KR101284047B1

KR101284047B1 - 화학적 기계적 연마 패드 컨디셔너 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR101284047B1
Application number: KR1020110136213A
Authority: KR
Inventors: 백영준; 박종극; 이욱성
Original assignee: 한국과학기술연구원
Priority date: 2011-12-16
Filing date: 2011-12-16
Publication date: 2013-07-09
Anticipated expiration: 2031-12-16
Also published as: KR20130068820A

Abstract

CMP 패드 컨디셔너의 제조방법은 기판 상에 다이아몬드 박막을 형성하는 단계, 매트릭스 형태의 개구부를 갖는 마스크를 다이아몬드 박막 상에 위치시키는 단계, 마스크 상에 다이아몬드를 증착하여 다이아몬드 박막 상에 개구부에 대응하는 돌출부들을 형성하는 단계, 및 마스크를 제거하는 단계를 포함한다. 이에 따라, 종래 CMP 패드 컨디셔너가 가진 컨디셔너의 부식과 다이아몬드의 탈착에 의한 문제점을 해결한 우수한 CMP 패드 컨디셔너를 제조할 수 있다.

Description

화학적 기계적 연마 패드 컨디셔너 및 그 제조방법{CMP PAD CONDITIONER AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 CMP 패드 컨디셔너 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다이아몬드를 선택 증착하여 형성하는 CMP 패드 컨디셔너 및 그 제조방법에 관한 것이다.

반도체의 집적도가 높아짐에 따라 주요 공정인 웨이퍼의 평탄화 공정에서 기존공정을 대체하여 화학적 기계적 연마(CMP; Chemical Mechanical Polishing) 공정이 필연적으로 채택되고 있다. CMP 공정은 화학적인 식각과 기계적인 연마공정 효과를 동시에 이용하는 공정으로 연마패드(pad) 위에 연마입자와 화학용액이 혼합된 연마액(slurry)을 공급하며, 패드 위에 웨이퍼를 가압접촉하고 연마하는 공정이다.

연마패드는 일반적으로 폴리우레탄으로 구성되며 수많은 기공들을 함유하고 있어, 이 기공들이 연마입자를 포함한 연마액을 담아 유지하는 역할을 하게 된다. 그런데 연마가 진행됨에 따라 패드도 변형되어 연마액을 지속적으로 유지 공급하지 못하여 원할한 연마의 수행이 어렵게 된다. 이를 해결하기 위하여 컨디셔너를 사용하여 패드 표면을 미세하게 연마하여 패드의 기공이 재차 표면에 노출될 수 있도록 하는 공정이 필요한데, 이를 컨디셔닝 공정이라 하고, 이에 사용되는 기구를 컨디셔너라 부른다.

일반적으로 사용되는 컨디셔너는 도 1에 보여지는 바와 같이, 약 150 내지 250 μm 크기의 다이아몬드 입자들(6)을 스테인레스 스틸 판 등으로 이루어진 몸체(2) 위에 분산 고정시킨 것을 사용한다. 이때 다이아몬드 입자의 고정은 전착방식이나, 저융점 금속 패이스트(paste, 4)를 용융시켜 다이아몬드 입자를 고정하는 브레이징 방법으로 이루어진다.

한편, 컨디셔닝 공정은 생산성을 높이기 위해 CMP 공정과 동시에 진행된다.　이를 실시간 콘디셔닝(in-situ conditioning) 공정이라 한다. 이 경우,　컨디셔너는 CMP 환경에 노출된다. CMP 작업에 사용되는 연마입자는 실리카(silica), 알루미나(alumina), 세리아(ceria) 등이며 화학용액은 연마 대상이 산화물이냐 금속이냐에 따라 산도(PH)가 10 내지 12인 알칼리 용액과 4 이하인 산성용액을 사용한다.

따라서, 실시간 컨디셔닝을 하는 경우 용액과의 접촉에 의한 컨디셔너의 부식도 함께 진행된다. 다이아몬드를 잡아주던 금속과의 계면의 부식으로 인해 다이아몬드 입자의 탈락이 발생하며, 탈락된 다이아몬드 입자에 의해 웨이퍼에 스크래치 발생 등 결함이 유발되어 불량을 유발하는 결정적인 원인을 제공한다. 또한, 컨디셔너 금속의 부식에 의한 금속 오염물이 웨이퍼를 오염시켜 반도체 성능에 악영향을 주게 된다.

