KR20090025042A - 연마패드용 컨디셔닝 디스크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연마패드용 컨디셔닝 디스크에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연마패드의 컨디셔닝 작업시 발생되는 절삭돌기의 탈락을 최소화할 뿐만 아니라 그 제조원가를 대폭 절감할 수 있는 연마패드용 컨디셔닝 디스크에 관한 것이다.

본 발명에 의한 컨디셔닝 디스크는, 디스크 본체; 및 상기 디스크 본체의 표면에 와이어 형상으로 돌출된 복수의 절삭돌기를 포함하고, 상기 복수의 절삭돌기는 내식성 재질로 이루어진다.

연마, 패드, 와이어, 절삭돌기, 컨디셔닝, 디스크

Description

연마패드용 컨디셔닝 디스크{CONDITIONING DISC FOR POLISHING PAD}

본 발명은 연마패드용 컨디셔닝 디스크에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연마패드의 컨디셔닝 작업시 발생되는 절삭돌기의 탈락을 최소화할 뿐만 아니라 그 제조원가를 대폭 절감할 수 있는 연마패드용 컨디셔닝 디스크에 관한 것이다.

일반적으로 화학기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing; CMP)란, 가공 변질층이 형성되는 기계적 연마의 단점과 높은 형상 정밀도를 얻을 수 없는 화학적 단점을 보완하기 위하여 개발된 연마 가공법으로서, 화학기상증착법(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition; PECVD)과 반응이온에칭(Reactive Ion Etching; RIE)과 더불어 서브 미크론 스케일(submicron scale)의 칩을 제조함에 있어 필수적으로 요구되는 공정이다.

이러한 화학기계적 연마는 상술한 바와 같이 가공변질층이 형성되지 아니하고 높은 형상정밀도를 얻을 수 있는 장점이 있다.

한편, 이러한 화학기계적 연마에 이용되는 연마패드는 웨이퍼 등과 같은 대상물의 표면을 연마하는 과정에서 그 표면거칠기가 감소된다. 만약 연마패드의 표면거칠기가 원상태로 회복시키지 않는다면 후속하는 연마공정에서 연마속 도(removal rate) 및 균일성(uniformity)에 악영향을 끼치게 된다.

이에 따라, 이러한 연마패드의 표면거칠기를 회복시킴과 더불어 새로운 슬러리(slurry)를 공급하기 위한 컨디셔닝 디스크를 이용한 컨디셔닝 공정(conditioning)이 필수적으로 요구되고, 이러한 컨디셔닝 공정에 의해 연마패드는 그 기공도를 일정하게 유지할 수 있고, 그 표면거칠기를 회복하며, 불균일 변형을 억제하여 평탄도를 유지할 수 있으며, 연마패드의 기공들에 슬러리(slurry)를 원활하게 공급할 수 있다.

이러한 구성에 의해, 연마패드측에 새로운 슬러리를 공급하면서 컨디셔닝 디스크를 패드의 표면측에 일정압력으로 누름으로써 컨디셔닝한다.

종래의 컨디셔닝 디스크는 디스크 본체 및 디스크 본체의 표면에 구비된 다수의 절삭돌기를 포함하고, 이 절삭돌기는 다이아몬드 재질로 이루어진다.

이에 따라, 종래의 컨디셔닝 디스크는 다이아몬드 재질의 절삭돌기로 인해 그 제조원가가 매우 높은 단점이 있었다.

한편, 종래의 화학기계적 연마는 CVD(Chemicla Vapor Deposition)를 이용한 산화물 라인(oxide line)에서 주로 이루어졌고, 이에 산화물은 연마 슬러리를 산도 pH 5.5이상에서 사용하기 때문에 부식문제가 중요하지 않았었다. 그러나 현재의 반도체 기술의 개발과 변천과정에서 PVD(Physical Vapor Deposition) 등을 이용한 금속라인(metallic line; W, Al, Cu 등)이 증가하고, 이러한 금속의 경우에는 연마 슬러리를 산도 pH 2.0 이하의 강산에서 사용하기 때문에 금속의 부식에 의해 다이아몬드 재질의 절삭돌기가 쉽게 탈락되는 단점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 연마패드의 컨디셔닝 작업시 발생되는 절삭돌기의 탈락을 최소화할 뿐만 아니라 그 제조원가를 대폭 절감할 수 있는 연마패드용 컨디셔닝 디스크를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 컨디셔닝 디스크는,

디스크 본체; 및

상기 디스크 본체의 표면에 와이어 형상으로 돌출된 복수의 절삭돌기를 포함하고,

상기 복수의 절삭돌기는 내식성 재질로 이루어진다.

