WO2015147401A1 - 패드 컨디셔너 제조방법 및 패드 컨디셔너 - Google Patents

패드 컨디셔너 제조방법 및 패드 컨디셔너 Download PDF

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WO2015147401A1
WO2015147401A1 PCT/KR2014/010798 KR2014010798W WO2015147401A1 WO 2015147401 A1 WO2015147401 A1 WO 2015147401A1 KR 2014010798 W KR2014010798 W KR 2014010798W WO 2015147401 A1 WO2015147401 A1 WO 2015147401A1
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WO
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plating layer
abrasive particles
layer
photosensitive film
plating
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PCT/KR2014/010798
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권완재
권영필
김태경
양정현
이상호
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새솔다이아몬드공업 주식회사
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B53/00—Devices or means for dressing or conditioning abrasive surfaces
    • B24B53/017—Devices or means for dressing, cleaning or otherwise conditioning lapping tools
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/304—Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D18/00—Manufacture of grinding tools or other grinding devices, e.g. wheels, not otherwise provided for

Definitions

  • the present invention relates to a pad conditioner manufacturing method, and more particularly, to a pad conditioner manufacturing method and a pad conditioner for a CMP device used in a planarization operation of a wafer.
  • the CMP apparatus is a polishing processing apparatus for obtaining flatness of a semiconductor wafer.
  • the CMP apparatus attaches a polishing pad 2 onto a rotating surface plate 1, holds a wafer 4 while holding a wafer whose carrier is a material to be polished and supplying a polishing liquid onto the pad. It is a basic principle that the surface plate 1 and the carrier 3 are polished by relative movement in the state where pressure is applied to the carrier 3.
  • Polishing uniformity of wafers is an important property in CMP device technology for obtaining flatness of semiconductor wafers.
  • the surface state of the pad is very important among various factors for improving the polishing uniformity of the wafer.
  • the pressure and speed are added during polishing of the pad, the surface of the pad is unevenly deformed as the processing time passes, and the pores on the pad are clogged with polishing residues so that the pad loses its role.
  • the conditioner 10 performs a conditioning operation to allow new micro pores to come out by finely polishing the surface of the deformed pad by using the conditioner 10.
  • the conditioner 10 includes a plurality of abrasive particles 7 disposed on the conditioner substrate 11 and the conditioner substrate 11 and the abrasive particles 7 on the conditioner substrate 7. It consists of the plating layer 8 which fixes.
  • an electrodeposition, fusion or sintering method is used according to the method of fixing the abrasive particles, and diamond is used as the abrasive particles.
  • electrodeposition, fusion, sintering, etc. is a method of using a mold or applying abrasive particles, it is difficult to freely control the distance between the abrasive particles, there is a problem that it is difficult to uniformly form the protrusion height and the portion of the abrasive particles.
  • Patent Document 1 Korean Laid-Open Patent Publication No. 2002-0046471 (published date: June 21, 2002, name: chemical-mechanical polishing pad conditioner manufacturing method)
  • the present invention comprises the steps of forming a plurality of mounting holes in the photosensitive film by laminating a photosensitive film on the base substrate, performing an etching process, and the mounting hole Inserting abrasive grains into the top and forming a plating layer on top of the photosensitive film and the top surface of the abrasive grain, removing the base substrate and removing the photosensitive film, and partially melting the plating layer. Exposing a portion of the particles.
  • the plating layer in which a part of the abrasive particles are exposed is fixed to the processed surface of the conditioner substrate using an adhesive.
  • the seating hole is formed to be greater than or equal to the maximum diameter of the abrasive grains.
  • the plating layer is formed such that an upper surface thereof is a plane parallel to the surface of the base substrate.
  • a plurality of abrasive particles are uniformly projected on the plating layer, and an upper surface of the plating layer is formed with a convex portion at a portion contacting the abrasive particles.
  • Forming a plurality of mounting holes in the photosensitive film by laminating a photosensitive film on a base substrate and performing an etching process, and inserting abrasive particles into the mounting holes and first plating to form a filling layer filling the mounting holes. And forming a plating layer covering the upper surface of the photosensitive film, the filling layer and the abrasive particles by secondary plating, removing the base substrate and removing the photosensitive film, and then removing the filling layer. Causing a portion of the abrasive particles to be exposed.
  • the plating layer in which a part of the abrasive particles are exposed is fixed to the processed surface of the conditioner substrate using an adhesive.
  • the filling layer and the plating layer are heterogeneous materials.
  • a plurality of abrasive particles are uniformly projected on the plating layer, and an upper surface of the plating layer is formed with a convex portion at a portion contacting the abrasive particles.
  • the plating layer in which a part of the abrasive particles are exposed is fixed to the processed surface of the conditioner substrate using an adhesive.
  • the support layer and the filling layer are the same material.
  • the plating layer is the support layer, the filling layer and a heterogeneous material.
  • a plurality of abrasive particles are uniformly protruded from the plating layer, and the top surface of the plating layer is formed with a recess in a portion contacting the abrasive particles.
  • the recess is removed by additional surface plating performed on the upper surface of the plating layer.
  • the present invention forms a plating layer for fixing the abrasive particles by using the reverse electrodeposition method, the abrasive particles not only protrude uniformly on the plating layer but also have a constant height of the top end of the abrasive particles protruding to the top of the plating layer.
  • the present invention can apply a photosensitive film to adjust the height of the abrasive particles protruding to the top of the plating layer.
  • the present invention uses a photosensitive film, it is possible to manufacture a pad conditioner in which abrasive particles are arranged in various patterns without using a mold.
  • FIG. 1 shows a schematic configuration of a CMP apparatus
  • Figure 2 shows a conventional pad conditioner.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a pad conditioner manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a cross-sectional view showing a pad conditioner manufacturing method according to another embodiment of the present invention.
  • Figure 5 is a cross-sectional view showing a pad conditioner manufacturing method according to another embodiment of the present invention.
  • the pad conditioner manufacturing method of the present invention is characterized by forming a plating layer for fixing abrasive particles by using a reverse electrodeposition method using a photosensitive film, and three methods of one embodiment, another embodiment, and another embodiment according to the method. Divided into and explained.
  • the photosensitive film 23 is laminated on the base substrate 21, and a plurality of seating holes 25 are formed in the photosensitive film 23 by performing an etching process.
  • S12 removing the base substrate 21, removing the photosensitive film 23 (S13), and partially dissolving the plating layer 31 (S14), the plating layer for fixing the abrasive particles 27 (31) is formed.
  • the pad conditioner 10 includes a conditioner substrate 11, and the abrasive grains 27 are fixed to the upper surface of the conditioner substrate 11 by the plating layer 31.
  • the conditioner substrate 11 is a member formed in a circular shape, and the center of the substrate may be combined with a separate rotation unit to rotate.
  • the surface of the pad is conditioned by the conditioner substrate 11 which is rotated as described above, whereby the pad can be maintained in the same initial state as possible.
  • the photosensitive film 23 is laminated on the base substrate 21.
  • the photosensitive film 23 may be attached to the base substrate 21 by an adhesive film.
  • An adhesive film may be inserted between the base substrate 21 and the photosensitive film 23 and melted by heating and pressing to laminate the photosensitive film 23 on the base substrate 21.
  • the photosensitive film 23 of the part corresponding to the space into which the abrasive grains 27 are to be inserted is etched among the photosensitive films 23 formed on the upper surface of the base substrate 21.
  • etch the photosensitive film 23 by photo-etching by covering a photomask and irradiating an ultraviolet-ray.
  • the photomask when the photomask is formed into a shape having a plurality of regular hexagonal, circular or rectangular holes, and the ultraviolet light irradiated through the hole of the photomask is exposed to the photosensitive film, the photomask is etched and not exposed. Remove the part.
  • the space in which the photosensitive film 23 is etched and formed is formed into a regular hexagon, a circular or a square shape, and thus a plurality of mounting holes 25 are formed in the photosensitive film 23.
  • the seating hole 25 is preferably formed to be arranged regularly.
