KR101172324B1 - 연마 패드 및 연마 패드의 제조 방법 - Google Patents

연마 패드 및 연마 패드의 제조 방법 Download PDF

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아쓰시 가즈노
요시유키 나카이
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다카토시 야마다
마사히코 나카모리
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Abstract

본 발명은, 연마 중인 상태에서 높은 정밀도의 광학 종점 검지가 가능하며, 장기간 사용할 경우라도 연마 영역과 광 투과 영역 사이에서의 슬러리 누출을 방지할 수 있는 연마 패드를 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 연마 패드는, 연마 영역(8) 및 광 투과 영역(9)의 일면에 투수 방지층(10)이 형성되어 있으며, 또한 광 투과 영역과 투수 방지층이 동일한 재료에 의해 일체로 형성되어 있다.
연마, 패드, 슬러리, 종점, 투과, 반도체, 웨이퍼

Description

연마 패드 및 연마 패드의 제조 방법{POLISHING PAD}
본 발명은, 반도체 웨이퍼 등의 피연마체 표면의 요철을 화학적 기계적 연마(CMP)에 의하여 평탄화할 경우에 사용되는 연마 패드에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 연마 상황 등을 광학적 수단에 의해 검지하기 위한 창(광 투과 영역)을 가지는 연마 패드, 및 상기 연마 패드를 이용한 반도체 디바이스의 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 장치를 제조할 때에는, 반도체 웨이퍼(이하, "웨이퍼"라 지칭함) 표면에 도전성막을 형성하고, 포토리소그래피, 에칭 등을 수행함으로써 배선층을 형성하는 공정이나, 배선층 상에 층간 절연막을 형성하는 공정 등이 행해지며, 이들 공정에 의해 웨이퍼 표면에 금속 등의 도전체나 절연체로 이루어진 요철이 생성된다. 근래에는, 반도체 집적 회로의 고밀도화를 위하여 배선의 미세화나 다층 배선화가 진행되고 있으며, 이에 따라, 웨이퍼 표면의 요철을 평탄화하는 기술이 중요해지고 있다.
웨이퍼 표면의 요철을 평탄화하는 방법으로서는, 일반적으로 CMP법이 채용되고 있다. CMP는, 웨이퍼의 피연마면을 연마 패드의 연마면에 가압한 상태로 연마 입자가 분산된 슬러리형 연마제(이하, "슬러리"라 지칭함)를 이용해서 연마하는 기술이다.
CMP에서 일반적으로 사용하는 연마 장치는, 예를 들면, 도 1에 도시한 바와 같이, 연마 패드(1)를 지지하는 연마 정반(2)과, 피연마체(4, 웨이퍼 등)를 지지하는 지지대(5, 폴리싱 헤드)와 웨이퍼를 균일 가압하기 위한 지지 재료와, 연마제(3)의 공급 기구를 구비하고 있다. 연마 패드(1)는, 예를 들면, 양면 테이프로 접착시킴으로써, 연마 정반(2)에 장착된다. 연마 정반(2)과 지지대(5)는, 각각 지지된 연마 패드(1)와 피연마체(4)가 대향하도록 배치되며, 각각 회전축(6, 7)을 구비하고 있다. 또한, 지지대(5) 측에는, 피연마체(4)를 연마 패드(1)에 가압하기 위한 가압 기구가 설치되어 있다.
이러한 CMP를 행하는 동안에는, 웨이퍼 표면의 평탄도를 판정해야만 한다. 즉, 희망하는 표면 특성이나 평면 상태로 도달한 시점을 검지할 필요가 있다. 종래에는, 산화막의 막 두께나 연마 속도 등에 관해서는, 테스트 웨이퍼를 정기적으로 처리하고, 결과를 확인한 후 제품으로 되는 웨이퍼를 연마 처리해 왔다.
하지만, 이 방법에 의하면, 테스트 웨이퍼를 처리하는 시간과 비용이 쓸모없이 소요되며, 또한, 미리 가공이 전혀 실시되지 않은 테스트 웨이퍼와 제품 웨이퍼에서는, CMP 특유의 로딩 효과에 의해, 연마 결과가 상이해지므로, 제품 웨이퍼를 실제로 가공해 보지 않으면, 가공 결과를 정확하게 예상하기 곤란하다.
따라서, 최근에는 상기 문제점을 해결하기 위하여, CMP 프로세스 중에, 그 자리에서, 희망하는 표면 특성이나 두께가 얻어지는 시점을 검출할 수 있는 방법이 요망되고 있다. 이러한 검지를 위해서는, 여러 가지 방법이 이용되고 있다. 현재, 제안되어 있는 검지 수단으로서는,
(1) 웨이퍼와 패드 사이의 마찰 계수를 웨이퍼 지지 헤드나 정반의 회전 토크의 변화로서 검출하는 토크 검출법(특허 문헌 1)
(2) 웨이퍼 상에 잔존하는 막의 두께를 검출하는 정전 용량법(특허 문헌 2)
(3) 회전 정반 내에 레이저광에 의한 막 두께 모니터 기구를 조립한 광학적방법(특허 문헌 3, 특허 문헌 4)
(4) 헤드 또는 스핀들에 장착된 진동이나 가속 센서로부터 얻어지는 주파수 스펙트럼을 해석하는 진동 해석 방법
(5) 헤드 내에 내장된 차동 트랜스 응용 검출법
(6) 웨이퍼와 연마 패드의 마찰열이나 슬러리와 피연마체의 반응열을 적외선 방사 온도계로 계측하는 방법(특허 문헌 5)
(7) 초음파의 전파 시간을 측정함으로써 피연마체의 두께를 측정하는 방법(특허 문헌 6, 특허 문헌 7)
(8) 웨이퍼 표면의 금속막의 시트 저항을 계측하는 방법(특허 문헌 8)
등을 들 수 있다. 현재, (1)의 방법이 많이 이용되고 있지만, 측정 정밀도나 비접촉 측정에 있어서의 공간 분해능의 점에서 (3)의 방법이 주류가 되고 있다.
(3)의 방법인 광학적 검지 수단은, 구체적으로는 광 빔을 창(광 투과 영역)을 통해서 연마 패드 건너편의 웨이퍼에 조사하고, 그 반사에 의해 발생되는 간섭 신호를 모니터링함으로써 연마의 종점을 검지하는 방법이다.
현재, 광 빔으로서는, 600nm 부근의 파장광을 가지는 He-Ne 레이저광이나 380～800nm의 파장광을 가지는 할로겐 램프를 사용한 백색광이 일반적으로 이용되고 있다.
이러한 방법에서는, 웨이퍼의 표면층의 두께 변화를 모니터링하여, 표면 요철의 근사적인 깊이를 파악함으로써 종점이 결정된다. 이러한 두께 변화와 요철의 깊이가 동일해지는 시점에서, CMP 프로세스를 종료시킨다. 또한, 이러한 광학적 수단에 의한 연마의 종점 검지법 및 그 방법에서 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 9, 특허 문헌 10). 또한, 층이 있는(段付) 투명 플러그가 삽입된 연마 패드가 개시되어 있다(특허 문헌 3). 또한, 연마면과 동일면인 투명 플러그를 가지는 연마 패드가 개시되어 있다(특허 문헌 11). 또한, 투광성 부재에, 비수용성 매트릭스 재료와, 상기 비수용성 매트릭스 재료 중에 분산된 수용성 입자를 함유시켜서 이루어진, 400～800nm의 광선 투과율이 0.1% 이상인 연마 패드가 개시되어 있다(특허 문헌 12, 13).
또한, 슬러리가 연마 영역과 광 투과 영역의 경계(이음매)로부터 누출되지 않도록 하기 위하여 제안된(특허 문헌 14, 15) 것도 있다. 그러나, 이들 투명한 누출 방지 시트를 형성한 경우에도, 슬러리가 연마 영역과 광 투과 영역의 경계(이음매)로부터 연마층 하부로 누출되고, 이러한 누출 방지 시트 위에 슬러리가 퇴적 되어 광학적 종점 검지에 문제가 생긴다.
향후, 반도체 제조에 있어서의 고집적화?초소형화에 있어서, 집적 회로의 배선 폭은 점점 작아질 것으로 예상되며, 이러한 경우에는 높은 정밀도의 광학적 종점 검지가 필요하게 되지만, 종래의 종점 검지용 창은, 상기 슬러리 누출 문제가 충분히 해결되어 있지 않다. 또한, 종래의 종점 검지용 창은, 사용되는 재료가 한정되어 있으며, 충분히 만족할 수 있을 만큼의 검지 정밀도를 나타내지 못했다. 또한, 광 투과 영역을 가지는 연마 패드를 사용한 경우에는, 연마 특성(표면 균일성 등)이 악화되거나, 웨이퍼에 스크래치가 발생하는 등의 문제가 있었다.
한편, CMP 프로세스를 행하는 동안에, 웨이퍼가 금속에 오염되는 문제가 있다. CMP 프로세스에 있어서, 슬러리를 연마 패드에 떨어뜨리면서 피연마체인 웨이퍼를 연마하면, 연마된 웨이퍼 표면에는, 슬러리나 연마 패드 내에 포함되어 있던 금속이 잔류하게 된다. 이러한 웨이퍼의 금속 오염은, 절연막의 신뢰성의 저하?리크(leak) 전류의 발생?성막 불량 등을 유발하고, 반도체 디바이스에 큰 악영향을 끼치며, 또한 수율도 저하시킨다. 특히, 현재의 반도체 제조에 있어서, 반도체 기판 상의 소자 분리를 행하기 위하여 주류가 되고 있는, shallow trench isolation(STI)에서는, 연마 후의 산화막의 금속 오염은 대단히 큰 문제가 된다. STI는, 실리콘 웨이퍼 표면에 소정의 얕은 홈(shallow trench)을 파내고, 이 트렌치 내에 Si02 막을 퇴적시켜서 매립한다. 이어서, 이 표면을 연마하고, 산화막에서 분리된 영역을 제조한다. 이 분리된 영역에 소자(트랜지스터부 등)를 제조하기 때 문에, 연마 후의 웨이퍼 표면의 금속 오염은 소자 전체의 성능이나 신뢰성의 저하를 초래한다. 현재, 웨이퍼의 금속 오염을 저감시키기 위하여, CMP 후에 웨이퍼 세정 공정을 행하고 있다.
하지만, 웨이퍼의 세정은, 배선을 산화시키는 등의 결점도 많고, 슬러리나 연마 패드에 의한 오염을 감소시킬 필요가 있다. 특히, Fe 이온 등의 금속은, 세정에 의하여 제거하기 어렵고, 웨이퍼에 잔류하기 쉽다.
따라서, 최근에는, 상기 문제를 해소하기 위하여, 금속 불순물 농도가 1OOppm 이하인 고분자량 폴리에틸렌계 수지 다공질 필름을 연마층에 가지는 연마용 시트가 제안되어 있다(특허 문헌 16). 또한, 아연 함유량이 200ppm 이하인 반도체 웨이퍼용 연마포(硏磨布)가 제안되어 있다(특허 문헌 17).
하지만, 상기 금속 불순물 농도에서는, 웨이퍼의 금속 오염을 충분히 방지할 수 없으며, CMP 후의 웨이퍼 세정 공정에 있어서 웨이퍼에 부하를 주게 되어, 디바이스의 수율을 향상시키기 곤란하다.
또한, 금속 원자를 가능한 포함하지 않는 유기계 분자간 가교제를 이용한 연마 패드가 제안되어 있다(특허 문헌 18).
하지만, 연마 패드 중의 금속 함유 농도가 구체적으로 밝혀져 있지 않다. 또한, 연마 패드의 제조시에 금형 성형되므로, 상기 연마 패드에서는 웨이퍼 표면의 금속 오염을 도저히 감소시킬 수 없다.
특허 문헌 1: 미국 특허 제5069002호 명세서
특허 문헌 2: 미국 특허 제5081421호 명세서
특허 문헌 3: 특개 평 9-7985호 공보
특허 문헌 4: 특개 평 9-36072호 공보
특허 문헌 5: 미국 특허 제5196353호 명세서
특허 문헌 6: 특개 소 55-106769호 공보
특허 문헌 7: 특개 평 7-135190호 공보
특허 문헌 8: 미국 특허 제5559428호 명세서
특허 문헌 9: 특표 평 11-512977호 공보
특허 문헌 10: 특개 2003-48151호 공보
특허 문헌 11: 특개 평 10-83977호 공보
특허 문헌 12: 특개 2002-324769호 공보
특허 문헌 13: 특개 2002-324770호 공보
특허 문헌 14: 특개 2001-291686호 공보
특허 문헌 15: 특표 2003-510826호 공보
특허 문헌 16: 특개 2000-343411호 공보
특허 문헌 17: 국제 공개 제01/15860호 팜플렛
특허 문헌 18: 특개 2001-308045호 공보
본 발명의 목적은, 상기 문제를 해결하기 위한 것으로서, 연마 중인 상태에서 높은 정밀도의 광학 종점 검지를 가능하게 하고, 장기간 사용할 경우라도 연마 영역과 광 투과 영역 사이에서의 슬러리 누출을 방지할 수 있는 연마 패드를 제공하는 것이다. 또한, 본 발명은, 연마 영역과 광 투과 영역의 연마 중의 거동 차이에 의한 연마 특성(표면 균일성 등)의 악화나, 스크래치의 발생을 억제할 수 있는 연마 패드를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은, 특정 금속의 함유 농도가 특정값 이하인 연마 영역 및 광 투과 영역을 가지는 연마 패드를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 상기 연마 패드를 이용한 반도체 디바이스의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자는, 상술한 바와 같은 현상을 감안하여 연구를 거듭한 결과, 하기 연마 패드에 의해, 상기 과제를 해결할 수 있음을 발견하였다.
(제1 발명)
본 발명은, 연마 영역 및 광 투과 영역을 가지는 연마 패드에 있어서, 상기 연마 영역 및 광 투과 영역의 일면에 투수 방지층이 형성되어 있으며, 또한 광 투과 영역과 투수 방지층이 동일한 재료에 의해 일체로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 연마 패드에 관한 것이다.
종래의 연마 영역 및 광 투과 영역을 가지는 연마 패드는, 도 2와 같은 구조 이다. CMP에서는, 연마 패드와 웨이퍼 등의 피연마체가 함께 자전?공전하며, 가압하에서의 마찰에 의해 연마가 실행된다. 연마 중에는, 광 투과 영역(9) 및 연마 영역(8)에 여러 가지(특히, 수평 방향)의 힘이 작용하고 있기 때문에, 양쪽 부재의 경계에서 항상 박리 현상이 발생한다. 종래의 연마 패드(1)는 양쪽 부재의 경계에서 박리가 발생하기 쉽고, 경계에 간극이 생겨서 슬러리 누출이 발생하는 것으로 생각된다. 이러한 슬러리의 누출이 광 검출기에 있어서의 흐림 등의 광학적 문제를 일으켜서, 종점 검출 정밀도를 저하시키거나 또는 불가능하게 하는 것으로 생각된다.
본 발명의 연마 패드는, 연마 중에 광 투과 영역과 연마 영역을 박리시키는 힘이 작용하고, 양쪽 부재의 경계에서 슬러리가 누출될 경우라도, 하층에 투수 방지층이 설치되어 있으므로 광 검출기 근처로 슬러리가 누출되지 않는다. 또한, 투수 방지층은 광 투과 영역과 동일한 재료에 의해 형성되어 있으므로, 광 투과성을 가지므로 광학 종점 검지에 지장을 초래하지도 않는다. 또한, 광 투과 영역과 투수 방지층을 동일한 재료로 일체로 형성함으로써, 굴절률의 차이에 의한 광의 산란을 억제할 수 있고, 높은 정밀도의 광학 종점 검지가 가능하다. 여기에서, 일체로 형성한다는 것은, 광 투과 영역과 투수 방지층 사이에 다른 재료가 개재되지 않는 것을 의미한다.
본 발명에 있어서는, 광 투과 영역과 투수 방지층 사이에 계면이 존재하지 않는 것이 바람직하다. 이 경우에는, 굴절률의 차이에 의한 광의 산란을 더욱 억제할 수 있고, 높은 정밀도의 광학 종점 검지가 가능하다.
본 발명에서는, 상기 투수 방지층이 쿠션성을 가지는 것이 바람직하다. 투수 방지층이 쿠션성을 가짐으로써, 별도의 쿠션층을 설치하는 공정을 생략할 수 있다.
또한, 상기 광 투과 영역 및 투수 방지층의 형성 재료는 무 발포체인 것이 바람직하다. 무 발포체이면 광의 산란을 억제할 수 있기 때문에, 정확한 반사율을 검출할 수 있고, 연마의 광학 종점의 검출 정밀도를 높일 수 있다.
또한, 상기 광 투과 영역의 연마측 표면에 연마액을 유지?갱신하는 요철 구조를 가지지 않는 것이 바람직하다. 요철 구조는, 절삭 가공 등에 의해 부재 표면에 형성된 홈이나 구멍을 의미한다. 광 투과 영역의 연마측 표면에 마크로(macro)한 표면 요철이 있으면, 오목부에 연마 입자 등의 첨가제를 함유한 슬러리가 고이게 되어, 광의 산란?흡수가 일어나서, 검출 정밀도에 영향을 끼치는 경향이 있다. 또한, 투수 방지층의 표면도 마크로한 표면 요철을 가지지 않는 것이 바람직하다. 마크로한 표면 요철이 있으면, 광의 산란이 일어나기 쉽고, 검출 정밀도에 영향을 끼칠 우려가 있기 때문이다.
본 발명에 있어서는, 상기 연마 영역의 형성 재료가, 미세 발포체인 것이 바람직하다.
또한, 상기 연마 영역의 연마측 표면에 연마액을 유지?갱신하는 요철 구조가 형성되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 미세 발포체의 평균 기포 직경은, 70μm 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 50μm 이하이다. 평균 기포 직경이 70μm 이하이면, planarity(평탄성)가 양호해진다.
또한, 상기 미세 발포체의 비중은, 0.5～1.0인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.7～0.9이다. 비중이 0.5 미만인 경우, 연마 영역의 표면의 강도가 저하되고, 피연마체의 평탄성이 저하되며, 또한, 1.0보다 클 경우에는, 연마 영역 표면의 미세 기포의 수가 적어지고, 평탄성은 양호해지지만, 연마 속도가 작아지는 경향이 있다.
또한, 상기 미세 발포체의 경도는, 아스카 D 경도로 35～65도인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 40～60도이다. 아스카 D 경도가 35도 미만인 경우에는, 피연마체의 평탄성이 저하되고, 65도보다 클 경우에는, 평탄성은 양호해지지만, 피연마체의 uniformity(균일성)가 저하되는 경향이 있다.
또한, 상기 미세 발포체의 압축율은, 0.5～5.0%인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.5～3.0%이다. 압축율이 상기 범위 내에 있으면 평탄성과 균일성을 충분히 양립시키는 것이 가능해진다. 한편, 압축율은 하기 식에 의해 산출되는 값이다.
압축율(%)={(T1-T2)/T1}×100
Tl: 미세 발포체에 무부하 상태에서 30kPa(300g/cm2) 응력의 부하를 60초간 유지했을 때의 미세 발포체의 두께.
T2: T1 상태에서 180kpa(1800g/cm2) 응력의 부하를 60초간 유지했을 때의 미세 발포체의 두께.
또한, 상기 미세 발포체의 압축 회복율은, 50～100%인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 60～100%이다. 50% 미만인 경우에는, 연마 중에 반복 하중이 연마 영역에 미치게 되어, 연마 영역의 두께에서 큰 변화가 나타나서, 연마 특성의 안정성이 저하되는 경향이 있다. 한편, 압축 회복율은 하기 식에 의해 산출되는 값이다.
압축 회복율(%)={(T3-T2)/(T1-T2)}×100
T1: 미세 발포체에 무부하 상태에서 30kPa(300g/cm2) 응력의 부하를 60초간 유지했을 때의 미세 발포체의 두께.
T2: T1 상태에서 180kpa(1800g/cm2) 응력의 부하를 60초간 유지했을 때의 미세 발포체의 두께.
T3: T2 상태에서 무부하 상태로 60초간 유지하고, 이어서, 30kpa(300g/cm2) 응력의 부하를 60초간 유지했을 때의 미세 발포체의 두께.
또한, 상기 미세 발포체의 40℃, 1Hz에서의 저장 탄성율이, 150MPa 이상인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 250MPa 이상이다. 저장 탄성율이 150MPa 미만인 경우에는, 연마 영역의 표면의 강도가 저하되고, 피연마체의 평탄성이 저하되는 경향이 있다. 한편, 저장 탄성율은, 미세 발포체에 동적 점탄성 측정 장치로 인장 시험용 지그를 이용하여, 정현파 진동을 가하여 측정한 탄성율을 의미한다.
본 발명은, 광 투과 영역을 설치하기 위한 개구부를 연마 영역에 형성하는 공정, 광 투과 영역 및 투수 방지층의 형상을 가지는 형(型)에 재료를 주입하여 경 화시킴으로써 광 투과 영역과 투수 방지층이 일체로 형성된 투명 부재를 제조하는 공정, 상기 연마 영역의 개구부에 상기 광 투과 영역을 끼워 넣어 연마 영역과 투명 부재를 적층하는 공정을 포함하는, 상기 연마 패드의 제조 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 광 투과 영역을 설치하기 위한 개구부를 연마 영역에 형성하는 공정, 상기 개구부 및 투수 방지층의 형상을 가지는 공간부에 재료를 주입하여 경화시킴으로써 광 투과 영역과 투수 방지층이 일체로 형성된 투명 부재를 형성하는 공정을 포함하는, 상기 연마 패드의 제조 방법에 관한 것이다.
(제2 발명)
본 발명은, 연마 영역과, 광 투과 영역을 설치하기 위한 개구부 A를 가지는 연마층과, 광 투과 영역보다 작은 개구부 B를 가지는 쿠션층이, 개구부 A와 개구부 B가 겹치도록 적층되어 있으며, 상기 개구부 B 위와 상기 개구부 A 내에 광 투과 영역이 형성되어 있으며, 또한, 상기 개구부 A와 상기 광 투과 영역 사이에 있는 환형 홈 내에, 연마 영역 및 광 투과 영역보다 낮은 경도의 불투수성 탄성 부재가 설치되어 있는 연마 패드에 관한 것이다.
종래의 광 투과 영역이 삽입된 연마 패드는, 슬러리 누출을 방지하기 위하여 연마 영역의 개구부에 가능한 간극이 발생하지 않도록 끼워 넣어져 있다. 그러나, 연마 중에는 슬러리를 연마 패드 표면에 떨어뜨리므로, 슬러리 중의 용제에 의해 연마 영역이나 광 투과 영역이 팽창하는 것으로 생각된다. 그리고, 연마 영역이나 광 투과 영역의 팽창에 의해, 광 투과 영역이나 끼워 넣어진 부분에 변형이 생겨서 광 투과 영역이 돌출되거나, 연마 패드가 변형된다. 그 결과, 표면 균일성 등의 연마 특성이 저하되는 것으로 생각된다.
또한, CMP에서는, 연마 패드와 웨이퍼 등의 피연마체가 함께 자전?공전하고, 가압하에서의 마찰에 의해 연마가 행해진다. 연마 중에는, 광 투과 영역 및 연마 영역에 여러 가지(특히, 수평 방향) 힘이 작용하고 있으므로, 양쪽 부재의 경계에서 박리가 항상 발생하고 있다. 종래의 연마 패드는 양쪽 부재의 경계에서 박리가 발생하기 쉽고, 경계에 간극이 생겨서 슬러리가 누출되는 것으로 생각된다. 이러한 슬러리 누출이 광 종점 검출부에서 있어서의 흐림 등의 광학적 문제를 일으키고, 종점 검출 정밀도를 저하시키거나 또는 불가능하게 하는 것으로 생각된다.
