KR101211138B1 - 연약패드용 컨디셔너 및 그 제조방법 - Google Patents

연약패드용 컨디셔너 및 그 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101211138B1
KR101211138B1 KR1020110019803A KR20110019803A KR101211138B1 KR 101211138 B1 KR101211138 B1 KR 101211138B1 KR 1020110019803 A KR1020110019803 A KR 1020110019803A KR 20110019803 A KR20110019803 A KR 20110019803A KR 101211138 B1 KR101211138 B1 KR 101211138B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
conditioner
substrate
soft pad
height
cutting
Prior art date
Application number
KR1020110019803A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20120101783A (ko
Inventor
이세광
김연철
이주한
이종재
Original Assignee
이화다이아몬드공업 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 이화다이아몬드공업 주식회사 filed Critical 이화다이아몬드공업 주식회사
Priority to KR1020110019803A priority Critical patent/KR101211138B1/ko
Priority to PCT/KR2012/001673 priority patent/WO2012121548A2/ko
Priority to JP2013557647A priority patent/JP2014507813A/ja
Priority to DE112012000724.7T priority patent/DE112012000724B4/de
Priority to CN2012800117654A priority patent/CN103403844A/zh
Priority to US14/003,493 priority patent/US20130344779A1/en
Publication of KR20120101783A publication Critical patent/KR20120101783A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101211138B1 publication Critical patent/KR101211138B1/ko

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B53/00Devices or means for dressing or conditioning abrasive surfaces
    • B24B53/017Devices or means for dressing, cleaning or otherwise conditioning lapping tools
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture 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
    • H01L21/18Manufacture 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
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302Treatment 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
    • H01L21/304Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24DTOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D18/00Manufacture of grinding tools or other grinding devices, e.g. wheels, not otherwise provided for

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Grinding-Machine Dressing And Accessory Apparatuses (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)

Abstract

본 발명은 반도체 소자 제작공정의 일부인 화학적 기계적 연마(CMP) 공정에서 사용되는 CMP 패드용 컨디셔너에 대한 것으로, 보다 구체적으로는 연마입자 함량이 낮은 슬러리 및/또는 패드의 경도가 비교적 낮고 기공율이 매우 높은 다공질 패드를 사용하는 CMP 환경에서 사용할 수 있는 연약패드용 컨디셔너 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