이러한 부식문제를 방지하고자 기존 방식의 컨디셔너의 표면을 내부식성이 강한 비정질탄소(diamond-like carbon) 막으로 코팅하는 방법, 다이아몬드 입자를 기판 위에 분산시키고 다이아몬드 박막을 코팅하여 고정시키는 방법 등이 제안되었으나, 충분한 효과를 기대하기 힘들다.

이와는 달리, 한국 등록특허 제0387954호, 제1072384호에서는 세라믹이나 초경 몸체 표면에 수십 μm 크기의 작은 돌기가 돌출하도록 가공하고 그 위에 다이아몬드 박막을 화학기상증착법(CVD; Chemical Vapor Deposition)으로 증착하여 그 돌기가 기존 컨디셔너의 다이아몬드 입자의 역할을 하게 하고 금속의 부식으로 인한 부작용을 근본적으로 차단하는 방법이 제안되었다. 그러나, 이 방법 역시 여러 문제점을 가지고 있는데, 크게 다이아몬드 코팅에서 발생하는 문제와 몸체의 가공에서 기인한 문제로 나눌 수 있다.

이 방법에서는 다이아몬드 박막을 약 10 μm 이상의 코팅을 하게 되는데 코팅에서 나오는 문제를 살펴보면 다음과 같다. 다이아몬드 박막은 일반적으로 매우 큰 잔류응력 등 여러 가지 이유로 인해 증착하려는 기판과의 밀착력이 약하다. 따라서, 도 2에 보여지는 바와 같이, 컨디셔닝 공정 중 다이아몬드와 기판과의 계면에 걸리는 응력에 의해 다이아몬드막의 박리가 발생할 가능성이 있으며, 박리된 다이아몬드막은 웨이퍼에 기계적인 결합을 발생시킬 가능성이 있다.

다이아몬드 박막을 웨이퍼 상에 코팅하는 경우 일반적으로 직경방향으로 약 10 %의 두께 편차가 발생한다. 몸체에 돌기 등 최종형상을 가공한 후 다이아몬드 막을 코팅할 경우의 몸체 중앙과 외경부의 두께 편차를 줄이기 힘들다. 또한, 다이아몬드막의 큰 잔류응력은 일반적으로 기판의 휨 현상을 발생시킨다.　 따라서, 돌기가 제작된 세라믹이나 초경몸체가 평탄하다고 해도 후공정인 다이아몬드 박막을 코팅하는 공정에서 다이아몬드 박막의 잔류응력으로 인해 몸체의 휨 현상이 발생한다. 이로 인해 표면 평탄도가 요구되는 컨디셔너의 사양에 문제를 야기시키게 된다.

또한, 돌기 가공에서 발생할 수 있는 문제들은 다음과 같다. 다이아몬드 박막의 코팅은 약 900 ^oC 이상의 고온에서 이루어진다. 이 경우, 코팅이 가능한 몸체는 세라믹이나 고융점 금속에 해당하는데 이러한 소재들은 취성이 약하다. 따라서, 기계가공으로 수십 μm의 돌기를 형성하는 과정에서 칩핑(chipping) 등 가공상의 여러 문제를 야기한다.

KR

10-0387954

B1

KR

10-1072384

B1

이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 안정성을 확보한 CMP 패드 컨디셔너를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 CMP 패드 컨디셔너를 용이하게 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 CMP 패드 컨디셔너는, 기판; 상기 기판의 표면에 형성된 다이아몬드 박막; 및 상기 다이아몬드 박막 상에 매트릭스(matrix) 형태로 배열되고 다이아몬드로 이루어진 돌출부들을 포함한다.

본 발명의 실시예에서, 상기 각 돌출부들은 기둥, 뿔 또는 뿔대 모양으로 일정하게 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 기판은 세라믹 또는 고융점 금속 중 하나로 이루어질 수 있다. 상기 세라믹은 질화규소(silicon nitride), 탄화규소(silicon carbide) 및 규소(Si) 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 고융점 금속은 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W) 및 초경합금 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 다이아몬드 박막은 1 μm 내지 9 μm의 두께를 가질 수 있다.

