KR101120533B1 - 연마 패드 - Google Patents

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KR101120533B1
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요시유키 나카이
쓰요시 기무라
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도요 고무 고교 가부시키가이샤
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Abstract

넓은 파장 범위(특히, 단파장측)에서 광학적 검지 정밀도가 우수한 연마 패드를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 상기 연마 패드를 이용하여 반도체 웨이퍼의 표면을 연마하는 공정을 포함하는 반도체 디바이스의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 연마 영역 및 광투과 영역을 포함하는 연마층을 가지는 연마 패드에 있어서, 상기 광투과 영역은 방향환 농도가 2중량% 이하인 폴리우레탄 수지로 형성되고, 동시에 상기 광투과 영역의 광투과율은 파장 300～400nm의 전체 범위에서 30% 이상인 것을 특징으로 하는 연마 패드.
연마, 패드, 웨이퍼, 반도체, 광투과, 폴리우레탄, 방향환

Description

연마 패드{POLISHING PAD}
본 발명은 렌즈, 반사 미러 등의 광학 재료나 실리콘 웨이퍼, 하드디스크용 유리 기판, 알루미늄 기판, 및 일반적인 금속 연마 가공 등의 고도의 표면 평탄성이 요구되는 재료의 평탄화 가공을 안정적이면서, 동시에 높은 연마 효율로 행할 수 있는 연마 패드의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 제조 방법에 의해 얻어지는 연마 패드는, 특히 실리콘 웨이퍼와 그 위의 산화물층, 금속층 등이 형성된 디바이스를, 이들 산화물층이나 금속층을 적층?형성하기 전에 평탄화하는 공정에 바람직하게 사용된다.
반도체 장치를 제조할 때에는, 웨이퍼 표면에 도전성막을 형성하고, 포토리소그래피, 에칭 등을 행함으로써 배선층을 형성하는 공정과, 배선층 위에 층간 절연막을 형성하는 공정 등이 행해지고, 이들 공정에 의해 웨이퍼 표면에 금속 등의 도전체나 절연체로 형성되는 요철이 생성된다. 최근, 반도체 집적 회로의 고밀도화를 위하여 배선의 미세화나 다층 배선화가 진행되고 있으며, 이에 따라서, 웨이퍼 표면의 요철을 평탄화하는 기술이 중요시되고 있다.
웨이퍼 표면의 요철을 평탄화하는 방법으로서는, 일반적으로 케미컬 메커니컬 폴리싱(이하, CMP라 지칭함)이 채용되고 있다. CMP는 웨이퍼의 피연마면을 연 마 패드의 연마면에 압착한 상태에서, 연마 입자가 분산되어 있는 슬러리형 연마제(이하, 슬러리라 지칭함)를 이용하여 연마하는 기술이다. CMP에서 일반적으로 사용하는 연마 장치는, 예를 들면, 도 1에 나타낸 바와 같이, 연마 패드(1)를 지지하는 연마 정반(2)과, 피연마재(반도체 웨이퍼)(4)를 지지하는 지지대(폴리싱 헤드)(5)와 웨이퍼를 균일 가압하기 위한 지지재와, 연마제의 공급 기구를 구비하고 있다. 연마 패드(1)는, 예를 들면, 양면 테이프로 부착함으로써, 연마 정반(2)에 장착된다. 연마 정반(2)과 지지대(5)는, 각각 지지된 연마 패드(1)와 피연마재(4)가 대향 배치되며, 각각 회전축(6, 7)을 구비하고 있다. 또한, 지지대(5) 측에는, 피연마재(4)를 연마 패드(1)에 압착하기 위한 가압 기구가 설치되어 있다.
CMP를 실시하는 중에 웨이퍼 표면의 평탄도를 판정해야 하는 문제가 있다. 즉, 희망하는 표면 특성이나 평면 상태에 도달한 시점을 검지할 필요가 있다. 종래, 산화막의 막 두께나 연마 속도 등과 관련해서는, 테스트 웨이퍼를 정기적으로 처리하고, 결과를 확인한 후 제품이 되는 웨이퍼를 연마 처리해왔다.
하지만, 이 방법에서는, 테스트 웨이퍼를 처리하는 시간과 비용이 소요되며, 또한, 사전 가공이 전혀 행해지지 않은 테스트 웨이퍼와 제품 웨이퍼에 있어서는, CMP 특유의 로딩 효과에 의해 연마 결과가 상이하여, 제품 웨이퍼를 실제로 가공해 보지 않으면, 가공 결과를 정확하게 예상하기 곤란하다.
따라서, 최근에는 상기 문제점을 해소하기 위하여, CMP 가공시에 현장에서 희망하는 표면 특성이나 두께가 얻어진 시점을 검출할 수 있는 방법이 요망되고 있다. 이러한 검지에 대해서는 여러 가지 방법이 이용되고 있지만, 측정 정밀도나 비접촉 측정에 있어서의 공간 분해능의 점에서 광학적 검지 수단이 주류가 되고 있다.
광학적 검지 수단은 구체적으로는 광 빔을 창(광투과 영역)을 통하여 연마 패드 건너편의 웨이퍼에 조사하고, 그 반사에 의해 발생하는 간섭 신호를 모니터링함으로써 연마의 종점을 검지하는 방법이다.
현재, 광 빔으로서는, 300～800mn에 파장광을 가지는 할로겐 램프를 사용한 백색광이 일반적으로 이용되고 있다.
이러한 방법에서는, 웨이퍼의 표면층의 두께의 변화를 모니터링하고, 표면 요철의 근사적인 깊이를 판단함으로써 종점이 결정된다. 이러한 두께의 변화가 요철의 깊이와 동일해진 시점에서 CMP 프로세스를 종료시킨다. 또한, 이러한 광학적 수단에 의한 연마의 종점 검지법 및 그 방법에 이용할 수 있는 연마 패드에 대해서는 여러 가지가 제안되어 왔다.
예를 들면, 고체이며 균질한 190nm 내지 3500nm의 파장광을 투과하는 투명한 폴리머 시트를 적어도 일부분에 가지는 연마 패드가 개시되어 있다(특허 문헌 1). 또한, 계단식 투명 플러그가 삽입된 연마 패드가 개시되어 있다(특허 문헌 2). 또한, 폴리싱면과 동일면인 투명 플러그를 가지는 연마 패드가 개시되어 있다(특허 문헌 3).
또한, 방향족 폴리아민을 함유하지 않는 폴리우레탄 수지로 형성되고, 동시에 파장 400～700nm의 전체 영역에 있어서의 광투과율이 50% 이상인 광투과 영역을 가지는 연마 패드가 개시되어 있다(특허 문헌 4).
