KR20130007179A - Ｃｍｐ 패드 컨디셔너 및 그 제조방법 - Google Patents

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KR20130007179A
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김신경
송병의
박문석
정형노
박선우
김정
김강준
임장혁
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신한다이아몬드공업 주식회사
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    • B24D7/06—Bonded abrasive wheels, or wheels with inserted abrasive blocks, designed for acting otherwise than only by their periphery, e.g. by the front face; Bushings or mountings therefor with inserted abrasive blocks, e.g. segmental

Abstract

개선된 CMP 패드 컨디셔너가 개시된다. 이 CMP 패드 컨디셔너는, 주면을 포함하는 판형의 모재와; 상기 주면 상에 부착되는 큰 다이아몬드 지립들과; 상기 큰 다이아몬드 지립들과 공존하도록 상기 주면 상에 부착되는 작은 다이아몬드 지립들을 포함한다. 상기 큰 다이아몬드 지립들은 상기 주면 상에 규칙적으로 배열되고, 상기 작은 다이아몬드 지립들은 상기 주면 상에 랜덤하게 분포된다.

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, 절삭 성능 및 수명이 향상된 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, 이에 따라, 웨이퍼에 발생하는 스크래치 등의 결함 발생 빈도도 더 높다.
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 는 소형 공극이 CMP 패드의 성능을 결정한다. 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 부착된 구조를 포함한다.
도 11은 종래기술을 설명하기 위한 개념도이다. 도 11을 참조하면, 디스크 형태의 CMP 패드 컨디셔너로 CMP 패드를 컨디셔닝 또는 드레싱할 때, 다이아몬드 지립(2)들은 위로부터 받는 수직 방향의 압력(P)과 회전력(R)을 지속적으로 받게 되고 이는 다이아몬드 지립(2)들의 손상 및 이탈을 야기한다.
또한, 종래의 CMP 패드 컨디셔너는 다이아몬드 지립(2)들이 CMP 패드와 전체 면적에 걸쳐 접촉되는데, 이는 다이아몬드 지립(2)들 각각이 CMP 패드를 누르는 힘, 즉, 압력을 높이는데 있어서 걸림돌이 된다. 다이아몬드 지립(2)들 각각에 의한 절삭 성능을 높이기 위해서는, CMP 패드의 표면에 대해 다이아몬드 지립(2)들이 가하는 압력을 더 증가시킬 필요가 있다.
CMP 패드 컨디셔너를 구현함에 있어서, 실제 연마에 참여하는 주 다이아몬드 지립들에 더하여, 수직 방향 압력과 회전력을 분산하여 받는 보조 다이아몬드 지립들을 추가로 배치하는 기술의 적용에 의해, 주 다이아몬드 지립들의 손상 및 이탈을 크게 줄일 수 있을 것이다.
그러나, 이러한 기술을 다이아몬드 지립들이 불규칙하게 배열된 일반적인 CMP 패드 컨디셔너에 적용하는 경우, CMP 패드에 대한 드레싱이 불규칙하게 이루어지고, 약하게 결합된 다이아몬드 지립들의 탈락과 같은 문제점을 야기할 것이다.
따라서, 본 발명이 해결하려는 하나의 과제는 실제 연마에 참여하는 주 다이아몬드 지립들을 모재의 주면에 일정 배열로 부착하되, 그 주 다이아몬드 지립들에 가해지는 힘 또는 압력을 분산하여 받는 보조 다이아몬드 지립들에 의해, 주 다이아몬드 지립들의 손상 및/또는 이탈을 억제할 수 있는 새롭게 개선된 CMP 패드 컨디셔너를 제공하는 것이다.
특히, CMP 패드 컨디셔너는 CMP 패드의 표면과 접촉된 상태로 회전되는데, 회전력은 CMP 패드 컨디셔너의 가장자리와 가깝게 위치한 다이아몬드 지립을 크게 손상시킨다.
