard film pattern 200 ′ when the buffer film 210 is formed between the substrate 100 and the hard film pattern 200 ′ as shown in FIG. 4C. After the bottom surface of the substrate 100 is formed, the substrate structure is exposed by exposing the hard film pattern 200 ′, the protective film pattern 220b, and the buffer film 210b from the rear surface of the substrate 100.

도 5h 및 도 5i를 참조하면, 먼저 도 5h는 상기 도 4f와 같이 보호막(222)으로 홀(110) 내부를 채워 넣은 후 상술한 백그라인딩 등의 방법으로 기판(100) 후면으로부터 경질막 패턴(200')과 보호막 패턴(222b)을 노출시킨 기판 구조물을 나타내고 있다. 도 5i는 상기 도 4g와 같이 경질막 패턴(200')과 보호막(220)이 형성되어 있는 홀(110)의 내부를 충전 물질(230)로 채워 넣은 후 상술한 방법을 통해 경질막 패턴(200'), 보호막 패턴(220b) 및 충전 물질(230b)을 기판(100) 후면으로부터 노출시킨 경우를 나타내고 있다. Referring to FIGS. 5H and 5I, first, FIG. 5H fills the inside of the hole 110 with the passivation layer 222 as shown in FIG. 4F, and then the hard layer pattern is formed from the back surface of the substrate 100 by the above-described back grinding method. 200 ') and the protective film pattern 222b are exposed. 5I illustrates the hard film pattern 200 through the method described above after filling the inside of the hole 110 in which the hard film pattern 200 ′ and the protective film 220 are formed with the filling material 230 as shown in FIG. 4G. '), The protective film pattern 220b and the filling material 230b are exposed from the back surface of the substrate 100.

도 5j는 기판(100) 후면에 복층의 경질막 패턴(204', 206')과 보호막 패턴(224b, 226b)이 노출된 기판 구조물을 도시하고 있는데 이는 상기 도 4h의 결과물에서 백그라인딩 등을 통해 기판(100) 하부를 제거함으로써 형성된다.FIG. 5J illustrates a substrate structure in which multilayer hard film patterns 204 ′ and 206 ′ and protective film patterns 224 b and 226 b are exposed on a back surface of the substrate 100, which is formed through back grinding in the result of FIG. 4 h. It is formed by removing the lower portion of the substrate 100.