연약패드용 컨디셔너 및 그 제조방법{Conditioner for soft pad and method for producing the same}
본 발명은 반도체 소자 제작공정의 일부인 화학적 기계적 연마(CMP) 공정에서 사용되는 CMP 패드용 컨디셔너에 대한 것으로, 보다 구체적으로는 연마입자 함량이 낮은 슬러리 및/또는 패드의 경도가 비교적 낮고 기공율이 매우 높은 다공질 패드를 사용하는 CMP 환경에서 사용할 수 있는 연약패드용 컨디셔너 및 그 제조방법에 관한 것이다.
반도체 장치에 사용되는 CMP 기술은 반도체 웨이퍼 상에 형성된 절연막이나 금속막 등의 박막을 평탄화 할 때 이용된다.
통상 CMP 공정에 사용되는 슬러리 종류로는 옥사이드용, 텅스텐용, Cu용으로 구분되며 이 슬러리 내부에는 웨이퍼를 기계적으로 연마할 수 있도록 연마입자가 포함되어 있다. 기계적인 연마이외에 화학적인 연마를 달성하기 위해서는 산성용액을 첨가하기도 한다. 이 중 컨디셔너의 다이아몬드 입자의 기계적 마모를 촉진시키는 역할을 하는 것이 연마입자인데 사용되는 연마 입자는 주로 실리카나 세리아가 이용되고 있으며, 슬러리 종류와 사용 환경에 따라 연마 입자의 함량이 크게 다르게 된다.
슬러리에는 연마입자가 통상 1~10wt%정도가 함유되어 있으며 슬러리 종류에 따라서 산성 혹은 중성을 나타낸다. 이러한 슬러리를 사용할 때 컨디셔너에 걸리는 하중은 5~14파운드의 힘이 가해지기 때문에 다이아몬드 입자를 사용하더라도 절삭팁으로 사용되는 다이아몬드 입자 첨단 부분의 마모로 인해 컨디셔너의 사용 수명은 5~30시간 정도이다.
이와는 구별되는 공정으로 웨이퍼의 정삭 CMP 공정의 마지막 단계에 이루어지는 Cu CMP공정이 있는데, Cu CMP공정은 패드의 물성이 매우 연하고 사용 파운드가 3파운드 이하로 매우 낮은 하중을 가하는 공정이다.
이러한 Cu CMP공정에서 사용되는 패드의 대표적인 예로는 Fujibo 패드를 많이 사용하고, Fujibo 패드에 사용되는 슬러리는 planar슬러리로 연마입자함량이 1%이하이므로 컨디셔너 측면에서는 매우 낮은 공정부하를 갖게 된다. 이러한 공정은 컨디셔너의 절삭팁에 내마모성을 크게 요구하지 않고 CMP 공정을 수행하게 된다.
반면, 이런 이유로 기존 CMP 패드 컨디셔너 중 전착형 컨디셔너는 다이아몬드의 개수를 적게 설계하여도 다이아몬드 입자의 모서리와 절삭팁의 날카로운 엣지에 의해 소프트한 패드를 쉽게 찢거나 패드표면의 기공 형상을 망가뜨려 사용할 수 없게 되어 패드의 사용 수명이 매우 짧으며, 사용 중에도 패드의 상태를 일정하게 유지할 수 없어 웨이퍼의 재료제거율(Removal Rate)의 균일한 제어가 불가능하게 된다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 기판의 표면을 일정한 형태로 돌출시켜 형성된 복수개의 돌출부에 CVD로 다이아몬드 박막을 코팅하여 제조된 CMP 패드 컨디셔너가 개발되었는데, 대표적으로 국내특허 제10-0387954호에 기판의 표면에 상방으로 균일한 높이로 돌출되는 복수의 다각뿔대가 형성되고 그 표면에 다이아몬드층이 CVD로 증착된 구조를 갖는 CMP 패드 컨디셔너가 개시되어 있다.
그러나, 상기 특허에 개시된 대로 기판 위에 절삭팁의 형태를 가공한 후 기상합성 방식으로 다이아몬드를 코팅한 컨디셔너를 제조하기 위해서는 몇 가지 제약이 있다. 즉 다이아몬드를 생성하기 위해 고가의 장비가 필요하며 생산성을 높이기 위해서는 챔버의 크기를 크게 하여야 하는데 이는 기술적으로도 어렵고 비용 또한 많이 소요된다. 또한, 다이아몬드 박막 컨디셔너의 제조 원가에서 다이아몬드 코팅 비용이 차지하는 비율이 매우 높으며 코팅에 소요되는 시간도 20hr ~ 40hr 공정 속도가 느린 단점이 있다.
따라서, 전착형 컨디셔너 및 상기 특허에 개시된 다이아몬드 코팅 컨디셔너가 갖는 문제점을 해결하면서도 동시에 Cu CMP 공정에서처럼 매우 연한 패드와 컨디셔너에 가해지는 하중이 3파운드 이하로 매우 낮은 하중을 가하는 공정이나 슬러리 연마입자함량이 1%이하로 컨디셔닝 측면에서는 매우 낮은 공정조건에서 적용이 가능한 새로운 컨디셔너에 대한 필요성이 대두 되었다.