본 발명의 연마 패드는, 개구부 A와 광 투과 영역 사이에 있는 환형 홈 내에, 연마 영역 및 광 투과 영역보다 경도가 작은 불투수성 탄성 부재를 가지므로, 상기 불투수성 탄성 부재는, 탄성을 가지고, 또한 경도가 충분히 작기 때문에, 광 투과 영역이나 끼워 넣어진 부분에 생긴 변형이나 치수 변화를 흡수할 수 있다. 이로 인하여, 연마 중에 광 투과 영역이 돌출되거나, 변형되거나, 연마 패드가 변형되지 않으며, 표면 균일성 등의 연마 특성의 악화를 억제할 수 있다.
또한, 상기 불투수성 탄성 부재는, 연마 영역과 광 투과 영역과 쿠션층의 각접촉 부분을 완전히 밀봉하고 있으며, 연마 중에 광 투과 영역과 연마 영역을 박리시키는 힘이 작용한 경우에도, 여기에 견딜 수 있는 충분한 저항력을 가진다. 이로 인하여, 각 접촉 부분에서 박리가 잘 발생하지 않으며, 슬러리 누출을 효과적으로 방지할 수 있으며, 높은 정밀도의 광학적 종점 검지가 가능하다.
상기 불투수성 탄성 부재의 아스카 A 경도는 80도 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 60도 이하이다. 아스카 A 경도가 80도를 초과할 경우에는, 광 투과 영역이나 끼워 넣은 부분에 생긴 변형이나 치수 변화를 충분히 흡수할 수 없어서, 연마 중에 광 투과 영역이 돌출되거나, 변형되거나, 연마 패드가 변형되기 쉬워지는 경향이 있다.
불투수성 탄성 부재는, 고무, 열가소성 엘라스토머, 및 반응 경화성 수지로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종의 불투수성 수지를 함유하는 불투수성 수지 조성물로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 재료를 이용함으로써, 불투수성 탄성 부재를 용이하게 형성할 수 있고, 상기 효과가 더욱 우수해진다.
상기 불투수성 탄성 부재는, 환형 홈보다 높이가 낮은 것이 바람직하다. 불투수성 탄성 부재의 높이가 환형 홈과 동일하거나 또는 더욱 높을 경우에는, 연마시에 패드 표면으로부터 돌출되어, 스크래치의 원인이 되거나, 표면 균일성 등의 연마 특성을 악화시키는 경향이 있다.
본 발명에 있어서, 상기 광 투과 영역의 형성 재료는 무 발포체인 것이 바람직하다. 무 발포체이면 광의 산란을 억제할 수 있기 때문에, 정확한 반사율을 검출할 수 있고, 연마의 광학 종점의 검출 정밀도를 높일 수 있다.
광 투과 영역의 아스카 D 경도는, 30～75도인 것이 바람직하다. 상기 경도의 광 투과 영역을 이용함으로써, 웨이퍼 표면의 스크래치의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 광 투과 영역 표면의 흠집의 발생도 억제할 수 있고, 이에 따라서 높은 정밀도의 광학 종점 검지를 안정적으로 행하는 것이 가능해지게 된다. 아스카 D 경도가 30도 미만인 경우에는, 광 투과 영역 표면에 슬러리 중의 연마 입자에 흠집이 발생하기 쉬우며, 흠집이 생긴 연마 입자에 의해 실리콘 웨이퍼에 스크래치가 발생하기 쉬워진다. 또한, 쉽게 변형될 수 있으므로 표면 균일성 등의 연마 특성이 저하되거나, 슬러리 누출이 발생하기 쉬워진다. 한편, 아스카 D 경도가 75도를 초과할 경우에는, 광 투과 영역이 지나치게 단단하기 때문에 실리콘 웨이퍼에 스크래치가 발생하기 쉬워진다. 또한, 광 투과 영역 표면에 흠집이 생기기 쉬워지기 때문에 투명성이 저하되고, 연마의 광학 종점 검지 정밀도가 저하되는 경향이 있다.
또한, 상기 광 투과 영역의 연마측 표면에 연마액을 유지?갱신하는 요철 구조를 가지지 않는 것이 바람직하다. 광 투과 영역의 연마측 표면에 마크로한 표면 요철이 있으면, 오목부에 연마 입자 등의 첨가제를 함유한 슬러리가 고이게 되고, 광의 산란?흡수가 일어나서, 검출 정밀도에 영향을 끼치는 경향이 있다. 또한, 광 투과 영역의 타면측 표면도 마크로한 표면 요철을 가지지 않는 것이 바람직하다. 마크로한 표면 요철이 있으면, 광의 산란이 일어나기 쉽고, 검출 정밀도에 영향을 끼칠 우려가 있기 때문이다.
본 발명에서는, 상기 연마 영역의 형성 재료가, 미세 발포체인 것이 바람직하다. 또한, 상기 연마 영역의 연마측 표면에 홈이 형성되어 있는 것이 바람직하다.
상기 미세 발포체의 평균 기포 직경은, 70μm 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 50μm 이하이다. 평균 기포 직경이 70μm 이하이면, 평탄성이 양호 해진다.
또한, 상기 미세 발포체의 비중은, 0.5～1.0인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.7～0.9이다. 비중이 0.5 미만인 경우, 연마 영역의 표면의 강도가 저하되고, 피연마체의 평탄성이 저하되고, 또한, 1.0보다 클 경우는, 연마 영역의 표면의 미세 기포의 수가 적어지고, 평탄성은 양호해지지만, 연마 속도가 작아지는 경향이 있다.
또한, 상기 미세 발포체의 경도는, 아스카 D 경도로 45～85도인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 45～65도이다. 아스카 D 경도가 45도 미만인 경우에는, 피연마체의 평탄성이 저하되고, 85도보다 클 경우에는, 평탄성은 양호해지지만, 피연마체의 균일성이 저하되는 경향이 있다.
또한, 상기 미세 발포체의 압축율은, O.5～5.0%인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.5～3.0%이다. 압축율이 상기 범위 이내이면 평탄성과 균일성을 충분히 양립시킬 수 있다. 한편, 압축율은 상기 식에 의해 산출되는 값이다.
또한, 상기 미세 발포체의 압축 회복율은, 50～100%인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 60～100%이다. 50% 미만인 경우에는, 연마 중에 반복 하중이 연마 영역에 미치게 되어, 연마 영역의 두께에 큰 변화가 나타나고, 연마 특성의 안정성이 저하되는 경향이 있다. 한편, 압축 회복율은 상기 식에 의해 산출되는 값이다.
또한, 상기 미세 발포체의 40℃, 1Hz에서의 저장 탄성율이, 200MPa 이상인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 250MPa 이상이다. 저장 탄성율이 200MPa 미 만인 경우에는, 연마 영역의 표면의 강도가 저하되고, 피연마체의 평탄성이 저하되는 경향이 있다. 한편, 저장 탄성율은, 미세 발포체에 동적 점탄성 측정 장치로 인장 시험용 지그를 이용하여, 정현파 진동을 가하여 측정한 탄성율을 의미한다.
본 발명은, 연마 영역과, 광 투과 영역을 설치하기 위한 개구부 A를 가지는 연마층에 쿠션층을 적층하는 공정, 상기 개구부 A 내의 쿠션층의 일부를 제거하고, 쿠션층에 광 투과 영역보다 작은 개구부 B를 형성하는 공정, 상기 개구부 B 위와 상기 개구부 A 내에 광 투과 영역을 설치하는 공정, 및 상기 개구부 A와 상기 광 투과 영역 사이에 있는 환형 홈 내에, 불투수성 수지 조성물을 주입하여 경화시킴으로써 불투수성 탄성 부재를 형성하는 공정을 포함하는, 상기 연마 패드의 제조 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 연마 영역과, 광 투과 영역을 설치하기 위한 개구부 A를 가지는 연마층과, 광 투과 영역보다 작은 개구부 B를 가지는 쿠션층을, 개구부 A와 개구부 B가 겹치도록 적층하는 공정, 상기 개구부 B 위와 상기 개구부 A 내에 광 투과 영역을 설치하는 공정, 및 상기 개구부 A와 상기 광 투과 영역 사이에 있는 환형 홈 내에, 불투수성 수지 조성물을 주입하여 경화시킴으로써 불투수성 탄성 부재를 형성하는 공정을 포함하는, 상기 연마 패드의 제조 방법에 관한 것이다.
(제3 발명)
본 발명은, 연마 영역 및 광 투과 영역을 가지는 연마층과, 광 투과 영역보다 작은 개구부 B를 가지는 쿠션층이, 광 투과 영역과 개구부 B가 겹치도록 적층되어 있으며, 동시에 상기 광 투과 영역의 내면과 상기 개구부 B의 단면의 접촉 부분 에, 상기 접촉 부분을 피복하는 환형 불투수성 탄성 부재가 형성되어 있는 연마 패드에 관한 것이다.
CMP에 있어서는, 연마 패드와 웨이퍼 등의 피연마체가 함께 자전?공전하고, 가압하에서의 마찰에 의해 연마가 행해진다. 연마 중에는, 광 투과 영역, 연마 영역, 및 쿠션층에 여러 가지(특히, 수평 방향) 힘이 작용하고 있으므로, 각 부재의 경계에서 박리가 항상 발생한다. 종래의 연마 패드는 각 부재의 경계에서 박리가 발생하기 쉽고, 경계에 간극이 생겨서 슬러리가 누출될 수 있다. 이 슬러리 누출이 광 종점 검출부에서 있어서의 흐림 등의 광학적 문제를 일으키고, 종점 검출 정밀도를 저하 또는 불가능하게 하는 것으로 생각된다.
한편, 본 발명의 연마 패드는, 광 투과 영역의 내면과 개구부 B의 단면의 접촉 부분에, 상기 접촉 부분을 피복하는 환형 불투수성 탄성 부재가 형성되어 있다. 상기 불투수성 탄성 부재는, 탄성을 가지며, 또한 경도가 충분히 작기 때문에, 연마 중에 박리를 발생시키는 힘이 작용할 경우에도, 잘 박리되지 않으며, 광 투과 영역의 내면과 개구부 B의 단면의 접촉 부분을 완전히 밀봉할 수 있다. 이로 인하여, 예를 들면, 각각의 상기 부재의 경계에 간극이 생겨서 슬러리가 침투하더라도, 불투수성 탄성 부재에 의해 효과적으로 슬러리 누출을 방지할 수 있으므로, 높은 정밀도의 광학적 종점 검지가 가능하다.
상기 불투수성 탄성 부재는, 아스카 A 경도가 80도 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 60도 이하이다. 아스카 A 경도가 80도를 초과할 경우에는, 연마 중에 박리를 발생시키는 힘이 작용했을 때에, 광 투과 영역의 내면이나 개구부 B의 단면에서 쉽게 박리되는 경향이 있다.
불투수성 탄성 부재는, 고무, 열가소성 엘라스토머, 및 반응 경화성 수지로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종의 불투수성 수지를 함유하는 불투수성 수지 조성물로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 재료를 이용함으로써, 불투수성 탄성 부재를 용이하게 형성할 수 있고, 상기 효과가 더욱 우수해진다.
본 발명에 있어서, 상기 광 투과 영역의 형성 재료는 무 발포체인 것이 바람직하다. 무 발포체이면 광의 산란을 억제할 수 있기 때문에, 정확한 반사율을 검출할 수 있고, 연마의 광학 종점의 검출 정밀도를 높일 수 있다.
광 투과 영역의 아스카 D 경도는, 30～75도인 것이 바람직하다. 상기 경도의 광 투과 영역을 이용함으로써, 웨이퍼 표면의 스크래치의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 광 투과 영역 표면의 흠집의 발생도 억제할 수 있고, 이에 따라서 높은 정밀도의 광학 종점 검지를 안정적으로 행하는 것이 가능하게 된다. 광 투과 영역의 아스카 D 경도는 40～60도인 것이 바람직하다. 아스카 D 경도가 30도 미만인 경우에는, 광 투과 영역 표면에 의하여 슬러리 중의 연마 입자에 흠집이 생기기 쉬우며, 흠집이 생긴 연마 입자에 의해 실리콘 웨이퍼에 스크래치가 발생하기 쉬워진다. 한편, 아스카 D 경도가 75도를 초과할 경우에는, 광 투과 영역이 지나치게 단단하기 때문에 실리콘 웨이퍼에 스크래치가 발생하기 쉬워진다. 또, 광 투과 영역 표면에 흠집이 쉽게 발생하기 때문에 투명성이 저하되고, 연마의 광학 종점 검지 정밀도가 저하되는 경향이 있다.
또한, 상기 광 투과 영역의 연마측 표면에 연마액을 유지?갱신하는 요철 구 조를 가지지 않는 것이 바람직하다. 광 투과 영역의 연마측 표면에 마크로한 표면 요철이 있으면, 오목부에 연마 입자 등의 첨가제를 함유한 슬러리가 고이게 되고, 광의 산란?흡수가 일어나서, 검출 정밀도에 영향을 끼치는 경향이 있다. 또한, 광 투과 영역의 타면측 표면도 마크로한 표면 요철을 가지지 않는 것이 바람직하다. 마크로한 표면 요철이 있으면, 광의 산란이 일어나기 쉽고, 검출 정밀도에 영향을 끼칠 우려가 있기 때문이다.
본 발명에서는, 상기 연마 영역의 형성 재료가, 미세 발포체인 것이 바람직하다. 또한, 상기 연마 영역의 연마측 표면에 홈이 형성되어 있는 것이 바람직하다.
상기 미세 발포체의 평균 기포 직경은, 70μm 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 50μm 이하이다. 평균 기포 직경이 70μm 이하이면, 평탄성이 양호해지게 된다.
또한, 상기 미세 발포체의 비중은, 0.5～1.0인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.7～0.9이다. 비중이 0.5 미만인 경우, 연마 영역의 표면의 강도가 저하되고, 피연마체의 평탄성이 저하되고, 또한, 1.0보다 클 경우에는, 연마 영역의 표면의 미세 기포의 수가 적어지고, 평탄성은 양호해지지만, 연마 속도가 작아지는 경향이 있다.
또한, 상기 미세 발포체의 경도는, 아스카 D 경도로 45～85도인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 45～65도이다. 아스카 D 경도가 45도 미만인 경우에는, 피연마체의 평탄성이 저하되고, 85도보다 클 경우에는, 평탄성은 양호해지지만, 피 연마체의 균일성이 저하되는 경향이 있다.
또한, 상기 미세 발포체의 압축율은, 0.5～5.0%인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.5～3.0%이다. 압축율이 상기 범위 이내이면 평탄성과 균일성을 충분히 양립시킬 수 있다. 한편, 압축율은 상기 식에 의해 산출되는 값이다.
또한, 상기 미세 발포체의 압축 회복율은, 50～100%인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 60～100%이다. 50% 미만인 경우에는, 연마 중에 반복 하중이 연마 영역에 영향을 미치게 되어, 연마 영역의 두께에 큰 변화가 나타나고, 연마 특성의 안정성이 저하되는 경향이 있다. 한편, 압축 회복율은 상기 식에 의해 산출되는 값이다.
또한, 상기 미세 발포체의 40℃, 1Hz에서의 저장 탄성율이, 200MPa 이상인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 250MPa 이상이다. 저장 탄성율이 200MPa 미만인 경우에는, 연마 영역의 표면의 강도가 저하되고, 피연마체의 평탄성이 저하되는 경향이 있다. 한편, 저장 탄성율은, 미세 발포체에 동적 점탄성 측정 장치로 인장 시험용 지그를 이용하여, 정현파 진동을 가하여 측정한 탄성율을 의미한다.
본 발명은, 연마 영역 및 광 투과 영역을 가지는 연마층과, 광 투과 영역보다 작은 개구부 B를 가지는 쿠션층을, 광 투과 영역과 개구부 B가 겹치도록 적층하는 공정, 및 상기 광 투과 영역의 내면과 상기 개구부 B의 단면의 접촉 부분에, 불투수성 수지 조성물을 도포해서 경화시킴으로써, 상기 접촉 부분을 피복하는 환형 불투수성 탄성 부재를 형성하는 공정을 포함하는, 상기 연마 패드의 제조 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 연마 영역과, 광 투과 영역을 삽입 설치하기 위한 개구부 A를 가지는 연마층에 쿠션층을 적층하는 공정, 상기 개구부 A 내의 쿠션층의 일부를 제거하고, 쿠션층에 광 투과 영역보다 작은 개구부 B를 형성하는 공정, 상기 개구부 B 위와 상기 개구부 A 내에 광 투과 영역을 설치하는 공정, 및 상기 광 투과 영역의 내면과 상기 개구부 B의 단면의 접촉 부분에, 불투수성 수지 조성물을 도포하여 경화시킴으로써, 상기 접촉 부분을 피복하는 환형 불투수성 탄성 부재를 형성하는 공정을 포함하는, 상기 연마 패드의 제조 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 연마 영역과, 광 투과 영역을 삽입 설치하기 위한 개구부 A를 가지는 연마층과, 광 투과 영역보다 작은 개구부 B를 가지는 쿠션층을, 개구부 A와 개구부 B가 겹치도록 적층하는 공정, 상기 개구부 B 위와 상기 개구부 A 내에 광 투과 영역을 설치하는 공정, 및 상기 광 투과 영역의 내면과 상기 개구부 B의 단면의 접촉 부분에, 불투수성 수지 조성물을 도포하여 경화시킴으로써, 상기 접촉 부분을 피복하는 환형 불투수성 탄성 부재를 형성하는 공정을 포함하는, 상기 연마 패드의 제조 방법에 관한 것이다.
(제4 발명)
본 발명은, 연마 영역 및 광 투과 영역을 가지는 연마 패드로서, 광 투과 영역의 압축율이 연마 영역의 압축율보다 큰 것을 특징으로 하는 연마 패드에 관한 것이다.
CMP법은, 가압 기구에 의해 피연마체인 웨이퍼를 연마 패드에 가압 부착하고, 가압한 상태로 슬라이딩시켜서 연마하는 방법이다. 통상, 연마 영역과 광 투 과 영역은 그 물질 구조가 상이하므로, CMP법에서는, 연마 영역과 광 투과 영역이 근소한 응력 차이나 마모 차이에 의해 양쪽 부재의 연마 중에서의 거동이 상이해지므로, 사용에 따라서 연마 영역과 광 투과 영역의 거동 차이는 점점 커지는 것으로 생각된다. 그리고, 이러한 거동 차이에 의해 광 투과 영역이 연마 패드 평면으로부터 돌출되어, 연마 특성이 악화되거나, 웨이퍼에 스크래치가 발생하는 것으로 생각된다.
본 발명자들은, 광 투과 영역의 압축율을 연마 영역의 압축율보다 크게 함으로써, 사용에 따라서 연마 영역과 광 투과 영역의 거동 차이가 커지게 되더라도, 연마 중에 광 투과 영역이 연마 패드 표면으로부터 돌출되는 것을 방지할 수 있고, 이에 따라서 연마 특성의 악화나, 스크래치의 발생을 억제할 수 있는 것을 발견하였다.
상기 광 투과 영역의 압축율은 1.5～10%인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 2～5%이다. 압축율이 1.5% 미만인 경우에는, 만약 광 투과 영역의 압축율이 연마 영역의 압축율보다 크더라도, 광 투과 영역에 의해 스크래치가 발생하는 경향이 있다. 한편, 압축율이 10%를 초과할 경우에는, 만약 광 투과 영역의 압축율이 연마 영역의 압축율보다 크더라도 연마 특성(평탄화 특성이나 표면 균일성 등)이 악화되는 경향이 있다.
또한, 상기 연마 영역의 압축율은 0.5～5%인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.5～3%이다. 연마 영역의 압축율이 0.5% 미만인 경우에는, 표면 균일성이 악화되는 경향이 있다. 한편, 압축율이 5%를 초과할 경우에는, 평탄화 특성이 악 화되는 경향이 있다. 한편, 압축율은 상기 식에 의해 산출되는 값이다.
상기 광 투과 영역은, 파장 500～700nm의 전체 영역에 있어서의 광 투과율이 80% 이상인 것이 바람직하다.
상기와 같이, 광 빔으로서는 He-Ne 레이저광이나 할로겐 램프를 사용한 백색광 등이 이용되고 있지만, 백색광을 이용한 경우에는 다양한 파장광을 웨이퍼 위로 접촉시킬 수 있고, 많은 웨이퍼 표면의 프로필이 얻어진다는 장점이 있다. 또한, 광 투과 영역을 통과하는 광의 강도의 감쇠(減衰)가 적을수록 연마 종점의 검출 정밀도나 막 두께의 측정 정밀도를 높일 수 있기 때문에, 사용하는 측정 광의 파장에 있어서의 광 투과율의 정도는, 연마 종점의 검출 정밀도나 막 두께의 측정 정밀도를 결정짓는데 있어서 중요하다. 상기 관점에서, 광 투과 영역으로서는, 단파장측에서의 광 투과율의 감쇠가 작고, 넓은 파장 범위에서 검출 정밀도를 높게 유지할 수 있는 것을 이용하는 것이 바람직하다.
또한, 광 투과 영역의 쇼어 A 경도는, 60도 이상인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 65～90도이다. 쇼어 A 경도가 60도 미만인 경우에는, 광 투과 영역이 변형되기 쉽기 때문에, 연마 영역과 광 투과 영역 사이에서 누수(슬러리 누출)가 발생할 염려가 있다.
본 발명에 있어서, 상기 광 투과 영역의 형성 재료는 무 발포체인 것이 바람직하다. 무 발포체이면 광의 산란을 억제할 수 있기 때문에, 정확한 반사율을 검출할 수 있고, 연마의 광학 종점의 검출 정밀도를 높일 수 있다.
또한, 상기 광 투과 영역의 연마측 표면에 연마액을 유지?갱신하는 요철 구 조를 가지지 않는 것이 바람직하다. 광 투과 영역의 연마측 표면에 마크로한 표면 요철이 있으면, 오목부에 연마 입자 등의 첨가제를 함유한 슬러리가 고이게 되고, 광의 산란?흡수가 일어나서, 검출 정밀도에 영향을 끼치는 경향이 있다. 또한, 광 투과 영역의 타면측 표면도 마크로한 표면 요철을 가지지 않는 것이 바람직하다. 마크로한 표면 요철이 있으면, 광의 산란이 일어나기 쉽고, 검출 정밀도에 영향을 끼칠 우려가 있기 때문이다.
본 발명에서는, 상기 연마 영역의 형성 재료가, 미세 발포체인 것이 바람직하다. 또한, 상기 미세 발포체의 평균 기포 직경은, 70μm 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 50μm 이하이다. 평균 기포 직경이 70μm 이하이면, 평탄성이 양호해진다.
또한, 상기 미세 발포체의 비중은, 0.5～1.0인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.7～0.9이다. 비중이 0.5 미만인 경우, 연마 영역의 표면의 강도가 저하되고, 피연마체의 평탄성이 저하되며, 또한, 1.0보다 클 경우에는, 연마 영역의 표면의 미세 기포의 수가 적어지고, 평탄성은 양호해지지만, 연마 속도가 작아지는 경향이 있다.
또한, 상기 미세 발포체의 압축 회복율은, 50～100%인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 60～100%이다. 50% 미만인 경우에는, 연마 중에 반복 하중이 연마 영역에 영향을 미치게 되어, 연마 영역의 두께에 큰 변화가 나타나서, 연마 특성의 안정성이 저하되는 경향이 있다. 한편, 압축 회복율은 상기 식에 의해 산출되는 값이다.
