KR20110124987A

KR20110124987A - Ｃｍｐ 패드 컨디셔너 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20110124987A
Application number: KR1020100044488A
Authority: KR
Inventors: 김신경; 송병의; 박문석; 최영일; 김강준; 정태순; 김정; 변성근; 이재수; 이윤재
Original assignee: 신한다이아몬드공업 주식회사
Priority date: 2010-05-12
Filing date: 2010-05-12
Publication date: 2011-11-18
Also published as: KR101087029B1

Abstract

여기에서는 CMP 패드 컨디셔너의 제조방법이 개시된다. 이 CMP 패드 컨디셔너 제조방법은, (a) 디스크형의 기재를 준비하는 단계와, (b) 상기 기재의 주 표면에 복수의 트렌치를 형성하는 단계와, (c) 상기 트렌치가 형성된 영역을 피하도록, 상기 기재의 주 표면에 지립 고착 영역을 정의하는 단계와; (d) 상기 지립 고착 영역에 다수의 지립들을 배치하고 고착하는 단계와, (e) 상기 (d) 단계 후, 상기 지립 고착 영역과 상기 트렌치를 모두 덮는 도금층을 형성하는 단계를 포함한다.

Description

ＣＭＰ 패드 컨디셔너 및 그 제조방법{CMP PAD CONDITIONER AND ITS MANUFACTURING METHOD}

본 발명은 CMP 패드 컨디셔너 및 그것의 제조방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는, 슬러리 유로가 깊이 방향으로 확장된 CMP 패드 컨디셔너 및 그 제조방법에 관한 것이다.

CMP(화학기계적 연마; Chemical Mechanical Polishing) 공정이 많은 산업 분야에서 특정 피가공물의 표면을 연마하는데 이용되고 있다. 특히, 반도체 소자, 마이크로 전자소자 또는 컴퓨터 제품 등의 제조 분야에서, 세라믹, 실리콘, 유리, 석영, 금속 및/또는 이들의 웨이퍼를 연마하는 용도로 CMP 공정이 많이 이용되고 있다. CMP 공정은 웨이퍼 등의 피가공물에 대면하여 회전하는 CMP 패드의 이용을 수반한다. 또한, CMP 공정 중, CMP 패드에는 화학물질을 함유하는 액체 슬러리와 연마 입자가 첨가된다.

반도체 소자의 제조 분야에서, CMP 공정 중 웨이퍼에 생기는 스크래치나 결함이 반도체 소자의 수율 및 생산성을 떨어뜨린다. 특히, 상대적으로 큰 직경의 웨이퍼를 그에 상응하게 큰 CMP 패드를 이용해 평탄화하는 CMP 공정에서는, 웨이퍼와 CMP 패드에 가해지는 충격과 스트레스가 더욱 커지며, 슬러리와 이물질에 의한 오염 및 스크래치 등의 결함 발생 빈도도 커진다.

CMP 공정에 의한 연마 품질에 있어서, 특히 중요한 것은 CMP 패드 전체에 넓게 퍼져 유지되는 연마 입자들의 분포이다. CMP 패드의 상부는 통상적으로 섬유 또는 소형 공극과 같은 메커니즘에 의해 연마 입자들을 지지하며, 그와 같은 섬유 또는 소형 공극이 CMP 패드의 성능을 결정한다. 따라서, CMP 패드의 성능 유지를 위해서는, CMP 패드의 상부 섬유 조직을 가능한 한 플렉시블한 직립 상태로 유지하고, 새로운 연마 입자들을 수용할 수 있는 여분의 공극들이 충분히 확보되어야 한다. 이를 위해, CMP 패드 컨디셔너에 의한 CMP 패드의 컨디셔닝 또는 드레싱 공정이 필요하다.