상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 CMP 패드 컨디셔너 제조방법은, 기판 상에 다이아몬드 박막을 형성하는 단계; 매트릭스(matrix) 형태의 개구부(opening)를 갖는 마스크(mask)를 상기 다이아몬드 박막 상에 위치시키는 단계; 상기 마스크 상에 다이아몬드를 증착하여 상기 다이아몬드 박막 상에 상기 개구부에 대응하는 돌출부들을 형성하는 단계; 및 상기 마스크를 제거하는 단계를 포함한다.

본 발명의 실시예에서, 상기 기판 상에 다이아몬드 박막을 형성하는 단계는, 핫 필라멘트 화학기상증착법(hot filament CVD) 또는 플라즈마 화학기상증착법(PACVD)으로 상기 다이아몬드 박막을 코팅할 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 CMP 패드 컨디셔너 제조방법은 상기 마스크를 제작하는 단계를 더 포함하며, 상기 마스크는 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W) 및 흑연 중 하나로 이루어질 수 있다. 이때, 상기 마스크를 제작하는 단계는, 레이저, 마이크로 드릴, 또는 미소 방전가공 중 하나를 이용하여 상기 마스크에 도트 어레이를 형성할 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 CMP 패드 컨디셔너 제조방법은 상기 마스크 상에 증착된 다이아몬드를 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 다른 실시예에 따른 CMP 패드 컨디셔너 제조방법은, 다이아몬드 기판을 준비하는 단계; 매트릭스(matrix) 형태의 개구부(opening)를 갖는 마스크(mask)를 상기 다이아몬드 기판 상에 위치시키는 단계; 상기 마스크 상에 다이아몬드를 증착하여 상기 다이아몬드 기판 상에 상기 개구부에 대응하는 돌출부들을 형성하는 단계; 및 상기 마스크를 제거하는 단계를 포함한다.

이와 같은 CMP 패드 컨디셔너 및 그 제조방법에 따르면, 선택 증착을 이용하여 CMP 패드 컨디셔너를 형성하므로, 종래 컨디셔너의 다이아몬드의 박리 및 기판의 휨 문제를 근본적으로 해결할 수 있다. 따라서, 상기 CMP 패드 컨디셔너는 실시간 컨디셔닝 공정 조건에서 우수한 성능을 발휘하므로, 반도체 제조의 안정성 및 생산성을 증가시킬 수 있다.

또한, 컨디셔너의 제작공정을 단순화하여 컨디셔너의 생산성을 증가시킬 수 있으므로, 제조 수율을 증가시킬 수 있다.　

도 1은 종래의 CMP 패드 컨디셔너의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 CMP 패드 컨디셔너의 사시도이다.
도 3은 도 2의 CMP 패드 컨디셔너의 I-I' 라인을 따라 절단한 단면도이다.
도 4a 내지 도 4e는 도 2의 CMP 패드 컨디셔너의 제조방법을 설명하는 단면도들이다.
도 5는 CMP 패드 컨디셔너의 제조방법에 사용되는 마스크의 평면도이다.

이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 패드 컨디셔너 및 그 제조방법의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 CMP 패드 컨디셔너의 사시도이다. 도 3은 도 2의 CMP 패드 컨디셔너의 I-I' 라인을 따라 절단한 단면도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 CMP 패드 컨디셔너(1)는 기판(11), 다이아몬드 박막(12) 및 상기 다이아몬드 박막(12) 상에 돌출되어 형성된 돌출부들(15)를 포함한다.

상기 기판(11)은 이후 상기 다이아몬드 박막(12)의 코팅온도인 900 ^oC에서 안정하고 다이아몬드와의 밀착력을 확보할 수 있는 세라믹 또는 고융점 금속으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 기판(11)은 약 10 cm의 직경 및 약 3 mm의 두께를 가진 세라믹 기판일 수 있다.

예를 들어, 상기 기판(11)이 세라믹으로 이루어진 경우 질화규소(silicon nitride), 탄화규소(silicon carbide) 또는 규소(Si)를 포함할 수 있고, 상기 기판(11)이 고융점 금속으로 이루어진 경우 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W) 및 초경합금을 포함할 수 있다.

상기 다이아몬드 박막(12)은 상기 기판(11)의 표면에 형성되고, 상기 기판(11)의 휨을 최소화하고, 박리가 발생하지 않는 두께로 형성된다. 상기 다이아몬드 박막(12)은 약 10 μm 미만의 두께로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 약 1 μm의 두께를 가질 수 있다.