따라서, 본 발명이 해결하려는 다른 과제는 모재의 주면(primary surface) 가장자리의 경사부에 보조 다이아몬드 지립들을 배치함으로써, 주 다이아몬드 지립들의 손상을 억제하는 CMP 패드 컨디셔너를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하려는 또 다른 과제는, CMP 패드와 접촉하지 않는 오목한 영역을 둠으로써 CMP 패드와 접촉 면적을 줄이고, 이에 의해, CMP 패드 표면에 대한 주 다이아몬드 입자들의 가압력 및 그로 인한 절삭 성능(또는, 연마 성능)을 향상시킨 CMP 패드 컨디셔너를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 CMP 패드 컨디셔너는, 주면을 포함하는 판형의 모재와; 상기 주면 상에 부착되는 큰 다이아몬드 지립들과; 상기 큰 다이아몬드 지립들과 공존하도록 상기 주면 상에 부착되는 작은 다이아몬드 지립들을 포함하며, 상기 큰 다이아몬드 지립들은 상기 주면 상에 규칙적으로 배열되고, 상기 작은 다이아몬드 지립들은 상기 주면 상에 랜덤하게 분포된다.
일 실시예에 따라, 상기 주면은 평면부와 상기 평면부의 외곽 가장자리에 위치한 경사부를 포함하며, 상기 큰 다이아몬드 지립들과 상기 작은 다이아몬드 지립들은 적어도 상기 평면부 내에서 공존하다.
일 실시예에 따라, 상기 작은 다이아몬드 지립들은 상기 평면부와 상기 경사부 모두에 분포될 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 주면의 중앙에는 오목부가 형성되고, 상기 오목부의 주변에 상기 평면부가 링형으로 형성되되, 상기 오목부에는 다이아몬드 지립들이 없을 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 CMP 패드 컨디셔너 제조방법은, 주면을 포함하는 모재를 준비하는 모재 준비 공정과; 상기 주면 상에 큰 다이아몬드 지립들이 부착될 위치들을 정의하는 부착 위치 정의 공정과; 상기 큰 다이아몬드 지립들이 상기 주면 상에 규칙적으로 배열되도록, 상기 정의된 위치들에 상기 큰 다이아몬드 지립들을 부착하는 큰 다이아몬드 지립 부착 공정과; 작은 다이아몬드 지립들이 상기 큰 다이아몬드 지립들과 상기 주면 상에서 공존하도록, 상기 작은 다이아몬드 지립들을 상기 주면 상에 부착하는 작은 다이아몬드 지립 부착 공정을 포함하다.
일 실시예에 따라, 상기 작은 다이아몬드 지립들은 상기 주면 상에 랜덤한 분포로 부착된다.
일 실시예에 따라, 상기 부착 위치 정의 공정은 상기 큰 다이아몬드 지립들의 부착 위치에 대응되는 패턴 홀들이 형성된 필름을 상기 주면 상에 배치하는 것을 포함하며, 상기 큰 다이아몬드 지립 부착 공정은 상기 패턴 홀들 각각에 상기 큰 다이아몬드 지립들을 위치시키는 것을 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 작은 다이아몬드 지립 부착 공정은 상기 필름을 상기 주면으로부터 제거한 후 수행된다.
일 실시예에 따라, 상기 모재 준비 공정에 의해 상기 주면의 중앙에는 평면부가 있고 상기 주면의 외곽 가장자리에는 경사부가 있는 모재가 준비되고, 상기 큰 다이아몬드 지립 부착 공정에서는 적어도 상기 평면부에 큰 다이아몬드 지립들이 부착되고, 상기 작은 다이아몬드 지립 부착 공정에서는 상기 평면부와 상기 경사부 모두에 작은 다이아몬드 지립들이 부착된다.
일 실시예에 따라, 상기 큰 다이아몬드 지립 부착 공정은 상기 패턴 홀들에 상기 주 다이아몬드 지립들을 배치하고, 그 위로 도금을 행하여, 상기 패턴 홀들 각각에서 상기 주 다이아몬드 지립들을 고정하는 섬형 본딩부를 형성한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 CMP 패드 컨디셔너는, 평면부와 상기 평면부의 외곽 가장자리에 위치한 경사부를 주면에 포함하는 모재와; 상기 평면부에 규칙적인 배열로 부착되어 CMP 패드의 연마에 직접 참여하는 주 다이아몬드 지립들과; 적어도 상기 경사부에 부착되어 상기 주 다이아몬드 지립들이 받는 압력을 분산하여 받는 보조 다이아몬드 지립들과; 상기 주 다이아몬드 지립들과 상기 보조 다이아몬드 지립들을 상기 모재의 주면에 부착시키는 부착 재료를 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 모재의 주면 중앙에는 오목부가 형성되고, 상기 오목부의 주변에 상기 평면부가 링형으로 형성되되, 상기 오목부에는 다이아몬드 지립들이 없는 것이 바람직하다.