CMP 패드 컨디셔너는, CMP 패드에 대면하여 회전하면서, CMP 패드 상부를 컨디셔닝 또는 드레싱하는 공구로서, 금속 모재 상에 다수의 다이아몬드 지립들이 고착된 구조를 포함한다. 전형적인 CMP 패드 컨디셔너에 있어서, 그것에 구비된 다이아몬드 지립들은 CMP 패드에 적당히 또는 과다하게 침투하여 실제적인 드레싱을 한다. 그러나, 위와 같은 CMP 컨디셔너는 슬러리의 배출 통로가 적거나 거의 없고, CMP 패드 상부에 손상을 입힐 우려가 많은 문제점이 있다.

이에 대해, 종래에는 기재 상에 다이아몬드 지립들이 고착되지 않는 영역을 넓게 하여, 영역적으로 슬러리 통로를 확보하려는 기술이 제안된 바 있으며, 또한, 지립들의 높이를 다르게 하는 기술도 제안된 바 있다. 그러나, 위와 같은 기술들은 CMP 패드 컨디셔닝에 참여하는 다이아몬드 지립들의 개수를 감소시킨다는 점에서 효용성이 작았다.

따라서, 본 발명의 기술적 과제는, 다이아몬드 지립들이 형성되는 기재의 깊이 방향으로 슬러리 통로를 확장하여, 실제 CMP 패드 컨디셔닝 작업에 참여하는 다이몬드 지립의 개수를 줄이지 않고도 충분한 슬러리 통로를 확보하는데에 있다.

본 발명의 일 측면에 따라 CMP 패드 컨디셔너의 제조방법이 제공된다. 이 제조방법은, (a) 디스크형의 기재를 준비하는 단계와; (b) 상기 기재의 주 표면에 복수의 트렌치를 형성하는 단계와; (c) 상기 트렌치가 형성된 영역을 피하도록, 상기 기재의 주 표면에 지립 고착 영역을 일정 패턴으로 정의하는 단계와; (d) 상기 지립 고착 영역에 다수의 지립들을 배치하고 고착하는 단계와; (e) 상기 지립들을 배치한 후, 상기 지립 고착 영역과 상기 트렌치를 모두 덮는 도금층을 형성하는 단계를 포함한다.

일 실시예에 따라, 상기 (b) 단계는 상기 복수의 트렌치와 함께 상기 기재의 중앙과 테두리 중 적어도 한 영역에 단차부를 형성할 수 있다.

일 실시예에 따라, 상기 (b) 단계는, 상기 기재의 주 표면에 대하여 포토레지스트층을 형성하는 단계와, 노광 공정 및 현상 공정에 의해 상기 포토레지스트층을 부분적으로 제거해 상기 기재의 주 표면 일부 영역을 노출시키는 단계와, 상기 기재의 주 표면의 노출 영역을 식각하는 단계를 포함한다.

일 실시예에 따라, 상기 (c) 단계는, 상기 복수의 트렌치를 덮도록 상기 기재의 주 표면에 포토레지스트층을 형성하는 단계와, 노광 및 현상 공정에 의해 상기 다이아몬드 지립들이 고착될 영역을 노출시키는 단계를 포함한다.

대안적으로, 상기 (b) 단계는 상기 기재의 주 표면에 대한 기계 가공에 의해 상기 복수의 트렌치를 형성할 수 있다.

일 실시예에 따라, 상기 (b) 단계는 상기 복수의 트렌치 각각을 상기 기재의 중앙 영역으로부터 상기 기재의 테두리 영역까지 연속적으로 또는 불연속적으로 연장되게 형성할 수 있다.

일 실시예에 따라, 상기 (b) 단계는 상기 복수의 트렌치 각각을 연속적인 또는 불연속적인 직선 또는 곡선 형태로 형성할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따라 CMP 패드 컨디셔너가 제공된다. 이 CMP 패드 컨디셔너는 주 표면을 갖는 디스크형의 기재와, 슬러리 통로를 깊이 방향으로 확장하도록, 상기 기재의 주 표면에 형성되는 복수의 트렌치와, 상기 트렌치를 피해 상기 기재의 주 표면에 배치되는 다수의 지립들과, 상기 지립들이 배치된 영역과 상기 지립들이 없는 상기 트렌치를 모두 덮도록 형성된 도금층을 포함한다.

