KR20140036160A - 화학 및 기계적 평탄화 패드 컨디셔너 - Google Patents

화학 및 기계적 평탄화 패드 컨디셔너 Download PDF

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Abstract

돌출부들의 제1 집합 및 돌출부들의 제2 집합을 가지는 기판을 포함하는, CMP 연마 패드를 위한 패드 컨디셔너가 개시된다. 상기 돌출부들의 제1 집합은 제1 평균 높이를 가지고 상기 돌출부들의 제2 집합은 제2 평균 높이를 가지고, 상기 제1 평균 높이는 상기 제2 평균 높이와 다르다. 상기 돌출부들의 제1 집합 안의 돌출부 각각의 상단은 편평하지 않은 표면을 가지고, 상기 돌출부들의 제2 집합 안의 돌출부 각각의 상단은 편평하지 않은 표면을 가지고, 상기 돌출부들의 제1 집합 및 상기 돌출부들의 제2 집합은 적어도 그 상면들 상에 다결정 다이아몬드 층을 가진다. 상기 돌출부 집합들은 예를 들어, 그 높이들에 의해, 또는 미리 결정된 위치들 또는 그 베이스 치수들에 의해 확인될 수 있다. 상기 패드 컨디셔너의 후면으로부터 측정되는 평균 높이, 피크-대-골짜기 높이, 또는 현저한 높이를 포함하여, 상기 돌출부들의 높이를 측정하는 다양한 방법들이 존재한다.

Description

화학 및 기계적 평탄화 패드 컨디셔너{CHEMICAL MECHANICAL PLANARIZATION PAD CONDITIONER}
이 출원은 2011년 5월 7일에 출원된 US 가출원 제 61/449,851호, 2011년 7월 11일에 출원된 US 가출원 제 61/506,483호, 및 2011년 7월 29일에 출원된 US 가출원 제 61/513,294호의 우선권의 이익을 주장하고, 그 개시내용들은 여기에 참조에 의해 그 전체가 반영된다.
이 개시내용은 일반적으로 반도체 제조 장비에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 반도체 제조에 사용되는 연마 패드들의 세정을 위한 컨디셔닝 장치들에 관한 것이다.
화학 및 기계적 평탄화(CMP)는 널리 반도체 칩들 및 메모리 장치들의 제조에 사용된다. CMP 프로세스 동안, 물질은 연마 패드(polishing pad), 연마 슬러리, 및 선택적으로 화학적 시약들의 활동에 의해 웨이퍼 기판으로부터 제거된다. 시간이 경과하면서, 상기 연마 패드는 점점 윤이 없어지고 CMP 프로세스로부터의 파편들로 가득하게 된다. 주기적으로 상기 연마 패드는 연마 패드 표면을 벗겨내고 구멍들을 개방시키고 상기 연마 패드의 표면들에 거침을 생성하는 패드 컨디셔너를 이용해 다시 컨디셔닝된다. 상기 패드 컨디셔너의 기능은 CMP 프로세스에서 제거율(removal rate)을 유지하는 데 있다.
CMP는 반도체 및 메모리 장치의 제조에 있어서 주요 생산 비용을 나타낸다. 이러한 CMP 비용은 연마 패드들, 연마 슬러리들, 패드 컨디셔닝 디스크들 및 평탄화 및 연마 작업 동안 마모되는 다양한 CMP 부품들에 연관된 비용을 포함한다. CMP 프로세스를 위한 추가적인 비용은 상기 연마 패드를 대체하기 위한 도구 가동 휴지 시간(tool downtime) 및 상기 CMP 연마 패드를 재조정하기 위한 테스트 웨이퍼들의 비용을 포함한다.
전형적인 연마 패드는 대략 0.16 센티미터 두께의 폐쇄-셀 폴리우레탄 폼(closed-cell polyurethane foam)을 포함한다. 패드 컨디셔닝 동안, 패드들은 상기 패드 표면의 셀 방식의 층들을 물리적으로 잘라내기 위해 기계적 마모에 종속된다. 상기 패드의 노출된 표면은 개방 셀들을 포함하는데, 이것은 CMP 프로세스 동안 사용된 연마 슬러리 및 웨이퍼로부터 제거된 물질로 구성된, 마모된 슬러리를 잡아두는 데에 사용될 수 있다. 각각의 후속하는 패드-컨디셔닝 단계에 있어서, 상기 패드 컨디셔너는 내재된 물질들을 포함하는 셀들의 외부 층(outer layer)을 제거하고 상기 외부 층 아래의 층들의 제거를 최소화한다. 연마 패드의 과잉-질감처리(over-texturing)는 수명을 짧게 하는 한편, 부족-질감처리(under-texturing)는 CMP 단계 동안 웨이퍼의 균일성의 부족 및 불충분한 물질 제거율의 결과를 가져온다.
CMP 패드 컨디셔너의 하나의 종류는 고정된 다이아몬드 연마제들을 가진 4-인치 디스크이다. 상기 다이아몬드가 코팅된 디스크는 최상층(top layer)을 자르고 제거하기 위해 연마 패드 표면을 누르고 회전된다. 상기 다이아몬드들은 통상 에폭시 또는 금속 매트릭스 물질에 배치된다. 하지만, 이러한 패드 컨디셔너들로부터의 다이아몬드는 연마 작업 동안 웨이퍼의 스크래칭으로 인한 손실을 낳게 할 수 있는 이탈(dislodge)이 있을 수 있다.
연마된 입자들이 이탈되는 것을 감소시키거나 제거하는 CMP 패드 드레서들(CMP pad dressers) 및 CMP 연마 패드들을 덮을 수 있는 다양한 표면 높이들을 가진 CMP 패드 드레서들이 계속적으로 필요하다.
본 발명의 다양한 실시예들에 있어서, 소망하는 분포의 특성 높이들 및 메사 거칠기 특징을 가지는, 기판으로부터 기계로 만들어지는 패드 컨디셔너가 제공된다. 상기 패드 컨디셔너는 상기 기판에 붙어 있는 다이아몬드 입자들과 같은 초연마제 입자들로부터 자유롭고, 패드 컨디셔너로부터 이탈되는 입자들의 문제를 제거한다. 대신, 상기 성형된 세라믹 상의 돌출부들은 상기 패드 표면 상에 힘 집중을 제공하는 기하구조적 특성으로 작용한다. 상기 절단 성능 및 이러한 특성들의 지속력은 상기 표면 돌출부들에 걸쳐 성장되어 있는 다결정 CVD 다이아몬드 코팅에 의해 크게 향상된다. 본 발명의 다양한 변형들은 패드 컨디셔너 및 이러한 패드 컨디셔너를 만드는 방법을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 분포 및 거칠기 특성들을 제공하기 위해, 기계로 만드는 프로세스는 다공성 기판 물질의 특성들을 이용한다. 이러한 특성들은 기판으로부터 기계로 만들어지기 때문에, 기판에 입자들을 결합할 필요가 없어진다.
일 실시예에 있어서, 상기 특성들은 미리 결정된 패턴으로 배치된다. 상기 패턴은 매트릭스 형태일 수 있는데, 즉 반복적인, 매트릭스 패턴으로 균일하게 분포될 수 있다. 상기 특성들은 높이들의 이중 또는 다중 모드 분포를 포함할 수 있는데, 이때 다양한 특성 높이들이 산재되어 있다.
화학 및 기계적 평탄화(CMP)는 화학적 및 기계적인 힘들의 조합을 이용해 표면들을 매끄럽게 하는 프로세스이고, 상기 연마 패드를 다시 컨디셔닝하기 위해 패드 컨디셔너를 주기적으로 사용한다. 상기 패드 컨디셔너의 기능은 상기 CMP 프로세스에 있어서 제거율을 유지하는 데 있다. 상기 패드 컨디셔너는 또한 CMP 연마 패드 컨디셔너 또는 연마 패드 컨디셔닝 헤드로 지칭될 수 있다.
균일한 높이의 특성들의 높은 밀도(단위면적 당 개수)를 가지는 패드 컨디셔너들은 실질적으로 CMP 연마 패드에 대하여 실질적으로 균일한 특성 당 힘을 생성하는 경향이 있다. 이러한 패드 컨디셔너들의 예들은, 예를 들어 (균일한 높이의 기계적인 특성들을 개시하고 있는) Myoung의 US 등록 특허 제 6,439,986호(Myoung); (임시적인 홀딩 층을 이용해 위치하는 입자에 의해 상기 입자들이 균일한 접촉 평면을 정의하는 것이 개시되어 있는) Lawing의 US 특허 공개 제 2002/0182401호(Lawing); (다양한 구성들의 반응성이 없는 카바이드-형성 물질 및 세라믹 물질의 합성 기판에 적용되는 CVD 다이아몬드 코팅 상의 합성 물질을 개시하고 있는) Slutz의 US 등록 특허 제 7,367,875호(Slutz)에 의해 개시된다. 다른 패드 컨디셔너들은 돌출 특성들을 포함하지 않고, 대신 이러한 컨디셔닝을 달성하기 위해 표면 거칠기에 의존한다. 예를 들어 (2 ㎛ 내지 50 ㎛ 의 크기의 범위를 가지는 결합된 실리콘 카바이드 입자들로 구성된 기판을 개시하고 있고, 상기 기판은 그에 결합된 다이아몬드 층을 가지고 있는) Cornelius등 EP 0540366A1(Cornelius); (상기 CMP 컨디셔닝 디스크 기판에 결합된 다결정 다이아몬드의 얇은 시트, 또는 대체적으로, 상기 기판 상에 결합되어 있는 미립자 화학 증기 증착된 다결정 다이아몬드 층 및 기판을 개시하고 있는) Zimmer등 US 등록 특허 제 6,632,127호(Zimmer)를 참조하라. 이러한 "돌출부 없는" 기판들은, 패드 컨디셔너들 상의 절단 표면들로서 사용될 때, 또한 상기 패드 컨디셔너의 절단 표면에 걸쳐 실질적으로 균일한 힘들을 생성하는 경향이 있다. 일반적으로, 이러한 균일한 돌출부 높이들 및 돌출부 없는 표면들에 의해 생성되는 것과 같은 균일한 힘 분포는 또한 표준 작업 압력에서 최저 절단 율을 생성한다.
반면에, 베이스에 결합된 방향성 있거나 또는 불규칙적인 형태의 연마제 입자들을 가지는 패드 컨디셔너들의 가장 소중한 특성들에 생성된 힘들은 상기 패드 컨디셔너로부터 이탈되기 위해 보다 큰 힘들을 경험하게 되는 입자들로 귀결된다. 예를 들어, (상기 기판에 부착된 복수의 초연마제 입자들을 가지는 윤곽을 가지는 CMP 패드 드레서를 개시하고 있는) Sung의 US 등록 특허 제 7,201,645호(Sung); (10% 내지 40%의 범위의 더 작고 더 큰 연마제 입자들 사이의 지름 차이를 가지는, 금속 기판에 연마제 입자들을 고정하는 금속 바인더 층을 개시하고 있는) An등 US 특허 출원 공개 제 2006/0128288호(An)를 참조하라. 이탈된 입자들은 연마 작업 동안 웨이퍼들의 스크래칭으로 안내될 수 있는 상기 연마 패드에 의해 포획될 수 있다.
이 난제는 다양한 높이의 기계적 특성들을 가지는 패드 컨디셔너를 생성하는 매칭 프로세스에 의해 극복될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 특성들은 특성 높이들의 다중 모드 분포를 생성하는 에칭 프로세스로부터 제조된다. 상기 기판 물질의 다공성 특성은 또한 소망하는 분포 특성을 제공할 수 있다; 즉, 높은 다공성 기판 또는 구멍 크기들의 더 넓은 분포를 가지는 기판은 구멍 크기들의 보다 균일한 분포를 가지는 기판들 또는 더 밀도 있는 기판들 보다 넓은 범위에 걸쳐 특성 높이 분포들을 생성할 것이다. 다공성 기판 물질은 또한 구멍 크기 및 구멍 크기 분포가 변하는 거칠기 정도를 가지는 피크 영역들 또는 "메사들"을 가지는 특성들을 제공할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 전면 및 후면을 가지는 세라믹 기판을 포함하는 화학 및 기계적 연마 패드 컨디셔너에 있어서, 상기 세라믹 기판의 상기 전면은 상기 세라믹 기판으로부터 통합적으로 형성된 세라믹 돌출부들의 제1 집합 및 상기 세라믹 기판으로부터 통합적으로 형성된 세라믹 돌출부들의 제2 집합을 포함하고, 상기 세라믹 돌출부들의 제1 집합은 기준 표면으로부터 측정된 제1 평균 높이에 의해 특징지어질 수 있고, 상기 세라믹 돌출부들의 제2 집합은 상기 기준 표면으로부터 측정된 제2 평균 높이에 의해 특징지어질 수 있고, 상기 제1 평균 높이는 상기 제2 평균 높이와 다르다. 본 발명의 몇몇의 변형들에 있어서, 상기 세라믹 돌출부들의 제1 집합 및 상기 세라믹 돌출부들의 제2 집합 각각은 상면을 가진다. 상기 돌출부들은 다결정 다이아몬드 층을 더 포함할 수 있다. 상기 패드 컨디셔너의 몇몇의 변형들에 있어서, 상기 세라믹 돌출부들의 제1 집합 안의 각각의 돌출부의 상단은 거칠고, 편평하지 않은 표면을 가지고, 상기 세라믹 돌출부들의 제2 집합 안의 각각의 돌출부의 상단은 거칠고, 편평하지 않은 표면을 가진다. 상기 패드 컨디셔너는 구멍들을 개방하고 거침을 생성하기 위해 CMP 패드를 절단한다.
상기 패드 컨디셔너의 몇몇의 변형들에 있어서, 각각의 평균 높이의 돌출부들은 상기 패드 컨디셔너의 절단 표면에 걸쳐 반복될 수 있는 패턴으로 형성된다. 상기 패드 컨디셔너의 다른 변형에 있어서, 상기 기판은 제1 평균 높이의 세라믹 돌출부들보다 작은 제2 평균 높이의 세라믹 돌출부들을 포함하는데, 이때 상기 제2 평균 높이의 세라믹 돌출부들은 상기 기판의 외부 에지 근방의 환형 영역에 위치된다. 상기 패드 컨디셔너의 다른 변형에 있어서, 상기 기판은 제1 평균 높이의 세라믹 돌출부들보다 작은 2 또는 그 이상의 높이들의 세라믹 돌출부들을 포함하는데, 이때 상기 더 작은 세라믹 돌출부들은 상기 기판의 외부 에지 근방의 환형 영역에 위치된다. 더 낮은 프로파일의 상기 세라믹 돌출부들은 상기 패드 컨디셔너가 상기 연마 패드의 절단이 용이하도록 허용하고 또한 이러한 돌출부들에 미치는 기계적 스트레스를 감소시킨다. 본 발명의 몇몇의 변형들에 있어서, 상기 세라믹 돌출부들은 실리콘 카바이드이고; 다른 변형들에 있어서 상기 돌출부들은 베타 실리콘 카바이드이다.
