KR101214687B1 - 연마 패드, 연마 패드의 제조 방법 및 반도체 장치의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의해, 스크래치의 발생, 연마 레이트의 변동 또는 저하, 연마량의 웨이퍼면 내에서의 변동이 큰 것과, 연마 슬러리의 과도한 소비, 또 피연마면과 연마 패드의 사이의 적절한 슬러리의 유지가 불가능한 등의 과제를 동시에 해결하고, 연마 레이트의 적정치 유지, 피연마체에 있어서의 연마 후의 면내 균일성의 향상에 특히 유효하고, 반도체 웨이퍼 등의 화학 기계적 연마 등의 생산에 있어서 극히 유효한 연마 패드 및 그 제조 방법을 제공한다. 본 발명은, 연마면 내에 홈을 갖는 기포 폴리우레탄으로 형성되는 연마 패드에 있어서, 해당 홈의 측면 및 저면으로 이루어지는 홈의 가공면이 표면 거칠기(Ra) 10㎛ 이하를 갖는 연마 패드 및 홈 가공 칼의 공급 속도와 공급량을 단계적으로 변화시켜 연마면에 동심원 형상의 단면 형상이 직사각형인 홈을 형성하는 공정을 포함하는 연마 패드의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

연마 패드, 연마 패드의 제조 방법 및 반도체 장치의 제조 방법{POLISHING PAD, PROCESS FOR PRODUCING THE SAME, AND PROCESS FOR PRODUCING SEMICONDUCTOR DEVICE USING SAID POLISHING PAD}

본 발명은, 피연마체의 연마에 사용하는 연마 패드 및 그 제조 방법에 관한 것이며, 특히 반도체 장치의 제조 공정에 있어서 CMP[화학적 기계 연마 또는 케미컬 메카니컬 폴리닝(chemicla mechanical polishing)]에 의해 층간 절연막 등의 평탄화처리 등을 할 때 이용하는 연마 패드, 이 연마 패드의 제조 방법, 및 이 연마 패드를 이용한 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것이다.

최근의 반도체 집적회로의 미세화 및 고집적화는 급속하게 진화하여, 미세하게 가공하는 것이 필요하게 되어 오고 있고, 또한 장치가 복잡한 구조로 되어 입체화하도록 되어 오고 있다. 미세화는, 반도체 장치의 제조 공정에 있어서의 미세 가공기술의 진보, 특히, 광을 이용하여 회로패턴을 웨이퍼면상에 도포된 감광성 유기막(포토레지스트)에 전사하는 기술인 리소그래피 공정(lithography process)에 있어서의 고해상력화에 의해 달성되어 왔다. 구체적으로는, 리소그래피-공정에 있어서, 단파장화된 광원을 이용하여 노광하는 기술이 개발되어 있다. 또한, 장치 구조의 고저차를 될 수 있는 한 저감하는 것으로, 초점 심도의 부족을 보충하여, 미세한 패턴의 초점 어긋남을 야기하지 않고 확실히 해상시키는 방법이 검토되고 있다.

그래서, 장치 구조의 고저차를 평탄화하는 방법으로서, 최근에는, 실리콘 웨이퍼의 경면 가공(mirror surface processing)을 응용한 CMP 법이 채용되고 있다. CMP에서 일반적으로 사용되는 연마 장치를, 도 1을 이용하여 설명한다. 도 1은 CMP 법에 이용되는 연마 장치의 일례를 나타내는 개략 구성도이다. 이 연마 장치는, 연마 패드(1)를 지지하는 연마 정반(polishing platen)(2), 피연마물(4)(반도체 웨이퍼 등)을 지지하는 지지대(5)(폴리싱 헤드 등), 연마제(3)의 공급 기구(8), 그리고 반도체 웨이퍼의 균일 가압을 행하기 위한 배킹재(도시하지 않음)를 구비하고 있다. 연마 패드는, 예컨대 양면 테이프 등으로 점착되는 것에 의해, 연마 정반에 장착된다. 연마 정반(2) 및 지지대(5)는 각각 회전축(6, 7)을 구비하고 있고, 그리고 연마 정반(2)과 지지대(5)는, 각각 지지된 연마 패드(1)와 피연마물(4)이 대향하도록 배치된다. 또한 지지대(5)에는 통상, 피연마물(4)을 연마 패드(1)에 접촉시키기 위한 가압 기구(도시하지 않음)가 마련되어 있다. 또한, 상기 연마 장치는, 다이아몬드 분말 등을 금속판에 전착(electrodeposit) 등으로 형성한, 연마 패드의 표면을 드레싱(dressing)하기 위한 드레서(dresser)(도시하지 않음)를 갖는다.

그 하나의 방법으로서, 연마 패드를 드레서에 의해 드레싱(연삭)한 후에, 연마 플레이트 회전축 및 캐리어 회전축을 회전시켜, 연마 슬러리 공급노즐로부터 연마 패드의 중앙부에 연마 슬러리를 공급하면서, 연마 압력 조정 기구에 의해 웨이퍼를 연마 패드상에 가압시켜 웨이퍼를 연마하는 방법이 있다. 이러한 CMP 법으로서는, 웨이퍼의 절연막 등의 피연마층에 마이크로 스크래치(micro scratch)의 발생이나 연마 레이트의 분산이나 연마량의 웨이퍼면 내에서의 편차가 큰 것이 문제가 되고 있다.

마이크로 스크래치의 발생을 억제하기 위해서는, 연마 패드의 드레싱시에 발생하는 연마 패드의 연마 부스러기나 드레서의 다이아몬드, 층간막, 웨이퍼의 파편 부스러기나 연마 완료된 연마 슬러리 등(이후, 이들을 총칭하여 불순물이라고도 표기함)을 연마 패드 외부로 배출할 필요가 있다. 이러한 종래의 CMP 장치에 있어서는, 연마작업 중에 연마 슬러리를 연마 패드의 중앙부에 중단 없이 충분히 흘려, 불순물을 이 연마 슬러리에 의해 연마 패드 외부로 제거하거나 혹은 흘러가게 한다고 하는 대책을 들고 있다. 이와 같이 드레싱에 의해 패드 표면을 드레싱하여 층을 형성하고, 연마 슬러리를 공급하여 웨이퍼의 연마를 행할 때, 연마 슬러리는 연마 패드의 회전에 의한 원심력 및 웨이퍼를 연마 패드에 가압 밀착하는 것에 의해 압출되고, 거의 연마에 직접 기여하는 일 없이 연마 패드 밖으로 배출되어 버리기 때문에, 고가의 연마 슬러리를 과도하게 소비해 버리는 것이 된다.

이러한 연마 방법에 있어서, 피연마물의 연마 특성을 향상시키는 것을 목적으로서, 여러가지 시도가 행하여져 왔다. 그 중에서도 연마 표면에 슬러리를 유지하고 그리고나서 배출하는 홈에 관해서 여러가지의 시도가 제안되어 있다.

특허문헌 1에는, 연마포의 내측부분과 외주부분의 표면에 연마제가 유통하는 홈이 형성됨과 동시에 해당 홈이 형성되는 표면 이외는 연마제가 정류하는 복수의 구멍이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 연마포가 기재되어 있다. 이러한 연마포(연마 패드)의 구체적 형태로서, 중앙부와 주변 부분은 격자형상 홈을, 그 사이의 부분은 구멍을 갖는 연마포가 특허문헌 1의 도 1에 기재되어 있다. 이러한 구멍은 일반적으로, 일렬 내지는 수열로 나란히 선 펀치를 이용하여 넓은 면적을 한번에 개방하는 것에 의해 마련된다. 그리고 이러한 구멍은, 일반적으로 사용되는 가공 장치를 이용하여 마련하는 것은 곤란하다. 또한, 연마 슬러리의 공급과 배출의 밸런스에 근거한, 이상 체류(unusual retainment)에 대한 효과는 특히 개시되어 있지 않다. 또한, 본 명세서에 기재되는 「이상체류」란, 연마 패드의 연마 표면에서 연마 슬러리의 유지가 현저히 불균일인 상태가 되어, 피연마물의 연마에 악영향을 미치는 것과 같은 상태를 말한다.