도 6은 상술한 방법들에 의해 제작된 기판 구조물의 컨디셔닝 면을 도시한 평면도들로서 상기 홀(110)의 측벽에 박막 형태로 형성된 경질막 패턴(200a, 200b, 200')은 도시된 바와 같이 컨디셔닝 면에서 루프(loop) 형태로 노출된다. 이때, 상기 도 2b에 도시된 홀(110a, 110b, 110c, 110d)의 모양에 따라 경질막 패턴은 원형 루프(300a), 타원형 루프(300b), 다각형 루프(300c), 장방형 루프(300d)의 모양으로 노출된다. 상기 모양 이외도 상기 모양들의 조합으로 이루어진 모양 등, 루프의 형태는 다양한 모양을 띌 수 있다. 또한, 경질막 패턴 내부에 형성된 보호막 패턴도 홀(110)의 모양에 따라 원형(400a), 타원형(400b), 다각형(400c), 장방형(400d) 등을 띄며 컨디셔닝 면에 노출된다. 도시하지는 않았지만, 복층의 경질막 패턴이 형성된 상기 도 3e와 같은 경우에는 컨디셔닝 면에 동심을 갖는 복수개의 루프 형태로 경질막 패턴이 노출된다. 6 is a plan view illustrating a conditioning surface of a substrate structure manufactured by the above-described methods, wherein the hard film patterns 200a, 200b, and 200 ′ formed in a thin film on the sidewall of the hole 110 are conditioned as shown. Are exposed in the form of a loop. At this time, the hard film pattern according to the shape of the holes (110a, 110b, 110c, 110d) shown in Figure 2b is a circular loop (300a), elliptical loop (300b), polygonal loop (300c), rectangular loop (300d) Exposed in shape. In addition to the shape, the shape of the loop, such as a shape consisting of a combination of the shape may take a variety of shapes. In addition, the protective film pattern formed inside the hard film pattern also has a circular shape 400a, an elliptical shape 400b, a polygon shape 400c, a rectangular shape 400d, and the like, and is exposed to the conditioning surface according to the shape of the hole 110. Although not shown, in the case of FIG. 3E in which a multilayer hard film pattern is formed, the hard film pattern is exposed in a plurality of loops having concentric patterns on the conditioning surface.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 패드 컨디셔너의 일예를 사시도로 표현한 것이다. 상기 패드 컨디셔너 제작을 위해 경질막 패턴(300)이 노출된 기판을 여러 조각으로 분리한 다음 도시된 바와 같이 원판 형상을 띈 몸체(600)의 가공면에 분리된 기판 조각(500)들을 부착한다. 여기서, 몸체(600)의 가공면은 패드 컨디셔닝 시 패드와 마주보는 면을 의미한다. 그러면 몸체(600)와, 상기 몸체(600)의 가공면에 부착된 복수개의 기판 조각(500)과, 상기 기판 조각(500)의 컨디셔닝 면으로부터 상기 기판 조각(500)의 내부까지 형성되되 상기 컨디셔닝 면에서 루프 형태로 노출되는 경질막 패턴(300) 및, 상기 경질막 패턴(300) 내부에 형성되어 상기 경질막 패턴(300)의 측벽을 지지하는 보호막 패턴(400)을 포함하는 패드 컨디셔너가 완성된다. 여기서, 몸체(600)는 스테인리스스틸(stainless steel)과 같은 내식성 금속이나 플라스틱으로 제작되는 것이 바람직하다. 기판 조각(500)의 부착은 에폭시 또는 파라핀과 같은 접착물질을 이용하되 몸체(600)의 재사용이 가능하게 온도를 상승시키거나 일정한 용제(예컨대 트리클로르 에틸렌)에 담가 두면 부착된 기판 조각(500)의 분리가 쉽게 이루어지도록 한다. 그리고 도시하지는 않았지만 몸체(600)의 가공면에 기판 조각(500)이 부분적으로 들어가도록 홈을 형성할 수 있다. 이러한 홈은 접착물질과 더불어 패드 컨디셔닝 시 패드와 마찰에 의해 기판 조각(500)이 몸체(600)로부터 떨어져나가는 것을 방지 할 수 있다.7 is a perspective view showing an example of a pad conditioner according to an embodiment of the present invention. In order to manufacture the pad conditioner, the substrate on which the hard film pattern 300 is exposed is separated into several pieces, and then the separated substrate pieces 500 are attached to the processing surface of the body 600 having a disc shape as illustrated. Here, the processing surface of the body 600 refers to a surface facing the pad when pad conditioning. Then, the body 600, a plurality of substrate pieces 500 attached to the processing surface of the body 600, and the conditioning pieces of the substrate pieces 500 are formed from the conditioning surface of the substrate pieces 500 to the inside of the conditioning. A pad conditioner including a hard film pattern 300 exposed in a loop shape on the surface and a protective film pattern 400 formed in the hard film pattern 300 to support sidewalls of the hard film pattern 300 is completed. do. Here, the body 600 is preferably made of a corrosion-resistant metal or plastic, such as stainless steel (stainless steel). The substrate piece 500 may be attached by using an adhesive material such as epoxy or paraffin, but by increasing the temperature to enable reuse of the body 600 or by immersing it in a predetermined solvent (eg, trichlorethylene). Make separation easy. Although not shown, a groove may be formed to partially enter the substrate fragment 500 into the processing surface of the body 600. The groove may prevent the substrate fragment 500 from being separated from the body 600 by friction with the pad during pad conditioning along with the adhesive material.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 패드 컨디셔너의 다른 예를 평면도로 나타낸 것으로 상술한 컨디셔너와 다른 점은 환형의 몸체(610)에 기판 조각(500)들을 부착한 점이다. 이외에도, 도시 하지는 않았지만 막대 모양의 몸체에도 기판 조각(500)들을 부착하여 컨디셔너를 재작할 수 있다.8 is a plan view of another example of a pad conditioner according to an embodiment of the present invention, which is different from the above-described conditioner in that the substrate pieces 500 are attached to the annular body 610. In addition, although not shown, the conditioner may be rebuilt by attaching the substrate pieces 500 to the rod-shaped body.

