DIAMOND 파쇄 거동에 따른 CMP PAD CONDITIONER DISK성 Scratch 감소 연구

Abstract

본 논문에서는 CMP(Chemical Mechanical Polishing) DISK성 Scratch 감소를 위해 Pad conditioner의 주요 요소인 공업용 다이아몬드는 대부분 HTHP (High Temperature High Pressure) 방식으로 제조 되고 있으며, 짧은 시간에 높은 온도로 제작하기 위하여 금속 촉매제를 넣어 제작을 하고 있다. 이러한 금속 촉매제들은 다이아몬드 내 불순물이 함유되게 되고, 이러한 불순물은 다이아몬드의 성장 시 내부에 함유되어 다이아몬드 강도를 떨어뜨리게 되어 CMP 시에 Scratch, Defect 등의 문제점을 유발하게 된다. 본 연구에서는 Pad Conditioner 중 다이아몬드 원석 파쇄 방법 (즉, 취약한 다이아몬드 제거 방법)연구를 통한 scratch 및 Defect 개선 실험을 진행 하였다. 일반적으로 CMP상에서 발생하는 scratch 및 defect 경향성을 보면, 소모품인 Pad, Slurry, Pad Conditioner등의 소모품에 의하여, 발생하는 경우가 있다. 이러한 scratch는 CMP 후의 최종 수율에 영향을 미치며, 이러한 소모품들에 대한 개선 연구들이 많이 진행 되고 있다. 소모품 중에서 CMP Pad Conditioner의 주요 요소인 다이아몬드 파쇄 방법 평가를 통한 scratch 및 defect 개선 방법에 대하여 연구를 진행하였다. 연구에 사용된 다이아몬드는 Pad Conditioner에서 가장 많이 사용되고 있는 DI (미국)사의 #80/100 MBG640 제품으로 평가 진행하였으며, 파쇄 방법으로는 자체 제작한 Ball crushing (다이아몬드와 스틸볼을 혼합하여, 상하 운동을 통한 다이아몬드 파쇄 방법)과 Air crushing (Air 압력을 통하여 다이아몬드를 Target에 부딪히게 하게, 미세 충격을 통한 파쇄 방법) 이용하여 다이아몬드 파쇄 방법을 진행 하였으며 파쇄된 다이아몬드는 시간별로 sieve를 통하여 걸러내 파쇄량을 조사 하였으며, 파쇄량이 안정화 되는 시점을 내마모성이 가장 좋은 것으로 판단하여, Pad Conditioner를 제작하여 scratch 평가를 실시하였다. 평가 결과 Defect(>0.09㎛) 및 scratch 발생률이 기존대비 75% 감소 되는 것으로 나타났다.