또한, 상기 미세 발포체의 40℃, 1Hz에서의 저장 탄성율이, 200MPa 이상인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 250MPa 이상이다. 저장 탄성율이 200MPa 미만인 경우에는, 연마 영역의 표면의 강도가 저하되고, 피연마체의 평탄성이 저하되는 경향이 있다. 한편, 저장 탄성율은, 미세 발포체에 동적 점탄성 측정 장치로 인장 시험용 지그를 이용하고, 정현파 진동을 가하여 측정한 탄성율을 의미한다.
(제5 발명)
본 발명은, 연마 영역 및 광 투과 영역을 가지는 연마 패드에 있어서, 상기 연마 영역 및 광 투과 영역은, 각각 Fe의 함유 농도가 0.3ppm 이하, Ni의 함유 농도가 1.0ppm 이하, Cu의 함유 농도가 0.5ppm 이하, Zn의 함유 농도가 0.1ppm 이하, 및 A1의 함유 농도가 1.2ppm 이하인 것을 특징으로 하는 연마 패드에 관한 것이다.
본 발명자들은, 도 14～20에 도시한 바와 같이, 연마 패드의 형성 재료에 포함되는 금속의 종류 및 함유 농도에 따라 디바이스의 수율에 대한 영향도가 크게 상이한 것을 발견하였다. 예를 들면, 연마 패드의 형성 재료에 포함되는 Fe의 함유 농도는 디바이스의 수율에 크게 영향을 미치지만, Mg나 Cr의 함유 농도는 디바이스의 수율에 거의 영향을 미치지 않는다. 그리고, Fe, Ni, Cu, Zn, 및 Al이 디바이스의 수율에 크게 영향을 미치는 것을 발견하였다. 또한, 형성 재료에 포함되는 상기 각 금속의 함유 농도가 각 금속 특유의 특정값을 초과할 경우에는, 디바이스의 수율이 극단적으로 저하되는 것을 발견하였다.
상기 각 금속의 함유 농도값은 특정값이며, 상기 중 1개라도 특정값을 초과하면 디바이스의 수율은 극단적으로 저하된다.
본 발명에서는, 연마 영역 및 광 투과 영역의 형성 재료가, 폴리올레핀 수지, 폴리우레탄 수지, (메타)아크릴 수지, 실리콘 수지, 플루오르 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리아미드 수지, 폴리아미드이미드 수지, 및 감광성 수지로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종의 고분자 재료인 것이 바람직하고, 특히 폴리우레탄 수지인 것이 바람직하다.
본 발명의 연마 패드를 이용함으로써, 웨이퍼 상의 상기 각 금속의 함유 농도를 저감시킬 수 있다. 이로 인하여, 웨이퍼 세정 공정을 용이하게 행할 수 있고, 작업 공정의 효율화, 제조 비용의 삭감을 도모할 수 있을 뿐만 아니라, 웨이퍼 세정 공정에 있어서 웨이퍼에 대한 부하를 줄일 수 있기 때문에, 반도체 디바이스의 수율을 향상시킬 수 있다.
또한, 제1～제5의 본 발명은, 상기 연마 패드를 이용해서 반도체 웨이퍼의 표면을 연마하는 공정을 포함하는 반도체 디바이스의 제조 방법에 관한 것이다.
[발명을 실시하기 위한 최선의 형태]
(제1 발명)
본 발명의 연마 패드(1)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 연마 영역(8) 및 광 투과 영역(9)을 가지고 있으며, 상기 연마 영역(8)및 광 투과 영역(9)의 일면에 투수 방지층(10)이 형성되어 있으며, 또한 광 투과 영역(9)과 투수 방지층(10)이 동일한 재료에 의해 일체로 형성되어 있다.
광 투과 영역 및 투수 방지층의 형성 재료는 특별히 제한되지 않지만, 연마 를 행하고 있는 상태에서 높은 정밀도의 광학 종점 검지를 가능하게 하고, 파장 400～700nm의 전체 범위에서 광 투과율이 20% 이상인 재료를 이용하는 것이 바람직하고, 광 투과율이 50% 이상인 재료가 더욱 바람직하다. 이러한 재료로서는, 예를 들면, 폴리우레탄 수지, 폴리에스테르 수지, 페놀 수지, 요소 수지, 멜라민 수지, 에폭시 수지, 및 아크릴 수지 등의 열경화성 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리아미드 수지, 셀룰로오스계 수지, 아크릴 수지, 폴리카보네이트 수지, 할로겐계 수지(폴리염화비닐, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리불화비닐리덴 등), 폴리스티렌, 및 올레핀계 수지(폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등) 등의 열가소성 수지, 부타디엔 고무나 이소프렌 고무 등의 고무, 자외선이나 전자선 등의 광에 의해 경화하는 광경화성 수지, 및 감광성 수지 등을 들 수 있다. 이들 수지는 단독으로 사용할 수도 있고, 2종 이상을 병용할 수도 있다. 한편, 열경화성 수지는 비교적 저온에서 경화하는 것이 바람직하다. 광경화성 수지를 사용할 경우에는, 광중합 개시제를 병용하는 것이 바람직하다.
광 투과 영역 및 투수 방지층의 형성 재료는, 연마 영역에 이용할 수 있는 재료와의 접착성(밀착성), 연마 영역의 열안정성이나 제조 장치를 고려해서 선택하는 것이 바람직하다.
광경화성 수지는, 광에 의해 반응해서 경화하는 수지이면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 에틸렌성 불포화 탄화수소기를 가지는 수지를 들 수 있다. 구체적으로는, 디에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜디아크릴레이트, 헥사프로필렌글리콜디아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리아크릴레이트, 펜타 에리스리톨트리아크릴레이트, 1,6-헥산디올디아크릴레이트, 1,9-노난디올디아크릴레이트, 디펜타에리스리톨펜타아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리메타크릴레이트, 및 올리고부타디엔디올디아크릴레이트 등의 다가 알코올계 (메타)아크릴레이트, 2,2-비스(4-(메타)아크릴옥시에톡시페닐)프로판, 비스페놀 A 또는 에피크로하이드린계 에폭시 수지의 (메타)아크릴산 부가물 등의 에폭시(메타)아크릴레이트, 무수프탈산-네오펜틸글리콜-아크릴산의 축합물 등의 저분자 불포화 폴리에스테르, 트리메틸올프로판트리글리시딜에테르의 (메타)아크릴산 부가물, 트리메틸헥사메틸렌디이소시아네이트와 2가 알코올과 (메타)아크릴산 모노에스테르와의 반응에 의하여 얻어지는 우레탄(메타)아크릴레이트 화합물, 메톡시폴리에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, 메톡시폴리프로필렌글리콜(메타)아크릴레이트, 페녹시폴리에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, 페녹시폴리프로필렌글리콜(메타)아크릴레이트, 노닐페녹시폴리에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, 및 노닐페녹시폴리프로필렌글리콜(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상을 조합해서 이용할 수 있다.
광경화성 수지의 광경화성을 높이기 위하여, 광중합 개시제나 증감제 등을 첨가할 수 있다. 이들은, 특별히 제한되지 않으며, 이용하는 광원, 파장 영역에 따라 선택해서 사용한다.
i선(365nm) 부근의 자외선을 광원으로 이용할 경우에는, 예를 들면, 벤조페논, 4,4'-비스(디메틸아미노)벤조페논, 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논, 4-메톡시-4'-디메틸아미노벤조페논, 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)-부탄-1-온, 2-에틸안트라퀴논, 및 페난트렌퀴논 등의 방향족 케톤류, 메틸벤조인, 에틸 벤조인 등의 벤조인류, 벤질디메틸케탈 등의 벤질 유도체, 2-(o-클로로페닐)-4,5-디페닐이미다졸 2량체, 2-(o-클로로페닐)-4,5-디(m-메톡시페닐)이미다졸 2량체, 2-(o-플루오로페닐)-4,5-페닐이미다졸 2량체, 2-(o-메톡시페닐)-4,5-디페닐이미다졸 2량체, 2-(p-메톡시페닐)-4,5-디페닐이미다졸 2량체, 2-(2,4-디메톡시페닐)-4,5-디페닐이미다졸 2량체 등의 이미다졸류, 9-페닐아크리딘, 1,7-비스(9,9'-아크리디닐)헵탄 등의 아크리딘 유도체, N-페닐글리신 등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상을 조합해서 이용할 수 있다.
감광성 수지로서는, 광에 의해 화학 반응하는 수지이면 특별히 제한되지 않고, 구체적으로는, (1) 활성 에틸렌기를 포함하는 화합물이나 방향족 다환 화합물을 고분자의 주사슬이나 측사슬에 도입한 것; 폴리비닐신나메이트, p-페닐렌디아크릴산을 글리콜과 축중합시킨 불포화 폴리에스테르, 신나밀리덴아세트산을 폴리비닐알코올로 에스테르화한 것, 신나모일기, 신나밀리덴기, 캘콘 잔기, 이소쿠마린 잔기, 2,5-디메톡시스틸벤 잔기, 스티릴피리디늄 잔기, 티민 잔기, α-페닐말레이미드, 안트라센 잔기, 및 2-피론 등의 감광성 작용기를 고분자의 주사슬이나 측사슬에 도입한 것 등을 들 수 있다.
(2) 디아조기나 아지드기를 고분자의 주사슬이나 측사슬에 도입한 것; p-디아조디페닐아민의 파라포름알데히드 축합물, 벤젠디아조디움-4-(페닐아미노)-포스페이트의 포름알데히드 축합물, 메톡시벤젠디아조디움-4-(페닐아미노)의 염 부가물의 포름알데히드 축합물, 폴리비닐-p-아지드벤잘 수지, 아지드아크릴레이트 등을 들 수 있다.
(3) 주사슬 또는 측사슬 중에 페놀에스테르가 도입된 고분자; (메타)아크릴로일기 등의 불포화 탄소-탄소 이중 결합이 도입된 고분자, 불포화 폴리에스테르, 불포화 폴리우레탄, 불포화 폴리아미드, 측사슬에 에스테르 결합으로 불포화 탄소-탄소 이중 결합이 도입된 폴리(메타)아크릴산, 에폭시(메타)아크릴레이트, 및 노볼락(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있다.
또한, 각종 감광성 폴리이미드, 감광성 폴리아미드산, 감광성 폴리아미드이미드, 또한 페놀 수지와 아지드 화합물을 조합하여 사용할 수 있다. 또한, 에폭시 수지나 화학 가교형 부위의 도입된 폴리아미드와 광 양이온 중합 개시제를 조합하여 사용할 수 있다. 또한, 천연 고무, 합성 고무, 또는 고리화 고무와 비스아지드 화합물을 조합하여 사용할 수 있다.
광 투과 영역에 이용하는 재료는, 연마 영역에 이용하는 재료보다 연삭성이 동일하거나 큰 것이 바람직하다. 연삭성은, 연마 중에 피연마체나 드레서에 의해 깎여지는 정도를 의미한다. 상기와 같을 경우, 광 투과 영역이 연마 영역보다 돌출되지 않아서, 피연마체에 대하여 스크래치나 연마 중의 디체크에러를 방지할 수 있다.
또한, 연마 영역에 이용할 수 있는 형성 재료나 연마 영역의 물성과 유사한 재료를 이용하는 것이 바람직하다. 특히, 연마 중의 드레싱 흔적에 의한 광 투과 영역의 광산란을 억제할 수 있는 내마모성이 높은 폴리우레탄 수지가 바람직하다.
상기 폴리우레탄 수지는, 유기 이소시아네이트, 폴리올(고분자량 폴리올이나 저분자량 폴리올), 및 쇄연장제로 이루어지는 것이다.
유기 이소시아네이트로서는, 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, 헥사메틸렌디이소시아네이트, 1,4-시클로헥산디이소시아네이트, 4,4'-디시클로헥실메탄디이소시아네이트, 이소프론디이소시아네이트 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용할 수도 있고, 2종 이상을 병용할 수도 있다.
유기 이소시아네이트로서는, 상기 디이소시아네이트 화합물 이외에, 3작용성 이상의 다작용성 폴리 이소시아네이트 화합물도 사용가능하다. 다작용성 이소시아네이트 화합물로서는, 데스모듈-N(바이엘사 제품)이나 상품명 튜라네이트(旭化成工業社 제품)로서 일련의 디이소시아네이트 부가물체 화합물이 시판되고 있다. 이들 3작용성 이상의 폴리 이소시아네이트 화합물은, 단독으로 사용하면 프리폴리머 합성시에 겔화하기 쉽기 때문에, 디이소시아네이트 화합물에 첨가해서 사용하는 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 아릴카보네이트와의 에스테르 교환 반응에 의해 얻어지는 폴리카보네이트폴리올 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용할 수도 있고, 2종 이상을 병용할 수도 있다.
또한, 폴리올로서 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, 트리에틸렌글리콜, 1,4-비스(2-하이드록시에톡시)벤젠 등의 저분자량 폴리올을 병용할 수도 있다.
쇄연장제로서는, 에틸렌글리콜, 1,2-프로필렌글리콜, 1,3-프로필렌글리콜, 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올, 네오펜틸글리콜, 1,4-시클로헥산디메탄올, 3-메틸-1,5-펜탄디올, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 1,4-비스(2-하이드록시에톡시)벤젠 등의 저분자량 폴리올류, 또는 2,4-돌루엔디아민, 2,6-톨루엔디아민, 3,5-디에틸-2,4-톨루엔디아민, 4,4'-디-sec-부틸디아미노디페닐메탄, 4,4'-디아미노디페닐메탄, 3,3'-디클로로-4,4'-디아미노디페닐메탄, 2,2',3,3'-테트라클로로-4,4'-디아미노디페닐메탄, 4,4'-디아미노-3,3'-디에틸-5,5'-디메틸디페닐메탄, 3,3'-디에틸-4,4'-디아미노디페닐메탄, 4,4'-메틸렌비스메틸안트라닐레이트, 4,4'-메틸렌-비스안트라닐산, 4,4'-디아미노디페닐술폰, N,N'-디-sec-부틸-p-페닐렌디아민, 4,4'-메틸렌-비스(3-클로로-2,6-디에틸아닐린), 3,3'-디클로로-4,4'-디아미노-5,5'-디에틸디페닐메탄, 1,2-비스(2-아미노페닐티오)에탄, 트리메틸렌글리콜디-p-아미노벤조에이트, 3,5-비스(메틸티오)-2,4-톨루엔디아민 등으로 예시되는 폴리 아민류를 들 수 있다. 이들은 1종을 사용해도 되고, 2종 이상을 혼합해도 상관없다. 단, 폴리 아민류에 대해서는 자체가 착색되어 있거나, 이들을 이용하여 이루어지는 수지가 착색되어 있을 경우가 많기 때문에, 물성이나 광 투과성을 해치지 않는 정도로 배합하는 것이 바람직하다. 또한, 방향족 탄화수소기를 가지는 화합물을 이용하면 단파장측에서의 광 투과율이 저하되는 경향이 있기 때문에, 이러한 화합물을 이용하지 않는 것이 특히 바람직하다. 또한, 할로겐기나 티오기 등의 전자 제공성 기 또는 전자 흡인성 기가 방향환 등과 결합되어 있는 화합물은, 광 투과율이 저하되는 경향이 있기 때문에, 이러한 화합물을 이용하지 않는 것이 특히 바람직하다. 단, 단파장측에 요구되는 광 투과성을 해치지 않은 정도로 배합할 수도 있다.
상기 폴리우레탄 수지에 있어서의 유기 이소시아네이트, 폴리올, 및 쇄연장제의 비율은, 각각의 분자량이나 이들로부터 제조되는 광 투과 영역에서의 원하는 물성 등에 따라서 적절하게 변경할 수 있다. 폴리올과 쇄연장제의 합계 작용기(수산기+아미노기) 수에 대한 유기 이소시아네이트의 이소시아네이트기의 수는, 0.95～1.15인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.99～1.10이다. 상기 폴리우레탄 수지는, 용융법, 용액법 등 공지된 우레탄화 기술을 응용해서 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 쪽이라도 가능하지만, 연마시의 폴리우레탄 수지의 안정성 및 투명성을 위하여, 사전에 유기 이소시아네이트와 폴리올로부터 이소시아네이트 말단 프리폴리머를 합성한 후, 이것에 쇄연장제를 반응시키는 프리폴리머법이 바람직하다. 또한, 상기 프리폴리머의 NCO 중량%는 2～8중량% 정도인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 3～7중량% 정도이다. NCO 중량%가 2중량% 미만인 경우에는, 반응 경화에 시간이 지나치게 소요되어 생산성이 저하되는 경향이 있으며, 한편 NCO 중량%가 8중량%를 초과할 경우에는, 반응 속도가 지나치게 빨라져서 공기가 혼입되는 등의 경우가 발생하여, 폴리우레탄 수지의 투명성이나 광 투과율 등의 물리 특성이 악화되는 경향이 있다. 한편, 광 투과 영역에 기포가 있을 경우에는, 광의 산란에 의해 반사광의 쇠퇴가 커져서 연마 종점 검출 정밀도나 막 두께 측정 정밀도가 저하되는 경향이 있다. 따라서, 이러한 기포를 제거해서 광 투과 영역을 무 발포체로 하기 위하여, 상기 재료를 혼합하기 전에 10Torr 이하로 감압함으로써 재료 중에 포함되는 기체를 충분히 제거하는 것이 바람직하다. 또한, 혼합 후의 교반 공정에서는 기포가 혼입되지 않도록, 통상 이용할 수 있는 교반 날개식 믹서의 경우에는, 회전수 100rpm 이하로 교반하는 것이 바람직하다. 또한, 교반 공정에 있어서도 감압하에서 행하는 것이 바람직하다. 또한, 자전 공전식 혼합기는, 고회전이라도 기포가 잘 혼입되지 않기 때문에, 상기 혼합기를 이용해서 교반, 탈포를 행하는 것도 바람직한 방법이다.
광 투과 영역의 형상, 크기는 특별히 제한되지 않지만, 연마 영역의 개구부와 동일한 형상, 크기로 하는 것이 바람직하다.
광 투과 영역의 두께(d)는 특별히 제한되지 않지만, 연마 영역의 두께와 동일한 두께, 또는 그 이하로 하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 0.5～6mm 정도이며, 바람직하게는 0.6～5mm 정도이다. 광 투과 영역이 연마 영역보다 두꺼울 경우에는, 연마 중에 돌출된 부분에 의해 실리콘 웨이퍼에 흠집이 발생할 우려가 있다. 또한, 연마시에 미치는 응력에 의해 광 투과 영역이 변형되고, 광학적으로 크 게 일그러지기 때문에 연마의 광학 종점 검지 정밀도가 저하될 우려가 있다. 한편, 지나치게 얇을 경우에는 내구성이 불충분해지거나, 광 투과 영역의 윗면에 큰 오목부가 생겨서 다량의 슬러리가 고이게 되고, 광학 종점 검지 정밀도가 저하될 우려가 있다.
또한, 광 투과 영역의 두께의 불균일은, 1OOμm 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 50μm 이하이다. 두께의 불균일이 100μm를 초과할 경우에는, 큰 파동을 가진 것이 되어, 웨이퍼에 대한 접촉 상태가 상이한 부분이 발생하므로 연마 특성에 영향을 끼치는 경향이 있다.
두께의 불균일을 억제하는 방법으로서는, 광 투과 영역의 표면을 버핑하는 방법을 들 수 있다. 버핑은, 입도 등이 상이한 연마 시트를 이용해서 단계적으로 행하는 것이 바람직하다. 한편, 광 투과 영역을 버핑할 경우에는, 표면 거칠기는 작을수록 바람직하다. 표면 거칠기가 클 경우에는, 광 투과 영역 표면에서 입사 광이 난반사하기 때문에 광 투과율이 저하되어, 검출 정밀도가 저하되는 경향이 있다.
또한, 투수 방지층의 두께도 특별히 제한되지 않지만, 통상 0.01～5mm 정도이다. 투수 방지층의 일면에 쿠션층을 적층할 경우에는, 0.01～1.5mm 정도인 것이 보다 바람직하고, 한편, 투수 방지층에 쿠션성을 부여해서 별도의 쿠션층을 적층 하지 않을 경우에는, 0.5～5mm 정도인 것이 보다 바람직하다.
또한, 투수 방지층의 두께의 불균일은, 5Oμm 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 30μm 이하이다. 두께의 불균일이 50μm를 초과할 경우에는, 큰 파 동을 가진 것이 되고, 웨이퍼에 대한 접촉 상태가 상이한 부분이 발생하기 때문에 연마 특성에 영향을 끼치는 경향이 있다. 두께의 불균일을 억제하는 방법으로서는, 상기한 바와 같이 투수 방지층의 표면을 버핑하는 방법을 들 수 있다.
연마 영역의 형성 재료로서는, 예를 들면, 폴리우레탄 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리아미드 수지, 아크릴 수지, 폴리카보네이트 수지, 할로겐계 수지(폴리 염화비닐, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리불화비닐리덴 등), 폴리스티렌, 올레핀계 수지(폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등), 에폭시 수지, 및 감광성 수지 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용할 수도 있으며, 2종 이상을 병용할 수도 있다. 한편, 연마 영역의 형성 재료는, 광 투과 영역과 동일한 조성 또는 상이한 조성이 될 수도 있지만, 광 투과 영역에 이용할 수 있는 형성 재료와 동일한 종류의 재료를 이용하는 것이 바람직하다.
폴리우레탄 수지는 내마모성이 우수하고, 원료 조성을 여러 가지로 변경함으로써 원하는 물성을 가지는 폴리머를 용이하게 얻을 수 있기 때문에, 연마 영역의 형성 재료로서 특히 바람직한 재료이다.
상기 폴리우레탄 수지는, 유기 이소시아네이트, 폴리올(고분자량 폴리올이나 저분자량 폴리올), 쇄연장제로 이루어지는 것이다.
사용되는 유기 이소시아네이트는 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 상기 유기 이소시아네이트를 들 수 있다.
사용되는 고분자량 폴리올은 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 상기 고분자량 폴리올을 들 수 있다. 한편, 이들 고분자량 폴리올의 수평균 분자량은, 특별히 한정되지는 않지만, 얻어지는 폴리우레탄의 탄성 특성 등의 관점에서 500～2000인 것이 바람직하다. 수평균 분자량이 500 미만이면, 이를 이용한 폴리우레탄은 충분한 탄성 특성을 가지지 않은, 부서지기 쉬운 폴리머가 된다. 그러므로 이 폴리우레탄으로 제조되는 연마 패드는 지나치게 단단해져서, 웨이퍼 표면의 스크래치의 원인이 된다. 또한, 마모되기 쉬워지므로, 패드 수명의 관점에서도 바람직하지않다. 한편, 수평균 분자량이 2000을 초과하면, 이를 이용한 폴리우레탄은 너무 부드러워지기 때문에, 이 폴리우레탄으로 제조되는 연마 패드는 평탄화 특성이 떨어지는 경향이 있다.
또한, 폴리올로서는, 고분자량 폴리올의 이외에, 상기 저분자량 폴리올을 병용할 수도 있다.
또한, 폴리올 중의 고분자량 폴리올과 저분자량 폴리올의 비율은, 이들로부터 제조되는 연마 영역에서 요구되는 특성에 의해 결정된다.
쇄연장제로서는, 4,4'-메틸렌비스(o-클로로아닐린), 2,6-디클로로-p-페닐렌디아민, 4,4'-메틸렌비스(2,3-디클로로아닐린) 등으로 예시되는 폴리아민류, 또는 상술한 저분자량 폴리올을 들 수 있다. 이들은 1종만을 사용하거나, 2종 이상을 병용할 수도 있다.