특허문헌 2에는, 기하학적으로 중심을 갖는 홈 형상의 중심과 연마 패드의 중심이 편심형상으로 마련된 연마 패드가 기재되어 있다. 이 특허문헌에는, 연마 패드의 중심과 동심원 형상 홈의 중심이 어긋나 있는 것에 따라, 가공되는 실리콘 웨이퍼에 홈형상이 전사되어 균일성이 나빠진다고 하는 문제를 해소할 수 있는 것이 기재되어 있다. 그러나, 이 발명에서는 웨이퍼 중심부분에서의 연마 레이트 저하를 막는 것은 곤란하다. 또한, 연마 슬러리의 공급과 배출의 밸런스에 근거한, 이상체류에 대한 효과는 특히 개시되어 있지 않다.

특허문헌 3에는, 복수의 동심원 형상의 홈을 갖는 제 1 영역과 제 2 피치를 갖는 제 2 영역을 갖는 연마 패드가 기재되어 있다. 이 연마 패드는 홈 피치가 다른 2개의 영역을 갖고, 연마의 균일성이 개선되는 것이 기재되어 있다. 그러나, 연마슬러리의 공급과 배출의 밸런스에 근거하는 이상체류의 문제에 대해서는 개시되어 있지 않고, 연마 균일성을 개선하는 것은 곤란하다.

특허문헌 4에는, 복수의 환상 홈 및 복수의 유선홈을 갖는 연마 패드가 기재되어 있다. 이 연마 패드는, 홈 형상을 유선홈으로 함으로써 슬러리의 흐름을 적극적으로 제어하려고 시도하고 있다. 그러나, 이러한 연마 패드에서는, 연마에 필요하게 되는 슬러리가 유선홈에 따라 흘러나와 버릴 우려가 있다. 또한, 연마 슬러리의 공급과 배출의 밸런스에 근거하는, 이상체류에 대한 효과는 특히 개시되어 있지 않고, 충분한 연마의 균일성을 얻을 수 없다.

특허문헌 5에는, 홈형상에 있어서 바닥부 아크 형상부로서 슬러리의 굄을 발생하기 어렵게 한 연마 패드가 기재되어 있다. 이 연마 패드는, 홈형상을 바닥부 아크형상으로 하는 것으로, 슬러리의 흐름을 원활하게 되도록 제어하는 시도가 이루어지고 있다. 특허문헌 5에 기재된 연마 패드는, 홈형상과 그 표면 거칠기에 대해서 고려가 이루어지고 있다. 그러나 연마면 구성의 재질이 원형 흑연주철인 점에서 본 발명과 다르다. 또한, 특허문헌 5에 기재된 연마 패드의 연마대상은 베어 웨이퍼(bare wafer)나 유리 기판이며, 본 발명에 있어서의 연마대상과 다르다. 또한, 본 발명과 같이 연마층으로서 다공질 재료를 이용하는 경우에 있어서의, 연마 슬러리의 공급과 배출의 밸런스에 근거하는 이상체류의 문제에 대해서도 언급하고 있지 않다.

특허문헌 6에는, 연마 표면에 홈을 형성하고, 홈의 내면의 표면 거칠기가 20㎛ 이하인 연마 패드가 기재되어 있다. 이 연마 패드에 관해서는, 홈의 내면에 있어서의 표면 거칠기에 대한 고려가 이루어지고 있다. 여기서 개시되는 홈의 표면 거칠기는, 연마면 구성의 재질을 절삭 또는 형성 형(mold)에 의해서 홈을 형성함으로써 얻어지는 것이다. 그러나, 특허문헌 6에 기재되는 방법을 이용하여, 다공질 재료로 홈을 형성하는 경우, 그 홈의 내면의 표면 거칠기를 20㎛ 미만으로 하는 것은 매우 곤란한 것이, 본 발명자 등에 의한 추시 실험에 의해 밝혀졌다. 이로부터, 특허문헌 6에 기재되는 발명의 골자는, 홈의 형성 방법이라고 하기보다는 오히려 연마층을 구성하는 재질의 선택에 있다는 것이라고 할 수 있고, 이 점에서 본 발명과 다르다. 또한, 본 발명과 같이 연마층으로서 다공질 재료를 이용하는 경우에 있어서의, 연마 슬러리의 공급과 배출과의 밸런스에 근거하는, 이상체류의 문제에 대해서도 언급하고 있지 않다.

이들 과제를 해결하기 위해서, 홈 입구의 코너부분에 직각인 에지를 갖는 홈이 동심원 형상으로 형성된 반도체 장치 가공용 연마 패드 및 홈 가공용 공구(특허문헌 7 및 8 참조), 및 반도체 CMP 가공용 연마 패드에 기계가공에 의해 동심원 형상 또는 격자 형상의 미세 홈을 형성하는 미세 홈 가공기계, 가공용 공구 및 가공방법(특허문헌 9 참조)등이 제안되어 있다.

특허문헌 7 및 8에 개시된 연마 패드에 있어서는, 홈입구의 코너부분에 직각인 에지를 갖는 홈을, 특정한 폭, 깊이 및 홈 피치로 동심원 형상에 형성한 것으로, 장치 가공면과 패드상면 사이에서 슬러리의 흐름이 제어하기 쉽게 하이드로플레인(hydroplane) 현상의 억제와 장치의 연질 금속면의 CMP 법 가공에 의한 평탄화 처리의 효율화를 기대할 수 있지만, 상기 홈의 단면 형상이 불안정하며, 슬러리의 유동성이 패드에 의해서 변하여 안정한 연마 특성을 얻을 수 없는 우려가 있다.

특허문헌 9에 개시된 홈 가공용 공구에 의해서 미세 홈을 형성한 연마 패드에 있어서도, 상기 홈의 단면 형상이 불안정하며, 슬러리의 유동성이 패드에 의해서 변하고, 스크래치가 발생하기 쉽게 되는 등 안정한 연마 특성을 얻을 수 없는 우려가 있다.

상기 특허문헌에서는, 모두 홈 가공용 칼날의 형상을 특정함으로써, 홈 코너의 에지를 직각으로 하여, 벽면의 무딤, 거침을 발생하지 않도록 하려고 한 것이지만, 그러한 칼날의 형상만으로서는, 안정한 연마 특성을 얻기 어려운 우려가 있었다.

특허문헌 1: 일본 특허 제2647046호 명세서

특허문헌 2: 일본 특허 공개 평성 제10-249710호 공보

특허문헌 3: 일본 특허 공개 평성 제11-070463호 공보

특허문헌 4: 일본 특허 공개 제2000-198061호 공보

특허문헌 5: 일본 특허 공개 제2002-224950호 공보

특허문헌 6: 일본 특허 공개 제2004-009156호 공보

특허문헌 7: 일본 특허 공개 제2001-181649호 공보

특허문헌 8: 일본 특허 공개 제2002-184730호 공보

특허문헌 9: 일본 특허 공개 제2002-11630호 공보

발명이 해결하고자 하는 과제

본 발명은, 반도체 장치의 제조 공정 등에 있어서 CMP에 의해 층간 절연막 등의 평탄화처리 등을 행할 때 이용하는 연마 패드, 이 연마 패드의 제조 방법 및 이 연마 패드를 이용한 반도체 장치의 제조 방법에 있어서, 스크래치의 발생, 연마 레이트의 편차나 저하, 연마량의 웨이퍼면 내에서의 편차가 큰 것, 연마 슬러리의 지나친 소비, 또한 피연마체와 연마 패드의 사이가 적절한 슬러리의 유지를 할 수 없는 등의 과제를 동시에 해결하는 것이다.