상기 복수의 절삭돌기는 동일한 길이로 형성되어 전체적으로 균일한 높이의 단일층으로 이루어질 수 있다.

이와 달리, 상기 복수의 절삭돌기는 서로 다른 길이로 형성되어 전체적으로 서로 다른 높이의 복층으로 이루어질 수도 있다.

상기 복수의 절삭돌기는 그 표면에 이형층이 피복된다.

상기 복수의 절삭돌기들 사이에는 배출통로가 형성된다.

상기 절삭돌기는 크롬을 함유한 내식성 금속, 스테인레스, 강철, 엔지니어링 플라스틱, 세라믹, 초경합금 중에서 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물로 이루어질 수 있다.

상기 절삭돌기에는 미세한 연마입자가 더 함유될 수도 있다.

이상과 같은 본 발명은 내식성 금속재질의 절삭돌기를 이용함으로써 그 제조원가를 대폭 감소시킬 뿐만 아니라 부식에 의한 절삭돌기의 탈락을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 절삭돌기의 표면에 불소계열의 이형재를 피복하여 슬러리가 절삭돌기의 표면에 부착됨을 방지하고, 이에 의해 부식에 의한 절삭돌기의 탈락을 더욱 최소화할 수 있다.

그리고, 본 발명은 복수의 절삭돌기들 사이에 하나 이상의 배출통로를 형성함으로써 복수의 절삭돌기 사이에 각종 오염물질 또는 슬러리가 잔류하는 것을 방지할 수 있다.

도 1 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 연마패드용 컨디셔닝 디스크를 도시한다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 연마패드용 컨디셔닝 디스크는 디스크 본체(10), 디스크 본체(10)의 표면에 구비된 복수의 절삭돌기(12)를 포함한다.

디스크 본체(10)는 일정 두께를 갖는 원판 또는 그외 다양한 형상의 판 구조로 이루어지고, 그 재질은 세라믹과 같은 비금속 무기질재료, 스테인레스 등과 같은 내식성 금속 등이 이용될 수 있다.

각 절삭돌기(12)는 가늘고 긴 와이어 형상으로 이루어지고, 이러한 다수의 절삭돌기(12)가 디스크 본체(10)의 표면에 접착제 등을 통해 고정적으로 부착됨으로써 소정의 브러쉬 형상을 이루게 된다.

절삭돌기(12)는 부식에 대한 저항성이 높은 내식성 재질로 이루어짐으로써 부식에 대한 저항성을 높여 절삭돌기(12)의 탈락 내지 이탈을 최소화할 수 있다.

보다 구체적으로는 절삭돌기(12)는 12 중량%의 크롬을 함유한 금속재질, 스테인레스, 강철, 엔지니어링플라스틱, 세라믹(지르코니아계열, SiC, Al2O3), 초경합금 중에서 어느 하나 또는 둘이상의 혼합물로 이루어질 수 있다.

이러한 절삭돌기(12)의 재질에는 숫돌, 다이아몬드, 실리카, 토르말린 등과 같은 미세한 연마입자가 더 혼합됨으로써 연마패드의 컨디셔닝 효율을 보다 향상시킬 수 있다.

한편, 절삭돌기(12)는 원기둥 또는 다각기둥 형상으로 이루어질 수 있고, 이 절삭돌기(12)의 자유단부는 도 3에 도시된 바와 같이 반구형상으로 형성될 수 있다.

이와 달리 절삭돌기(12)의 자유단부는 도 7에 도시된 바와 같이 원기둥형상(12w, 도 7(a) 참조), 다각기둥형상(12x, 도 7(b) 참조), 원뿔형상(12y, 도 7(c) 참조), 다각뿔형상(12z, 도 7(d) 참조) 등과 같이 다양한 형상으로 이루어질 수 있다.

그리고, 각 절삭돌기(12)는 그 외표면에 테프론 등과 같은 불소수지, 세라믹 등과 같은 이형재가 피복된 이형층(13)이 형성될 수 있다. 이러한 이형층(13)은 연마패드의 컨디셔닝 공정 중 연마패드에서 발생되는 각종 오염물질, 잔류슬러리 등이 절삭돌기(12)측에 부착됨을 방지할 수 있고, 이에 의해 절삭돌기(12)의 부식을 최소화함으로써 절삭돌기(12)의 탈락 내지 이탈 등을 최소화할 수 있다.