상기 폴리우레탄 수지에 있어서의 유기 이소시아네이트, 폴리올, 및 쇄연장제의 비율은, 각각의 분자량이나 이들로부터 제조되는 연마 영역의 원하는 물성 등에 의해 여러 가지로 변경할 수 있다. 연마 특성이 우수한 연마 영역을 얻기 위해서는, 폴리올과 쇄연장제의 합계 작용기(수산기+아미노기) 수에 대한 유기 이소시 아네이트의 이소시아네이트기의 수는 0.95～1.15인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.99～1.10이다.
상기 폴리우레탄 수지는, 상기 방법과 동일한 방법에 의해 제조할 수 있다. 한편, 필요에 따라 폴리우레탄 수지에 산화 방지제 등의 안정제, 계면활성제, 윤활제, 안료, 중공 비즈나 수용성 입자나 에멀젼 입자 등의 충전제, 대전 방지제, 연마 숫돌(砥) 입자, 그 밖의 첨가제를 첨가할 수도 있다.
연마 영역에 이용할 수 있는 폴리우레탄 수지는, 미세 발포체인 것이 바람직하다. 미세 발포체로 함으로써 표면의 미세 구멍에 슬러리를 유지할 수 있고, 연마 속도를 향상시킬 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 병용해도 되지만, 특히 폴리알킬실록산과 폴리에테르의 공중합체이며 활성 수소기를 가지지 않는 실리콘계 계면활성제를 사용한 기계적 발포법이 바람직하다. 상기 실리콘계 계면활성제로서는, SH-192(토레다우코닝실리콘 제품)등이 바람직한 화합물로서 예시된다.
연마 영역에 이용할 수 있는 독립 기포 타입의 폴리우레탄 수지 발포체를 제조하는 방법의 예에 대해서 다음에 설명한다. 이러한 폴리우레탄 수지 발포체의 제조 방법은, 이하의 공정을 가진다.
1) 이소시아네이트 말단 프리폴리머의 기포 분산액을 제조하는 교반 공정
이소시아네이트 말단 프리폴리머에 실리콘계 계면활성제를 첨가하고, 그리고 비반응성 기체와 교반하고, 비반응성 기체를 미세 기포로 분산시켜서 기포 분산액으로 한다. 이소시아네이트 말단 프리폴리머가 상온에서 고체일 경우에는 적당한 온도로 예열하여, 용융해서 사용한다.
2) 경화제(쇄연장제) 혼합 공정
상기의 기포 분산액에 쇄연장제를 첨가하고, 혼합 교반한다.
3) 경화 공정
쇄연장제를 혼합한 이소시아네이트 말단 프리폴리머를 주형(注型)하고, 가열 경화시킨다.
미세 기포를 형성하기 위해서 사용되는 비반응성 기체로서는, 가연성이 아닌 것이 바람직하고, 구체적으로는 질소, 산소, 탄산 가스, 헬륨이나 아르곤 등의 비활성 기체나 이들의 혼합 기체를 예를 들 수 있으며, 건조해서 수분을 제거한 공기를 사용하는 것이 비용면에서 가장 바람직하다.
비반응성 기체를 미세 기포형으로 해서 실리콘계 계면활성제를 포함하는 이소시아네이트 말단 프리폴리머에 분산시키는 교반 장치로서는, 공지된 교반 장치를 특별히 한정 없이 사용가능하며, 구체적으로는 균질기, 배합기, 2축 유성형 믹서(플레네터리 믹서) 등을 예로 들 수 있다. 교반 장치의 교반 날개의 형상도 특별히 한정되지 않지만, 휘퍼형 교반 날개의 사용하면 미세 기포를 얻을 수 있으므로 바람직하다.
그리고, 교반 공정에 있어서 기포 분산액을 제조하는 교반과, 혼합 공정에 있어서의 쇄연장제를 첨가해서 혼합하는 교반은, 상이한 교반 장치를 사용하는 것 도 바람직한 태양이다. 특히 혼합 공정에 있어서의 교반은 기포를 생성시키는 교반이 아니어도 상관없으며, 큰 기포가 혼입되지 않도록 하는 교반 장치를 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 교반 장치로서는, 유성형 믹서가 바람직하다. 교반 공정과 혼합 공정의 교반 장치를 동일한 교반 장치를 사용해도 상관은 없으며, 필요에 따라 교반 날개의 회전 속도를 조정하는 등의 교반 조건을 조정해서 사용하는 것도 바람직하다.
상기 폴리우레탄 미세 발포체의 제조 방법에서는, 기포 분산액을 형에 유입시켜서 유동하지 않을 때까지 반응시킨 발포체를, 가열, 후경화(post-cure)하는 것은, 발포체의 물리적 특성을 향상시키는 효과가 있으므로, 상당히 바람직하다. 금형에 기포 분산액을 유입시켜서 즉시 가열 오븐 중에 넣어서 후경화를 행하는 조건으로 할 수도 있으며, 이러한 조건하에서도 곧바로 반응 성분에 열이 전달되지 않으므로, 기포 직경이 커지지 않는다. 경화 반응은, 상압에서 행하면 기포 형상이 안정되므로 바람직하다.
상기 폴리우레탄 수지의 제조에 있어서, 제3급 아민계, 유기 주석계 등의 공지된 폴리우레탄 반응을 촉진하는 촉매를 사용해도 상관없다. 촉매의 종류, 첨가량은, 혼합 공정 후, 소정의 형상의 형에 유입시키는 유동 시간을 고려해서 선택한다.
상기 폴리우레탄 수지 발포체의 제조는, 용기에 각 성분을 계량해서 투입하고, 교반하는 배치 방식이 될 수도 있고, 또는 교반 장치에 각 성분과 비반응성 기체를 연속해서 공급해서 교반하고, 기포 분산액을 송출해서 성형품을 제조하는 연 속 생산 방식이라도 된다.
연마층이 되는 연마 영역은, 이상과 같이 제조된 폴리우레탄 수지 발포체를, 소정의 크기로 재단해서 제조된다.
본 발명의 연마 영역은, 웨이퍼와 접촉하는 연마측 표면에, 슬러리를 유지?갱신하기 위한 요철 구조(홈이나 구멍)가 형성되어 있는 것이 바람직하다. 연마 영역이 미세 발포체에 의해 형성되어 있을 경우에는 연마 표면에 많은 개구를 가지고, 슬러리를 유지하는 작용을 가지고 있지만, 슬러리의 유지성과 슬러리의 갱신을 더욱 효율적으로 행하기 위하여, 또한 웨이퍼의 흡착에 의한 디체크에러의 유발이나 웨이퍼의 파괴나 연마 효율의 저하를 방지하기 위해서라도, 연마측 표면에 요철 구조를 가지는 것이 바람직하다. 요철 구조는, 슬러리를 유지?갱신하는 표면 형상이면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, XY 격자 홈, 동심원상 홈, 관통공, 관통되지 않은 구멍, 다각 기둥, 원주, 나선형 홈, 편심원형 홈, 방사상 홈, 및 이들의 홈을 조합한 것을 들 수 있다. 또한, 홈 피치, 홈 폭, 홈 깊이 등도 특별히 제한되지 않으며, 적절하게 선택해서 형성된다. 또한, 이들 요철 구조는 규칙성이 있는 것이 일반적이지만, 슬러리의 유지?갱신성을 바람직하게 하는 범위에서, 홈 피치, 홈 폭, 홈 깊이 등을 변화시키는 것도 가능하다.
상기 요철 구조의 형성 방법은 특별히 한정되지는 않지만, 예를 들면, 소정의 사이즈의 바이트와 같은 지그를 이용해서 기계 절삭하는 방법, 소정의 표면 형상을 가지는 금형에 수지를 유입시켜서 경화시키는 방법, 소정의 표면 형상을 가지는 프레스판으로 수지를 프레스하여 형성하는 방법, 포토리소그래피를 이용하여 형 성하는 방법, 인쇄 방법을 이용하여 형성하는 방법, 및 탄산 가스 레이저 등을 이용한 레이저 광에 의해 형성하는 방법 등을 들 수 있다.
연마 영역의 두께는 특별히 한정되지는 않지만, 광 투과 영역과 동일한 정도의 두께(0.5～6mm 정도)인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.6～5mm이다. 상기 두께의 연마 영역을 제조하는 방법으로서는, 상기 미세 발포체의 블록을 밴드 소어 방식이나 칸나 방식의 슬라이서를 이용해서 소정 두께로 하는 방법, 소정의 두께의 캐비티를 가진 금형에 수지를 유입시켜 경화시키는 방법, 및 코팅 기술이나 시트 성형 기술을 이용한 방법 등을 들 수 있다.
또한, 연마 영역의 두께의 불균일은, 100μm 이하인 것이 바람직하고, 특히 50μm 이하인 것이 바람직하다. 두께의 불균일이 1OOμm을 초과할 경우에는, 연마 영역이 큰 파동을 가진 것이 되고, 웨이퍼에 대한 접촉 상태가 상이한 부분이 발생할 수 있어서, 연마 특성에 악영향을 주는 경향이 있다. 또한, 연마 영역의 두께의 불균일을 해소하기 위해서, 일반적으로는 연마 초기에 연마 영역의 표면을 다이아몬드 연마 입자를 전착, 또는 융착시킨 드레서를 이용해서 드레싱하지만, 상기 범위를 초과하면, 드레싱 시간이 길어지고, 생산 효율이 저하된다. 또한, 두께의 불균일을 억제하는 방법으로서는, 소정 두께로 한 연마 영역 표면을 버핑하는 방법도 있다. 버핑시에는, 입도 등이 상이한 연마 시트로 단계적으로 행하는 것이 바람직하다.
본 발명의 연마 영역, 광 투과 영역, 및 투수 방지층을 가지는 연마 패드의 제조 방법은 특별히 제한되지 않으며, 각종 제조 방법을 생각할 수 있다. 그 구체 예를 다음에 설명한다.
도 4는, 개구부(11)가 형성된 연마 영역(8)의 개략적인 구성도이고, 도 5는, 광 투과 영역(9)과 투수 방지층(10)이 일체로 형성된 투명 부재(12)의 개략적인 구성도이다.
연마 영역의 일부에, 개구부를 형성하는 방법으로서는, 예를 들면, 1) 제조한 수지 블록을 밴드 소어 방식이나 칸나 방식의 슬라이서를 이용해서 소정의 두께의 수지 시트를 제조한다. 그리고, 절삭 지그를 이용해서 프레스하는 등의 방법으로 상기 시트에 개구부를 형성하는 방법, 2) 개구부의 형상을 가지는 금형에 연마 영역 형성 재료를 유입시켜서 경화시켜서 형성하는 방법, 등을 들 수 있다. 한편, 개구부의 크기 및 형상은 특별히 제한되지 않는다.
한편, 광 투과 영역과 투수 방지층이 일체로 형성된 투명 부재를 제조하는 방법으로서는, 예를 들면, 광 투과 영역 및 투수 방지층의 형상을 가지는 형(도 7 참조)에 수지 재료를 주입해서 경화시키는 방법, 코팅 기술이나 시트 성형 기술을 이용한 방법 등을 들 수 있다. 상기 제조 방법에 의하면 광 투과 영역과 투수 방지층 사이에 계면이 존재하지 않기 때문에, 광의 산란을 억제할 수 있고, 높은 정밀도의 광학 종점 검지가 가능하게 된다. 한편, 상기 방법으로 형성할 경우, 온도를 제어해서 최적의 점도에서 행하는 것이 바람직하다. 또한, 용제로 수지 재료를 용해해서 최적 점도의 용액을 만들고, 주입 등을 수행한 후에 용제를 증류 제거하는 것도 바람직한 방법이다.
그리고, 연마 영역의 개구부에 투명 부재인 광 투과 영역을 끼워 넣고, 연마 영역과 투명 부재를 적층하는 등의 방법으로 본 발명의 연마 패드를 제조할 수 있다.
연마 영역과 투명 부재를 적층하는 수단으로서는, 예를 들면, 연마 영역과 투명 부재를 양면 테이프를 협지시켜서, 프레스하는 방법을 들 수 있다. 또한, 접착제를 표면에 도포해서 부착해도 된다.
양면 테이프는, 부직포나 필름 등의 기재의 양면에 접착층이 형성된 일반적인 구성을 가지는 것이다. 접착층의 조성으로서는, 예를 들면, 고무계 접착제나 아크릴계 접착제 등을 들 수 있다. 금속 이온의 함유량을 고려하면, 아크릴계 접착제는 금속 이온 함유량이 적기 때문에 바람직하다.
또한, 도 6은, 주형 성형법에 의해 연마 패드를 제조하는 개략적인 공정도이다.
상기한 바와 동일한 방법으로, 개구부(11)가 형성된 연마 영역(8)을 제조한다. 이어서, 연마 영역(8)의 연마 표면에 이형 필름(13)을 임시 고정하고, 형(14) 내에 설치한다. 이어서, 광 투과 영역(9) 및 투수 방지층(10)을 형성하기 위한 공간부(15)에 수지 재료(16)를 주입하여 경화시킴으로써, 광 투과 영역(9)과 투수 방지층(10)이 일체로 형성된 투명 부재(12)를 형성한다. 그리고, 형에서 인출하고, 이형 필름을 박리하는 등의 방법으로 본 발명의 연마 패드를 제조할 수 있다. 상기 제조 방법에 의하면 광 투과 영역과 투수 방지층 사이에 계면이 존재하지 않기 때문에, 광의 산란을 억제할 수 있고, 높은 정밀도의 광학 종점 검지가 가능하게 된다. 또한, 상기 제조 방법에 의하면, 연마 영역과 투명 부재를 밀착시킬 수 있 으므로 슬러리 누출을 효과적으로 방지할 수 있다.
기타 제조 방법으로서는, 다음의 방법을 들 수 있다. 우선 개구부가 형성된 연마 영역을 제조하고, 그 내면에 광 투과 영역과 동일한 재료로 형성된 투수 방지층을 부착한다. 접합에는, 양면 테이프나 접착제 등을 이용한다. 단, 개구부와 투수 방지층이 접하는 부분에는 양면 테이프나 접착제 등은 사용하지 않는다. 이어서, 개구부에 광 투과 영역 형성 재료를 주입하여 경화시킴으로써, 광 투과 영역과 투수 방지층을 일체로 형성하여, 연마 패드를 제조한다.
연마 영역과 투수 방지층의 크기는 동일한 것이 바람직하다. 또한, 투수 방지층의 크기가 연마 영역의 크기보다 작고, 투수 방지층의 측면을 연마 영역이 덮는 형태도 바람직하다. 이러한 형태의 경우, 연마 중에 측면으로부터 슬러리가 침입하는 것을 방지할 수 있고, 그 결과, 연마 영역과 투수 방지층의 박리를 방지할 수 있다.
본 발명의 연마 패드는, 투수 방지층의 일면에 쿠션층을 적층한 적층 연마 패드일 수도 있다. 투수 방지층이 쿠션성을 가지지 않을 경우에는, 별도 쿠션층을 형성하는 것이 바람직하다.
쿠션층은, 연마층(연마 영역)의 특성을 보완하는 것이다. 쿠션층은, CMP에 있어서, 트레이드-오프(trade-off) 관계인 평탄성과 균일성의 양자를 양립시키기 위해서 필요한 것이다. 평탄성은, 패턴 형성시에 발생하는 미세 요철이 있는 웨이퍼를 연마했을 때의 패턴부의 평탄성을 말하고, 균일성은, 웨이퍼 전체의 균일성을 의미한다. 연마층의 특성에 의해 평탄성을 개선하고, 쿠션층의 특성에 의해 균일 성을 개선한다. 본 발명의 연마 패드에서는, 쿠션층은 연마층보다 연질의 것을 이용하는 것이 바람직하다.
상기 쿠션층의 형성 재료는 특별히 제한되지 않지만, 예를 들면, 폴리에스테르 부직포, 나일론 부직포, 아크릴 부직포 등의 섬유 부직포, 폴리우레탄을 함침시킨 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.
투수 방지층과 쿠션층을 부착하는 수단으로서는, 예를 들면, 투수 방지층과 쿠션층을 양면 테이프를 협지시켜서, 프레스하는 방법을 들 수 있다. 종점 검출 정밀도에 영향을 미치는 등과 같은 저투과율 쿠션층이나 양면 테이프에는, 광 투과 영역과 동일한 형상의 관통공을 형성해 두는 것이 바람직하다.
양면 테이프는, 부직포나 필름 등의 기재의 양면에 접착층이 형성된 일반적인 구성을 가지는 것이다. 접착층의 조성으로서는, 예를 들면, 고무계 접착제나 아크릴계 접착제 등을 들 수 있다. 금속 이온의 함유량을 고려하면, 아크릴계 접착제는 금속 이온 함유량이 적기 때문에 바람직하다. 또한, 투수 방지층과 쿠션층은 조성이 상이할 수도 있기 때문에, 양면 테이프의 각 접착층의 조성을 상이하게 하여 각 층의 접착력을 적정화시킬 수도 있다.
투수 방지층 또는 쿠션층의 타면측에는, 연마 정반에 부착하기 위한 양면 테이프가 설치되어 있어도 된다. 투수 방지층 또는 쿠션층과 양면 테이프를 부착하는 수단으로서는, 투수 방지층 또는 쿠션층에 양면 테이프를 프레스해서 접착하는 방법을 들 수 있다. 한편, 종점 검출 정밀도에 영향을 미치는 것과 같은 저투과율의 상기 양면 테이프에도, 광 투과 영역과 동일 형상의 관통공을 형성해 두는 것이 바람직하다.
상기 양면 테이프는, 전술한 바와 동일한 부직포나 필름 등의 기재의 양면에 접착층이 형성된 일반적인 구성을 가지는 것이다. 연마 패드의 사용 후에, 연마 정반으로부터 벗겨내야 하므로, 기재에 필름을 이용하면 테이프 잔류물 등을 없앨 수 있으므로 바람직하다. 또한, 접착층의 조성은, 전술한 바와 동일하다.
(제2 및 제3 발명)
본 발명의 연마 패드는, 적어도 연마 영역, 광 투과 영역, 쿠션층, 및 불투수성 탄성 부재를 가진다.
광 투과 영역의 형성 재료는 특별히 제한되지 않으며, 제1 발명과 동일한 재료를 들 수 있다. 한편, 연마 영역에 이용할 수 있는 형성 재료나 연마 영역의 물성과 유사한 재료를 이용하는 것이 바람직하다. 특히, 연마 중의 드레싱 흔적에 의한 광 투과 영역의 광산란을 억제할 수 있는 내마모성이 높은 폴리우레탄 수지가 바람직하다.
상기 폴리우레탄 수지의 원료로서는, 제1 발명과 동일한 원료를 들 수 있다. 유기 이소시아네이트, 폴리올, 및 쇄연장제의 비율은, 각각의 분자량이나 이들로부터 제조되는 광 투과 영역의 원하는 물성 등에 따라서 적절하게 변경할 수 있다. 광 투과 영역의 아스카 D 경도를 30～75도로 조정하기 위해서는, 폴리올과 쇄연장제의 합계 작용기(수산기+아미노기) 수에 대한 유기 이소시아네이트의 이소시아네 이트 기의 수가 0.9～1.2인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.95～1.05이다.
광 투과 영역의 아스카 D 경도를 30～75도에 조정하기 위하여, 가소제를 첨가할 수도 있다. 가소제는, 공지된 것을 특별한 제한 없이 사용가능하다. 예를 들면, 프탈산디메틸, 프탈산디에틸, 프탈산디부틸, 프탈산디(2-에틸헥실), 프탈산디노닐, 및 프탈산디라우릴 등의 프탈산디에스테르, 아디프산디옥틸, 아디프산디(2-에틸헥실), 아디프산디이소노닐, 세바스산디부틸, 세바스산디옥틸, 및 세바스산디(2-에틸헥실) 등의 지방족 2염기산 에스테르, 인산트리크레딜, 인산트리(2-에틸헥실), 및 인산트리(2-클로로프로필) 등의 인산트리에스테르, 폴리에틸렌글리콜에스테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르아세테이트, 및 디에틸렌글리콜모노부틸에테르아세테이트 등의 글리콜에스테르, 에폭시화 대두유, 및 에폭시 지방산 에스테르 등의 에폭시 화합물 등을 들 수 있다. 이들 중에서 폴리우레탄 수지 및 연마 슬러리와의 상용성의 관점에서, 활성 수소를 포함하지 않는 글리콜에스테르계 가소제를 이용하는 것이 바람직하다.
상기 가소제는, 폴리우레탄 수지 중에 4～40중량%의 범위가 되도록 첨가하는 것이 바람직하다. 상기 특정량의 가소제를 첨가함으로써, 광 투과 영역의 아스카 A 경도를 상기 범위 이내로 용이하게 조정하는 것이 가능하다. 가소제의 첨가량은, 폴리우레탄 수지 중에 7～25중량%인 것이 보다 바람직하다.
상기 폴리우레탄 수지는, 제1 발명과 동일한 방법으로 제조할 수 있다.
광 투과 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 이용해서 소정 두께로 하는 방법이나 소정 두께의 캐비티를 가진 금형에 수지를 유입시켜 경화시키는 방법이나, 코팅 기술이나 시트 성형 기술을 이용한 방법 등을 이용할 수 있다.
광 투과 영역의 형상은 특별히 제한되지 않지만, 연마 영역의 개구부 A와 동일한 형상으로 하는 것이 바람직하다.
광 투과 영역의 두께 및 두께의 불균일은, 특별히 제한되지 않고, 제1 발명에서 기재한 바와 동일하다.
연마 영역의 형성 재료 및 제조 방법은 특별히 제한되지 않고, 제1 발명에서 기재한 바와 동일하다.
불투수성 탄성 부재의 형성 재료는, 내수성 및 탄성을 부여할 수 있고, 또한 연마 영역 및 광 투과 영역보다 경도가 작은 재료이면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 고무, 열가소성 엘라스토머, 또는 반응 경화성 수지 등의 불투수성 수지를 함유하는 조성물(점착제 또는 접착제)을 들 수 있다.
고무로서는, 천연 고무, 실리콘 고무, 아크릴 고무, 우레탄 고무, 부타디엔 고무, 클로로프렌 고무, 이소프렌 고무, 니트릴 고무, 에피크로하이드린 고무, 부틸 고무, 플루오르 고무, 아크릴로니트릴-부타디엔 고무, 에틸렌-프로필렌 고무, 및 스티렌-부타디엔 고무 등을 들 수 있다. 이들 중에서, 연마 영역, 광 투과 영역 또는 쿠션층 형성 재료와의 밀착성의 관점에서 실리콘 고무, 아크릴 고무, 또는 우레탄 고무를 이용하는 것이 바람직하다.
열가소성 엘라스토머(TPE)로서는, 천연 고무계 TPE, 폴리우레탄계 TPE, 폴리 에스테르계 TPE, 폴리아미드계 TPE, 플루오르계 TPE, 폴리올레핀계 TPE, 폴리염화비닐계 TPE, 스티렌계 TPE, 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 코폴리머(SBS), 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 블록 코폴리머(SEBS), 스티렌-에틸렌-프로필렌-스티렌 블록 코폴리머(SEPS), 및 스티렌-이소프렌-스티렌 블록 코폴리머(SIS) 등을 들 수 있다.
반응 경화성 수지는, 열경화성, 광 경화성, 또는 습기 경화성 수지이며, 예를 들면, 실리콘계 수지, 탄성 에폭시 수지, (메타)아크릴계 수지, 및 우레탄계 수지 등을 들 수 있다. 이들 중에서, 실리콘계 수지, 탄성 에폭시 수지, 또는 우레탄계 수지를 이용하는 것이 바람직하다.