일 실시예에 따라, 상기 보조 다이아몬드 지립들은 상기 평면부와 상기 경사부 모두에 부착된다. 상기 보조 다이아몬드 지립들은 상기 평면부와 상기 경사부 상에서 랜덤하게 분포되는 것이 바람직하다.
일 실시예에 따라, 상기 주 다이아몬드 지립들은 상기 보조 다이아몬드 지립들보다 큰 크기를 갖는다.
일 실시예에 따라, 상기 부착 재료는 상기 주 다이아몬드 지립들을 상기 모재의 주면 평면부 상에 규칙적 배열로 부착시키는 섬(island type)형 본딩부와, 상기 보조 다이아몬드 지립들을 상기 모재의 주면 상에 랜덤하게 부착시키는 본딩층을 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 부착 재료는 상기 본딩층 상에 더 형성되어 상기 주 다이아몬드 지립들과 상기 보조 다이아몬드 지립들의 부착력을 보강하는 보강 본딩층을 더 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 모재는 상기 오목부와 인접한 상기 평면부의 안쪽 가장자리에 내측 경사부를 더 포함하며, 상기 내측 경사부에도 상기 보조 다이아몬드 지립들이 부착된다.
본 발명의 다른 측면에 따라, CMP 패드 컨디셔너 제조방법이 제공되며, 이 제조 방법은, 평면부와 상기 평면부의 외곽 가장자리에 위치한 경사부를 주면에 포함하는 모재를 준비하는 모재 준비 공정과; CMP 패드의 연마에 직접 참여하는 주 다이아몬드 지립들을 상기 평면부에 규칙적 배열로 부착하는 제1 부착 공정과; CMP 패드의 연마에 직접 참여하지 않는 보조 다이아몬드 지립들을 상기 주면 중 적어도 상기 경사부 상에 부착하는 제2 부착 공정을 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 모재 준비 공정에 의해 준비되는 모재는 상기 주면의 중앙에 오목부가 형성되고 상기 오목부의 주변에 상기 평면부가 링형으로 형성된다.
일 실시예에 따라, 상기 제2 부착 공정은 상기 보조 다이아몬드 지립들을 상기 평면부와 상기 경사부 모두에 부착한다.
일 실시예에 따라, 상기 제2 부착 공정은 상기 보조 다이아몬드 지립들을 상기 평면부와 상기 경사부 상에 랜덤하게 분포시켜 부착한다.
일 실시예에 따라, 상기 CMP 패드 컨디셔너 제조방법은, 상기 모재 준비 공정과 상기 제1 부착 공정 사이에 패턴 홀들이 형성된 필름을 상기 모재의 주면에 위치시키는 패턴 필름 공정을 더 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 제1 부착 공정은 상기 패턴 홀들에 상기 주 다이아몬드 지립들을 배치하고, 그 위로 도금을 행하여, 상기 패턴 홀들 각각에서 상기 주 다이아몬드 지립들을 고정하는 섬형 본딩부를 형성한다. 상기 제2 부착 공정은 상기 패턴 필름을 상기 모재로부터 제거한 후, 상기 보조 다이아몬드 지립들을 상기 주면 상에 랜덤하게 분포시키고, 도금에 의해 상기 보조 다이아몬드 지립들을 고정시키는 본딩층을 형성한다. 상기 CMP 패드 컨디셔너 제조방법은 상기 제2 부착 공정 후에 상기 본딩층 상에 보충 도금을 하여 보강 본딩층을 형성하는 보충 도금 공정을 더 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 모재 준비 공정에서는 상기 평면부 외곽의 상기 경사부와 함께 상기 평면부 내측에도 경사부를 포함하는 모재가 준비되며, 상기 제2 부착 공정은 상기 보조 다이아몬드 지립들을 상기 평면부 외곽과 내측의 경사부들 모두에 부착한다.
