KR101009609B1 - Polishing pad and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 실리콘 웨이퍼, 디스플레이용 판상유리 등의 CMP 공정에 사용되는 연마패드 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명은 필름(3)상에 마이크로 몰딩을 위한 형상층(4)을 형성하고, 그 위에 광반응성 수지를 입힌 후 경화하여 광반응성 수지층(1)을 제조하고, 이로부터 상기 필름(3)과 형상층(4)들을 분리, 제거하여 광반응성 수지층(1)의 일면에 패턴(1a)들을 형성하고, 광반응성 수지층(1) 중 패턴(1a)들이 형성된 일면은 연마하고 나머지 일면에는 접착층(2)을 형성하여 연마패드를 제조한다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polishing pad used for a CMP process such as a silicon wafer, a plate glass for a display, and a manufacturing method thereof. The present invention forms a shape layer 4 for micro molding on a film 3, and The photoreactive resin is coated on and cured to prepare a photoreactive resin layer (1), and the film (3) and the shape layer (4) are separated therefrom and removed to form a pattern (on one side of the photoreactive resin layer (1). 1a) are formed, and one surface on which the patterns 1a are formed in the photoreactive resin layer 1 is polished, and an adhesive layer 2 is formed on the other surface to manufacture a polishing pad.
본 발명은 원하는 크기 및 형상으로 패턴(1a)을 형성할 수 있고, 패턴(1a)의 재현성과 균일성을 크게 향상시킬 수 있다. 그로인해 본 발명의 연마패드는 연마시 스크래치 발생율이 낮고, 연마효율도 우수한 장점이 있다.The present invention can form the pattern 1a in a desired size and shape, and can greatly improve the reproducibility and uniformity of the pattern 1a. Therefore, the polishing pad of the present invention has the advantage of low scratch rate and excellent polishing efficiency.
연마, 패드, CMP, 웨이퍼, 패턴, 몰딩, 마이크로, 형상, 재현성 Polishing, Pads, CMP, Wafers, Patterns, Molding, Micro, Shape, Reproducibility
Description
도 1은 본 발명에 따른 연마패드의 단면도.1 is a cross-sectional view of a polishing pad according to the present invention.
도 2는 필름(3) 상에 형상층(4)이 형성된 상태를 나타내는 단면도.2 is a cross-sectional view showing a state in which the
도 3은 도 2의 형상층(4) 위에 광반응성 수지층(1)이 형성된 상태를 나타내는 단면도.3 is a cross-sectional view showing a state in which a
도 4는 도 3으로부터 필름(3)과 형상층(4)이 제거된 상태를 나타내는 단면도.4 is a cross-sectional view showing a state in which the
도 5는 종래 연마패드의 단면 모식도.5 is a schematic cross-sectional view of a conventional polishing pad.
* 도면 중 주요부분에 대한 부호설명* Code description for main parts of the drawings
1 : 광반응성 수지층 1a : 패턴1:
2 : 접착층 3 : 필름2: adhesive layer 3: film
4 : 형상층4: shape layer
본 발명은 화학적 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing : 이하 "CMP"라고 약칭한다), 특히 집적회로 칩이나 이와 유사한 물건의 제조에 사용되는 실리콘 웨이퍼 또는 디스플레이용 판상유리 또는 다른 기판을 평탄화하는 CMP 방법에 유용한 연마패드 및 그의 제조방법에 관한 것이다.The present invention is useful for chemical mechanical polishing (CMP), particularly for CMP methods of planarizing flat glass or other substrates for silicon wafers or displays used in the manufacture of integrated circuit chips or the like. A polishing pad and a method of manufacturing the same.
실리콘 웨이퍼 등을 CMP 연마 장치에 의해 매끄럽게 처리되며, CMP 연마장치는 연마패드가 장착되는 원형 회전판을 갖는 하부 보드, 실리콘 웨이퍼를 연마패드에 밀착시키는 상부보드 및 슬러리를 연마패드로 공급하는 장치를 포함한다.The silicon wafer and the like are smoothly processed by the CMP polishing apparatus, and the CMP polishing apparatus includes a lower board having a circular rotating plate on which the polishing pad is mounted, an upper board which adheres the silicon wafer to the polishing pad, and a device for supplying slurry to the polishing pad. do.