본 발명의 패드 컨디셔너의 몇몇의 실시예들은 기판에 고정된 하나 또는 그 이상의 세그먼트들의 기판을 포함한다. 본 발명의 몇몇의 변형들에 있어서, 상기 하나 또는 그 이상의 세그먼트들은 각각 동일한 돌출부들을 가지거나, 상기 하나 또는 그 이상의 세그먼트들은 각각의 세그먼트에서 2 또는 그 이상의 돌출부들의 동일한 조합을 가질 수 있다. 본 발명의 다른 실시예들에 있어서, 상기 세그먼트들 각각은 서로 다른 돌출부들을 가질 수 있거나 또는 상기 세그먼트들은 2 또는 그 이상의 돌출부들의 서로 다른 조합들을 가질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 화학 및 기계적 연마 패드 컨디셔너는 그게 통합된 복수의 돌출부들을 가지는 전면을 가지는 기판을 포함하고, 상기 복수의 돌출부들은 상기 전면에 실질적으로 수직인 전방으로 연장되고, 상기 복수의 돌출부들 각각은 거리상 극점을 포함한다. 상기 복수의 돌출부들은 등록 평면의 편차 안에 있는 상기 거리상 극점들을 가지는 복수의 돌출부들의 하부집합을 포함하고, 상기 등록 평면은 상기 전면에 실질적으로 평행하고, 상기 복수의 돌출부들의 하부집합의 돌출부들은 서로에 대하여 고정되고 미리 결정된 관계로 상기 등록 평면 상에 위치된다. 다결정 다이아몬드의 코팅은 적어도 상기 복수의 돌출부들의 하부집합의 거리상 극점들을 덮는다. 상기 기판은 적어도 10 %의 다공률을 가진다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 복수의 돌출부들 각각은 상기 전면에 수직인 개별적인 등록 축 주위 전방으로 연장되고, 상기 개별적인 등록 축들 각각은 상기 기판의 전면 상의 미리 결정된 위치를 정의한다. 상기 돌출부들의 제1 하부집합은 상기 전면 상의 미리 결정된 위치들에 의해 정의되고 제1 평균 높이를 정의하고, 상기 돌출부들의 제1 하부집합의 상기 미리 결정된 위치들은 미리 결정된 제1 패턴을 정의한다. 돌출부들의 제2 하부집합은 상기 전면 상의 미리 결정된 위치들에 의해 정의되고, 상기 돌출부들의 제2 하부집합의 미리 결정된 위치들은 미리 결정된 제2 패턴 및 상기 제1 평균 높이보다 작은 제2 평균 높이를 정의한다. 일 실시예에 있어서, 상기 돌출부들의 제2 하부집합의 적어도 일부는 상기 돌출부들의 제1 하부집합의 적어도 일부 사이에 산재되어 있고, 상기 돌출부들의 제2 하부집합의 부분은 적어도 하나의 상기 돌출부들의 제1 하부집합의 개별적인 높이보다 큰 개별적인 높이들을 가진다.
몇몇의 실시예들에 있어서, 화학 및 기계적 연마 패드 컨디셔너는 돌출부들의 제1 하부집합을 포함하고, 그 각각은 실질적으로 유사한 제1 베이스 치수를 가지고, 상기 돌출부들의 제1 하부집합은 제1 패턴을 정의하고 제1 평균 높이를 가진다. 돌출부들의 제2 하부집합이 또한 포함되어 있는데, 그 각각은 실질적으로 유사한 제2 베이스 치수를 가지고, 상기 돌출부들의 제2 하부집합은 제2 패턴을 정의하고 제2 평균 높이를 가진다. 일 실시예에 있어서, 상기 제1 베이스 치수는 상기 제2 베이스 치수보다 크고 또한 상기 돌출부들의 제2 하부집합의 적어도 일부는 상기 돌출부들의 제1 하부집합의 적어도 일부 사이에 산재되어 있다.
몇몇의 실시예들에 있어서, 상기 복수의 돌출부들 각각은 거리상 극점을 포함하고, 상기 복수의 돌출부들은 제1 등록 평면 주위를 중심으로 하는 제1 편차 안에 있는 거리상 극점들을 가지고, 상기 제1 등록 평면은 상기 전면에 실질적으로 평행하고, 상기 돌출부들의 제1 하부집합의 돌출부들은 서로에 대하여 고정되고 미리 결정된 관계로 상기 기판 상에 위치된다. 돌출부들의 제2 하부집합은 제2 등록 평면 주위를 중심으로 하는 제2 편차 안에 있는 거리상 극점들을 가지고, 상기 제2 등록 평면은 상기 전면에 실질적으로 평행하고, 상기 돌출부들의 제2 하부집합의 돌출부들은 서로에 대하여 고정되고 미리 결정된 관계로 상기 기판 상에 위치된다. 일 실시예에 있어서, 돌출부들의 제2 하부집합의 적어도 일부는 상기 돌출부들의 제1 하부집합의 적어도 일부 사이에 산재되어 있다. 상기 돌출부들의 제2 하부집합 각각은 3 ㎛ 보다 큰 실효값 거칠기를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 있어서, 복수의 돌출부들 각각은 상기 개별적인 돌출부의 메사 상에 위치하는 거리상 극점을 포함하고, 상기 메사는 상기 전방에 반대되는 방향으로 상기 개별적인 돌출부의 거리상 극점으로부터 미리 결정된 거리 안에 있는 것으로 정의된다. 상기 복수의 돌출부들 각각은 상기 메사의 베이스에서 단면을 정의하고, 상기 단면은 중심(centroid)을 정의한다. 상기 복수의 돌출부들의 적어도 일부에 대하여, 상기 단면의 중심은 상기 개별적인 등록 축으로부터 오프셋되어 있다.
수 개의 예시적인 물품들, 조합물들, 장치, 및 상기 패드 컨디셔너를 만드는 방법들이 도시되어 있지만, 본 발명은 이러한 변형들에 한정되지 않는 것으로 이해되어야 함은 물론이다. 변경이 특히 상기의 교시에 따라 당업자에 의해 만들어질 수 있다. 예를 들어, 하나의 변형의 단계들, 구성요소들, 또는 특성들은 다른 변형의 대응하는 단계들, 구성요소들, 또는 특성들로 대체될 수 있다. 나아가, 상기 패드 컨디셔너는 이러한 조합 또는 하부-조합으로 된 변형들의 다양한 측면들을 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 있어서의 컨디셔너를 가지는 웨이퍼 연마 장치의 투시도이다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 실시예들에 있어서의 패드 컨디셔너들의 단면도들이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예들에 있어서의 패드 컨디셔너들의 단면도들이다.
도 3c는 본 발명의 일 실시예에 있어서의 패드 컨디셔너의 부분 투시도이다.
도 3d는 본 발명의 일 실시예에 있어서의 패드 컨디셔너의 일부의 확대 이미지이다.
도 4a 및 도 4b는 종래 기술의 돌출부의 투시 및 단면도들이다.
도 4c 및 도 4d는 본 발명의 일 실시예의 돌출부의 투시 및 단면도들이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 패드 컨디셔너들 또는 세그먼트들의 대략적인 단면도들이다.
도 6a 내지 도 6f는 본 발명의 세그먼트들의 부분 평면도들이다.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 실시예들에 있어서의 세그먼트들을 가지는 패드 컨디셔너들의 투시도들이다.
도 7d는 도 7b의 배경판에 장착되는 섹션의 확대 이미지이다.
도 7e는 본 발명의 일 실시예에 있어서의 홈들 또는 도랑들을 가지는 섹션의 평면도이다.
도 7f는 도 7e의 홈 또는 도랑의 일부의 확대 투시도이다.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 실시예들에 있어서 단조적으로 증가하는 돌출부 높이들을 가지는 섹션 또는 패드 컨디셔너의 에지 영역들의 부분 단면도들이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 있어서 서로 다른 베이스 치수들의 산재해 있는 돌출부들을 가지는 섹션의 부분도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 있어서 서로 다른 베이스 치수들의 돌출부들을 가지는 컨디셔닝 헤드의 확대 이미지이다.
도 11a는 본 발명의 일 실시예에 있어서 산재해 있는 서로 다른 높이들의 돌출부들을 가지는 패드 컨디셔너의 확대 부분 투시도이다.
도 11b는 본 발명의 일 실시예에 있어서 산재해 있는 서로 다른 높이들의 돌출부들을 가지는 패드 컨디셔너의 확대 단면도이다.
도 11c는 본 발명의 일 실시예에 있어서의 메사들을 가지는 돌출부들의 확대 단면도이다.
도 11d는 본 발명의 일 실시예에 있어서 연속된 돌출부들을 관통해 절단하는 평면에서의 확대 단면도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 있어서 메사의 경계이다.
도 13a 및 도 13b는 본 발명의 일 실시예에 있어서 패드 컨디셔너의 레이저 공초점 현미경 이미지들이다.
도 13c는 본 발명의 일 실시예에 있어서 패드 컨디셔너의 연속된 피크들 및 함몰부들의 확대 윤곽이다.
도 14a 및 도 14b는 본 발명의 일 실시예에 있어서 서로 다른 높이들의 산재해 있는 돌출부들을 가지는 패드 컨디셔너의 레이저 공초점 현미경 이미지들이다.
도 14c는 본 발명의 일 실시예에 있어서 서로 다른 높이들의 산재해 있는 돌출부들을 가지는 패드 컨디셔너의 연속된 피크들 및 함몰부들의 확대 윤곽이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 있어서 주요한 및 부가적인 돌출부들의 이중 모드 분포의 그래프이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예를 위해 표현된 돌출부들의 매트릭스의 일부의 지형도이다.
도 16a는 본 발명의 일 실시예에 있어서 현저한 높이를 가지는 돌출부의 투시도이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 있어서 다결정 CVD 다이아몬드의 코팅을 가지는 패드 컨디셔너의 일부의 확대 단면도이다.
도 18a는 본 발명의 일 실시예에 있어서 대략 200 ㎛ 의 베이스 치수를 가지는 코팅되지 않은 돌출부의 확대 이미지이다.
도 18b는 본 발명의 일 실시예에 있어서 대략 65 ㎛의 베이스 치수를 가지는 다이아몬드 코팅된 돌출부의 확대 이미지이다.
도 19a 및 도 19b는 본 발명의 실시예들의 패드 표면 마감 및 패드 절단율의 그래프들이다.
도 20은 상용가능한 패드 컨디셔너와 본 발명의 패드 절단율을 비교하는 그래프이다.
도 21은 상용가능한 패드 컨디셔너와 본 발명의 일 실시예의 패드 표면 마감 및 웨이퍼 제거율을 비교하는 그래프이다.
도 22는 상용가능한 패드 컨디셔너와 본 발명의 일 실시예의 패드 절단율 및 패드 표면 마감을 비교하는 그래프이다.
도 1을 참조하면, 화학 및 기계적 평탄화(CMP) 프로세스에 있는 패드 컨디셔너(32)를 가지는 웨이퍼 연마 장치(30)가 본 발명의 일 실시예에 있어서 도시되어 있다. 상기 도시된 웨이퍼 연마 장치(30)는 그 위에 장착된 (고분자 패드)와 같은 CMP 패드(38)를 가지는 상부 면(36)을 가지는 회전 테이블(34)을 포함한다. 그 위에 장착된 웨이퍼 기판(44)을 가지는 웨이퍼 헤드(42)가 배치되어 있어, 상기 웨이퍼 기판(44)은 상기 CMP 패드(38)에 접촉한다. 일 실시예에 있어서, 슬러리 공급 장치(46)는 상기 CMP 패드(38)에 연마제 슬러리(48)를 공급한다.
작업 시, 상기 회전 테이블(34)은 회전되어 상기 CMP 패드(38)가 상기 웨이퍼 헤드(42), 패드 컨디셔너(32) 및 슬러리 공급 장치(46) 아래에서 회전된다. 상기 웨이퍼 헤드(42)는 아래방향 힘 F를 가지고 상기 CMP 패드(38)에 접촉한다. 상기 웨이퍼 헤드(42) 또한 그 위에 장착된 상기 웨이퍼 기판(44)의 연마를 증가시키기 위해 선형 전후방 행동으로 회전 및/또는 진동될 수 있다.상기 패드 컨디셔너(32)는 또한 상기 CMP 패드(38)에 접촉되고, 상기 CMP 패드(38)의 표면에 걸쳐 앞뒤로 병진운동된다. 상기 패드 컨디셔너(32)는 또한 회전될 수 있다.
기능적으로, 상기 CMP 패드(38)는 상기 웨이퍼 기판(44)에 연마 마감을 주기 위해 제어되는 방식으로 상기 웨이퍼 기판(44)으로부터 물질을 제거한다. 상기 패드 컨디셔너(32)의 기능은 상기 CMP 프로세스로부터의 파편으로 가득한 연마 작업으로부터 파편을 제거하고 상기 CMP 패드(38)의 구멍들을 개방시키고, 이로써 상기 CMP 프로세스에 있어서의 제거 율을 유지하는 데 있다.
도 2a 내지 도 2c(집합적으로 도 2로 지칭됨) 를 참조하면, 패드 컨디셔너들(52a, 52b, 및 52c)(집합적으로 패드 컨디셔너들(52)로 지칭됨)이 본 발명의 실시예들에 도시되어 있다. 상기 패드 컨디셔너들(52)은 후면(56) 및 상기 후면에 반대되는 전면(58)을 가지는 기판(54)을 포함할 수 있다. 상기 기판(54)의 전면(58)은 돌출부들의 제1 집합(62) 및 돌출부들의 제2 집합(64)을 포함할 수 있다. 상기 돌출부들의 제1 집합(62)은 상기 기판(54) 상에 통합적으로 형성되어 있고 또한 상기 기판(54)의 후면(56)으로부터 상기 돌출부들의 제1 집합(62)의 거리상 표면들(66)까지 측정될 수 있는 평면(P1) 주위를 중심으로 하는 제1 평균 높이를 가진다. 상기 돌출부들의 제2 집합(64)은 상기 기판(54) 상에 통합적으로 형성되어 있고 또한 상기 기판의 후면(56)으로부터 상기 돌출부들의 제2 집합(64)의 거리상 표면들(68)까지 측정되는 것과 같은 평면(P2) 주위를 중심으로 하는 제2 평균 높이를 가질 수 있다. 도 2의 도시된 실시예들에 있어서, 상기 돌출부들의 제1 및 제2 집합들(62, 64)은 서로 다른 평균 높이들을 가지는 것으로 서로 구별될 수 있다.
상기 돌출부들의 제1 및 제2 집합들(62, 64)은 상기 기판에 결합된 연마제 입자들이 아니라, 상기 기판(54)에 통합되어 있다. 본 발명의 몇몇의 변형들에 있어서, 상기 돌출부들의 제1 집합(62) 안의 하나 또는 그 이상의 돌출부들의 거리상 표면들(66)은 불규칙하거나 또는 거친 표면을 가질 수 있고, 또한 상기 돌출부들의 제2 집합(64) 안의 각각의 돌출부의 거리상 표면들(68)은 불규칙하거나 또는 거친 표면을 가질 수 있다. 상기 돌출부들의 제1 집합(62) 및 상기 돌출부들의 제2 집합(64)은 예를 들어 다결정 다이아몬드의 코팅으로 적어도 그들의 상면들 상에 코팅되어 있을 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 돌출부들의 거리상 표면들(66, 68)의 거칠기 또는 불규칙한 표면이 실리콘 카바이드로 변환된 다공성 그라파이트 기판으로부터 적어도 부분적으로 상기 거칠기에 기여할 수 있다. 본 발명의 몇몇의 변형들에 있어서, 상기 돌출부들의 제1 집합 안의 하나 또는 그 이상의 돌출부의 상단은 편평한 표면을 가질 수 있고, 상기 돌출부들의 제2 집합 안의 각각의 돌출부의 상단은 편평한 표면을 가질 수 있다.
상기 돌출부들의 제1 집합(62)의 평균 높이는 제1 평면(P1)을 정의할 수 있고 또한 상기 돌출부들의 제2 집합(64)의 평균 높이는 제2 평면(P2)을 정의할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 제1 및 제2 평면들(P1, P2)은 서로에 대해 실질적으로 평행하다. 제약 없이, 돌출부들의 추가적인 집합들, 예를 들어 평균 높이를 가지는 돌출부들의 제3 집합(미도시), 평균 높이를 가지는 돌출부들의 제4 집합, 등은 상기 세그먼트(54) 또는 상기 기판의 표면 상에 형성될 수 있다. 상기 기판(54)의 후면(56)은 컨디셔닝 장비에 결합되거나 커플링될 수 있다.