불투수성 수지 조성물에는, 불투수성 탄성 부재의 탄성이나 경도를 조정하기 위하여, 가소제나 가교제를 적절하게 첨가할 수도 있다. 가교제로서는, 실란 화합물, 폴리이소시아네이트 화합물, 에폭시 화합물, 아지리딘 화합물, 멜라민 수지, 요소 수지, 무수 화합물, 폴리아민, 카르복시기 함유 폴리머 등을 들 수 있다. 또한, 광 경화성 수지를 이용할 경우에는, 광중합 개시제를 첨가하는 것이 바람직하다. 또한, 필요에 의해 상기 성분 이외에, 종래 공지된 각종 점착 부여제, 노화 방지제, 충전제, 촉매 등의 첨가제를 함유시킬 수 있다.
제2 본 발명의 연마 패드의 제조 방법은 특별히 제한되지 않으며, 각종 방법을 생각할 수 있지만, 구체적인 예를 다음에 설명한다.
도 8은 제2 본 발명의 연마 패드의 일례를 나타내는 개략적인 구성도이다.
첫 번째 구체예로서, 먼저, 연마 영역(8)과, 광 투과 영역(9)을 형성하기 위한 개구부 A(18)를 가지는 연마층(19)에 쿠션층(20)을 부착한다. 이어서, 개구부 A 내의 쿠션층의 일부를 제거하고, 쿠션층에 광 투과 영역보다 작은 개구부 B(21)를 형성한다. 이어서, 개구부 B 위와 상기 개구부 A 내에 광 투과 영역을 끼워 넣는다. 이어서, 개구부 A와 광 투과 영역의 간극에 있는 환형 홈(22) 내에, 불투수성 수지 조성물을 주입하고, 가열, 광 조사, 또는 습기 등에 의해 경화시킴으로써 불투수성 탄성 부재(23)를 형성한다.
두 번째 구체예로서, 먼저, 연마 영역(8)과, 광 투과 영역(9)을 형성하기 위한 개구부 A(18)를 가지는 연마층(19)과, 상기 광 투과 영역보다 작은 개구부 B(21)를 가지는 쿠션층(20)을, 개구부 A와 개구부 B가 겹치도록 부착한다. 이어서, 개구부 B 위와 상기 개구부 A 내에 광 투과 영역을 끼워 넣는다. 이어서, 개구부 A와 광 투과 영역의 간극에 있는 환형 홈(22) 내에, 불투수성 수지 조성물을 주입하고, 가열, 광 조사, 또는 습기 등에 의해 경화시킴으로써 불투수성 탄성 부재(23)를 형성한다.
상기 연마 패드의 제조 방법에 있어서, 연마 영역이나 쿠션층 등을 개구시키는 수단은 특별히 제한되지 않지만, 예를 들면, 절삭 능력을 가지는 지그를 프레스하여 개구시키는 방법, 탄산 레이저 등에 의한 레이저를 이용하는 방법, 및 바이트와 같은 지그로 연마하는 방법 등을 들 수 있다. 한편, 개구부 A의 크기나 형상은 특별히 제한되지 않는다.
개구부 A와 광 투과 영역 사이에 있는 환형 홈의 폭은 특별히 제한되지 않지만, 홈 내에 불투수성 수지 조성물을 주입하는 것과, 연마 패드 중에 차지하는 광 투과 영역의 비율 등을 고려하면, 0.5～3mm 정도인 것이 바람직하고, 더욱 바람직 하게는 1～2mm이다. 홈 폭이 0.5mm 미만인 경우에는, 홈 내로 불투수성 수지 조성물의 주입이 곤란해진다. 또한, 광 투과 영역이나 끼워 넣어지는 부분에 발생하는 변형이나 치수 변화를 충분히 흡수할 수 없어지므로, 연마 중에 광 투과 영역이 돌출되거나, 연마 패드가 변형되어 표면 균일성 등의 연마 특성이 악화되는 경향이 있다. 한편, 홈 폭이 3mm를 초과할 경우에는, 연마 패드 중에 연마에 기여하지 않는 부분의 비율이 커지기 때문에 바람직하지않다.
제3 본 발명의 연마 패드의 제조 방법은 특별히 제한되지 않으며, 각종 방법을 생각할 수 있지만, 구체적인 예를 아래에 설명한다.
도 9는 제3 본 발명의 연마 패드의 일례를 나타내는 개략적인 구성도이다.
첫 번째 구체예로서, 먼저, 연마 영역(8) 및 광 투과 영역(9)을 가지는 연마층(19)과, 광 투과 영역보다 작은 개구부 B(21)를 가지는 쿠션층(20)을, 광 투과 영역과 개구부 B가 겹치도록 부착한다. 이어서, 광 투과 영역의 내면(25)과 개구부 B의 단면(26)의 접촉 부분에, 불투수성 수지 조성물을 도포해서 가열, 광 조사, 또는 습기 등에 의해 경화시킴으로써, 상기 접촉 부분을 피복하는 환형 불투수성 탄성 부재(23)를 형성한다.
두 번째 구체예로서, 먼저, 연마 영역(8)과, 광 투과 영역(9)을 형성하기 위한 개구부 A(18)를 가지는 연마층(19)에 쿠션층(20)을 부착한다. 이어서, 개구부 A 내의 쿠션층의 일부를 제거하고, 쿠션층에 광 투과 영역보다 작은 개구부 B(21)를 형성한다. 이어서, 개구부 B 위와 상기 개구부 A 내에 광 투과 영역을 끼워 넣는다. 그 후, 광 투과 영역의 내면(25)과 개구부 B의 단면(26)과의 접촉 부분에, 불투수성 수지 조성물을 도포해서 가열, 광 조사, 또는 습기 등에 의해 경화시킴으로써, 상기 접촉 부분을 피복하는 환형 불투수성 탄성 부재(23)를 형성한다.
세 번째의 구체예로서, 먼저, 연마 영역(8)과, 광 투과 영역(9)을 형성하기 위한 개구부 A(18)를 가지는 연마층(19)과, 상기 광 투과 영역보다 작은 개구부 B(21)를 가지는 쿠션층(20)을, 개구부 A와 개구부 B가 겹치도록 부착한다. 이어서, 개구부 B 위와 상기 개구부 A 내에 광 투과 영역을 끼워 넣는다. 그 후, 광 투과 영역의 내면(25)과 개구부 B의 단면(26)과의 접촉 부분에, 불투수성 수지 조성물을 도포해서 가열, 광 조사, 또는 습기 등에 의해 경화시킴으로써, 상기 접촉 부분을 피복하는 환형 불투수성 탄성 부재(23)를 형성한다.
상기 연마 패드의 제조 방법에 있어서, 연마 영역이나 쿠션층 등을 개구시키는 수단은 특별히 제한되지 않지만, 예를 들면, 절삭 능력이 있는 지그를 프레스하여 개구시키는 방법, 탄산 레이저 등에 의한 레이저를 이용하는 방법, 및 바이트와 같은 지그로 연마하는 방법 등을 들 수 있다. 한편, 개구부 A의 크기나 형상은 특별히 제한되지 않는다.
광 투과 영역의 내면 및 개구부 B의 단면과, 불투수성 탄성 부재와의 접촉 폭은, 밀착 강도나 광학적 종점 검지에 방해가 되지 않도록 하기 위하여, 각각 0.1～3mm인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.5～2mm이다. 한편, 불투수성 탄성 부재의 단면 형상은 특별히 제한되지 않는다.
제2 및 제3 발명에 있어서, 쿠션층의 형성 재료는 특별히 제한되지 않으며, 제1 발명에서 기재한 바와 동일하다.
연마층과 쿠션층을 부착하는 수단으로서는, 예를 들면, 연마층과 쿠션층을 양면 테이프(24)를 협지하여, 프레스하는 방법을 들 수 있다. 양면 테이프(24)는 특별히 제한되지 않으며, 제1 발명에서 기재한 바와 동일하다.
쿠션층의 타면에는, 연마 정반에 부착하기 위한 양면 테이프(24)가 형성되어 있어도 된다. 쿠션층과 양면 테이프를 부착하는 수단으로서는, 쿠션층에 양면 테이프를 프레스하여 접착하는 방법을 들 수 있다.
(제4 발명)
본 발명의 연마 패드는, 연마 영역 및 광 투과 영역을 가진다.
광 투과 영역의 형성 재료로서는, 광 투과 영역의 압축율이 연마 영역의 압축율보다도 커지게 되는 재료를 선택하는 것이 필요하다. 이러한 형성 재료는 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 합성 고무, 폴리우레탄 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리아미드 수지, 아크릴 수지, 폴리카보네이트 수지, 할로겐계 수지(폴리염화비닐, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리불화비닐리덴 등), 폴리스티렌, 올레핀계 수지(폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등), 및 에폭시 수지 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용할 수도 있고, 2종 이상을 병용할 수도 있다. 한편, 연마 영역에 이용할 수 있는 형성 재료나 연마 영역의 물성과 유사한 재료를 이용하는 것이 바람직하다. 특히, 합성 고무나 연마 중의 드레싱 흔적에 의한 광 투과 영역의 광산란을 억제할 수 있는 내마모성이 높은 폴리우레탄 수지가 바람직하다.
상기 합성 고무로서는, 예를 들면, 아크릴로니트릴부타디엔 고무, 이소프렌 고무, 부틸 고무, 폴리부타디엔 고무, 에틸렌프로필렌 고무, 우레탄고무, 스티렌부 타디엔 고무, 클로로프렌 고무, 아크릴 고무, 에피크로하이드린 고무, 및 플루오르 고무 등을 들 수 있다. 광 투과율이 높은 광 투과 영역을 얻기 위해서는, 아크릴로니트릴부타디엔 고무 및/또는 폴리부타디엔 고무를 이용하는 것이 바람직하다. 특히, 아크릴로니트릴부타디엔 고무의 가교체가 바람직하다.
상기 폴리우레탄 수지의 원료로서는, 제1 발명과 동일한 원료를 들 수 있다. 상기 폴리우레탄 수지는, 제1 발명과 동일한 방법으로 제조할 수 있다.
광 투과 영역의 제조 방법은 특별히 제한되지 않으며, 공지된 방법에 의해 제조할 수 있다. 광 투과 영역의 형상은 특별히 제한되지 않지만, 연마 영역의 개구부와 동일한 형상으로 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 광 투과 영역의 두께는 0.5～4mm 정도이며, 바람직하게는 0.6～3.5mm이다. 광 투과 영역은, 연마 영역의 두께와 동일한 두께 또는 그 이하로 하는 것이 바람직하기 때문이다. 광 투과 영역이 연마 영역보다 지나치게 두꺼울 경우에는, 광 투과 영역의 압축율이 연마 영역의 압축율보다 커도, 연마 중에 돌출된 부분에 의해 웨이퍼에 흠집을 발생시킬 우려가 있다. 한편, 지나치게 얇을 경우에는 내구성이 불충분하게 되고, 누수(슬러리 누출)를 일으킬 우려가 있다.
또한, 광 투과 영역의 두께의 불균일은, 제1 발명에서 기재한 바와 동일하다.
연마 영역의 형성 재료, 및 제조 방법은 특별히 제한되지 않으며, 제1 발명에서 기재한 바와 동일하다.
연마 영역의 두께는 특별히 한정되지는 않지만, 광 투과 영역과 동일한 정도 의 두께(0.5～4mm 정도)가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.6～3.5mm이다. 상기 두께의 연마 영역을 제조하는 방법으로서는, 상기 미세 발포체의 블록을 밴드 소어 방식이나 칸나 방식의 슬라이서를 이용해서 소정 두께로 하는 방법, 소정 두께의 캐비티를 가진 금형에 수지를 유입시켜 경화시키는 방법, 및 코팅 기술이나 시트 성형 기술을 이용한 방법 등을 들 수 있다.
연마 영역 및 광 투과 영역을 가지는 연마 패드의 제조 방법은 특별히 제한되지 않고, 각종 방법을 생각할 수 있지만, 구체적인 예를 아래에 설명한다. 한편, 하기 구체예에서는 쿠션층이 형성된 연마 패드에 대해서 기재하고 있지만, 쿠션층을 형성하지 않는 연마 패드일 수도 있다.
우선, 첫 번째 예는, 도 1O에 도시한 바와 같이, 소정의 크기로 개구된 연마 영역(8)을 양면 테이프(24)로 부착하고, 그 아래에 연마 영역(8)의 개구부와 일치하도록, 소정의 크기로 개구된 쿠션층(20)을 부착한다. 이어서, 쿠션층(20)에 이형지(27)를 부착한 양면 테이프(24)를 부착하고, 연마 영역(8)의 개구부에 광 투과 영역(9)을 끼워 넣어, 부착하는 방법이다.
두 번째 구체예로서는, 도 11에 도시한 바와 같이, 소정의 크기로 개구된 연마 영역(8)을 양면 테이프(24)로 부착하고, 그 아래에 쿠션층(20)을 부착한다. 이어서, 연마 영역(8)의 개구부와 일치하도록, 양면 테이프(24), 및 쿠션층(20)을 소정의 크기로 개구시킨다. 이어서, 쿠션층(20)에 이형지(27)가 부착된 양면 테이프(24)를 부착하고, 연마 영역(8)의 개구부에 광 투과 영역(9)을 끼워 넣어, 부착하는 방법이다.
세 번째 구체예로서는, 도 12에 도시한 바와 같이, 소정의 크기로 개구된 연마 영역(8)을 양면 테이프(24)로 부착하고, 그 아래에 쿠션층(20)을 부착한다. 이이서, 쿠션층(20)의 반대면에 이형지(27)가 부착된 양면 테이프(24)를 부착하고, 그 후, 연마 영역(8)의 개구부와 일치하도록, 양면 테이프(24)로부터 이형지(27)까지 소정의 크기로 개구시킨다. 연마 영역(8)의 개구부에 광 투과 영역(9)을 끼워 넣고, 부착하는 방법이다. 한편, 이 경우에는, 광 투과 영역(9)의 반대측이 개방된 상태가 되어, 분진이 축적될 가능성이 있기 때문에, 이를 막는 부재(28)를 부착하는 것이 바람직하다.
네 번째 구체예로서는, 도 13에 도시한 바와 같이, 이형지(27)가 부착된 양면 테이프(24)을 부착한 쿠션층(20)을 소정의 크기로 개구시킨다. 이어서, 소정의 크기로 개구된 연마 영역(8)을 양면 테이프(24)와 부착시키고, 이들을 개구부가 일치하도록 부착한다. 이어서, 연마 영역(8)의 개구부에 광 투과 영역(9)을 끼워 넣어, 부착하는 방법이다. 한편 이 경우, 연마 영역의 반대측이 개방된 상태가 되어, 분진이 축적될 가능성이 있기 때문에, 이를 막는 부재(28)를 부착하는 것이 바람직하다.
상기 연마 패드의 제조 방법에 있어서, 연마 영역이나 쿠션층 등을 개구시키는 수단은 특별히 제한되지 않지만, 예를 들면, 절삭 능력이 있는 지그를 프레스하여 개구시키는 방법, 탄산 레이저 등에 의한 레이저를 이용하는 방법, 및 바이트와 같은 지그로 연마하는 방법 등을 들 수 있다. 한편, 연마 영역의 개구부의 크기 및 형상은 특별히 제한되지 않는다.
쿠션층 및 양면 테이프의 형성 재료, 부착하는 방법은 특별히 제한되지 않으며, 제1 발명에서 기재한 바와 동일하다.
상기 부재(28)는, 개구부를 막을 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 않는다. 단, 연마시에 박리 가능한 것이라야 한다.
(제5 발명)
본 발명에 있어서의 연마 영역 및 광 투과 영역은, 각각 Fe의 함유 농도가 O.3ppm 이하, Ni의 함유 농도가 1.0ppm 이하, Cu의 함유 농도가 0.5ppm 이하, Zn의 함유 농도가 0.1ppm 이하, 및 Al의 함유 농도가 1.2ppm 이하인 것이라면 특별히 제한되지 않는다. 본 발명에서는, 연마 영역 및 광 투과 영역의 형성 재료로서, 폴리올레핀 수지, 폴리우레탄 수지, (메타)아크릴 수지, 실리콘 수지, 플루오르 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리아미드 수지, 폴리아미드이미드 수지, 및 감광성 수지로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종의 고분자 재료를 이용하는 것이 바람직하다.
폴리올레핀 수지로서는, 예를 들면, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴 등을 들 수 있다.
플루오르 수지로서는, 예를 들면, 폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTFE), 퍼플루오로알콕시알칸(PFA), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리불화비닐리덴(PVDF) 등을 들 수 있다.
폴리에스테르 수지로서는, 예를 들면, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트 등을 들 수 있다.
감광성 수지로서는, 디아조기나 아지드기 등의 광분해를 이용한 광분해형 감광성 수지, 선상 폴리머의 측사슬에 도입한 작용기의 광 2량화 반응을 이용한 광 2량화형 감광성 수지, 올레핀의 광 라디칼 중합, 올레핀에 대한 티올기의 광 부가 반응, 및 에폭시기의 개환 부가 반응 등을 이용한 광중합형 감광성 수지 등을 들 수 있다.
연마 영역 및 광 투과 영역 중의 금속 함유량을 저감시키기 위하여, 상기 수지 합성에 이용할 수 있는 원료 중의 금속 함유량은 가능한 적은 것이 바람직하다.
하지만, 원료 중의 금속 함유량을 저감시켜도, 제조 공정에서 수지가 금속과 접촉함으로써, 수지 중의 금속 함유량이 증가하는 것으로 생각된다.
상기 고분자 재료의 제조 방법은 특별히 제한되지 않고, 공지된 방법에 의해 제조할 수 있지만, 본 발명에서는, 고분자 재료를 제조할 때까지의 모든 공정에 있어서, 원료 및/또는 그 반응 생성물과 직접 접촉하는 표면이 금속이 아닌 기구 또는 크롬 도금된 기구를 이용해서 제조하는 것이 바람직하다. 상기 고분자 재료의 제조 공정은, 고분자 재료의 종류에 따라서 상이하지만, 예를 들면, 1) 폴리우레탄 수지 등의 경우에는, 원료의 계량 공정, 여과 공정, 혼합 공정, 교반 공정, 및 주형 공정, 2) 감광성 수지 등의 경우에는, 원료의 계량 공정, 혼합 공정, 및 압출 공정 등을 들 수 있다. 이들 모든 공정에 있어서 원료 및/또는 그 반응 생성물을 크롬 이외의 금속과 직접 접촉시키지 않도록 각 제조 공정을 수행하는 것이 바람직하다. 그 방법으로서는, 상기 고분자 재료의 제조 공정에 있어서 사용하는 기구, 예를 들면, 계량 용기, 여과기, 중합 용기, 교반 날개, 주형 용기, 압출 장치 등의 원료 및/또는 그 반응 생성물과 직접 접촉하는 표면이 금속이 아닌 것 또는 크롬 도금된 것을 이용하는 방법을 들 수 있다.
상기 표면이 금속이 아닌 것이라 함은, 수지 재질 또는 세라믹 재질의 것, 기구의 표면을 비금속 코팅한 것을 들 수 있다. 비금속 코팅으로서는, 예를 들면 수지 코팅, 세라믹 코팅, 및 다이아몬드 코팅 등을 들 수 있지만, 이들에 한정되지는 않는다.
수지 코팅의 경우, 코팅하는 수지로서는, 내식성이 많고, 금속 오염성이 상당히 적은 것이면 특별히 한정되지 않는다. 특히, 플루오르 수지는 내식성이 우수하고, 금속 오염성이 상당히 적기 때문에 바람직하다. 플루오르 수지의 구체예로서는, PFA, PTFE 등을 들 수 있다.
본 발명의 연마 패드는, 연마 영역 및 광 투과 영역을 가진다.
광 투과 영역의 형성 재료는, 측정 파장 영역(400～700nm)에서의 광 투과율이 10% 이상인 것이 바람직하다. 광 투과율이 10% 미만인 경우에는, 연마 중에 공급되는 슬러리나 드레싱 흔적 등의 영향에 의해 반사광이 작아져서 막 두께 검출 정밀도가 저하되거나, 검출할 수 없게 되는 경향이 있다. 형성 재료로서는, 특히, 연마 중의 드레싱 흔적에 의한 광 투과 영역의 광 산란을 억제할 수 있는 내마모성이 높은 폴리우레탄 수지가 바람직하다.
상기 폴리우레탄 수지의 원료로서는, 제1 발명과 동일한 원료를 들 수 있다.
상기 폴리우레탄 수지의 중합 순서로서는, 프리폴리머법, 원 샷법의 어느 쪽이라도 가능하지만, 사전에 유기 이소시아네이트와 폴리올로부터 이소시아네이트 말단 프리폴리머를 합성한 후, 이것에 쇄연장제를 반응시키는 프리폴리머법이 바람직하다. 이때, 상기 성분 및/또는 그 반응 생성물과 직접 접촉하는 표면이 금속이 아니거나 또는 크롬 도금된 중합 용기, 교반 날개, 및 주형 용기를 이용해서 제조하는 것이 바람직하다. 또한, 폴리우레탄 원료의 계량 용기, 여과기 등도 상기 표면이 금속이 아닌 것 또는 크롬 도금된 것을 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 사용 전에 용기 등의 표면을 함유 금속 농도가 상당히 적은 산이나 알칼리를 이용해서 세정하는 것이 바람직하다.
통상, 폴리우레탄 수지 등의 고분자 재료의 제조에 있어서 이용할 수 있는 기구는, 강도 등의 관점에서 금속을 이용할 수 있다. 특히, 내식성 및 가공성의 관점에서, 철, 알루미늄, 구리, 아연 도금된 강재, 스테인리스강(스테인리스강은, 일반적으로, Fe, Ni, Cr로 이루어지는 합금) 등을 이용할 수 있다. 상기 기구는, 원료나 그 반응 생성물과 직접 접촉하기 때문에, 제조시에 박리된 금속이 원료나 그 반응 생성물 중으로 혼입되게 된다. 이러한 금속의 혼입은, 원료나 그 반응 생성물 중의 함유 금속 농도를 증대시키는 원인이 되기 때문에, 원료나 그 반응 생성물과 직접 접촉하는 기구의 표면 부분이 금속이 아닌 것 또는 크롬 도금된 것을 이용해서 제조한다.
광 투과 영역의 제조 방법은 특별히 제한되지 않고, 공지된 방법에 의해 제조할 수 있다. 예를 들면, 상기 방법에 의해 제조된 폴리우레탄 수지의 블록을 밴드 소어 방식이나 칸나 방식의 슬라이서를 이용해서 소정 두께로 하는 방법이나 소정의 두께의 캐비티를 가진 금형에 수지를 유입시켜 경화시키는 방법이나, 코팅 기 술이나 시트 성형 기술을 이용한 방법 등을 이용할 수 있다. 상기 슬라이서, 금형 등의 지그는, 다이아몬드 증착 등을 행하여 금속이 노출되지 않도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 크롬 도금하는 것도 바람직하다.
상기 광 투과 영역의 형성 재료는 무 발포체인 것이 바람직하다. 무 발포체이면 광의 산란을 억제할 수 있기 때문에, 정확한 반사율을 검출할 수 있고, 연마의 광학 종점의 검출 정밀도를 높일 수 있다.
또한, 광 투과 영역의 연마측 표면에 연마액을 유지?갱신하는 요철 구조를 가지지 않는 것이 바람직하다. 광 투과 영역의 연마측 표면에 마크로한 표면 요철이 있으면, 오목부에 연마 입자 등의 첨가제를 함유한 슬러리가 고이게 되고, 광의 산란?흡수가 일어나서, 검출 정밀도에 영향을 끼치는 경향이 있다. 또한, 광 투과 영역의 타면측 표면도 마크로한 표면 요철을 가지지 않는 것이 바람직하다. 마크로한 표면 요철이 있으면, 광의 산란이 일어나기 쉽고, 검출 정밀도에 영향을 끼칠 우려가 있기 때문이다.