과제를 해결하기 위한 수단

본 발명은, 상기 과제를 동시에 해결하여, 예컨대 반도체 장치의 제조 공정 등에 있어서 CMP에 의해 층간 절연막 등의 평탄화처리 등을 할 때 이용하는 연마 패드, 이 연마 패드의 제조 방법 및 이 연마 패드를 이용한 반도체 장치의 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 있어서의 연마 패드는, CMP로 피연마체의 평탄화 처리를 할 때 이용하는 연마 패드에 바람직하게 사용되는 것으로서, 스크래치의 발생, 연마 레이트의 편차나 저하, 연마량의 웨이퍼면내에서의 편차가 큰 것, 연마 슬러리의 지나친 소비, 또한 피연마체와 연마 패드의 사이가 적절한 슬러리의 유지를 할 수 없는 등의 과제를 동시에 해결하기 위한 것이고, 그 때문에 연마 패드에 있어서의 면내(연마면 내)에, 홈을 갖는 발포 폴리우레탄으로 형성되는 연마 패드에 있어서, 상기 홈의 측면 및 저면으로 이루어지는 홈의 가공면이 표면 거칠기(Ra) 10㎛ 이하를 갖는 홈을 형성한 것이다.

즉, 본 발명은, 연마면 내에 홈을 갖는 발포 폴리우레탄으로 형성되는 연마 패드에 있어서, 해당 홈의 측면 및 저면으로 이루어지는 홈의 가공면이 표면 거칠기(Ra) 10㎛ 이하를 갖는 것을 특징으로 하는 연마 패드이다.

본 발명을 적합하게 실시하기 위해서는, 상기 홈의 가공면이 표면 거칠기(Ra) 1～9㎛를 갖는 것이 바람직하다.

본 발명의 별도의 형태로서,

연마층을 갖는 연마 패드에 있어서,

해당 연마층이 다공질재료로 형성되고,

해당 연마층의 연마 표면이 홈을 갖고, 해당 홈의 내면의 적어도 일부가 비 다공질면을 갖는 연마 패드가 있다.

본 발명을 적합하게 실시하기 위해서는,

상기 비 다공질면이, 거칠기 곡선의 중심선 평균 거칠기(Ra) 1.0～5.0㎛를 갖고;

상기 연마층의 연마 표면의 홈이 홈 깊이 0.5～1.5㎜이며;

상기 연마층이, 평균 기포 직경 20～70㎛의 기포를 갖는 다공질 재료로 형성되고;

상기 연마층의 비중이 0.5～1.0이며;

상기 연마층의 압축률이 0.5～5.0%이며;

상기 연마층의 경도가 45～65이며;

상기 연마 패드가 또한 쿠션층을 갖고, 상기 쿠션층의 경도가 상기 연마층의 경도보다 낮은 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 형태로서, 홈 가공 칼의 공급 속도와 공급량을 단계적으로 변화시켜 기계 절삭하여, 연마면에 단면 형상이 직사각형인 동심원 형상의 홈을 형성하는 공정을 포함하는 연마 패드의 제조 방법이 있다.

본 발명을 적합하게 실시하기 위해서는,

상기 홈을 형성하는 공정에서, 홈 가공 칼이 소망하는 홈 깊이까지 도달한 위치에서 공급을 정지하는 시간을 마련하고;

상기 홈 가공 칼의 공급 속도와 공급량이 단계적으로 변화되고, 또한 순차적으로 증가하고;

상기 연마 패드가 발포 폴리우레탄으로 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 형태로서, 본 발명의 연마 패드를 이용하여 반도체 웨이퍼의 표면을 연마하는 공정을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법이 있다.

발명의 효과

본 발명의 연마 패드를 사용하는 반도체 웨이퍼 등의 연마에 있어서는, 연마 레이트의 편차나 저하, 연마량의 웨이퍼면 내에서의 편차가 큰 것, 연마 슬러리의 지나친 소비, 또한 피연마체와 연마 패드의 사이가 적절한 슬러리의 유지를 할 수 없는 등의 과제를 동시에 해결하여, 연마중에 있어서의 연마 슬러리의 공급과 배출의 밸런스가 우수하고, 연마중에 있어서의 연마 슬러리의 홈내에 있어서의 이상 체류가 개선되어 있고, 스크래치의 발생을 저감하는데 특히 유효하고, 반도체 웨이퍼 등의 CMP 등의 생산성에 있어서 대단히 유효한 것이다.

도 1은 CMP에서 일반적으로 사용되는 연마 장치의 설명도,

도 2는 단면 형상이 직사각형 형상인 홈의 설명도,

도 3은 본 발명의 연마 패드의 연마층에 마련된 홈의 하나의 실시형태의 개략단면도,

도 4는 종래의 연마 패드의 연마층에 마련된 홈의 개략 단면도,

도 5는 본 발명의 연마 패드의 제조 방법에 이용되는 홈 가공 칼의 칼날의 확대 모식도(도 5a는 정면도, 도 5b는 측면도),

도 6은 종래의 연마 패드의 제조 방법에 이용되는 홈 가공 칼의 칼날의 확대 모식도(도 6a는 정면도, 도 6b는 측면도),

도 7은 홈 가공 칼 마모의 시험 방법을 설명하기 위한 사용 전후의 공구 각부의 확대 개략도.

부호의 설명

1 : 연마 패드 2 : 연마 정반

3 : 연마 슬러리 4 : 피연마물

5 : 지지대 6, 7 : 회전축

8 : 공급 기구 10, 20 : 홈

11, 21 : 홈 가공면의 측면 12, 22 : 홈 가공면의 저면

13 : 홈 깊이 14 : 홈 폭

15 : 홈 피치 23 : 팽창부

본 발명의 연마 패드는, 연마면 내에 홈을 갖는 발포 폴리우레탄으로 형성되는 연마 패드에 있어서, 상기 홈의 측면 및 저면으로 이루어지는 홈의 가공면이 표면 거칠기(Ra) 10㎛ 이하를 갖도록 형성한 것이다. 다른 형태에서는, 본 발명의 연마 패드는, 연마층을 갖는 연마 패드에 있어서, 상기 연마층이 다공질 재료로 형성되고, 상기 연마층의 연마 표면이 홈을 갖고, 상기 홈의 내면의 적어도 일부가 비 다공질면을 갖도록 형성한 것이다. 또한, 본 발명의 연마 패드의 제조 방법은, 홈 가공 칼의 공급 속도와 공급량을 단계적으로 변화시켜 기계 절삭하여, 연마면에 단면 형상이 직사각형인 동심원 형상의 홈을 형성하는 공정을 포함하는 것이다. 다음에, 본 발명의 연마 패드 및 그 제조 방법을 도 3～6을 이용하여 구체적으로 설명한다. 도 3은 본 발명의 연마 패드의 연마층에 마련된 홈의 하나의 실시형태의 개략 단면도이며, 도 4는 종래의 연마 패드의 연마층에 마련된 홈의 하나의 실시형태의 개략단면도이다. 단지, 이들 도면은 연마 패드의 연마층의 홈의 부분 모식도로서 정확한 치수를 나타내는 것이 아니다.