본 발명에 따른 CMP 패드 컨디셔너는, 회전하면서 CMP 패드와 가압 접촉하여 CMP 패드를 컨디셔닝하는 과정에서, 보조 다이아몬드 지립들이 실제 연마에 참여하는 주 다이아몬드 입자들로부터 수직 방향 압력과 회전에 따른 힘을 분산하여 받음으로써, 주 다이아몬드 입자들의 손상 및 이탈이 방지되는 효과가 있다. 따라서, 본 발명에 따른 CMP 패드 컨디셔너는 종래 CMP 패드 컨디셔너에 비해 긴 수명을 갖는다. 또한, 본 발명에 따른 CMP 패드 컨디셔너는 중앙의 오목부에 의해 적은 면적으로 CMP 패드에 접촉하며, 이는 주 다이아몬드 입자들이 CMP 패드를 더 강한 압력으로 가압할 수 있게 해주어 절삭 성능을 높인다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 CMP 패드 컨디셔너를 도시한 사시도.
도 2는 도 1의 I-I를 따라 취해진 CMP 패드 컨디셔너의 단면도.
도 3 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 CMP 패드 컨디셔너의 제조 공정들을 설명하기 위한 도면들.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 CMP 패드 컨디셔너를 도시한 평면도.
도 10은 본 발명에 따른 CMP 패드 컨디셔너와 그 작용을 개념적으로 설명하기 위한 도면.
도 11은 종래 CMP 패드 컨디셔너의 문제점을 설명하기 위한 개념적인 도면.
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 사시도이고, 도 2는 도 1의 I-I를 따라 취해진 단면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 CMP 패드 컨디셔너(1)는 금속, 더 바람직하게는, 스테인리스 강(stainless steel) 재질로 이루어진 대략 디스크 형태의 모재(10)와, 상기 모재(10)의 주면(primary surface)에 형성되는 다이아몬드 지립부(20)를 포함한다. 상기 모재(10)의 주면 중앙에는 다이아몬드 지립부(20)가 형성되지 않는 원형의 오목부(12)가 형성된다. 상기 모재(10) 주면의 나머지 주변 영역에는 지립부(20)가 형성된다.
상기 모재(10)의 주면은 상기 오목부(12)를 제외한 나머지 영역에 링형의 평면부(14a)와 상기 평면부(14a)의 외곽 가장자리에 형성된 링형의 경사부(14b)를 포함한다. 본 실시예에 있어서는, 상기 평면부(14a)의 외곽 가장자리에만 경사부가 형성되지만, 상기 오목부(12)와 인접한 상기 평면부(14a)의 안쪽 가장자리에도 경사부가 형성될 수 있다.
본 실시예에 따른 CMP 패드 컨디셔너(1)는, 모재(10)의 중앙 영역이 오목부(12)에 의해 다이아몬드 지립부(20)가 형성되지 않으므로, 다이아몬드 지립부(20)가 모재(10)의 주면 면적 전체에 대해 일부 면적에만 링형으로 형성된다. 이는 CMP 패드 컨디셔너(1)의 상부로부터 가해지는 일정 가압력에 대하여, 다이아몬드 지립부(20)의 다이아몬드 지립들이 CMP 패드(미도시함)의 표면에 가하는 압력을 증가시켜 절삭 성능을 높여준다. 즉, 본 실시예에 따른 CMP 패드 컨디셔너(1)는, 주면 반대편 면에서는 일반적인 다른 구조의 CMP 패드 컨디셔너와 동일한 압력을 받지만, 주면에서는 오목부(12)에 의해 CMP 패드에 대한 접촉 면적이 줄어, 주 다이아몬드 지립들이 더 높은 압력으로 CMP 패드에 작용하게 되어, 절삭 성능을 높일 수 있다.
도 2에 잘 도시된 바와 같이, 상기 CMP 패드 컨디셔너(1)는 상기 모재(10)의 주면 상에 부착되는 주 다이아몬드 지립(21)들과, 보조 다이아몬드 지립(22)들을 포함한다. 또한, 상기 CMP 패드 컨디셔너(1)는 상기 주 다이아몬드 지립(21)들과 상기 보조 다이아몬드 지립(22)들을 중앙의 오목부(12)를 제외한 링형의 외곽 영역(14)에 부착하기 위한 부착 재료(23)를 포함한다. 상기 부착 재료(23)는 예를 들면 도금에 의해 형성될 수 있으며, 순차적으로 형성되는 복수의 층들, 특히, 복수의 도금층들일 수 있다.