상기 다이아몬드 박막(12)의 역할은 실시간 컨디셔닝 중 발생가능한 기판의 화학적, 기계적인 연마를 방지하기 위함이다. 따라서, 원하는 목적에 따라 상기 다이아몬드 박막(12)의 두께를 달리할 수 있으나, 막이 두꺼울 경우 상기 다이아몬드 박막(12)의 잔류응력으로 인한 기판의 휨 현상이나 박막의 박리가 발생할 가능성이 있으므로 주의가 요구된다.

상기 다이아몬드 박막(12)은 증착 조건에 따라 마이크로 다이아몬드 박막과 나노 다이아몬드 박막으로 나누어진다. 나노 다이아몬드 박막의 경우 잔류응력이 매우 낮아 기판의 휨이나 막의 박리 방지에 유리하다.

상기 돌출부들(15)은 다이아몬드로 이루어져 있으며, 상기 다이아몬드 박막(12) 상에 매트릭스 형태(matrix)로 배열된다. 상기 다이아몬드 박막(12) 상에는 상기 돌출부들(15)에 의해 격자(grid) 모양의 홈(groove, 13)이 형성된다.

상기 돌출부들(15)은 일정한 모양으로 형성되며, 일정한 간격으로 배열될 수 있다. 상기 돌출부들(15)는 기둥, 뿔, 또는 뿔대 모양을 가질 수 있고, 예를 들어, 원기둥, 다각기둥, 원뿔대 또는 다각뿔대 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다.

상기 돌출부들(15)는 일정한 높이와 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 돌출부들(15)는 원뿔대 모양을 가지며, 직경은 약 100 μm이고, 높이는 약 80 μm일 수 있다.

본 실시예에서는 상기 기판(11) 상에 상기 다이아몬드 박막(12)을 형성하였으나, 상기 기판(11) 및 상기 다이아몬드 박막(12) 대신 하나의 다이아몬드 기판(미도시)을 사용할 수도 있다. 이 경우, 상기 돌출부들(15)은 상기 다이아몬드 기판 상에 형성된다.

상기 다이아몬드 기판은 화학기상증착을 이용하여 합성할 수 있으며, 핫 필라민트 화학증착법(hot filament CVD), 마이크로웨이브 플라즈마 화학증착법(microwave PACVD) 등 다이아몬드를 합성할 수 있는 모든 방법에 의해 가능하다.

상기 CMP 패드 컨디셔너(1)는 필요한 크기로 절단되어 컨디셔닝 장비와 결합되는 몸체부(미도시)에 부착되어 절삭부로 사용될 수 있다. 상기 몸체부는 스테인레스스틸, 엔지니어링 플라스틱, 세라믹 중 하나의 물질로 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 상기 CMP 패드 컨디셔너는 상기 다이아몬드 박막 상에 다이아몬드로 형성된 돌출부들이 형성되므로, CMP 공정 중 발생할 수 있는 컨디셔너의 부식, 기판의 휨 현성 및 다이아몬드의 탈착을 방지할 수 있다.

따라서, 반도체 제조의 불량률을 개선하여 생산성을 증가시킬 수 있다. 또한, 상기 CMP 패드 컨디셔너를 재사용할 수 있으므로 경제적으로나 환경적으로 활용성이 우수하다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 CMP 패드 컨디셔너(1)의 제조 방법을 설명한다.

도 4a 내지 도 4e는 도 2의 CMP 패드 컨디셔너의 제조방법을 설명하는 단면도들이다. 도 5는 CMP 패드 컨디셔너의 제조방법에 사용되는 마스크의 평면도이다.

도 4a를 참조하면, 평탄한 기판(11)을 준비한다. 상기 기판(11)은 이후 상기 다이아몬드 박막(12)의 코팅온도인 900 ^oC에서 안정하고 다이아몬드와의 밀착력을 확보할 수 있는 세라믹 또는 고융점 금속으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 기판(11)은 약 10 cm의 직경 및 약 3 mm의 두께를 가진 세라믹 기판일 수 있다.

상기 기판(11)이 세라믹으로 이루어진 경우 질화규소(silicon nitride), 탄화규소(silicon carbide), 또는 규소(Si)를 포함할 수 있고, 상기 기판(11)이 고융점 금속으로 이루어진 경우 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W) 및 초경합금을 포함할 수 있다.