일 실시예에 따라, 상기 복수의 트렌치는 상기 기재의 중앙 영역으로부터 상기 기재의 테두리 영역까지 연속적 또는 불연속적으로 연장될 수 있다. 상기 테두리 영역 중 적어도 한 영역에는 상기 복수의 트렌치와 만나는 단차부가 형성될 수 있다.

일 실시예에 따라, 상기 복수의 트렌치 각각은 연속적 또는 불연속적인 직선 또는 곡선 형태를 가질 수 있다.

본 명세서에서, 용어 '지립' 또는 '다이아몬드 지립'은 일반적인 다이아몬드 입자는 물론이고, 다결정질 다이아몬드(PCD), 입방정 붕화 질소(cBN) 또는 다결정질 입방정 질화 붕소(PcBN) 등 CMP 패드의 컨디셔닝 또는 드레싱에 이용될 수 있는 모든 종류의 입자를 포함한다.

본 발명에 따르면, 다이아몬드 지립들이 고착되는 영역의 면적을 줄이지 않고도, 기재에 형성된 트렌치에 의해 깊이 방향으로 슬러리 통로를 확장할 수 있다. 또한, 본 발명은 트렌치와 다이아몬드 지립들이 존재하는 기재의 주 표면 전체를 도금층이 덮고 있어서 기재의 주 표면에 양질의 표면을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명은 다이아몬드 지립이 배치되는 영역을 미리 일정 패턴으로 정의하는 기술에 의해 트렌치들이 형성된 영역 외에만 규칙적인 배열로 다이아몬드 지립들을 배치할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 CMP 패드 컨디셔너를 도시한 평면도.
도 2a는 도 1의 I-I를 따라 취해진 단면도.
도 2b는 도 1의 II-II를 따라 취해진 단면도.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 CMP 패드 컨디셔너 제조방법을 설명하기 위한 도면들.
도 7 및 도 8은 본 실시예에 따른 CMP 패드 컨디셔너와 비교예에 따른 CMP 패드 컨디셔너의 패드 마모 테스트를 비교하기 위한 도면들.
도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 CMP 패드 컨디셔너와 비교예에 따른 CMP 패드 컨디셔너를 이용하여 각각 컨디셔닝 공정이 이루어진 패드들의 웨이퍼 막질 제거 성능을 비교하기 위한 도면들.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 CMP 패드 컨디셔너를 도시한 평면도이며, 도 2a는 도 1의 I-I를 따라 취해진 단면도이며, 도 2b는 도 1의 II-II를 따라 취해진 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 CMP 패드 컨디셔너(100)는 기재(110)와, 상기 기재(110)의 일면에 고착된 다수의 다이아몬드 지립들(120)을 포함한다. 상기 기재(110)는 대략 디스크(disc) 형태를 가지며, 예를 들면, 스테인레스 스틸과 같은 고강도의 철 합금 재료로 이루어질 수 있다. 본 실시예에서, 상기 기재(110)는 SUS420J2와 같은 철 합금 재료를 담금질(quenching)한 것이 이용되지만, 본 발명이 이에 제한되어서는 아니되며, 다양한 종류의 금속 재료로 만들어질 수 있다.