또한, 디스크 본체(10)의 표면에 구비된 다수의 절삭돌기(12) 들 사이에는 연마패드의 오염물질, 잔류슬러리 등을 외부로 용이하게 배출할 수 있는 복수의 배출통로(14)가 형성되고, 이 배출통로(14)는 디스크 본체(10)의 표면에 절삭돌기(12)가 구비되지 않은 영역에 형성되며, 각 배출통로(14)의 일단은 외측으로 개방된다. 이 배출통로(14)는 연마패드의 오염물질, 잔류슬러리 등을 외부로 배출함으로써 와이어 형상의 절삭돌기(12)들 사이에 각종 오염물질 또는 잔류슬러리가 잔류됨을 방지할 뿐만 아니라 연마패드의 기공도를 일정하게 유지하고, 불균일한 변형을 억제하여 평탄도를 유지하며, 연마패드에 형성된 기공들에 슬러리를 보다 원활하게 공급할 수 있다.

배출통로(14)의 형상은 도 1 및 도 2에 예시된 바와 같이 방사상으로 형성될 수 있지만, 본 발명은 이에 한정하지 않고 오염물질, 잔류슬러리의 배출을 용이하게 할 수 있도록 다양한 설계변경이 가능할 것이다.

그리고, 다수의 절삭돌기(12)는 각각 그 길이가 상호 동일하게 형성됨으로써 도 3에 도시된 바와 같이 균일한 높이의 단일층으로 이루어질 수 있다.

이와 달리, 다수의 절삭돌기(12)는 도 4에 도시된 바와 같이 서로 다른 길이를 가진 복수의 절삭돌기군(12a, 12b)들이 교대로 형성됨으로써 2층 이상의 복층 구조로 이루어질 수도 있을 것이다.

이러한 복층 구조의 절삭돌기(12)는 서로 다른 길이를 가진 복수의 절삭돌기군(12c, 12d, 12e)이 그 중심부로 갈수록 그 높이가 높아지는 구조(도 5 참조), 또는 서로 다른 길이를 가진 복수의 절삭돌기군(12f, 12g, 12h)이 그 중심부로 갈수록 그 높이가 낮아지는 구조(도 6 참조) 등으로 형성될 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 절삭돌기(12)는 상호 동일한 길이 또는 서로 다른 길이로 형성됨으로써 디스크 본체(10)의 표면에 단일층 또는 2층 이상의 복층 구조로 이루어질 수 있다. 이와 같은 복층 구조의 절삭돌기(12)에 의해 본 발명의 컨디셔닝 디스크는 절삭돌기(12)의 마모에 대한 사용수명을 대폭 증대시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연마패드용 컨디셔닝 디스크를 도시한 사시도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연마패드용 컨디셔닝 디스크를 도시한 평면도.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연마패드용 컨디셔닝 디스크를 도시한 측면도.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연마패드용 컨디셔닝 디스크를 도시한 측면도.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 연마패드용 컨디셔닝 디스크를 도시한 사시도.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 연마패드용 컨디셔닝 디스크를 도시한 사시도.

도 7은 본 발명의 절삭돌기의 자유단부를 실시형태별로 도시한 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명 *

10 : 디스크 본체 12 : 절삭돌기

14 : 배출통로

Claims (7)

1. 디스크 본체; 및

   상기 디스크 본체의 표면에 와이어 형상으로 돌출된 복수의 절삭돌기를 포함하고,

   상기 복수의 절삭돌기는 내식성 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 연마패드용 컨디셔닝 디스크.
2. 제1항에 있어서,

   상기 복수의 절삭돌기는 동일한 길이로 형성되어 전체적으로 균일한 높이의 단일층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연마패드용 컨디셔닝 디스크.
3. 제1항에 있어서,

   상기 복수의 절삭돌기는 서로 다른 길이로 형성되어 전체적으로 서로 다른 높이의 복층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연마패드용 컨디셔닝 디스크.
4. 제1항에 있어서,

   상기 복수의 절삭돌기는 그 표면에 이형층이 피복된 것을 특징으로 하는 연마패드용 컨디셔닝 디스크.
5. 제1항에 있어서,

   상기 복수의 절삭돌기들 사이에는 배출통로가 형성된 것을 특징으로 하는 연마패드용 컨디셔닝 디스크.
6. 제1항에 있어서,

   상기 절삭돌기는 크롬을 함유한 내식성 금속, 스테인레스, 강철, 엔지니어링 플라스틱, 세라믹, 초경합금 중에서 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연마패드용 컨디셔닝 디스크.
7. 제6항에 있어서,

   상기 절삭돌기는 미세한 연마입자가 더 함유되는 것을 특징으로 하는 연마패드용 컨디셔닝 디스크.

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