도 3에 도시하는 바와 같이 본 발명의 연마 패드에 있어서는, 홈의 측면(11)및 저면(12)으로 이루어지는 홈의 가공면이 표면 거칠기(Ra) 10㎛ 이하를 갖는 것을 요건으로 하지만, 상기 표면 거칠기(Ra)는 바람직하게는 1～9㎛, 보다 바람직하게는 1～5㎛이다. 상기 표면 거칠기(Ra)가 10㎛을 초과하면, 연마 슬러리의 흐름이 나빠져 응집이 발생하기 쉽게 되거나, 불순물의 막힘이 발생하여 쉽게 되거나 하기 때문에, 스크래치가 발생한다.

또한, 본 발명의 연마 패드의 연마면내에 있는 홈내에, 깊이 100㎛ 이상(100～500㎛)을 갖는 결함 또는 길이 200㎛ 이상(200～1000㎛)을 갖는 수염(burr) 형상 돌기가, 상기 홈의 1단면당 2개 이하인 것이 바람직하다. 상기 결함 또는 수염 형상돌기가 2개 보다 많으면, 연마 슬러리의 흐름이 나빠져 응집이 발생하여 쉽게 되거나, 불순물의 막힘이 발생하기 쉽게 되거나 하기 때문에, 스크래치가 발생한다. 상기 결함 및 수염 형상돌기는, 연마 패드를 반경방향으로 5분할하여 홈단면을 SEM 등으로 관찰하고, 상기 단면 내에서의 양자의 상태를 확인하여, 상기 깊이를 갖는 결함 또는 상기 길이를 갖는 수염 형상 돌기의 개수를 측정한다.

도 5는 본 발명의 연마 패드의 제조 방법에 이용하는 홈 가공 칼의 하나의 실시형태의 칼날의 부분 모식도이다. 도 6은 종래의 연마 패드의 제조 방법에 이용하는 홈 가공 칼의 칼날의 부분 모식도이다. 도 5에 도시하는 바와 같이 본 발명의 연마 패드의 제조 방법에 있어서는, 홈의 형성은 홈 가공 칼을 이용하여 기계 절삭하는 방법을 이용하여 실행하여, 연마면에 단면 형상이 직사각형인 동심원 형상의 홈을 형성한다. 본 발명의 연마 패드의 제조 방법에 이용하는 홈 가공 칼의 칼날 형상은, 도 6에 나타내는 것과 같은 종래의 홈 가공 칼에 보이는 측면 여유각(side relief angle)(c)을 갖지 않는 직사각형인 것이 바람직하다. 상기 측면 여유각(c)을 갖는 홈 가공 칼을 이용하면, 홈 가공 칼의 마모에 의해, 형성되는 홈 폭이 작아지고(도 2), 연마 슬러리(연마제)의 유지량에 편차를 발생하여, 연마 레이트의 편차나 저하에 이어진다. 또한 상기 칼날의 측면형상에 있어서도, 도 6에 나타내는 것과 같은 종래의 홈 가공 칼에 보이는 경사 각(rake angle)(d)을 갖는 홈 가공 칼을 이용하면, 홈 가공 칼의 마모에 의해 홈 가공 칼과 가공되는 연마면의 접촉 면적이 변화하여 홈의 가공면, 특히 저면의 소망하는 표면 거칠기(Ra)를 얻을 수 없게 된다(도 2). 따라서, 본 발명의 연마 패드의 제조 방법에 이용하는 홈 가공 칼은, 상기 측면 여유각(c)이나, 경사 각(d)을 갖지 않는, 도 5에 나타내는 것과 같은 칼날형상을 갖는 것이 바람직하다.

본 발명의 연마 패드의 제조 방법에 있어서, 상기 홈 가공 칼의 공급 속도와 공급량을 단계적으로 변화시켜 기계 절삭하는 것을 요건으로 한다. 본 명세서 중에서, 홈 가공 칼의 공급 속도나 공급량을 「단계적으로 변화시킨다」라는 것은, 동심원 형상의 홈 내의 하나를 형성하는 동안, 단계로 나누어 공급 속도나 공급량을 변화시키는 것을 의미하고, 각 단계에서의 공급 속도 값 등은 순차적으로 증가하더라도, 순차적으로 감소하더라도, 증가하거나 감소하거나 하여도 무방하고, 또한 각 단계에서의 시간은 동일하여도 상이하여도 무방하다는 것을 의미한다.

상기 홈 가공 칼의 공급 속도는, 동심원 형상의 홈 내의 하나를 형성하는 동안, 0.01～0.10m/분, 바람직하게는 0.01～0.08m/분, 보다 바람직하게는 0.01～0.05 m/분의 범위에서, 1～2단계, 바람직하게는 2～3단계, 보다 바람직하게는 2～5단계로 변화시키는 것이 바람직하다. 상기 홈 가공 칼의 공급 속도가 0.01m/분보다 작으면 가공시간의 증가, 날붙이 마모의 촉진의 원인이 되고, 0.10m/분보다 크면 버의 증가, 날붙이로의 부담증가, 형상의 불안정의 원인이 된다.

또한, 상기 홈 가공 칼의 공급을 저속도 일정하게 홈형성을 하면, 홈 가공 칼의 마모가 커짐과 동시에, 가공시간이 증대하거나 하기 때문에, 상기 공급 속도는 단계적으로 증가하는 것이 바람직하다. 또한, 홈 가공시에 홈 가공 칼이 홈의 가장 깊은 부분, 즉 소망하는 홈 깊이에 도달한 위치에서, 상기 홈 가공 칼의 공급을 정지하는 시간을 마련하는 것, 즉 상기 홈 가공 칼의 공급 속도를 0으로 하는 시간을 마련하는 것이 바람직하다. 상기 홈 가공 칼의 공급을 정지하는 시간은, 0.5～5초 사이, 바람직하게는 1.0～3.0초 사이가 바람직하고, 5초 사이를 초과하면 가공 칼의 마모가 커지고, 0.5초 사이보다 짧으면 안정한 홈형상, 표면상태를 유지하는 것이 어렵게 된다.

상기한 바와 같이, 홈 가공 칼의 공급 속도를 단계적으로 변화시킴으로써, 홈 가공 칼의 공급량도 마찬가지로 단계적으로 변화된다. 또한, 홈 가공 칼의 총 공급량은, 소망하는 홈의 깊이에 의존하여 변화되지만, 상기 공급 속도와 같이 단계적으로 변화시키는 것이 바람직하다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 연마 패드의 제조 방법에서는, 홈 가공 칼의 공급 속도와 공급량을 단계적으로 변화시켜 연마면에 동심원 형상의 홈을 형성함으로써, 홈 가공면의 표면 거칠기(Ra)를 10㎛ 이하로 낮게 하는 것이 가능해지고, 또한 홈 가공에 의한 패드 표면의 버가 저감되어, 홈의 단면 형상을 소망하는 직사각형으로 하는 것이 가능해진다. 상기 홈 가공면의 표면 거칠기(Ra)가 크면, 상기한 바와 같이, 연마 슬러리나 불순물의 흐름이 나빠져 스크래치가 발생한다. 또한, 본 발명의 연마 패드의 제조 방법을 이용하는 것에 의해, 도 3과 같이 홈 가공에 의한 패드 표면의 버가 저감되는 것에 따라 홈입구의 에지가 직각이 되는 것 뿐만아니라, 홈의 측면(11)과 저면(12)이 직각이 되어, 안정하여 홈의 단면 형상을 정밀한 직사각형으로 하는 것이 가능해진다. 이들에 의해서, 본 발명의 연마 패드의 제조 방법에 의해서 얻어진 연마 패드에서는, 연마면에 형성된 홈의 형상이 안정하고, 연마 슬러리의 유지량이 안정하기 때문에, 연마 레이트의 편차나 저하, 연마량의 웨이퍼면 내에서의 편차가 큰 것, 연마 슬러리의 과도한 소비를 해결하고, 또한 피연마체와 연마 패드의 사이가 적절한 슬러리의 유지를 가능하게 한다.