상기 기재(110)의 표면에는 복수의 트렌치(112)들이 일정 간격으로 형성된다. 상기 복수의 트렌치(112)들은 슬러리의 통로를 깊이 방향으로 확장하기 위해 마련된다. 또한, 상기 기재(110) 상의 상기 트렌치(112) 외의 영역에는 상기 다이아몬드 지립(120)들이 일정 패턴의 배열로 고착되어 있다. 다이아몬드 지립(120)들의 배열이 불규칙한 경우, 연마패드(미도시됨)의 드레싱이 불규칙하게 이루어지고, 다이아몬드 지립들의 원치 않는 탈락 가능성이 커진다. 기재(110)에 형성된 트렌치(112) 외의 영역에 일정 패턴으로 다이아몬드 지립(120)들을 일정 패턴으로 배열하는 것도 본 발명이 제공하는 여러 특징들 중 하나의 특징이라는 점에 주목한다.

상기 복수의 트렌치(112)들은 상기 기재(110)의 중앙 영역으로부터 상기 기재(110)의 테두리 영역까지 방사상으로 연속되게 연장된다. 하지만, 상기 복수의 트렌치(112)들이 상기 중앙 영역으로부터 테두리 영역까지 간헐적으로 끓어지면서 연장될 수 있다(도 11의 (b) 참조). 또한, 상기 트렌치(112)들의 평면 형상이 도 1에 도시된 것과 같은 방사상 형상으로 제한되어서는 아니되며, 원형, 스트라이프형, 또는 다른 기하학적 형상으로 형성될 수 있음에 유의한다. 상기 기재(110)의 테두리 영역에는 상기 트렌치(112)들의 단부와 만나는 림형 단차부(113)가 형성된다. 상기 림형 단차부(113)는, 트렌치(112)들과 마찬가지로, 다이아몬드 지립(120)이 부착되는 높이보다 더 낮게 함몰되어 슬러리의 통로가 된다. 바람직하게는, 상기 림형 단차부(113)는 상기 트렌치(112)들의 높이와 동일한 높이를 갖는 것이 선호된다.

도 2a를 참조하면, 기재(110)의 주 표면(110a)에는 트렌치(112)가 형성되며, 상기 기재의 주 표면(110a) 상에는 도금층(130)이 전체적으로 형성된다. 이 도금층(130)은 트렌치(112)의 내부면들도 전체적으로 덮고 있다. 또한, 다이아몬드 지립(120)들은 고착 재료에 의해 기재의 주 표면(110a)에 고정되어 있으며, 상기 도금층(130)은, 다이아몬드 지립(120)들이 고착되어 있는 주 표면(110a)과, 상기 트렌치(112)의 내부면들을 전체적으로 덮는다. 상기 도금층(130)에 의해, 트렌치(112)의 내부면들을 포함하는 기재(110)의 주 표면 전체가 매끄럽게 형성될 수 있다. 깊이 방향으로 충분한 슬러리 공간을 확보하도록, 상기 트렌치(112) 내부에는 다이아몬드 지립(120)들이 존재하지 않는다. 상기 도금층(130)은 Cu, Ni, Pd, Cr 또는 이들 재료의 합금으로 된 단일 도금층, 또는, 복수의 도금층들이 적층된 구조를 가질 수 있다. 상기 고착 재료는 도금층의 일부일 수 있으며, 도금층과 다른 재료일 수 있다.

도 2b를 참조하면, 상기 기재(110)의 주 표면(110a)에는 림형 단차부(113)가 형성된다. 도금층(130)은 상기 림형 단차부(113)에도 형성된다. 상기 림형 단차부(113)는 트렌치(112; 도 2a)와 동일 높이를 갖는 것이 선호되며, 그 단차부(113)에도 다이아몬드 지립(120)들이 존재하지 않는다.

도 2a 또는 도 2b에 도시된 것과 같은 트렌치(112) 또는 림형 단차부(113)의 깊이는 0.001~0.1mm, 바람직하게는, 0.002~0.02mm, 더 바람직하게는, 0.005~0.01mm로 정해지는 것이 바람직하다. 기재(110) 상에서 다이아몬드 지립(120)들이 존재하지 않은 트렌치(112)와 림형 단차부(113)의 면적은 다이아몬드 지립(120)들이 존재하는 영역에 비해 작은 면적을 갖는 것이 선호된다.