어떤 실시예들에 있어서, 상기 돌출부들의 제1 집합(62)은 상기 제2 돌출부들(64)의 평균 높이보다 큰 평균 높이를 가진다. 즉, 평면(P1)은 평면(P2)보다 상기 기판(54)의 후면(56)으로부터 더 멀리 있다. 다양한 실시예들에 있어서, 상기 패드 컨디셔너의 상기 기판 또는 세그먼트(54)는 세라믹 물질이다. 상기 패드 컨디셔너의 몇몇 변형들에 있어서, 상기 세라믹 물질은 실리콘 카바이드를 포함한다. 상기 세라믹 물질은, 예를 들어 베타 실리콘 카바이드 또는 베타 실리콘 카바이드를 포함하는 세라믹 물질일 수 있는데, 이것은 분리된 카본 상태(separate carbon phase) 또는 잉여 카본(excess carbon)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 거의 최종에 가까운 형태의 다공성 그라파이트 전구체로부터 상기 패드 컨디셔너를 만드는 방법이 구현된다. 그라파이트 블록이 상기 패드 컨디셔너(52) 기판 또는 세그먼트(54)의 거의 최종에 가까운 형태로 기계가공될 수 있다. 여기서, "거의 최종에 가까운 형태(near-net shape)"는 최종 형태 및 오차를 달성하기 위해 최소한의 포스트-프로세스 기계가공을 수반하는 구성요소를 지시하는 데 사용된다. 일 예에 있어서, 다공성 그라파이트 기판은 수 개의 형성 프로세스들 중 하나를 사용하여 채널들과 같은 돌출부들 및 다른 특성들을 형성하기 위해 질감처리된다. 상기 만들어진 그라파이트 기판은 그후 거의 최종에 가까운 형태의 실리콘 카바이드 물질 기판으로 변환될 수 있다. 상기 거의 최종에 가까운 형태의 실리콘 카바이드는 베타 실리콘 카바이드일 수 있다. 거의 최종에 가까운 형태의 다공성 그라파이트 전구체를 거의 최종에 가까운 형태의 실리콘 카바이드 패드 컨디셔너(52)로 변환시키는 것에 의해 상기 패드 컨디셔너(52)를 형성하는 것은, 그 단단함으로 인해 실리콘 카바이드를 기계로 만드는 것이 어렵고 시간이 많이 드는 프로세스이기 때문에, 실리콘 카바이드를 직접 질감처리하는 것에 비해 비용적으로 장점을 제공할 수 있다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 실시예에 있어서 단면으로 한정적이지 않은 패드 컨디셔너들(52)의 예들을 도시하고 있다. 이러한 예들에 있어서, 상기 패드 컨디셔너 기판들(54)은 회전 축을 가지고 상기 후면(56)은 상기 기판(54)의 상기 전면(58) 상의 상기 돌출부들의 제1 및 제2 집합(62, 64)의 평균 높이에 의해 정의되는 하나 또는 그 이상의 평면들에 평행하다. 상기 패드 컨디셔너의 2 개의 평면들(P1, P2)은 효과적으로 2 개의 절단 평면들을 정의한다. 몇몇의 변형들에 있어서, 상기 기판은 2 개 이상의 절단 평면들을 포함할 수 있다.
상기 돌출부들은 상기 기판의 전면 안에 형성될 수 있고(도 2a 또는 도 2c), 또는 상기 돌출부들은 제1 기판에 결합되는 제2 기판(72) 안에 형성될 수 있고(도 2b), 또는 상기 돌출부들은 분리된 세그먼트들인 하나 또는 그 이상의 기판들 상에 형성될 수 있는데, 이 세그먼트들은 배경판에 결합되어 있다(도 7 및 수반되는 설명 참조). 상기 패드 컨디셔너(52)의 구성에 따라, 상기 돌출부들을 가지는 기판 또는 상기 제1 기판은 상기 컨디셔닝 장비의 회전 및/또는 병진 장치(미도시)에 결합된다. 상기 기판은 광범위한 형태들을 가질 수 있고 디스크의 형태에 한정되지 않는다. 상기 기판은 평면에서 회전을 위한 회전 축을 가질 수 있다.
도 3a 내지 도 3d(집합적으로 도 3으로 지칭됨)를 참조하면, 에지 영역들 (82) 및 중심 영역들(84)을 가지는 패드 컨디셔너들(80)이 본 발명의 실시예들에 도시되어 있다. 도 3a에 있어서, 상기 에지 영역(82)은 상기 중심 영역(84)의 상기 돌출부들(88)의 적어도 일부보다 작은 높이를 가지는 평면(P2) 주위를 중심으로 하는 평균 높이를 가지는 복수의 돌출부들(86)(도 3a) 또는 하나의 돌출부(87)(도 3c)를 포함한다. 상기 돌출부들(86, 88)은 상기 기판 또는 세그먼트에 걸쳐 있는 영역들 또는 필드들에 형성된다. 상기 도시된 실시예에 있어서, 상기 돌출부들(86, 및/또는 88)은 연속된 개별적인 받침대들일 수 있거나 또는 상기 중심 영역(84)을 둘러싸는 연속적인 환형 링들을 형성할 수 있다.
도 3d의 실시예에 있어서, 하나의 에지 필드 돌출부(92)는 받침대 돌출부들(96)의 필드에 인접한 커다란 플랫폼(94)을 포함한다. 도 3d의 이미지에 있어서, 상기 받침대 돌출부들(96)은 베이스 치수에 있어서 대략 65 ㎛ 이고, 높이는 대략 65 ㎛ 이고, mm 제곱 당 대략 3 돌출부들의 밀도를 가진다. 상기 커다란 플랫폼(94)은 대략 40 ㎛ 의 평균 높이를 가지는 대략 400 ㎛ 인 폭(도 3c에 있어서 기준 (b)에서 기준 (c)까지의 거리)을 가진다.
도 3b에 있어서, 상기 컨디셔닝 기판 또는 세그먼트(80)의 에지(102)는 피라미드 형태의 절단 특성들(104)보다 작은 높이를 가지는 한편, 상기 기판 또는 세그먼트의 내부 필드는 절단된 사각 피라미드 형태의 돌출부들(106)보다 큰 높이를 가진다(불규칙한 상면은 미도시).
상기 돌출부들은 이에 한정되지는 않지만, 사각형, "U"자형, 또는 "V"자형과 같은 다양한 단면들을 가지는 채널의 형태일 수 있는 오목한 영역들에 의해 분리된다. 몇몇의 실시예들에 있어서, 오목한 채널들의 측면 및 바닥 영역들은 바닥 또는 골 극점(108)에서 좁아지는 둥근 형태를 가지고, 상기 돌출부들에 증가된 강도를 위해 더 넓고 더 두꺼운 베이스 치수를 제공한다. 도 3c에 있어서, 예를 들어, 상기 에지 영역(82)의 돌출부(87)는 상기 기판 베이스와 상기 중심 영역의 평면(P1) 사이에 놓여 있는 상기 평면(P2)를 정의하는 상기 기판 표면 상에 환형 링을 형성할 수 있다.
도 4a 내지 도 4d를 참조하면, 종래 기술의 돌출부(110)(도 4a 및 도 4b)는 본 발명의 일 실시예의 돌출부(112)(도 4c 및 도 4d)와 비교된다. 도 4a의 돌출부는 편평한 표면(114)을 포함하고 그 단면은 도 4b에 도시되어 있다. 이에 비하여, 도 4c의 돌출부(112)는 불규칙하거나 또는 질감처리된 상면(116)을 포함하는데, 그 단면은 도 4d에 도시되어 있다.
도 5a 및 도 5b(집합적으로 도 5로 지칭함)를 참조하면, 패드 컨디셔너들(120a, 120b) 그 각각은 제1 평균 높이의 돌출부들(122) 및 제2 평균 높이의 돌출부들(124)을 가지고, 본 발명의 일 실시예에 있어서 기판 또는 세그먼트(132)의 에지 영역(126) 및/또는 중심 또는 필드 영역(128)에 걸쳐 패턴으로 형성된다. 상기 돌출부들(122, 124)은 CMP 패드 상에 절단 영역들을 제공하는 다양한 형태들을 가질 수 있다. 몇몇의 실시예들에 있어서, 상기 돌출부들(122, 124)은 이에 한정되지는 않지만 피라미드, 원뿔, 사각형, 원통형 뿐만 아니라 고원을 가지는 절단된 형태(예. 절단 원뿔형)와 같은 기하학적 형태들을 가진다. 상기 돌출부들(122, 124)의 거리상 표면들은 사각 에지, 둥근 에지, 또는 반경을 가지고 잘려진 에지들을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 5는 상기 기판의 외부 또는 환형 에지 영역(126)에 더 작은 피라미드 또는 원뿔 형태의 돌출부들(돌출부들(124)) 및 상기 기판(132)의 중심 영역(128)에 더 큰 피라미드 또는 원뿔 형태의 돌출부들(돌출부들(122))의 반복될 수 있는 패턴을 가질 뿐만 아니라, 상기 더 작은 돌출부들(122) 사이에 산재되어 있는 기판(132)이 도시되어 있다. 도 5a에 도시된 상기 더 큰 돌출부들(122)은 상기 패드 컨디셔너(120)가 상기 CMP 연마 패드를 공격적으로 관통하는 것을 허용하는 한편 상기 더 작은 돌출부들(124)이 집적 결함으로 나아갈 수 있는 커다란 구멍들을 가지고 과잉 컨디셔닝되는 것을 막아준다. 도 5b는 더 큰 필드 돌출부들(122) 및 상기 에지 영역들(126) 안의 돌출부들의 더 작은 리드를 도시하고 있다. 상기 필드 안의 균일한 특성들은 구리 CMP와 같은 금속 프로세스들에 유리할 수 있는 상기 연마 패드(도 1의 항목 38)에 매끄러운 표면을 제공한다.
몇몇의 실시예들에 있어서, 상기 기판, 세그먼트 또는 제2 기판은 2 또는 그 이상의 서로 다른 평균 높이들을 가지는 돌출부들을 가질 것이다. 상기 돌출부들의 높이들은 상기 기판 또는 세그먼트의 후면으로부터, 또는 소정의 임의의 기준 평면으로부터 측정될 수 있다. 동일한 평균 높이인 돌출부들은 상기 패드 컨디셔너를 위한 절단 평면 또는 절단 영역을 정의하는 데 사용될 수 있다. 패드 컨디셔너는 2 또는 그 이상의 절단 평면들을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 3a를 다시 참조하면, 서로 다른 평균 높이들을 가지는 돌출부들의 2 개의 집합들이 도시되어 있고 상기 돌출부들 각각은 질감처리되거나 또는 불규칙한 상면을 가진다. 동일한 평균 높이(P1)을 가지는 이러한 돌출부들은 제1 평면에 있는 상면들을 가질 것이고, 또한 이러한 돌출부들은 그 상면들이 제2 평면에 있는 평균 높이(P2)를 가지는 돌출부들보다 높다. 본 발명의 몇몇의 변형들에 있어서, 상기 제1 평면은 제2 또는 제3 평면들에 평행하다.
돌출부 높이들 및/또는 상면의 최대 측면들, 몇몇의 경우들에 있어서는 상면의 폭 또는 지름은, 10 마이크론 내지 대략 200 마이크론의 범위일 수 있고, 몇몇의 실시예들에 있어서는 10 내지 100 마이크론일 수 있다. 상기 돌출부들이 첨점 같은 특성들일 때 상기 돌출부들은 상기 돌출부의 높이의 반에서 최대 측면에 의해 특징지어질 수 있다. 기준 평면은 상기 기판의 후면, 또는 상기 기판의 후면이 평면이 아닌(예를 들어, 오목 또는 볼록, 등) 경우에 있어서, 3 또는 그 이상의 돌출부들의 상면들에 평행한 외부 기준 평면이 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 5b를 다시 참조하면, 돌출부들의 집합들을 특징짓기 위해 사용되는 기준 평면에 따라, 상기 가장 높은 돌출부들은 평균 높이(H1a 또는 H1b)(각각 외부 기준 평면 또는 기판의 후면)에 의해 특징지어질 수 있고, 상기 기판의 에지 영역 근처의 상기 더 작은 돌출부들은 평균 높이(H2a 또는 H2b)(각각 외부 기준 평면 또는 기판의 후면)에 의해 특징지어질 수 있고, 상기 표면 채널들 및 상기 돌출부들의 집합들 사이의 간격들은 평균 높이(H3a 또는 H3b)(각각 외부 기준 평면 또는 기판의 후면)에 의해 특징지어질 수 있다.
도 6a 내지 도 6f(집합적으로 도 6으로 지칭함)를 참조하면, 서로 다른 "돌출부 밀도들"을 가지는 다양한 제한적이지 않은 구성들의 예들이 본 발명의 실시예들에 도시되어 있다. "돌출부 밀도"는 여기서 단위면적 당 돌출부들의 개수로서 정의된다. 상기 돌출부 밀도의 제한적이지 않은 예들은 mm 제곱 당 0.1 돌출부들(즉, 면적 10 mm2 당 1 돌출부)에서 mm 제곱 당 50 돌출부들의 범위일 수 있다. 일반적으로, 돌출부들의 더 낮은 밀도는 상기 CMP 패드에 단위 면적 당 더 많은 힘을 적용하고 또한 돌출부들의 더 높은 밀도보다 보다 공격적으로 상기 패드를 절단하는 데 사용될 수 있다. 뾰족한 상면들을 가지는 돌출부들은 또한 단위 접촉 면적 당 더 많은 힘을 상기 CMP 패드에 적용하고 또한 편평하거나, 둥글거나, 또는 반지름 상면들을 가지는 돌출부들보다 더 공격적으로 상기 CMP 패드를 절단하는 경향이 있다.
여기서, "중심부에 위치하는 돌출부들"은 필드 영역 또는 중심점 또는 상기 기판(또는 세그먼트)의 질량 중심에 가까운 상기 기판 또는 세그먼트의 영역에 위치하는 돌출부들의 하부집합을 지칭하고, 상기 돌출부들의 하부집합은 상기 기판의 하나 또는 그 이상의 에지들을 향해 연장된다. "주변부에 위치하는 돌출부들"은 상기 기판의 가장자리 또는 에지에 기인하고 안으로 연장되는 기판 또는 세그먼트의 에지 영역에 위치하는 돌출부들을 지칭한다. 본 발명의 몇몇의 실시예들에 있어서, 상기 주변부에 위치하는 돌출부들의 면적은 상기 기판의 면적의 0.5 % 와 75 % 사이에 있을 수 있고, 다른 변형들에 있어서, 주변부에 위치하는 돌출부들의 면적은 상기 기판의 면적의 10 % 와 35 % 사이에 있을 수 있다.
도 6을 다시 참조하면, 상기 돌출부들의 크기들(베이스 치수들), 상기 돌출부들의 밀도들, 및 상기에 도시된 세그먼트 당 최종 돌출부들은 이하와 같다: 85 ㎛ 의 베이스 치수들을 가지는 돌출부들, mm 제곱 당 5 돌출부들의 밀도, 및 세그먼트 당 1460 돌출부들(도 6a); 125 ㎛ 베이스 치수의 돌출부들, mm 제곱 당 2 돌출부, 및 세그먼트 당 290 돌출부들(도 6b); 125 ㎛ 및 85 ㎛ 베이스 치수들의 산재되어 있는 돌출부들, mm 제곱 당 3 돌출부들, 세그먼트 당 495 125-㎛ 베이스 치수 돌출부들 및 375 85-㎛ 베이스 치수 돌출부들(도 6c); 에지에 리드를 가지는 65 ㎛ 베이스 치수의 돌출부들, 에지에 리드가 없는 mm 제곱 당 3 돌출부, 및 세그먼트 당 880 돌출부들(도 6d); 125 ㎛ 베이스 치수 돌출부들, mm 제곱 당 5 돌출부들, 및 세그먼트 당 1460 돌출부들(도 6e); 및 200 ㎛ 베이스 치수 돌출부들, mm 제곱 당 2 돌출부들, 및 세그먼트 당 585 돌출부들(도 6f).
도 7a 내지 도 7d를 참조하면, 패드 컨디셔너 조립체들(150a, 150b, 150c)이 본 발명의 실시예들에 도시되어 있다. 상기 패드 컨디셔너 조립체들(150a, 150b, 150c)(집합적으로 패드 조립체들(150)으로 지칭함)은 각각 컨디셔닝 세그먼트들(152a, 152b, 152c)(집합적으로 컨디셔닝 세그먼트(152)로 지칭함)을 포함하는데, 아래의 기판 또는 배경판(154)에 부착된다. 상기 컨디셔닝 세그먼트들(152)은, 상기의 다양한 실시예들에 대해서 설명한 바와 같이(예, 도 2, 도 3, 및 도 5), 2 또는 그 이상의 서로 다른 평균 높이들의 돌출부들을 가질 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 세그먼트들은 에폭시와 같은 접착제를 이용해 상기 배경판(154)에 결합된다.