  • the seating hole 25 may be formed to be larger than or equal to the maximum diameter of the abrasive grains 27. If the size of the seating hole 25 and the abrasive grains 27 is the same, it is easy to maintain the state in which the abrasive grains 27 are inserted into the seating holes 25 uniformly.
  • Reducing the hole size of the seating hole 25 exposes the abrasive grains 27 in a line / point manner.
  • the hole size of the seating hole 25 is increased to be larger than the maximum width of the abrasive grains 27, the quantity of the abrasive grains 27 exposed in a plane manner increases.
  • the mounting holes 25 formed in the photosensitive film 23 may be formed to form one or more patterns by controlling the pattern of the holes formed in the photomask.
  • the base substrate 21 may use a stainless steel substrate.
  • the base substrate may be a substrate made from a material such as metal, alloy, or ceramic, in addition to the stainless steel substrate.
  • the base substrate 21 is the same material as the conditioner substrate 11 and is used for forming the plating layer 31 for fixing the abrasive particles 27.
  • the photosensitive film 23 may adjust the thickness to adjust the height at which the abrasive particles 27 protrude to the upper surface of the plating layer 31.
  • step S12 the abrasive particles 27 are inserted into the seating holes 25.
  • One abrasive particle 27 is inserted into one seating hole 25.
  • the thickness of the mounting hole 25 is lower than the height of the abrasive grains (27). Therefore, the abrasive particles 27 inserted into the mounting holes 25 protrude upward more than the photosensitive film 23.
  • the first plating process is performed to form the plating layer 31 covering the photosensitive film 23 and the upper surface of the abrasive grains 27.
  • the plating layer 31 consists of nickel.
  • Nickel plating exerts a metallic feel to make the appearance beautiful and at the same time it is easy to add or decrease thickness, heat resistance and abrasion resistance, and it is easy to make the thickness uniform.
  • the abrasive grains 27 are fixed by the plating layer 31.
  • the abrasive particles 27 are preferably diamond particles.
  • the abrasive grains may be applied with various types such as cubic boron nitride, polycrystalline boron nitride, and superhard crystal grains.
  • step S13 the base substrate 21 is removed.
  • all of the photosensitive film 23 remaining in the step S11 is etched. That is, all of the photosensitive film 23 provided between the plating layer 31 and the plating layer 31 is etched and removed.
  • the plating layer 31 is placed upside down and the abrasive grains 27 are placed upside down.
  • the plating layer 31 is formed with protrusions 33 at predetermined intervals, and the abrasive particles 27 are embedded in the portions where the protrusions 33 are formed.
  • the abrasive particles 27 embedded in the protrusion 33 have a uniform and constant height.
  • the upper part of the abrasive grains 27 may be exposed to the outside by partially dissolving the plating layer 31 to remove the protrusions. That is, by removing the unnecessary portion of the plating layer 31 by etching, a part of the upper part of the abrasive grains 27 is exposed to the outside.
  • the abrasive grains 27 fixed to the plating layer 31 manufactured by the step (S14) are manufactured in such a manner that the end is supported by the base substrate 21, thereby being exposed to the outside after the removal of the base substrate 21. Protrusion height and area are uniform. Therefore, it is possible to make the conditioning of the pad uniform during the conditioning operation.
  • the lower surface of the plating layer 31 is flat, it is fixed integrally to the conditioner substrate 11 by using an adhesive.
  • a planar polishing process may be further performed to obtain a flat surface.
  • the lower surface of the plating layer 31 to which the abrasive particles 27 are fixed and the upper surface of the conditioner substrate 11 are attached with an adhesive to fix the abrasive particles 27 to the conditioner substrate 11.
  • the plating layer 31 After the plating layer 31 is fixed to the conditioner substrate 11 with an adhesive, it may be finish plated to improve corrosion resistance. Finish plating is preferably chromium (Cr) plating in order to improve corrosion resistance.
  • the plating layer 31 may be attached to the conditioner substrate 11 through the plating layer 31 and a metal binder layer of different materials.
  • the plating layer 31 is formed on the upper surface of the conditioner substrate 11, and a plurality of plating layers 31 are formed.
  • the abrasive grains protrude evenly in one or more patterns.
  • the height of the uppermost end of the abrasive grains 27 protruding above the plating layer 31 is constant.
  • the convex part 34 is formed in the boundary part which contact
  • the convex portion 34 is formed in the process of removing part of the plating layer 31 to remove the protrusion 33.
  • the abrasive particles 27 are diamond particles
  • the plating layer 31 is a nickel plating layer
  • the conditioner substrate 11 is a stainless steel substrate.
  • the pad conditioner manufacturing method may simplify the work space and the process because only a single metal is formed to form a plating layer.
  • the photosensitive film 23 is laminated on the base substrate 21, and the etching process is performed to provide a plurality of seating holes 25 in the photosensitive film 23.
  • Another embodiment does not include the step (S14) of partially dissolving the plating layer 31 as compared to the embodiment, and includes forming and removing the filling layer 28, the abrasive particles to the upper surface of the plating layer 31 There is a difference that causes 27 to project evenly.
  • the photosensitive film 23 is laminated on the base substrate 21.
  • the photosensitive film 23 of the part corresponding to the space into which the abrasive grains 27 are to be inserted is etched among the photosensitive films 23 formed on the upper surface of the base substrate 21.
  • etch the photosensitive film 23 by photo-etching by covering a photomask and irradiating an ultraviolet-ray.
  • the photomask when the photomask is manufactured into a shape having a plurality of regular hexagonal, circular or rectangular holes, and irradiated with ultraviolet light through the hole of the photomask of the photosensitive film 23, the photosensitive film 23 is exposed. Then, the unexposed portion is removed by etching.
  • the space in which the photosensitive film 23 is etched and formed is formed into a regular hexagon, a circular or a square shape, and thus a plurality of mounting holes 25 are formed in the photosensitive film 23.
  • the seating hole 25 may be formed to be larger than or equal to the maximum diameter of the abrasive grains 27.
  • the size of the seating hole 25 and the abrasive grains 27 is the same, it is easy to maintain the state in which the abrasive grains 27 are inserted into the seating holes 25 uniformly.
  • reducing the hole size of the seating hole 25 exposes the abrasive grains 27 in a line / point manner.
  • the hole size of the seating hole 25 is increased to be larger than the maximum width of the abrasive grains 27, the quantity of the abrasive grains 27 exposed in a plane manner increases.
  • the mounting holes 25 formed in the photosensitive film 23 may be formed to form one or more patterns by controlling the pattern of the holes formed in the photomask.
  • the base substrate 21 may use a stainless steel substrate.
  • the stainless steel substrate is used to form the plating layer 31 for fixing the abrasive grains 27 with the same material as the conditioner substrate 11.
  • the photosensitive film 23 may control the thickness of the abrasive particles protruding from the plating layer 31 by adjusting the thickness.
  • step S22 the abrasive grains 27 are inserted into the seating holes 25. After the insertion of the abrasive grains 27, primary plating is performed to form the filling layer 28 filling the seating holes 25.
  • the filling layer 28 is for fixing the position of the abrasive grains 27.
  • the thickness of the filling layer 28 does not exceed the thickness of the seating hole 25.
  • the filling layer 28 is preferably composed of copper. Since copper plating is employed as the plating layer 31 and the heterogeneous material which will be described later, the filling layer 28 is not necessarily limited to copper.
  • the position of the abrasive grains 27 is fixed by the filling layer 28.
  • the abrasive particles 27 are preferably diamond particles.
  • the plating layer 31 covering the upper surface of the photosensitive film 23, the filling layer 28, and the abrasive grains 27 is formed by performing secondary plating.
  • the plating layer 31 consists of nickel.
  • Nickel plating exerts a metallic feel to make the appearance beautiful and at the same time it is easy to add or decrease thickness, heat resistance and abrasion resistance, and it is easy to make the thickness uniform.
  • step S24 the base substrate 21 is removed. Next, all of the photosensitive film 23 remaining in the step S21 is etched. Next, the filling layer 28 is etched and removed.