화학-기계적 연마인 CMP 작업은 표면에 집적회로가 제작될 반도체 웨이퍼를 구동하는 연마패드와 반대 방향으로 밀어 보내서 퇴적된 Si계열을 포함한 산화물을 제거하고, 웨이퍼상에 매우 평활하고 평탄한 면을 생성하는 작업으로서, CMP 작업 동안에 탈이온수 및/또는 화학적으로 활성인 시약을 연마액과 함께 웨이퍼와 연마패드의 계면에 도포한다.Chemical-mechanical polishing, a CMP operation, pushes the surface of the semiconductor wafer on which the integrated circuit will be fabricated in the opposite direction to remove oxides, including deposited Si-based oxides, and creates a very smooth and flat surface on the wafer. As an operation, deionized water and / or chemically active reagents are applied along with the polishing liquid to the interface between the wafer and the polishing pad during the CMP operation.
종래, CMP 방법에 사용되는 연마패드로서 대한민국 공개특허 제2000-70068호에서는 기판상에 코팅 또는 라미네이팅 방식등으로 광반응성 수지층을 형성한 다음, 상기 광반응성 수지층 위에 일정한 패턴을 갖는 광마스크를 위치시킨 다음, 상기 광마스크 위에서 광반응성 수지층을 향해 전자기선 빔을 조사하여 연마패드를 제조하는 방법을 게재하고 있다.Conventionally, in Korean Patent Laid-Open No. 2000-70068 as a polishing pad used in a CMP method, a photoreactive resin layer is formed on a substrate by coating or laminating, and then a photomask having a predetermined pattern is formed on the photoreactive resin layer. After positioning, a method of manufacturing a polishing pad is disclosed by irradiating an electromagnetic beam to the photoreactive resin layer on the photomask.
구체적으로, 상기 광반응성 수지층 중에서 광마스크에 의해 전자기선이 차단되는 부분은 광반응을 일으키지 않아 이후 공정에서 제거되어 패턴(5a)을 형성하고, 광마스크에 의해 광자기선이 차단되지 않는 부분은 광반응을 일으켜 고형화 되어 이후 공정에서 제거되지 않고 그대로 남아 있게 되는, 다시말해 광마스크에 의한 사진 전자방식으로 도 5에 도시된 바와 같이 표면에 패턴(5a)들이 형성되어 있는 연마패드를 제조하는 방법을 게재하고 있다.Specifically, a portion of the photoreactive resin layer in which electromagnetic radiation is blocked by the photomask does not cause photoreaction, and thus is removed in a later process to form a pattern 5a, and a portion in which the photomagnetic rays are not blocked by the photomask. A method of manufacturing a polishing pad in which patterns 5a are formed on a surface of the surface as shown in FIG. Is showing.
도 5는 상기 종래방법으로 제조된 연마패드의 단면 개략도이다.5 is a schematic cross-sectional view of the polishing pad manufactured by the conventional method.
그러나, 상기의 종래방법은 광마스크에 의한 사진 전자방식을 채용하기 때문에, 패턴(5a)상의 홈의 깊이와 깊이에 따른 내부의 형상을 조절하기 어려우며, 대형화하고 있는 연마패드에 적합한 대구경의 광마스크제작의 어려움 및 광마스크를 위한 고가의 장비를 사용해야만 하는 등의 어려움이 있었다.However, since the conventional method employs a photoelectronic method using an optical mask, it is difficult to control the internal shape according to the depth and depth of the groove on the pattern 5a, and a large-diameter optical mask suitable for an enlarged polishing pad. Difficulties such as manufacturing difficulties and the need to use expensive equipment for photomasks.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결할 수 있도록, 광반응성 수지층(1)의 일면에 몰딩방식으로 원하는 형상의 패턴을 균일하게 형성하여 연마패드를 제조하는 방법을 제공하고자 한다.The present invention is to provide a method for manufacturing a polishing pad by uniformly forming a pattern of a desired shape by molding on one surface of the photoreactive resin layer (1) to solve the above conventional problems.