컨디셔닝 세그먼트(152) 각각은 도 7b, 도 7d 및 도 7e에 잘 도시된 바와 같이, 서로 다른 돌출부 특성들을 가지거나 전혀 돌출부들을 가지지 않는 중심 또는 필드 영역(156) 및 하나 또는 그 이상의 에지 영역들(158)을 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 세그먼트들의 적어도 일부의 상기 에지 영역(158)은 상기 중심 영역(156)의 돌출부들보다 낮은 높이를 가지는 돌출부들로 구성될 수 있고(예, 도 5), 상기 에지 영역(158)의 돌출부들에 감소된 힘 및 탄성력(shear)을 제공한다.
도 7e 및 도 7f를 참조하면, 세그먼트(152e)는 에지 영역(158e) 및 중심 또는 필드 영역(156e)을 포함하는데, 상기 필드 영역(156e)은 홈들 또는 골들(162)을 포함하고 이때 상기 돌출부들은 실질적으로 감소된 높이이거나 또는, 대체적으로 전혀 돌출부들을 가지지 않는다. 상기 홈들 또는 골들(162)이 더 높은 절단된 사각 피라미드 돌출부들(166) 중간에 절단된 사각 피라미드 돌출부들(164)의 밴드로서 도 7f에 도시되어 있다. 상기 골들(162) 사이의 영역들 또한 구별되는 특성들을 가질 수 있다; 즉, 골들의 제1 쌍(162a) 사이의 존은 골들의 제2 쌍(162b) 사이의 존과 서로 다른 특성들, 예를 들어 서로 다른 패턴들, 돌출부 높이들, 돌출부 밀도들 및/또는 특성 거칠기들을 가질 수 있다.
기능적으로, 상기 에지 영역들(158)의 특성들의 더 낮은 높이들은 드레싱 프로세스 동안 파편 제거에 도움을 줄 수 있다. 상기 기판 베이스와 상기 중심 영역의 상기 평면(P1) 사이에 놓여 있는 평면(P2)를 정의하는 받침대 돌출부들 또는 환형 돌출부들을 가지는 것은 상기 컨디셔닝 세그먼트들(152)의 에지 영역(158)에 위치하는 특성들에 스트레스를 감소시키기 위해 작용한다. 컨디셔닝 세그먼트(152e)의 골들 또는 홈들(162)과 같은, 더 작은 및/또는 더 짧은 돌출부들의 영역들 또한 패드 파편 및 슬러리의 경감 또는 제거를 제공할 수 있다.
상기 하나 또는 그 이상의 컨디셔닝 세그먼트들(152) 각각은 동일하고 균일한 돌출부 프로파일을 가질 수 있거나, 또는 하나 또는 그 이상의 컨디셔닝 세그먼트들(152)은 각 컨디셔닝 세그먼트(152) 안의 돌출부들의 2 또는 그 이상의 그룹들의 동일한 조합을 가질 수 있다. 상기 컨디셔닝 세그먼트들(152) 각각은 또한 주어진 세그먼트 상에 균일한 돌출부 프로파일들을 가질 수 있지만, 세그먼트들 사이에서는 다르다. 다른 실시예에 있어서, 상기 컨디셔닝 세그먼트들(152)은 다양한 돌출부 프로파일들의 서로 다른 조합들을 가질 수 있다. 제한적이지 않은 예는 도 5a의 에지 및 필드 영역들(128, 126)을 도 7b에 "A"로 지시된 위치들에서 컨디셔닝 세그먼트들(152b)의 에지 및 필드 영역들(158, 156)로서 가지고, 또한 도 5b의 에지 및 필드 영역들(128, 126)을 도 7b에 "B"로 지시된 위치들에서 컨디셔닝 세그먼트들(152b)의 에지 및 필드 영역들(158, 156)로서 가지는 것이다.
여기에 도시된 다양한 패드 컨디셔너들, 패드 컨디셔너 조립체들 및 컨디셔닝 세그먼트들은 그 크기 또는 면적에 한정되지 않지만, 예를 들어 표준 4 인치 지름 디스크 구성으로 만들어질 수 있다. 몇몇의 실시예들 조립체들에 있어서, 배경판(154)은 상기 컨디셔닝 장치에 결합된다. 상기 배경판(154)은 보통 대략 2 내지 4 인치의 지름의 범위를 가지는 디스크의 형태이다; 하지만, 다른 형태들 및 크기들이 패드 컨디셔너들 또는 컨디셔닝 세그먼트들을 위해 배경판(154)으로 사용될 수 있다. 상기 배경판(154)의 두께는 대략 0.05 내지 대략 0.5 인치의 범위일 수 있고, 선택적으로 0.05 내지 0.15 인치의 범위 안에 있을 수 있다.
도 8a 내지 도 8c(집합적으로 도 8로 지칭함)을 참조하면, 패드 컨디셔너들 또는 세그먼트들(170a, 170b, 170c)(집합적으로 패드 컨디셔너들(170)로 지칭함)이 본 발명의 실시예들에 도시되어 있다. 상기 패드 컨디셔너들(170)은 중심 영역(174)을 향해 상기 에지 영역(172)에 걸쳐 단조롭게 높이가 증가하는 돌출부들을 가지는 에지 영역들(172)을 가진다. 예를 들어, 도 8a는 상기 패드 컨디셔너(170a)의 일부를 도시하고 있는데, 여기서 상기 기판의 에지(176) 주변의 높이(H4)의 2 또는 그 이상의 돌출부들 또는 돌출부들의 행들은 더 낮은 높이를 가지고, 돌출부 높이들은 높이들(H3, H2)에 의해 도시된 바와 같이, 상기 중심 영역(174)을 향해 단조롭게 증가하고, 상기 최종 가장 높은 높이(H1)는 상기 중심 영역(174) 안에 있다. 도 8b에 있어서, 상기 패드 컨디셔너(170b)의 에지 영역(172)은 상기 기판의 상기 에지(176)에 근접하는 높이(H5)로부터 상기 패드 컨디셔너(170b)의 중간을 향해 높이들(H4, H3, H2)까지 상기 중심 영역(174)의 최종 높이(H1)까지 단조롭게 증가하는 돌출부 높이들을 가진다. 도 8c에 있어서, 상기 패드 컨디셔너(170c)는 상기 패드 컨디셔너(170c)의 상기 에지(176) 근방의 높이(H5)로부터 상기 기판의 중심 영역(174)을 향해 높이들(H4, H3, H2)까지 높이(H1)까지 단조롭게 증가하는 돌출부 높이들을 가지는 것으로 도시되어 있다. 도 8c의 상기 중심 영역(174) 안의 돌출부들은 이에 한정되지는 않지만 H1 및 H5와 같이 서로 다른 높이들을 가지는 것으로 도시되어 있다. 도 8에 도시된 실시예들은 상기 에지 영역(172)에 걸쳐 더 많은 또는 더 적은 개수의 돌출부들 또는 돌출부들의 행들, 및/또는 상기 에지 영역(172)에 걸쳐 돌출부 타입들 및 형태들의 서로 다른 조합들을 포함할 수 있다.
몇몇의 실시예들에 있어서, 받침대 돌출부들의 제1 집합의 평균 높이는 돌출부들의 제1 집합의 3 또는 그 이상의 행들의 일부에 중첩되는 제1 환형 존 주위에서 일정하거나 또는 실질적으로 일정하다. 상기 돌출부들의 제2 집합의 평균 높이는 상기 돌출부들의 제2 집합의 3 또는 그 이상의 행들의 일부에 중첩되는 제2 환형 존 주위에서 일정하거나 또는 실질적으로 일정하다. 또한 상기 돌출부들의 제1 집합의 평균 높이는 상기 기판의 환형 영역에서, 또는 상기 패드 컨디셔너의 회전 축에 수직하는 반지름 축을 따라 상기 돌출부들의 제2 집합의 평균 높이로 변경된다.
기능적으로, 상기 에지 영역(172) 안의 돌출부들의 단조롭게 증가하는 높이들은 상기 CMP 패드(38)로의 상기 패드 컨디셔너(170)(즉, 도 1의 패드 컨디셔너(32))를 용이하게 해준다. 외부 에지(176)로부터 상기 패드 컨디셔너(170)의 중심으로 향해 단조롭게 증가하는 높이의 받침대 돌출부들 또는 환형 돌출부들을 가지는 것은 상기 패드 컨디셔너(170)가 상기 CMP 패드(38)의 절단으로 이행되는 것을 가능하게 하고 또한 상기 패드 컨디셔너(170)의 상기 에지 영역(172) 안에 위치하는 특성들 상의 스트레스를 감소시킨다.
몇몇의 실시예들에 있어서, 상기 다양한 기판들 및 돌출부들의 표면들은 다시 컨디셔닝하는 프로세스 동안 적어도 CMP 패드(38)(도 1)에 접촉하는 상기 패드 컨디셔너(32)의 부분에서, 불규칙적이거나 또는 임의적으로 질감처리되거나, 고르지 않거나, 및/또는 거친 표면을 가진다. 이러한 표면 특성들은 다공성 거의 최종에 가까운 형태의 그라파이트 기판의 실리콘 카바이드로의 변환으로부터 귀인할 수 있다. 몇몇의 경우들에 있어서, 상기 기판 표면의 불규칙한 질감은 시작 그라파이트 기판의 다공성 및 상기 거의 최종에 가까운 형태의 그라파이트의 다른 특성들 및 상기 돌출부들을 만드는 데 사용되는 기계적 또는 성형 방법의 조합 때문이다. 다른 실시예들에 있어서, 상기 돌출부들의 거리상 표면들은 편평하다. 하나 또는 그 이상의 돌출부들, 및 편평하거나 또는 거친 표면을 가지는 기판 물질은 패드 컨디셔너로서 사용될 수 있다.
여기서 설명된 상기 패드 컨디셔너들의 다양한 실시예들은 한정하지 않는 예에 의해서, 대략 2 내지 10 파운드의 힘(lbf)의 범위의 적용 힘 F(도 1)를 가지고 사용될 수 있다. 구성에 따라, 본 발명의 다양한 패드 컨디셔너들은 이 적용 힘들이 시간 당 대략 5 ㎛ 내지 대략 60 ㎛ 에서 CMP 패드의 절단율을 달성할 수 있거나, 또는 다른 구성들을 가지고 시간 당 대략 20 ㎛ 내지 대략 40 ㎛ 의 범위에서 절단율을 달성할 수 있거나, 또는 다른 보다 공격적인 구성들에서 시간 당 대략 40 ㎛ 내지 대략 60 ㎛ 에서 CMP 패드의 절단율을 달성할 수 있다. 상기 패드의 절단율은 예를 들어, "Standardized Functional Tests of Pad Conditioners," Vishal Khosla 등., pages 589-592, Proceedings, Eleventh International Chemical Mechanical Planarization for ULSI Multilevel Interconnection Conference (CMP-MIC Conference), Feb 21-23, 2006, Fremont CA, Library of Congress No. 89-644090,에 개시된 방법들에 의해 측정될 수 있다. 상기 문헌의 개시내용들은 그 안에 포함된 표현 정의들을 제외하고 전체로서 참조에 의해 여기에 반영된다.
도 9를 참조하면, 서로 다른 크기의 교차배열된(interlaced) 또는 산재되어(interspersed) 있는 돌출부들(192)을 가지는 패드 컨디셔너 또는 컨디셔닝 섹션(190)이 본 발명의 일 실시예에 도시되어 있다. 예시적인 돌출부 크기들은 85 ㎛ 베이스 치수(참조부호 194에 의해 지시됨) 및 125 ㎛ 베이스 치수(참조부호 196에 의해 지시됨)이다. 상기 125 ㎛ 크기의 돌출부들(196)은 매트릭스 형태(즉, 반복하는 매트릭스 패턴으로 균일하게 분포된)인 패턴을 정의한다. 이와 유사하게 상기 85 ㎛ 크기의 돌출부들(194)은 매트릭스 형태인 패턴을 정의하고 상기 125 ㎛ 크기의 돌출부들(196)에 의해 형성되는 패턴 사이에 산재되어 있다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예의 스캐닝 전자 현미경(SEM) 이미지(200)가 표현되어 있는데, 이때 상기 돌출부들(202a, 202b, 202c)은 기판 상에서 다양한 베이스 치수들 및 패턴들을 가진다. 이 실시예에 있어서, 더 큰 베이스 치수들을 가지는 돌출부들(202a)은 컨디셔닝 헤드(206)의 중심 존(204a)을 차지하는 패턴을 정의하고, 중간 베이스 치수들을 가지는 돌출부들(202b)은 상기 컨디셔닝 헤드의 중간 존(204b)을 차지하고, 또한 더 작은 베이스 치수들을 가지는 돌출부들(202c)은 상기 컨디셔닝 헤드의 외부 존(204c)을 차지한다. 이 특정 실시예에 있어서, 상기 서로 다른 베이스 치수를 가지는 돌출부들(202a, 202b, 202c)은 산재되어 있거나 교차배열되어 있지 않다.
도 11a 내지 도 11d를 참조하면, 전방(216)으로 연장되어 있고 그에 통합되어 있는 돌출부들의 제1 및 제2 집합들(212, 214)을 가지는 기판(210)이 본 발명의 일 실시예에 도시되어 있다. 이 실시예에 있어서, 상기 돌출부들의 제1 집합(212)은 명목상 하나의 평균 높이(H1)에 있고 상기 돌출부들의 제2 집합(214)은 명목상 제2 평균 높이(H2)(도 11b)에 있다. 상기 평균 높이(H1)는 상기 평균 높이(H2)보다 크다. 상기 "전방"(216)은 상기 기판(210)의 "플로어"(218) 또는 전면으로부터 연장되고 또한 실질적으로 수직하는 방향이다. 상기 돌출부들의 제1 집합(212)은, 명목상 보다 큰 높이이고, 여기서 "주요한 돌출부들(major protrusions)"로 지칭된다. 상기 돌출부들의 제2 집합(214)은, 명목상 보다 작은 높이이고, 여기서 "부가적인 돌출부들(minor protrusions)"로 지칭된다.
상기 제1 및 제2 집합들(212, 214)의 돌출부들 각각은 거리상 극점(215)(도 11b)을 가지는 것으로 특징지어질 수 있다. 상기 돌출부들의 제1 집합(212)은 제1 등록 평면(222)의 제1 편차(220) 안에 있는 거리상 극점들(215)을 가질 수 있고, 상기 제1 등록 평면(222)은 상기 전면(218)에 실질적으로 평행하다. 여기서, "편차(variance)"는 돌출부들의 집합의 최대 및 최소 거리상 극점 사이의 높이 차이로서 정의되고, 상기 높이는 등록 평면에 수직하는 것으로 정의된다. 일 실시예에 있어서, 상기 돌출부들의 제1 집합(212)은 서로에 대해 고정되고 미리 결정된 관계로 상기 제1 등록 평면(222) 근처에 위치된다.
상기 돌출부들의 제2 집합(214)은 제2 등록 평면(228)의 제2 편차(226) 안에 있는 거리상 극점들(215)을 포함할 수 있고, 상기 제2 등록 평면(228)은 상기 전면(218)에 실질적으로 평행하고, 상기 돌출부들의 제2 집합(214)은 서로에 대해 고정되고 미리 결정된 관계로 상기 제2 등록 평면(228) 상에 위치된다.
상기 제1 및 제2 등록 평면들(222, 228)은 또한 각각 "상부(upper)" 및 "하부(lower)" 등록 평면들로 지칭되고, "상부"는 상기 기판(210)의 플로어(218)로부터 가장 먼 것을 의미한다. 상기 돌출부들의 제1 집합(212)은 상기 제2(하부) 등록 평면(228)을 관통해 연장되고; 그러므로 상기 제2 등록 평면(228) 상의 상기 돌출부들의 제1 및 제2 집합들(212, 214) 사이에 고정되고 미리 결정된 관계가 있을 수 있다.