  • the base substrate 21, the photosensitive film 23, and the filling layer 28 are removed in this order.
  • the plating layer 31 is turned upside down and the abrasive grains 27 are placed upside down.
  • the abrasive grains 27 are fixed to the plating layer 31 to protrude at a predetermined interval.
  • the abrasive grains 27 fixed to the plating layer 31 have a uniform and constant protrusion height.
  • the convex part 31a is formed in the upper surface of the plating layer 31 at the boundary part which contact
  • the convex portion 31a is formed by partially filling the plating layer 31 in the mounting hole 25.
  • the plating layer 31 Since the lower surface of the plating layer 31 is flat, the plating layer 31 is integrally attached to the conditioner substrate 11 by an adhesive. When the lower surface of the plating layer 31 is not flat, a planar polishing process may be further performed to obtain a flat surface.
  • the lower surface of the plating layer 31 to which the abrasive particles 27 are fixed and the upper surface of the conditioner substrate 11 are attached with an adhesive to fix the abrasive particles 27 to the conditioner substrate 11.
  • the plating layer 31 After the plating layer 31 is fixed to the conditioner substrate 11 with an adhesive, it may be finish plated to improve corrosion resistance. Finish plating is preferably chromium (Cr) plating in order to improve corrosion resistance.
  • the plating layer 31 is formed on the upper surface of the conditioner substrate 11, and the plurality of abrasive particles 27 are formed in the plating layer 31 in one or more patterns. It is evenly projected.
  • the height of the uppermost end of the abrasive grains 27 protruding above the plating layer 31 is constant.
  • the photosensitive film 23 is laminated on the base substrate 21, and the etching process is performed to provide a plurality of seating holes 25 in the photosensitive film 23.
  • Another embodiment removes the photosensitive film 23 prior to forming the plating layer 31 in comparison with the other embodiments, and then further forms a support layer 29 extending the filling layer 28 to fix the abrasive particles 27. There is a difference in forming the plating layer 31 to be described.
  • the photosensitive film 23 is laminated on the base substrate 21.
  • the photosensitive film 23 of the part corresponding to the space into which the abrasive grains 27 are to be inserted is etched among the photosensitive films 23 formed on the upper surface of the base substrate 21.
  • etch the photosensitive film 23 by photo-etching by covering a photomask and irradiating an ultraviolet-ray.
  • the photomask when the photomask is manufactured into a shape having a plurality of regular hexagonal circular or rectangular holes, and the ultraviolet light irradiated through the hole of the photomask of the photosensitive film 23 exposes the photosensitive film 23, Etching removes unexposed portions.
  • the space in which the photosensitive film 23 is etched and formed is formed into a regular hexagon, a circular or a square shape, and thus a plurality of mounting holes 25 are formed in the photosensitive film 23.
  • the seating hole 25 may be formed to be larger than or equal to the maximum diameter of the abrasive grains 27.
  • the size of the seating hole 25 and the abrasive grains 27 is the same, it is easy to maintain the state in which the abrasive grains 27 are inserted into the seating holes 25 uniformly.
  • Reducing the hole size of the seating hole 25 exposes the abrasive grains 27 in a line / point manner.
  • the hole size of the seating hole 25 is increased to be larger than the maximum width of the abrasive grains 27, the quantity of the abrasive grains 27 exposed in a plane manner increases.
  • the mounting holes 25 formed in the photosensitive film 23 may be formed to form one or more patterns by controlling the pattern of the holes formed in the photomask.
  • the base substrate 21 may use a stainless steel substrate.
  • the stainless steel substrate is used to form the plating layer 31 for fixing the abrasive grains 27 with the same material as the conditioner substrate 11.
  • the photosensitive film 23 can adjust the thickness of the protrusion thickness of the abrasive particles 27 fixed in the plating layer 31.
  • step S32 the abrasive grains 27 are inserted into the mounting holes 25. After the insertion of the abrasive grains 27, primary plating is performed to form the filling layer 28 filling the seating holes 25.
  • the filling layer 28 is preferably composed of copper. Since copper plating is employed as the plating layer 31 and the heterogeneous material which will be described later, the filling layer 28 is not necessarily limited to copper.
  • the abrasive grains 27 are fixed by the filling layer 28.
  • the abrasive particles 27 are preferably diamond particles.
  • the photosensitive film 23 is etched and removed.
  • the support layer 29 is formed to cover the upper surface of the base substrate 21 and a part of the side surface of the abrasive grains 27 by performing secondary plating.
  • the support layer 29 extends the filling layer 28 further.
  • the support layer 29 is preferably made of copper, which is the same material as the filling layer 28.
  • the thickness of the filling layer 28 and the support layer 29 adjusts the height of protrusion of the abrasive grains 27 protruding to the upper surface of the plating layer 31.
  • the support layer 29 is formed by the projecting target of the abrasive grains 27.
  • the boundary portion between the abrasive grains 27 and the support layer 29 is thicker than the thickness of the support layer 29 at other portions because the two-layer structure in which the support layer 29 overlaps the filling layer 28.
  • the thick boundary portion forms a recess 35 in the upper surface of the plating layer 31 to be described later.
  • the plating layer 31 is formed to cover the upper surface of the support layer 29 and the abrasive grains 27 by tertiary plating.
  • the plating layer 31 is a heterogeneous material with the support layer 29.
  • the plating layer 31 consists of nickel.
  • Nickel plating exerts a metallic feel to make the appearance beautiful and at the same time it is easy to add or decrease thickness, heat resistance and abrasion resistance, and it is easy to make the thickness uniform.
  • step S36 the base substrate 21 is removed.
  • the plating layer 31 is turned upside down and the support layer 29 and the filling layer 28 are positioned upside down.
  • step S37 the support layer 29 and the filling layer 28 are etched and removed. Since the support layer 29 and the filling layer 28 are the same material, they can be removed by one etching.
  • the abrasive grains 27 are fixed to the plating layer 31 to protrude at a predetermined interval.
  • the abrasive grains 27 fixed to the plating layer 31 have a uniform and constant protrusion height.
  • the plating layer 31 may be further plated to extend the plating layer 31 according to the lower surface state and the degree of protruding of the abrasive particles 27 fixed to the plating layer 31.
  • the additional plating may be performed by the same material as the plating layer 31 or may be performed by a heterogeneous material for improving durability.
  • the plating layer 31 Since the lower surface of the plating layer 31 is flat, the plating layer 31 is integrally connected to the conditioner substrate 11 using an adhesive. When the lower surface of the plating layer 31 is not flat, a planar polishing process may be further performed to obtain a flat surface.
  • the lower surface of the plating layer 31 to which the abrasive particles 27 are fixed and the upper surface of the conditioner substrate 11 are attached with an adhesive to fix the abrasive particles 27 to the conditioner substrate 11.
  • the pad conditioner manufacturing method may adjust the height of the abrasive grains 27 protruding to the upper portion of the plating layer 31 by adjusting the thickness of the filling layer 28 and the support layer 29.
  • a plating layer 31 is formed on an upper surface of the conditioner substrate 11, and a plurality of abrasive particles uniformly protrude in one or more patterns on the plating layer 31. It is.
  • the concave portion 35 is formed at a boundary portion in contact with the abrasive grains 27.
  • the recess 35 may be removed by filling the recessed portion by additional surface plating performed on the upper surface of the plating layer 31.
  • the height of the uppermost end of the abrasive grains 27 protruding above the plating layer 31 is constant.
  • the abrasive particles 27 may be plated by adjusting the thickness of the photosensitive film 23 or the thickness of the fill layer 28 and the support layer 29. ) You can adjust the height protruding upward.
  • the pattern of the mounting holes 25 formed in the photosensitive film 23 is controlled so that the abrasive particles 27 protruding to the upper surface of the plating layer 31 may have one or more patterns. It can be formed to achieve.
  • the protruding height of the abrasive grains 27 fixed to the respective plating layers 31 is constant.
  • the height of the uppermost end of the abrasive grains 27 protruding above the plating layer 31 is constant.