본 발명의 연마 패드에 있어서, 상기한 바와 같이 안정하여 홈의 단면 형상이 정확한 직사각형으로 하면, 상기 홈의 폭, 깊이 및 피치는 특히 한정되는 것이 아니지만, 0.2㎜～5.0㎜ 정도의 폭과 0.2㎜～4.0㎜ 정도의 깊이와 0.5～6.0㎜ 정도의 피치를 갖고 있으면 좋고, 이들 범위로부터 피연마체나 연마 방법이나 연마 조건에 맞추어 적절히 선택하면 좋다. 본 발명에 있어서는, 동심원 형상의 각각의 홈의 폭은 바람직하게는 동일하고, 깊이는 바람직하게는 동일하며, 피치는 바람직하게는 동일하며, 이 경우 연마 레이트의 제어가 용이하여, 제조시에 있어서의 편리성이 우수하다.

본 발명에 있어서의 연마 패드로서, 종래 일반적으로 사용되고 있는 단층형 패드이더라도 좋고, 또는 웨이퍼 등의 피연마체에 접촉하는 연마층(경질 표면층) 및 연마층과 플래튼의 사이에 위치하는 쿠션층(탄성 지지층)의 적어도 2층을 갖는 적층 패드이더라도 좋고, 또한 다른 층을 포갠 다층 연마 패드와 같은 적층 연마 패드이더라도 좋다. 생산상, 성능상, 연마층과 플래튼(정반)의 사이에 위치하는 쿠션층의 적어도 2층을 갖는 것이 바람직하다. 본 발명은 이와 같이 단층, 적층의 연마 패드에 한정되는 것이 아니다.

상기 적층 연마 패드에 있어서, 연마층과 쿠션층으로 크게 나눠 형성되는 것이지만, 상기 연마층의 경도(JIS K6253-1997에 준거하여 행하였다. 2㎝×2㎝(두께: 임의)의 크기로 잘라낸 것을 경도 측정용 시료로 하고, 온도 23℃±2℃, 습도50%±5%의 환경에서 16시간 정치했다. 측정시에는, 시료를 중첩시켜, 두께 6㎜ 이상으로 했다. 경도계(고분자계량기사 제품 아스카(asker)-D형 경도계)를 이용하여, 경도를 측정했다)는, 45～65인 것이 바람직하다. 상기 경도가 45도 미만인 경우, 피연마물의 평탄성(planarity)이 악화하고, 또한 65도보다 큰 경우는, 평탄성은 양호하지만, 피연마물의 균일성(uniformity)이 악화해 버린다. 쿠션층의 경도(JIS K6253-1997 준거, 고분자계량기사제품 아스카-A형 경도계)는, 바람직하게는 25～100, 보다 바람직하게는 30～85이다. 또한, 연마층의 두께는 바람직하게는 0.2～4㎜, 보다 바람직하게는 0.8～3.0㎜이고, 쿠션층의 두께는 바람직하게는 0.5～2.5㎜, 보다 바람직하게는 1.0～2.0㎜로 하는 것이 바람직하다.

단층형 연마 패드에 있어서는, 두께는 1.O～5.0㎜ 정도이며, 그 재료는 연마층과 쿠션층에 각각 사용되는 재료로부터 적절히 선택 사용되는 것으로서 좋다.

적층 연마 패드에 있어서 연마층의 재료로서는, 상기 경도범위를 만족하는 것이면 특히 한정되는 것이 아니지만, 다공질 재료로부터 형성되는 것이 바람직하다. 다공질 재료로서, 예컨대 폴리우레탄 수지, 폴리에스테르수지, 폴리아미드수지, 아크릴수지, 폴리카보네이트수지, 할로겐계수지(폴리염화비닐, 폴리 테트라플루오로에틸렌, 폴리불화비닐리덴 등), 폴리스티렌, 올레핀계 수지(폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등), 에폭시, 및 감광성수지 등의 다공질 재료를 들 수 있다. 이들 수지는 단독으로 사용하더라도 좋고, 2종 이상을 병용하더라도 좋다.

본 발명에 있어서는, 특히 바람직한 연마층의 재료로서, 발포 폴리우레탄 수지를 들 수 있다. 폴리우레탄 수지는 내마모성이 우수하고, 원료조성을 여러가지로 바꾸는 것에 의해 소망하는 물성을 갖는 폴리머를 용이하게 얻을 수 있기 때문이다.

폴리우레탄 수지를 발포시키는 경우, 그 발포 방법은 화학적인 발포제에 의한 발포, 기계적인 거품을 혼입시키는 발포 및 미소 중공체(hollow micro bead)의 혼입 또는 열에 의해서 미소 공중체가 되는 전구체(precursor)의 혼입, 이들 공용이더라도 좋다. 이들 발포 방법으로 본 발명에 있어서의 연마 패드에 사용하는 미세 발포체로 한다.

폴리우레탄 수지로서는, 이소시아네이트말단우레탄 프리 폴리머(isocyanate-terminated uretahne prepolymer)와 사슬 연장제(chain extender)로 이루어지고, 이소시아네이트말단우레탄 프리 폴리머는, 폴리이소시아네이트와 고분자 폴리올과 저분자 폴리올로 이루어진다.

폴리이소시아네이트로서는, 한정되는 것이 아니지만, 2,4-및/또는 2,6-디이소시아나토 톨루엔, 2,2'-,2,4'-및/또는 4,4'-디이소시아나토 디페닐메탄, 1,5-나프탈렌 디이소시아네이트, p- 및 m- 페닐렌 디이소시아네이트, 다이메릴 디이소시아네이트, 크실렌 디이소시아네이트, 디페닐-4,4'-디이소시아네이트, 1,3- 및 1,4-테트라메틸릭실리덴 디이소시아네이트, 테트라메틸렌 디이소시아네이트, 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트, 도드카메틸렌 디이소시아네이트, 시클로헥산-1,3- 및1,4-디이소시아네이트, 1-이소시아네이트-3-이소시아나토메틸-3,5,5-트리메틸시클로헥산(=이소포론 디이소시아네이트), 비스-(4-이소시아나토시클로헥실)메탄(=수소첨가 MDI), 2- 및 4-이소시아나토시클로헥실-2'-이소시아나토시클로헥실메탄, 1,3- 및 1,4-비스-(이소시아나토메틸)-시클로헥산, 비스-(4-이소시아나토-3-메틸시클로헥실)메탄, 등을 들 수 있다.

또한, 고분자 폴리올로서는, 예컨대 히드록시말단폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리에스테르카보네이트, 폴리에테르, 폴리에테르카보네이트, 폴리에스테르아미드 등을 들 수 있지만, 이들 중 내가수분해성이 양호한 폴리에테르 및 폴리카보네이트가 바람직하고, 가격면과 용융 점도면에서는 폴리에테르가 특히 바람직하다. 폴리에테르폴리올로서는, 반응성 수소원자를 갖는 출발 화합물(starting compound)과, 예컨대 산화에틸렌, 산화프로필렌, 산화부틸렌, 산화스틸렌, 테트라히드로푸란, 에피크롤히드린과 같은 산화 알킬렌 또는 이들 산화 알킬렌의 혼합물과의 반응 생성물을 들 수 있다. 반응성 수소원자를 갖는 출발 화합물로서는, 물, 비스페놀 A 및 후술하는 것과 같은 폴리에스테르폴리올을 제조하기 위한 2가 알콜을 들 수 있다.

