KR20120103150A - Recycling method of cmp pad conditioner having end of life and recycled cmp pad conditioner treated thereby - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 CMP 패드 컨디셔너에 대한 것으로 보다 구체적으로는 CMP 패드 컨디셔너 중 기판 표면에 일정한 패턴 형태로 형성된 돌출부와 그 표면에 다이아몬드층이 코팅된 CMP 패드 컨디셔너는 다이아몬드층이 마모되면 수명이 종료되는데, 이처럼 수명이 종료된 CMP 패드 컨디셔너를 재활용함으로써 자원을 절약할 수 있는 수명이 종료된 CMP 패드 컨디셔너 재활용방법 및 상기 재활용방법이 수행된 재활용 CMP 패드 컨디셔너에 관한 것이다.
The present invention relates to a CMP pad conditioner. More specifically, the CMP pad conditioner has a protrusion formed in a predetermined pattern on the substrate surface and a CMP pad conditioner coated with a diamond layer on the surface of the CMP pad conditioner. The present invention relates to an end-of-life CMP pad conditioner recycling method capable of saving resources by recycling end-of-life CMP pad conditioner, and a recycled CMP pad conditioner in which the recycling method is performed.
반도체 장치에 사용되는 CMP 기술은 반도체 웨이퍼 상에 형성된 절연막이나 금속막 등의 박막을 평탄화 할 때 이용된다.CMP technology used in semiconductor devices is used to planarize thin films such as insulating films and metal films formed on semiconductor wafers.
CMP 공정에 사용되어지는 대표적인 소모 부품으로 패드와 슬러리, 컨디셔너를 들 수 있다. 특히, 컨디셔너는 연마 패드의 표면을 스크래핑 또는 러핑하기 위해 연마 패드와 접촉하는 다이아몬드와 같은 그라인더를 갖게 하여, 새로운 연마 패드의 표면 상태가 슬러리의 우수한 유지 능력을 갖는 초기 상태로 최적화되거나, 연마 패드의 슬러리 유지 능력이 연마 패드의 연마 능력을 유지하도록 회복되는 동작인 컨디셔닝을 수행하는 역할과 패드에 공급되는 슬러리의 흐름 성을 좋게 하는 역할을 한다. Typical consumable parts used in the CMP process include pads, slurries and conditioners. In particular, the conditioner has a diamond-like grinder in contact with the polishing pad to scrape or rough the surface of the polishing pad so that the surface state of the new polishing pad is optimized to an initial state with excellent retention of slurry, or The slurry holding ability serves to perform conditioning, which is an operation of restoring to maintain the polishing ability of the polishing pad, and serves to improve the flowability of the slurry supplied to the pad.
종래 알려진 CMP 패드 컨디셔너 중 먼저 다이아몬드 전착형 패드 컨디셔너는 다이아몬드 입자를 전착이나 융착 방식으로 고정시켜 사용하며 컨디셔너의 수명은 다이아몬드 입자의 표면 중 edge 부위가 무뎌지면 패드를 깎는 성능이 떨어져 그 수명이 다하게 된다. Among the known CMP pad conditioners, the first diamond electrodeposition pad conditioner is used to fix diamond particles by electrodeposition or fusion method.The life of the conditioner is that when the edge part of the surface of the diamond particles becomes dull, the performance of cutting the pads decreases. do.
또한, 전착형 패드 컨디셔너와는 다르게 최근 기판의 표면을 일정한 형태로 돌출시켜 형성된 복수개의 돌출부에 CVD로 다이아몬드 박막을 코팅하여 제조된 CMP 패드 컨디셔너가 개발되었는데, 대표적으로 국내특허 제10-0387954호에 기판의 표면에 상방으로 균일한 높이로 돌출되는 복수의 다각뿔대가 형성되고 그 표면에 다이아몬드층이 CVD로 증착된 구조를 갖는 CMP 패드 컨디셔너가 개시되어 있다. In addition, unlike the electrodeposition pad conditioner, a CMP pad conditioner manufactured by coating a diamond thin film by CVD on a plurality of protrusions formed by protruding a surface of a substrate in a predetermined shape has been developed. Disclosed is a CMP pad conditioner having a structure in which a plurality of polygonal pyramids protruding at a uniform height upwards on a surface of a substrate is formed and a diamond layer is deposited by CVD on the surface thereof.
상기 특허에 개시된 CMP 패드 컨디셔너는 컨디셔너에 부가되는 압력과 슬러리를 포함한 패드와의 접촉면과 높이가 일정하여 마모 속도와 높이가 일정하게 유지되고 패드 연마량(Pad Wear Rate)을 일정하게 유지할 수 있는 장점이 있다. CMP pad conditioner disclosed in the patent has the advantage that the contact surface and the height of the pad including the pressure and slurry added to the conditioner is constant so that the wear rate and height are kept constant and the pad wear rate is kept constant. There is this.
다만, 상기와 같은 구조의 CMP 패드 컨디셔너를 제조하는데 사용되는 기판재료로는 다이아몬드 코팅이 가능한 초경이나 SiC, Si3N4등의 세라믹 기판 등이 사용될 수 있는데, 통상적으로 기판 표면 부근의 온도가 2000도에 가까워 경도가 높고 난삭재가 대부분이다.However, as the substrate material used to manufacture the CMP pad conditioner having the above structure, cemented carbide or ceramic substrate such as SiC, Si 3 N 4, etc. may be used. It is close to the figure, and its hardness is high, and most of the hard materials are difficult.