또한, 투과도가 파장 450～850nm 영역에서 30% 이상인 창 부재를 가지는 연마 패드가 개시되어 있다(특허 문헌 5).
상기와 같이, 광 빔으로서는 할로겐 램프를 사용한 백색광 등이 이용되고 있지만, 백색광을 이용할 경우에는 다양한 파장광을 웨이퍼상에 적용할 수 있고, 많은 웨이퍼 표면의 프로필이 얻어진다는 장점이 있다. 이 백색광을 광 빔으로서 이용할 경우에는, 넓은 파장 범위에서 검출 정밀도를 높일 필요가 있다. 그러나, 종래의 창(광투과 영역)을 가지는 연마 패드는, 단파장측(자외선 영역)에서의 검출 정밀도가 대단히 나쁘고, 광학적 종점 검출에 오작동이 생긴다는 문제가 있었다. 향후, 반도체 제조에 있어서의 고집적화?초소형화에 있어서, 집적 회로의 배선폭은 점점 작아질 것으로 예상되므로, 이 경우에는 고정밀도의 광학적 종점 검지가 필요하지만, 종래의 종점 검지용 창은 넓은 파장 범위(특히, 단파장측)에서 충분히 만족스러운 정밀도를 나타내지 못한다.
특허 문헌 1: 특표 평 11-512977호 공보
특허 문헌 2: 특개 평 9-7985호 공보
특허 문헌 3: 특개 평 10-83977호 공보
특허 문헌 4: 특허 제3582790호 명세서
특허 문헌 5: 특표 2003-48151호 공보
[발명이 해결하고자 하는 과제]
본 발명은 넓은 파장 범위(특히, 단파장측)에서 광학적 검지 정밀도가 우수한 연마 패드를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 상기 연마 패드를 이용하여 반도체 웨이퍼의 표면을 연마하는 공정을 포함하는 반도체 디바이스의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
[과제를 해결하기 위한 수단]
본 발명자는 상술한 바와 같은 사정을 감안하여 연구를 거듭한 결과, 연마 패드용 광투과 영역으로서, 후술하는 광투과 영역을 이용함으로써, 상기 과제를 해결할 수 있음을 발견하였다.
즉, 본 발명은 연마 영역 및 광투과 영역을 포함하는 연마층을 가지는 연마 패드에 있어서, 상기 광투과 영역은 방향환 농도가 2중량% 이하의 폴리우레탄 수지로 형성되고, 동시에 상기 광투과 영역의 광투과율은 파장 300～400nm의 전체 범위에서 30% 이상인 것을 특징으로 하는 연마 패드에 관한 것이다.
광투과 영역을 통과하는 광의 강도 쇠퇴가 적을수록 연마 종점의 검출 정밀도나 막 두께의 측정 정밀도를 높일 수 있다. 그러므로, 사용하는 측정광의 파장에서의 광투과율의 정도는 연마 종점의 검출 정밀도나 막 두께의 측정 정밀도를 결정짓기 위하여 중요하다. 본 발명의 광투과 영역은, 특히 단파장측에서의 광투과율의 쇠퇴가 작고, 넓은 파장 범위에서 검출 정밀도를 높게 유지할 수 있다.
상기한 바와 같이 일반적으로 이용되고 있는 막 두께 측정 장치는, 300～800nm 근처에 발신 파장을 가지는 레이저를 이용하기 때문에, 특히 단파장측(300～400nm)에서의 광투과 영역의 광투과율이 30% 이상이면 높은 반사광이 얻어지고, 종점 검출 정밀도나 막 두께 검출 정밀도를 특별히 향상시킬 수 있다. 상기 단파장측에서의 광투과 영역의 광투과율은 40% 이상인 것이 바람직하다. 한편, 본 발명에 있어서의 광투과율은 광투과 영역의 두께가 1mm인 경우의 값, 또는 1mm의 두께 로 환산할 경우의 값이다. 일반적으로, 광투과율은 Lambert-Beer의 법칙에 의해, 물체의 두께에 따라서 변화된다. 두께가 두꺼울수록 광투과율은 저하되므로, 두께를 일정하게 할 경우의 광투과율을 산출할 필요가 있다.
상기 광투과 영역은 하기 식으로 표시되는 파장 300～400nm에서의 광투과율의 변화율이 70% 이하인 것이 바람직하다.
변화율(%)={(300～400nm에서의 최대 광투과율 - 300～400nm에서의 최소 광투과율)/300～400nm에서의 최대 광투과율}×100
광투과율의 변화율이 70%를 초과할 경우에는, 최단파장측에서의 광투과 영역을 통과하는 광의 강도 쇠퇴가 커지고, 간섭광의 진폭이 작아지므로 연마 종점의 검출 정밀도나 막 두께의 측정 정밀도가 저하되는 경향이 있다. 광투과율의 변화율은 40% 이하인 것이 보다 바람직하다.
광투과 영역은 방향환 농도가 2중량% 이하의 폴리우레탄 수지로 형성된다. 상기 폴리우레탄 수지를 이용함으로써, 파장 300～400nm의 전체 범위에서의 광투과 영역의 광투과율을 30% 이상으로 조정할 수 있다. 여기에서, 방향환 농도는 폴리우레탄 수지 중의 방향환의 중량 비율을 일컫는다. 방향환 농도는 1중량% 이하인 것이 바람직하다.
상기 폴리우레탄 수지는, 지방족계 및/또는 지환족계 이소시아네이트 말단 프리폴리머와 쇄연장제와의 반응 경화물인 것이 바람직하다. 또, 상기 폴리우레탄 수지의 이소시아네이트 성분이, 1,6-헥사메틸렌디이소시아네이트, 4,4'-디시클로헥실메탄디이소시아네이트, 및 이소프론디이소시아네이트로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종인 것이 바람직하다. 상기 프리폴리머 또는 이소시아네이트 성분을 포함하는 폴리우레탄 수지는 방향환 농도가 작기 때문에 광투과 영역의 재료로서 적합하다.
본 발명에 있어서, 광투과 영역의 형성 재료는 무발포체인 것이 바람직하다. 무발포체라면 광의 산란을 억제할 수 있으므로, 정확한 반사율을 검출할 수 있고, 연마의 광학 종점 검출 정밀도를 높일 수 있다.
또한, 광투과 영역의 연마측 표면에 연마액을 유지?갱신하는 요철 구조를 가지지 않는 것이 바람직하다. 광투과 영역의 연마측 표면에 거시적인 표면 요철이 있으면, 오목부에 연마 입자 등의 첨가제를 함유한 슬러리가 퇴적되어, 광의 산란?흡수가 일어나서, 검출 정밀도에 영향을 미치는 경향이 있다. 게다가, 광투과 영역의 다른 면 측의 표면도 거시적인 표면 요철을 가지지 않는 것이 바람직하다. 거시적인 표면 요철이 있으면, 광의 산란이 일어나기 쉽고, 검출 정밀도에 영향을 미칠 우려가 있기 때문이다.