이제 본 발명의 일 실시예에 따른 CMP 패드 컨디셔너의 제조방법에 대해 설명한다.

본 실시예에 따른 CMP 패드 컨디셔너의 제조방법은 기재에 복수의 트렌치를 형성하는 공정과, 기재 상에 다이아몬드 지립들의 고착 영역을 정의하는 공정과, 상기 다이아몬드 지립을 기재 상에 배치하는 공정과, 상기 기재에 도금층을 형성하는 공정을 포함한다. 이때, 상기 트렌치를 형성하는 공정에서 기판의 중앙 부분 및/또는 테두리 부근에 단차부를 함께 형성할 수 있다.

먼저, 도 3 및 도 4는 기재의 주 표면에 복수의 트렌치를 형성하는 공정을 보여준다.

도 3의 (a)를 참조하면, 기재(110)의 표면에 포토레지스트층(P1)을 먼저 형성하고, 포토레지스트층(P1)의 위로 그 포토레지스트층(P1)을 영역적으로 가리는 마스크(M1)를 위치시키고, 마스크(M1) 위에서 포토레지스트층(P1)에 U.V(자외선)을 조사하는 노광 공정이 보여진다. 본 실시예에서, 포토레지스트층(P1)을 형성하는 공정은 건식감광필름(DFR; Dry Film Photoresist)을 기재 표면에 부착하여 이루어진다. 그리고, 상기 노광 공정은 네가티브 방식, 즉, 마스크(M1)에 의해 가려지지 않는, 포토레지스트층(P1)의 노출 부분이 자외선에 의해 경화되어, 뒤 이은 도 3의 (b)에 도시된 현상(developing) 공정에 의해, 상기 자외선을 조사 받은 노출 부분이 기재(110) 표면에 남는 방식이 채택된다. 도 3의 (b)에 있어서, 점선으로 표시된 부분은 현상 공정 중에 현상액에 의해 제거되는 부분이다.

도 4의 (a) 및 도 4의 (b)를 참조하면, 도 3의 (a) 및 (b)에 도시된 공정에서 포토레지스트층(P1)에 의해 정의된 기재(110)의 일부 영역들이 식각되어 그 식각된 영역들에 트렌치(112)들이 형성된다. 도시하지는 않았지만, 앞에서 설명한 것과 같은 림형 단차부(113; 도 1 참조)가 함께 형성될 수 있다. 식각 공정은 예컨대, 약 50℃의 온도에서 염화제2철(Ferric Chloride; FeCl₃ㆍ6H₂O)와 같은 식각 용액이 노즐(N)에 의해 분사되어 이루어질 수 있다. 상기 기재(110)가 상기 노즐(N)에 의해 분사되는 식각 용액에 통과하는 과정에서 상기 식각 용액에 노출된 부분에 위치한 기재(110)의 표면이 식각되어 기재(110) 표면에는 복수의 트렌치(112)들이 미리 정해진 깊이 및 폭으로 형성된다.

도 5의 (a), (b) 및 (c)는 기재(110)의 주 표면 상에 다이아몬드 지립들이 고착될 영역을 정의하는 공정을 보여준다.

도 5의 (a)를 참조하면, 트렌치(112)들이 형성된 기재(110)의 주 표면 상으로 트렌치(112)를 덮는 높이의 포토레지스트층(P2)이 전체적으로 형성된다. 이때, 상기 포토레지스트층(P2)으로 건식감광필름, 즉, DFR이 이용된다. 다음, 도 5의 (b) 및 (c)에 도시된 바와 같이, 마스크(M2)를 포토레지스트층(P2) 위에 위치시킨 후, U.V 조사에 의한 노광 공정과 그에 뒤 이은 현상 공정이 차례대로 수행된다. 이때의 노광 공정 및 현상 공정은 마스크에 의해 가려진 부분이 제거되는 네가티브 방식이 채택되었다. 상기 공정에 의해, 포토레지스트츠층(P2)이 제거된 영역들, 즉, 기재(110)의 노출 영역들이 다이아몬드 지립(120)들이 고착될 수 있는 영역들로 정의된다. 이때, 다이아몬드 지립들(120)이 보다 더 정확하게 안착될 수 있게 상기 노출 영역들에 다이아몬드 지립들이 안착되는 홈들을 형성할 수 있다.