그 결과, 기판 재료로 사용되는 초경이나 SiC, Si3N4등의 세라믹 기판가격이 매우 비싸 기존 스테인레스 기판을 사용하는 컨디셔너보다 제조비용이 비싼 단점이 있을 뿐만 아니라, 난삭재에 기 설정된 패턴에 따라 돌출부를 형성하는 공정 또한 극히 어려운 작업이다. As a result, cemented carbide, SiC, Si3N4, etc. used as the substrate material is very expensive, and the manufacturing cost is more expensive than the conditioner using the stainless steel substrate, and the protrusion is formed according to the pattern set in the hard material. The process of doing this is also extremely difficult.
그럼에도 불구하고, 상술된 구조의 CMP 패드 컨디셔너의 수명은 기판의 표면에 돌출된 돌출부에 코팅된 다이아몬드층이 컨디셔닝 공정 중에 모두 마모되면 종료되어 더 이상 사용할 수 없게 된다. Nevertheless, the lifetime of the CMP pad conditioner of the above-described structure is terminated when the diamond layer coated on the protrusions projecting on the surface of the substrate is worn out during the conditioning process and can no longer be used.
따라서, 자원절약 뿐만 아니라 생산 원가 절감을 위하여 버려지는 CMP 패드 컨디셔너를 재활용할 수 있는 새로운 기술 개발에 대한 필요성이 대두 되었다.
Therefore, there is a need to develop a new technology that can recycle the discarded CMP pad conditioner not only for saving resources but also for reducing production costs.
본 발명자들은 상기와 같은 종래 기술의 제반 단점과 문제점을 해결하기 위해 연구 노력한 결과 수명이 종료된 CMP 패드 컨디셔너의 재활용기술을 개발함으로써 본 발명을 완성하게 되었다.The present inventors have completed the present invention by developing a recycling technique of a CMP pad conditioner whose end of life has been researched to solve the above disadvantages and problems of the prior art.
따라서, 본 발명의 목적은 수명이 종료된 CMP 패드 컨디셔너에 잔류된 다이아몬드층을 기판에 형성된 패턴을 그대로 유지하면서 제거할 수 있어 가격이 비싼 초경 또는 세라믹 기판을 재사용할 수 있으므로 자원절약 및 컨디셔너 제조원가를 낮출 수 있는 수명이 종료된 CMP 패드 컨디셔너 재활용방법 및 상기 재활용방법이 수행된 재활용 CMP 패드 컨디셔너를 제공하는 것이다.Therefore, an object of the present invention is to remove the diamond layer remaining in the CMP pad conditioner at the end of life while maintaining the pattern formed on the substrate as it is possible to reuse expensive cemented carbide or ceramic substrate, thereby reducing the resource saving and conditioner manufacturing cost It is to provide a CMP pad conditioner recycling method of the end of the life that can be lowered, and a recycled CMP pad conditioner in which the recycling method is performed.
본 발명의 다른 목적은 다이아몬드 코팅이 가능한 기판 재료들이 통상 경도가 높은 난삭재여서 미세한 팁 가공에 필요한 시간과 소모비용을 획기적으로 절감시킬 수 있는 수명이 종료된 CMP 패드 컨디셔너 재활용방법 및 상기 재활용방법이 수행된 재활용 CMP 패드 컨디셔너를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is a method of recycling CMP pad conditioner at the end of life, which is a diamond coating capable substrate materials are usually a high hardness and difficult to significantly reduce the time and cost required for fine tip machining and the recycling method It is to provide a recycled CMP pad conditioner performed.
본 발명의 또 다른 목적은 수명이 종료된 CMP 패드 컨디셔너에 잔류된 다이아몬드층을 컨디셔너 표면에서 제거한 후 다이아몬드층을 재형성함으로써 매우 단순한 공정만으로 신제품과 동일한 사용수명을 갖는 CMP 패드 컨디셔너를 제공할 수 있어 1회 이상 재활용이 가능한 수명이 종료된 CMP 패드 컨디셔너 재활용방법 및 상기 재활용방법이 수행된 재활용 CMP 패드 컨디셔너를 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to remove the diamond layer remaining in the CMP pad conditioner at the end of its life from the conditioner surface and to reconstruct the diamond layer, thereby providing a CMP pad conditioner having the same service life as a new product in a very simple process. It is to provide a CMP pad conditioner recycling method of the end of life that can be recycled more than once and a recycled CMP pad conditioner in which the recycling method is performed.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 그 표면에 기 설정된 패턴에 따라 다수의 돌출부가 형성된 기판과, 상기 기판 표면 전체에 코팅되어 형성된 다이아몬드 층을 포함하는 CMP 패드 컨디셔너 중 수명이 종료된 CMP 패드 컨디셔너를 수집하는 단계; 상기 수집된 CMP 패드 컨디셔너의 기판 표면에 잔류하고 있는 다이아몬드층을 제거하는 단계; 및 상기 기판 표면 전체에 다이아몬드 층을 형성하는 단계를 포함하는 수명이 종료된 CMP 패드 컨디셔너 재활용방법을 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention provides a CMP end of life of the CMP pad conditioner including a substrate having a plurality of protrusions formed on the surface and a diamond layer coated on the entire surface of the substrate; Collecting pad conditioners; Removing the diamond layer remaining on the substrate surface of the collected CMP pad conditioner; And providing a diamond layer on the entire surface of the substrate, wherein the CMP pad conditioner is recycled.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 다이아몬드 층을 제거하는 단계는 상기 CMP 패드 컨디셔너를 30 ~ 300분 동안 765℃ ~ 1000℃ 범위에서 처리하여 상기 다이아몬드 층의 다이아몬드를 탄화시키는 단계를 포함하여 이루어진다. In a preferred embodiment, removing the diamond layer comprises treating the CMP pad conditioner in the range of 765 ° C. to 1000 ° C. for 30 to 300 minutes to carbonize the diamond of the diamond layer.