상기 주 다이아몬드 지립(21)들은, CMP 패드와 접촉하여 실제 연마에 참여하는 큰 크기의 다이아몬드 지립들로서, 상기 모재(10)의 평면부(14a) 상에 규칙적으로 배열된다. 상기 주 다이아몬드 지립(21)들을 상기 평면부(14a) 상에 부착하는 방법에 대해서는 다음에 보다 구체적인 설명이 이루어질 것이다.
상기 보조 다이아몬드 지립(22)들은, 실제 연마에 참여하기보다는 상기 주 다이아몬드 지립(21)들이 받는 압력을 분산 지지하는 역할을 하는 것들로서, 상기 주 다이아몬드 지립들보다 작은 크기를 갖는 것이 선호된다. 상기 주 다이아몬드 지립(21)들이 상기 모재(10)의 주면에 규칙적으로 배열되는 것과 달리, 상기 보조 다이아몬드 지립(22)들은 상기 모재(10)의 주면에 랜덤하게 분포된다. 상기 CMP 패드 컨디셔너(1)의 가장자리 부근은 상기 CMP 패드 컨디셔너(1)의 회전력으로 인해 특히 취약하다. 상기 보조 다이아몬드 지립(22)들은 적어도 상기 모재(10)의 외곽 가장자리에 위치한 경사부(14b) 상에 분포되어, 특히 CMP 패드 컨디셔너(1)의 회전력과 수직 방향 압력에 의해 상기 주 다이아몬드 지립(21)들에 가해지는 압력을 분산시킨다.
이제 도 3 내지 도 8을 참조로 하여 본 발명의 일 실시예에 따른 CMP 패드 컨디셔너의 제조 방법을 설명하기로 한다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 CMP 패드 컨디셔너 제조방법은 모재 준비 공정(S1), 패턴 필름 공정(S2), 큰 지립 부착 공정(S3), 작은 지립 부착 공정(S4), 그리고, 보충 도금 공정(S5)을 포함한다. 상기 패턴 필름 공정(S2), 큰 지립 부착 공정(S3), 작은 지립 부착 공정(S4) 및 보충 도금 공정(S5)은 도 4, 도 5, 도 7 및 도 8에 각각 도시되어 있다.
상기 모재 준비 공정(S1)에서는 주면의 중앙에 원형의 오목부(12; 도 1 및 도 4 참조)가 형성되고 외곽 가장자리에는 경사부(14b; 도 4 참조)가 형성된 금속 재질의 모재(10)가 준비된다. 상기 경사부(14b)는 외곽을 향해 낮아지는 경사면으로 이루어진 것이 바람직하며, 도시된 바에 따르면, 상기 경사부(14b)는, 직선 경사면으로 형성되지만, 곡선 경사면으로 형성될 수도 있다.
상기 패턴 필름 공정(S2)은 주 다이아몬드 지립들 각각이 배열되는 위치를 정의하는데 이용되는 공정이다. 상기 패턴 필름 공정(S2)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 모재(10)의 주면 상에 패턴 필름(F)이 배치된다. 상기 패턴 필름(F)은 복수의 패턴 홀(H)들을 포함한다. 상기 패턴 필름(F)은 주 다이아몬드 지립들이 부착될 모재(10)의 주면, 특히, 평면부(14a)의 영역들을 상기 패턴 홀(H)들에 의해 노출시키고, 상기 주면의 나머지 영역들을 가린다. 상기 패턴 홀(H)들은 상기 패턴 필름(F)에 규칙적인 배열로 형성되므로, 상기 패턴 홀(H)들에 의해 노출되는 영역들도 규칙적이다. 상기 패턴 필름 공정(S2)은 모재 주면에 위치한 감광막의 노광 및 현상 공정에 의해 상기 패턴 필름(F)을 형성할 수 있으며, 또는, 패턴 홀을 갖는 필름을 미리 제작하여 모재의 주면에 직접 배치할 수도 있다. 또는 다른 대안적인 방법이 이용될 수도 있다.