  • the abrasive grains 27 fixed to the respective plating layers 31 have a constant size and are disposed at regular intervals.
  • the surface of the pad may be uniformly conditioned when the pad is conditioned.

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Abstract

본 발명은 패드 컨디셔너 제조방법 및 패드 컨디셔너에 관한 것으로, 베이스 기판(21)에 감광성 필름(23)을 적층하고, 에칭 공정을 수행하여 상기 감광성 필름(23)에 복수의 안착홀(25)을 형성하는 단계와, 상기 안착홀(25)에 연마입자(27)를 삽입하고 그 상부에 상기 감광성 필름(23)과 상기 연마입자(27)의 상부면을 덮는 도금층(31)을 형성하는 단계와, 상기 베이스 기판(21)을 제거하고 상기 감광성 필름(23)을 제거하는 단계와, 상기 도금층(31)을 일부 녹이는 단계를 포함한다. 본 발명은 도금층에 연마입자가 균일하게 돌출될 뿐 아니라 도금층의 상부로 돌출된 연마입자의 최상단부의 높이를 일정하게 할 수 있는 이점이 있다.

Description

패드 컨디셔너 제조방법 및 패드 컨디셔너
본 발명은 패드 컨디셔너 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 웨이퍼의 평탄화 작업에 사용되는 CMP 장치용 패드 컨디셔너 제조방법 및 패드 컨디셔너에 관한 것이다.
본 발명은 2014년 3월 25일에 출원된 한국특허출원 제10-2014-0034835호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 명세서에 포함된다.
CMP 장치는 반도체 웨이퍼의 평탄도를 얻게 하기 위한 연마 가공장치이다.
도 1에 도시된 바와 같이, CMP 장치는 회전되는 정반(1) 위에 연마 패드(2)를 부착하고 캐리어가 연마대상 물질인 웨이퍼를 잡고 그 패드 위에 연마액을 공급하면서 웨이퍼(4)를 잡고 있는 캐리어(3)에 압력을 가한 상태에서 정반(1)과 캐리어(3)를 상대 운동시켜 연마하는 것을 기본 원리로 한다.
반도체 웨이퍼의 평탄도를 얻기 위한 CMP 장치 기술에서 웨이퍼의 연마 균일성은 중요한 특성이다. 그리고, 웨이퍼의 연마 균일성을 향상시키기 위한 여러 요소 중 패드의 표면 상태는 매우 중요하다. 그런데, 패드의 연마 중에 압력과 속도가 부가되므로 가공시간이 지남에 따라 패드의 표면은 불균일하게 변형되고, 패드 상의 미공은 연마 잔류물들로 막히게 되어 패드가 재역할을 잃게 된다.
따라서, 패드의 표면 상태가 변형되었을 경우에는 컨디셔너(10)를 이용하여 변형된 패드의 표면을 미세하게 연마해줌으로써 새로운 마이크로 기공이 나오도록 해주는 컨디셔닝 작업을 수행하게 된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 컨디셔너(10)는 컨디셔너 기판(11)과 컨디셔너 기판(11)상에 배치되는 다수 개의 연마입자(7) 및 이 연마입자(7)들을 컨디셔너 기판(7)상에 고정시켜 주는 도금층(8)으로 구성된다.
이러한 컨디셔너의 제조방법은 연마입자를 고정시키는 방식에 따라 전착, 융착 또는 소결방식이 사용되고 있으며, 연마입자로는 다이아몬드가 사용되고 있다.
그런데, 전착, 융착, 소결 등의 방식은 몰드를 이용하거나 연마입자들을 도포하는 방식이므로 연마입자들의 간격을 자유롭게 조절하는 것이 어렵고, 연마입자의 돌출높이와 부위를 균일하게 형성하기 어렵다는 문제점이 있다.
(특허문헌 1) 한국공개특허공보 제2002-0046471호(공개일자:2002년06월21일, 명칭:화학적-기계적 연마 패드 컨디셔너 제조방법)
본 발명의 목적은 역전착 방식을 이용하여 하나의 평면상에 연마입자의 돌출높이와 부위를 균일하게 형성할 수 있도록 한 패드 컨디셔닝에 사용되는 CMP 장치용 패드 컨디셔너 제조방법을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 베이스 기판에 감광성 필름을 적층하고, 에칭 공정을 수행하여 상기 감광성 필름에 복수의 안착홀을 형성하는 단계와, 상기 안착홀에 연마입자를 삽입하고 그 상부에 상기 감광성 필름과 상기 연마입자의 상부면을 덮는 도금층을 형성하는 단계와, 상기 베이스 기판을 제거하고 상기 감광성 필름을 제거하는 단계와, 상기 도금층을 일부 녹여 상기 연마입자의 일부를 노출시키는 단계를 포함한다.
상기 도금층의 상부면에 내부식성 코팅을 실시하는 단계를 더 포함한다.
상기 연마입자의 일부가 노출된 상기 도금층은 컨디셔너 기판의 가공면에 접착제를 이용하여 고정시킨다.
상기 안착홀은 상기 연마입자의 최대 직경 보다 크거나 같게 형성한다.
상기 도금층은 상부면이 상기 베이스 기판의 표면과 평행한 평면이 되게 형성한다.
패드 컨디셔너는 도금층에 복수의 연마입자가 균일하게 돌출되며, 상기 도금층의 상부면은 상기 연마입자와 접하는 부분에서 볼록부가 형성된다.
베이스 기판에 감광성 필름을 적층하고, 에칭 공정을 수행하여 상기 감광성 필름에 복수의 안착홀을 형성하는 단계와, 상기 안착홀에 연마입자를 삽입하고 1차 도금하여 상기 안착홀을 채우는 채움층을 형성하는 단계와, 2차 도금하여 상기 감광성 필름과 상기 채움층과 상기 연마입자의 상부면을 덮는 도금층을 형성하는 단계와, 상기 베이스 기판을 제거하고 상기 감광성 필름을 제거한 후, 상기 채움층을 제거하여 상기 연마입자의 일부가 노출되게 하는 단계를 포함한다.
상기 연마입자의 일부가 노출된 상기 도금층은 컨디셔너 기판의 가공면에 접착제를 이용하여 고정시킨다.
상기 채움층과 상기 도금층은 이종 물질이다.
패드 컨디셔너는 도금층에 복수의 연마입자가 균일하게 돌출되며, 도금층의 상부면은 상기 연마입자와 접하는 부분에서 볼록부가 형성된다.
베이스 기판에 감광성 필름을 적층하고, 에칭 공정을 수행하여 상기 감광성 필름에 복수의 안착홀을 형성하는 단계;
상기 안착홀에 연마입자를 삽입하고 1차 도금하여 상기 안착홀을 채우는 채움층을 형성하는 단계와, 상기 감광성 필름을 제거하는 단계와, 2차 도금하여 상기 베이스 기판의 상부면과 상기 연마입자의 측면 일부를 덮는 지지층을 형성하는 단계와, 3차 도금하여 상기 지지층과 상기 연마입자의 상부면을 덮는 도금층을 형성하는 단계와, 상기 베이스 기판을 제거하고 상기 지지층과 상기 채움층을 제거하여 상기 연마입자의 일부가 노출되게 하는 단계를 포함한다.
상기 연마입자의 일부가 노출된 상기 도금층은 컨디셔너 기판의 가공면에 접착제를 이용하여 고정시킨다.
상기 지지층과 상기 채움층은 동일 물질이다.
상기 도금층은 상기 지지층 및 채움층과 이종 물질이다.
패드 컨디셔너는 도금층에 복수의 연마입자가 균일하게 돌출되며, 상기 도금층의 상부면은 상기 연마입자와 접하는 부분에 요입부가 형성된다.
상기 요입부는 상기 도금층의 상부면에 수행되는 추가적인 표면도금에 의해 제거된다.
본 발명은 역전착 방식을 이용하여 연마입자를 고정하는 도금층을 형성하므로 도금층에 연마입자가 균일하게 돌출될 뿐 아니라 도금층의 상부로 돌출된 연마입자의 최상단부의 높이가 일정하다.