또한 히드록시기를 갖는 폴리카보네이트로서는, 예컨대 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올, 디에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜 및/또는 폴리테트라메틸렌 글리콜 같은 디올과 호스겐, 디알릴카보네이트(예컨대 디페닐카보네이트)또는 환식 카보네이트(예컨대 프로필렌 카보네이트)와의 반응 생성물을 들 수 있다. 폴리에스테르 폴리올로서는, 2가 알콜과 2염기성 카복실산과의 반응 생성물을 들 수 있지만, 내가수분해성 향상을 위해서는, 에스테르결합간 거리가 긴 쪽이 바람직하고, 모두 긴 사슬성분의 조합이 바람직하다.

2가 알콜로서는, 특히 한정은 하지 않지만, 예컨대 에틸렌 글리콜, 1,3- 및 1,2-프로필렌글리콜, 1,4-및 1,3- 및2,3-부틸렌글리콜, 1,6-헥산글리콜, 1,8-옥탄디올, 네오펜틸 글리콜, 시클로헥산디메탄올, 1,4-비스-(하이드록시메틸)-시클로헥산, 2-메틸-1,3-프로판디올, 3-메틸-1,5-펜탄디올, 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올, 디에틸렌글리콜, 디프로필렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 트리프로필렌 글리콜, 디부틸렌 글리콜 등을 들 수 있다.

2염기성 카복실산으로서는, 지방족, 지환족, 방향족 및/또는 헤테로환의 것이 있지만, 생성하는 말단 NCO 프리 폴리머를 액형상 또는 저용융 점도로 하는 필요상, 지방족이나 지환족의 것이 바람직하고, 방향족계를 적용하는 경우는 지방족이나 지환족의 것과의 병용이 바람직하다. 이들 카복실산으로서는, 한정은 하지 않지만, 예컨대 호박산, 아디픽산, 수베릭(suberic)산, 아제라인산, 세바식(sebacic)산, 프탈산, 이소프탈산, 테레프탈산, 나프탈렌 디카복실산, 시클로헥산 디카복실산(o-, m-, p-), 다이머지방산, 예컨대 올레인산, 등을 들 수 있다. 이들 폴리에스테르 폴리올로서는, 카복실 말단기의 일부를 갖는 것으로도 할 수 있다. 예컨대, ε-카프로락톤과 같은 락톤, 또는 ε-히드록시 카프로닉산과 같은 히드록시카복실산의 폴리에스테르도 사용할 수 있다.

고분자폴리올의 수 평균 분자량은 특히 한정되는 것이 아니지만, 얻어지는 폴리우레탄의 탄성특성 등의 관점에서 500～2,000인 것이 바람직하다. 수 평균 분자량이 500 미만이면, 얻어지는 폴리우레탄 수지는 충분한 탄성특성을 갖지 않고, 무른 수지가 된다. 그 때문 이 폴리우레탄 수지로부터 제조되는 연마층은 딱딱하고 무른 것으로 되어, 피연마물의 연마면의 스크래치의 원인이 된다. 또한, 이러한 연마 패드는 마모하기 쉽게 되기 때문에, 연마 패드의 수명의 관점으로부터도 바람직하지 못하다. 한편, 수 평균분자량이 2000을 초과하는 경우는, 얻어지는 폴리우레탄 수지는 부드럽게 되고, 이 폴리우레탄 수지로부터 제조되는 연마층은 평탄화 특성이 뒤떨어지는 경향에 있다.

저분자 폴리올로서는, 전술한 폴리에스테르 폴리올을 제조하는 데 이용되는 2가 알콜을 들 수 있지만, 본 발명의 저분자 폴리올이란, 디에틸렌글리콜, 1,3-부틸렌글리콜, 3-메틸-1,5-펜탄디올 및 1,6-헥사메틸렌글리콜 중 어느 1종 또는 그들의 혼합물을 이용하는 것이 바람직하다. 본 발명에 이용되는 것 이외의 저분자 폴리올인 에틸렌 글리콜이나 1,4-부틸렌글리콜을 이용하면, 주형 성형시의 반응성이 빠르게 되어 지나치거나, 최종적으로 얻어지는 폴리우레탄 연마재 성형물의 경도가 지나치게 높게 되기 때문에, 본 발명의 연마재로서는, 무르게 되거나 또 IC 표면에 상처가 나기 쉽게 된다. 다른 한편, 1,6-헥사메틸렌 글리콜보다도 긴 사슬의 2가 알콜을 이용하면, 주형 성형시의 반응성이나, 최종적으로 얻어지는 폴리우레탄 연마재 성형물의 경도가 적절한 것을 얻을 수 있는 경우도 있지만, 가격적으로 지나치게 비싸게 되어, 실용적이지 않다.

이소시아네이트 성분은, 주형 성형시에 필요하게 되는 포트 라이프(pot-life)에 따라 적당히 선정됨과 동시에, 생성하는 말단 NCO 프리 폴리머를 저용융 점도로 하는 것이 필요하기 때문에, 단독 또는 2종 이상의 혼합물로 적용된다. 그들의 구체 예로서는, 특히 한정은 하지 않지만, 2,4- 및/또는 2,6-디이소시아나토 톨루엔, 2,2'-,2,4'- 및/또는 4,4'-디이소시아나토 디페닐메탄, 1,5-나프탈렌 디이소시아네이트, p- 및 m-페닐렌 디이소시아네이트, 다이메릴 디이소시아네이트, 크실렌 디이소시아네이트, 디페닐-4,4'-디이소 시이나에트, 1,3- 및 1,4-테트라메틸크실리덴 디이소시아네이트, 테트라메틸렌 디이소시아네이트, 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트, 도데카메틸렌 디이소시아네이트, 시클로헥산-1,3- 및 1,4-디이소시아네이트, 1-이소시아나토-3-이소시아나토메틸-3,5,5-트리메틸 시클로헥산(=이소포론 디이소시아네이트), 비스-(4-이소시아나토시클로헥실)메탄(=수소첨가 MDI), 2- 및 4-이소시아나토시클로헥실-2'-이소시아나토시클로헥실메탄, 1, 3- 및 1,4-비스-(이소시아나토메틸)-시클로헥산, 비스-(4-이소시아나토-3-메틸시클로헥실)메탄 등을 들 수 있다.

또한, 폴리올 중의 고분자량 성분과 저분자량 성분의 비는, 이들로부터 제조되는 연마층에 요구되는 특성에 의해 결정할 수 있다.

본 발명에서 사용되는 사슬 연장제로서 예컨대 유기 디아민 화합물을 이용할 수 있다. 사슬 연장제로서 이용할 수 있는 유기 디아민 화합물로서, 한정되는 것은 아니지만 예컨대, 4,4'-메틸렌비스(o-클로로아닐린), 2,6-디클로로-p-페닐렌 디아민, 4,4'-메틸렌비스(2,3-디클로로아닐린) 등으로 예시되는 폴리아민류3,3'-디클로로-4,4'-디아미노 디페닐메탄, 클로로아닐린 변성 디클로로디아미노디페닐메탄, 1,2-비스(2-아미노페닐티오)에탄, 트리메틸렌 글리콜-디-p-아미노벤조에이트, 3,5-비스(메틸티오)-2,6-톨루엔 디아민 등을 들 수 있다. 혹은 상술한 저분자량 폴리올을 사슬 연장제로서 이용할 수 있다. 이들은 1종으로 이용하더라도, 2종 이상을 병용하더라도 좋다.

폴리우레탄 수지의 조제에 있어서의 폴리이소시아네이트, 폴리올, 및 사슬 연장제의 비율은, 각각의 분자량이나 이들로부터 제조되는 연마층의 소망 물성 등에 의해 다양하게 변경할 수 있다. 연마 특성이 우수한 연마층을 얻기 위해서는, 폴리올과 사슬 연장제의 합계 관능기(수산기＋아미노기)수에 대한 유기 이소시아네이트의 이소시아네이트기 수는 0.95～1.15인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.99～1.10이다.