상기 큰 지립 부착 공정(S3)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 상대적으로 큰 크기를 갖는 주 다이아몬드 지립(21)들을 상기 모재(10) 주면의 평면부(14a)에 규칙적으로 배열한 후 상기 평면부(14a)에 부착한다. 상기 주 다이아몬드 지립(21)들의 규칙적인 배열은 상기 패턴 홀(H)들 각각에 상기 주 다이아몬드 지립(21)들을 하나씩 배치함으로써 이루어진다. 상기 주 다이아몬드 지립(21)들의 부착은 상기 패턴 필름(F)의 존재 하에서 상기 모재(10)에 대해 도금을 행함으로써 이루어진다. 상기 도금에 의해, 상기 주 다이아몬드 지립(21)들을 고정하는 섬(island)형 본딩부(231)들이 상기 패턴 홀(H)들 내에 형성된다. 상기 섬형 본딩부(231)들에 의해 주 다이아몬드 지립(21)들이 상기 평면부(14a)에 부착하고 난 후, 상기 패턴 필름(F)은 도 6에 도시된 것과 같이 제거된다.
도 6을 참조하면, 모재(10)의 중앙 오목부(12)와 모재(10)의 외곽 가장자리 경사부(14b)에는 주 다이아몬드 지립(21)들이 위치하지 않고, 상기 모재(10)의 가장자리와 중앙 오목부(12) 사이의 평면부(14a) 상에만 주 다이아몬드 지립(21)들이 일정 배열로 배치된다. 앞에서 언급한 바와 같이, 상기 주 다이아몬드 지립(21)들 각각은 전술한 섬형 본딩부(231)들 각각에 의해 상기 평면부(14a) 상에 부착된다.
다음, 상기 작은 지립 부착 공정(S4)은 도 7에 도시된 바와 같이 수행된다. 도 7을 참조하면, 주 다이아몬드 지립(21)들이 부착되어 있는 모재(10)의 주면 상에 상대적으로 작은 보조 다이아몬드 지립(22)들이 랜덤하게 분포되어 부착된다. 상기 보조 다이아몬드 지립(22)들도 상기 오목부(12)에는 부착되지 않는다. 하지만, 상기 보조 다이아몬드 지립(22)들은 상기 모재의 평면부(14a) 뿐 아니라 외곽에 존재하는 가장자리 경사부(14b)에도 부착된다. 더 나아가, 상기 보조 다이아몬드 지립(22)들은 상기 가장자리 경사부(14b)에 위치할 때 수직 방향 압력은 물론이고 회전력을 분산시키는 역할을 하게 되어 CMP 패드 컨디셔너의 손상을 막는데 더 유리하게 작용한다.
상기 보조 다이아몬드 지립(22)들은, 상기 모재(10)의 평면부(14a)와 경사부(14b)에 형성되어, 상기 섬형 본딩부(231)와 통합되는 본딩층(232)에 의해 부착된다. 본 실시예에서, 상기 본딩층(232)은 도금 공정에 의해 형성된다.
다음, 보충 도금 공정(S5)이 도 8에 도시된 바와 같이 수행된다. 도 8을 참조하면, 상기 본딩층(232) 상으로 보충 도금 공정에 의해 보강 본딩층(233)이 추가로 형성된다. 이 보강 본딩층(233)은 상기 주 다이아몬드 지립(21)들과 상기 보조 다이아몬드 지립(22)들을 더 단단하게 상기 모재(10)의 주면에 고정시킨다. 본 실시예에 있어서, 상기 섬형 본딩부(231)와, 상기 본딩층(232)과, 상기 보강 본딩층(233)이 상기 주 다이아몬드 지립(21)들과 상기 보조 다이아몬드 지립(22)들을 상기 모재(10)의 주면에 고정시키는 부착 재료(23)로 이용된다.
앞에서 언급한 바와 같이, 상기 평면부(14a)의 안쪽 가장자리에도 경사부가 존재하는 경우, 그 경사부에도 보조 다이아몬드 지립들을 부착시키는 것이 바람직하다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 CMP 패드 컨디셔너를 도시한 평면도이다.