또한, 본 발명은 감광성 필름을 적용하여 연마입자가 도금층의 상부로 돌출된 높이를 조절하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명은 감광성 필름을 이용하므로 몰드를 사용하지 않고도 연마입자들이 다양한 패턴으로 배치된 패드 컨디셔너를 제조할 수 있다.
따라서, 기존의 몰드 방식보다 빠른 제조가 가능하여 제조시간 단축의 효과가 있고, 도금층에 고정되어 있는 연마입자의 최상단부의 높이가 일정하므로 컨디셔닝 작업시 패드의 컨디셔닝이 균일하게 이루어지게 할 수 있으며, CMP 공정의 안정성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 CMP 장치의 개략적인 구성을 보인 도면.
도 2는 종래의 패드 컨디셔너를 보인 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 패드 컨디셔너 제조방법을 보인 단면도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 패드 컨디셔너 제조방법을 보인 단면도.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 패드 컨디셔너 제조방법을 보인 단면도.
*도면 중 주요 부호에 대한 설명*
10: 패드 컨디셔너
11: 컨디셔너 기판
21: 베이스 기판
23: 감광성 필름
25: 안착홀
27: 연마입자
28: 채움층
29: 지지층
31: 도금층
33: 돌출부
34: 볼록부
35: 요입부
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 발명의 패드 컨디셔너 제조방법은 감광성 필름을 사용한 역전착 방식을 이용하여 연마입자를 고정하는 도금층을 형성하는데 특징이 있으며, 그 방법에 따라 일 실시예와 다른 실시예, 또 다른 실시예의 3가지 방법으로 나누어 설명한다.
[일 실시예]
본 발명의 패드 컨디셔너 제조방법은, 도 3에 도시된 바와 같이, 베이스 기판(21)에 감광성 필름(23)을 적층하고, 에칭 공정을 수행하여 감광성 필름(23)에 복수의 안착홀(25)을 형성하는 단계(S11)와, 안착홀(25)에 연마입자(27)를 삽입하고 그 상부에 감광성 필름(23)과 연마입자(27)의 상부면을 덮는 도금층(31)을 형성하는 단계(S12)와, 베이스 기판(21)을 제거하고 감광성 필름(23)을 제거하는 단계(S13)와, 도금층(31)을 일부 녹이는 단계(S14)를 포함하여 연마입자(27)를 고정하는 도금층(31)을 형성한다.
패드 컨디셔너(10)는 컨디셔너 기판(11)을 포함하며, 도금층(31)에 의해 연마입자(27)가 컨디셔너 기판(11)의 상부면에 고정된다.
컨디셔너 기판(11)은 원형으로 형성되는 부재로서, 기판의 중심부는 별도의 회전유닛과 결합되어 회전될 수 있다. 상기와 같이 회전되는 컨디셔너 기판(11)에 의해 패드의 표면을 컨디셔닝하며, 이에 따라, 패드가 최대한 초기와 같은 상태로 유지될 수 있다.
(S11)단계에서는, 베이스 기판(21)에 감광성 필름(23)을 적층한다.
감광성 필름(23)은 베이스 기판(21)에 점착필름에 의해 부착될 수 있다. 베이스 기판(21)과 감광성 필름(23)의 사이에 점착필름를 삽입하고 가열 가압에 의해 녹여 베이스 기판(21)에 감광성 필름(23)을 적층할 수 있다.
베이스 기판(21)의 상부면에 형성된 감광성 필름(23) 중에서 연마입자(27)를 삽입할 공간에 해당하는 부분의 감광성 필름(23)을 에칭한다.
감광성 필름(23)의 에칭은 포토마스크를 씌워 자외선을 조사함으로써 포토에칭하는 것이 바람직하다.
즉, 포토마스크를 복수의 정육각형, 원형 또는 사각형 모양의 구멍이 뚫린 형상으로 제작하고, 감광성 필름 중 포토마스크의 구멍이 뚫린 부분을 통하여 조사된 자외선이 해당 감광성 필름을 노광하면, 에칭하여 노광되지 않은 부분을 제거한다.
따라서 감광성 필름(23)이 에칭되고 형성된 공간은 정육각형, 원형 또는 사각형 형상으로 형성되고 따라서 감광성 필름(23)에 복수의 안착홀(25)이 형성된다.
안착홀(25)은 규칙적으로 배열되게 형성되는 것이 바람직하다.
안착홀(25)은 연마입자(27)의 최대 직경 보다 크거나 같게 형성하는 것이 바람직하다. 안착홀(25)과 연마입자(27)의 크기가 같게 형성되면 연마입자(27)가 안착홀(25)에 삽입된 상태를 균일하게 유지하기 용이하다.
안착홀(25)의 홀 크기를 줄이면 연마입자(27)를 선/점 방식으로 노출시킨다.
즉, 도금층(31)에 고정되는 연마입자(27)의 최상단부가 점 또는 선이 되게 함으로써 컨디셔닝 작업시 연마입자(27)의 마모가 균일하게 이루어지게 하고, 이는 연마입자(27)의 작업 수명을 연장시킨다.
반면, 안착홀(25)의 홀 크기를 늘려 연마입자(27)의 최대 폭 보다 크게 형성하면 면 방식으로 노출되는 연마입자(27)의 수량이 늘어난다.
감광성 필름(23)에 형성되는 안착홀(25)들은 포토마스크에 형성되는 구멍의 패턴을 제어함으로써 하나 이상의 패턴을 이루도록 형성될 수 있다.
베이스 기판(21)은 스테인레스 스틸 기판을 사용할 수 있다. 베이스 기판은 스테인레스 스틸 기판 외에도 금속, 합금, 또는 세라믹과 같은 물질로부터 제조된 기판을 사용할 수도 있다.
베이스 기판(21)은 컨디셔너 기판(11)과 동일한 재질이고 연마입자(27)를 고정하기 위한 도금층(31) 형성을 위해 사용된다. 또한, 감광성 필름(23)은 두께를 조절하여 연마입자(27)가 도금층(31)의 상부면으로 돌출되는 높이를 조절할 수 있다.
(S12)단계에서는, 안착홀(25)에 연마입자(27)를 삽입한다. 하나의 안착홀(25)에 하나의 연마입자(27)를 삽입한다.
안착홀(25)의 두께는 연마입자(27)의 높이보다 낮다. 따라서, 안착홀(25)에 삽입된 연마입자(27)는 감광성 필름(23)보다 상대적으로 상부로 더 돌출된다.
연마입자(27)의 삽입 후에는 1차 도금처리하여 감광성 필름(23)과 연마입자(27)의 상부면을 덮는 도금층(31)을 형성한다.
도금층(31)은 니켈로 구성된 것이 바람직하다. 니켈 도금은 금속적 감촉을 발휘하여 외관을 미려하게 함과 동시에 두께 가감이 용이하고 내열성 및 내마모성이 있으며, 두께를 균일하게 하는 것이 용이하다.
도금층(31)에 의하여 연마입자(27)가 고정된다. 연마입자(27)는 다이아몬드 입자인 것이 바람직하다. 연마입자는 다이아몬드 입자 외에도 입방 질화붕소, 다결정 입장 질화붕소, 초경화 결정 입자 등 다양한 종류가 적용될 수 있다.
(S13)단계에서는, 베이스 기판(21)을 제거한다. 다음으로 (S11)단계에서 남아 있던 감광성 필름(23)을 모두 에칭한다. 즉, 도금층(31)과 도금층(31) 사이에 구비된 감광성 필름(23)을 모두 에칭하여 제거한다.
감광성 필름(23)의 에칭 후에는 도금층(31)이 하부로 위치되고 연마입자(27)가 상부로 위치되게 상하 뒤집는다.
(S13)단계를 거침으로써 도금층(31)에는 일정 간격으로 돌출부(33)가 형성되고 돌출부(33)가 형성된 부분에 연마입자(27)가 박혀있다.