본 발명에 있어서는, 연마 영역의 형성 재료가 미세 발포체인 것이 바람직하다.
또한, 상기 미세 발포체의 평균 기포 직경은 70㎛ 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 50㎛ 이하이다. 평균 기포 직경이 70㎛ 이하이면, 플래너리티(planarity; 평탄성)가 양호해진다.
또한, 상기 미세 발포체의 비중은 0.5～1인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.7～0.9이다. 비중이 0.5 미만이면, 연마 영역 표면의 강도가 저하되고, 피연마재의 플래너리티가 저하되며, 1을 초과할 경우에는, 연마 영역 표면의 미세 기포의 수가 적어지고, 플래너리티는 양호해지지만, 연마 속도가 작아지는 경향이 있다.
또한, 상기 미세 발포체의 아스카 D 경도는 40～70도인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 45～60도이다. 아스카 D 경도가 40도 미만인 경우에는, 피연마 재료의 플래너리티가 저하되고, 70도를 초과할 경우에는, 플래너리티는 양호해지지만, 피연마 재료의 유니포머티(uniformity; 균일성)가 저하되는 경향이 있다.
또한, 본 발명은 상기 연마 패드를 이용하여 반도체 웨이퍼의 표면을 연마하는 공정을 포함하는 반도체 디바이스의 제조 방법에 관한 것이다.
도 1은 CMP 연마에서 사용되는 종래의 연마 장치의 일례를 나타내는 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 연마 패드의 일례를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 연마 패드의 다른 예를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 연마 패드의 또 다른 예를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 5는 본 발명의 연마 패드의 또 다른 예를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 6은 본 발명의 종점 검출 장치를 가지는 CMP 연마 장치의 일례를 나타내는 개략적인 구성도이다.
- 부호의 설명 -
1: 연마 패드 2: 정반 3:연마제(슬러리)
4: 피연마 대상물(웨이퍼)
5: 피연마 대상물(웨이퍼) 지지대(폴리싱 헤드) 6, 7: 회전축
8: 광투과 영역 9: 연마 영역 10, 12: 양면 테이프
11: 쿠션층 13: 이형지(필름) 14: 개구부를 막는 부재
15: 레이저 간섭계 16: 레이저 빔 17: 개구부
[발명을 실시하기 위한 최선의 형태]
본 발명의 광투과 영역은 방향환 농도가 2중량% 이하인 폴리우레탄 수지로 형성되며, 동시에 그 광투과율은 파장 300～400nm의 전체 범위에서 30% 이상이다.
폴리우레탄 수지는 내마모성이 높고, 연마중의 드레싱 흔적에 의한 광투과 영역의 광산란을 억제할 수 있으므로 바람직한 재료이다.
상기 폴리우레탄 수지는 이소시아네이트 성분, 폴리올 성분(고분자량 폴리올, 저분자량 폴리올 등) 및 쇄연장제로 형성되는 것이다.
이소시아네이트 성분으로서는, 2,4-톨루엔디이소시아네이트, 2,6-톨루엔디이소시아네이트, 2,2'-디페닐메탄디이소시아네이트, 2,4'-디페닐메탄디이소시아네이트, 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트, 1,5-나프탈렌디이소시아네이트, p-페닐렌디이소시아네이트, m-페닐렌디이소시아네이트, p-크실릴렌디이소시아네이트, m-크실릴렌디이소시아네이트 등의 방향족 디이소시아네이트; 에틸렌디이소시아네이트, 2,2,4-트리메틸헥사메틸렌디이소시아네이트, 1,6-헥사메틸렌디이소시아네이트 등의 지방족 디이소시아네이트; 1,4-시클로헥산디이소시아네이트, 4,4'-디시클로헥실메탄디이소시아네이트, 이소프론디이소시아네이트, 노르보르난디이소시아네이트 등의 지환식 디이소시아네이트를 들 수 있다. 이들은 1종 또는 2종 이상을 혼합할 수도 있다. 방향환 농도를 2중량% 이하로 하기 위해서 지방족 디이소시아네이트 및/또는 지환식 디이소시아네이트를 이용하는 것이 바람직하고, 특히 1,6-헥사메틸렌디이소시아네이트, 4,4'-디시클로헥실메탄디이소시아네이트, 및 이소프론디이소시아네이트로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종의 디이소시아네이트를 이용하는 것이 바람직하다.
고분자량 폴리올로서는, 폴리테트라메틸렌에테르글리콜로 대표되는 폴리에테르폴리올, 폴리부틸렌아디페이트로 대표되는 폴리에스테르폴리올, 폴리카프로락톤폴리올, 폴리카프로락톤과 같은 폴리에스테르글리콜과 알킬렌카보네이트와의 반응물 등으로 예시되는 폴리에스테르폴리카보네이트폴리올, 에틸렌카보네이트를 다가 알코올과 반응시키고, 이어서 얻어진 반응 혼합물을 유기 디카르복시산과 반응시킨 폴리에스테르폴리카보네이트폴리올, 및 폴리히드록실 화합물과 아릴카르보네이트와의 에스테르 교환 반응에 의해 얻어지는 폴리카보네이트폴리올 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용할 수도 있고, 2종 이상을 병용할 수도 있다. 이들 중에서, 방향환 농도를 2중량% 이하로 하기 위해서, 방향환을 가지지 않는 고분자량 폴리올을 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 광투과율을 향상시키기 위해서, 긴 공명 구조를 가지지 않는 고분자량 폴리올이나, 전자 흡인성?전자 제공성이 높은 골격 구 조를 많이 가지지 않는 고분자량 폴리올을 이용하는 것이 바람직하다.
또한, 폴리올 성분으로서 상술한 고분자량 폴리올의 이외에, 에틸렌글리콜, 1,2-프로필렌글리콜, 1,3-프로필렌글리콜, 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올, 네오펜틸글리콜, 1,4-시클로헥산디메탄올, 3-메틸-1,5-펜탄디올, 디에틸렌글리콜, 및 트리 에틸렌글리콜 등의 저분자량 폴리올을 병용할 수도 있다. 또한, 에틸렌디아민, 및 디에틸렌트리아민 등의 저분자량 폴리아민을 이용할 수도 있다. 방향환 농도를 2중량% 이하로 하기 위해서, 방향환을 가지지 않는 저분자량 폴리올이나 저분자량 폴리아민을 이용하는 것이 바람직하다.