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 탄화단계는 공기를 500SCCM 이상으로 주입하여 수행된다.In a preferred embodiment, the carbonization step is performed by injecting air at least 500SCCM.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 다이아몬드 층을 제거하는 단계는 상기 탄화단계가 수행된 상기 CMP 패드 컨디셔너의 표면을 200 ~ 1000mesh의 연마재를 이용하여 연마하는 단계를 더 포함한다. In a preferred embodiment, removing the diamond layer further includes polishing the surface of the CMP pad conditioner in which the carbonization step is performed using an abrasive of 200-1000 mesh.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 연마재는 SiC분말, 알루미나, SiO2가 포함된 glass bead, 미세한 다이아몬드 입자 중 어느 하나이다.In a preferred embodiment, the abrasive is any one of SiC powder, alumina, glass bead containing SiO 2 , fine diamond particles.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 다이아몬드 층을 형성하는 단계를 수행하기 전에 다이아몬드 코팅용 핵을 생성시키기 위해 수행되는 코팅전처리 단계를 더 포함한다.In a preferred embodiment, the method further comprises a coating pretreatment step performed to generate a diamond coating nucleus prior to forming the diamond layer.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 전처리 단계는 1~2um 크기의 다이아몬드 분말이 포함된 초음파세척기에서 처리하여 이루어진다.In a preferred embodiment, the pretreatment step is performed by treating in an ultrasonic cleaner containing diamond powder of 1 ~ 2um size.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 기판의 소재가 초경재료인 경우 상기 전처리 단계 전에 상기 기판 표면의 코발트를 제거하기 위한 표면 에칭 처리단계를 더 포함한다.In a preferred embodiment, if the material of the substrate is a cemented carbide material further comprises a surface etching treatment step for removing cobalt on the surface of the substrate before the pretreatment step.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 수명이 종료된 CMP 패드 컨디셔는 상기 돌출부 상부면에 형성된 다이아몬드 층이 실질적으로 모두 마모된 상태이다.In a preferred embodiment, the end of life CMP pad conditioner is substantially worn out of the diamond layer formed on the top surface of the protrusion.
또한, 본 발명은 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 하나의 재활용방법이 수행되어 CMP 공정에 사용가능한 것을 특징으로 하는 재활용 CMP 패드 컨디셔너를 제공한다.The present invention also provides a recycled CMP pad conditioner, characterized in that the recycling method of any one of claims 1 to 9 is carried out and usable in a CMP process.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 CMP 패드 컨디셔너를 구성하는 표면에 기 설정된 패턴에 따라 다수의 돌출부가 형성된 기판은 1회 이상 재활용 된다. In a preferred embodiment, the substrate on which the plurality of protrusions are formed according to a predetermined pattern on the surface constituting the CMP pad conditioner is recycled one or more times.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 돌출부는 그 전체적인 형상이 원기둥, 다각기둥, 원뿔대 또는 각뿔대 중 어느 하나 이상이다.
In a preferred embodiment, the projecting portion is at least one of a cylindrical shape, a polygonal pillar, a truncated cone or a truncated pyramid.
본 발명은 다음과 같은 우수한 효과를 갖는다.The present invention has the following excellent effects.
먼저, 본 발명의 수명이 종료된 CMP 패드 컨디셔너 재활용방법 및 상기 재활용방법이 수행된 재활용 CMP 패드 컨디셔너에 의하면, 수명이 종료된 CMP 패드 컨디셔너에 잔류된 다이아몬드층을 기판에 형성된 패턴을 그대로 유지하면서 제거할 수 있어 가격이 비싼 초경 또는 세라믹 기판을 재사용할 수 있으므로 자원절약 및 컨디셔너 제조원가를 낮출 수 있다.First, according to the CMP pad conditioner recycling method of the end of life of the present invention and the recycled CMP pad conditioner in which the recycling method is performed, the diamond layer remaining in the end of life CMP pad conditioner is removed while maintaining the pattern formed on the substrate as it is. This can reuse expensive carbide or ceramic substrates, saving resources and reducing the cost of conditioner manufacturing.
또한, 본 발명의 수명이 종료된 CMP 패드 컨디셔너 재활용방법 및 상기 재활용방법이 수행된 재활용 CMP 패드 컨디셔너는 다이아몬드 코팅이 가능한 기판 재료들이 통상 경도가 높은 난삭재여서 미세한 팁 가공에 필요한 시간과 소모비용을 획기적으로 절감시킬 수 있다.In addition, the CMP pad conditioner recycling method of the end of the life of the present invention and the recycled CMP pad conditioner in which the recycling method is performed is a substrate material capable of diamond coating is usually a hard-hard material, so the time and cost required for fine tip processing are reduced. You can save significantly.
또한, 본 발명의 수명이 종료된 CMP 패드 컨디셔너 재활용방법 및 상기 재활용방법이 수행된 재활용 CMP 패드 컨디셔너는 수명이 종료된 CMP 패드 컨디셔너에 잔류된 다이아몬드층을 컨디셔너 표면에서 제거한 후 다이아몬드층을 재형성함으로써 매우 단순한 공정만으로 신제품과 동일한 사용수명을 갖는 CMP 패드 컨디셔너를 제공할 수 있어 1회 이상 재활용이 가능하다.
In addition, the CMP pad conditioner recycling method of the end of the life of the present invention and the recycled CMP pad conditioner in which the recycling method is performed by removing the diamond layer remaining in the end of the CMP pad conditioner from the conditioner surface and reforming the diamond layer A very simple process can provide a CMP pad conditioner with the same service life as a new product and can be recycled more than once.