상기 제1 등록 평면(222)은 상기 제1 편차(220) 또는 제2 편차(226)보다 큰 오프셋 거리(232) 만큼 상기 전방(216)으로 상기 제2 등록 평면(228)으로부터 명목상 오프셋되어 있는 것으로 특징지어질 수 있다. 상기 오프셋 거리(232)는 편차(220 또는 226), 또는 고정된 치수 또는 치수들의 범위의 인자 또는 배수(multiple)보다 큰 것으로 특징지어질 수 있다. 편차들(220, 226)에 있어서 통상적이고 한정적이지 않는 범위의 치수들은 5 ㎛ 내지 50 ㎛ 이다. 몇몇의 실시예들에 있어서, 상기 편차들(220, 226)은 10 ㎛ 내지 25 ㎛ 범위일 수 있다. 상기 편차들(220, 226)은 또한 최소값보다 크고 최대값보다 작은 것으로 특징지어질 수 있다. 상기 오프셋 거리(232)에 대한 통상적이고 한정하지 않는 상기 편차들(220, 226)의 인자들 또는 배수들은 1 또는 2보다 크다. 상기 오프셋 거리(232)에 대한 통상적이고 한정하지 않는 값들은 10 ㎛ 내지 80 ㎛의 범위에 있다.
일 실시예에 있어서, 개별적인 상기 돌출부들의 제1 및 제2 집합들(212, 214)의 상기 제1 및 제2 평균 높이들(H1, H2)은 평균 "피크-대-골짜기(peak-to-valley)" 높이들이다(도 11b 참조). 돌출부의 피크 대 골짜기 높이는 상기 거리상 극점(215)과 명목상 플로어 기준 평면(238) 사이의 평균 거리로서 정의된다. 상기 명목상 플로어 기준 평면(238)은 상기 플로어(218)의 중간 수준을 관통하는 평면이다. 사용되는 제조 프로세스는 고르지 않게 기계작업된 표면들로부터 귀인할 수 있어, 상기 플로어(218)는 높은 거칠기 및 무작위성 정도를 가질 수 있고 상기 중간 수준을 결정하기 어렵게 만든다. 이에 따라, 상기 돌출부들의 평균 피크-대-골짜기 높이를 특징짓는 한 방법은 상기 주요한 돌출부들에 대하여 최소 평균 피크-대-골짜기 높이, 및 상기 부가적인 돌출부들에 대한 최대 평균 피크-대-골짜기 높이를 설립하는 것이다. 이러한 특징은 상기 플로어 기준 평면(238)의 위치 측면에서 볼 때 불확실성에 높은 수준을 허용할 수 있다. 특징짓는 다른 방법은 이하의 도 16와 관련된 설명과 같이, 각각의 돌출부의 "주요한 높이"를 결정하는 것이다.
주어진 돌출부 집합(예. 제1 돌출부 집합(212) 도는 제2 돌출부 집합(214))의 돌출부들 사이의 고정되고 미리 결정된 관계를 특징짓는 한 방법은 "등록 축들"(242)을 정의하는 것이다. "등록 축"(242)은 상기 전방(216)으로 돌출부를 관통하는 축이고, 또한 상기 기판(210) 상의 정확한 위치를 알 수 있다. 제조 프로세스에 따라, 주어진 돌출부는 실질적으로 상기 개별적인 등록 축(242) 주위를 중심으로 하거나 하지 않을 수 있다. 즉, 예를 들어 레이저 기계가공을 구현하는 제조 프로세스는 작은 오차 안에서 등록 축들 주위를 중심으로 하는 돌출부들을 생성할 수 있다. 반면에, 예를 들어 연마 기계가공 기술을 구현하는 제조 프로세스는 상기 개별적인 등록 축으로부터, 특히 거리상 극점 근처에 있는 단면들에서 실질적으로 오프셋되어 있는 중심들을 가지는 단면들을 가지는 돌출부들을 생성할 수 있다.
후자의 경우는 도 11d에 도시되어 있는데, 이것은 매트릭스 형태의 격자(246) 상에 등록 축들(242)이 도시되어 있고, 상기 돌출부들의 제1 및 제2 집합들(212, 214)의 가설적인 단면들은 상기 하부 등록 평면(218) 근처에 있다. 상기 등록 축들(242)이 상기 돌출부들을 관통하는데, 상기 돌출부들 안의 중심에 있을 필요는 없음에 유의하라. 상기 오프셋은 도 11d의 돌출부들(212) 중 하나의 단면(212a) 상에 직접적으로 도시되어 있는데, 이것은 상기 개별적인 등록 축(242)으로부터 오프셋되어 있는 단면(212a)의 중심(243)을 나타낸다. 상기 단면(212a)은 또한 주요한 치수(241)(즉, 상기 단면의 최장 치수)를 가지는 것으로 특징지어질 수 있다. 몇몇의 실시예들에 있어서, 상기 중심(243)은 상기 주요한 치수(241)의 적어도 5 %에 있는 거리 만큼 등록 축(242)으로부터 오프셋되어 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 및/또는 제2 집합의 돌출부들(212 및/또는 214)은 도 11d에 도시된 바와 같이, 상기 기판(210)의 적어도 일부에서 매트릭스 형태에(즉, 반복되는 매트릭스 패턴으로 균일하게 분포되는) 있다. 다른 실시예들에 있어서, 상기 분포는, 고정된 관계에 있지만, 상기 기판(210)의 플로어(216)에 걸쳐 치수적 간격에 있어서 다양할 수 있다(예, 도 10 참조). 몇몇의 실시예들에 있어서, 상기 복수의 돌출부들 각각은 상단 부분 또는 "메사(mesa)"(244)를 가지는 것으로 더 특징지어질 수 있다. 상기 메사(244)는 상기 개별적인 돌출부의 상단에 상대적으로 편평한 부분, 또는 상기 돌출부의 거리상 극점(215)을 둘러싸는 돌출부의 최상단 영역, 예를 들어 실질적으로 둥근 피크를 포함할 수 있다.
상기 메사들(244)의 경계들은 상기 거리상 극정(215)에 비하여 "메사 깊이"(248)(도 11c) 안에 있는 것으로 설립될 수 있다. 상기 메사 깊이(248)는 등록 평면 편차들 중 하나 또는, 코팅 두께 또는 거칠기의 거칠기, 상기 메사(244)의 거칠기와 같은 특성 변수의 곱의 범위 또는 소정의 배수 안에 있는 것으로 특징지어질 수 있다. 상기 메사 깊이(248)에 대한 통상적이고 제한하지 않는 치수는 대략 0.3 ㎛ 내지 20 ㎛ 사이에 있다. 상기 메사 깊이(248)에 대한 다른 제한하지 않는 치수는 돌출부 상의 코팅의 RMS 거칠기의 대략 3 내지 10 배이다. 또는, 상기 메사들(244)은 치수들의 범위 안에 있거나, 상기 개별적인 등록 평면 상에서 치수들의 범위 안에서, 최대 또는 최소 치수를 가지는 것으로 특징지어질 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 상기 메사(244)는 상기 개별적인 돌출부의 높이의 고정된 비율 안에 있는 상기 돌출부의 영역으로 정의된다. 한정하지 않는 예시들로서, 상기 메사(244)는 상기 거리상 극점(215)의 주요한 높이의 10 % 또는 25 % (이하의 도 16에 검사됨) 안에 있는 돌출부의 영역으로 정의될 수 있다. 상기 주요한 높이의 다른 상부 부분들은, 예를 들어 2 % 내지 50 %의 범위에 있는 상기 메사 깊이(248)를 정의하기 위해 이용될 수 있다.
상기 메사들(244)은 사각형, 사다리꼴, 달걀형, 원형 또는 다각형과 같은 다양한 형태들로 형성될 수 있다. 사용되는 기계가공 프로세스에 따라, 상기 메사들(244)의 코너들은 둥글 수 있고, 상기 에지들은 다소 불규칙할 것이다. 예를 들어, 연마 기계가공에 의해 형성되는 삼각 형태는 일반적으로 반지름과 관련하여 정점들 또는 코너들을 가질 수 있고 상기 메사(244)의 경계는 일반적으로 도 12에 도시된 바와 같이, 불규칙할 것이다.
도 13a 및 도 13b를 참조하면, 기판(251)의 레이저 공초점 현미경 이미지들(250a, 250b)은 각각 상면도 및 투시도로, 본 발명의 일 실시예에 표현되어 있다. 상기 이미지들(250a, 250b)의 지형은 최고 상승부들(돌출부들(252))은 흑색으로, 최저 상승부들은 백색으로, 점진적인 그레이스케일은 그 사이로 표현되어 있다. 상기 흑색 영역들(피크 상승부들)은 돌출부들(250a 및 250b의 252)이 매트릭스 형태의 격자를 정의하는 것을 보여준다.
이미지들은 돌출부 밀도 5/mm2 에서 125 ㎛ 베이스 치수를 가지는 돌출부들(252)이다. 250a, 250b에서 이미지화된 기판의 섹션은 실질적으로 균일한 높이들을 위해 기계로 만들어지지만, 이미지화된 특정 기판 상의 상기 돌출부들의 높이들은 대략 35 ㎛ 내지 대략 55 ㎛ 까지의 범위에 있다(즉, 편차 20 ㎛을 가지는 평균 피크 높이 45 ㎛).
도 13c를 참조하면, 본 발명의 일 실시예의 전면(258)의 섹션으로부터 돌출부들(256)의 집합의 윤곽(254)이 표현되어 있다. 상기 윤곽(254) 뿐만 아니라 레이저 공초점 현미경 이미지들(250a, 250b)은 돌출부들(256)을 포함하여, 상기 전면(258) 상의 고르지 않거나 거친 미세 표면을 보여준다. 상기 전면(258)의 피크들 및 함몰부들 모두의 상승부에 있어서의 큰 편차는 상기 기판의 다공성 특성에 기인할 수 있다.
도 14a 내지 도 14c(집합적으로 도 14로 지칭함)을 참조하면, 주요한 및 부가적인 돌출부들(264, 266) 각각의 산재되어 있는 패드 컨디셔너(262)의 일부의 레이저 공초점 현미경 이미지들(260a, 260b)이 본 발명의 일 실시예에 도시되어 있다. 상기 이미지들은 불규칙하거나 또는 거친 표면의 실시예를 보여주는데, 상기 이미지들에 포획된 상기 주요한 돌출부들(264)은 상기 부가적인 돌출부들(266)보다 더 큰 상승부이다. 상기 이미지화된 주요한 돌출부들(264)은 상기 부가적인 피크들(266)보다 더 크지만, 몇몇의 실시예들에 있어서, 모든 "주요한 돌출부들"이 모든 "부가적인 돌출부들"보다 큰 것은 아님에 유의해야 한다. 즉, 소정의 실시예들에 있어서, "주요한" 및 "부가적인" 돌출부의 지정은, 그들의 높이 치수에 의한다기보다, 서로에 대한 위치 또는 패턴에 의해 설립된다. 본 발명의 소정의 실시예들의 이러한 측면은 도 15와 관련하여 이하에서 설명한다.
도 15를 참조하면, 상기 주요한 및 부가적인 돌출부들인 현저한 높이들의 높이 편차의 예시적인 통계 분포들(272a, 272b)이 도시된 그래프(270)은 본 발명의 일 실시예를 위해 표현된다. 각 통계 분포(272a, 272b)는 각각 2개의 구별되는 돌출부 개체수들(populations, 274a, 274b)을 나타내기 위해 사용될 수 있다. 이 한정적이지 않은 예에 있어서, 상기 주요한 돌출부들(272a)의 통계 분포는 대략 50 ㎛의 중심 또는 평균 현저한 높이(276a)를 가지는 한편, 상기 부가적인 돌출부들(272b)의 통계 분포는 대략 35 ㎛의 중심 또는 평균 높이(276b)를 가진다. 이러한 특정 분포들의 표준 편차는 대략 5 ㎛의 차수에 있다. 예시적이고 한정하지 않는 표준 편차를 위한 범위들은 1 ㎛ 내지 20 ㎛ 의 차수에 있다.
"결합된" 정규화된 분포(282) 또한 도 15에 표현되어 있는데, 돌출부 개체수들(274a, 274b) 모두를 결합하거나 정규화한다. 상기 결합된 정규화된 분포(282)는, 대략 40 ㎛에서 제1 로컬 최대 및 다소 50 ㎛ 보다 작은 제2 로컬 최대를 가지는, 이중 모드 분포로서 특징지어질 수 있다. 결합된 정규화된 분포(282)의 피크들 사이의 구별 및 분리 거리는 일반적으로 개별적인 돌출부 개체수들(274a, 274b) 사이의 분리가 증가함에 따라 보다 커질 것이다. 상기 분리가 충분히 작을 때, 상기 결합된 분포는 단지 하나의 피크(미도시)만을 가지는 단일 모델 분포로 통합될 수 있다.
상기 2개의 통계 분포들(272, 274)이 중첩함에 유의해라. 물리적으로, 이것은 적어도 도시된 예에 있어서, 소위 "주요한" 돌출부 개체수들(274a)의 소정의 멤버들보다 더 큰 현저한 높이를 실제로 가지는, 소위 "부가적인" 돌출부 개체수들(274b)의 멤버들이 있다는 것을 의미한다. 이러한 경우들에 있어서, 주어진 돌출부가 속하는 개체수들(274a, 274b)은 단지 현저한 높이에 의해 결정될 수 없다; 서로 다른 메트릭이 주어진 개체수들의 멤버들을 설립하는 데 필요하다.
상기 개체수들을 확인하는 한 방법은 상기 등록 축들(예. 도 11a의 등록 축들(242))의 미리 결정된 위치들에 의해서이다. 소정의 실시예들에 있어서, 상기 주요한 돌출부 개체수(274a)의 모든 멤버 및 상기 부가적인 돌출부 개체수(274b)의 모든 멤버의 x-y 위치는 알려져 있다. 따라서, 상기 미리 결정된 위치들에 기초하여 돌출부들을 그룹핑할 수 있다.
개체수를 확인하는 다른 방법은 상기 베이스 치수들에 의해서이다. 소정의 기계가공 프로세스들은 다양한 치수들의 높이들 및 메사들을 생성하는 경향이 있고, 다양한 기계가공 프로세스들은 실질적으로 일치하는 베이스 치수들의 개체수들을 생성하는 경향이 있다. 여기서, "베이스 치수"는 실질적으로 타원 형태의 주요한 또는 부가적인 축, 또는 사각형의 측면, 지름과 같은, 돌출부의 베이스 또는 그 근처에서, 특성 치수로서 정의된다. 예를 들어, 베이스 치수는, 최저 포위 윤곽선(lowest encircling contour, 306) 또는 상기 기판의 플로어(218)로부터 상기 돌출부까지 짧은 거리에서 측정될 수 있다(도 16 및 이하, 이에 수반되는 설명 참조). 이러한 기준으로부터의 거리는 고정된 길이(예. 5 내지 20 ㎛) 또는 상기 돌출부의 높이의 고정된 비율(예. 5 내지 20 %)일 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 돌출부들의 높이는 실질적으로 유시하지만, 상기 베이스 치수들은 2 또는 그 이상의 구별되는 개체수들을 정의한다. 따라서, 다양한 개체수들은 상기 베이스 치수들에 따라 그룹핑될 수 있다.
상기의 도시들 및 설명들은 일반적으로 2개의 구별되는 돌출부 개체수들을 가지는 패드 컨디셔너들에 관한 것이지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 즉, 고유의 중심 현저한 높이들의 돌출부들의 2 또는 그 이상의 집합들이 사용될 수 있음이 예상된다. 이러한 패드 컨디셔너들은 주요한, 부가적인 및 적어도 하나의 중간 돌출부 집합을 가지는 것으로 특징지어질 수 있고, 또한 상기 개별적인 개체수들의 중심 분리들이 충분히 크다면, 여기서 설명된 이중 모드 분포보다 더 많은 로컬 최대를 가지는 "다중 모드" 분포(예. 삼중모드)를 생성할 수 있다.