도 9a 내지 도 9d는 상술한 방법으로 제조된 패드 컨디셔너를 이용한 컨디셔닝 과정을 설명하기 위한 단면도들이다. 먼저 도 9a와 같이 동일 평면상에 노출된 기판(100), 경질막 패턴(300) 및 보호막 패턴(400)이 연마 패드(700) 및 슬러리(710)와 마찰하게 되면 기판(100) 및 보호막 패턴(400)이 경질막 패턴(300)보다 빨리 마모되어 상대적으로 경질막 패턴(300)이 도 9b에 도시된 바와 같이 주위보다 돌출하게 된다. 그러나 경질막 패턴(300)의 돌출이 커질수록 경질막 패턴(300)에 더 큰 압력이 가해져서 경질막 패턴(300)의 마모가 빠르게 일어나므로, 컨디셔닝이 진행됨에 따라 도 9c에 도시된 바와 같이 경질막 패턴(300)의 돌출 정도 및 돌출 부위의 곡률반경이 일정한 범위의 값을 유지하게 된다. 이와 같은 경질막 패턴(300)의 돌출 정도 및 곡률반경의 크기는, 컨디셔닝 면에서 경질막 패턴(300)의 표면 밀도 및 경질막 패턴(300)의 두께(t로 도시됨) 등에 따라 결정된다. 특히, 도시된 바와 같이 경질막 패턴(300)이 경질막 두께의 반 이상, 즉 0.5t 이상, 돌출된 구조에서는 돌출된 부분의 곡률반경은 0.5t 이하의 값을 갖게 된다. 만약 도 9d와 같이 0.5t보다 큰 곡률반경 R1이 형성되면 기하학적으로 측면에 0.5t보다 작은 곡률반경 r2가 형성된다. 이와 같이 박막 형태로 형성된 경질막 패턴(300)은, 연마 패드와 접촉하게 되는 경질막 패턴(300) 끝의 곡률반경이 일정한 범위의 값을 가질 수 있으므로 컨디셔닝 효율을 일정하게 유지할 수 있다. 9A to 9D are cross-sectional views illustrating a conditioning process using a pad conditioner manufactured by the above-described method. First, as shown in FIG. 9A, when the substrate 100, the hard film pattern 300, and the protective film pattern 400 exposed on the same plane are rubbed with the polishing pad 700 and the slurry 710, the substrate 100 and the protective film pattern 400 wears faster than the hard film pattern 300 so that the relatively hard film pattern 300 protrudes more than the surroundings as shown in FIG. 9B. However, as the protrusion of the hard film pattern 300 increases, more pressure is applied to the hard film pattern 300 so that wear of the hard film pattern 300 occurs quickly. As the conditioning proceeds, as shown in FIG. 9C. The degree of protrusion of the hard film pattern 300 and the radius of curvature of the protrusion are maintained in a predetermined range. The degree of protrusion and curvature radius of the hard film pattern 300 is determined according to the surface density of the hard film pattern 300 and the thickness (shown in t) of the hard film pattern 300 in terms of conditioning. In particular, as shown, the hard film pattern 300 has a radius of curvature of more than half of the hard film thickness, that is, 0.5 t or more, and the protruding portion has a value of 0.5 t or less. If a radius of curvature R 1 of greater than 0.5t is formed as shown in FIG. 9D, a radius of curvature r 2 of less than 0.5t is geometrically formed. The hard film pattern 300 formed in the thin film form as described above may maintain a constant conditioning efficiency because the radius of curvature of the hard film pattern 300 which comes into contact with the polishing pad may have a predetermined range of values.