도 6의 (a), (b), (c) 및 (d)는 다이아몬드 지립들을 기재의 주 표면에 배치 ,고착, 포토레지스트층 제거 및 기재 상의 도금 공정을 차례대로 보여준다.

도 6의 (a)를 참조하면, 다이아몬드 지립(120)들이 도 5에 도시된 공정에 의해 상기 기재(110)가 주 표면에 정의된 영역들에 배치된다. 즉, 포토레지스트층(P2)가 제거된 각 영역에 다이아몬드 지립(120)들 각각이 배치된다. 이때, 도 5에 도시된 공정에 의해 트렌치(112)들과 단차부(113; 도 1 참조)가 형성되는 영역은 다이아몬드 지립(120)들이 고착되는 영역으로부터 제외된다.

다음, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 다이아몬드 지립(120)들이 상기 기재(110)의 주 표면에 고착된다. 고착 방식은, 위에서 언급한 바와 같이, 브레이징, 금속 소결 또는 전기 도금에 의해 형성된 접착층(130a)을 이용할 수 있다. 그리고, 다이아몬드 지립(120)은 50~500 메쉬(mesh)의 사이즈를 갖는 것이 바람직하다.

다음, 도 6의 (c)에 도시된 바와 같이, 상기 포토레지스트층(P2)을 제거하면, CMP 패드 드레싱 공정에서 슬러리의 배출 통로가 되는 트렌치(112)가 외부로 노출된다. 물론, 트렌치(112)와 함께 단차부(113; 도 1 참조)를 갖는 경우라면, 단차부(113)도 트렌치(112)와 함께 노출된다. 다음, 도 6의 (d)에 도시된 것과 같이, 기재(110)의 표면을 덮도록 도금공정이 수행되며, 이에 의해, 도금층(130)이 다이아몬드 지립(120)들이 고착된 영역과 트렌치(112)들이 형성된 영역, 더 나아가, 테두리의 단차부(113)가 형성된 영역을 모두 덮게 된다. 이때, 상기 도금 공정에 의해 형성된 도금층(130)이 상기 주 표면을 포함하는 기재(110)의 전체 표면을 덮는 것이 바람직하다.(도 2b 참조)

위와 같이 제조된 CMP 패드 컨디셔너의 성능을 종래의 CMP 패드 컨디셔너, 즉, 트렌치가 없는 CMP 패드 컨디셔너와 비교하는 성능 시험을 하였다.

위에서는 식각에 의해 트렌치를 형성하는 것에 대해 주로 설명이 이루어졌다. 하지만, 상기 트렌치는 기재 표면에 대한 기계 가공(예컨대, 절삭 가공)에 의해서도 형성될 수 있을 것이다.

[시험예 1: Pad wear test]

시험 조건은 아래의 [표 1]과 같다.

항목	조건
테이블 속도(회전속도)	65 rpm
컨디셔너 작업 속도(회전속도)	60 rpm
컨디셔너 압하 하중	8 lbf
컨디셔너 이송 속도	7.0 rpm
헤드 하중	4 lbf
테스트 시간	20시간
슬러리	Al CMP용 슬러리<A7100-A(1):A7100-B(1)>
슬러리 유량	20ml/min
패드	DOW (IC1010, 20")

도 7 및 [표 2]는 [표 1]의 조건으로 행해진 패드 마모 테스트의 시험 결과를 보여주는 것으로서, 시간당 평균 Pad wear(㎛/hr)를 보여준다.