도 16 및 도 16a를 참조하면, 돌출부들의 매트릭스의 일부의 지형도(290)가 본 발명의 일 실시예를 위해 표현되어 있다. 상기 지형도는 4 개의 돌출부들(292a, 292b, 292c, 및 292d)(집합적으로 돌출부들(292)로 지칭됨)을 도시하고 있는데, 그 각각은 등록 축(294)을 가진다. 상기 기판의 "플로어"(296)는 매우 깊고 지역화된 함몰부들(298)을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 13c에 이름이 붙여진 "피크" 및 "함몰부"는, 상기 플로어 기준 평면(238)(도 11b)이 위치하는 곳에 따라, 전방으로 유사한 치수들을 가지는 것으로 이해될 수 있다. 이러한 극점 및 임의의 지역화된 함몰부들은 상기 플로어 기준 평면(238)의 평균 또는 중간 위치를 잡을 때 큰 편차들을 야기시킬 수 있다.
상기 함몰부들(298)은 기계가공 방법의 인공물일 수 있다. 즉, 연마 기계가공 기술은 예를 들어 레이저 기계가공 기술보다 더 고르지 않은 전면을 생성할 수 있다. 상기 함몰부들(298)은 또한 상기 기판 물질의 인공물일 수 있다. 어떤 기판 물질들은 다공성일 수 있는데, 이러한 물질들 중 일부는 다른 것들보다 더 크고 더 넓은 범위의 구멍 크기들을 가진다. 몇몇의 실시예들에 있어서, 상기 구멍 크기들은 20 ㎛ 또는 그 이상이다. 다공성 및/또는 물질의 구멍 크기들이 커질수록, 기계가공 기술에 상관없이, 상기 함몰부들도 커진다.
상기 플로어(296)의 지형에 있어서의 큰 변화들을 가지는 기판들을 수용하기 위해, "현저한 높이" 메트릭이 돌출부들의 높이를 설립하기 위해 정의된다. 여기서 사용되는 "현저한 높이"(300)는 돌출부(304)의 거리상 극점(302)(최고 상승점)과 다른 등록 축들(도 16a) 없이 상기 돌출부의 개별적인 등록 축(294)만 둘러싸는, 최저 포위 윤곽선(306) 사이의 거리로 정의된다. 상기 도 16의 돌출부들을 위한 최저 윤곽 선들(306)은 도 16에 굵은 선으로 도시되어 있다.
일 실시예에 잇어서, 상기 부가적인 돌출부들의 평균 현저한 높이는 상기 주요한 돌출부들의 평균 현저한 높이의 소정의 비율의 표준 편차 또는 소정의 편차 안에 있는 것으로 표현될 수 있다. 한정적이지 않은 예를 통해, 상기 부가적인 돌출부들은 표준 편차 5% 안에서, 상기 주요한 돌출부들의 평균 현저한 높이의 40 % 인 평균 현저한 높이를 가질 수 있다. 이때 모든 비율들은 상기 주요한 돌출부들의 평균 현저한 높이에 참조된다. 한정적이지 않은 범위의 평균 부가적인(또는 중간) 돌출부 높이들은 상기 주요한 돌출부들의 평균 현저한 높이의 대략 20 % 내지 대략 80% 이다. 한정적이지 않은 범위의 상기 수반되는 표준 편차들은 1% 이하부터 대략 20% 까지이다.
앞에서 설명한, 평균 높이들 및 평균 "골짜기-대-피크" 높이들은 상기의 문단에서 현저한 높이 범위들을 대신하여 대체될 수 있다.
일반적으로, 다양한 등록 축들(308)을 위한 최저 포위 윤곽선들(306)의 고도는 상기 플로어(296)의 전체 거칠기보다 더 빡빡한 오차 안에 있다. 그 결과, 상기 최저 포위 윤곽 선들(306)의 사용은 상기 돌출부 높이가 결정되는 베이스라인을 설립하는 것과 연관된 불확실성을 감소시킬 수 있다.
도 17을 참조하면, 다결정 CVD 다이아몬드 층(322)을 덮는 돌출부들(320)이 본 발명의 일 실시예에 도시되어 있다. 상기 패드 컨디셔너의 다양한 실시예들은 CMP 패드 컨디셔너들 및 베타 실리콘 카바이드 기판 물질로 지형적인 돌출부들을 형성하기 위한 방법들을 포함한다. 상기 돌출부들은 다른 이용가능한 다이아몬드 결정을 함유하는 컨디셔너들과 동일한 크기 범위에 있을 수 있다. 하지만, 몇몇의 실시예들에 있어서, 상기 돌출부 특성들은 특정 CMP 패드 컨디셔닝 어플리케이션에 맞는 미리 결정된 가변 크기 및 높이이다. 일 실시예에 있어서, 다결정 CVD 다이아몬드와 같은 코팅 층은 이러한 몇몇의 돌출부들의 적어도 상단 표면들 상에 배치된다.
기판 돌출부들을 코팅하는 다결정 CVD 다이아몬드 층의 면들은 조절되어 있는 CMP 패드에서 거칠기를 만들고 구멍들을 개방하도록 절단 동작을 제공한다. 상기 기판 상의 돌출부들은 다결정 다이아몬드 코팅을 증착하고 또한 컨디셔너와 패드 인터페이스에서 힘 집중을 만드는 면을 제공한다.
거의 최종에 가까운 형태의 그라파이트 기판이 실리콘 카바이드 기판으로 변환되는 실시예에서, 기판의 구멍 구조는 몇몇의 경우에 있어서 돌출부들의 꼭대기를 코팅하는 다결정 다이아몬드의 성장을 위해 유리한 불규칙하거나 또는 거친 표면을 또한 제공할 수 있다. 그러므로, 거의 최종에 가까운 형태의 그라파이트 기판 전구체의 장점은 표면에서 높은 가변성과 거칠기를 구현할 수 있고, 증착시 다결정 CVD 다이아몬드 필름에 큰 거칠기, 특히, 상기 돌출부들의 상면들에서의 거칠기를 구현할 수 있는 다공성이 높다는 것이다.
돌출부들의 평균 높이는 아래의 실리콘 카바이드의 불규칙성 뿐만 아니라 다결정 다이아몬드 코팅의 결정영역에서 불규칙성에 있어서의 차이를 허용하는 좁은 범위 내에서 변동할 수 있다. 돌출부들의 집합의 높이는 유사한 돌출부들의 복수의 높이들의 평균에 의해 설립될 수 있고, 표준 편차를 포함할 수 있다. 상기 돌출부들은 상기 복수의 돌출부들의 상면의 표면 평균 거칠기에 의해 특징지어질 수 있다. 상기 돌출부 상단 표면들의 거칠기는 적어도 부분적으로 다이아몬드 결정들의 표면으로부터의 불규칙성 및 아래의 실리콘 카바이드의 표면에서의 불규칙성에 기인할 수 있다.
다결정 CVD 다이아몬드(322)의 코팅을 위한 통상적이고 한정하지 않는 두께들은 2 ㎛ 와 30 ㎛ 사이인데, 샘플링 길이가 고려되지 않았을 경우 0.5 ㎛ 와 10 ㎛ 사이 그리고 8 ㎛의 샘플링 길이가 고려되었을 경우 0.05 ㎛ 와 1.0 ㎛ 사이의 실효값 거칠기를 가진다. 여기서, "샘플링 길이"는 거칠기 데이터가 누적되는 길이이다.
기판 또는 세그먼트들 상에 돌출부를 만들기 위해 몇몇 제조 방법들이 이용될 수 있다. 이에 한정하지는 않으나, 그라파이트 또는 실리콘 카바이드 기판의 표면의 질감을 만드는 방법의 예들은, 유선 방전 가공(wired electrical discharge machining, EDM), 마스크 연마 가공(masked abrasion machining), 워터젯 가공(water jet machining), 광 연마 가공(photo abrasion machining), 레이저 가공(laser machining), 및 종래의 밀링(milling)을 포함한다. 예시된 가공 기술들은 Menor 등 PCT 공개 제 WO/2011/130300호 뿐 아니라, Matsumura 등 미국 특허 출원 공개 제 2006/0055864호에 개시되어 있으며, 그 개시내용들은 그 안에 내포되어 있는 표현 정의들을 제외하고 여기에 그 전체로서 참조에 의해 반영된다. 선택된 방법은 기판의 서로 다른 영역들에서 다양한 크기와 높이의 돌출부들을 만들기 위해 융통성을 가질 수 있다. 그라파이트에서 돌출부와 돌출부들 사이의 채널들 및 돌출부들과 같은 기계가공 특성은 SiC의 매우 단단함 때문에 SiC에 직접 유사한 특성을 형성하는 것보다 비용이 훨씬 덜 든다.
그라파이트 기판이 실리콘 카바이드로 일단 변환되고 나면, 예를 들어, 표현 정의들을 제외하고 여기에 그 전체로서 참조에 의해 반영되는, 1993년 2월 16일에 발행된 Garg et al. 등의 미국 특허 제 5,186,973호에 개시된 예를 들어, 핫 필라멘트 CVD (HFCVD) 프로세스를 이용해 다결정 다이아몬드 층으로 코팅될 수 있다. 예를 들어, 다결정 다이아몬드의 층을 만드는 HFCVD 프로세스는 가열된 필라멘트로 탄화수소와 수소의 혼합물을 포함하는 제공된 기체 혼합물을 활성화하고 다결정 다이아몬드 필름을 증착하기 위한 돌출부들을 가지는 가열된 기판 또는 세그먼트 위로 활성화된 기체 혼합물을 흘리는 동작들을 수반한다. 수소에 약 0.1%에서 약 10%의 탄화수소를 포함할 수 있는 제공된 가스 혼합물은 대기압보다 낮은, 즉, 대략 100 Torr보다 낮은 압력에서 열적으로 활성화되어, W, Ta, Mo, Re 또는 그 혼합물로 만들어진 가열된 필라멘트를 이용하여 탄화수소 작용기들 및 원자 수소를 생성한다. 필라멘트 온도는 대략 1800 ℃에서 대략 2800 ℃ 사이 범위에 있다. 상기 기판은 대략 600 ℃에서 대략 1100 ℃의 범위의 증착 온도까지 가열될 수 있다.
본 발명의 변형들에 있어서 CMP 패드 컨디셔너 기판과 돌출부들 상의 다결정 CVD 다이아몬드 층의 총 두께는 0.1 마이크론에서 2 mm의 범위, 몇몇의 변형들에 있어서는 대략 10 마이크론에서 50 마이크론 사이의 범위, 또 다른 변형들에 있어서는 대략 10 마이크론에서 30 마이크론 사이의 두께 범위에 있을 수 있다.
실리콘 카바이드 또는 실리콘 니트라이드의 CVD 코팅은 다결정 다이아몬드 층의 적용 이전에, 마지막 코팅 또는 간헐적인 코팅으로서, 거의 최종에 가까운 형태의 실리콘 카바이드 기판 또는 가공된 실리콘 카바이드 기판의 하나 또는 그 이상의 표면들에 적용될 수 있다. 코팅 이후에, 기판들은 그 마지막 구성으로 조립되고 나서 검사되고 포장될 수 있다. 실리콘 카바이드의 직접 가공은 돌출부들과 채널들을 형성하도록 선택적으로 다결정 다이아몬드, 실리콘 카바이드 및/또는 실리콘 니트라이드 코팅(들)에 이어 이용될 수 있다. 몇몇 실시예들에 있어서, 패드 컨디셔너는 돌출부들의 적어도 꼭대기 표면들에 복수의 거칠기(불규칙하거나 또는 거친 표면)를 가진다. 마찰과 마모는 이러한 상면들에서 비롯된다.
도 18a 및 도 18b를 참조하면, 돌출부의 거칠기를 보존하면서 돌출부를 다결정 CVD 다이아몬드 층으로 코팅하는 기능이 본 발명의 일 실시예에 도시되어 있다. 도 18a의 이미지는 돌출부(342) 이전이며, 다결정 CVD 다이아몬드로 코팅되어 있는 기판(344)를 둘러싸는 돌출부(342)의 것이다. 도 18a에 나타낸 바와 같이, 상기 기판(344)는 기판(344)의 표면과 돌출부(342)의 표면 양쪽에 불규칙하거나 거친 표면을 가진다. 도 18a의 돌출부는 대략 200 ㎛의 베이스 치수를 가진다.
도 18b의 이미지는 본 발명의 일 실시예에 있어서 다결정 CVD 다이아몬드의 층으로 코팅된 돌출부(346)와 기판(348)의 SEM 이미지이다. 상기 이미지화된 돌출부(346)은 대략 65 ㎛의 베이스 치수를 가진다. 다결정 CVD 다이아몬드는 돌출부들 상에 불규칙한 모양을 포함하는, 돌출부(346)와 기판(348)의 불규칙성에 부착되며, 그 불규칙하거나 또는 거친 표면에 일치한다는 것을 알아야 한다.
그러므로, 다결정 CVD 다이아몬드 코팅은 다결정 CVD 다이아몬드의 단단함과 내구성을 제공하면서, 아래의 기판 및 돌출부 특성들의 모양에 일치하는 거칠고 들쭉날쭉한 구성을 제공한다. 결과적으로, 사용시 연마 패드와 접촉하는 패드 컨디셔너의 모든 표면은 절단 및 표면 질감처리에 수반된다. 몇몇의 실시예들에 있어서, 거칠기는 대략 0.5 ㎛ 내지 10 ㎛의 범위에서 평균 높이를 가질 수 있고; 다른 실시예들에 있어서, 거칠기의 높이 범위는 대략 0.5 ㎛ 내지 5 ㎛의 범위, 또 다른 실시예들에 있어서, 대략 1 ㎛ 내지 3 ㎛의 범위일 수 있다.
실리콘 카바이드, 또는 거의 최종에 가까운 형태의 실리콘 카바이드로 변환되는 거의 최종에 가까운 형태의 그라파이트는 여기에 그 개시내용이 표현 정의들을 제외한 그 전체가 참조에 의해 반영되는, 월드 와이드 웹 주소 URL: www.poco.com/AdditionalInformation/Literature/ProductLiterature/SiliconCarbide/tabid/194/Default/aspx에서 이용할 수 있는 Poco Graphite 주식회사, Decatur, TX ("Poco 레퍼런스"), 2002, A.H. Rashed에 의해 편집된 "실리콘 카바이드의 특성 및 특징들 (Properties and Characteristics of Silicon Carbide)"에 개시된 방법들 및 물질들에 의해 만들 수 있다. Poco 레퍼런스는 20.5 %의 총 다공성 중에서 전형적으로 19 %의 평균 개방 다공성을 가지고, 2.5 %의 평균 폐쇄 다공성을 갖는 SiC 물질, SUPERSIC-1의 특성을 기술한다 (Poco 레퍼런스, p. 7 참조). 또한, SUPERSIC-1은 상기 기판을 위한 전구체로서 이용될 수 있다. 예를 들어, 돌출부들은 SUPERSIC-1 기판 상에 거의 최종에 가까운 형태의 기판을 형성하도록 광-마모 프로세스에 의해 형성될 수 있다. 실리콘 카바이드는 Poco Graphite, Decatur, TX로 부터 구입가능한 SUPERIC 또는 SUPERSIC-3C를 포함할 수 있다. 거의 최종에 가까운 형태의 실리콘 카바이드로 변환될 수 있는 거의 최종에 가까운 형태의 기판들을 위한 그라파이트는 Poco Graphite로부터 획득될 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예들에 있어서, 실리콘 카바이드는 반응 결합 실리콘 카바이드가 다공성 구조로 침입되는 실리콘을 갖는 소결된 알파 실리콘 카바이드 분말체인 경우 반응 결합 실리콘 카바이드 재료가 아니다.