도 9를 참조하면, 본 실시예의 CMP 패드 컨디셔너(1)는 방사상으로 복수의 슬러리 통로(13)가 형성되며, 이 슬러리 통로(13)들 각각은 모재(10)의 오목부(12)로부터 모재(10)의 가장자리까지 연장되어 있다. 그리고, 상기 복수의 슬러리 통로(13)들에 의해 다이아몬드 지립부(20)는 복수의 셀 형태로 분할된다. 상기 지립부(20)는, 앞선 실시예와 마찬가지로, 모재의 주면 평면부에 부착된 주 다이아몬드 지립들과, 그보다 작은 크기를 갖는 보조 다이아몬드 지립들을 포함한다. 앞선 실시예와 마찬가지로, 상기 보조 다이아몬드 지립들은 적어도 상기 평면부의 외곽 가장자리에 존재하는 경사부에 부착되어 있는 것이 바람직하다. 상기 보조 다이아몬드 지립들이 상기 평면부에도 부착되어 있을 수 있으며, 더 나아가, 상기 오목부(12)와 인접하게 상기 평면부의 안쪽 가장자리에도 경사부가 존재한다면, 그 안쪽 가장자리의 경사부에도 보조 다이아몬드 지립들이 부착된다. 본 실시예에 있어서도, 상기 주 다이아몬드 지립들은 규칙적으로 배열되고, 보조 다이아몬드 지립들은 랜덤하게 분포된다.
도 10은 본 발명을 개념적으로 설명하기 위한 도면으로서, 도 11에 도시된 종래 기술과 대비된다.
도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 CMP 패드 컨디셔너는 수직 방향의 가압력(P)에 의해 오목부 주변의 평면부에 배치된 주 다이아몬드 지립(21)들이 CMP 패드를 가압하여 CMP 패드 표면에 대한 연마를 수행한다. 이때, 중앙의 오목한 부분이 CMP 패드와 접촉하지 않으므로, 오목부 외곽의 감소된 면적에 부착된 주 다이아몬드 지립(21)들의 CMP 패드 표면에 대한 수직 가압력이 증대한다. 가장자리의 경사부에 부착된 보조 다이아몬드 지립(22)들은, 연마에 직접 참여하지 않는 대신, CMP 패드 컨디셔너의 회전력(R)과 수직 방향의 압력(P)을 분산하여 받음으로써, 주 다이아몬드 지립(21)들의 이탈을 방지할 수 있다.

Claims (18)

  1. 주면을 포함하는 판형의 모재;
    상기 주면 상에 부착되는 큰 다이아몬드 지립들; 및
    상기 큰 다이아몬드 지립들과 공존하도록 상기 주면 상에 부착되는 작은 다이아몬드 지립들을 포함하며,
    상기 큰 다이아몬드 지립들은 상기 주면 상에 규칙적으로 배열되고,
    상기 작은 다이아몬드 지립들은 상기 주면 상에 랜덤하게 분포된 것을 특징으로 하는 CMP 패드 컨디셔너.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 주면은 평면부와 상기 평면부의 외곽 가장자리에 위치한 경사부를 포함하며, 상기 큰 다이아몬드 지립들과 상기 작은 다이아몬드 지립들은 적어도 상기 평면부 내에서 공존하는 것을 특징으로 하는 CMP 패드 컨디셔너.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 작은 다이아몬드 지립들은 상기 평면부와 상기 경사부 모두에 분포된 것을 특징으로 하는 CMP 패드 컨디셔너.
  4. 청구항 2에 있어서, 상기 주면의 중앙에는 오목부가 형성되고, 상기 오목부의 주변에 상기 평면부가 링형으로 형성되되, 상기 오목부에는 다이아몬드 지립들이 없는 것을 특징으로 하는 CMP 패드 컨디셔너.
  5. 주면을 포함하는 모재를 준비하는 모재 준비 공정과;
    상기 주면 상에 큰 다이아몬드 지립들이 부착될 위치들을 정의하는 부착 위치 정의 공정과;
    상기 큰 다이아몬드 지립들이 상기 주면 상에 규칙적으로 배열되도록, 상기 정의된 위치들에 상기 큰 다이아몬드 지립들을 부착하는 큰 다이아몬드 지립 부착 공정과;
    작은 다이아몬드 지립들이 상기 큰 다이아몬드 지립들과 상기 주면 상에서 공존하도록, 상기 작은 다이아몬드 지립들을 상기 주면 상에 부착하는 작은 다이아몬드 지립 부착 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 CMP 패드 컨디셔너 제조방법.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 작은 다이아몬드 지립들은 상기 주면 상에 랜덤한 분포로 부착되는 것을 특징으로 하는 CMP 패드 컨디셔너 제조방법.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 부착 위치 정의 공정은 상기 큰 다이아몬드 지립들의 부착 위치에 대응되는 패턴 홀들이 형성된 필름을 상기 주면 상에 배치하는 것을 포함하며,
    상기 큰 다이아몬드 지립 부착 공정은 상기 패턴 홀들 각각에 상기 큰 다이아몬드 지립들을 위치시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 CMP 패드 컨디셔너 제조방법.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 작은 다이아몬드 지립 부착 공정은 상기 필름을 상기 주면으로부터 제거한 후 수행되는 것을 특징으로 하는 CMP 패드 컨디셔너 제조방법.