본 발명자들은 상기와 같은 종래 기술의 제반 단점과 문제점을 해결하기 위해 연구 노력한 결과 전착형 컨디셔너 및 상기 특허에 개시된 다이아몬드 코팅 컨디셔너가 갖는 문제점을 해결하면서도 동시에 Cu CMP 공정 등에 사용할 수 있는 연약패드용 컨디셔너를 개발함으로써 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 웨이퍼의 재료제거율을 안정하게 유지할 수 있도록 기 설정된 패턴에 따라 제어된 구조를 가질 뿐만 아니라 원가를 획기적으로 낮출 수 있는 구조의 연약패드용 컨디셔너 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 다이아몬드 코팅 공정을 수행할 필요가 없으므로 컨디셔너 제조를 위해 사용할 수 있는 기판의 재질이 내마모성만 충족하면 제한되지 않는 연약패드용 컨디셔너 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 컨디셔너에 형성된 절삭팁이 다이아몬드층을 포함하지 않아 CVD diamond 코팅공정을 생략할 수 있으므로 제조공정이 단축될 뿐만 아니라 제조 원가 절감이 가능하여 생산성이 향상된 연약패드용 컨디셔너 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 다이아몬드 코팅 공정을 수행할 필요가 없으므로 기존의 다이아몬드가 코팅된 CMP 패드 컨디셔너와는 달리 다이아몬드 코팅 후의 사이즈 제어에 필요한 부수공정이 생략될 수 있어 불량률이 감소될 수 있는 연약패드용 컨디셔너 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 적어도 일 표면이 평탄한 표면을 갖는 기판; 및 상기 표면의 일부 또는 전체에 상방으로 돌출되고 서로 이격되어 형성된 다수개의 절삭팁을 포함하는 연약패드용 컨디셔너를 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 기판 및 다수개의 절삭팁은 동일 재질로서 초경재료, SiC 또는 Si3N4를 포함한 세라믹 재료, SiO2 또는 Al2O3 중 하나 이상을 포함하는 복합세라믹 재료 중 어느 하나이다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 다수개의 절삭팁은 그 상단부가 면, 선 또는 점으로 이루어진다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 다수개의 절삭팁의 상단부가 기판의 표면과 평행한 평면으로 이루어진 경우, 그 전체적인 형상이 원기둥, 다각기둥, 원뿔대 또는 각뿔대 중 어느 하나 이상이다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 다수개의 절삭팁은 전체적인 형상, 돌출 높이 및 이격간격 중 하나 이상이 동일하다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 연약패드용 컨디셔너는 Cu CMP 공정을 포함하여 CMP 공정에서 가해지는 하중이 3파운드 이하인 공정, 슬러리 연마입자함량이 1%이하인 공정 중 하나 이상의 공정에 사용된다.
또한, 본 발명은 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항의 연약패드용 컨디셔너 제조방법으로서, 절삭팁의 돌출높이를 초과하는 두께를 갖는 기판을 준비하는 단계; 및 상기 기판의 일 표면에서 기 설정된 패턴에 따라 다수의 돌출부를 서로 이격된 간격으로 양각시켜 형성시키는 절삭팁형성단계를 포함하는 연약패드용 컨디셔너 제조방법을 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 절삭팁형성단계에서 형성되는 다수의 돌출부는 그 상단부가 면, 선 또는 점으로 이루어진다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 절삭팁형성단계는 에칭법과 병행하여 절삭 휠, 엔드 밀, 밀링 커터, 드릴, 탭 및 레이저 가공 중 어느 하나의 미세기계가공방법에 의해 수행되거나, 상기 에칭법 또는 상기 미세기계가공방법 중 어느 하나에 의해서만 수행된다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 에칭법은 상기 다수의 돌출부가 형성될 기판표면 부분을 포토 