도 7 및 [표 2]에서, 'Beta 제품'은 전술한 본 발명의 실시예에 따라 제조된 CMP 패드 컨디셔너를 의미하고, '일반 제품'은 트렌치와 단차를 형성하지 않고 동일 영역에 동일 개수의 다이아몬드 지립을 고착하여 만든 종래의 CMP 패드 컨디셔너이다.

	0~2시간	2~5시간	5~10시간	10~15시간	15~20시간	Pad wear 초기 대비 감소율
일반 제품	30.0㎛/hr	12.3㎛/hr	5.8㎛/hr	1.5㎛/hr	1.5㎛/hr	95%
Beta 제품	41.2㎛/hr	23.0㎛/hr	14.7㎛/hr	11.0㎛/hr	10.1㎛/hr	75%

도 8 및 [표 3]은 [표 1]의 조건으로 행해진 패드 마모 테스트의 시험 결과를 보여주는 것으로서, 시간대별 누적 Pad wear(㎛)를 보여준다.

	0~2시간	2~5시간	5~10시간	10~15시간	15~20시간	시간당 평균 Pad wear
일반 제품	60㎛	97.0㎛	126.0㎛	133㎛	141㎛	7.1㎛
Beta 제품	82.3㎛	151.3㎛	225.0㎛	280.0㎛	330.7㎛	16.5㎛

[시험예 2: 웨이퍼 막질 제거 테스트]

* Cu 슬러리를 이용한 CMP 패드 컨디셔닝

* 성능평가항목: 웨이퍼 막질 제거율(R/R 단위:Å/min ), 웨이퍼 막질 불균일도(N.U)

실험 재료	실험 조건
* 4인치 컨디셔너: Beta 제품(실시예) 일반 제품(비교예) 슬러리: Cu CMP용 슬러리(SP8100) 패드: Dow IC1010, 30" * 웨이퍼: Cu(12000Å) 막질의 300mm 웨이퍼 * machine: DOOPLA310	폴리싱 조건: -웨이퍼 압력(psi): 2.5 -리테이너 링 압력(psi):8 -Head/Platen speed(rpm): 87/98 -polishing 시간: 30s 컨디셔닝 조건 -압력(psi): 6 - 컨디셔너 회전속도(rpm): 84 - 컨디셔닝 시간: 30s *슬러리 유량: 250ml/min

위의 [표 4]의 조건으로 시험이 이루어졌으며, 시험 순서는 다음과 같다.

패드를 부착하고, 다음, DI 컨디셔닝 50분 진행하고 뒤이어 슬러리 컨디셔닝 10분 진행하고, 다음, 더미 웨이퍼 폴리싱을 30초 진행하고, 다음, 슬러리 폴리싱을 30초 진행하여, 웨이퍼 R/R과 N.U를 측정하였다. 다음, 패드를 탈착하였다.

도 9는 웨이퍼 Cu 막질의 제거율(R/R; Removal rate)을 보여주며, 도 10은 웨이퍼 막질의 불균일도(N.U; Non-Uniformity)를 보여주는 그래프이다. 도 9으로부터 본원발명(Beta 제품)을 이용한 CMP 패드 컨디셔닝 채택시, 패드의 웨이퍼 막질 제거율이 높고, 도 10으로부터 본원발명(Beta 제품)을 이용한 CMP 패드 컨디셔닝 채택시 패드의 균일한 막질 제거가 더 향상됨을 확인할 수 있었다.

도 11의 (a) 내지 (c)는 본 발명의 다양한 변형예들에 따른 CMP 패드 컨디셔너를 보여주는 도면들로서, CMP 패드 컨디셔너의 기재(110) 상에 트렌치(112)가 다양한 패턴 및 배치로 형성될 수 있음을 잘 보여준다.