폴리우레탄 수지는 통상의 방법에 의해 조제할 수 있다. 또, 필요에 따라서 폴리우레탄 수지에 산화방지제 등의 안정제, 계면활성제, 윤활제, 안료, 충전제, 대전 방지제, 그 밖의 첨가제를 추가하더라도 좋다.

연마층용 다공질 재료(연마층용 발포 폴리우레탄 또는 미세 발포체로 이루어지는 연마 영역)에 포함되는 기포의 평균 기포 직경은, 70㎛ 이하, 바람직하게는 20～70㎛, 보다 바람직하게는 30～50㎛인 것이 바람직하다. 평균 기포 직경이 이 범위로부터 벗어나는 경우는, 평탄성(반도체 웨이퍼의 각각의 미소영역의 요철이 적음)이 악화하기 때문에 바람직하지 못하다. 상기 범위 내인 경우는, 평탄성이 보다 양호하게 된다. 다공질 재료에 포함되는 기포의 평균 기포 직경의 측정 방법으로서, 예컨대 화상처리장치 등으로 소정량의 기포 직경을 측정하는 방법 등을 들 수 있다.

본 발명에 있어서의 연마층의 비중은, 0.5～1.0인 것이 바람직하다. 비중이 0.5 미만인 경우는 연마층의 표면의 강도가 저하함으로써, 피연마물의 평탄성이 악화할 우려가 있다. 또한, 비중이 1.0을 초과하는 경우는, 연마층 표면에서의 미세기포의 수가 적어지기 쉽고, 평탄성은 양호하지만, 연마속도가 작아지는 경향이 있다. 또한, 이 비중은, 시료의 질량과, 그리고 동 체적의 압력 1.O1bar에 있어서의 4℃의 순수한 물의 질량과의 비율이다. 이 비중은 JIS Z8807에 준거하여 구할 수 있다.

본 발명에 있어서의 연마층(연마 영역)의 경도는, 아스카-D 경도계로써 45～65도인 것이 바람직하다. 상기 경도가 45도 미만인 경우, 피연마물의 평탄성(평탄성)이 악화할 우려가 있다. 또한, 65도 보다 큰 경우는, 평탄성은 양호하지만, 피연마물의 균일성(반도체 웨이퍼전면에 있어서의 연마량의 격차가 적음)이 저하하는 경향이 있다. 연마층의 경도는, 아스카-D 경도계 40～60도인 것이 보다 바람직하다.

다공질 재료(연마 영역)의 압축률은, 0.5～5.0%인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.5～3.0%이다. 압축률이 상기 범위 내에 있으면 충분하게 평탄성과 균일성을 양립시키는 것이 가능해진다. 또한, 압축률은 하기 식에 의해 산출되는 값이다.

[T1은 다공질 재료에 무부하 상태로부터 30Kpa(300g/㎠)의 응력의 부하를 60초간 유지했을 때의 다공질 재료의 두께이며, T2는 T1의 상태로부터 180KPa(1800g/㎠)의 응력의 부하를 6O초간 유지했을 때의 다공질 재료의 두께이다.]

본 발명에 있어서의 미세 발포체로 이루어지는 연마 영역의 압축회복율이, 50～100%인 것이 바람직하다. 압축회복율이 이 범위를 벗어나는 경우, 피연마물에 의한 반복 하중이 연마중에 연마 영역에 가해져서, 연마층 두께에 큰 변화가 나타나, 연마 특성의 안정성이 악화해 버리기 때문에 바람직하지 못하다.

본 발명에 있어서의 미세 발포체로 이루어지는 연마 영역의 저장탄성율이, 측정온도 40℃, 측정 주파수 1Hz에서, 200MPa 이상인 것이 바람직하다. 저장탄성율이란, 미세 발포체에, 동적 점탄성 측정 장치로 인장 시험용 지그를 이용하여, 정현파 진동을 가하여 측정한 탄성율인 것을 말한다. 저장탄성율이 200MPa 미만인 경우, 연마 영역의 표면의 강도가 저하하여, 피연마물의 평탄성(평탄성)이 악화해 버리기 때문에 바람직하지 못하다.

연마층으로서 바람직하게 이용되는 독립 기포 타입의 폴리우레탄 다공질 재료를 제조하는 구체적 형태의 일례를, 이하에 기재한다.

이소시아네이트 말단 폴리머의 기포 분산액을 제조하는 교반 공정

이소시아네이트 말단 프리 폴리머에 실리콘계 계면활성제를 첨가하여, 비반응성 기체와 교반하고, 비반응성 기체를 미세기포로서 분산시켜 기포 분산액으로 한다. 이소시아네이트 말단 프리 폴리머가 상온에서 고체인 경우에는 적절한 온도로 예열하여, 용융하여 사용한다.

경화제(사슬 연장제) 혼합 공정

상기의 기포 분산액에 사슬 연장제를 첨가하여, 혼합 교반한다.

경화 공정

사슬 연장제를 혼합한 이소시아네이트 말단 프리 폴리머를 주형하여, 가열경화시킨다.

미세 기포를 형성하기 위해서 사용되는 비반응성 기체로서는, 가연성이 아닌 것이 바람직하고, 구체적으로는 예컨대 질소, 산소, 탄산 가스, 헬륨이나 아르곤 등의 희가스나 이들의 혼합 기체를 들 수 있다. 건조하여 수분을 제거한 공기의 사용이 비용적으로도 가장 바람직하다.

비반응성 기체를 미세 기포형상으로 하여 실리콘계 계면활성제를 포함하는 이소시아네이트 말단 프리 폴리머에 분산시키는 교반 장치(stirrer)로서, 공지의 교반 장치를 특히 한정없이 사용할 수 있다. 구체적으로는 호모게나이저(homogenizer), 디졸버(dissolver), 2축 유성형 믹서(twin-screw planetary mixer) 등이 예시된다. 교반 장치의 교반익의 형상도 특히 한정되지 않지만, 휘퍼(whipper) 형의 교반익을 사용하는 경우, 미세 기포를 얻을 수 있어 바람직하다.

또, 교반 공정에 있어서 기포 분산액을 작성하는 교반과, 혼합 공정에서의 사슬 연장제를 첨가하여 혼합하는 교반은, 각각 상이한 교반 장치를 사용하더라도 좋다. 특히 혼합 공정에 있어서의 교반은 기포를 형성하는 교반이 아니더라도 좋고, 큰 기포를 말려들게 하지 않는 교반 장치의 사용이 바람직하다. 이러한 교반 장치로서는, 유성형 믹서가 바람직하다. 교반 공정과 혼합 공정의 교반 장치를 동일한 교반 장치를 사용하더라도 지장은 없고, 필요에 따라서 교반 날개의 회전속도를 조정하는 등의 교반 조건의 조정을 하여 사용하더라도 좋다.

폴리우레탄 다공질 재료의 제조 방법에 있어서, 기포 분산액을 형에 따라 넣어 유동하지 않게 될 때까지 반응한 다공질 재료를 가열 및 후속 경화하는 것은, 다공질 재료의 물리적 특성을 향상시키는 효과가 있어 극히 바람직하다. 금형에 기포 분산액을 따라 넣어 즉시 가열오븐 중에 넣어 후속 경화를 하는 조건으로서도 좋고, 그와 같은 조건하에서도 곧 반응 성분에 열이 전달되지 않기 때문에 기포 직경이 커지는 일은 없다. 경화 반응은, 상압으로 실행하면 기포형상이 안정하기 때문에 바람직하다.