리소그래피(photo lithography)한 후, 에칭에 의해 이격된 간격을 두고 돌출부를 이루는 돌출높이의 일부 또는 전부를 돌출시키는 단계를 포함하는데, 돌출높이의 일부가 돌출되는 경우 상기 일부가 돌출된 돌출부의 나머지높이를 상기 어느 하나의 미세기계가공방법으로 형성하는 나머지높이형성단계를 더 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 돌출높이의 일부가 돌출되는 경우, 상기 에칭에 의해 돌출되는 돌출부의 돌출높이는 총 돌출높이의 1~50%이다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 절삭팁형성단계 전에, 상기 기판의 일 표면이 정밀 연삭가공 및 래핑 가공되는 단계를 더 포함한다.
본 발명은 다음과 같은 우수한 효과를 갖는다.
먼저, 본 발명의 연약패드용 컨디셔너 및 그 제조방법에 의하면 웨이퍼의 재료제거율을 안정하게 유지할 수 있도록 기 설정된 패턴에 따라 제어된 구조를 가질 뿐만 아니라 원가를 획기적으로 낮출 수 있다.
또한, 본 발명의 연약패드용 컨디셔너 및 그 제조방법에 의하면 다이아몬드 코팅 공정을 수행할 필요가 없으므로 컨디셔너 제조를 위해 사용할 수 있는 기판의 재질이 내마모성만 충족하면 제한되지 않는다.
또한, 본 발명의 연약패드용 컨디셔너 및 그 제조방법에 의하면 컨디셔너에 형성된 절삭팁이 다이아몬드층을 포함하지 않아 CVD diamond 코팅공정을 생략할 수 있으므로 제조공정이 단축될 뿐만 아니라 제조 원가 절감이 가능하여 생산성이 향상된다.
또한, 본 발명의 연약패드용 컨디셔너 및 그 제조방법에 의하면 다이아몬드 코팅 공정을 수행할 필요가 없으므로 기존의 다이아몬드가 코팅된 CMP 패드 컨디셔너와는 달리 다이아몬드 코팅 후의 사이즈 제어에 필요한 부수공정이 생략될 수 있어 불량률이 감소될 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 연약패드용 컨디셔너의 실물사진 및 부분 확대용 SEM 사진,
도 2a 및 도 2b는 공지된 CVD diamond 코팅 컨디셔너(비교예)의 실물사진 및 부분 확대용 SEM 사진
도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 컨디셔너를 이용하여 Cu CMP공정 수행시 각 컨디셔너별 PWR을 측정결과 그래프,
도 4는 도 1 및 도 2에 도시된 컨디셔너를 이용하여 Cu CMP공정 수행 후 각 컨디셔너가 컨디셔닝 한 Fujibo 패드의 표면 사진.
본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명의 상세한 설명 부분에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.
특히, 본 발명에서 사용되고 있는 "절삭팁"이란 용어는 절삭단위로서 기판의 표면에 형성된 돌출부 1개를 의미하며 경우에 따라서는 "돌출부"와 동일의미로 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에서 사용되고 있는 "연약패드"는 CMP 공정에서 가해지는 하중이 3파운드 이하 및/또는 연마입자함량이 1%이하인 슬러리가 사용되는 공정에 사용되는 패드를 의미한다.
이하, 첨부한 도면에 도시된 바람직한 실시예를 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.
그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐 본 발명을 설명하기 위해 사용되는 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
먼저, 본 발명의 제1 기술적 특징은 웨이퍼의 재료제거율을 안정하게 유지할 수 있도록 기 설정된 패턴에 따라 제어된 구조를 가질 뿐만 아니라 다이아몬드 코팅 공정을 수행할 필요가 없으므로 컨디셔너 제조를 위해 사용할 수 있는 기판의 재질이 내마모성만 충족하면 제한되지 않아 원가를 획기적으로 낮출 수 있는 구조의 연약패드용 컨디셔너에 있다.
따라서, 본 발명의 연약패드용 컨디셔너는 적어도 일 표면이 평탄한 표면을 갖는 기판; 및 상기 표면의 일부 또는 전체에 상방으로 돌출되고 서로 이격되어 형성된 다수개의 절삭팁을 포함한다.