도 1은 CMP 공정에 사용되기 전 상태의 CMP 패드 컨디셔너에 형성된 다수의 절삭팁 중 절삭팁 1개의 단면사진,
도 2는 CMP 공정에 사용되어 수명이 종료된 상태의 CMP 패드 컨디셔너에 형성된 다수의 절삭팁 중 절삭팁 1개의 단면사진,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수명이 종료된 CMP 패드 컨디셔너의 재활용 방법에 따라 얻어진 재활용 CMP 패드 컨디셔너에 형성된 다수의 절삭팁 중 절삭팁 1개의 단면사진. 1 is a cross-sectional photograph of one cutting tip of the plurality of cutting tips formed in the CMP pad conditioner before it is used in the CMP process,
2 is a cross-sectional photograph of one cutting tip of the plurality of cutting tips formed in the CMP pad conditioner used in the CMP process, the end of life,
Figure 3 is a cross-sectional photograph of one cutting tip of the plurality of cutting tips formed on the recycled CMP pad conditioner obtained by the end of life of the CMP pad conditioner recycling method according to an embodiment of the present invention.
본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명의 상세한 설명 부분에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.Although the terms used in the present invention have been selected as general terms that are widely used at present, there are some terms selected arbitrarily by the applicant in a specific case. In this case, the meaning described or used in the detailed description part of the invention The meaning must be grasped.
특히, 본 발명에서 사용되고 있는 "절삭팁"이란 용어는 기판의 표면에 형성된 돌출부와 그 돌출부를 감싸서 코팅된 다이아몬드 층으로 이루어진 절삭단위로서 다이아몬드층이 코팅된 돌출부 1개를 의미한다.In particular, the term “cutting tip” used in the present invention refers to a protrusion formed on the surface of the substrate and a protrusion formed by coating a diamond layer as a cutting unit including a diamond layer coated around the protrusion.
또한, 본 발명에서 사용되고 있는 "수명이 종료된 CMP 패드 컨디셔너"는 절삭팁의 다이아몬드층이 모두 마모되었거나 거의 마모된 경우뿐만 아니라 품질 불량 등 여러 가지 이유로 더 이상 컨디셔닝에 사용될 수 없다고 작업자 판단한 모든 CMP 패드 컨디셔너를 의미한다. In addition, the "end of life CMP pad conditioner" used in the present invention, all the CMP pad that the operator judged that it can no longer be used for conditioning for a variety of reasons, such as not only when the diamond layer of the cutting tip is worn out or almost worn, but also poor quality Means conditioner.
이하, 첨부한 도면에 도시된 바람직한 실시예를 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the preferred embodiment shown in the accompanying drawings will be described in detail the technical configuration of the present invention.
그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐 본 발명을 설명하기 위해 사용되는 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. Like reference numerals used to describe the present invention throughout the specification denote like elements.
먼저, 본 발명의 제1 기술적 특징은 수명이 종료된 CMP 패드 컨디셔너에 잔류된 다이아몬드층을 기판에 형성된 패턴을 그대로 유지하면서 제거할 수 있어 가격이 비싼 초경 또는 세라믹 기판을 재사용할 수 있으며, 미세한 팁 가공에 필요한 시간과 소모비용을 획기적으로 절감시킬 수 있는 수명이 종료된 CMP 패드 컨디셔너 재활용방법에 있다. First, the first technical feature of the present invention can remove the diamond layer remaining in the CMP pad conditioner at the end of life while maintaining the pattern formed on the substrate as it is possible to reuse expensive cemented carbide or ceramic substrate, fine tip An end-of-life CMP pad conditioner recycling method that can drastically reduce the time and cost required for processing.
그 결과, 본 발명의 재활용방법에 의하면 종래의 다이아몬드층이 형성된 CMP 패드 컨디셔너가 수명이 종료되면 버려지거나 재활용 되더라도 재료로서 사용되어 재활용의 의미가 없던 것과는 달리 절삭팁을 형성하기 위한 다수 돌출부로 된 미세 패턴이 형성된 기판을 그대로 사용할 수 있게 된다.As a result, according to the recycling method of the present invention, the CMP pad conditioner in which the conventional diamond layer is formed is used as a material even if it is discarded or recycled at the end of its life. The substrate on which the pattern is formed can be used as it is.
따라서, 본 발명의 수명이 종료된 CMP 패드 컨디셔너 재활용방법은 수명이 종료된 CMP 패드 컨디셔너를 수집하는 단계; 상기 수집된 CMP 패드 컨디셔너의 기판 표면에 잔류하고 있는 다이아몬드층을 제거하는 단계; 및 상기 기판 표면 전체에 다이아몬드 층을 형성하는 단계를 포함한다.Thus, the end-of-life CMP pad conditioner recycling method comprises the steps of: collecting the end-of-life CMP pad conditioner; Removing the diamond layer remaining on the substrate surface of the collected CMP pad conditioner; And forming a diamond layer over the entire surface of the substrate.
여기서, 통상적인 다이아몬드 층이 코팅되어 형성된 CMP 패드 컨디셔너의 구조에 대해 살펴보면, 그 표면에 기 설정된 패턴에 따라 다수의 돌출부가 형성된 기판과, 기판 표면 전체에 코팅되어 형성된 다이아몬드 층을 포함하므로, 신제품인 CMP 패드 컨디셔너가 CMP 공정에 사용되기 전에는 도 1에 도시된 바와 같은 단면을 갖는 절삭팁이 일정한 패턴에 따라 다수개 형성된 상태이다. Herein, the structure of the CMP pad conditioner formed by coating a conventional diamond layer includes a substrate on which a plurality of protrusions are formed according to a predetermined pattern on the surface thereof, and a diamond layer coated on the entire surface of the substrate. Before the CMP pad conditioner is used in the CMP process, a plurality of cutting tips having a cross section as shown in FIG. 1 are formed in a predetermined pattern.