본 발명의 특정 실시예들에 있어서, x-레이 회절에 의해 판단된 실리콘 카바이드 상(phase)은 베타 실리콘 카바이드를 포함한다. 다른 변형들에 있어서, 상기 실리콘 카바이드는 오직 베타 실리콘 카바이드(β-SiC)만이고, 또 다른 변형들에 있어서, 상기 실리콘 카바이드는 베타 실리콘 카바이드(β-SiC)가 필수적이다. 본 발명의 또 다른 변형들에 있어서, x-레이 회절(상대적으로 피크 영역에 기초한)에 의해 판단된 실리콘 카바이드는 베타 실리콘 카바이드 상의 50% 이상이다. 패드 컨디셔너의 몇몇 변형들에 있어서, 자유 실리콘은 x-레이 회절에 의해 베타 실리콘 카바이드에서 검출할 수 없다. 실리콘 카바이드는 선택적으로 탄소 구조 또는 상을 포함할 수 있다.
본 발명의 변형들에 이용되는 거의 최종에 가까운 형태의 그라파이트 및 실리콘 카바이드 전구체들 뿐만 아니라, 실리콘 카바이드(SiC)는 표현 정의들을 제외한 그 개시내용이 그 전체로 참조에 의해 여기에 반영되는, Rashed 등 미국 특허 제 7,799,375호 2010년 9월 21일에 개시된 방법들 및 물질에 의해 부분적으로 또는 전체적으로 만들어질 수 있는 다공성 및 조밀한 실리콘 카바이드를 포함할 수 있다. Rashed는 "개방된 다공성을 갖는 다공성의 실리콘 카바이드 예비적 형성품이 제공된다. 개방된 다공성은 바람직하게 대략 10 % 내지 60 %의 범위에 있다" (Rashed, 5 컬럼, 44-46 줄)고 표 1에 나타낸 바와 같이 18-19%, 0.3%, 0.2% 및 2.3%의 개방된 다공성의 특정 예들과 함께 개시한다 (Rashed, 7 컬럼, 36-50 줄). 일례로, Poco Graphite의 다공성의 그라파이트 기판은 일산화규소 가스 하에 1800 ℃에서 가열되어 다공성 그라파이트를 다공성 실리콘 카바이드 기판으로 변환하도록 할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 몇몇 변형들에 있어서, 돌출부를 갖는 거의 최종에 가까운 형태의 다공성 그라파이트 기판은 일산화규소 가스의 존재 하에 1800 ℃에서 가열되어 거의 최종에 가까운 형태의 다공성 그라파이트를 거의 최종에 가까운 형태의 다공성 실리콘 카바이드로 변환하도록 할 수 있다.
표면 거칠기는 피크-대-골짜기 거칠기, 평균 거칠기, 및 실효값(RMS) 거칠기를 포함하는 수많은 방법으로 특징지어질 수 있다. 피크-대-골짜기 거칠기(Rt)는 표면의 가장 높은 지점과 가장 낮은 지점 사이의 높이에 있어서의 차이를 측정한 것이다. 평균 거칠기(Ra)는 표면 상의 돌기들의 상대적인 굵은, 우둘투둘한, 뾰족한, 또는 빳빳한 정도를 측정한 것으로, 피크들과 그들의 평균 선 사이의 차이들의 절대값들의 평균으로 정의된다. RMS 거칠기(Rq)는 피크들과 골짜기들 사이의 거리들의 실효값 평균이다. 여기서, "Rp"는 샘플 길이에서 중심선 이상의 가장 높은 피크의 높이이고, "Rpm"은 모든 샘플 길이들 이상인 모든 Rp 값들의 평균이며, "Ra"는 평균 거칠기이고, "Rq"는 실효값 거칠기이며, "Rt"는 피크-대-골짜기 거칠기이다. 다양한 거칠기 매개변수들이 기판 및 돌출부 상면들의 각 위치에서 측정될 수 있다.
도 19a 및 19b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 있어서의 패드 컨디셔너의 절단율(402)이 컨디셔닝된 연마 패드의 표면 마감(404)과 함께 제공된다. 도 19a에 있어서, 상기 돌출부들은 명목상 125 ㎛(예를 들어, 정사각형, 지름 등)의 베이스 치수와 mm2 당 3 개의 돌출부들을 갖는 밀도를 가진다. 도 19b에 있어서, 돌출부들은 명목상 65 ㎛의 베이스 치수와 mm2 당 3 개의 돌출부들을 갖는 밀도를 가진다. 도 19는 본 발명의 주제 실시예들의 프로세스 제어와 균일성을 도시한다.
도 20을 참조하면, 전형적인 다이아몬드 컨디셔너의 종래의 공격적이고 미세한 모래가 뿌려진 컨디셔너들의 절단율(414)에 비하여 본 발명의 일 실시예에 따른 연마 패드 절단율(412)은 날카로운 절단율 감소 곡선을 가지고 다이아몬드 조각/제거에 민감하다. 도 20의 경향은 본 발명의 실시예들의 적어도 2 가지 장점들을 도시한다: 첫째, 본 발명의 실시예에 따른 연마 패드의 절단율(414)은 전형적인 다이아몬드 컨디셔너의 종래 컨디셔너들의 절단율(416)보다 일관되게 낮다. 낮은 절단율(414)은 상기 연마 패드로부터 제거되는 물질을 적게 하여, 연마 패드의 수명을 연장한다. 둘째, 본 발명의 실시예에 따른 연마 패드의 절단율(414)은 전형적인 다이아몬드 컨디셔너의 종래 컨디셔너들의 절단율(416)보다 더 일관성 있어서, 물질 제거의 예측을 더욱 신뢰할 수 있게 한다.
도 21을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 패드 컨디셔너와 상업적으로 이용가능한 패드 컨디셔너 간에 구리 연마 결과들(420)의 비교 예시가 제공된다. 비교를 위하여, 본 패드 컨디셔너의 실시예는 5/mm2의 돌출부 밀도에서 85 ㎛의 베이스 치수를 갖는 돌출부를 포함하는 미세 거칠기였고, 상업적인 패드 컨디셔너는 Araca APD-800 CMP 연마제였다 (FujiFilm Planar Solutions, 모델 번호 CSL9014C). 두 패드 컨디셔너들은 산업 규격 IC1000 패드의 구리 슬러리로 구현되었다.
도 21에 도시된 바와 같이, 본 발명의 패드 컨디셔너를 위한 웨이퍼 제거 율("RR", 422)은 상업적으로 이용가능한 패드 컨디셔너(참조부호 424)의 분당 6483 옹스트롬(A/min)에 비하여 8373A/min이다. 각 시스템의 최종 연마 패드 표면 마감들의 거칠기(Ra) 또한 개방 원 데이터 점들(426, 428)로 표현되어 제공된다. 이 데이터는 상업적으로 이용가능한 패드 컨디셔너의 표면 마감(428)이 대략 5.3㎛ Ra임과 비교하여 본 발명의 실시예에 따른 패드 컨디셔너의 연마 패드 표면 마감(426)이 대략 3.8 ㎛ Ra임을 보여준다.
이에 따라, 본 발명의 주제 실시예는 상업적으로 이용가능한 패드 컨디셔너의 것보다 더 부드러운 연마 패드 표면 마감을 제공하면서 더 높은 웨이퍼 제거율을 제공한다. 그러므로, 패드 절단율(예를 들어, 도 20)이 낮을지라도 (즉, 연마 패드로부터 더 적은 물질이 제거될지라도), 본 발명의 패드 컨디셔너의 실시예들로 처리되는 연마 패드의 성능은 상업적으로 이용가능한 컨디셔너들로 처리된 연마 패드의 성능과 같거나 그 이상이다.
도 22를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 패드 컨디셔너와 상업적인 패드 컨디셔너들 사이의 패드 절단율(440 microns/hr) 및 패드 표면 거칠기(Ra)의 비교 그래프가 제공된다. 비교를 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 패드 컨디셔너는 명목상 125 ㎛의 베이스 치수와 mm2 당 3 개의 돌출부를 포함하나, 상업적인 패드 컨디셔너는 도 21에서 논의된 바와 같다("Comp Aggressive"). 원들로 표시된 데이터 세트(442, 444)는 절단율(오른쪽 축)에 대응하나, 정사각형들로 표시된 데이터 세트(446, 448)는 패드 표면 마감(왼쪽 축)에 대응한다. 개방된 원들과 정사각형들을 갖는 데이터 세트(442, 446)는 상업적으로 이용가능한 제품에 대응되는 반면, 채워진 원들과 정사각형들을 갖는 데이터 세트(444, 448)은 본 발명에 대응된다.
도시된 바와 같이, 패드 절단율과 패드 표면 거칠기는 상업적인 패드 컨디셔너들에 비해 본 발명의 실시예에 따른 패드 컨디셔너에 있어 비교적 한결같다. 본 발명의 일 실시예에 따른 표면 마감 또한 상업적으로 이용가능한 패드 컨디셔너에 비하여 통상적으로 더 매끄럽다.
여기서 및 첨부된 청구항에 이용되는 바와 같이, 단수형인 "a", "an", "the"는 문맥상 명확히 설명하지 않는 한 복수를 포함한다. 그러므로, 예를 들어, "돌출부"는 하나 이상의 돌출부와 당업자에게 알려진 그에 대등한 것, 등등을 포함하는 것이다. 달리 정의하지 않는 한, 여기에서 이용된 모든 기술적 과학적 용어들은 당업자가 보통 이해하는 바와 동일한 의미가 있다. 여기에 설명한 바와 유사 또는 동등한 방법들 및 물질들은 본 발명의 실시예들을 실무에서 또는 테스트를 위해 이용될 수 있다. 여기에서 언급한 모든 공개문헌들은 그 전체로서 표현 정의들을 제외하고 여기에 통합된다. 여기에 없는 것은 종래 발명에 의해서 그러한 개시에 앞선 날짜로 하는 발명이 없음을 인정하는 것으로 이해되어야 한다. "선택적" 또는 "선택적으로"라는 표현은 이어서 설명한 사건 또는 환경이 일어나거나 그렇지 않을 수 있음을 의미하고, 그 설명이 사건이 일어나는 경우 또는 그렇지 않은 경우를 포함함을 의미한다. 여기서, 모든 수치들은 명백하게 지시되었든 아니든, "대략"이라는 용어에 의해 수정될 수 있다. "대략"이라는 용어는 일반적으로 언급한 값에 대등한 (즉, 동일한 작용 또는 결과를 갖는), 당업자가 고려할 수 있는 수의 범위를 뜻한다. 몇몇 실시예들에서, "대략"이라는 용어는 설명한 값에 대해 ±10 %를 뜻하고, 다른 실시예들에서 "대략"이라는 용어는 설명한 값에 대해 ±2 %를 뜻한다. 구성 및 방법들이 다양한 구성 및 단계들을 "포함하는" ("포함하나 이에 한정하지는 않는" 의미로 해석됨)으로 설명하였지만, 이러한 구성 및 방법은 또한 다양한 구성 및 단계들을 "필수로 포함하는" 또는 "로 이루어질" 수 있고, 이러한 용어들은 반드시 제한된 구성 그룹으로 정의되도록 해석되어야 한다.
본 발명이 하나 또는 그 이상의 구현들에 대해 도시되고 설명되었지만, 이 명세서와 도면들의 독해와 이해에 기초하여 당업자에게 동등한 변형 및 수정이 가능할 것이다. 본 발명은 이러한 모든 수정들 및 변형들을 포함하고 아래의 청구항들의 범위에 의해서만 제한된다. 덧붙여, 본 발명의 특정 특징 또는 측면이 몇몇 구현들 중 오직 하나에 대해서만 기술되었지만, 그러한 특징 또는 측면은 모든 주어진 또는 특정 응용에 대해 바라거나 유리한 대로 다른 구현들의 하나 또는 그 이상의 다른 특징 또는 측면과 결합할 수 있다. 나아가, "포함하는", "갖는", "가진다", "가지는"과 같은 용어들 또는 그 변형들이 상세한 설명 또는 청구항에 이용될 정도로, 이러한 용어들은 "포함하는"과 같은 용어와 유사한 방식으로 포함하도록 의도되었다. 또한, "예시적으로"와 같은 용어는 최선보다는 단지 예시를 의미한다. 여기에 도시된 특징들, 층들 및/또는 구성요소들은 간단함과 쉬운 이해를 위하여 서로 상대적인 특정 크기로 및/또는 방향으로 나타내었고, 실제 크기 및/또는 방향들은 여기에 도시된 바와 실질적으로 다름을 이해해야 할 것이다.
본 발명은 특정 실시예들에 대해 상당히 상세하게 설명되었지만, 다른 변형들 또한 가능하다. 그러므로, 첨부된 청구항들의 사상 및 범위는 이 명세서 내에 포함된 설명 또는 변형들에 한정되지 않아야 한다. 다양한 구성 및 방법들이 설명되었지만, 본 발명은 변할 수 있듯이, 설명한 특정 분자, 구성, 디자인, 방법론, 또는 초안에 한정되지 않음을 알아야 한다. 또한, 설명에 이용한 용어들은 오직 특정 변형들 또는 실시예들을 설명하기 위한 목적이고, 청구항에 의해서만 한정되는 본 발명의 범위를 한정하기 위한 의도가 아님을 이해해야 할 것이다.

Claims (54)

  1. 화학 및 기계적 연마 패드 컨디셔너에 있어서,
    그에 통합되어 있는 복수의 돌출부들을 가지는 전면을 포함하는 기판을 포함하고, 상기 복수의 돌출부들 각각은 상기 전면에 실질적으로 수직인 전방으로 연장되어 있고, 상기 복수의 돌출부들 각각은 거리상 극점을 포함하고,
    상기 복수의 돌출부들은,
    등록 평면의 편차 안에 상기 거리상 극점들을 가지는 상기 복수의 돌출부들의 하부집합; 및
    적어도 상기 복수의 돌출부들의 상기 하부집합의 상기 거리상 극점들은 덮는 다결정 다이아몬드의 코팅을 포함하고,
    상기 등록 평면은 상기 전면에 실질적으로 평행하고, 상기 복수의 돌출부들의 상기 하부집합의 돌출부들은 서로에 대해 고정되고 미리 결정된 관계로 상기 등록 평면 상에 위치되고,
    상기 기판은 적어도 10%의 다공률을 가지는, 화학 및 기계적 연마 패드 컨디셔너.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 기판은 20 ㎛보다 큰 구멍 치수들을 포함하는, 화학 및 기계적 연마 패드 컨디셔너.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 거리상 극점들 각각은 상기 복수의 돌출부들의 상기 하부집합의 개별적인 돌출부의 메사 상에 위치되고, 상기 메사는 상기 전방에 반대되는 방향으로 상기 개별적인 돌출부의 상기 거리상 극점으로부터 미리 결정된 거리 안에 있는 것으로 정의되는, 화학 및 기계적 연마 패드 컨디셔너.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 거리상 극점으로부터 미리 결정된 거리는 0.3 ㎛ 과 20 ㎛ 사이에 있는, 화학 및 기계적 연마 패드 컨디셔너.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 돌출부들의 상기 거리상 극점들 상의 상기 다결정 다이아몬드의 코팅은 상기 메사에 걸친 실효값 거칠기를 가지고, 상기 거리상 극점으로부터 미리 결정된 거리는 상기 실효값 거칠기의 3 내지 5배 정도인, 화학 및 기계적 연마 패드 컨디셔너.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 메사에 걸친 상기 다결정 다이아몬드의 실효값 거칠기는 0.5 ㎛ 와 10 ㎛ 사이에 있는, 화학 및 기계적 연마 패드 컨디셔너.
  7. 제 3 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 메사는 상기 개별적인 돌출부의 현저한 높이의 고정된 비율로 정의되는, 화학 및 기계적 연마 패드 컨디셔너.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 고정된 비율은 5 % 내지 50 %의 범위 안에 있는, 화학 및 기계적 연마 패드 컨디셔너.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 편차는 5 ㎛ 내지 50 ㎛ 의 범위 안에 있는, 화학 및 기계적 연마 패드 컨디셔너.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 편차는 10 ㎛ 내지 25 ㎛ 의 범위 안에 있는, 화학 및 기계적 연마 패드 컨디셔너.
  11. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판은 실리콘 카바이드로 구성되는, 화학 및 기계적 연마 패드 컨디셔너.