여기서, 연약패드용 컨디셔너를 구성하는 기판 및 다수개의 절삭팁은 동일 재질을 갖도록 일체로 형성되는 것이 바람직한데 그 소재는 내마모성만 충족하면 제한되지 않지만 초경재료, SiC 또는 Si3N4를 포함한 세라믹 재료, SiO2 또는 Al2O3 중 하나 이상을 포함하는 복합세라믹 재료 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
다수개의 절삭팁은 기 설정된 패턴에 따라 기판의 표면 상부로 돌출되어 형성되기만 하면 그 상단부가 면, 선 또는 점 어느 것으로 이루어져도 무방하다. 다만 다수개의 절삭팁의 상단부가 기판의 표면과 평행한 평면으로 이루어진 경우에는 그 전체적인 형상이 원기둥, 다각기둥, 원뿔대 또는 각뿔대 중 어느 하나 이상일 수 있을 것이다.
또한 다수개의 절삭팁은 작업자의 제어의도에 따라 전체적인 형상, 돌출 높이 및 이격간격이 모두 상이하게 형성되거나 그룹별로 상이하게 형성될 수도 있으나, 전체적인 형상, 돌출 높이 및 이격간격 중 하나 이상이 동일한 것이 웨이퍼의 재료제거율을 안정하게 유지하는데 바람직할 수 있다.
이와 같이 구성된 연약패드용 컨디셔너는 후술하는 실험예에서 알 수 있듯이 정밀한 uniformity를 요구하는 Cu CMP 공정을 포함하여 CMP 공정에서 가해지는 하중이 3파운드 이하인 공정 및/또는 슬러리 연마입자함량이 1%이하인 공정에 사용되는 경우 기존의 다이아몬드층이 코팅된 CMP 패드 컨디셔너와 동등 이상의 성능을 갖는다.
다음으로, 본 발명의 제2 기술적 특징은 컨디셔너에 형성된 절삭팁이 다이아몬드층을 포함하지 않아 CVD diamond 코팅공정을 생략할 수 있으므로 제조공정이 단축될 뿐만 아니라 제조 원가 절감이 가능하고, 기존의 다이아몬드가 코팅된 CMP 패드 컨디셔너와는 달리 다이아몬드 코팅 후의 사이즈 제어에 필요한 부수공정이 생략될 수 있어 불량률이 감소되는 등 생산성이 극히 향상된 연약패드용 컨디셔너 제조방법에 있다.
따라서, 본 발명의 연약패드용 컨디셔너 제조방법은 절삭팁의 돌출높이를 초과하는 두께를 갖는 기판을 준비하는 단계; 및 상기 기판의 일 표면에서 기 설정된 패턴에 따라 다수의 돌출부를 서로 이격된 간격으로 양각시켜 형성시키는 절삭팁형성단계를 포함한다.
절삭팁형성단계에서 형성되는 다수의 돌출부는 그 상단부가 면, 선 또는 점으로 이루어질 수 있으므로, 기 설정된 패턴에 따라 제어되기만 하면 돌출높이, 돌출부의 전체형상, 다수 돌출부 간의 이격 간격은 제한되지 않는다.
또한, 절삭팁형성단계는 에칭법과 병행하여 절삭 휠, 엔드 밀, 밀링 커터, 드릴, 탭 및 레이저 가공 중 어느 하나의 미세기계가공방법에 의해 수행되거나, 상기 에칭법 또는 상기 미세기계가공방법 중 어느 하나에 의해서만 수행될 수도 있다.
여기서 에칭법은 다수의 돌출부가 형성될 기판표면 부분을 포토 리소그래피(photo lithography)한 후, 에칭에 의해 이격된 간격을 두고 돌출부를 이루는 돌출높이의 일부 또는 전부를 돌출시키는 단계를 포함하는데, 공지된 구성의 건식 에칭법 및 습식 에칭법이 모두 사용될 수 있다.
따라서, 에칭법에 의해 돌출높이의 일부가 돌출되는 경우에는 일부가 돌출된 돌출부의 나머지높이를 어느 하나의 미세기계가공방법으로 형성하는 나머지높이형성단계를 더 포함하게 된다. 이와 같이 에칭법과 미세기계가공방법을 병행하여 절삭팁형성단계를 수행하는 경우에는 에칭법을 먼저 사용한 후 미세기계가공방법을 사용하는 것이 바람직하다.
한편, 절삭팁형성단계에서 에칭법에 의해 절삭팁의 돌출높이의 일부가 돌출되는 경우, 에칭법에 의해 돌출되는 돌출부의 돌출높이는 절삭팁의 총 돌출높이의 1~50%인 것이 바람직하다.
경우에 따라서는 보다 정밀하게 절삭팁의 전체형상, 돌출높이 등을 제어하기 위해 절삭팁형성단계 전에 기판의 일 표면이 정밀 연삭가공 및 래핑 가공되는 단계를 더 포함하는 것이 바람직할 수도 있다.
실시예
표면의 평탄도를 확보하기 위해 랩핑공정을 통해 평탄도 공차를 3mmㅁ 0.002mm이하로 맞추어진 Si3N4 소재 기판을 준비하였다. 기 설정된 패턴에 따라 절삭팁을 형성시키기 위해 연마가공기를 이용해 미세가공을 실시하였으며 이때 돌출부의 크기는 가로 세로의 크기는 50um, 높이는 50um, 돌출부의 개수는 10000ea로 가공을 실시하여 도 1a 및 도 1b에 도시된 연약패드용 컨디셔너를 제조하였다.