쇄연장제로서는, 상기 저분자량 폴리올, 상기 저분자량 폴리아민, 또는 4,4'-메틸렌비스(o-클로로아닐린)(MOCA), 2,6-디클로로-p-페닐렌디아민, 4,4'-메틸렌비스(2,3-디클로로아닐린), 3,5-비스(메틸티오)-2,4-톨루엔디아민, 3,5-비스(메틸티오)-2,6-톨루엔디아민, 3,5-디에틸톨루엔-2,4-디아민, 3,5-디에틸톨루엔-2,6-디아민, 트리메틸렌글리콜-디-p-아미노벤조에이트, 1,2-비스(2-아미노페닐티오)에탄, 4,4'-디아미노-3,3'-디에틸-5,5'-디메틸디페닐메탄, N,N'-디-sec-부틸-4,4'-디아미노디페닐메탄, 3,3'-디에틸-4,4'-디아미노디페닐메탄, m-크실렌디아민, N,N'-디-sec-부틸-p-페닐렌디아민, m-페닐렌디아민, 및 p-크실렌디아민 등으로 예시되는 방향족 폴리아민을 들 수 있다. 이들은 1종 또는 2종 이상을 혼합할 수도 있다. 단, 폴리우레탄 수지의 방향환 농도를 2중량% 이하로 하기 위해서, 상기 방향족 폴리아민은 사용하지 않는 것이 바람직하지만, 상기 방향환 농도의 범위 내에서 배합할 수도 있다.
상기 폴리우레탄 수지에 있어서의 이소시아네이트 성분, 폴리올 성분, 및 쇄연장제의 비는 각각의 분자량이나 이들로부터 제조되는 광투과 영역의 원하는 물성 등에 따라서 적절하게 변경할 수 있다.
상기 폴리우레탄 수지는 용융법, 용액법 등 공지된 우레탄화 기술을 응용하여 제조할 수 있지만, 비용, 작업 환경 등을 고려할 경우 용융법으로 제조하는 것이 바람직하다.
상기 폴리우레탄 수지의 중합 순서로서는, 프리폴리머법, 원-샷(one-shot)법 중 어느 것일 수도 있지만, 사전에 이소시아네이트 성분과 폴리올 성분으로부터 이소시아네이트 말단 프리폴리머를 합성하고, 이에 쇄연장제를 반응시키는 프리폴리머법이 바람직하다.
광투과 영역의 제조 방법은 특별히 제한되지 않으며, 공지된 방법에 의해 제조할 수 있다. 예를 들면, 상기 방법에 의해 제조한 폴리우레탄 수지의 블록을 밴드 소어 방식이나 칸나 방식의 슬라이서를 이용하여 소정의 두께로 하는 방법, 소정 두께의 캐비티를 가진 금형에 수지를 주입하여 경화시키는 방법, 코팅 기술이나 시트 성형 기술을 이용한 방법 등을 들 수 있다. 한편, 광투과 영역에 기포가 있을 경우에는, 광의 산란에 의해 반사광의 쇠퇴가 커져 연마 종점 검출 정밀도나 막 두께 측정 정밀도가 저하되는 경향이 있다. 따라서, 이러한 기포를 제거하기 위해서 상기 재료를 혼합하기 전에 10Torr 이하로 감압함으로써 재료 중에 포함되는 기체를 충분히 제거하는 것이 바람직하다. 혼합 후의 교반 공정에 있어서는 기포가 혼입되지 않도록 통상적으로 이용되는 교반 날개식 믹서의 경우에는, 회전수 1OOrpm 이하로 교반하는 것이 바람직하다. 또한, 교반 공정에 있어서도 감압하에서 실시하는 것이 바람직하다. 자전 공전식 혼합기는 고회전일지라도 기포가 잘 혼입되지 않으므로, 상기 혼합기를 이용하여 교반, 탈포하는 것도 바람직한 방법이다.
광투과 영역의 형상, 크기는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 연마 영역의 개구부와 동일한 형상, 크기로 하는 것이 바람직하다.
광투과 영역은 연마 영역의 두께와 동일 두께 또는 그 이하로 하는 것이 바람직하다. 광투과 영역이 연마 영역보다 두꺼울 경우에는, 연마중에 돌출 부분에 의해 웨이퍼가 손상될 우려가 있다. 한편, 지나치게 얇을 경우에는 내구성이 불충분해진다. 또한, 광투과 영역은 연마 영역의 연삭성과 동일하거나 또는 그 이하로 하는 것이 바람직하다. 광투과 영역이 연마 영역에 의해 연마되기 어려울 경우에는, 연마중에 돌출 부분에 의해 웨이퍼가 손상될 우려가 있다.
연마 영역의 형성 재료는, 연마층의 재료로서 통상적으로 이용할 수 있는 것이라면 특별한 제한 없이 사용할 수 있지만, 본 발명에 있어서는 미세 발포체를 이용하는 것이 바람직하다. 미세 발포체로 함으로써 표면에 있는 기포 부분에 슬러리를 유지할 수 있고, 연마 속도를 크게 할 수 있다.
연마 영역의 형성 재료로서는, 예를 들면, 폴리우레탄 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리아미드 수지, 아크릴 수지, 폴리카보네이트 수지, 할로겐계 수지(폴리염화비닐, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리플루오로비닐리덴 등), 폴리스티렌, 올레핀계 수지(폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등), 에폭시 수지, 및 감광성 수지 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용할 수도 있고, 2종 이상을 병용할 수도 있다.
폴리우레탄 수지는 내마모성이 우수하고, 원료 조성을 여러 가지로 변경함으로써 원하는 물성을 가지는 폴리머를 용이하게 얻을 수 있으므로, 연마 영역의 형성 재료로서 특히 바람직한 재료이다. 폴리우레탄 수지의 원료는 상기와 동일하다.
고분자량 폴리올의 수평균 분자량은 얻어지는 폴리우레탄의 탄성 특성 등의 관점에서 500～2000인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 500～1000이다. 수평균 분자량이 500 미만이면, 이를 이용한 폴리우레탄은 충분한 탄성 특성을 가지지 못하고, 부수어지기 쉬운 폴리머가 된다. 그러므로 이 폴리우레탄으로 제조되는 연마 패드는 너무 단단해져서, 피연마 대상물의 연마면의 스크래치의 원인이 된다. 또한, 쉽게 마모되므로 패드 수명의 관점에서도 바람직하지않다. 한편, 수평균 분자량이 2000을 초과하면, 이를 이용한 폴리우레탄이 연성이 되므로, 이 폴리우레탄으로 제조되는 연마 패드는 평탄화 특성이 떨어지는 경향이 있다.
상기 폴리우레탄 수지는 상기 방법과 같은 방법에 의해 제조할 수 있다.