돌출부(33)에 박혀있는 연마입자(27)는 높이가 균일하고 일정하다.
(S14)단계에서는, 도금층(31)을 일부 녹여 돌출부를 제거함으로써 연마입자(27)의 상부 일부가 외부로 노출되게 할 수 있다. 즉, 불필요한 부분의 도금층(31)을 에칭에 의해 제거함으로써 연마입자(27)의 상부 일부가 외부로 노출되게 한다.
(S14)단계를 거침으로써 제조된 도금층(31)에 고정된 연마입자(27)는 베이스 기판(21)에 의해 단부가 지지되는 방식으로 제조됨에 의해 베이스 기판(21)의 제거 후 외부로 노출된 돌출높이와 부위가 균일하다. 따라서, 컨디셔닝 작업시 패드의 컨디셔닝이 균일하게 이루어지게 할 수 있다.
도금층(31)은 하부면이 평평하므로 접착제를 이용하여 컨디셔너 기판(11)에 일체로 고정시킨다. 도금층(31)의 하부면이 평평하지 않은 경우 평탄한 면을 얻기 위해 평면 연마 가공을 추가로 수행할 수 있다.
즉, 연마입자(27)를 고정한 도금층(31)의 하부면과 컨디셔너 기판(11)의 상부면을 접착제로 부착하여 연마입자(27)를 컨디셔너 기판(11)에 고정한다.
도금층(31)을 컨디셔너 기판(11)에 접착제로 고정한 후에는 내부식성 향상을 위해 마무리 도금할 수 있다. 마무리 도금은 내부식성 향상 차원에서 크롬(Cr) 도금하는 것이 바람직하다.
또한, 도금층(31)은 컨디셔너 기판(11)에 도금층(31)과 이종 재질인 금속결합재층을 매개로 부착될 수도 있다.
상술한 패드 컨디셔너 제조방법에 의해 제조된 패드 컨디셔너(10)는, (S15)단계에서 확인되듯이, 컨디셔너 기판(11)의 상부면에 도금층(31)이 형성되고, 도금층(31)에 복수의 연마입자가 하나 이상의 패턴으로 균일하게 돌출되어 있다.
또한, 도금층(31)의 상부로 돌출된 연마입자(27)의 최상단부의 높이가 일정하다.
도금층(31)의 상부면은 연마입자와 접하는 경계 부분에 볼록부(34)가 형성되어 있다. 볼록부(34)는 도금층(31)을 일부 녹여 돌출부(33)를 제거하는 과정에서 형성된 것이다.
일 실시예에서, 연마입자(27)는 다이아몬드 입자이며, 도금층(31)은 니켈 도금층이고, 컨디셔너 기판(11)은 스테인레스 스틸 기판이다.
일 실시예에 의한 패드 컨디셔너 제조방법은 단일 금속으로만 작업하여 도금층을 형성하기 때문에 작업 공간과 공정의 간소화가 가능하다.
[다른 실시예]
본 발명의 패드 컨디셔너 제조방법은, 도 4에 도시된 바와 같이, 베이스 기판(21)에 감광성 필름(23)을 적층하고, 에칭 공정을 수행하여 감광성 필름(23)에 복수의 안착홀(25)을 형성하는 단계(S21)와, 안착홀(25)에 연마입자(27)를 삽입하고 1차 도금하여 안착홀(25)을 채우는 채움층(28)을 형성하는 단계(S22)와, 2차 도금하여 감광성 필름(23)과 채움층(28)과 연마입자(27)의 상부면을 덮는 도금층(31)을 형성하는 단계(S23)와, 베이스 기판(21)을 제거하고 감광성 필름(23)을 제거하는 단계(S24)를 포함하여 연마입자(27)를 고정하는 도금층(31)을 형성한다.
다른 실시예는 일 실시예와 비교시 도금층(31)을 일부 녹이는 단계(S14)가 포함되지 않고, 채움층(28)을 형성하고 제거하는 과정을 포함하여 도금층(31)의 상부면으로 연마입자(27)가 균일하게 돌출되게 하는 차이점이 있다.
(S21)단계에서는, 베이스 기판(21)에 감광성 필름(23)을 적층한다. 베이스 기판(21)의 상부면에 형성된 감광성 필름(23) 중에서 연마입자(27)를 삽입할 공간에 해당하는 부분의 감광성 필름(23)을 에칭한다.
감광성 필름(23)의 에칭은 포토마스크를 씌워 자외선을 조사함으로써 포토에칭하는 것이 바람직하다.
즉, 포토마스크를 복수의 정육각형, 원형 또는 사각형 모양의 구멍이 뚫린 형상으로 제작하고, 감광성 필름(23) 중 포토마스크의 구멍이 뚫린 부분을 통하여 조사된 자외선이 해당 감광성 필름(23)을 노광하면, 에칭하여 노광되지 않은 부분을 제거한다.
따라서 감광성 필름(23)이 에칭되고 형성된 공간은 정육각형, 원형 또는 사각형 형상으로 형성되고 따라서 감광성 필름(23)에 복수의 안착홀(25)이 형성된다.
안착홀(25)은 연마입자(27)의 최대 직경 보다 크거나 같게 형성하는 것이 바람직하다.
안착홀(25)과 연마입자(27)의 크기가 같게 형성되면 연마입자(27)가 안착홀(25)에 삽입된 상태를 균일하게 유지하기 용이하다.
또한, 안착홀(25)의 홀 크기를 줄이면 연마입자(27)를 선/점 방식으로 노출시킨다.
즉, 도금층(31)에 고정되는 연마입자(27)의 최상단부가 점 또는 선이 되게 함으로써 컨디셔닝 작업시 연마입자(27)의 마모가 균일하게 이루어지게 하고, 이는 연마입자(27)의 작업 수명을 연장시킨다.
반면, 안착홀(25)의 홀 크기를 늘려 연마입자(27)의 최대 폭 보다 크게 형성하면 면 방식으로 노출되는 연마입자(27)의 수량이 늘어난다.
감광성 필름(23)에 형성되는 안착홀(25)들은 포토마스크에 형성되는 구멍의 패턴을 제어함으로써 하나 이상의 패턴을 이루도록 형성될 수 있다.
베이스 기판(21)은 스테인레스 스틸 기판을 사용할 수 있다.
스테인레스 스틸 기판은 컨디셔너 기판(11)과 동일한 재질로 연마입자(27)를 고정하기 위한 도금층(31) 형성을 위해 사용된다. 또한, 감광성 필름(23)은 두께를 조절하여 도금층(31)에서 연마입자가 돌출되는 두께를 조절할 수 있다.
(S22)단계에서는, 안착홀(25)에 연마입자(27)를 삽입한다. 연마입자(27)의 삽입 후에는 1차 도금처리하여 안착홀(25)을 채우는 채움층(28)을 형성한다.
채움층(28)은 연마입자(27)의 위치를 고정하기 위한 것이다.
채움층(28)의 두께는 안착홀(25)의 두께를 초과하지 않는 것이 바람직하다.
채움층(28)은 구리로 구성된 것이 바람직하다. 구리 도금은 후술할 도금층(31)과 이종 물질로서 채용된 것이므로 반드시 채움층(28)이 구리에 한정되는 것은 아니다.
채움층(28)에 의하여 연마입자(27)의 위치가 고정된다. 연마입자(27)는 다이아몬드 입자인 것이 바람직하다.
(S23)단계에서는, 2차 도금처리하여 감광성 필름(23)과 채움층(28)과 연마입자(27)의 상부면을 덮는 도금층(31)을 형성한다.
도금층(31)은 니켈로 구성된 것이 바람직하다. 니켈 도금은 금속적 감촉을 발휘하여 외관을 미려하게 함과 동시에 두께 가감이 용이하고 내열성 및 내마모성이 있으며, 두께를 균일하게 하는 것이 용이하다.
(S24)단계에서는, 베이스 기판(21)을 제거한다. 다음으로 (S21)단계에서 남아 있던 감광성 필름(23)을 모두 에칭한다. 다음으로 채움층(28)을 에칭하여 제거한다.