비교예
실시예 1과 동일한 과정을 수행하여 돌출부 가공을 실시한 기판의 다이아몬드 코팅을 위해서 돌출부가 형성된 기판을, 우선 다이아몬드 핵생성과 박막의 접착력을 향상시키기 위해 전처리로 초음파기기를 이용해 1~2um 크기의 다이아몬드 분말을 넣어 핵생성이 용이하도록 처리하였다. 이후 다이아몬드 박막을 기상합성 방식인 열필라멘트 방법을 이용해 10hr동안 다이아몬드를 성장시켜, 도 2a 및 도2b에 도시된 CVD diamond 코팅 컨디셔너(CVD Disk)를 제조하였다.
실험예 1
실시예 및 비교예에서 얻어진 연약패드용 컨디셔너와 CVD diamond 코팅 컨디셔너 및 사용의 전착 컨디셔너를 Fujibo 패드 및 연마입자함량이 1%이하인 planar슬러리를 사용하는 Cu CMP공정을 31시간동안 수행하고 각 컨디셔너별로 PWR을 측정하고 그 결과를 도 3에 도시하였다.
도 3으로부터 전착 컨디셔너는 15hr 이후 PWR 50%로 감소하였지만 CVD diamond 코팅 컨디셔너와 본 발명의 연약패드용 컨디셔너는 30시간이 초과할 때 까지 PWR이 유지되고 있는 것을 알 수 있다.
실험예 2
실험예 1 수행한 후 각 컨디셔너가 컨디셔닝 한 Fujibo 패드의 표면 사진을 CMP 공정 수행 전(초기)과 비교하여 순차적으로 확대하여 관찰한 사진을 도 4에 도시하였다.
도 4로부터 전착 컨디셔너는 소프트한 Fujibo 패드의 표면을 뜯어 놓았음을 알 수 있어, PWR이 현저히 떨어지는 것을 확인할 수 있으며, CVD diamond 코팅 컨디셔너와 본 발명의 연약패드용 컨디셔너가 사용된 패드의 표면상태는 거의 유사함을 알 수 있다.
실험예 3
각 컨디셔너의 일정 부분에서 샘플로 다이아몬드 입자 및 절삭팁 100개를 선정하여 실험예 1 수행 전후의 샘플의 노출 높이를 측정하여 그 비교결과를 표 1에 나타내었다.
전착컨디셔너 연약패드용 컨디셔너 CVD diamond 코팅 컨디셔너
사용 전
(max-min)
57.1um
(31.4-97.2)
50.7um
(49.9-51.6)
50.7um
(49.7-51.3)
사용 후
(max-min)
55.8um
(31.1-94.5)
50.2um
(49.6-51.1)
50.1um
(49.3-51.0)
마모율 2.3um 0.5um 0.6um
표 1로부터 모든 컨디셔너에서 노출높이의 큰 변화는 보이지 않았지만, 전착 컨디셔너는 Max-Min값의 변화가 큰 반면 CVD diamond 코팅 컨디셔너 및 본 발명의 연약패드용 컨디셔너는 Max-Min 값의 변화가 크지 않았는데, 이는 전착 컨디셔너가 일부 적은 개수의 워킹다이아에 의해 패드가 심하게 마찰되었음을 보여주는 것으로 보인다.
이와 같은 실험예 1 내지 실험예 3의 실험결과는 본 발명의 연약패드용 컨디셔너가 Cu CMP 공정에 사용되는 경우 CVD diamond 코팅 컨디셔너와 동등하거나 그 이상의 성능을 갖는 것을 보여준다.
따라서, 본 발명의 연약패드용 컨디셔너가 Cu CMP 공정을 포함하여 CMP 공정에서 가해지는 하중이 3파운드 이하인 공정 및/또는 슬러리 연마입자함량이 1%이하인 공정에 사용되는 경우 기존의 다이아몬드층이 코팅된 CMP 패드 컨디셔너와 동등 이상의 성능을 갖는 것을 알 수 있다.
참고 실험예
실시예 및 비교예에서 얻어진 연약패드용 컨디셔너와 CVD diamond 코팅 컨디셔너를 IC 1010을 사용하는 W2000 CMP 공정에서 5hr동안 10lbf하중 하에서 수행한 후 수행 전과 후의 각 컨디셔너에 형성된 절삭팁의 높이를 측정하였고 그 측정결과를 표 2에 나타내었다.
연약패드용 컨디셔너 CVD diamond 코팅 컨디셔너
사용 전
평균 절삭팁 높이
50.7 50.7
사용 후
평균 절삭팁 높이
41.9 49.7
절삭팁 마모속도 1.76um/hr 0.2um/hr
표 2로부터, W2000 슬러리와 같이 연마 입자 함량이 6% 정도로 높고 컨디셔너 하중이 높은 공정에서는 본 발명과 같이 다이아몬드 코팅을 하지 않은 연약패드용 컨디셔너는 절삭팁의 마모속도가 빨라 적용시키기 어려움을 알 수 있다.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