경질막 패턴(300)의 돌출을, 패드 컨디셔너 사용 이전에 인위적으로 이룰 수 있다. 경질막 패턴이 노출된 기판의 컨디셔닝 면을 계속해서 화학기계적으로 연마하거나 식각하여 경질막 패턴 주위의 물질을 선택적으로 제거함으로써 경질막 패턴을 상대적으로 돌출시킬 수 있다. 그런 후에 경질막 패턴이 돌출된 상기 기판을 조각으로 분리하여 몸체에 부착하면 경질막 패턴이 돌출된 패드컨디셔너가 완성된다.The protrusion of the hard film pattern 300 may be artificially made prior to the use of the pad conditioner. The conditioning surface of the substrate to which the hard film pattern is exposed may be continuously protruded by chemically polishing or etching the substrate to selectively remove the material around the hard film pattern. Then, the substrate having the hard film pattern protruding is separated into pieces and attached to the body, thereby completing a pad conditioner having the hard film pattern protruding.

이상 상술한 바와 같이, 본 발명의 패드 컨디셔너는 홀 측벽에 박막 형태로 형성된 경질막을 이용함으로써 패드 컨디셔닝 부위의 곡률반경 변화를 줄여주어 공정의 안정화를 이룰 수 있고 패드 컨디셔너 사용 시간을 늘려준다. 또한, 경질막의 측면을 기판 및 보호막으로 지지하여 줌으로써 경질막의 이탈을 방지하여 연마 패드의 손상을 최소화 할 수 있다.As described above, the pad conditioner of the present invention uses a hard film formed in the form of a thin film on the side wall of the hole to reduce the change in the radius of curvature of the pad conditioning portion, thereby achieving stabilization of the process and increasing the pad conditioner use time. In addition, the side of the hard film is supported by the substrate and the protective film to prevent the hard film from being separated, thereby minimizing damage to the polishing pad.

한편, 본 발명은 상술한 실시 예에 국한되는 것이 아니라 후술되는 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상과 범주 내에서 당업자에 의해 여러 가지 변형이 가능하다.On the other hand, the present invention is not limited to the above-described embodiment, various modifications are possible by those skilled in the art within the spirit and scope of the present invention described in the claims to be described later.

Claims (20)