상기 폴리우레탄 수지를 미세 발포시키는 방법은 특별히 제한되지 않지만, 예를 들면 중공 비즈를 첨가하는 방법, 기계적 발포법, 및 화학적 발포법 등에 의해 발포시키는 방법 등을 들 수 있다. 한편, 각 방법을 병용할 수도 있지만, 특히 폴리알킬실록산과 폴리에테르와의 공중합체인 실리콘계 계면활성제를 사용한 기계적 발포법이 바람직하다. 상기 실리콘계 계면활성제로서는, SH-192, L-5340(토레다우코닝실리콘 제품) 등을 바람직한 화합물로서 예시할 수 있다.
연마 영역에 이용할 수 있는 독립 기포 타입의 폴리우레탄 발포체를 제조하는 방법의 예에 대하여 아래에 설명한다. 이러한 폴리우레탄 발포체의 제조 방법은 아래의 공정을 가진다.
1) 이소시아네이트 말단 프리폴리머의 기포 분산액을 제조하는 발포 공정
이소시아네이트 말단 프리폴리머에 실리콘계 계면활성제를 첨가하고, 비반응성 기체의 존재하에서 교반하고, 비반응성 기체를 미세 기포로서 분산시켜서 기포분산액으로 한다. 상기 프리폴리머가 상온에서 고체일 경우에는 적당한 온도로 예열하고, 용융시켜 사용한다.
2) 경화제(쇄연장제) 혼합 공정
상기 기포 분산액에 쇄연장제를 첨가, 혼합, 교반하여 발포 반응액으로 한다.
3) 주형 공정
상기 발포 반응액을 몰드에 주입한다.
4) 경화 공정
몰드에 주입된 발포 반응액을 가열하고, 반응 경화시킨다.
미세 기포를 형성하기 위하여 사용되는 비반응성 기체로서는, 가연성이 아닌 것이 바람직하고, 구체적으로는 질소, 산소, 탄산 가스, 헬륨이나 아르곤 등의 희가스나 이들의 혼합 기체를 예시할 수 있으며, 건조시켜 수분을 제거한 공기의 사용이 비용적으로 가장 바람직하다.
비반응성 기체를 미세 기포형으로 하여 실리콘계 계면활성제를 포함하는 이소시아네이트 말단 프리폴리머에 분산시키는 교반 장치로서는, 공지된 교반 장치를 특별한 제한 없이 사용 가능하며, 구체적으로는 균질기, 배합기, 2축 유성형 믹서(플레너터리 믹서) 등을 예시할 수 있다. 교반 장치의 교반 날개의 형상도 특별히 한정되지 않지만, 휘퍼형 교반 날개를 사용하면 미세 기포가 얻어지기 때문에 바람직하다.
교반 공정에 있어서 기포 분산액을 제조하는 교반과, 혼합 공정에 있어서의 쇄연장제를 첨가하여 혼합하는 교반은, 상이한 교반 장치를 사용하는 것도 바람직한 태양이다. 특히, 혼합 공정에 있어서의 교반은 기포를 형성하는 교반이 아니라도 되며, 큰 기포를 생성시키지 않는 교반 장치를 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 교반 장치로서는, 유성형 믹서가 바람직하다. 교반 공정과 혼합 공정의 교반 장치를 동일한 교반 장치를 사용할 수도 있고, 필요에 따라서 교반 날개의 회전 속도를 조정하는 등의 교반 조건을 조정하는 것도 바람직하다.
상기 폴리우레탄 발포체의 제조 방법에 있어서, 발포 반응액을 몰드에 주입하여 유동하지 않게 될 때까지 반응시킨 발포체를 가열, 포스트 큐어(post-cure)하는 것은, 발포체의 물리적 특성을 향상시키는 효과가 있으므로 지극히 바람직하다. 몰드에 발포 반응액을 주입한 즉시 가열 오븐에 넣어서 포스트 큐어하는 조건으로 할 수도 있으며, 이러한 조건하에서도 반응 성분에 곧장 열이 전달되지 않으므로, 기포 직경이 커지지 않는다. 경화 반응은 상압하에서 행하는 것이 기포 형상이 안정적이 되므로 바람직하다.
상기 폴리우레탄 수지의 제조에 있어서, 제3급 아민계, 유기 주석계 등의 공지된 폴리우레탄 반응을 촉진하는 촉매를 사용할 수도 있다. 촉매의 종류, 첨가량은 혼합 공정 후, 소정 형상의 몰드에 유입하는 유동 시간을 고려하여 선택한다.
상기 폴리우레탄 발포체의 제조는, 용기에 각 성분을 계량하여 투입하고, 교반하는 배치 방식이거나, 또는 교반 장치에 각 성분과 비반응성 기체를 연속적으로 공급하면서 교반하고, 기포 분산액을 송출하여 성형품을 제조하는 연속 생산 방식일 수도 있다.
연마 영역은 이와 같이 제조된 폴리우레탄 발포체를 소정 사이즈로 재단하여 제조된다.
미세 발포체로 형성되는 연마 영역은 피연마재와 접촉하는 연마측 표면에, 슬러리를 유지?갱신하기 위한 홈이 형성된 것이 바람직하다. 상기 연마 영역은 미세 발포체에 의해 형성되므로 연마 표면에 많은 개구를 가지며, 슬러리를 유지하는 작용이 있지만, 슬러리의 유지와 슬러리의 갱신을 더욱 효율적으로 행하기 위하여, 또한 피연마 재료와의 흡착에 의한 피연마 재료의 손상을 방지하기 위해서도, 연마측 표면에 홈을 가지는 것이 바람직하다. 홈은 슬러리를 유지?갱신하는 표면 형상이라면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, XY 격자홈, 동심원형 홈, 관통공, 관통되지 않은 구멍, 다각 기둥, 원 기둥, 나선형 홈, 편심원형 홈, 방사형 홈, 및 이들 홈을 조합한 것을 들 수 있다. 또, 홈 피치, 홈 폭, 홈 깊이 등도 특별히 제한되지 않으며 적절하게 선택하여 형성된다. 게다가, 이들 홈은 규칙성이 있는 것이 일반적이지만, 슬러리의 유지?갱신성을 바람직하게 하기 위하여, 소정 범위마 다 홈 피치, 홈 폭, 홈 깊이 등을 변화시킬 수도 있다.
상기 홈의 형성 방법은 특별히 제한되지 않지만, 예를 들면, 소정 사이즈의 바이트와 같은 치구를 이용하여 기계 절삭하는 방법, 소정의 표면 형상을 가지는 금형에 수지를 주입하여 경화시키는 방법, 소정 표면 형상을 가지는 프레스판으로 수지를 프레스하여 형성하는 방법, 포토리소그래피를 이용하여 형성하는 방법, 인쇄 방법을 이용하여 형성하는 방법, 및 탄산 가스 레이저 등을 이용한 레이저광에 의해 형성하는 방법 등을 들 수 있다.