Claims (12)

  1. 적어도 일 표면이 평탄한 표면을 갖는 기판; 및
    상기 표면의 일부 또는 전체에 상방으로 돌출되고 서로 이격되어 형성된 다수개의 절삭팁을 포함하는데,
    상기 다수개의 절삭팁은 전체적인 형상, 돌출 높이 및 이격간격 중 하나 이상이 동일한 것을 특징으로 하는 연약패드용 컨디셔너.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판 및 다수개의 절삭팁은 동일 재질로서 초경재료, SiC 또는 Si3N4를 포함한 세라믹 재료, SiO2 또는 Al2O3 중 하나 이상을 포함하는 복합세라믹 재료 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 연약패드용 컨디셔너.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수개의 절삭팁은 그 상단부가 면, 선 또는 점으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연약패드용 컨디셔너.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 다수개의 절삭팁의 상단부가 기판의 표면과 평행한 평면으로 이루어진 경우, 그 전체적인 형상이 원기둥, 다각기둥, 원뿔대 또는 각뿔대 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 연약패드용 컨디셔너.
  5. 삭제
  6. 적어도 일 표면이 평탄한 표면을 갖는 기판; 및
    상기 표면의 일부 또는 전체에 상방으로 돌출되고 서로 이격되어 형성된 다수개의 절삭팁을 포함하는 연약패드용 컨디셔너로서,
    Cu CMP 공정을 포함하여 CMP 공정에서 가해지는 하중이 3파운드 이하인 공정, 슬러리 연마입자함량이 1%이하인 공정 중 하나 이상의 공정에 사용되는 것을 특징으로 하는 연약패드용 컨디셔너.
  7. 적어도 일 표면이 평탄한 표면을 갖는 기판; 및 상기 표면의 일부 또는 전체에 상방으로 돌출되고 서로 이격되어 형성된 다수개의 절삭팁을 포함하는 연약패드용 컨디셔너 제조방법으로서,
    절삭팁의 돌출높이를 초과하는 두께를 갖는 기판을 준비하는 단계; 및
    상기 기판의 일 표면에서 기 설정된 패턴에 따라 다수의 돌출부를 서로 이격된 간격으로 양각시켜 형성시키는 절삭팁형성단계를 포함하는 연약패드용 컨디셔너 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 절삭팁형성단계에서 형성되는 다수의 돌출부는 그 상단부가 면, 선 또는 점으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연마패드용 컨디셔너 제조방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 절삭팁형성단계는 에칭법과 병행하여 절삭 휠, 엔드 밀, 밀링 커터, 드릴, 탭 및 레이저 가공 중 어느 하나의 미세기계가공방법에 의해 수행되거나, 상기 에칭법 또는 상기 미세기계가공방법 중 어느 하나에 의해서만 수행되는 것을 특징으로 하는 연약패드용 컨디셔너제조방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 에칭법은 상기 다수의 돌출부가 형성될 기판표면 부분을 포토 리소그래피(photo lithography)한 후, 에칭에 의해 이격된 간격을 두고 돌출부를 이루는 돌출높이의 일부 또는 전부를 돌출시키는 단계를 포함하는데, 돌출높이의 일부가 돌출되는 경우 상기 일부가 돌출된 돌출부의 나머지높이를 상기 어느 하나의 미세기계가공방법으로 형성하는 나머지높이형성단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연약패드용 컨디셔너제조방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 돌출높이의 일부가 돌출되는 경우, 상기 에칭에 의해 돌출되는 돌출부의 돌출높이는 총 돌출높이의 1~50%인 것을 특징으로 하는 연약패드용 컨디셔너제조방법.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 절삭팁형성단계 전에, 상기 기판의 일 표면이 정밀 연삭가공 및 래핑 가공되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연약패드용 컨디셔너제조방법.
KR1020110019803A 2011-03-07 2011-03-07 연약패드용 컨디셔너 및 그 제조방법 KR101211138B1 (ko)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110019803A KR101211138B1 (ko) 2011-03-07 2011-03-07 연약패드용 컨디셔너 및 그 제조방법
PCT/KR2012/001673 WO2012121548A2 (ko) 2011-03-07 2012-03-07 연약패드용 컨디셔너 및 그 제조방법
JP2013557647A JP2014507813A (ja) 2011-03-07 2012-03-07 軟弱パッド用コンディショナーおよびその製造方法
DE112012000724.7T DE112012000724B4 (de) 2011-03-07 2012-03-07 Konditionierer für ein weiches Poliertuch und Herstellungsverfahren hierfür
CN2012800117654A CN103403844A (zh) 2011-03-07 2012-03-07 用于软垫的调节器及其制造方法
US14/003,493 US20130344779A1 (en) 2011-03-07 2012-03-07 Conditioner for soft pad and method for manufacturing same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110019803A KR101211138B1 (ko) 2011-03-07 2011-03-07 연약패드용 컨디셔너 및 그 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120101783A KR20120101783A (ko) 2012-09-17
KR101211138B1 true KR101211138B1 (ko) 2012-12-11