도 1에 도시된 바와 같은 단면을 갖는 절삭팁이 CMP 공정에 사용되기 시작하면 다수의 돌출부 상부면에 형성된 다이아몬드 층이 패드와 면접하면서 마모되기 시작하는데, 상기 상부면에 형성된 다이아몬드 층이 도 2에 도시된 바와 같이 거의 모두 마모되게 되면 CMP 패드 컨디셔너는 더 이상 컨디셔닝 작업에 사용될 수 없게 되므로 그 수명이 종료하게 된다.When a cutting tip having a cross section as shown in FIG. 1 begins to be used in the CMP process, diamond layers formed on the upper surfaces of the plurality of protrusions begin to wear while being interviewed with the pads. As shown in the figure, almost all of the wear ends the CMP pad conditioner so that it can no longer be used for conditioning.
이와 같이 수명이 종료된 상태의 CMP 패드 컨디셔너에는 돌출부의 옆면과 돌출부가 없는 평탄한 면에 코팅된 다이아몬드 층이 마모되지 않아 그대로 다이아몬드 층이 잔류하게 된다. As such, the diamond layer coated on the side surface of the protrusion and the flat surface without the protrusion is not worn in the CMP pad conditioner having the end of life, and thus the diamond layer remains.
그러므로, 일단 수명이 종료된 CMP 패드 컨디셔너가 수집되면 수집된 CMP 패드 컨디셔너의 기판 표면에 잔류하고 있는 다이아몬드층을 기판 상에 형성된 미세한 돌출부 패턴의 손상 없이 안전하고 효과적으로 제거하여야 기판을 재활용할 수 있다.Therefore, once the end-of-life CMP pad conditioner is collected, the diamond layer remaining on the substrate surface of the collected CMP pad conditioner can be safely and effectively removed without damaging the fine protrusion pattern formed on the substrate to recycle the substrate.
본 발명의 재활용방법에서 다이아몬드층을 제거하는 단계는 CMP 패드 컨디셔너를 30 ~ 300분 동안 765℃ ~ 1000℃ 범위에서 처리하여 패드 컨디셔너에 잔류하고 있는 다이아몬드 층의 다이아몬드를 탄화시키는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.Removing the diamond layer in the recycling method of the present invention may comprise the step of carbonizing the diamond of the diamond layer remaining in the pad conditioner by treating the CMP pad conditioner in the range of 765 ℃ to 1000 ℃ for 30 to 300 minutes. have.
바람직하게는 다이아몬드를 탄화시키는 단계를 수행하면서 공기를 500SCCM 이상으로 주입하여 수행하는 것인데, 이와 같이 공기가 주입되면 다이아몬드 층의 탄화를 촉진시킬 수 있기 때문이다. Preferably, the step of carbonizing the diamond is carried out by injecting air at least 500 SCCM, since the air is injected in this way to promote carbonization of the diamond layer.
보다 바람직하게는 CMP 패드 컨디셔너를 탄화시킨 후 기판 표면을 200~1000mesh의 연마재를 이용하여 표면 처리하는 것인데, 이러한 표면 처리를 통해 기판 표면에 남아 있을 수 있는 탄화 잔재물을 완전히 제거할 수 있기 때문이다. 이 때 연마재는 SiC분말, 알루미나, SiO2가 포함된 glass bead, 미세한 다이아몬드 입자 중 어느 하나인 것이 바람직하다.More preferably, after the carbonization of the CMP pad conditioner, the surface of the substrate is subjected to surface treatment using an abrasive of 200 to 1000 mesh, because the surface treatment can completely remove the carbonized residue that may remain on the surface of the substrate. In this case, the abrasive is preferably any one of SiC powder, alumina, glass bead containing SiO 2 , and fine diamond particles.
본 발명의 재활용방법에서 잔류된 다이아몬드 층이 제거된 기판 표면 전체에 다이아몬드 층을 다시 형성시키는 단계는 공지된 CVD 방식을 사용할 수 있으므로 자세한 설명은 생략하기로 하며, 이 단계에서 기 설정된 두께만큼 다이아몬드를 성장시키면 CMP 공정 사용 전의 신제품과 동일한 품질을 가진 재활용 CMP 패드 컨디셔너를 제조할 수 있다.In the recycling method of the present invention, the step of re-forming the diamond layer on the entire surface of the substrate from which the remaining diamond layer is removed may use a known CVD method, and thus, a detailed description thereof will be omitted. By growing, we can make recycled CMP pad conditioners with the same quality as new products before the CMP process.
여기서, 다이아몬드 층을 다시 형성시키기 전에 잔류된 다이아몬드 층이 제거된 기판 표면 전체에 다이아몬드 코팅용 핵을 생성시킬 수 있도록 코팅전처리 단계를 더 수행하는 것이 바람직할 수 있다.Here, it may be desirable to further perform a coating pretreatment step so that a diamond coating nucleus can be generated on the entire surface of the substrate from which the remaining diamond layer is removed before the diamond layer is formed again.
전처리 단계는 1~2um 크기의 다이아몬드 분말이 포함된 초음파세척기에서 처리하여 이루어질 수 있으며, 특히 기판의 소재가 초경재료인 경우에는 잔류된 다이아몬드 층이 제거된 기판 표면의 코발트를 제거하기 위한 표면 에칭 처리단계를 전처리 단계를 수행하기 전에 먼저 수행하는 것이 바람직할 수 있다.
The pretreatment step may be performed by treating in an ultrasonic cleaner including diamond powder having a size of 1 to 2 μm. In particular, when the substrate material is cemented carbide, surface etching treatment for removing cobalt on the surface of the substrate from which the residual diamond layer is removed is performed. It may be desirable to perform the step first before performing the pretreatment step.