연마 영역의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 통상 0.8～4mm정도이며, 바람직하게는 1～2mm이다. 상기 두께의 연마 영역을 제조하는 방법으로서는, 상기 폴리우레탄 발포체 블록을 밴드 소어 방식이나 칸나 방식의 슬라이서를 이용하여 소정 두께로 하는 방법, 소정 두께의 캐비티를 가진 금형에 수지를 주입하여 경화시키는 방법, 및 코팅 기술이나 시트 성형 기술을 이용한 방법 등을 들 수 있다.
연마 영역 및 광투과 영역을 포함하는 연마층을 가지는 연마 패드의 제조 방법은 특별히 제한되지 않으며, 여러 가지 방법을 생각할 수 있지만, 구체적인 예를 이하에 설명한다. 한편, 하기 구체예에서는 쿠션층을 설치한 연마 패드에 대하여 기재되어 있지만, 쿠션층을 설치하지 않는 연마 패드일 수도 있다.
우선 첫째 예는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 소정의 크기로 개구된 연마 영역(9)을 양면 테이프(10)와 접합시키고, 그 아래에 연마 영역(9)의 개구부와 일치시켜서 소정 크기로 개구(17)된 쿠션층(11)을 부착한다. 이어서, 쿠션층(11)에 이형지(13)가 부착된 양면 테이프(12)를 접합시키고, 연마 영역(9)의 개구부에 광투과 영역(8)을 삽입하고, 접합하는 방법이다.
둘째 구체예는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 소정의 크기로 개구된 연마 영역(9)을 양면 테이프(10)와 접합시키고, 그 아래에 쿠션층(11)을 부착한다. 이어서, 연마 영역(9)의 개구부와 일치시켜서, 양면 테이프(10) 및 쿠션층(11)을 소정의 크기로 개구(17)시킨다. 이어서, 쿠션층(11)에 이형지(13)가 부착된 양면 테이프(12)를 접합시키고, 연마 영역(9)의 개구부에 광투과 영역(8)을 삽입하고, 접합하는 방법이다.
셋째 구체예는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 소정의 크기로 개구된 연마 영역(9)을 양면 테이프(10)와 접합시키고, 그 아래에 쿠션층(11)을 부착한다. 이어서, 쿠션층(11)의 반대면에 이형지(13)가 부착된 양면 테이프(12)를 접합시키고, 이어서, 연마 영역(9)의 개구부와 일치시켜서, 양면 테이프(10)로부터 이형지(13)까지 소정의 크기로 개구(17)시킨다. 연마 영역(9)의 개구부에 광투과 영역(8)을 삽입하고, 접합하는 방법이다. 한편, 이 경우 광투과 영역(8)의 반대측이 개방된 상태가 되어 먼지 등이 축적될 가능성이 있으므로, 이를 막는 부재(14)를 부착하는 것이 바람직하다.
넷째 구체예는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 이형지(13)가 부착된 양면 테이프(12)를 붙인 쿠션층(11)을 소정의 크기로 개구(17)시킨다. 이어서, 소정의 크기로 개구된 연마 영역(9)을 양면 테이프(10)와 접합시키고, 이들을 개구부가 일치하도록 서로 부착한다. 그리고 연마 영역(9)의 개구부에 광투과 영역(8)을 삽입하고, 부착하는 방법이다. 한편, 이 경우, 연마 영역의 반대측이 개방된 상태가 되어 먼지 등이 축적될 가능성이 있으므로, 이를 막는 부재(14)를 부착하는 것이 바람직하다.
상기 연마 패드의 제조 방법에 있어서, 연마 영역이나 쿠션층 등을 개구시키는 수단은 특별히 제한되지 않지만, 예를 들면, 절삭능력(切削能力)이 있는 치구를 프레스하여 개구시키는 방법, 탄산 레이저 등에 의한 레이저를 이용하는 방법, 및 바이트와 같은 치구로 연마하는 방법 등을 들 수 있다. 한편, 연마 영역의 개구부의 크기는 특별히 제한되지 않는다. 또한, 연마 영역의 개구부의 형상도 특별히 제한되지 않는다.
상기 쿠션층은 연마 영역(연마층)의 특성을 보충하는 것이다. 쿠션층은 CMP에 있어서 상충(trade-off) 관계인 플래너리티와 유니포머티의 양자를 양립시키기 위하여 필요하다. 플래너리티란 패턴 형성시에 생긴 미세 요철을 가지는 피연마재를 연마했을 때의 패턴부의 평탄성을 말하며, 유니포머티란 피연마재 전체의 균일성을 말한다. 연마층의 특성에 의해, 플래너리티가 개선되고, 쿠션층의 특성에 의해 유니포머티가 개선된다. 본 발명의 연마 패드에 있어서는 쿠션층은 연마층보다 연성인 것을 이용하는 것이 바람직하다.
상기 쿠션층의 형성 재료는 특별히 제한되지 않지만, 예를 들면, 폴리에스테르 부직포, 나일론 부직포, 아크릴 부직포 등의 섬유 부직포, 폴리우레탄을 함침한 폴리에스테르 부직포와 같은 수지 함침 부직포, 폴리우레탄 폼, 폴리에틸렌 폼 등의 고분자 수지 발포체, 부타디엔 고무, 이소프렌 고무 등의 고무성 수지 및 감광성 수지 등을 들 수 있다.
연마 영역(9)에 이용할 수 있는 연마층과 쿠션층(11)을 부착하는 수단으로서는, 예를 들면, 연마 영역과 쿠션층을 양면 테이프를 개재시켜서 적층하고, 프레스하는 방법을 들 수 있다.
양면 테이프는 부직포나 필름 등의 기재의 양면에 접착층을 형성한 일반적인 구성을 가지는 것이다. 쿠션층으로 슬러리가 침투하는 것 등을 방지하는 것을 고려하면, 기재로서 필름을 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 접착층의 조성으로서는, 예를 들면, 고무계 접착제나 아크릴계 접착제 등을 들 수 있다. 금속 이온의 함유량을 고려하면, 아크릴계 접착제가 금속 이온 함유량이 적기 때문에 바람직하다. 또한, 연마 영역과 쿠션층은 조성이 상이할 수도 있으므로, 양면 테이프의 각 접착층의 조성을 상이하게 하여, 각 층의 접착력을 적정화할 수도 있다.
쿠션층(11)과 양면 테이프(12)를 부착하는 수단으로서는, 쿠션층에 양면 테이프를 프레스하여 접착하는 방법을 들 수 있다.