상기 기판(11)을 평탄하게 래핑(lapping)하고, 표면을 일반적인 샌딩(sanding) 처리할 수 있다. 이러한 처리는 후속 공정인 다이아몬드 증착 공정에서 다이아몬드와의 밀착력을 확보하기 위함이다.

도 4b를 참조하면, 상기 기판(11) 상에 다이아몬드 박막(12)을 형성한다.

상기 다이아몬드 박막(12)은 핫 필라멘트 화학기상증착법(hot filament CVD) 또는 플라즈마 화학기상증착법(PACVD)으로 상기 기판(11) 상에 코팅될 수 있다. 상기 다이아몬드 박막(12)의 역할은 실시간 컨디셔닝 중 발생가능한 기판의 화학적, 기계적인 연마를 방지하기 위함이다.

따라서, 원하는 목적에 따라 상기 다이아몬드 박막(12)의 두께를 달리할 수 있으나, 막이 두꺼울 경우 상기 다이아몬드 박막(12)의 잔류응력으로 인한 기판의 휨 현상이나 박막의 박리가 발생할 가능성이 있어 주의가 요구된다.

예를 들어, 상기 다이아몬드 박막(12)은 핫 필라멘트 화학기상증착법을 사용하여 증착하고, 증착 조건은 필라멘트 온도 약 2100 ^oC, 기판온도 약 900 ^oC, 기체 조성 수소 - 2 % 메탄, 증착압력 약 40 torr일 수 있다.

도 4c를 참조하면, 상기 다이아몬드 박막(12)이 형성된 상기 기판(11) 상에 마스크(mask, 30)를 위치시킨다. 상기 마스크(30)는 상기 다이아몬드 박막(12)의 표면에 밀착되어 위치할 수 있다.

상기 마스크(30)에는 원하는 모양의 돌출부들(15)을 형성하기 위한 매트릭스(matrix) 형태의 개구부(opening, 35)가 형성되어 있다. 상기 개구부(35)는 일정한 크기와 모양을 가지며, 일정한 간격으로 형성될 수 있다. 상기 개구부(35)는 원형, 사각형, 삼각형 등 다양한 형태로 형성될 수 있다.

상기 마스크(30)는 원형 모양이나 사각형 모양 등 다양한 모양을 가질 수 있으며, 바람직하게는 상기 기판(11)과 동일한 모양을 가진다. 상기 마스크(30)는 본 발명의 CMP 패드 컨디셔너(1)를 제조하기 위해 용도에 맞게 제작되어 사용될 수 있다.

상기 기판(11) 상에 상기 마스크(30)를 위치시키고, 다이아몬드를 증착해야 하므로 상기 마스크(30) 재료는 다이아몬드가 증착되는 약 900 ^oC에서 안정해야 한다. 따라서, 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W) 등의 고융점 금속이나 흑연 등을 마스크 재료로 사용할 수 있다.

몰리브덴(Mo), 텅스텐(W) 등의 고융점 금속은 약 0.1 mm 두께 단위의 포일(foil)이 시판되고 있어 쉽게 사용이 가능하고, 흑연은 판상 가공이 용이하여 쉽게 적용이 가능하다. 예를 들어, 약 0.5 mm 두께 또는 약 1 mm 두께의 금속 포일 또는 약 1 mm 두께의 흑연을 마스크로 채택할 수 있다.

도 5는 상기 마스크(30)의 일례를 보여주는 평면도이다. 예를 들어, 상기 마스크(30)는 두께 약 1 mm 두께의 흑연으로 형성되며, 원형의 개구부(35), 즉, 홀(hole)이 약 1 mm 간격으로 형성될 수 있다.

본 실시예에서, 상기 매트릭스 형태의 개구부(35)를 형성하기 위해 상기 흑연 마스크에 레이저를 이용하여 도트 어레이(dot array)를 형성하였다. 그러나, 레이저뿐만 아니라 마이크로 드릴 또는 미소 방전가공 등 다양한 방법을 이용하여 상기 개구부(35)를 형성할 수 있다.

또한, 상기 개구부(35)로서 원형의 홀을 택한 이유는 원기둥 형태의 돌출부들을 만들기 위함이나, 목적에 따라 삼각형, 사각형 등 다양한 형태를 선택할 수 있다.