즉, 베이스 기판(21), 감광성 필름(23), 채움층(28) 순서로 제거한다.
채움층(28)을 제거한 후에는 도금층(31)이 하부로 위치되고 연마입자(27)가 상부로 위치되게 상하 뒤집는다.
(S24)단계를 거침으로써 도금층(31)에는 일정 간격으로 돌출되게 연마입자(27)가 고정된다. 도금층(31)에 고정된 연마입자(27)는 돌출 높이가 균일하고 일정하다.
도금층(31)의 상부면은 연마입자(27)와 접하는 경계 부분에 볼록부(31a)가 형성되어 있다. 볼록부(31a)는 안착홀(25)에 도금층(31)이 일부 채워져 형성된다.
도금층(31)은 하부면이 평평하므로 접착제에 의해 컨디셔너 기판(11)에 일체로 부착시킨다. 도금층(31)의 하부면이 평평하지 않은 경우 평탄한 면을 얻기 위해 평면 연마 가공을 추가로 수행할 수 있다.
즉, 연마입자(27)를 고정한 도금층(31)의 하부면과 컨디셔너 기판(11)의 상부면을 접착제로 부착하여 연마입자(27)를 컨디셔너 기판(11)에 고정한다.
도금층(31)을 컨디셔너 기판(11)에 접착제로 고정한 후에는 내부식성 향상을 위해 마무리 도금할 수 있다. 마무리 도금은 내부식성 향상 차원에서 크롬(Cr) 도금하는 것이 바람직하다.
상술한 패드 컨디셔너 제조방법에 의해 제조된 패드 컨디셔너(10)는 컨디셔너 기판(11)의 상부면에 도금층(31)이 형성되고, 도금층(31)에 복수의 연마입자(27)가 하나 이상의 패턴으로 균일하게 돌출되어 있다.
또한, 도금층(31)의 상부로 돌출된 연마입자(27)의 최상단부의 높이가 일정하다.
[또 다른 실시예]
본 발명의 패드 컨디셔너 제조방법은, 도 5에 도시된 바와 같이, 베이스 기판(21)에 감광성 필름(23)을 적층하고, 에칭 공정을 수행하여 감광성 필름(23)에 복수의 안착홀(25)을 형성하는 단계(S31)와, 안착홀(25)에 연마입자(27)를 삽입하고 1차 도금하여 안착홀(25)을 채우는 채움층(28)을 형성하는 단계(S32)와, 감광성 필름(23)을 제거하는 단계(S33)와, 2차 도금하여 베이스 기판(21)의 상부면과 연마입자(27)의 측면 일부를 덮는 지지층(29)을 형성하는 단계(S34)와, 3차 도금하여 지지층(29)과 연마입자(27)의 상부면을 덮는 도금층(31)을 형성하는 단계(S35)와, 베이스 기판(21)을 제거하는 단계(S36)와, 지지층(29)과 채움층(28)을 제거하는 단계(S37)를 포함하여 연마입자(27)를 고정하는 도금층(31)을 형성한다.
또 다른 실시예는 다른 실시예와 비교시 감광성 필름(23)을 도금층(31) 형성에 앞서 제거한 후, 채움층(28)을 확장하는 지지층(29)을 더 형성하고 연마입자(27)를 고정하는 도금층(31)을 형성하는 것에 차이점이 있다.
(S31)단계에서는, 베이스 기판(21)에 감광성 필름(23)을 적층한다. 베이스 기판(21)의 상부면에 형성된 감광성 필름(23) 중에서 연마입자(27)를 삽입할 공간에 해당하는 부분의 감광성 필름(23)을 에칭한다.
감광성 필름(23)의 에칭은 포토마스크를 씌워 자외선을 조사함으로써 포토에칭하는 것이 바람직하다.
즉, 포토마스크를 복수의 정육각형 원형 또는 사각형 모양의 구멍이 뚫린 형상으로 제작하고, 감광성 필름(23) 중 포토마스크의 구멍이 뚫린 부분을 통하여 조사된 자외선이 해당 감광성 필름(23)을 노광하면, 에칭하여 노광되지 않은 부분을 제거한다.
따라서 감광성 필름(23)이 에칭되고 형성된 공간은 정육각형, 원형 또는 사각형 형상으로 형성되고 따라서 감광성 필름(23)에 복수의 안착홀(25)이 형성된다.
안착홀(25)은 연마입자(27)의 최대 직경 보다 크거나 같게 형성하는 것이 바람직하다.
안착홀(25)과 연마입자(27)의 크기가 같게 형성되면 연마입자(27)가 안착홀(25)에 삽입된 상태를 균일하게 유지하기 용이하다.
안착홀(25)의 홀 크기를 줄이면 연마입자(27)를 선/점 방식으로 노출시킨다.
즉, 도금층(31)에 고정되는 연마입자(27)의 최상단부가 점 또는 선이 되게 함으로써 컨디셔닝 작업시 연마입자(27)의 마모가 균일하게 이루어지게 하고, 이는 연마입자(27)의 작업 수명을 연장시킨다.
반면, 안착홀(25)의 홀 크기를 늘려 연마입자(27)의 최대 폭 보다 크게 형성하면 면 방식으로 노출되는 연마입자(27)의 수량이 늘어난다.
감광성 필름(23)에 형성되는 안착홀(25)들은 포토마스크에 형성되는 구멍의 패턴을 제어함으로써 하나 이상의 패턴을 이루도록 형성될 수 있다.
베이스 기판(21)은 스테인레스 스틸 기판을 사용할 수 있다.
스테인레스 스틸 기판은 컨디셔너 기판(11)과 동일한 재질로 연마입자(27)를 고정하기 위한 도금층(31) 형성을 위해 사용된다. 또한, 감광성 필름(23)은 두께를 조절하여 도금층(31)에서 고정된 연마입자(27)의 돌출 두께를 조절할 수 있다.
(S32)단계에서는, 안착홀(25)에 연마입자(27)를 삽입한다. 연마입자(27)의 삽입 후에는 1차 도금처리하여 안착홀(25)을 채우는 채움층(28)을 형성한다.
채움층(28)은 구리로 구성된 것이 바람직하다. 구리 도금은 후술할 도금층(31)과 이종 물질으로서 채용된 것이므로 반드시 채움층(28)이 구리에 한정되는 것은 아니다.
채움층(28)에 의하여 연마입자(27)가 고정된다. 연마입자(27)는 다이아몬드 입자인 것이 바람직하다.
(S33)단계에서는, 감광성 필름(23)을 에칭하여 제거한다.
(S34)단계에서는, 2차 도금처리하여 베이스 기판(21)의 상부면과 연마입자(27)의 측면 일부를 덮는 지지층(29)을 형성한다.
지지층(29)은 채움층(28)을 더 확장한 것이다. 지지층(29)은 채움층(28)과 동일 물질인 구리로 구성된 것이 바람직하다.
채움층(28) 및 지지층(29)의 두께는 도금층(31)의 상부면으로 돌출되는 연마입자(27)의 돌출높이를 조절한다. 지지층(29)은 연마입자(27)의 돌출 목표만큼 형성한다.
연마입자(27)와 지지층(29)의 경계 부위는 채움층(28)에 지지층(29)이 중첩된 2층 구조이므로 다른 부위의 지지층(29)의 두께에 비해 더 두껍다. 두꺼운 경계 부위는 후술할 도금층(31)의 상부면에 요입부(35)를 형성한다.
(S35)단계에서는, 3차 도금처리하여 지지층(29)과 연마입자(27)의 상부면을 덮는 도금층(31)을 형성한다.
도금층(31)은 지지층(29)과 이종 물질이다.
도금층(31)은 니켈로 구성된 것이 바람직하다. 니켈 도금은 금속적 감촉을 발휘하여 외관을 미려하게 함과 동시에 두께 가감이 용이하고 내열성 및 내마모성이 있으며, 두께를 균일하게 하는 것이 용이하다.
(S36)단계에서는, 베이스 기판(21)을 제거한다.