상기 양면 테이프는, 전술한 바와 같이 부직포나 필름 등의 기재의 양면에 접착층을 형성한 일반적인 구성을 가지는 것이다. 연마 패드의 사용 후에, 플래튼으로부터 박리되는 것을 고려하면, 기재로서 필름을 이용하면 테이프 잔존물 등을 없앨 수 있으므로 바람직하다. 또한, 접착층의 조성은 전술한 바와 동일하다.
상기 부재(14)는 개구부를 막는 것이라면 특별히 제한되지 않으며. 단, 연마시에는 박리 가능한 것이라야 된다.
반도체 디바이스는 상기 연마 패드를 이용하여 반도체 웨이퍼의 표면을 연마하는 공정을 거쳐서 제조된다. 반도체 웨이퍼는 일반적으로 실리콘 웨이퍼 상에 배선 금속 및 산화막을 적층한 것이다. 반도체 웨이퍼의 연마 방법, 연마 장치는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 도 1에 도시한 바와 같이 연마 패드(1)를 지지하는 연마 정반(2)과, 반도체 웨이퍼(4)를 지지하는 지지대(폴리싱 헤드)(5)와 웨이퍼를 균일 가압하기 위한 지지재와, 연마제(3)의 공급 기구를 구비한 연마 장치 등을 이용하여 행해진다. 연마 패드(1)는, 예를 들면, 양면 테이프로 부착함으로써 연마 정반(2)에 장착된다. 연마 정반(2)과 지지대(5)는 각각 지지된 연마 패드(1)와 반도체 웨이퍼(4)가 대향하도록 배치되며, 각각 회전축(6, 7)을 구비하고 있다. 또한, 지지대(5) 측에는, 반도체 웨이퍼(4)를 연마 패드(1)에 압착하기 위한 가압 기구가 설치되어 있다. 연마시에는, 연마 정반(2)과 지지대(5)를 회전시키면서 반도체 웨이퍼(4)를 연마 패드(1)에 압착시키고, 슬러리를 공급하면서 연마한다. 슬러리의 유량, 연마 하중, 연마 정반 회전수 및 웨이퍼 회전수는 특별히 제한되지 않고, 적절하게 조정하여 실시한다.
이에 의해 반도체 웨이퍼(4)의 표면의 돌출된 부분이 제거되어서 평탄형으로 연마된다. 이어서, 다이싱, 본딩, 패키징 등을 행함으로써 반도체 디바이스가 제조된다. 반도체 디바이스는 연산 처리 장치나 메모리 등에 이용할 수 있다.
[실시예]
이하, 본 발명의 구성과 효과를 구체적으로 나타내는 실시예 등에 대하여 설명한다. 한편, 실시예 등에 있어서의 평가 항목은 하기와 같이 측정하였다.
(광투과율 측정)
제조된 광투과 영역을 10mm×50mm(두께: 1.25mm)의 크기로 잘라내어 광투과 율 측정용 시료로 하였다. 상기 시료를 초순수가 충전된 유리 셀(광로(光路) 길이 1Omm×광로 폭 10mm×높이 45mm, 相互理化學硝子製作所 제품)에 넣고, 분광 광도계(島津製作所 제품, UV-1600PC)를 이용하여, 측정 파장 영역 300～400nm에서 측정하였다. 얻어진 광투과율의 측정 결과를 Lambert-Beer의 법칙을 이용하여, 두께 1mm의 광투과율로 환산하였다. 300nm 및 400nm에서의 광투과율, 측정 파장 영역 300～400nm에서의 최대 광투과율 및 최소 광투과율을 표 3에 나타낸다.
(평균 기포 직경 측정)
두께 1mm 정도로 가능한 얇게 마이크로톰 커터에 의해 평행하게 잘라낸 연마 영역을 평균 기포 직경 측정용 시료로 하였다. 시료를 슬라이드 글라스 위에 고정하고, 화상 처리 장치(東洋紡社 제품, Image Analyzer V10)를 이용하고, 임의의 0.2mm×0.2mm 범위의 전체 기포 직경를 측정하여, 평균 기포 직경을 산출하였다.
(비중 측정)
JIS Z8807-1976에 준거하여 행하였다. 4cm×8.5cm의 직사각형(두께: 임의)으로 잘라낸 연마 영역을 비중 측정용 시료로 하고, 온도 23℃t±2℃, 습도 50%±5%의 환경에서 16시간 정치하였다. 측정에는 비중계(잘트리우스사 제품)를 이용하여, 비중을 측정하였다.
(아스카 D 경도 측정)
JIS K6253-1997에 준거하여 행하였다. 2cm×2cm(두께: 임의)의 크기에 잘라낸 연마 영역을 경도 측정용 시료로 하고, 온도 23℃±2℃, 습도 50%±5%의 환경에서 16시간 정치하였다. 측정시에는, 시료를 적층하여, 두께 6mm 이상으로 하였다. 경도계(高分子計器社 제품, 아스카 D형 경도계)를 이용하여, 경도를 측정하였다.
(막 두께 검출 평가)
웨이퍼의 막 두께의 광학적 검출 평가는 다음과 같은 방법으로 진행되었다. 웨이퍼로서, 8인치 실리콘 웨이퍼에 열산화막을 1㎛ 제막한 것을 이용하고, 그 위에, 두께 1.27mm의 광투과 영역 부재를 형성하였다. 간섭식 막 두께 측정 장치(大塚電子社 제품)를 이용하여, 파장 영역 300～400mn에서 막 두께 측정을 수회 행하였다. 산출되는 막 두께 결과, 및 각 파장에서의 간섭광의 정점과 저점의 상황을 확인하여, 다음과 같은 기준으로 검출 평가하였다. 측정 결과를 표 3에 나타낸다.
◎: 지극히 우수한 재현성으로 막 두께가 측정됨.
○: 우수한 재현으로 막 두께가 측정됨.
×: 재현성이 나쁘고, 검출 정밀도가 불충분함.
실시예 1
[광투과 영역의 제조]
용기에 헥사메틸렌디이소시아네이트 625중량부, 수평균 분자량 650인 폴리테트라메틸렌에테르글리콜 242중량부 및 1,3-부탄디올 134중량부를 넣고, 80℃에서 2시간 가열 교반하여 이소시아네이트 말단 프리폴리머 A를 얻었다. 이어서, 1,3-부탄디올 6중량부, 트리메틸올프로판 10중량부 및 아민 촉매(花王 제품, Kao No. 25) 0.35중량부를 혼합하여 혼합액을 조제하고, 상기 혼합액에 이소시아네이트 말단 프리폴리머 A 100중량부를 첨가하고, 하이브리드 믹서(기엔스 제품)로 충분히 교반 하고, 탈포하여 광투과 영역 형성 조성물을 얻었다. 이어서, 광투과 영역 형성 조 성물을 이형 처리된 몰드 위에 적하하고, 그 상면에 이형 처리된 PET 필름을 피복하고, 닙 롤로 두께를 1.25mm로 조정하였다. 이어서, 상기 몰드를 오븐에 넣고, 100℃에서 16시간 경화시켜 폴리우레탄 수지 시트를 얻었다. 상기 폴리우레탄 수지 시트를 톰슨 커터로 구멍을 뚫어서 광투과 영역(57mm×19mm, 두께 1.25mm)을 제조하였다.