도 4d를 참조하면, 상기 기판(11) 상에 마스크(30)를 위치시킨 상태에서 다이아몬드를 증착한다.

상기 기판(11) 상에 마스크(30)를 위치시킨 상태에서 다이아몬드를 증착하므로, 상기 마스크(30)의 개구부(35)에 다이아몬드가 채워진다. 따라서, 상기 마스크(30)의 개구부(35)에 대응하는 돌출부들(15)이 형성된다. 상기 개구부(35)이 매트릭스 형태를 가지므로, 상기 돌출부들(15) 역시 매트릭스 형태로 형성된다.

상기 다이아몬드의 증착은 상기 다이아몬드 박막(12)과 같이 핫 필라멘트 화학기상증착법(hot filament CVD) 또는 플라즈마 화학기상증착법(PACVD)을 이용할 수 있다. 마찬가지로, 핫 필라멘트 화학기상증착법을 사용하여 증착할 경우, 증착 조건은 예를 들어, 필라멘트 온도 약 2100 ^oC, 기판온도 약 900 ^oC, 기체 조성 수소 - 2 % 메탄, 증착압력 약 40 torr일 수 있다.

상기 다이아몬드의 증착시키는 경우, 상기 마스크(30)와 접촉하는 상기 다이아몬드 박막(12) 상에는 증착이 일어나지 않고, 상기 마스크(30)의 개구부(35)에만 증착이 일어난다.

다만, 상기 마스크(30) 상에도 증착이 일어날 수 있다. 특히, 상기 마스크(30)를 반복적으로 사용하는 경우 증착된 다이아몬드가 떨어지면서 상기 마스크(30)를 오염시킬 수 있다. 따라서, 상기 마스크(30) 상에 증착된 다이아몬드(40)는 불필요한 것으로 정기적으로 또는 비정기적으로 제거할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 마스크(30)로서 금속 마스크를 사용하고, 필라멘트 화학기상증착 공정을 사용하는 경우, 필라멘트의 고온으로 인해 상기 마스크(30)의 두께 방향으로 온도차가 발생하여 상기 마스크(30)의 휨이 발생할 수 있다. 이러한 마스크(30)의 휨은 마스크(30)와 기판(11)의 밀착을 방해하여 원하는 곳에 다이아몬드의 증착을 방해할 수 있다.

예를 들어, 몰리브덴(Mo) 마스크의 두께가 약 0.5 mm 인 경우가　약 1 mm인 경우에 비해 휨현상이 작게 나타날 수 있는데, 이러한 문제는 마이크로웨이브 플라즈마 화학증착법(microwave PACVD) 등의 플라즈마 화학증착법 (PACVD)을 사용하는 경우 기판(11)을 별도로 가열함으로 해결할 수 있다.

다른 실시예에서, 상기 마스크(30)로서 흑연 마스크를 사용하여 필라멘트 화학기상증착 공정을 사용하는 경우, 상기 몰리브덴(Mo) 마스크와는 달리 상기 마스크(30) 상에 다이아몬드의 증착이 관찰되지 않았다.

이것은 반응기체인 수소에 의해 흑연이 식각되기 때문이라 판단된다. 또한, 다이아몬드 증착 중 상기 마스크(30)의 휨현상이　관찰되지 않았다. 따라서, 흑연 마스크의 사용이 공정면에서 금속 마스크에 비해 유리한 것으로 판단된다.

도 4e를 참조하면, 다이아몬드를 증착하여 상기 돌출부들(15)을 형성한 후, 상기 기판(11) 상에서 마스크(30)를 제거한다.

상기 마스크(30)를 제거한 경우, 상기 마스크(30)의 개구부(35)에 대응하는 돌출부들(15)이 형성된다. 예를 들어, 상기 개구부(35)가 원형 형상을 갖고, 매트릭스 형태로 배열되었다면, 상기 각 돌출부들(15)은 원기둥 형태를 갖고, 상기 돌출부들(15)은 매트릭스 형태로 배열될 것이다.

상기 다이아몬드 기판을 이용하는 경우, 래핑 공정 외에 다이아몬드 박막을 증착하는 별도 공정이 필요하지 않다.