광 투과 영역의 두께는 특별히 제한되지 않지만, 연마 영역의 두께와 동일한 두께, 또는 그 이하로 하는 것이 바람직하다. 광 투과 영역이 연마 영역보다 두꺼울 경우에는, 연마 중에 돌출된 부분에 의해 피연마체에 흠집이 발생할 우려가 있다.
연마 영역의 형성 재료, 및 제조 방법은 특별히 제한되지 않고, 제1 발명에서 기재한 바와 동일하다. 단, 본 발명에서는, 적어도 폴리우레탄 수지를 제조할 때까지, 원료 등과 직접 접촉하는 표면이 금속이 아닌 기구 또는 크롬 도금된 기구 를 이용할 필요가 있다.
연마 영역의 두께는 특별히 한정되지는 않지만, 일반적으로는 O.8～2.0mm이다. 상기 두께의 연마 영역을 제조하는 방법으로서는, 상기 고분자 재료의 블록을 밴드 소어 방식이나 칸나 방식의 슬라이서를 이용해서 소정 두께로 하는 방법이나 소정의 두께의 캐비티를 가진 금형에 수지를 유입시켜 경화시키는 방법이나, 코팅 기술이나 시트 성형 기술을 이용한 방법 등을 이용할 수 있다. 상기 슬라이서의 경우, 칼날의 예리함을 유지하기 위하여, 칼날의 단부를 연마하는 공정(글라이딩)이 필요하지만, 이 경우, 글라이딩 후에, 초순수나 금속 함유량이 상당히 적은 용제를 이용해서 칼날 단부를 청소하는 것이 바람직하다. 금형 등의 지그는, 수지에 의한 코팅이나 다이아몬드 증착 등에 의해 금속에 노출되지 않도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 표면을 크롬 도금하는 것도 바람직하다.
피연마체와 접촉하는 연마 영역 표면에는, 슬러리를 유지?갱신하는 표면 형상을 가지는 것이 바람직하다. 발포체로 이루어지는 연마 영역은, 연마 표면에 많은 개구를 가지며, 슬러리를 유지?갱신하는 작용을 가지고 있지만, 슬러리의 유지성과 슬러리의 갱신을 더욱 효율적으로 행하기 위하여, 또한 피연마체와의 흡착에 의한 피연마체의 파괴를 방지하기 위해서도, 연마 표면에 요철 구조를 가지는 것이 바람직하다.
상기 요철 구조의 제조 방법은 특별히 한정되지는 않지만, 예를 들면, 소정의 사이즈의 바이트와 같은 지그를 이용해 기계 절삭하는 방법, 소정의 표면 형상을 가지는 금형에 수지 원료를 유입시키고, 경화시킴으로써 제조하는 방법, 소정의 표면 형상을 가진 프레스판으로 수지를 프레스하여 제조하는 방법, 포토리소그래피를 이용하여 제조하는 방법, 인쇄 방법을 이용해서 제조하는 방법, 탄산 가스 레이저 등을 이용한 레이저광에 의한 제조 방법 등을 들 수 있다. 상기 바이트, 금형 등의 지그는, 다이아몬드 증착 등을 행하여 금속에 노출되지 않도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 크롬 도금하는 것도 바람직하다.
또한, 상기 연마 영역의 두께 불균일은 1OOμm 이하인 것이 바람직하다. 두께 불균일이 1OOμm를 초과하면, 연마 영역이 큰 파동을 가진 것이 되고, 피연마체에 대한 접촉 상태가 상이한 부분이 생성될 수 있어서, 연마 특성에 악영향을 준다. 또한, 연마 영역의 두께 불균일을 해소하기 위하여, 일반적으로는, 연마 초기에 다이아몬드 연마 입자를 전착, 융착시킨 드레서를 이용하여 연마 영역 표면을 드레싱하지만, 상기 범위를 초과하면, 드레싱 시간이 길어지고, 생산 효율이 저하된다.
연마 영역의 두께의 불균일을 억제하는 방법으로서는, 소정 두께로 슬라이스된 연마 영역 표면을 버핑하는 방법을 들 수 있다. 버핑할 경우, 연마 입자가 전체적으로 부착된 연마 벨트 등을 이용해서 행해지지만, 상기 연마 벨트의 금속 함유량이 적은 것이 바람직하다.
연마 영역 및 광 투과 영역을 가지는 연마 패드의 제조 방법은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 제4 발명에서 기재된 방법을 들 수 있다.
제1～제5 본 발명의 연마 패드는, 피연마체 표면의 요철을 평탄화할 때에 사용된다. 피연마체로서는, 렌즈나 반사 미러 등의 광학 재료, 반도체 디바이스에 이용할 수 있는 실리콘 웨이퍼, 플라스마 디스플레이나 하드 디스크용 유리 기판, 정보 기록용 수지판이나 MEMS 소자 등의 고도의 표면 평탄성이 요구되는 재료를 들 수 있다. 본 발명의 연마 패드는, 특히 실리콘 웨이퍼나, 그 위에 산화물층, 금속층, 저유전체(low-k)층, 및 고유전체(high-k)층 등이 형성된 디바이스의 연마에 효과적이다.
반도체 디바이스에 이용할 수 있는 반도체 웨이퍼의 표면을 연마할 경우, 반도체 웨이퍼 위에 형성된 절연층이나 금속층을 연마한다. 층으로서는, 현재 산화실리콘이 주류이지만, 반도체의 고집적화에 수반되는 배선간 거리의 축소에 따른 지연 시간의 문제 때문에, 저유전율의 유기 및 무기 재료나, 이들을 발포시킴으로써 더욱 저유전율화한 것을 들 수 있다. 이들 절연층으로서는, STI나 금속 배선부의 층간 절연막 등을 들 수 있다. 금속층으로서는, 구리, 알루미늄, 텅스텐 등이 있으며, 플러그, (듀얼)다마신(damascene) 등에 의해 이루어진다. 금속층의 경우, 배리어층이 형성되어 있으며, 이것 또한 연마 대상이 된다.
연마에 사용되는 슬러리로서는, 피연마체의 연마, 평탄화를 가능하게 하는 것이면 되고, 특별히 한정되지 않는다. 실리콘 웨이퍼를 연마할 경우, 연마 입자로서, SiO2, CeO2, Al2O3, ZrO2, 또는 MnO2 등을 함유한 수용액을 이용한다. 연마 입자는, 피연마체의 종류에 따라 변경된다. 피연마체가 실리콘 웨이퍼 상의 실리콘 산화물일 경우에는, 일반적으로 SiO2를 포함한 알카리성 수용액이나 CeO2를 포함한 중성 수용액을 이용할 수 있다. 또한, 실리콘 웨이퍼 상의 연마 대상물이 알루미 늄, 텅스텐, 및 구리 등의 금속의 경우에는, 이들 금속 표면을 산화시킬 수 있는 산성 수용액에 연마 입자를 첨가한 것을 이용할 수 있다. 또한, 금속층은 부수어지기 쉽고, 스크래치라고 지칭되는 흠집이 생기기 쉽기 때문에, 연마 입자를 포함하지 않는 산성 수용액을 이용해서 연마할 경우도 있다. 웨이퍼와 연마 패드의 마찰 저항의 감소, 스크래치의 감소, 및 연마 속도를 제어하기 위하여, 계면활성제를 적하하면서 연마할 수도 있다. 계면활성제는, 단독으로 연마 패드 위에 적하할 수도 있으며, 상기 슬러리 중에 미리 혼합해서 적하할 수도 있다.
피연마체를 연마 패드에 압착하는 압력이나, 연마 패드를 고착한 연마 정반(플래튼)과 피연마체를 고착시킨 폴리싱 헤드의 상대 속도가 피연마체의 연마량에 큰 영향을 미친다. 상대 속도나 압력은, 피연마체의 종류나 슬러리의 종류에 따라서 달라지며, 연마량과 평탄성 등을 고려하여, 연마 조건으로서 이용한다.
또한, 연마 패드의 연마면은 피연마체에 의해 평탄화되어, 연마 특성이 저하되기 때문에, 연마 패드의 평활화를 억제하는 것이 바람직하다. 그 방법으로서는, 예를 들면, 다이아몬드를 전착시킨 드레서로 정기적으로 드레싱하는 등의 기계적 방법, 화학적으로 연마 표면을 용해시키는 등의 화학적 방법을 들 수 있다.
반도체 웨이퍼의 연마 방법, 연마 장치는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 도 1에 나타낸 바와 같이 연마 패드(1)를 지지하는 연마 정반(2)과, 반도체 웨이퍼(4)를 지지하는 지지대(5; 폴리싱 헤드)와 웨이퍼를 균일 가압하기 위한 지지 재료와, 연마제(3)의 공급 기구를 구비한 연마 장치 등을 이용해서 수행된다. 연마 패드(1)는, 예를 들면, 양면 테이프로 접착시킴으로써, 연마 정반(2)에 부착된 다. 연마 정반(2)과 지지대(5)는, 각각 지지된 연마 패드(1)와 반도체 웨이퍼(4)가 대향하도록 배치되고, 각각 회전축(6, 7)을 구비하고 있다. 또한, 지지대(5) 측에는, 반도체 웨이퍼(4)을 연마 패드(1)에 가압하기 위한 가압 기구가 설치되어 있다. 연마시에는, 연마 정반(2)과 지지대(5)를 회전시키면서 반도체 웨이퍼(4)를 연마 패드(1)에 압착하고, 알카리성이나 산성 슬러리를 공급하면서 연마한다.
이렇게 함으로써, 반도체 웨이퍼(4)의 표면이 돌출된 부분이 제거되어서 평탄형으로 연마된다. 이어서, 다이싱, 본딩, 패키징 등을 행함으로써 반도체 디바이스가 제조된다. 반도체 디바이스는, 연산 처리 장치나 메모리 등에 이용할 수 있다.
이하, 제1～제5 본 발명의 구성과 효과를 구체적으로 나타내는 실시예 등을 상술한다. 한편, 실시예 등에서의 평가 항목은 하기와 같이 측정하였다.
(평균 기포 직경 측정)
두께 1mm 정도의 얇은 마이크로 톰 커터로 평행하게 잘라낸 연마 영역을 평균 기포 직경 측정용 시료로 하였다. 시료를 슬라이드 글라스 위에 고정하고, 화상 처리 장치(東洋紡績社 제품, lmage Analyzer V10)를 이용하고, 임의의 0.2mm×0.2mm 범위의 전체 기포 직경을 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 하여, 온도 23℃±2℃, 습도 50%±5%의 환경에서 16시간 정치하였다. 측정에는 비중계(잘토리우스사 제품)를 이용하 여, 비중을 측정하였다.
(아스카 D 또는 A 경도 측정)
JIS K6253-1997에 준거하여 행하였다. 2cm×2cm(두께: 임의)의 크기로 잘라낸 연마 영역, 광 투과 영역, 발포층, 또는 불투수성 탄성 부재를 경도 측정용 시료로 하여, 온도 23℃±2℃, 습도 50%±5%의 환경에서 16시간 정치하였다. 측정 시에는, 시료를 겹쳐서, 두께 6mm 이상으로 하였다. 경도계(高分子計器社 제품, 아스카 D 또는 A형 경도계)를 이용하여, 경도를 측정하였다.
(압축율 및 압축 회복율 측정)
직경 7mm의 원(두께: 임의)으로 잘라낸 연마 영역(연마층)을 압축율 및 압축 회복율 측정용 시료로 하여, 온도 23℃±2℃, 습도 50%±5%의 환경에서 40시간 정치하였다. 측정에는 열분석 측정기 TMA(SEIKO INSTRUMENTS 제품, SS6000)를 이용하여, 압축율과 압축 회복율을 측정하였다. 압축율과 압축 회복율의 계산식을 아래에 나타낸다. 또한, 광 투과 영역 및 발포층에 대해서도 동일한 방법으로 측정하였다.
압축율(%)={(T1-T2)/T1}×100
Tl: 연마층에 무부하 상태에서 30kPa(300g/cm2) 응력의 부하를 60초간 유지했을 때의 연마층 두께.
T2: T1 상태에서 180kpa(1800g/cm2) 응력의 부하를 60초간 유지했을 때의 연마층 두께.
압축 회복율(%)={(T3-T2)/(T1-T2)}×100
T1: 연마층에 무부하 상태에서 30kPa(300g/cm2) 응력의 부하를 60초간 유지했을 때의 연마층 두께.
T2: T1 상태에서 180kPa(1800g/cm2)의 응력의 부하를 60초간 유지했을 때의 연마층 두께.
T3: T2 상태에서 무부하 상태로 60초간 유지하고, 이어서, 30kPa(300g/cm2) 응력의 부하를 60초간 유지했을 때의 연마층 두께.
(저장 탄성율 측정)
JlS K7198-1991에 준거하여 행하였다. 3mm×40mm의 직사각형(두께: 임의)으로 잘라낸 연마 영역을 동적 점탄성 측정용 시료로 하여, 23℃의 환경 조건으로, 실리카겔을 넣은 용기 내에 4일간 정치하였다. 잘라낸 후의 각 시트가 정확한 폭 및 두께의 계측은, 마이크로미터로 행하였다. 측정에는 동적 점탄성 스펙트로미터(岩本製作所 제품, 현 아이에스技硏)를 이용하여, 저장 탄성율 E'을 측정하였다. 이때의 측정 조건을 아래에 나타낸다.
<측정 조건>
측정 온도: 40℃
인가 변형: 0.03%
초기 하중: 20g
주파수: 1Hz
(광 투과율 측정)
제조된 광 투과 영역 부재를 2cm×6cm(두께: 1.25mm)의 크기로 잘라내어 광 투과율 측정용 시료로 하였다. 분광 광도계(日立製作所 제품, U-3210 Spectro Photometer)를 이용하여, 측정 파장 영역 400～700nm에서 측정하였다.
[제1 발명]
(연마 영역의 제조)
톨루엔디이소시아네이트(2,4-체/2,6-체=80/20의 혼합물) 14790중량부, 4,4'-디시클로헥실메탄디이소시아네이트 3930중량부, 폴리테트라메틸렌글리콜(수평균 분자량: 1006, 분자량 분포: 1.7) 25150중량부, 디에틸렌글리콜 2756중량부를 넣고, 80℃로 120분간 가열 교반하여, 이소시아네이트 등량 2.1Omeq/g의 프리폴리머를 얻었다. 반응 용기 내에, 상기 프리폴리머 1OO중량부, 및 실리콘계 비이온 계면활성제(토레?다우실리콘사 제품, SH192) 3중량부를 혼합하고, 온도를 80℃로 조정하였다. 교반 날개를 이용하여, 회전수 900rpm으로 반응계 내에 기포가 생성되도록 약 4분간 격렬하게 교반하였다. 여기에 미리 120℃로 용융한 4,4'-메틸렌비스(o-클로로아닐린)(이하라케미칼사 제품, 이하라큐아민 MT) 26중량부를 첨가하였다. 약 1분간 교반을 계속한 후에, 빵형 오픈 몰드로 반응 용액을 유입시켰다. 이 반응 용액의 유동성이 없어진 시점에 오븐 내에 넣고, 110℃에서 6시간 후경화시켜서 폴리우레탄 수지 발포체 블록을 얻었다. 이 폴리우레탄 수지 발포체 블록을 밴드 소어 타입의 슬라이서(펫켄사 제품)을 이용해서 슬라이스화 하여, 폴리우레탄 수지 발포체 시트를 얻었다. 이어서, 상기 시트를 버핑기(아미텍크사 제품)를 사용하여, 소 정의 두께로 표면 버핑하여, 두께 정밀도를 갖춘 시트로 제조하였다(시트 두께: 1.27mm). 상기 버핑 처리된 시트를 소정의 직경(61cm)으로 구멍을 뚫고, 홈 가공기(東邦鋼機社 제품)를 이용해서 표면에 홈 폭 0.25mm, 홈 피치 1.50mm, 홈 깊이 0.40mm의 동심원상 홈 가공을 행하였다. 그 후, 상기 홈 가공된 시트가 있는 소정의 위치에 광 투과 영역을 형성하기 위한 개구부(두께 1.27mm, 57.5mm×19.5mm)를 뚫어서 연마 영역을 제조하였다. 제조된 연마 영역의 각 물성은, 평균 기포 직경 45μm, 비중 0.86, 아스카 D 경도 53도, 압축율 1.0%, 압축 회복율 65%, 저장 탄성율 275MPa였다.
실시예 1
액상 우레탄아크릴레이트(Actilane 290, AKCROS CHEMICALS사 제품) 100중량부와 벤질디메틸케탈 1중량부를 자전 공전식 믹서(신키사 제품)를 이용하여, 회전수 800rpm으로 약 3분간 교반하여, 액상 광경화성 수지 조성물을 얻었다. 제조된 연마 영역 표면에 박리 필름을 임시 고정하고, 상기 연마 영역을 형 내에 형성하였다. 이어서, 개구부 및 투수 방지층을 형성하기 위한 공간부에 상기 광경화성 수지 조성물을 유입시켰다. 형 온도는 40℃로 하였다. 이어서, 자외선을 조사함으로써 광경화성 수지 조성물을 경화시키서, 광 투과 영역과 투수 방지층이 일체로 형성된 투명 부재를 형성하였다. 버핑기를 이용하여 투수 방지층 표면을 버핑하여, 두께 정밀도를 갖추었다. 광 투과 영역의 두께는 1.27mm이며, 투수 방지층의 두께는 25μm였다. 이어서, 투수 방지층 표면에 적층기를 사용하여 양면 테이프(적수(積水化學工業社 제품, 더블데크테이프)를 부착하여 연마 패드를 제조하였다. 광 투과 영역의 각 물성은, 아스카 A 경도 70도, 압축율 3.9%, 압축 회복율 96.8%였다.
실시예 2
투수 방지층의 두께를 0.8mm으로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 연마 패드를 제조하였다.
실시예 3
실시예 1과 동일한 방법에 의해, 광 투과 영역과 투수 방지층이 일체로 형성된 투명 부재를 형성하였다. 이어서, 투수 방지층 표면에 적층기를 사용하여 양면 테이프(積水化學工業社 제품, 더블데크테이프)를 부착하였다. 그리고, 표면을 버핑하고, 코로나 처리한 폴리에틸렌 폼(토레사 제품, 토레페프, 두께: 0.8mm)으로 이루어진 쿠션층을 상기 양면 테이프에 부착했다. 또한, 쿠션층 표면에 상기 양면 테이프를 부착했다. 이어서, 광 투과 영역과 일치시킨 위치에서, 51mm×13mm 크기로 양면 테이프 및 쿠션층을 제거하여 연마 패드를 제조하였다.
실시예 4
실시예 1과 동일한 방법에 의해, 광 투과 영역과 투수 방지층이 일체로 형성된 투명 부재를 형성하였다. 또한, 상기 액상 우레탄아크릴레이트 100중량부와 벤질디메틸케탈 1중량부를 교반 날개를 이용하여, 회전수 900rpm으로 기포가 생성되도록 약 4분간 격렬하게 교반하여, 발포액상 광경화성 수지 조성물을 얻었다. 그리고, 광 투과 영역 부분에 유입되지 않도록 플루오르계 수지 시트로 광 투과 영역을 피복하고, 상기 광경화성 수지 조성물을 투수 방지층 위로 유입시켰다. 형의 온도는 40℃로 하였다. 이어서, 자외선 조사함으로써 광경화성 수지 조성물을 경화시키고, 발포층(쿠션층)을 형성하였다. 버핑기를 이용하여 발포층 표면을 버핑하여, 두께 정밀도를 갖추었다. 발포층의 두께는 0.8mm였다. 이어서, 발포층 표면에 적층기를 사용해서 양면 테이프(積水化學工業社 제품, 더블데크테이프)를 부착하여 연마 패드를 제조하였다. 발포층의 각 물성은, 아스카 A 경도 68도, 압축율 5.6%, 압축 회복율 94.5%였다.
실시예 5
실시예 1에 있어서, 액상 우레탄아크릴레이트(Actilance 290, AKCROS CHEMICALS사 제품) 100중량부 대신, 액상 우레탄아크릴레이트(Actilane 290, Aczo Nobeles사 제품) 80중량부, 및 액상 우레탄아크릴레이트(UA-101H, 共榮社化學 제품) 20중량부를 이용한 것 이외는 실시예 1과 동일한 방법으로 연마 패드를 제조하였다. 광 투과 영역의 각 물성은, 아스카 A 경도 87도, 압축율 1.3%, 압축 회복율 94.3%였다.
실시예 6
실시예 2에 있어서, 액상 우레탄아크릴레이트(Actilane 290, AKCROS CHEMlCALS사 제품) 100중량부 대신, 액상 우레탄아크릴레이트(Actilane 290, Aczo Nobeles사 제품) 80중량부, 및 액상 우레탄아크릴레이트(UA-101H, 共榮社化學 제품) 20중량부를 이용한 것 이외에는 실시예 2와 동일한 방법으로 연마 패드를 제조하였다. 광 투과 영역의 각 물성은, 아스카 A 경도 87도, 압축율 1.3%, 압축 회복율 94.3%였다.
실시예 7
실시예 3에 있어서, 액상 우레탄아크릴레이트(Actilane 290, AKCROS CHEMICALS사 제품) 100중량부 대신, 액상 우레탄아크릴레이트(Actilane 290, Aczo Nobeles사 제품) 80중량부, 및 액상 우레탄아크릴레이트(UA-101H, 共榮社化學 제품) 20중량부를 이용한 것 이외에는 실시예 3과 동일한 방법으로 연마 패드를 제조하였다. 광 투과 영역의 각 물성은, 아스카 A 경도 87도, 압축율 1.3%, 압축 회복율 94.3%였다.
실시예 8
실시예 4에 있어서, 액상 우레탄아크릴레이트(Actilane 290, AKCROS CHEMICALS사 제품) 100중량부 대신, 액상 우레탄아크릴레이트(Actilane 290, Aczo Nobeles사 제품) 80중량부, 및 액상 우레탄아크릴레이트(UA-101H, 共榮社化學 제품) 20중량부를 이용한 것 이외에는 실시예 4와 동일한 방법으로 연마 패드를 제조하였다. 광 투과 영역의 각 물성은, 아스카 A 경도 87도, 압축율 1.3%, 압축 회복율 94.3%였다. 발포층의 각 물성은, 아스카 A 경도 80도, 압축율 3.4%, 압축 회복율 93.1%였다.
실시예 9
반응 용기에 톨루엔디이소시아네이트(2,4-체/2,6-체=80/20의 혼합물) 14790중량부, 4,4'-디시클로헥실메탄디이소시아네이트 3930중량부, 폴리테트라메틸렌글리콜(수평균 분자량: 1006, 분자량 분포: 1.7) 25150중량부, 디에틸렌글리콜 2756중량부를 넣고, 80℃로 120분간, 가열 교반하여, 이소시아네이트 말단 프리폴리머 (이소시아네이트 당량: 2.1meq/g)를 얻었다. 상기 프리폴리머 100중량부를 감압 탱크에 계량하고, 감압(약 10Torr)에 의해 프리폴리머 중에 잔존하고 있는 기체를 탈포시켰다. 탈포된 상기 프리폴리머에, 미리 120℃로 용융시킨 4,4'-메틸렌비스(o-클로로아닐린) 29중량부를 첨가하고, 자전 공전식 믹서(신키사 제품)를 이용하여, 회전수 800rpm으로 약 3분간 교반하였다. 제조된 연마 영역 표면에 박리 필름을 임시 고정하고, 상기 연마 영역을 형 내에 형성하였다. 이어서, 개구부 및 투수 방지층을 형성하기 위한 공간부에 상기 혼합물을 유입시켰다. 이때 형의 온도는 100℃로 하였다. 진공 탈포한 후, 110℃ 오븐 중에서 9시간 후경화를 행하여 광 투과 영역과 투수 방지층이 일체로 형성된 투명 부재를 형성하였다. 버핑기를 이용하여 투수 방지층 표면을 버핑하여, 두께 정밀도를 갖추었다. 광 투과 영역의 두께는 1.27mm이며, 투수 방지층의 두께는 25μm였다. 이어서, 투수 방지층 표면에 적층기를 사용해서 양면 테이프(積水化學工業社 제품, 더블데크테이프)를 부착하여 연마 패드를 제조하였다. 광 투과 영역의 각 물성은, 아스카 A 경도 94도, 압축율 0.9%, 압축 회복율 73%였다.