[연마 영역의 제조]
반응 용기 내에, 폴리에테르계 프리폴리머(유니로얄사 제품, 아디프렌 L-325, NCO 농도: 2.22meq/g) 100중량부 및 실리콘계 계면활성제(토레다우코닝실리콘 제품, SH192) 3중량부를 혼합하고, 온도를 80℃로 조정하였다. 교반 날개를 이용하여 회전수 900rpm으로 반응계 내에 기포을 생성시켜서 약 4분간 격렬하게 교반하였다. 여기에 미리 120℃에서 용융한 4,4'-메틸렌비스(o-글로로아닐린)(이하라케미칼사 제품, 이하라큐아민 MT) 26중량부를 첨가하였다. 이어서, 약 1분간 교반을 계속하여 빵형 오픈 몰드에 반응 용액을 주입하였다. 이 반응 용액의 유동성이 없어진 시점에서 오븐에 넣고, 110℃에서 6시간 포스트 큐어하여, 폴리우레탄 발포체 블록을 얻었다. 이 폴리우레탄 발포체 블록을 밴드 소어 타입의 슬라이서(펫켄사 제품)를 이용하여 슬라이스화하여, 폴리우레탄 발포체 시트를 얻었다. 이어서, 이 시트를 버핑기(아미텍크사 제품)를 사용하여, 소정의 두께로 표면 버핑하여, 두께 정밀도를 갖춘 시트로 하였다(시트 두께: 1.27mm). 이 버핑 처리된 시트를 직경 61cm의 크기로 구멍을 뚫고, 홈 가공기(東邦鋼機社 제품)를 이용하여 표면에 홈 폭 0.25mm, 홈 피치 1.50mm, 홈 깊이 0.40mm의 동심원형 홈 가공을 행하였다. 이 시 트의 홈 가공면과 반대측 면에 척층기를 사용하고, 양면 테이프(積水化學工業社 제품, 더블데크 테이프)를 부착하고, 이어서, 이 홈 가공된 시트가 있는 소정 위치에 광투과 영역을 삽입하기 위한 구멍(57.5mm×19.5mm)을 뚫어서 양면 테이프 부착 연마 영역을 제조하였다. 제조된 연마 영역의 각 물성은 평균 기포 직경 48㎛, 비중 0.86, 아스카 D경도 53도였다.
[연마 패드의 제조]
표면을 버핑하고, 코로나 처리된 폴리에틸렌 폼(토레사 제품, 토레페프, 두께 0.8mm)으로 형성된 쿠션층을 제조된 양면 테이프 부착 연마 영역의 점착면에, 적층기를 이용하여 적층하였다. 또한, 쿠션층 표면에 양면 테이프를 부착하였다. 이어서, 연마 영역의 광투과 영역을 삽입하기 위하여 구멍을 뚫은 부분에, 51mm×13mm의 크기로 쿠션층을 뚫어, 구멍을 관통시켰다. 이어서, 제조된 광투과 영역을 삽입하여, 연마 패드를 제조하였다.
실시예 2～7 및 비교예 1
표 1 및 2의 배합 비율로 실시예 1과 같은 방법으로 광투과 영역을 제조하였다. 상기 광투과 영역을 이용하여 실시예 1과 같은 방법으로 연마 패드를 제조하였다. 한편, 표 1은 광투과 영역의 원료인 이소시아네이트 말단 프리폴리머의 배합 비율이다. 표 2는 광투과 영역 형성 조성물의 배합 비율이다. 표 1 및 2에 기재된 화합물은 아래와 같다.
PTMG-650: 수평균 분자량 650의 폴리테트라메틸렌에테르글리콜
PTMG-1000: 수평균 분자량 1000의 폴리테트라메틸렌에테르글리콜
1,3-BG: 1,3-부탄디올
1,4-BG: 1,4-부탄디올
DEG: 디에틸렌글리콜
TMP: 트리메틸올프로판
HDI: 1,6-헥사메틸렌디이소시아네이트
HMDI: 4,4'-디시클로헥실메탄디이소시아네이트
IPDI: 이소프론디이소시아네이트
TDI: 톨루엔디이소시아네이트
에타큐어 100(알베말사 제품): 3,5-디에틸-2,4-톨루엔디아민과 3,5-디에틸-2,6-톨루엔디아민의 혼합물
MOCA: 4,4'-메틸렌비스(o-클로로아닐린)
[표 1]
Figure 112008059594970-pct00001
[표 2]
Figure 112008059594970-pct00002
[표 3]
Figure 112008059594970-pct00003
표 3으로부터 명확한 바와 같이, 파장 300～400nm에서의 광투과율이 30% 이상인 광투과 영역을 이용함으로써, 높은 재현성으로 웨이퍼의 종점 검출을 행할 수 있다.

Claims (5)

  1. 연마 영역 및 광투과 영역을 포함하는 연마층을 가지는 연마 패드에 있어서, 상기 광투과 영역은 방향환 농도가 0 중량% 이상 및 2 중량% 이하인 폴리우레탄 수지로 형성되고, 상기 광투과 영역의 광투과율은 파장 300～400nm의 전체 범위에서 30% 이상 및 100% 미만인 것을 특징으로 하는 연마 패드.
  2. 제1항에 있어서,
    하기 식으로 표시되는 광투과 영역의 파장 300～400nm에서의 광투과율의 변화율이 0% 이상 및 70% 이하인 것을 특징으로 하는 연마 패드:
    변화율(%)={(300～400nm에서의 최대 광투과율 - 300～400nm에서의 최소 광투과율)/300～400nm에서의 최대 광투과율}×100.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 폴리우레탄 수지는, 지방족계 이소시아네이트 말단 프리폴리머 및 지환족계 이소시아네이트 말단 프리폴리머 중 하나 이상과 쇄연장제와의 반응 경화물인 연마 패드.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 폴리우레탄 수지의 이소시아네이트 성분은 1,6-헥사메틸렌디이소시아네이트, 4,4'-디시클로헥실메탄디이소시아네이트, 및 이소프론디이소시아네이트로 이 루어진 군에서 선택되는 적어도 1종인 연마 패드.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 연마 패드를 이용하여 반도체 웨이퍼의 표면을 연마하는 공정을 포함하는 반도체 디바이스의 제조 방법.
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