  9. 청구항 5에 있어서,
    상기 모재 준비 공정에 의해 상기 주면의 중앙에는 평면부가 있고 상기 주면의 외곽 가장자리에는 경사부가 있는 모재가 준비되고,
    상기 큰 다이아몬드 지립 부착 공정에서는 적어도 상기 평면부에 큰 다이아몬드 지립들이 부착되고,
    상기 작은 다이아몬드 지립 부착 공정에서는 상기 평면부와 상기 경사부 모두에 작은 다이아몬드 지립들이 부착되는 것을 특징으로 하는 CMP 패드 컨디셔너 제조방법.
  10. 청구항 7에 있어서, 상기 큰 다이아몬드 지립 부착 공정은 상기 패턴 홀들에 상기 주 다이아몬드 지립들을 배치하고, 그 위로 도금을 행하여, 상기 패턴 홀들 각각에서 상기 주 다이아몬드 지립들을 고정하는 섬형 본딩부를 형성하는 것을 특징으로 하는 CMP 패드 컨디셔너 제조방법.
  11. 평면부와 상기 평면부의 외곽 가장자리에 위치한 경사부를 주면에 포함하는 모재;
    상기 평면부에 규칙적인 배열로 부착되어 CMP 패드의 연마에 직접 참여하는 주 다이아몬드 지립들;
    적어도 상기 경사부에 부착되어 상기 주 다이아몬드 지립들이 받는 압력을 분산하여 받는 보조 다이아몬드 지립들; 및
    상기 주 다이아몬드 지립들과 상기 보조 다이아몬드 지립들을 상기 모재의 주면에 부착시키는 부착 재료를 포함하는 CMP 패드 컨디셔너.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 모재의 주면 중앙에는 오목부가 형성되고, 상기 오목부의 주변에 상기 평면부가 링형으로 형성되되, 상기 오목부에는 다이아몬드 지립들이 없는 것을 특징으로 하는 CMP 패드 컨디셔너.
  13. 청구항 11에 있어서, 상기 보조 다이아몬드 지립들은 상기 평면부와 상기 경사부 모두에 부착된 것을 특징으로 하는 CMP 패드 컨디셔너.
  14. 청구항 13에 있어서, 상기 보조 다이아몬드 지립들은 상기 평면부와 상기 경사부 상에서 랜덤하게 분포된 것을 특징으로 하는 CMP 패드 컨디셔너.
  15. 청구항 11에 있어서, 상기 주 다이아몬드 지립들은 상기 보조 다이아몬드 지립들보다 큰 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 CMP 패드 컨디셔너.
  16. 청구항 11에 있어서, 상기 부착 재료는 상기 주 다이아몬드 지립들을 상기 모재의 주면 평면부 상에 규칙적 배열로 부착시키는 섬형 본딩부와, 상기 보조 다이아몬드 지립들을 상기 모재의 주면 상에 랜덤하게 부착시키는 본딩층을 포함하는 것을 특징으로 하는 CMP 패드 컨디셔너.
  17. 청구항 16에 있어서, 상기 부착 재료는 상기 본딩층 상에 더 형성되어 상기 주 다이아몬드 지립들과 상기 보조 다이아몬드 지립들의 부착력을 보강하는 보강 본딩층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 CMP 패드 컨디셔너.
  18. 청구항 12에 있어서, 상기 모재는 상기 오목부와 인접한 상기 평면부의 안쪽 가장자리에 내측 경사부를 더 포함하며, 상기 내측 경사부에도 상기 보조 다이아몬드 지립들이 부착된 것을 특징으로 CMP 패드 컨디셔너.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN107378813A (zh) * 2017-09-08 2017-11-24 广东工业大学 一种砂轮加工方法
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