다음으로, 본 발명의 제2 기술적 특징은 1회 이상 재활용된, 수명이 종료된 CMP 패드 컨디셔너에서 얻어진 고가이며 난삭재인 초경이나 SiC, Si3N4 등의 세라믹 재질을 갖고 기 설정된 패턴에 따라 돌출부가 형성된 기판을 필수구성으로 하는 재활용 CMP 패드 컨디셔너에 있다. Next, the second technical feature of the present invention is an expensive and difficult-to-required cemented carbide obtained from the end-of-life CMP pad conditioner recycled one or more times, and has a ceramic material such as SiC, Si 3 N 4, and the like according to a predetermined pattern. Is in a recycled CMP pad conditioner, which has the required configuration.
즉, 본 발명의 재활용 CMP 패드 컨디셔너는 도 3의 사진과 같은 절삭팁을 갖도록 수명이 종료된 CMP 패드 컨디셔너에 잔류된 다이아몬드층을 컨디셔너 표면에서 제거한 후 기 설정된 두께로 다이아몬드층을 재형성하여 얻을 수 있기 때문이다. That is, the recycled CMP pad conditioner of the present invention can be obtained by removing the diamond layer remaining in the CMP pad conditioner at the end of its life to have a cutting tip as shown in FIG. Because there is.
이와 같이 상술된 본 발명의 재활용방법이 수행된 재활용 CMP 패드 컨디셔너는 CMP 공정에 사용가능할 뿐만 아니라 신제품과 동일한 사용수명을 확보할 수 있으므로, 재활용 CMP 패드 컨디셔너를 구성하는 표면에 기 설정된 패턴에 따라 다수의 돌출부가 형성된 기판은 1회 이상 재활용될 수 있다. 여기서, 돌출부는 그 전체적인 형상이 원기둥, 다각기둥, 원뿔대 또는 각뿔대 중 어느 하나 이상인 것이 바람직한데, 기 설정된 절삭팁의 패턴에 따라 돌출부의 형상이 한 개로 단일 할 수도 있지만 그룹화되어 서로 다른 형상을 가질 수도 있기 때문이다. 경우에 따라서는 돌출부의 높이 또한 기 설정된 절삭팁의 패턴에 따라 동일 높이일 수도 있지만 그룹화되어 서로 다른 높이를 가지는 것이 제한되는 것은 아니다. As described above, the recycled CMP pad conditioner in which the above-described recycling method of the present invention is performed can be used not only in the CMP process but also in the same service life as a new product, and according to a predetermined pattern on the surface constituting the recycled CMP pad conditioner. The substrate on which the protrusion of is formed may be recycled one or more times. In this case, the overall shape of the protrusions is preferably at least one of a cylinder, a polygonal pillar, a truncated cone or a truncated pyramid. According to a preset cutting tip pattern, the protrusions may be single as one, but may be grouped to have different shapes. Because there is. In some cases, the height of the protrusion may also be the same height according to the preset cutting tip pattern, but the height of the protrusion is not limited to have a different height.
이와 같이 본 발명의 재활용 CMP 패드 컨디셔너는 매우 단순한 공정을 수행하는 것만으로 신제품과 동일한 사용수명을 가질 수 있다.
As such, the recycled CMP pad conditioner of the present invention can have the same service life as a new product only by performing a very simple process.
실시예 1Example 1
외경 4인치, 두께 3mm로 가공하여 표면의 평탄도를 확보하기 위해 랩핑공정을 통해 평탄도 공차를 3mm±0.002mm이하로 맞추어진 Si3N4 소재 기판을 준비하였다. 기 설정된 패턴에 따라 절삭팁을 형성시키기 위해 연마가공기를 이용해 미세가공을 실시하였으며 이때 돌출부의 크기는 가로 세로의 크기는 50um, 높이는 60um, 돌출부의 개수는 2000ea로 가공을 실시하였다. 다이아몬드 코팅을 위해서 우선 다이아몬드 핵생성과 박막의 접착력을 향상시키기 위해 전처리로 초음파기기를 이용해 1~2um 크기의 다이아몬드 분말을 넣어 핵생성이 용이하도록 처리하였다. 이후 다이아몬드 박막을 기상합성 방식인 열필라멘트 방법을 이용해 10hr동안 다이아몬드를 성장시켜, 도1과 같은 절삭팁의 단면을 갖는 신제품 CMP 패드 컨디셔너를 완성하였다.In order to secure the surface flatness by processing an outer diameter of 4 inches and a thickness of 3mm, a Si 3 N 4 material substrate having a flatness tolerance of 3 mm ± 0.002 mm or less was prepared through a lapping process. In order to form a cutting tip according to the predetermined pattern was used for fine processing using a grinding machine, and the size of the protrusion was 50um in length and width, 60um in height, the number of protrusions was 2000ea. In order to improve diamond nucleation and adhesion of the thin film, diamond coating of 1 ~ 2um size was put in the pretreatment to facilitate the nucleation. The diamond thin film was then grown for 10 hr using the thermal filament method, which is a gas phase synthesis method, to complete a new CMP pad conditioner having a cross section of a cutting tip as shown in FIG.
그 후 신제품 CMP 패드 컨디셔너를 200mm 드레싱 장비를 이용해 30hr동안 14lbs에서 다이아몬드 박막층을 연마시키면서 컨디셔닝을 실시하였고, 도 2에 도시된 바와 같은 절삭팁 단면을 갖는 것을 확인함으로써 수명이 종료된 것으로 판단하였다. The new CMP pad conditioner was then conditioned using a 200 mm dressing equipment for 30hrs while polishing a thin diamond layer at 14 lbs, and the end of life was determined by confirming that the cutting tip cross section is shown in FIG.