Family

ID=46798654

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110019803A KR101211138B1 (ko) 2011-03-07 2011-03-07 연약패드용 컨디셔너 및 그 제조방법

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20130344779A1 (ko)
JP (1) JP2014507813A (ko)
KR (1) KR101211138B1 (ko)
CN (1) CN103403844A (ko)
DE (1) DE112012000724B4 (ko)
WO (1) WO2012121548A2 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101161015B1 (ko) * 2010-09-10 2012-07-02 신한다이아몬드공업 주식회사 Cmp 패드 컨디셔너 및 그 제조방법
CN106463379B (zh) * 2014-03-21 2019-08-06 恩特格里斯公司 具有细长切割边缘的化学机械平坦化垫调节器
JP2018032745A (ja) * 2016-08-24 2018-03-01 東芝メモリ株式会社 ドレッサー、ドレッサーの製造方法、及び半導体装置の製造方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080254722A1 (en) * 2007-04-11 2008-10-16 Applied Materials, Inc. Pad conditioner
KR100887979B1 (ko) 2008-03-28 2009-03-09 주식회사 세라코리 연마패드용 컨디셔닝 디스크

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10138120A (ja) * 1996-10-31 1998-05-26 Kyocera Corp ドレッシング用治具
JP3676030B2 (ja) 1997-04-10 2005-07-27 株式会社東芝 研磨パッドのドレッシング方法及び半導体装置の製造方法
EP1052062A1 (en) * 1999-05-03 2000-11-15 Applied Materials, Inc. Pré-conditioning fixed abrasive articles
KR100387954B1 (ko) * 1999-10-12 2003-06-19 (주) 휴네텍 연마패드용 컨디셔너와 이의 제조방법
TW467802B (en) * 1999-10-12 2001-12-11 Hunatech Co Ltd Conditioner for polishing pad and method for manufacturing the same
JP2001345293A (ja) * 2000-05-31 2001-12-14 Ebara Corp 化学機械研磨方法及び化学機械研磨装置
JP3969047B2 (ja) * 2001-10-05 2007-08-29 三菱マテリアル株式会社 Cmpコンディショナ及びその製造方法
US20030109204A1 (en) * 2001-12-06 2003-06-12 Kinik Company Fixed abrasive CMP pad dresser and associated methods
US6821309B2 (en) * 2002-02-22 2004-11-23 University Of Florida Chemical-mechanical polishing slurry for polishing of copper or silver films
US6852016B2 (en) * 2002-09-18 2005-02-08 Micron Technology, Inc. End effectors and methods for manufacturing end effectors with contact elements to condition polishing pads used in polishing micro-device workpieces
JP2004291129A (ja) * 2003-03-26 2004-10-21 Mitsubishi Materials Corp 軟質材加工用工具
US20050227590A1 (en) * 2004-04-09 2005-10-13 Chien-Min Sung Fixed abrasive tools and associated methods
JP2004306257A (ja) * 2004-07-30 2004-11-04 Mitsubishi Materials Corp Cmpコンディショナ
KR100636793B1 (ko) * 2004-12-13 2006-10-23 이화다이아몬드공업 주식회사 Cmp 패드용 컨디셔너
JP2007044824A (ja) * 2005-08-10 2007-02-22 Soken:Kk 半導体平坦化cmpプロセス(化学機械的研磨)におけるcmpパッドコンディショナー。
JP2008006507A (ja) * 2006-06-26 2008-01-17 Ebara Corp ダイヤモンド研磨工具、ダイヤモンド研磨工具の作成方法、ダイヤモンド研磨工具の再生方法
US20090061743A1 (en) * 2007-08-29 2009-03-05 Stephen Jew Method of soft pad preparation to reduce removal rate ramp-up effect and to stabilize defect rate
US8382557B2 (en) * 2007-11-14 2013-02-26 Saint-Gobain Abrasives, Inc. Chemical mechanical planarization pad conditioner and methods of forming thereof
KR101091030B1 (ko) * 2010-04-08 2011-12-09 이화다이아몬드공업 주식회사 감소된 마찰력을 갖는 패드 컨디셔너 제조방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080254722A1 (en) * 2007-04-11 2008-10-16 Applied Materials, Inc. Pad conditioner
KR100887979B1 (ko) 2008-03-28 2009-03-09 주식회사 세라코리 연마패드용 컨디셔닝 디스크

Also Published As

Publication number Publication date
US20130344779A1 (en) 2013-12-26
DE112012000724T5 (de) 2013-11-21
CN103403844A (zh) 2013-11-20
WO2012121548A3 (ko) 2012-12-27
JP2014507813A (ja) 2014-03-27
DE112012000724B4 (de) 2022-03-31
KR20120101783A (ko) 2012-09-17
WO2012121548A2 (ko) 2012-09-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101091030B1 (ko) 감소된 마찰력을 갖는 패드 컨디셔너 제조방법
KR101291528B1 (ko) 내식성 cmp 컨디셔닝 공구, 그리고 그 제조 및 사용 방법
JP5843120B2 (ja) Cmpパッドコンディショナー
KR20000024453A (ko) 연마패드용 컨디셔너와 이의 제조방법
TW201350271A (zh) 具有超研磨砂粒強化的化學機械研磨修整器墊片
JP7191153B2 (ja) ダイヤモンド粒子を含む反応結合型炭化ケイ素を有するセラミック基板
US9505166B2 (en) Rectangular mold-forming substrate
EP2454052A2 (en) Abrasive tool with flat and consistent surface topography for conditioning a cmp pad and method for making
KR20190015204A (ko) 다이아몬드 복합 cmp 패드 조절기
JP2016172318A (ja) Cmpパッドコンディショナーおよび前記cmpパッドコンディショナーの製造方法
KR101211138B1 (ko) 연약패드용 컨디셔너 및 그 제조방법
KR100887979B1 (ko) 연마패드용 컨디셔닝 디스크
KR101052325B1 (ko) Cmp 패드 컨디셔너 및 그 제조방법
JP2010069612A (ja) 半導体研磨布用コンディショナー、半導体研磨布用コンディショナーの製造方法及び半導体研磨装置
KR101072384B1 (ko) Cmp 패드용 컨디셔너의 제조방법
JP2010135707A (ja) 半導体研磨布用コンディショナー、半導体研磨布用コンディショナーの製造方法及び半導体研磨装置
JP2010173016A (ja) 半導体研磨布用コンディショナー、半導体研磨布用コンディショナーの製造方法及び半導体研磨装置
TW201131630A (en) Method for producing a semiconductor wafer
TWI492291B (zh) 化學機械研磨修整器及其製造方法
JP2010125589A (ja) 半導体研磨布用コンディショナー及びその製造方法
JP2010125588A (ja) 半導体研磨布用コンディショナー及びその製造方法
JP2010125586A (ja) 半導体研磨布用コンディショナー及びその製造方法
TWI469207B (zh) Chemical mechanical grinding dresser
JP2010125587A (ja) 半導体研磨布用コンディショナー及びその製造方法
TWI735795B (zh) 拋光墊修整器及化學機械平坦化的方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150821

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170207

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181129

Year of fee payment: 7