실시예 10
아디프산과 헥산디올과 에틸렌글리콜로 이루어진 폴리에스테르폴리올(수평균 분자량 2050) 128중량부, 및 1,4-부탄디올 30중량부를 혼합하고, 70℃로 온도 조절 하였다. 이 혼합액에, 미리 70℃로 온도 조절된 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트 100중량부를 첨가하고, 자전 공전식 믹서(신키사 제품)을 이용하여, 회전수 800rpm으로 약 3분간 교반하였다. 제조된 연마 영역 표면에 박리 필름을 임시 고정하고, 상기 연마 영역을 형 내에 형성하였다. 이어서, 개구부 및 투수 방지층을 형성하기 위한 공간부에 상기 혼합물을 유입시켰다. 이때 형의 온도는 100℃로 하였다. 진공 탈포한 후, 100℃의 오븐 중에서 8시간 후경화를 행하여 광 투과 영역과 투수 방지층이 일체로 형성된 투명 부재를 형성하였다. 버핑기를 이용하여 투수 방지층 표면을 버핑하여, 두께 정밀도를 갖추었다. 광 투과 영역의 두께는 1.27mm이며, 투수 방지층의 두께는 25μm였다. 이어서, 투수 방지층 표면에 적층기를 사용해서 양면 테이프(積水化學工業社 제품, 더블데크테이프)를 부착하여 연마 패드를 제조하였다. 광 투과 영역의 각 물성은, 아스카 A 경도 93도, 압축율 1.1%, 압축 회복율 87.9%였다.
실시예 11
아디프산과 헥산디올과 에틸렌글리콜으로 이루어진 폴리에스테르폴리올(수평균 분자량 2050) 128중량부, 및 1,4-부탄디올 30중량부를 혼합하고, 70℃로 온도조절하였다. 이 혼합액에, 미리 70℃로 온도 조절된 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트 100중량부를 첨가하고, 자전 공전식 믹서(신키사 제품)를 이용하여, 회전수 800rpm으로 약 3분간 교반하여 혼합물을 얻었다. 그리고, 광 투과 영역 및 투수 방지층의 형상을 가지는 금형(도 7 참조)에 상기 혼합물을 유입시켰다. 금형의 온도는 100℃로 하였다. 진공 탈포한 후, 100℃의 오븐 중에서 8시간 후경화를 행하여 광 투과 영역과 투수 방지층이 일체로 형성된 투명 부재를 형성하였다. 버핑기를 이용해서 투수 방지층 표면을 버핑하여, 두께 정밀도를 갖추었다. 광 투과 영역의 두께는 1.27mm이며, 투수 방지층의 두께는 25μm였다. 투수 방지층의 연마 영역에 아크릴계 접착제를 균일한 두께로 도포하고, 제조된 연마 영역과 부착하여 연마 패드를 제조하였다. 이어서, 투수 방지층 표면에 적층기를 사용해서 양면 테이프(積水化學工業社 제품, 더블데크테이프)를 부착하여 연마 패드를 제조하였다. 광 투과 영역의 각 물성은, 아스카 A 경도 93도, 압축율 1.1%, 압축 회복율 87.9%였다.
비교예 1
반응 용기에 톨루엔디이소시아네이트(2,4-체/2,6-체=80/20의 혼합물) 14790중량부, 4,4'-디시클로헥실메탄디이소시아네이트 3930중량부, 폴리테트라메틸렌글리콜(수평균 분자량: 1006, 분자량 분포: 1.7) 25150중량부, 디에틸렌글리콜 2756중량부를 넣고, 80℃로 120분간, 가열 교반하여, 이소시아네이트 말단 프리폴리머(이소시아네이트 당량: 2.1meq/g)를 얻었다. 이 프리폴리머 100중량부를 감압 탱크에 계량하고, 감압(약 10Torr)에 의해 프리폴리머 중에 잔존하고 있는 기체를 탈포시켰다. 탈포된 상기 프리폴리머에, 미리 120℃로 용융시킨 4,4'-메틸렌비스(o-클로로아닐린) 29중량부를 첨가하고, 자전 공전식 믹서(신키사 제품)를 이용하여, 회전수 800rpm으로 약 3분간 교반하였다. 그리고 상기 혼합물을 형에 유입시키고, 진공 탈포한 후, 110℃의 오븐 중에서 9시간 후경화를 행하여, 폴리우레탄 수지 시트를 얻었다. 이어서, 상기 폴리우레탄 수지 시트의 양면을 버핑 연마하여, 광 투과 영역(세로 57mm, 가로 19mm, 두께 1.25mm)을 제조하였다. 광 투과 영역의 각 물성은, 아스카 A 경도 94도, 압축율 0.9%, 압축 회복율 73%였다.
상기 제조된 연마 영역의 홈 가공면과 반대측 면에 적층기를 사용하여, 양면 테이프(積水化學工業社 제품, 더블데크테이프)를 부착했다. 이어서, 표면을 버핑하고, 코로나 처리한 폴리에틸렌 폼(토레사 제품, 토레페프, 두께: 0.8mm)으로 이루어진 쿠션층을 상기 양면 테이프의 점착면에 적층기를 이용해서 부착했다. 또한, 쿠션층 표면에 양면 테이프를 부착했다. 이어서, 연마 영역의 개구부 상에, 51mm×13mm 크기로 쿠션층 및 양면 테이프에 구멍을 뚫어서 관통시켰다. 이어서, 상기 제조된 광 투과 영역을 끼워 넣어서 연마 패드를 제조하였다.
(누수 평가)
연마 장치로서 SPP600S(岡本工作機械社 제품)를 이용하고, 제조된 연마 패드를 이용하여, 누수 평가를 행하였다. 8인치의 더미 웨이퍼를 연마하고, 소정의 시간마다 광 투과 영역의 내면에 누수가 있는지의 여부를 육안으로 관찰하였다. 누수와 연마 시간의 관계를 표 1에 나타낸다. 연마 조건으로서는, 알카리성 슬러리로서 실리카 슬러리(SS12, 캬보트 마이크로일렉트로닉스사 제품)를 연마 중에 유량 150m1/min로 첨가하고, 연마 하중 35Og/cm2, 연마 정반 회전수 35rpm, 및 웨이퍼 회전수 30rpm으로 하였다. 또한, 웨이퍼의 연마는, #100 드레서를 이용해서 연마 패드 표면의 드레싱을 행하면서 실시하였다. 드레싱 조건은, 드레싱 하중 8Og/cm2, 드레서 회전수 35rpm으로 하였다.
[표 1]
연마 시간과 누수와의 관계
실시예 1 1800분 이상에서도 누수되지 않음
실시예 2 1800분 이상에서도 누수되지 않음
실시예 3 1800분 이상에서도 누수되지 않음
실시예 4 1800분 이상에서도 누수되지 않음
실시예 5 1800분 이상에서도 누수되지 않음
실시예 6 1800분 이상에서도 누수되지 않음
실시예 7 1800분 이상에서도 누수되지 않음
실시예 8 1800분 이상에서도 누수되지 않음
실시예 9 1800분 이상에서도 누수되지 않음
실시예 10 1800분 이상에서도 누수되지 않음
실시예 11 1800분 이상에서도 누수되지 않음
비교예 1 1400분에서 누수 발생
표 1로부터 명확히 나타난 바와 같이, 제1 본 발명의 연마 패드를 이용함으로써, 연마 영역과 광 투과 영역 사이에서의 슬러리 누출을 장시간 방지할 수 있다.
[제2 발명]
(광 투과 영역의 제조)
아디프산과 헥산디올과 에틸렌글리콜로 이루어지는 폴리에스테르폴리올(수평균 분자량 2400) 128중량부, 및 1,4-부탄디올 30중량부를 혼합하고, 70℃로 온도 조절하였다. 상기 혼합액에, 미리 70℃로 온도 조절된 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트 100중량부를 첨가하고, 약 1분간 교반하였다. 그리고, 10O℃로 보온한 용기 중에 상기 혼합액을 유입시키고, 100℃에서 8시간 후경화를 행하여 폴리우레탄 수지를 제조하였다. 제조된 폴리우레탄 수지를 이용하여, 인젝션 성형으로 광 투과 영역(세로 56mm, 가로 20mm, 두께 1.25mm)을 제조하였다. 제조된 광 투과 영역 의 아스카 D 경도는 59도였다.
(연마 영역의 제조)
제조예 1
반응 용기 내에, 폴리에테르계 프리폴리머(유니로얄사 제품, 아디프렌 L-325, NCO 농도: 2.22meq/g) 100중량부, 및 실리콘계 비이온 계면활성제(토레?다우실리콘사 제품, SH192) 3중량부를 혼합하고, 온도를 80℃로 조정하였다. 교반 날개를 이용하여, 회전수 900rpm으로 반응계 내에 기포가 생성되도록 약 4분간 격렬하게 교반하였다. 여기에 미리 120℃로 용융한 4,4'-메틸렌비스(o-클로로아닐린)(이하라케미칼사 제품, 이하라큐아민 MT) 26중량부를 첨가하였다. 이어서, 약 1분간 교반을 계속하고, 빵형 오픈 몰드로 반응 용액을 유입시켰다. 이 반응 용액의 유동성이 없어진 시점에 오븐 내에 넣고, 110℃에서 6시간 후경화를 행하여, 폴리우레탄 수지 발포체 블록을 얻었다. 상기 폴리우레탄 수지 발포체 블록을 밴드 소어 타입의 슬라이서(펫켄사 제품)를 이용해서 슬라이스화 하여, 폴리우레탄 수지 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 소정의 직경(61cm)으로 구멍을 뚫고, 홈 가공기(東邦鋼機社 제품)를 이용해서 표면에 홈 폭 0.25mm, 홈 피치 1.50mm, 홈 깊이 0.40mm의 동심원상 홈 가공을 행하였다. 이 시트의 홈 가공면과 반대측 면에 적층기를 사용하여, 양면 테이프(積水化學工業社 제품, 더블데크테이프)를 부착하고, 이어서, 이 홈가공된 시트가 있는 소정의 위치에 광 투과 영역을 끼워 넣기 위한 개구부 A(60mm×24mm)를 형성하여, 양면 테이프 부착 연마 영역을 제조하였다. 제조된 연마 영역의 각 물성은, 평균 기포 직경 45μm, 비중 0.86, 아스카 D 경도 53도, 압축율 1.0%, 압축 회복율 65.0%, 저장 탄성율 275MPa였다.
제조예 2
개구부 A의 크기를 56mm×20mm로 한 것 이외에는 제조예 1과 동일한 방법으로 양면 테이프 부착 연마 영역을 제조하였다.
(연마 패드의 제조)
실시예 1
표면을 버핑하고, 코로나 처리한 폴리에틸렌 폼(토레사 제품, 토레페프, 두께: 0.8mm)으로 이루어지는 쿠션층을, 제조예 1에서 제조된 양면 테이프 부착 연마 영역의 점착면에 적층기를 이용하여 부착했다. 이어서, 쿠션층 표면에 양면 테이프를 부착했다. 그리고, 광 투과 영역을 끼워 넣기 위해서 구멍을 뚫은 구멍 부분의 위에, 50mm×14mm 크기로 쿠션층에 구멍을 뚫고, 개구부 B를 형성하였다. 그리고, 제조된 광 투과 영역을 개구부 A 내(환형 홈 폭: 2mm)에 끼워 넣었다. 이어서, 실리콘 밀봉제(세메다인사 제품, 8060)를 높이가 1mm가 되도록 환형 홈 내에 주입하여 경화시킴으로써 불투수성 탄성 부재(높이: lmm, 아스카 A 경도: 27도(아스카 D 경도 4도))를 형성해서 연마 패드를 제조하였다.
실시예 2
실시예 1에 있어서, 실리콘 밀봉제 대신 우레탄계 실링제(세메다인사 제품, S-700M)를 이용한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 연마 패드를 제조하였 다. 상기 불투수성 탄성 부재의 아스카 A 경도는 32도(아스카 D 경도 7도)였다.
실시예 3
실시예 1에 있어서, 실리콘 밀봉제 대신 탄성 에폭시계 접착제(세메다인사 제품, PM210)를 이용한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 연마 패드를 제조하였다. 상기 불투수성 탄성 부재의 아스카 A 경도는 58도(아스카 D 경도 15도)였다.
실시예 4
실시예 1에 있어서, 실리콘 밀봉제 대신 하기 우레탄계 실링제를 이용한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 연마 패드를 제조하였다. 상기 불투수성 탄성 부재의 아스카 A 경도는 55도(아스카 D 경도 14도)였다.
80℃로 온도 조절된 이소시아네이트 프리폴리머(유니로얄사 제품, L100)과, 경화제로서 100℃로 온도 조절된 4,4'-디-sec-부틸디아미노디페닐메탄(유니링크 4200)을, 이소시아네이트기와 아미노기의 몰비가 1.05/1.0이 되도록 혼합해서 우레탄계 실링제를 제조하였다.
실시예 5
실시예 1에 있어서, 실리콘 밀봉제 대신 하기 광경화성 수지 조성물을 이용하고, 자외선 조사함으로써 광경화시킨 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 연마 패드를 제조하였다. 상기 불투수성 탄성 부재의 아스카 A 경도는 70도(아스카 D 경도 26도)였다.
우레탄아크릴레이트(AKCROS CHEMICALS사 제품, Actilane 290) 100중량부와 벤질디메틸케탈 1중량부를 자전 공전식 믹서(신키사 제품)를 이용하여, 회전수 800rpm으로 약 3분간 교반함으로써 혼합해서 액상 광경화성 수지 조성물을 제조하였다.
비교예 1
환형 홈 내에 불투수성 탄성 부재를 형성하지 않은 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 연마 패드를 제조하였다.
비교예 2
표면을 버핑하고, 코로나 처리한 폴리에틸렌 폼(토레사 제품, 토레페프, 두께: 0.8mm)으로 이루어지는 쿠션층을, 제조예 2에서 제조된 양면 테이프 부착 연마 영역의 점착면에 적층기를 이용해서 부착했다. 이어서, 쿠션층 표면에 양면 테이프를 부착했다. 그리고, 연마 영역의 광 투과 영역을 끼워 넣기 위해서 구멍을 뚫은 구멍 부분 위에, 50mm×14mm의 크기로 쿠션층에 구멍을 뚫고, 개구부 B를 형성하였다. 그리고, 제조된 광 투과 영역을 개구부 A 내에 끼워 넣어서 연마 패드를 제조하였다. 한편, 광 투과 영역과 개구부 A는 동일한 크기이므로, 연마 영역과 광 투과 영역 사이에는 간극이 없다.
비교예 3
실시예 1에 있어서, 실리콘 밀봉제 대신 하기 우레탄계 실링제를 이용한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 연마 패드를 제조하였다. 상기 불투수성 탄성 부재의 아스카 D 경도는 75도였다.
80℃로 온도 조절된 이소시아네이트 프리폴리머(유니로얄사 제품, L325)와, 경화제로서 120℃로 온도 조절된 4,4'-메틸렌비스(o-클로로아닐린)(이하라케미칼사 제품, 이하라큐아민 MT)를, 이소시아네이트기와 아미노기의 몰비가 1.05/1.0이 되도록 혼합하여 우레탄계 실링제를 제조하였다.
(누수 평가)
연마 장치로서 SPP600S(岡本工作機械社 제품)를 이용하고, 제조된 연마 패드를 이용하여, 누수 평가를 행하였다. 8인치의 더미 웨이퍼를 30분간 연속 연마하고, 이어서, 연마 패드 내면의 광 투과 영역이 끼워 넣어진 부분을 육안으로 관찰하여, 하기 기준으로 누수 평가를 하였다. 평가 결과를 표 2에 나타낸다. 연마 조건으로서는, 알카리성 슬러리로서 실리카 슬러리(SS12, 캬봇트 마이크로일렉트로닉스사 제품)를 연마 중에 유량 150m1/min으로 첨가하고, 연마 하중 35Og/cm2, 연마 정반 회전수 35rpm, 및 웨이퍼 회전수 30rpm으로 하였다. 또한, 웨이퍼의 연마는, #100 드레서를 이용하여 연마 패드 표면의 드레싱을 행하면서 실시하였다. 드레싱 조건은, 드레싱 하중 80g/cm2, 드레서 회전수 35rpm으로 하였다.
○: 끼워 넣어진 부분에서의 슬러리 누출이 전혀 관찰되지 않음.
×: 끼워 넣어진 부분에서의 슬러리 누출이 확인됨.
(광 투과 영역의 변형 평가)
상기와 동일한 방법으로 웨이퍼를 연마하였다. 이어서, 광 투과 영역 표면을 관찰하고, 하기 기준으로 광 투과 영역의 변형 평가를 하였다. 평가 결과를 표 2에 나타낸다. 한편, 광 투과 영역 표면에 드레싱 흔적이 불균일할수록 연마 중에 광 투과 영역이 쉽게 변형되는 것을 나타낸다.
○: 광 투과 영역 표면에 드레싱 흔적이 균일함.
×: 광 투과 영역 표면에 드레싱 흔적이 불균일함.
[표 2]
누수 평가 변형 평가
실시예 1 ○ ○
실시예 2 ○ ○
실시예 3 ○ ○
실시예 4 ○ ○
실시예 5 ○ ○
비교예 1 × ○
비교예 2 × ×
비교예 3 ○ ×
표 2로부터 명확히 나타난 바와 같이, 연마 영역과 광 투과 영역 사이에 있는 환형 홈 내에, 연마 영역 및 광 투과 영역보다 경도가 작은 불투수성 탄성 부재를 형성함으로써, 광 투과 영역 및 끼워 넣어진 부분에 생긴 변형이나 치수 변화를 흡수할 수 있다. 또한, 상기 불투수성 탄성 부재는, 연마 영역과 광 투과 영역과 쿠션층의 각 접촉 부분을 완전히 밀봉할 수 있기 때문에, 슬러리 누출을 효과적으로 방지할 수 있다.
[제3 발명]
(광 투과 영역의 제조)
아디프산과 헥산디올과 에틸렌글리콜로 이루어지는 폴리에스테르폴리올(수평균 분자량 2400) 128중량부, 및 1,4-부탄디올 30중량부를 혼합하고, 70℃로 온도 조절하였다. 이 혼합액에, 미리 70℃로 온도 조절된 4,4'-디페닐메탄디이소시아네 이트 100중량부를 첨가하고, 약 1분간 교반하였다. 그리고, 10O℃로 보온된 용기 중에 상기 혼합액을 유입시키고, 100℃에서 8시간 후경화를 행하여, 폴리우레탄 수지를 제조하였다. 제조된 폴리우레탄 수지를 이용하여, 인젝션 성형으로 광 투과 영역(세로 56.5mm, 가로 19.5mm, 두께 1.25mm)을 제조하였다. 제조된 광 투과 영역의 아스카 D 경도는 59도였다.
(연마 영역의 제조)
반응 용기 내에, 폴리에테르계 프리폴리머(유니로얄사 제품, 아디프렌 L-325, NCO 농도: 2.22meq/g) 100중량부, 및 실리콘계 비이온 계면활성제(토레?다우실리콘사 제품, SH192) 3중량부를 혼합하고, 온도를 80℃로 조정하였다. 교반 날개를 이용하여, 회전수 900rpm으로 반응계 내에 기포가 생성되도록 약 4분간 격렬하게 교반하였다. 여기에 미리 120℃로 용융시킨 4,4'-메틸렌비스(o-클로로아닐린)(이하라케미칼사 제품, 이하라큐아민 MT) 26중량부를 첨가하였다. 이어서, 약 1분간 교반을 계속해서 빵형의 오픈 몰드에 반응 용액을 유입시켰다. 이 반응 용액의 유동성이 없어진 시점에 오븐 내에 넣고, 110℃에서 6시간 후경화를 행하여, 폴리우레탄 수지 발포체 블록을 얻었다. 이 폴리우레탄 수지 발포체 블록을 밴드 소어 타입의 슬라이서(펫켄사 제품)를 이용해서 슬라이스화 하여, 폴리우레탄 수지 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 소정의 직경(61cm)으로 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 동심원상 홈 가공을 행하였다. 이 시트의 홈 가공면과 반대측 면에 적층기를 사용하여, 양면 테이프(積水化學工業社 제품, 더블데크테이프)를 부착하고, 이어서, 상기 홈 가공된 시트의 소정 위치 광 투과 영역을 끼워 넣기 위한 개구부 A(57mm×20mm)를 형성하여, 양면 테이프 첨부 연마 영역을 제조하였다. 제조된 연마 영역의 각 물성은, 평균 기포 직경 45μm, 비중 0.86, 아스카 D 경도 53도, 압축율 1.0%, 압축 회복율 65.0%, 저장 탄성율 275MPa였다.
(연마 패드의 제조)
실시예 1
표면을 버핑하고, 코로나 처리한 폴리에틸렌 폼(토레사 제품, 토레페프, 두께: 0.8mm)로 이루어지는 쿠션층을, 제조된 양면 테이프 부착 연마 영역의 점착면에 적층기를 이용해서 부착했다. 이어서, 쿠션층 표면에 양면 테이프를 부착했다. 그리고, 광 투과 영역을 끼워 넣기 위해서 구멍을 뚫은 구멍 부분의 위에, 51mm×14mm 크기로 쿠션층에 구멍을 뚫고, 개구부 B를 형성하였다. 그리고, 제조된 광 투과 영역을 개구부 A 내에 끼워 넣었다. 이어서, 실리콘 밀봉제(세메다인사 제품, 8060)를 광 투과 영역의 내면과 개구부 B의 단면의 접촉 부분에 도포해서 경화 시킴으로써, 환형 불투수성 탄성 부재(접촉 폭: 각각 2mm, 아스카 A 경도: 27도)를 형성해서 연마 패드를 제조하였다.
실시예 2
실시예 1에 있어서, 실리콘 밀봉제 대신 하기 우레탄계 실링제를 이용한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 연마 패드를 제조하였다. 상기 불투수성 탄 성 부재의 아스카 A 경도는 75도였다.
80℃로 온도 조절된 이소시아네이트 프리폴리머(日本폴리우레탄社 제품, 코로네이트 4076)과, 경화제로서 120℃로 온도 조절된 4,4'-메틸렌비스(o-클로로아닐린)(이하라케미칼사 제품, 이하라큐아민 MT)를, 이소시아네이트기와 아미노기의 몰비가 1.05/1.0이 되도록 혼합해서 우레탄계 실링제를 제조하였다.
실시예 3
실시예 1에 있어서, 실리콘 밀봉제 대신 우레탄계 실링제(세메다인사 제품, S-700M)를 이용한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 연마 패드를 제조하였다. 상기 불투수성 탄성 부재의 아스카 A 경도는 32도였다.
실시예 4
실시예 1에 있어서, 실리콘 밀봉제 대신 에폭시 변성 실리콘 탄성 접착제(세메다인사 제품, EP-OO1)를 이용한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 연마 패드를 제조하였다. 상기 불투수성 탄성 부재의 아스카 A 경도는 77도였다.
참고예 1
실시예 1에 있어서, 실리콘 밀봉제 대신 하기 우레탄계 실링제를 이용한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 연마 패드를 제조하였다. 상기 불투수성 탄성 부재의 아스카 A 경도는 95도였다.