몸체;Body; 상기 몸체의 가공면에 부착된 복수개의 기판 조각;A plurality of substrate pieces attached to the processing surface of the body; 상기 기판 조각의 컨디셔닝 면으로부터 상기 기판 조각의 내부까지 형성되되, 상기 컨디셔닝 면에서 루프 형태로 노출되는 경질막 패턴; 및A hard film pattern formed from a conditioning surface of the substrate piece to an interior of the substrate piece and exposed in a loop form at the conditioning surface; And 상기 경질막 패턴 내부에 형성되어 상기 경질막 패턴의 측벽을 지지하는 보호막 패턴을 포함하는 패드 컨디셔너.And a passivation layer pattern formed in the hard layer pattern to support sidewalls of the hard layer pattern. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 몸체는 원판 모양인 것을 특징으로 하는 패드 컨디셔너.The body of the pad conditioner, characterized in that the disk shape. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 몸체는 환형인 것을 특징으로 하는 패드 컨디셔너.And the body is annular. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 루프 형태는 원형, 타원형, 다각형, 장방형 또는 이들의 조합으로 이루어진 모양인 것을 특징으로 하는 패드 컨디셔너.The loop conditioner is a pad conditioner, characterized in that the shape consisting of a circle, oval, polygon, rectangle or a combination thereof. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 경질막 패턴은 다이아몬드, DLC, 입방정 붕소질화물, 알루미나, 실리콘 탄화물, 티타늄 탄화물, 텅스텐탄화물 또는 이들 중 선택된 물질의 다층막으로 이루어진 것을 특징으로 하는 패드 컨디셔너.The hard film pattern is a pad conditioner, characterized in that consisting of a multilayer film of diamond, DLC, cubic boron nitride, alumina, silicon carbide, titanium carbide, tungsten carbide or a material selected from these. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 보호막 패턴은 상기 경질막 패턴을 이루는 물질보다 경도가 낮은 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 패드 컨디셔너.The protective film pattern is a pad conditioner, characterized in that made of a material having a lower hardness than the material forming the hard film pattern. 제 6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 보호막 패턴은 폴리실리콘, 실리콘탄화물, 실리콘산화물, 실리콘질화물 또는 이들 중 선택된 물질의 다층막으로 이루어진 것을 특징으로 하는 패드 컨디셔너.The protective film pattern is a pad conditioner, characterized in that consisting of a multilayer film of polysilicon, silicon carbide, silicon oxide, silicon nitride or a material selected from these. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 보호막 패턴은 Ni 또는 Co를 포함하는 내식성 금속으로 이루어진 것을 특징으로 하는 패드 컨디셔너.The protective film pattern is a pad conditioner, characterized in that made of a corrosion-resistant metal containing Ni or Co. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 기판 조각과 상기 경질막 패턴 사이에 완충막이 더 형성된 것을 특징으로 하는 패드 컨디셔너.The pad conditioner further comprises a buffer film formed between the substrate piece and the hard film pattern. 제 9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 완충막을 이루는 물질은 실리콘탄화물, 실리콘산화물, 실리콘질화물 또는 이들 중 선택된 물질의 다층막으로 이루어진 것을 특징으로 하는 패드 컨디셔너.The material of the buffer film is a pad conditioner, characterized in that consisting of a multilayer film of silicon carbide, silicon oxide, silicon nitride or a material selected from these. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 보호막 패턴의 내부가 충전 물질에 의해 채워진 것을 특징으로 하는 패드 컨디셔너.The pad conditioner, characterized in that the inside of the protective film pattern is filled with a filling material. 제 11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 충전 물질은 SOG 또는 폴리머인 것을 특징으로 하는 패드 컨디셔너.Wherein said filler material is SOG or a polymer. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 경질막 패턴과 상기 보호막 패턴의 구조가 반복 형성되어 복층의 경질막 패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 패드 컨디셔너.The pad conditioner, characterized in that the structure of the hard film pattern and the protective film pattern is repeatedly formed to form a multi-layer hard film pattern. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 경질막 패턴은 상기 컨디셔닝 면에 대해 돌출된 것을 특징으로 하는 패드 컨디셔너.The hard film pattern is protruded with respect to the conditioning surface. 기판에 홀을 형성하는 단계;Forming holes in the substrate; 상기 기판 상부면과 상기 홀 측벽 및 저면에 경질막을 형성하는 단계;Forming a hard film on the upper surface of the substrate, the sidewalls and the bottom of the hole; 상기 경질막 위에 보호막을 형성하는 단계;Forming a protective film on the hard film; 상기 결과물의 상부면 또는 하부면 중 적어도 한쪽 면을 씨닝하여 상기 경질막 중 상기 홀 측벽에 형성된 부분을 노출하는 단계;Thinning at least one of an upper surface and a lower surface of the resultant to expose a portion of the hard film formed on the sidewall of the hole; 상기 기판을 조각으로 나누는 단계; 및Dividing the substrate into pieces; And 상기 기판 조각 복수개를 상기 몸체의 가공면에 부착하는 단계를 포함하는 패드 컨디셔너 제조 방법. Attaching the plurality of pieces of substrate to the machined surface of the body. 제 15항에 있어서,The method of claim 15, 상기 기판은 실리콘, 유리 또는 폴리머로 이루어진 것을 특징으로 하는 패드 컨디셔너 제조 방법.Wherein said substrate is made of silicon, glass or polymer. 제 15항에 있어서,The method of claim 15, 상기 경질막을 형성하는 단계 전에 상기 기판 상부면과 상기 홀 측벽 및 저면에 완충막을 형성하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 패드 컨디셔너 제조 방법.And forming a buffer film on the upper surface of the substrate, the sidewalls of the hole, and the bottom of the hard film before forming the hard film. 제 15항에 있어서,The method of claim 15, 상기 보호막을 형성하는 단계 전에 상기 기판 상부면과 상기 홀 저면에 형성된 경질막을 제거하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 패드 컨디셔너 제조 방법.And removing the hard film formed on the upper surface of the substrate and the lower surface of the hole before the forming of the passivation layer. 제 15항에 있어서,The method of claim 15, 상기 보호막을 형성하는 단계 이후에 충전 물질로 상기 홀 내부를 채워 넣는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 패드 컨디셔너 제조 방법.And filling the inside of the hole with a filling material after the forming of the passivation layer. 제 15항에 있어서,The method of claim 15, 상기 기판 조각과 상기 몸체와의 부착은 접착 물질에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 패드 컨디셔너 제조 방법.And the attachment of the substrate piece to the body is made of an adhesive material.
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