또한, 본 발명을 광반응성 수지층(1)의 표면에 패턴이 균일하게 형성되어 연마시 스크래치 발생율이 낮고, 연마효율도 우수한 연마패드를 제공하고자 한다.In addition, the present invention is to provide a polishing pad having a low scratch occurrence rate and excellent polishing efficiency because the pattern is uniformly formed on the surface of the photoreactive resin layer (1).
이하, 첨부된 도면 등을 통하여 본 발명을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
먼저, 본 발명에서는 필름(3)상에 마이크로 몰딩을 위한 형상층(4)을 형성하고, 그 위에 광반응성 수지를 입힌 후 경화하여 광반응성 수지층(1)을 제조하고, 이로부터 상기 필름(3)과 형상층(4)들을 분리, 제거하여 광반응성 수지층(1)의 일면에 패턴(1a)들을 형성하고, 광반응성 수지층(1) 중 패턴(1a)들이 형성된 일면은 연마하고 나머지 일면에는 접착층(2)을 형성하여 도 1과 같은 구조의 연마패드를 제조한다.First, in the present invention, the
도 1은 본 발명에 따른 연마패드의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a polishing pad according to the present invention.
본 발명의 연마패드는 도 1에 도시된 바와 같이 표면에 패턴(1a)들이 형성되어 있는 광반응성 수지층(1)과 상기 광반응성 수지층(1)의 이면에 부착되어 있는 접착층(2)으로 구성된다.The polishing pad of the present invention is a photoreactive resin layer (1) having a pattern (1a) formed on the surface as shown in Figure 1 and an adhesive layer (2) attached to the rear surface of the photoreactive resin layer (1) It is composed.
본 발명에서는 먼저, 도 2에 도시된 바와 같이 필름(3) 상에 마이크로 몰딩을 위한 형상층(4)을 형성한다.In the present invention, first, as shown in FIG. 2, the
다음으로는 도 3에 도시된 바와 같이 상기 형상층(4) 위에 광반응성 수지를 일정한 두께로 입힌 다음 이를 경화시켜 광반응성 수지층(1)을 제조한다.Next, as shown in FIG. 3, a photoreactive resin is coated on the
상기 광반응성 수지에 자외선을 조사하여 광반응성 수지를 경화시킴으로써 광반응성 수지층(1)을 제조한다.The
다음으로는, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 광반응성 수지층(1)으로부터 상기 필름(3)과 형상층(4)들을 분리, 제거하여 광반응성 수지층(1)의 일면에 패 턴(1a)들을 형성한다.Next, as shown in FIG. 4, the
상기 패턴(1a)은 형상층(4)과 같은 모양이며, 요홈 및 슬리트 등이다.The
다음으로는, 광반응성 수지층(1) 중 패턴(1a) 들이 형성된 일면은 연마하고, 나머지 일면에는 접착층(2)을 형성하여 도 1과 같은 단면구조를 갖는 연마패드를 제조한다.Next, one surface on which the
본 발명에서는 종래 마스크에 의한 사진 전자방식 대신에 마이크로 몰딩 방식으로 연마패드의 표면에 패턴(1a)들을 형성하기 때문에 원하는 패턴의 크기 및 형상을 형성시킬 수 있고, 패턴의 균일성과 재현성도 우수하다.In the present invention, since the
본 발명에서는 연마처리된 실리콘 웨이퍼의 표면 조도와 스크래치 발생율을 아래와 같이 평가하였다.In the present invention, the surface roughness and scratch occurrence rate of the polished silicon wafer were evaluated as follows.