이와 같이 컨디셔너 절삭팁의 표면 다이아몬드 층이 거의 없어져 수명이 다한 상태 컨디셔너를 고온 열처리로에 장입하여 1000도에서 30분간 air gas를 챔버내에 2SLM으로 주입하면서 다이아몬드 표면층을 탄화시켰다. 탄화된 다이아몬드는 기판표면과 쉽게 박리되어 일부 벗겨짐을 확인할 수 있었다. As such, the surface diamond layer of the conditioner cutting tip was almost disappeared, and the conditioner at the end of its life was charged to a high temperature heat treatment furnace, and the diamond surface layer was carbonized while injecting air gas into the chamber for 2 minutes at 1000 ° C for 30 minutes. The carbonized diamond was easily peeled off from the surface of the substrate and it was confirmed that some peeling.
이후 완벽하게 제거하기 위해 샌딩기를 이용해 600mesh 연마재가 포함된 샌딩 머신에 1분간 표면을 처리하였다. 하지만 생략하여도 무방하였다.After that, the surface was treated for 1 minute on a sanding machine containing 600mesh abrasive using a sanding machine to completely remove it. But it could be omitted.
잔류된 다이아몬드 층이 제거된 기판은 초기 다이아몬드 코팅과 동일한 공정즉 기상합성 방식인 열필라멘트 방법을 이용해 10hr동안 다이아몬드를 성장시키면 도 3에 도시된 바와 같이 초기와 동일한 컨디셔너의 제조가 가능함을 확인할 수 있었다.The substrate with the remaining diamond layer removed was grown in the same process as the initial diamond coating, i.e., by the thermal filament method, for 10 hours, and thus, the same conditioner as in FIG. 3 could be manufactured. .
경우에 따라서는 다이아몬드 코팅 전에 초음파기기를 이용해 1~2um 크기의 다이아몬드 분말을 넣어 핵생성이 용이하도록 처리할 수 있다.
In some cases, diamond coating of 1 ~ 2um size can be processed using ultrasonic devices before diamond coating to facilitate nucleation.
실시예 2Example 2
기판의 소재가 초경재료인 것을 제외하면 실시예1과 동일한 방법으로 기판을 준비하고 기판에 기 설정된 패턴에 따라 절삭팁을 형성하기 위해 다수의 돌출부를 형성하였다. 초경재료는 기판 표면의 코발트를 제거하는 공정이 필요하기 때문에 수산화나트륨 수용액에 담가 5분간 가열하여 표면 에칭을 실시하였다. 이후 다이아몬드 코팅을 위해서 우선 다이아몬드 핵생성과 박막의 접착력을 향상시키기 위해 전처리로 초음파기기를 이용해 1~2um 크기의 다이아몬드 분말을 넣어 핵생성이 용이하도록 처리하였다. 그 다음 다이아몬드 박막을 기상합성 방식인 열필라멘트 방법을 이용해 10hr동안 다이아몬드를 성장시켜, 도1과 같은 절삭팁의 단면을 갖는 신제품 CMP 패드 컨디셔너를 완성하였다.Except that the material of the substrate is a cemented carbide material, the substrate was prepared in the same manner as in Example 1, and a plurality of protrusions were formed to form a cutting tip according to a predetermined pattern on the substrate. Since the cemented carbide material requires a step of removing cobalt from the surface of the substrate, it was immersed in an aqueous sodium hydroxide solution and heated for 5 minutes to perform surface etching. Then, for diamond coating, first, diamond powder of 1 ~ 2um size was put in the pretreatment to improve diamond nucleation and thin film adhesion. Then, the diamond thin film was grown for 10 hrs using the thermal filament method, which is a gas phase synthesis method, to complete a new CMP pad conditioner having a cross section of a cutting tip as shown in FIG.
CMP공정에서 사용되는 다이아몬드 박막 컨디셔너의 제조가 완료된 후, 200mm 드레싱 장비를 이용해 30hr동안 14lbs에서 다이아몬드 박막층을 연마시키면서 컨디셔닝을 실시하였고, 도 2에 도시된 바와 같은 절삭팁 단면을 갖는 것을 확인함으로써 수명이 종료된 것으로 판단하였다. After the manufacture of the diamond thin film conditioner used in the CMP process was completed, conditioning was performed while polishing the diamond thin film layer at 14 lbs for 30hr using a 200mm dressing equipment, and the life was confirmed by having a cutting tip section as shown in FIG. It was judged to be over.
컨디셔너 절삭팁의 표면 박막층이 거의 없어져 수명이 다한 상태 컨디셔너를 고온 열처리로에 장입하여 765도에서 300분간 air gas를 챔버내에 2SLM으로 주입하면서 다이아몬드 표면층을 탄화시켰다. 초경의 경우는 세라믹보다 열팽창계수가 커서 다이아몬드가 탄화될 수 있는 최소의 온도인 765도로 설정하고 유지시간은 300min간 실시하였다. 유지시간이 300min보다 짧은 경우 절삭팁 부위의 다이아몬드층이 떨어지지 않는 영역이 있었다. 탄화된 다이아몬드는 기판표면과 쉽게 박리되어 일부 벗겨짐을 확인할 수 있다. 이후 완벽하게 제거하기 위해 샌딩기를 이용해 600mesh 연마재가 포함된 샌딩 머신에 1분간 표면을 처리하였다.The surface thin film layer of the conditioner cutting tip almost disappeared, and the conditioner was put into a high temperature heat treatment furnace, and the diamond surface layer was carbonized while injecting air gas into the chamber for 2 minutes at 765 ° C for 300 minutes. In the case of cemented carbide, the coefficient of thermal expansion was greater than that of ceramics, so that the minimum temperature at which diamond could be carbonized was set to 765 degrees, and the holding time was performed for 300 minutes. If the holding time was shorter than 300min, there was an area where the diamond layer of the cutting tip did not fall. The carbonized diamond is easily peeled off from the surface of the substrate and it can be seen that some peeling occurs. After that, the surface was treated for 1 minute on a sanding machine containing 600mesh abrasive using a sanding machine to completely remove it.