  12. 화학 및 기계적 연마 패드 컨디셔너에 있어서,
    그에 통합되어 있는 복수의 돌출부들을 가지는 전면을 포함하는 기판을 포함하고, 상기 복수의 돌출부들 각각은 상기 전면에 수직하는 개별적인 등록 축 주위 전방으로 연장되어 있고, 상기 개별적인 등록 축들 각각은 상기 기판의 상기 전면 상에 미리 결정된 위치를 정의하고,
    상기 복수의 돌출부들은,
    상기 전면 상의 미리 결정된 위치들에 의해 정의되는 돌출부들의 제1 하부집합; 및
    상기 전면 상의 미리 결정된 위치들에 의해 정의되는 돌출부들의 제2 하부집합을 포함하고,
    상기 돌출부들의 제1 하부집합의 미리 결정된 위치들은 미리 결정된 제1 패턴을 정의하고, 상기 돌출부들의 제1 하부집합은 제1평균 높이를 가지고,
    상기 돌출부들의 제2 하부집합의 미리 결정된 위치들은 미리 결정된 제2 패턴을 정의하고, 상기 돌출부들의 제2 하부집합은 제2평균 높이를 가지고, 상기 제2평균 높이는 상기 제1평균 높이보다 작고, 상기 돌출부들의 제2 하부집합의 적어도 일부는 상기 돌출부들의 제1 하부집합의 적어도 일부에 산재되어 있고,
    상기 돌출부들의 제2 하부집합의 일 부분은 상기 돌출부들의 제1 하부집합의 적어도 하나의 개별적인 높이보다 큰 개별적인 높이들을 가지는, 화학 및 기계적 연마 패드 컨디셔너.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 미리 결정된 제1 패턴 및 상기 미리 결정된 제2 패턴 중 적어도 하나는 매트릭스 형태인, 화학 및 기계적 연마 패드 컨디셔너.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서, 상기 돌출부들의 제1 하부집합 중 적어도 하나의 개별적인 높이들보다 큰 개별적인 높이들을 가지는 상기 돌출부들의 제2 하부집합의 부분은 20% 보다 큰, 화학 및 기계적 연마 패드 컨디셔너.
  15. 제 12 항, 제 13 항, 또는 제 14 항에 있어서, 상기 제1 평균 높이, 상기 제2 평균 높이, 및 상기 개별적인 높이들은 현저한 높이들인, 화학 및 기계적 연마 패드 컨디셔너.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 제1 평균 높이는 100 ㎛ 보다 크고 상기 제2 평균 높이는 100 ㎛ 보다 작은, 화학 및 기계적 연마 패드 컨디셔너.
  17. 제 15 항에 있어서, 상기 제1 평균 높이는 40 ㎛ 보다 크고 상기 제2 평균 높이는 40 ㎛ 보다 작은, 화학 및 기계적 연마 패드 컨디셔너.
  18. 제 12 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 평균 높이와 상기 제2 평균 높이 사이의 차이는 10 ㎛ 내지 80 ㎛ 의 범위 안에 있는, 화학 및 기계적 연마 패드 컨디셔너.
  19. 화학 및 기계적 연마 패드 컨디셔너에 있어서,
    그에 통합되어 있는 복수의 돌출부들을 가지는 전면을 포함하는 기판을 포함하고, 상기 복수의 돌출부들 각각은 상기 전면에 수직하는 개별적인 등록 축 주위 전방으로 연장되어 있고,
    상기 복수의 돌출부들은,
    상기 돌출부들의 제1 하부집합; 및
    상기 돌출부들의 제2 하부집합을 포함하고,
    상기 돌출부들의 제1 하부집합 각각은 실질적으로 유사한 제1 베이스 치수를 가지고, 상기 돌출부들의 제1 하부집합은, 제1 패턴을 정의하고 제1 평균 높이 및 제1 표준 편차를 가지는 제1 통계 분포를 정의하고,
    상기 돌출부들의 제2 하부집합 각각은 실질적으로 유사한 제2 베이스 치수를 가지고, 상기 돌출부들의 제2 하부집합은, 제2 패턴을 정의하고 제2 평균 높이 및 제2 표준 편차를 가지는 제2 통계 분포를 정의하고, 상기 제1 통계 분포와 상기 제2 통계 분포는 이중 모드 분포를 정의하기 위해 결합되고,
    상기 제1 베이스 치수는 상기 제2 베이스 치수보다 크고 상기 돌출부들의 제2 하부집합의 적어도 일부는 상기 돌출부들의 제1 하부집합의 적어도 일부에 산재되어 있는, 화학 및 기계적 연마 패드 컨디셔너.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 미리 결정된 제1 패턴과 상기 미리 결정된 제2 패턴 중 적어도 하나는 매트릭스 형태인, 화학 및 기계적 연마 패드 컨디셔너.
  21. 제 19 항 또는 제 20 항에 있어서, 상기 제2 평균 높이는 상기 제1 평균 높이보다 작은, 화학 및 기계적 연마 패드 컨디셔너.
  22. 제 19 항, 제 20 항, 또는 제 21 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 베이스 치수들은 각각의 개별적인 돌출부의 최저 포위 윤곽선으로부터 상기 전방으로 대략 5 ㎛ 내지 대략 10 ㎛ 의 거리에서 측정되는, 화학 및 기계적 연마 패드 컨디셔너.
  23. 제 19 항, 제 20 항, 또는 제 21 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 베이스 치수들은 상기 각각의 개별적인 돌출부의 최저 포위 윤곽선으로부터 상기 전방으로 돌출부의 개별적인 높이의 대략 5 % 내지 대략 20 % 의 거리에서 측정되는, 화학 및 기계적 연마 패드 컨디셔너.
  24. 제 19 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 돌출부들의 제2 하부집합의 부분은 상기 돌출부들의 제1 하부집합 중 적어도 하나의 개별적인 높이보다 큰 개별적인 높이들을 가지는, 화학 및 기계적 연마 패드 컨디셔너.
  25. 제 19 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 베이스 치수와 상기 제2 베이스 치수는 지름인, 화학 및 기계적 연마 패드 컨디셔너.
  26. 화학 및 기계적 연마 패드 컨디셔너에 있어서,
    그에 통합되어 있는 복수의 돌출부들을 가지는 전면을 포함하는 기판을 포함하고, 상기 복수의 돌출부들은 상기 전면에 실질적으로 수직하는 전방으로 연장되어 있고, 상기 복수의 돌출부들 각각은 거리상 극점을 포함하고,
    상기 복수의 돌출부들은,
    제1 등록 평면 주위를 중심으로 하는 제1 편차 안에 있는 상기 거리상 극점들을 가지는 돌출부들의 제1 하부집합; 및
    제2 등록 평면 주위를 중심으로 하는 제2 편차 안에 있는 상기 거리상 극점들을 가지는 돌출부들의 제2 하부집합을 포함하고,
    상기 제1 등록 평면은 상기 전면에 실질적으로 평행하고, 상기 돌출부들의 제1 하부집합의 돌출부들은 서로에 대해 미리 결정된 관계로 상기 기판 상에 위치되고,
    상기 제2 등록 평면은 상기 전면에 실질적으로 평행하고, 상기 돌출부들의 제2 하부집합의 돌출부들은 서로에 대해 미리 결정된 관계로 상기 기판 상에 위치되고, 상기 돌출부들의 제2 하부집합의 적어도 일부는 상기 돌출부들의 제1 하부집합의 적어도 일부에 산재되어 있고,
    상기 돌출부들의 제2 하부집합 각각은 3 ㎛ 보다 큰 실효값 표면 거칠기를 가지는, 화학 및 기계적 연마 패드 컨디셔너.
  27. 제 26 항에 있어서, 상기 제1 편차 및 상기 제2 편차 중 적어도 하나는 10 ㎛ 내지 60 ㎛ 의 범위 안에 있는, 화학 및 기계적 연마 패드 컨디셔너.
  28. 제 26 항 또는 제 27 항에 있어서, 상기 복수의 돌출부들의 제1 하부집합의 돌출부들은 상기 복수의 돌출부들의 제2 하부집합에 대하여 미리 결정되어 있는 위치들에서 상기 복수의 돌출부들의 제2 하부집합의 제2 등록 표면을 관통하는, 화학 및 기계적 연마 패드 컨디셔너.
  29. 제 26 항, 제 27 항, 또는 제 28 항에 있어서, 상기 복수의 돌출부들의 제1 하부집합은 서로에 대해 균일하게 분포되어 있는, 화학 및 기계적 연마 패드 컨디셔너.
  30. 제 26 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 등록 평면은 상기 제1 편차 및 상기 제2 편차 중 어느 하나보다 큰 오프셋 거리 만큼 상기 전방으로 상기 제2 등록 평면으로부터 명목상 오프셋되어 있는, 화학 및 기계적 연마 패드 컨디셔너.
  31. 제 30 항에 있어서, 상기 오프셋 거리는 상기 제1 편차 및 상기 제2 편차 중 어느 하나보다 큰 적어도 2 배인, 화학 및 기계적 연마 패드 컨디셔너.
  32. 제 30 항에 있어서, 상기 오프셋 거리는 10 ㎛ 또는 그 이상인, 화학 및 기계적 연마 패드 컨디셔너.
  33. 제 26 항 내지 제 32 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 돌출부들의 상기 제1 하부집합 또는 상기 제2 하부집합의 상기 거리상 극점들 중 적어도 하나를 덮는 다결정 다이아몬드의 코팅을 더 포함하는, 화학 및 기계적 연마 패드 컨디셔너.
  34. 제 33 항에 있어서, 상기 다결정 다이아몬드의 코팅은 2 ㎛ 내지 30 ㎛ 사이의 두께인, 화학 및 기계적 연마 패드 컨디셔너.
  35. 제 33 항 또는 제 34 항에 있어서, 상기 다결정 다이아몬드의 코팅은 3 ㎛ 보다 큰 실효값 거칠기를 가지는, 화학 및 기계적 연마 패드 컨디셔너.
  36. 제 35 항에 있어서, 상기 실효값 거칠기는 10 ㎛ 보다 작은, 화학 및 기계적 연마 패드 컨디셔너.
  37. 제 26 항 내지 제 36 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 돌출부들의 제1 하부집합의 돌출부들의 미리 결정된 관계는 반복 패턴을 설립하는, 화학 및 기계적 연마 패드 컨디셔너.
  38. 제 37 항에 있어서, 상기 반복 패턴은 매트릭스 형태인, 화학 및 기계적 연마 패드 컨디셔너.
  39. 제 26 항 내지 제 38 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판은 10 % 보다 큰 다공률을 가지는 다공성 물질인, 화학 및 기계적 연마 패드 컨디셔너.
  40. 제 26 항 내지 제 39 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판은 20 ㎛ 보다 큰 구멍 치수들을 포함하는 다공성 물질인, 화학 및 기계적 연마 패드 컨디셔너.
  41. 상승된 메사들의 매트릭스 형태의 배치를 가지는 기판을 포함하는 패드 컨디셔너에 있어서,
    상기 메사들 각각은 상승부를 가지는 메사의 최고 피크를 가지고, 인접하는 메사들의 최고 피크들의 상승부들은 서로 다른 상승부들을 가지는, 패드 컨디셔너.
  42. 상승된 메사들의 매트릭스 형태의 배치를 가지는 기판을 포함하는 패드 컨디셔너에 있어서,
    상기 메사들 각각은 인접하는 메사들에 대하여 다양한 상승부들 및 형태들의 피크들을 가지는, 패드 컨디셔너.
  43. 상승된 절단 영역들의 매트릭스 형태의 배치를 가지는 기판을 포함하는 패드 컨디셔너에 있어서,
    상기 절단 영역들 각각은 상기 매트릭스 형태의 배치에 있는 인접하는 절단 영역들에 대하여 불규칙적으로 위치되는 최고 피크를 가지는, 패드 컨디셔너.
  44. 상승된 절단 영역들의 매트릭스 형태의 배치를 가지는 기판을 포함하는 패드 컨디셔너에 있어서,
    상기 절단 영역들 각각은 인접하는 절단 영역들에 대하여 불규칙적인 형태의 피크들을 가지는, 패드 컨디셔너.
  45. 상승된 절단 영역들의 매트릭스 형태의 배치를 가지는 기판을 포함하는 패드 컨디셔너에 있어서,
    상기 절단 영역들 각각은 상승부를 가지는 상기 메사의 최고 피크를 가지고, 인접하는 절단 영역들의 최고 피크들의 상승부들은 서로 다른 상승부들을 가지는, 패드 컨디셔너.
  46. 상승된 절단 영역들의 매트릭스 형태의 배치를 가지는 기판을 포함하는 패드 컨디셔너에 있어서,
    상기 절단 영역들 각각은 상기 매트릭스 형태의 배치에 있는 인접하는 절단 영역들의 개별적인 피크들의 형태 및 상승부에 비하여 서로 다른 형태 및 서로 다른 상승부의 피크를 가지는, 패드 컨디셔너.
  47. 상승된 메사들의 매트릭스 형태의 배치를 가지는 기판을 포함하는 패드 컨디셔너에 있어서,
    상기 메사들 각각은 인접하는 메사들에 대하여 불규칙적으로 위치되는 최고 피크를 가지는, 패드 컨디셔너.
  48. 임의적이지 않은 반복 패턴으로 일반적으로 배치되는 상승된 절단 영역들의 배치를 가지는 패드 컨디셔너에 있어서,
    상기 상승된 절단 영역들은 서로에 대하여 불규칙적인 형태인, 패드 컨디셔너.
  49. 제 41 항 내지 제 48 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 패드 컨디셔너는 실리콘 카바이드를 포함하는 원형을 가지는, 패드 컨디셔너.
  50. 제 41 항 내지 제 49 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 실리콘 카바이드는 적어도 대략 10 % 의 다공률을 가지는, 패드 컨디셔너.
  51. 패드 컨디셔너에 있어서,
    그에 통합되어 있는 복수의 돌출부들을 가지는 전면을 포함하는 기판을 포함하고, 상기 복수의 돌출부들 각각은 상기 전면에 수직하는 개별적인 등록 축 주위 전방으로 연장되어 있고, 상기 복수의 돌출부들 각각은 상기 개별적인 돌출부의 메사 상에 위치하는 거리상 극점을 포함하고, 상기 메사는 상기 전방에 반대되는 방향으로 상기 개별적인 돌출부의 상기 거리상 극점으로부터 미리 결정된 거리 안에 있는 것으로 정의되고, 상기 개별적인 등록 축들 각각은 상기 기판의 상기 전면 상의 미리 결정된 위치를 정의하고, 상기 복수의 돌출부들 각각은 상기 메사의 베이스에서 단면을 정의하고, 상기 단면은 중심을 정의하고,
    상기 복수의 돌출부들의 적어도 일부에 대하여 상기 단면 각각의 중심은 상기 개별적인 등록 축으로부터 오프셋되어 있는, 패드 컨디셔너.
  52. 제 51 항에 있어서, 상기 단면들 각각은 개별적인 주요 치수를 정의하고, 이때 상기 복수의 돌출부들의 상기 부분에 대하여, 상기 단면의 중심은 상기 주요 치수의 적어도 5 %인 거리 만큼 상기 개별적인 등록 축으로부터 오프셋되어 있는, 패드 컨디셔너.
  53. 제 51 항 또는 제 52 항에 있어서, 상기 메사는 상기 개별적인 돌출부의 현저한 높이의 고정된 비율로서 정의되고, 상기 고정된 비율은 상기 현저한 높이의 5 % 내지 10 % 의 범위인, 패드 컨디셔너.
  54. 제 51 항, 제 52 항, 또는 제 53 항에 있어서,
    제1 패턴을 정의하는 돌출부들의 제1 하부집합; 및
    제2 패턴을 정의하는 돌출부들의 제2 하부집합을 더 포함하고,
    상기 돌출부들의 제2 하부집합으로부터의 돌출부들의 적어도 일부는 상기 돌출부들의 제1 하부집합으로부터의 돌출부들의 적어도 일부에 산재되어 있는, 패드 컨디셔너.
KR1020137025682A 2011-03-07 2012-03-06 화학 및 기계적 평탄화 패드 컨디셔너 KR101916492B1 (ko)

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