실리콘 웨이퍼의 표면평균 조도Surface Average Roughness of Silicon Wafers
공초점 레이져 스캐닝 마이크로스코프(Confocal laser scanning microscope: 이하"LSM"이라고 한다)의 설비 일종인 칼 짜이스(Carl zeiss) 회사의 제품 LSM 5 PASCAL과 LSM용 토포그라피(Topography)인 소프트웨어 패키지 또는 이와 유사한 성능을 가진 LSM장비를 이용하여 측정한다.Carl Zeiss, a type of confocal laser scanning microscope (LSM) facility, LSM 5 PASCAL, a topography software package for LSM, or similar performance. Measure by using LSM equipment.
구체적으로, 폴리싱 가공된 실리콘 웨이퍼의 표면면적 범위 (가로 1,000㎛ x 세로 1000㎛)를 레이져로 주사(Scanning)하여 JIS B 0601 에 근거하여 표면에 형성된 요철을 10곳의 중심선평균조도(Ra)값을 측정하여 그 산술평균값으로 폴리싱 가공된 실리콘 웨이퍼의 표면의 십점평균조도(Rz)를 구한다.Specifically, the center line average roughness (Ra) value of 10 irregularities formed on the surface according to JIS B 0601 by scanning the surface area range (width 1,000 μm x length 1000 μm) of the polished silicon wafer with a laser Is measured and the ten point average roughness Rz of the surface of the polished silicon wafer is obtained from the arithmetic mean value.
이하 십점평균조도(Rz)를 표면평균조도로 칭한다.Hereinafter, the ten point average roughness Rz is called surface average roughness.
스크래치 발생율(%)Scratch Rate (%)
실리콘 웨이퍼를 100 평방인치면적을 연마패드로 연마시 스크래치 결점이 발생되는 스크래치 건수를 파악하여 이를 다음 식에 대입하여 계산한다.The number of scratches generated when scratching a silicon wafer with 100 square inch area by polishing pad is identified and substituted into the following equation.
스크래치발생율(%) = (스크래치 건수/100평방인치) x 100Scratch Rate (%) = (Scratch Count / 100 Sq Inch) x 100
단, 스크래치 건수가 100을 초과하는 경우는 100으로 둔다.However, if the number of scratches exceeds 100, leave it at 100.
여기서 스크래치 판독은 숙련된 전문가의 육안판정에 의하여 판정을 하게 되며 육안으로 스크래치인지 아닌지 판독이 어려운 희미한 결점의 경우는 암시야조명과 이미지분석 소프트웨어가 설치된 광학계 현미경의 부가적인 측정에 의존할 수 있다. The scratch reading is judged by visual judgment by a skilled expert, and in the case of a faint defect that is difficult to read whether it is scratched with the naked eye, it may rely on the additional measurement of an optical microscope equipped with dark field illumination and image analysis software.
또한 스크래치는 길이방향과 폭방향의 길이의 비가 10 대 1 이상이 되는 흠을 스크래치로 판단한다.In addition, the scratch judges the scratch that the ratio of the length in the longitudinal direction and the width direction to be 10 to 1 or more.
이하, 실시예 및 비교실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 살펴본다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples.
그러나, 본 발명은 하기 실시예에 의해 그의 권리범위가 특별하게 한정되는 것은 아니다.However, the present invention is not particularly limited by the following examples.
실시예 1Example 1
폴리에스테르 필름(3) 상에 마이크로 몰딩을 위해서 도 2와 같이 반구형 형태를 갖는 형상층(4)을 형성하였다.A
상기 형상층의 최대 직경은 10㎛이고, 높이는 20㎛이고, 상호간의 간격은 50㎛ 이였다.The maximum diameter of the said shape layer was 10 micrometers, the height was 20 micrometers, and the space | interval was 50 micrometers.