표면 처리된 기판은 초기 다이아몬드 코팅과 동일한 공정으로 에칭과 전처리를 실시한 후 기상합성 방식인 열필라멘트 방법을 이용해 10hr동안 다이아몬드를 성장시키면 도 3에 도시된 바와 같이 초기와 동일한 컨디셔너의 제조가 가능하였다.
Surface-treated substrates were subjected to etching and pretreatment in the same process as the initial diamond coating, and then diamonds were grown for 10 hr using the hot filament method, which is a gas phase synthesis method, to prepare the same conditioner as shown in FIG. 3.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation, Various changes and modifications will be possible.
Claims (12)
상기 수집된 CMP 패드 컨디셔너의 기판 표면에 잔류하고 있는 다이아몬드층을 제거하는 단계; 및
상기 기판 표면 전체에 다이아몬드 층을 형성하는 단계를 포함하는 수명이 종료된 CMP 패드 컨디셔너 재활용방법.
Collecting a CMP pad conditioner having an end of life among CMP pad conditioners including a substrate having a plurality of protrusions formed on a surface thereof and a diamond layer coated on the substrate surface;
Removing the diamond layer remaining on the substrate surface of the collected CMP pad conditioner; And
At least one CMP pad conditioner recycling method comprising forming a diamond layer over the surface of the substrate.
상기 다이아몬드 층을 제거하는 단계는 상기 CMP 패드 컨디셔너를 30 ~ 300분 동안 765℃ ~ 1000℃ 범위에서 처리하여 상기 다이아몬드 층의 다이아몬드를 탄화시키는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 CMP 패드 컨디셔너 재활용방법.
The method of claim 1,
Removing the diamond layer comprises carbonizing the diamond of the diamond layer by treating the CMP pad conditioner in the range of 765 ° C to 1000 ° C for 30 to 300 minutes.
상기 탄화단계는 공기를 500 SCCM 이상으로 주입하여 수행되는 것을 특징으로 하는 수명이 종료된 CMP 패드 컨디셔너 재활용방법.
The method of claim 2,
The carbonization step is the end of life CMP pad conditioner recycling method characterized in that performed by injecting air at least 500 SCCM.
상기 다이아몬드 층을 제거하는 단계는 상기 탄화단계가 수행된 상기 CMP 패드 컨디셔너의 표면을 200 ~ 1000mesh의 연마재를 이용하여 연마하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수명이 종료된 CMP 패드 컨디셔너 재활용방법.
The method of claim 2,
Removing the diamond layer further comprises polishing the surface of the CMP pad conditioner on which the carbonization step has been performed using an abrasive of 200 to 1000 mesh.
상기 연마재는 SiC분말, 알루미나, SiO2가 포함된 glass bead, 미세한 다이아몬드 입자 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 수명이 종료된 CMP 패드 컨디셔너 재활용방법.
The method of claim 4, wherein
The abrasive is SiC powder, alumina, glass bead containing SiO 2 , the end of life CMP pad conditioner recycling method characterized in that the fine diamond particles.
상기 다이아몬드 층을 형성하는 단계를 수행하기 전에 다이아몬드 코팅용 핵을 생성시키기 위해 수행되는 코팅전처리 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수명이 종료된 CMP 패드 컨디셔너 재활용방법. The method of claim 1,
End-of-life CMP pad conditioner recycling method characterized in that it further comprises a coating pretreatment step is performed to generate a diamond coating nucleus before the step of forming the diamond layer.
상기 전처리 단계는 1~2um 크기의 다이아몬드 분말이 포함된 초음파세척기에서 처리하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 수명이 종료된 CMP 패드 컨디셔너 재활용방법.
The method according to claim 6,
The pre-treatment step is a CMP pad conditioner recycling method of the end of life, characterized in that made by processing in an ultrasonic cleaner containing diamond powder of 1 ~ 2um size.
상기 기판의 소재가 초경재료인 경우 상기 전처리 단계 전에 상기 기판 표면의 코발트를 제거하기 위한 표면 에칭 처리단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수명이 종료된 CMP 패드 컨디셔너 재활용방법.
The method of claim 7, wherein
And a surface etching treatment step for removing cobalt on the surface of the substrate before the pretreatment step if the material of the substrate is a cemented carbide material.
상기 수명이 종료된 CMP 패드 컨디셔는 상기 돌출부 상부면에 형성된 다이아몬드 층이 실질적으로 모두 마모된 상태인 것을 특징으로 하는 수명이 종료된 CMP 패드 컨디셔너 재활용방법.
The method of claim 1,
The end of life CMP pad conditioner is a method for recycling the end of life CMP pad conditioner, characterized in that the diamond layer formed on the upper surface of the protrusion is substantially worn out.
A recycled CMP pad conditioner, characterized in that the recycling method of any one of claims 1 to 9 is carried out and usable for a CMP process.
상기 CMP 패드 컨디셔너를 구성하는 표면에 기 설정된 패턴에 따라 다수의 돌출부가 형성된 기판은 1회 이상 재활용 된 것을 특징으로 하는 재활용 CMP 패드 컨디셔너.
11. The method of claim 10,
Recycling CMP pad conditioner, characterized in that the substrate formed with a plurality of protrusions according to a predetermined pattern on the surface constituting the CMP pad conditioner is recycled one or more times.
상기 돌출부는 그 전체적인 형상이 원기둥, 다각기둥, 원뿔대 또는 각뿔대 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 재활용 CMP 패드 컨디셔너. The method of claim 11,
The projection is recycled CMP pad conditioner, characterized in that the overall shape of any one or more of a cylinder, a polygonal pillar, a truncated cone or a truncated pyramid.
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