베이스 기판(21)을 제거한 후에는 도금층(31)이 하부로 위치되고 지지층(29)과 채움층(28)이 상부로 위치되게 상하 뒤집는다.
(S37)단계에서는, 지지층(29)과 채움층(28)을 에칭하여 제거한다. 지지층(29)과 채움층(28)은 동일 물질이므로 한 번의 에칭으로 제거 가능하다.
(S37)단계를 거침으로써 도금층(31)에는 일정 간격으로 돌출되게 연마입자(27)가 고정된다. 도금층(31)에 고정된 연마입자(27)는 돌출 높이가 균일하고 일정하다.
도금층(31)은 하부면 상태와 도금층(31)에 고정된 연마입자(27)의 돌출 정도에 따라 도금층(31)을 확장하는 추가 도금을 실시할 수 있다. 추가 도금은 도금층(31)과 동일 물질로 수행할 수도 있고 내구성 향상을 위해 이종 물질로 수행할 수도 있다.
도금층(31)은 하부면이 평평하므로 접착제를 이용하여 컨디셔너 기판(11)에 일체로 연결시킨다. 도금층(31)의 하부면이 평평하지 않은 경우 평탄한 면을 얻기 위해 평면 연마 가공을 추가로 수행할 수 있다.
즉, 연마입자(27)를 고정한 도금층(31)의 하부면과 컨디셔너 기판(11)의 상부면을 접착제로 부착하여 연마입자(27)를 컨디셔너 기판(11)에 고정한다.
또 다른 실시예에 의한 패드 컨디셔너 제조방법은 채움층(28) 및 지지층(29)의 두께 조절로 연마입자(27)가 도금층(31)의 상부로 돌출된 높이를 조절할 수 있다.
상술한 패드 컨디셔너 제조방법에 의해 제조된 패드 컨디셔너(10)는 컨디셔너 기판(11)의 상부면에 도금층(31)이 형성되고, 도금층(31)에 복수의 연마입자가 하나 이상의 패턴으로 균일하게 돌출되어 있다. 도금층(31)의 상부면은 연마입자(27)와 접하는 경계 부분에 요입부(35)가 형성되어 있다.
요입부(35)는 도금층(31)의 상부면에 수행되는 추가적인 표면도금에 의해 요입된 부분이 채워져 제거될 수 있다.
또한, 도금층(31)의 상부로 돌출된 연마입자(27)의 최상단부의 높이가 일정하다.
상술한 일 실시예, 다른 실시예, 또 다른 실시예의 패드 컨디셔너 제조방법은 감광성 필름(23) 두께 또는 채움층(28), 지지층(29)의 두께를 조절하여 연마입자(27)가 도금층(31) 상부로 돌출된 높이를 조절할 수 있다.
또한, 포토마스크에 형성되는 구멍의 패턴을 제어함으로써 감광성 필름(23)에 형성되는 안착홀(25)들의 패턴을 제어하여 도금층(31)의 상부면으로 돌출되는 연마입자(27)들이 하나 이상의 패턴을 이루도록 형성할 수 있다.
또한, 각각의 도금층(31)에 고정되어 있는 연마입자(27)의 돌출 높이가 일정하다.
또한, 도금층(31)의 상부로 돌출된 연마입자(27)의 최상단부의 높이가 일정하다.
또한, 각각의 도금층(31)에 고정되어 있는 연마입자(27)들은 크기가 일정하고 배치된 간격이 일정하다.
그에 따라 패드를 컨디셔닝하는 작업 수행시 패드의 표면을 균일하게 컨디셔닝 할 수 있다.
본 발명의 권리범위는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

Claims (16)

  1. 베이스 기판에 감광성 필름을 적층하고, 에칭 공정을 수행하여 상기 감광성 필름에 복수의 안착홀을 형성하는 단계;
    상기 안착홀에 연마입자를 삽입하고 그 상부에 상기 감광성 필름과 상기 연마입자의 상부면을 덮는 도금층을 형성하는 단계;
    상기 베이스 기판을 제거하고 상기 감광성 필름을 제거하는 단계; 및
    상기 도금층을 일부 녹여 상기 연마입자의 일부를 노출시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 패드 컨디셔너 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 도금층의 상부면에 내부식성 코팅을 실시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 패드 컨디셔너 제조방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 연마입자의 일부가 노출된 상기 도금층은 컨디셔너 기판의 가공면에 접착제를 이용하여 고정시키는 것을 특징으로 하는 패드 컨디셔너 제조방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 안착홀은 상기 연마입자의 최대 직경 보다 크거나 같게 형성하는 것을 특징으로 하는 패드 컨디셔너 제조방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 도금층은 상부면이 상기 베이스 기판의 표면과 평행한 평면이 되게 형성하는 것을 특징으로 하는 패드 컨디셔너 제조방법.
  6. 청구항 1 의 방법으로 제조되며,
    상기 도금층에 복수의 연마입자가 균일하게 돌출되며,
    상기 도금층의 상부면은 상기 연마입자와 접하는 부분에서 볼록부가 형성된 것을 특징으로 하는 패드 컨디셔너.
  7. 베이스 기판에 감광성 필름을 적층하고, 에칭 공정을 수행하여 상기 감광성 필름에 복수의 안착홀을 형성하는 단계;
    상기 안착홀에 연마입자를 삽입하고 1차 도금하여 상기 안착홀을 채우는 채움층을 형성하는 단계;
    2차 도금하여 상기 감광성 필름과 상기 채움층과 상기 연마입자의 상부면을 덮는 도금층을 형성하는 단계;
    상기 베이스 기판을 제거하고 상기 감광성 필름을 제거한 후, 상기 채움층을 제거하여 상기 연마입자의 일부가 노출되게 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 패드 컨디셔너 제조방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 연마입자의 일부가 노출된 상기 도금층은 컨디셔너 기판의 가공면에 접착제를 이용하여 고정시키는 것을 특징으로 하는 패드 컨디셔너 제조방법.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 채움층과 상기 도금층은 이종 물질인 것을 특징으로 하는 패드 컨디셔너 제조방법.
  10. 청구항 7의 방법으로 제조되며,
    상기 도금층에 복수의 연마입자가 균일하게 돌출되며,
    상기 도금층의 상부면은 상기 연마입자와 접하는 부분에서 볼록부가 형성된 것을 특징으로 하는 패드 컨디셔너.
  11. 베이스 기판에 감광성 필름을 적층하고, 에칭 공정을 수행하여 상기 감광성 필름에 복수의 안착홀을 형성하는 단계;
    상기 안착홀에 연마입자를 삽입하고 1차 도금하여 상기 안착홀을 채우는 채움층을 형성하는 단계;
    상기 감광성 필름을 제거하는 단계;
    2차 도금하여 상기 베이스 기판의 상부면과 상기 연마입자의 측면 일부를 덮는 지지층을 형성하는 단계;
    3차 도금하여 상기 지지층과 상기 연마입자의 상부면을 덮는 도금층을 형성하는 단계;
    상기 베이스 기판을 제거하고 상기 지지층과 상기 채움층을 제거하여 상기 연마입자의 일부가 노출되게 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 패드 컨디셔너 제조방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 연마입자의 일부가 노출된 상기 도금층은 컨디셔너 기판의 가공면에 접착제를 이용하여 고정시키는 것을 특징으로 하는 패드 컨디셔너 제조방법.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 지지층과 상기 채움층은 동일 물질인 것을 특징으로 하는 패드 컨디셔너 제조방법.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 도금층은 상기 지지층 및 채움층과 이종 물질인 것을 특징으로 하는 패드 컨디셔너 제조방법.
  15. 청구항 11의 방법으로 제조되며,
    상기 도금층에 복수의 연마입자가 균일하게 돌출되며,
    상기 도금층의 상부면은 상기 연마입자와 접하는 부분에 요입부가 형성된 것을 특징으로 하는 컨디셔너.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 요입부는 상기 도금층의 상부면에 수행되는 추가적인 표면도금에 의해 제거되는 것을 특징으로 하는 컨디셔너.
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