본 발명에 따른 상기 CMP 패드 컨디셔너의 제조방법은 선택 증착을 이용하여 제조공정을 단순화하므로, CMP 패드 컨디셔너의 생산성을 증가시킬 수 있고, 컨디셔너에서 유발될 수 있는 문제점을 해결하여 CMP 패드 컨디셔너의 안정성을 높일 수 있다.　

본 발명은 반도체의 필수제조공정 중 하나인 CMP 공정에 사용되는 핵심부품인 CMP 패드 컨디셔너에 대한 것이다. 본 발명에 의해 제작된 CMP 패드 컨디셔너는 종래 컨디셔너의 문제점을 해결하여 경제성 있는 컨디셔너의 제조가 가능하고, 반도체의 불량률을 개선할 수 있으며, 이에 따라 그 산업적 이용 가능성은 매우 클 것으로 판단된다.

1: CMP 패드 컨디셔너 11: 기판
12: 다이아몬드 박막 13: 홈
15: 돌출부들 30: 마스크
35: 개구부들

Claims

기판;
상기 기판의 표면에 형성된 다이아몬드 박막; 및
상기 다이아몬드 박막 상에 매트릭스(matrix) 형태로 배열되고 다이아몬드로 이루어진 돌출부들을 포함하는 CMP 패드 컨디셔너.
제1항에 있어서,
상기 각 돌출부들은 기둥, 뿔 또는 뿔대 모양으로 일정하게 형성된 것을 특징으로 하는 CMP 패드 컨디셔너.
제1항에 있어서,
상기 기판은 세라믹 또는 고융점 금속 중 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 CMP 패드 컨디셔너.
제3항에 있어서,
상기 세라믹은 질화규소(silicon nitride), 탄화규소(silicon carbide) 및 규소(Si) 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 고융점 금속은 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W) 및 초경합금 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 CMP 패드 컨디셔너.
제1항에 있어서,
상기 다이아몬드 박막은 1 μm 내지 9 μm의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 CMP 패드 컨디셔너.
기판 상에 다이아몬드 박막을 형성하는 단계;
매트릭스(matrix) 형태의 개구부(opening)를 갖는 마스크(mask)를 상기 다이아몬드 박막 상에 위치시키는 단계;
상기 마스크 상에 다이아몬드를 증착하여 상기 다이아몬드 박막 상에 상기 개구부에 대응하는 돌출부들을 형성하는 단계; 및
상기 마스크를 제거하는 단계를 포함하는 CMP 패드 컨디셔너의 제조방법.
제6항에 있어서, 상기 기판 상에 다이아몬드 박막을 형성하는 단계는,
핫 필라멘트 화학기상증착법(hot filament CVD) 또는 플라즈마 화학기상증착법(PACVD)으로 상기 다이아몬드 박막을 코팅하는 것을 특징으로 하는 CMP 패드 컨디셔너의 제조방법.
제6항에 있어서, 상기 기판 상에 다이아몬드 박막을 형성하는 단계 이후에,
상기 마스크를 제작하는 단계를 더 포함하며, 상기 마스크는 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W) 및 흑연 중 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 CMP 패드 컨디셔너의 제조방법.
제8항에 있어서, 상기 마스크를 제작하는 단계는,
레이저, 마이크로 드릴, 또는 미소 방전가공 중 하나를 이용하여 상기 마스크에 도트 어레이를 형성하는 것을 특징으로 하는 CMP 패드 컨디셔너의 제조방법.
제6항에 있어서, 상기 개구부에 대응하는 돌출부들을 형성하는 단계 이후에,
상기 마스크 상에 증착된 다이아몬드를 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 CMP 패드 컨디셔너의 제조방법.
다이아몬드 기판을 준비하는 단계;
매트릭스(matrix) 형태의 개구부(opening)를 갖는 마스크(mask)를 상기 다이아몬드 기판 상에 위치시키는 단계;
상기 마스크 상에 다이아몬드를 증착하여 상기 다이아몬드 기판 상에 상기 개구부에 대응하는 돌출부들을 형성하는 단계; 및
상기 마스크를 제거하는 단계를 포함하는 CMP 패드 컨디셔너의 제조방법.
제6항에 있어서, 상기 기판 상에 다이아몬드 박막을 형성하는 단계 이전에,
상기 마스크를 제작하는 단계를 더 포함하며, 상기 마스크는 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W) 및 흑연 중 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 CMP 패드 컨디셔너의 제조방법.