80℃로 온도 조절된 이소시아네이트 프리폴리머(日本폴리우레탄社 제품, 코로네이트 4096)와, 경화제로서 120℃로 온도 조절된 4,4'-메틸렌비스(o-클로로아닐린)(이하라케미칼사 제품, 이하라큐아민 MT)를, 이소시아네이트기와 아미노기의 몰 비가 1.05/1.0이 되도록 혼합해서 우레탄계 실링제를 제조하였다.
비교예 1
불투수성 탄성 부재를 형성하지 않은 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 연마 패드를 제조하였다.
(누수 평가)
연마 장치로서 SPP600S(岡本工作機械社 제품)를 이용하고, 제조된 연마 패드를 이용하여, 누수 평가를 행하였다. 8인치의 더미 웨이퍼를 30분간 연속 연마하고, 이어서, 연마 패드 내면측의 광 투과 영역이 끼워 넣어진 부분을 육안으로 관찰하여, 하기 기준으로 누수 평가를 하였다. 연마 시간이 합계 420분이 될 때까지 상기 조작을 반복하고, 동일한 방법으로 누수 평가를 하였다. 평가 결과를 표 3에 나타낸다. 연마 조건으로서는, 알카리성 슬러리로서 실리카 슬러리(SS12, 캬봇트 마이크로일렉트로닉스사 제품)를 연마 중에 유량 150m1/min로 첨가하고, 연마 하중 350g/cm2, 연마 정반 회전수 35rpm, 및 웨이퍼 회전수 30rpm으로 하였다. 또한, 웨이퍼의 연마는, #100 드레서를 이용해서 연마 패드 표면의 드레싱을 행하면서 실시하였다. 드레싱 조건은, 드레싱 하중 80g/cm2, 드레서 회전수 35rpm으로 하였다.
○: 끼워 넣어진 부분에서의 슬러리 누출이 전혀 관찰되지 않음.
×: 끼워 넣어진 부분에서의 슬러리 누출이 확인됨.
[표 3]
누수 평가
30
분		 60
분		 90
분		 120분 150분 180분 210분 240분 270분 300분 330분 360분 390분 420분
실시예1 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
실시예2 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
실시예3 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
실시예4 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
참고예1 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ × -
비교예1 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ × - - - - -
표 3으로부터 명확히 나타난 바와 같이, 광 투과 영역의 내면과 개구부 B의 단면의 접촉 부분에, 상기 접촉 부분을 피복하는 환형 불투수성 탄성 부재를 형성함으로써, 슬러리 누출을 효과적으로 방지할 수 있다.
[제4 발명]
제조예 1
(연마 영역의 제조)
플루오르 코팅된 반응 용기 내에, 필터링된 폴리에테르계 프리폴리머(유니 로얄사 제품, 아디프렌 L-325, NCO 농도: 2.22meq/g) 100중량부, 및 필터링된 실리콘계 비이온 계면활성제(토레?다우실리콘사 제품, SH192) 3중량부를 혼합하고, 온도를 80℃로 조정하였다. 플루오르 코팅된 교반 날개를 이용하여, 회전수 900rpm으로 반응계 내에 기포가 생성되도록 약 4분간 격렬하게 교반하였다. 여기에 미리 120℃로 용융하고, 필터링된 4,4'-메틸렌비스(o-클로로아닐린)(이하라케미칼사 제품, 이하라큐아민 MT) 26중량부를 첨가하였다. 이어서, 약 1분간 교반을 계속해서 플루오르 코팅된 빵형의 오픈 몰드에 반응 용액을 유입시켰다. 이 반응 용액의 유동성이 없어진 시점에 오븐 내에 넣고, 110℃에서 6시간 후경화를 행하여, 폴리우레탄 수지 발포체 블록을 얻었다. 이 폴리우레탄 수지 발포체 블록을 밴드 소어 타입의 슬라이서(펫켄사 제품)을 이용하여 슬라이스화 하여, 폴리우레탄 수지 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 소정의 직경(61cm)으로 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 동심원상 홈 가공을 행하였다. 이 시트의 홈가공면과 반대측 면에 적층기를 사용하여, 양면 테이프(積水化學工業社 제품, 더블데크테이프)를 부착하고, 이어서, 상기 홈 가공한 시트의 소정 위치에 광 투과 영역을 끼워 넣기 위한 구멍(두께 1.27mm, 57.5mm×19.5mm)을 형성하여, 양면 테이프 부착 연마 영역을 제조하였다. 제조된 연마 영역의 각 물성은, 평균 기포 직경 45μm, 비중 0.86, 아스카 D 경도 53도, 아스카 A 경도 95도, 압축율 1%, 압축 회복율 65%, 저장 탄성율 275MPa였다.
실시예 1
(연마 패드의 제조)
표면을 버핑하고, 코로나 처리한 폴리에틸렌 폼(토레사 제품, 토레페프, 두께: 0.8mm)으로 이루어지는 쿠션층을 상기 제조된 양면 테이프 부착 연마 영역의 점착면에, 적층기를 이용하여 부착했다. 또한, 쿠션층 표면에 양면 테이프를 부착했다. 이어서, 연마 영역의 광 투과 영역을 끼워 넣기 위해서 구멍을 뚫은 구멍 부분의 위에, 51mm×13mm의 크기로 쿠션층을 형성하여 구멍을 관통시켰다.
이어서, 아크릴로니트릴부타디엔 고무 및 폴리부타디엔 고무로 이루어지는 플렉소 인쇄판 NS(東洋紡績社 제품)를 UV 노광기로 완전 노광시킨 것을 광 투과 영역(세로 57mm, 세로 19mm, 두께 1.25mm)으로 하였다. 상기 광 투과 영역의 압축율은 2.5%, 아스카 A 경도는 61도였다. 이를 광 투과 영역을 끼워 넣기 위한 구멍에 끼워 넣어 연마 패드를 제조하였다. 광 투과율은, 40Onm에서 26.4%, 50Onm에서 84.5%, 60Onm에서 88.3%, 및 700nm에서 88.7%였다.
비교예 1
(연마 패드의 제조)
실리콘계 비이온 계면활성제를 사용하지 않고, 반응계 내에 기포를 생성시키지 않은 것 이외에는 제조예 1과 동일한 방법으로 폴리우레탄 수지 무 발포체 시트를 얻었다. 상기 폴리우레탄 수지 시트를 절단해서 광 투과 영역(세로 57mm, 세로 19mm, 두께 1.25mm)을 얻었다. 상기 광 투과 영역의 압축율은 0.5%, 아스카 A 경도는 95도였다. 이를 광 투과 영역을 끼워 넣기 위한 구멍에 끼워 넣어 연마 패드를 제조하였다. 광 투과율은, 400nm에서 21.2%, 500nm에서 64.4%, 600nm에서 73.5%, 및 700nm에서 76.8%였다.
(연마 특성의 평가)
연마 장치로서 SPP600S(岡本工作機械社 제품)를 이용하고, 제조된 연마 패드를 이용하여, 연마 특성을 평가하였다. 표 4에 연마 속도와 표면 균일성의 평가 결과를 나타낸다. 연마 속도는, 8인치의 실리콘 웨이퍼에 열산화막을 1μm 제막 한 것을, 약 0.5μm 연마하고, 이때의 시간으로부터 산출하였다. 산화막의 막 두께 측정에는, 간섭식 막 두께 측정 장치(大塚電子社 제품)를 이용하였다. 연마 조건으로서는, 슬러리로서 실리카 슬러리(SS12, 캬봇트사 제품)를 연마 중에 유량 150m1/min로 첨가하였다. 연마 하중으로서는 350g/cm2, 연마 정반 회전수 35rpm, 웨이퍼 회전수 30rpm으로 하였다.
또한, 표면 균일성은, 웨이퍼의 임의의 25 곳에서의 막 두께 측정값으로부터 하기 식에 의해 산출하였다. 한편, 표면 균일성의 값이 작을수록 웨이퍼 표면의 균일성이 높은 것을 나타낸다.
표면 균일성(%)={(막 두께 최대값-막 두께 최소값)/(막 두께 최대값+막 두께 최소값)}×100
(스크래치 수의 측정)
연마 장치로서 SPP600S(岡本工作機械社 제품)를 사용하고, 제조된 연마 패드를 이용하여, 8인치의 실리콘 웨이퍼에 열산화막을 1μm 제막한 것을 약 0.5μm 연마하였다. 연마 조건으로서는, 연마 슬러리로서 실리카 슬러리(SS12, 캬봇트사 제품)를 연마 중에 유량 150m1/min로 첨가하였다. 연마 하중으로서는 350g/cm2, 연마 정반 회전수 35rpm, 웨이퍼 회전수 30rpm으로 하였다. 연마 후, 탑콘사 제품인 웨이퍼 표면 검사 장치(WM2500)를 이용하여, 웨이퍼 위에 0.2μm 이상의 흠집의 수를 측정하였다. 표 4에 측정 결과를 나타낸다.
(막 두께 검출 평가)
웨이퍼의 막 두께의 광학적 검출 평가는 다음과 같은 방법으로 행하였다. 웨이퍼로서, 8인치의 실리콘 웨이퍼에 열산화막을 1μm 제막한 것을 이용하고, 그 위에, 상기 방법으로 실리콘 웨이퍼를 1000장 연마한 후의 연마 패드를 설치하였다. 간섭식 막 두께 측정 장치(大塚電子社 제품)를 이용하여, 파장 영역 500～700nm에서의 막 두께 측정을 수회 행하였다. 산출되는 막 두께 결과, 및 각 파장에서의 간섭광의 산과 골의 상황을 확인하여, 아래와 같은 기준으로 검출 평가하였다. 표 4에 평가 결과를 나타낸다. 한편, 광 투과 영역에 흠집이 많을수록, 막 두께 검출의 재현성은 악화되는 것으로 생각된다.
○: 재현성 양호, 막 두께가 측정됨.
×: 재현성 불량, 검출 정밀도가 불충분.
[표 4]
압축율(%) 연마 속도
(Å/min)		 표면 균일성
(%)		 스크래치
(개)		 막 두께 검출 평가
연마 영역 광 투과 영역
실시예 1 1 2.5 2200 5.1 15 ○
비교예 1 1 0.5 2180 8.9 89 ×
표 4로부터 명확히 나타난 바와 같이, 광 투과 영역의 압축율이 연마 영역의 압축율보다 큰 연마 패드를 이용함으로써, 연마 중에 광 투과 영역이 연마 패드 표면에서 돌출되는 것을 방지할 수 있고, 따라서, 연마 특성(표면 균일성 등)의 악화나, 웨이퍼상의 스크래치의 발생을 억제할 수 있다.
[제5 발명]
실시예 1
(광 투과 영역의 제조)
아디프산과 헥산디올과 에틸렌글리콜로 이루어지는 폴리에스테르폴리올(수평균 분자량 2400) 128중량부, 및 1,4-부탄디올 30중량부를 플루오르 코팅된 계량 용기를 이용하여 계량하고, 이들을 플루오르 코팅된 중합 용기 내에 첨가하여 혼합하고, 70℃로 온도 조절하였다. 이 혼합액에, 미리 70℃로 온도 조절된 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트 100중량부를 첨가하고, 플루오르 코팅된 교반 날개를 이용하여 약 1분간 교반하였다. 그리고, 10O℃로 보온되고, 크롬 도금된 금형 중에 상기 혼합액을 유입시키고, 100℃에서 8시간 후경화를 행하여, 폴리우레탄을 제조하였다. 제조된 폴리우레탄을 이용하고, 크롬 도금된 금형을 이용해서 인젝션 성형으로 광 투과 영역(세로 56.5mm, 가로 19.5mm, 두께 1.25mm)을 제조하였다. 여기까지의 모든 공정에 있어서, 원료 등과 직접 접촉되는 표면이 플루오르 코팅 또는 크롬 도금된 기구를 이용하여 제조하였다.
(연마 영역의 제조)
폴리에테르계 프리폴리머(유니로얄사 제품, 아디프렌 L-325; 이소시아네이트기 농도: 2.22meq/g) 3000중량부, 및 실리콘계 비이온 계면활성제(토레?다우실리콘사 제품, SH192) 90중량부를 플루오르 코팅된 계량 용기를 이용해서 계량하고, 이들을 플루오르 코팅된 중합 용기 내에 첨가하여 혼합하고, 반응 온도를 80℃로 조정하였다. 플루오르 코팅된 교반 날개를 이용하여, 회전수 900rpm으로 반응계 내에 기포가 생성되도록 격렬하게 약 4분간 교반하였다. 여기에 미리 120℃의 온도로 용융시킨 4,4'-메틸렌비스(o-클로로아닐린)(이하라케미칼사 제품, 이하라큐아 민 MT) 780중량부를 플루오르 코팅된 계량 용기를 이용해서 계량하고, 이를 중합 용기 내에 첨가하였다. 약 4분간 교반을 계속한 후, 플루오르 코팅된 금형에 반응 용액을 유입시켰다. 이 반응 용액의 유동성이 없어진 시점에, 니크롬 열선부를 별도의 챔버로 한 오븐 내에 넣고, 110℃에서 6시간 후경화를 행하여, 폴리우레탄 발포체 블록을 얻었다. 여기까지의 모든 공정에 있어서, 원료 등과 직접 접촉하는 표면이 금속이 아닌 기구를 이용하여 제조하였다.
슬라이서의 회전 날을 글라이딩한 후에 초순수(비저항: 12MΩ?cm 이상)를 이용하여 세정한 밴드 소어 타입의 슬라이서를 사용하여 상기 제조된 폴리우레탄 발포체 블록을 슬라이스화 하여, 폴리우레탄 발포체 시트를 얻었다. 이어서, 연마 입자로서 탄화규소를 이용한 연마 벨트(理硏코런덤社 제품)를 세팅한 버핑기를 사용하여, 상기 시트를 소정의 두께로 표면 버핑하여, 두께 정밀도를 갖춘 시트로 하였다. 이 버핑 처리된 폴리우레탄 발포체 시트(두께: 1.27mm)를 소정의 직경으로 구멍을 뚫고, 홈 가공기를 이용하여 상기 시트 표면에 홈 폭 0.25mm, 홈 피치 1.50mm, 홈 깊이 0.40mm의 동심원상의 홈 가공을 실시하였다.
상기 시트의 홈 가공면과 반대측 면에 적층기를 사용하여, 양면 테이프(積水化學工業社 제품, 더블데크테이프)를 부착하고, 이어서, 상기 홈 가공된 시트의 소정 위치에 광 투과 영역을 끼워 넣기 위한 개구부(57mm×20mm)를 형성하여, 양면 테이프 부착 연마 영역을 제조하였다. 제조된 연마 영역의 각 물성은, 평균 기포 직경 45μm, 비중 0.86, 아스카 D 경도 53도였다.
(연마 패드의 제조)
표면을 버핑하고, 코로나 처리한 폴리에틸렌 폼(토레사 제품, 토레페프, 두께: 0.8mm)로 이루어지는 쿠션층을, 제조된 양면 테이프 첨부 연마 영역의 점착면에 적층기를 이용하여 부착했다. 이어서, 쿠션층 표면에 양면 테이프를 부착했다. 그리고, 광 투과 영역을 끼워 넣기 위해서 구멍을 뚫은 구멍 부분의 위에, 51mm×14mm의 크기로 쿠션층에 구멍을 뚫었다. 그리고, 상기 제조된 광 투과 영역을 개구부 내에 끼워 넣어서 연마 패드를 제조하였다.
비교예 1
실시예 1에 있어서, 광 투과 영역의 제조시에 크롬 도금되어 있지 않은 금형을 이용한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 연마 패드를 제조하였다.
(함유 금속 농도 측정)
제조된 연마 영역용 폴리우레탄 발포체 및 광 투과 영역용 폴리우레탄을 탄화, 회화(灰化, 550℃) 후, 잔사를 1.2N 염산 용액에 용해시킨 것을 시험액으로 하였다. 시험액 중의 원소는, ICP 발광 분석법(리가쿠사 제품, CIROS-120)에 의해 구하였다. 측정 결과를 표 5에 나타낸다.
ICP 발광 분석의 측정 발광선
Fe: 259.940nm, Ni: 231.604nm, Cu: 324.754nm, Zn: 213.856nm, A1: 396.152nm
(산화막 내압의 평가)
면 방위(1OO), 저항율 10Ωcm의 n형 Cz-Si 웨이퍼를, 제조된 연마 패드를 이용해서 연마하였다. 연마 장치로서는 SPP600S(岡本工作機械社 제품)를 이용하였 다. 연마 조건으로서는, 슬러리로서 실리카 슬러리(SS12, 캬봇트사 제품)를 연마 중에 유량 150m1/min로 첨가하였다. 연마 하중으로서는 350g/cm2, 연마 정반 회전수 35rpm, 웨이퍼 회전수 30rpm으로 하였다. 연마 시간은 2분으로 하였다.
연마 후의 웨이퍼를 RCA 세정, 5% 희석 HF를 이용해서 세정 중에 형성된 화학 산화막을 제거하였다. 이어서, 900℃에서 2시간 동안 건식 산화를 행하였다. 이때의 산화막 두께는 약 300Å이었다. 이 웨이퍼에 A1 전극 MOS 커패시터를 제조하고, 그 위에 5mmφ의 전극을 제조하였다. 또한, 웨이퍼의 내면을 샌드블라스트하고, 금을 증착하여 이면 전극으로 하였다. 5mmφ의 전극에 대하여 A1 전극을 (+)로 하고, 이면 전극을 (-)로 하는 극성으로, 램프 전압을 인가하였다.
산화막의 리크 전류 밀도가 1μA/cm2가 될 때에, 산화막 인가 전압이 7.5MV/cm 이상을 나타내는 커패시터를 양호한 것으로 하였다. 웨이퍼 1OO매를 연마하고, 전체 커패시터에 대한 양호한 커패시터의 비율로부터 양품율을 구하였다. 각각의 양품율을 표 5에 나타낸다.
[표 5]
함유 금속 농도(ppm) 양품율
(%)
연마 영역 광 투과 영역
Fe Ni Cu Zn Al Fe Ni Cu Zn Al
실시예 1 0.26 0.08 0.45 0.08 1.15 0.25 0.05 0.04 0.06 1.12 86
비교예 1 0.27 0.07 0.44 0.09 1.17 0.54 1.53 0.68 0.35 2.51 40
상기에 나타낸 결과로 명확히 나타난 바와 같이, 특정 금속의 함유 농도가 특정값 이하인 고분자 재료로 이루어진 연마 패드를 이용해서 연마함으로써, 연마 후의 웨이퍼의 금속 오염을 저감시키고, 반도체 디바이스의 수율을 현저하게 향상시킬 수 있다.
도 1은 CMP 연마에서 사용하는 연마 장치의 일례를 나타내는 개략적인 구성도이다.
도 2는 종래의 연마 패드의 일례를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 3은 제1 본 발명의 연마 패드의 일례를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 4는 개구부가 형성된 연마 영역의 일례를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 5는 광 투과 영역과 투수 방지층이 일체로 형성된 투명 부재의 일례를 나타내는 개략적인 구성도이다.
도 6은 주형 성형법에 의해 제1 본 발명의 연마 패드를 제조하는 개략적인 공정도이다.
도 7은 광 투과 영역 및 투수 방지층의 형상을 가지는 금형의 일례를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 8은 제2 본 발명의 연마 패드의 일례를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 9는 제3 본 발명의 연마 패드의 일례를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 1O은 제3 및 제4 본 발명의 연마 패드의 일례를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 11은 제3 및 제4 본 발명의 연마 패드의 다른 일례를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 12는 제3 및 제4 본 발명의 연마 패드의 다른 일례를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 13은 제3 및 제4 본 발명의 연마 패드의 다른 일례를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 14는 Fe 농도와 디바이스의 수율의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 15는 Ni 농도와 디바이스의 수율의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 16은 Cu 농도와 디바이스의 수율의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 17은 Zn 농도와 디바이스의 수율의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 18은 A1 농도와 디바이스의 수율의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 19는 Mg 농도와 디바이스의 수율의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 20은 Cr 농도와 디바이스의 수율의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 21은 제1～제5 본 발명의 종점 검출 장치를 가지는 CMP 연마 장치의 일례를 나타내는 개략적인 구성도이다.
- 부호의 설명 -
1: 연마 패드(연마 시트) 2: 연마 정반 3: 연마제(슬러리)
4: 피연마체(반도체 웨이퍼) 5: 지지대(폴리싱 헤드)
6, 7:회전축 8: 연마 영역 9: 광 투과 영역
10: 투수 방지층 11: 개구부 12: 투명 부재
13: 이형성 필름 14: 형 15: 공간부
16: 수지 재료 17: 금형 d: 광 투과 영역의 두께
18: 개구부 A 19: 연마층 20: 쿠션층
21: 개구부 B 22: 환형 홈 23: 불투수성 탄성 부재
24: 양면 테이프 25: 내면 26: 단면
27: 이형지(필름) 28: 개구부를 폐쇄하는 부재
29: 레이저 간섭계 30: 레이저 빔

Claims (5)

  1. 연마 영역과, 광 투과 영역을 설치하기 위한 개구부 A를 가지는 연마층과, 광 투과 영역보다 작은 개구부 B를 가지는 쿠션층이, 개구부 A와 개구부 B가 겹치도록 적층되어 있으며, 상기 개구부 B의 위와 상기 개구부 A의 내에 광 투과 영역이 형성되어 있으며, 또한, 상기 개구부 A와 상기 광 투과 영역 사이에 있는 환형 홈 내에, 연마 영역 및 광 투과 영역보다 낮은 경도의 불투수성 탄성 부재가 설치되어 있고, 상기 불투수성 탄성 부재는 고무 또는 열가소성 엘라스토머의 불투수성 수지로 이루어져 있으며, 상기 불투수성 탄성 부재의 아스카 A 경도가 60도 이하이며, 상기 연마 영역은 실리콘계 계면활성제를 사용한 기계적 발포법에 의해 얻어지는 평균 기포 직경 70μm 이하의 폴리우레탄 수지 발포체로 이루어진, 연마 패드.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 불투수성 탄성 부재는, 상기 환형 홈보다 높이가 낮은 것을 특징으로 하는 연마 패드.
  3. 연마 영역과, 광 투과 영역을 설치하기 위한 개구부 A를 가지는 연마층에 쿠션층을 적층하는 공정;
    상기 개구부 A 내의 쿠션층의 일부를 제거하여, 쿠션층에 광 투과 영역보다 작은 개구부 B를 형성하는 공정;
    상기 개구부 B의 위와 상기 개구부 A 내에 광 투과 영역을 설치하는 공정; 및
    상기 개구부 A와 상기 광 투과 영역 사이에 있는 환형 홈 내에, 불투수성 수지 조성물을 주입하여 경화시킴으로써 불투수성 탄성 부재를 형성하는 공정
    을 포함하는 제1항에 따른 연마 패드의 제조 방법.
  4. 연마 영역과, 광 투과 영역을 설치하기 위한 개구부 A를 가지는 연마층과, 광 투과 영역보다 작은 개구부 B를 가지는 쿠션층을, 개구부 A와 개구부 B가 겹치도록 적층하는 공정;
    상기 개구부 B 위와 상기 개구부 A 내에 상기 광 투과 영역을 설치하는 공정; 및
    상기 개구부 A와 상기 광 투과 영역 사이에 있는 환형 홈 내에, 불투수성 수지 조성물을 주입하여 경화시킴으로써 불투수성 탄성 부재를 형성하는 공정
    을 포함하는 제1항에 따른 연마 패드의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 고무가 실리콘 고무, 아크릴 고무 및 우레탄 고무로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 연마 패드.
KR1020097024561A 2004-12-10 2005-12-08 연마 패드 및 연마 패드의 제조 방법 KR101172324B1 (ko)

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