110: 기재 112: 트렌치
113: 림형 단차부 120: 지립(다이아몬드 지립)
130: 도금층

Claims

CMP 패드 컨디셔너의 제조방법에 있어서,
(a) 디스크형의 기재를 준비하는 단계;
(b) 상기 기재의 주 표면에 복수의 트렌치를 형성하는 단계;
(c) 상기 트렌치가 형성된 영역을 피하도록, 상기 기재의 주 표면에 지립 고착 영역을 정의하는 단계;
(d) 상기 지립 고착 영역에 다수의 지립들을 배치하고 고착하는 단계; 및
(e) 상기 (d) 단계 후, 상기 지립 고착 영역과 상기 트렌치를 모두 덮는 도금층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 CMP 패드 컨디셔너 제조방법.
청구항 1에 있어서, 상기 (b) 단계는 상기 복수의 트렌치와 함께 상기 기재의 중앙과 테두리 중 적어도 한 영역에 단차부를 형성하는 것을 특징으로 하는 CMP 패드 컨디셔너 제조방법.
청구항 1에 있어서, 상기 (b) 단계는,
상기 기재의 주 표면에 대하여 포토레지스트층을 형성하는 단계와,
노광 공정 및 현상 공정에 의해 상기 포토레지스트층을 부분적으로 제거해 상기 기재의 주 표면 일부 영역을 노출시키는 단계와,
상기 기재의 주 표면의 노출 영역을 식각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 CMP 패드 컨디셔너 제조방법.
청구항 1에 있어서, 상기 (b) 단계는 상기 기재의 주 표면에 대한 기계 가공에 의해 상기 복수의 트렌치를 형성하는 것을 특징으로 하는 CMP 패드 컨디셔너 제조방법.
청구항 1에 있어서, 상기 (c) 단계는,
상기 복수의 트렌치를 덮도록 상기 기재의 주 표면에 포토레지스트층을 형성하는 단계와,
노광 및 현상 공정에 의해 상기 다이아몬드 지립들이 고착될 영역을 노출시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 CMP 패드 컨디셔너 제조방법.
청구항 1에 있어서, 상기 (b) 단계는 상기 복수의 트렌치 각각을 상기 기재의 중앙 영역으로부터 상기 기재의 테두리 영역까지 연속적으로 또는 불연속적으로 연장되게 형성하는 것을 특징으로 하는 CMP 패드 컨디셔너 제조방법.
청구항 1에 있어서, 상기 (b) 단계는 상기 복수의 트렌치 각각을 연속적 또는 불연속적인 직선 또는 곡선 형태로 형성하는 것을 특징으로 하는 CMP 패드 컨디셔너 제조방법.
CMP 패드 컨디셔너에 있어서,
주 표면을 갖는 디스크형의 기재;
슬러리 통로를 깊이 방향으로 확장하도록, 상기 기재의 주 표면에 형성되는 복수의 트렌치;
상기 트렌치를 피해 상기 기재의 주 표면에 배치되는 다수의 지립들; 및
상기 지립들이 배치된 영역과 상기 지립들이 없는 상기 트렌치를 모두 덮도록 형성된 도금층을 포함하는 것을 특징으로 하는 CMP 패드 컨디셔너.
청구항 8에 있어서, 상기 복수의 트렌치 각각은 상기 기재의 중앙 영역으로부터 상기 기재의 테두리 영역까지 연속적 또는 불연속적으로 연장된 것을 특징으로 하는 CMP 패드 컨디셔너.
청구항 9에 있어서, 상기 테두리 영역과 상기 중앙 영역 중 적어도 한 영역에는 상기 복수의 트렌치와 만나는 단차부가 형성된 것을 특징으로 하는 CMP 패드 컨디셔너.
청구항 10에 있어서, 상기 복수의 트렌치 각각은 연속적 또는 불연속적인 직선 또는 곡선 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 CMP 패드 컨디셔너.