다음으로는 상기 형상층(4) 위에 도 3과 같이 광반응성 수지(공중합이 가능한 폴리에스테르 우레탄 수지)를 20㎜의 두께로 입힌 후 그 위에 자외선을 조사하여 상기 광반응성 수지를 경화시켜 광반응성 수지층(1)을 제조하였다.Next, a photoreactive resin (copolymerizable polyester urethane resin) is coated on the
다음으로는 상기 광반응성 수지층(1)으로부터 상기 폴리에스테르 필름(3)과 형상층(4)들을 분리, 제거하여 광반응성 수지층(1)의 일면에 요홈의 패턴(1a)들을 형성하고, 패턴(1a)들이 형성된 면은 연마하고 나머지 일면에는 접착제층(2)을 형성하여 연마패드를 제조하였다.Next, the
제조된 상기의 연마패드를 사용하여 실리콘 웨이퍼 100 평방인치를 아래와 같은 조건으로 연마하였다.100 square inches of the silicon wafer was polished under the following conditions using the prepared polishing pad.
연마조건Polishing condition
- 폴리싱 기계 : GNP Technology사의 Poli-500 Polisher-Polishing machine: GNP Technology's Poli-500 Polisher
- 연마시간 : 10분-Polishing time: 10 minutes
- 하방력 : 웨이퍼 표면에서 250g/㎠(3.5psi)Down force: 250g / cm2 (3.5psi) on the wafer surface
- 연마정반 속도 : 120rpm-Polishing Table Speed: 120rpm
- 웨이퍼 캐리어 속도 : 120rpmWafer Carrier Speed: 120rpm
- 슬러리 유동량 : 700㎖/분Slurry flow rate: 700 ml / min
- 슬러리 타입 : 날코(Nalco)2371, DIW와 슬러리를 15:1로 희석시킨 실리카 계 슬러리-Slurry type: Nalco 2731, silica slurry diluted with DIW and slurry at 15: 1
상기와 같이 연마(폴리싱) 처리된 실리콘 웨이퍼의 표면 평균조도와 스크래치 발생율을 측정한 결과는 표 1과 같다.Table 1 shows the results of measuring surface average roughness and scratch rate of the polished (polished) silicon wafer.
비교실시예Comparative Example 1 One
폴리에스테르 필름상에 실시예 1에서 사용한 광반응성 수지를 20㎜의 두께로 코팅하여 광반응성 수지층을 형성한 다음, 상기 광반응성 수지층 위에 100㎛의 간격으로 자외선을 교대로 차단 및 통과시키는 광마스크를 배열하고, 여기에 자외선을 조사하여 도 5와 같은 단면 구조를 갖는 연마패드를 제조하였다.The photoreactive resin used in Example 1 was coated on the polyester film to a thickness of 20 mm to form a photoreactive resin layer, and then light was alternately blocked and passed through ultraviolet rays at intervals of 100 μm on the photoreactive resin layer. The mask was arranged and irradiated with ultraviolet rays to prepare a polishing pad having a cross-sectional structure as shown in FIG. 5.
상기 연마패드의 표면에 형성된 요홈인 패턴은 최대직경이 50㎛이고 깊이가 30㎛이고 상호간의 간격은 100㎛이였다.The grooves formed on the surface of the polishing pad had a maximum diameter of 50 μm, a depth of 30 μm, and a space of 100 μm.
제조된 연마패드를 사용하여 실시예 1과 동일한 연마조건으로 실리콘 웨이퍼 100 평방인치를 연마하였다. 100 square inches of the silicon wafer was polished under the same polishing conditions as in Example 1 using the prepared polishing pad.
상기와 같이 연마(폴리싱) 처리된 실리콘 웨이퍼의 표면평균 조도와 스크래치 발생율을 측정한 결과는 표 1과 같다.Table 1 shows the results of measuring the surface average roughness and scratch rate of the polished (polished) silicon wafer as described above.
실시예 1은 패턴이 미세하고 균일하여 스크래치 발생율과 연마성능(연마처리된 웨이퍼의 표면 평균조도) 비교실시예 1보다 양호하였다.Example 1 was finer and more uniform in pattern and was better than scratch rate and polishing performance (surface average roughness of the polished wafer).
본 발명은 원하는 크기 및 형상으로 패턴(1a)을 형성할 수 있고, 패턴(1a)의 재현성과 균일성을 크게 향상시킬 수 있다. 그로인해 본 발명의 연마패드는 연마시 스크래치 발생율이 낮고, 연마효율도 우수한 장점이 있다.The present invention can form the
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