폴리우레탄 수지의 제조에 있어서, 제3급 아민계, 유기주석계 등의 공지의 폴리우레탄 반응을 촉진하는 촉매를 사용할 수도 있다. 촉매의 종류, 첨가량은, 혼합 공정 후, 소정형상의 형에 따라 넣은 유동시간을 고려하여 선택한다.

폴리우레탄 다공질 재료의 제조는, 용기에 각 성분을 계량하여 투입하여, 교반 하는 일괄 방식이더라도, 또한 교반 장치에 각 성분과 비반응성 기체를 연속하여 공급하여 교반하고, 기포 분산액을 송출하여 성형품을 제조하는 연속 생산 방식이더라도 좋다.

본 발명의 연마 패드의 연마층은, 이상과 같이 하여 조제된 폴리우레탄 수지의 시트를 작성하여, 이것을 소정의 사이즈로 재단하여 제조할 수 있다.

연마층의 두께는 특히 한정되는 것이 아니지만, 두께 0.6～3.5㎜인 것이 바람직하다. 상기 범위의 두께의 연마층을 제작하는 방법으로서는, 다공질 재료의 블럭을 밴드 소(band saw) 방식이나 플래너(planer) 방식의 슬라이서(slicer)를 이용하여 소정두께로 하는 방법, 소정 두께의 캐비티를 가진 금형에 수지를 따라 넣어 경화시키는 방법, 및 코팅기술이나 시트성형 기술을 이용한 방법 등을 들 수 있다.

또한, 연마층의 두께의 편차는, 100㎛ 이하인 것이 바람직하고, 특히 50㎛ 이하인 것이 바람직하다. 두께의 편차가 100㎛을 초과하는 경우에는, 연마층이 큰 주름(crinkle)을 가진 것으로 되어, 피연마물에 대한 접촉상태가 다른 부분을 할 수 있어, 연마 특성에 악영향을 부여하는 경향이 있다. 또한, 연마층의 두께의 편차를 해소하기 위해서, 일반적으로는 연마 초기에서, 연마층의 표면을, 다이아몬드 연마용 입자를 전착 또는 융착시킨 드레서를 이용하여 드레싱 처리하는 것이 많다. 이 경우, 상기 두께 범위를 초과하는 경우는 드레싱 시간이 길게 되어, 생산 효율을 저하시키는 것으로 된다.

또한, 연마층의 두께의 편차를 억제하는 다른 방법으로서, 소정 두께로 한 연마층 표면을 버핑(buffing)하는 방법도 있다. 버핑하는 때는, 입도 등이 상이한 연마시트로 단계적으로 실행하는 것이 바람직하다.

본 발명의 연마층은, 피연마물과 접촉하여 피연마물을 연마하는 연마 표면에 홈이 마련된다. 홈의 존재에 의해서, 반도체 장치 연마시에 공급되는 연마 슬러리가 효율적으로 유지된다. 홈은 또, 슬러리를 연마면에 의해 균일하게 분배하는 기능도 갖는다. 홈은 또한, 연마에 의해 발생한 마모 부스러기나 사용 완료 연마 슬러리 등의 폐기물을 일시적으로 체류시켜, 이 폐기물을 외부로 지장 없이 배출하는 배출 경로로서도 기능한다. 홈을 마련하는 것에 따라, 피연마물과 연마층이 흡착함으로써 발생하는 피연마물의 파괴도 방지할 수 있다.

연마층의 연마 표면의 홈에 대하여, 홈의 폭방향에서의 단면 형상은 특히 한정되지 않고, 예컨대, 측면과 저면에 의해 형성된 직사각형 형상, 그리고 U자형 형상, V자형 형상 등을 들 수 있다. 도 3은, 단면 형상이 직사각형 형상인 홈의 설명도이다. 이 설명도 중에 있어서의 홈(10)의 측면(11)및 홈의 저면(12)이 「홈의 내면」에 해당한다. 본 명세서에 있어서의 「홈의 내면」은, 홈의 측면 및 저면의 적어도 일면을 의미한다. 홈의 단면 형상이 U자형 형상인 경우는, 홈의 내면인 측면과 저면의 구별이 명확히 하지 않고, 또한 V자형 형상의 경우는 측면만의 구성이 된다.

본 발명의 연마 패드에 있어서는, 홈의 내면모두가 비 다공질면인 필요는 없다. 예컨대 홈 깊이가 작은 홈으로서 홈단면의 형상이 직사각형 형상인 경우는, 홈의 저면만이 비 다공질면이더라도 본 발명의 이익이 충분히 얻어진다고 생각된다. 그러나, 홈의 측면 및 저면의 적어도 일면인 홈의 내면 모두가 비 다공질면인 경우는, 보다 높은 효과를 얻을 수 있기 때문에 보다 바람직하다.

연마층의 연마 표면에서의 홈의 형상은 특히 한정되지 않고, 예컨대 연마 표면상에서 원형, 다각형(삼각형, 사각형태, 오각형 등), 타원형태 등의 환상의 홈을 마련할 수 있다. 연마 표면상의 홈의 수는, 2 이상이면 특히 한정되지 않는다. 이들 홈의 배치도 특히 한정되지 않고, 예컨대 각 홈이 동심원 형상으로 배치된 것, 각 홈이 편심하여 배치된 것, 하나의 환상의 홈으로 둘러싸인 연마면의 내측에 복수의 다른 환상의 홈이 배치된 것 등을 들 수 있다.

이들 중에서도, 환상의 홈이 동심원 형상으로 배치된 것이 바람직하다. 연마기능 및 홈 가공 용역성 등에 있어서 보다 우수하기 때문이다.

연마 표면에는 이들 환상의 홈 이외에도, 다른 형상의 홈이나 오목부를 갖는 것으로도 할 수 있다. 다른 형상의 홈으로서는 예컨대, 연마층의 직경방향으로 배열된 직선형상의 홈을 들 수 있다. 이 직선상의 홈은 격자상태이더라도 좋다. 또한 이들 홈에 덧붙여, 연마층의 연마 표면에서 이면까지 관통을 하는 관통 구멍을 마련하더라도 좋다.

연마층 표면의 홈의 홈 폭은 0.05～2.0㎜의 범위 내인 것이 바람직하고, 0.20～0.50㎜의 범위에 있는 것이 보다 바람직하다. 홈 폭이 0.05㎜ 미만인 경우는, 슬러리가 홈에 들어가기 쉬운 슬러리 유로로서의 효과가 작아지고, 연마 레이트도 낮게 되는 우려가 있다. 또한, 0.05㎜ 미만의 홈 폭은 가공하는 것이 매우 곤란하며 생산성도 뒤떨어지는 우려가 있다. 홈 폭이 2.0㎜을 초과하는 경우는, 연마층의 연마 표면이 피연마물과 접촉하는 연마 실행면적이 감소하여, 연마 레이트가 낮게 되는 우려가 있다. 또 「연마 레이트」란 연마 특성의 평가에 이용되는 파라메터(parameter)이다.

본 발명에서는, 홈 피치가 0.1～20㎜ 인 것이 바람직하다. 도 2에 표시되는 것과 같이, 상기 홈 피치(15)는, 형성되는 홈(14)과 다른 홈(14)과의 간격이다. 홈 피치가 0.1㎜ 미만인 경우, 매우 다수의 홈이 패드상에 형성되어, 연마층의 연마 표면이 피연마물인 웨이퍼에 접촉하는 연마 실행면적이 감소하여, 연마 레이트가 저하하는 우려가 있다. 또한, 홈 피치가 20㎜를 초과하는 경우는, 연마층의 연마 표면과, 피연마물이 접촉하는 면적이 증가하는 것에 의해, 피연마물과 연마 패드의 마찰저항이 커져, 피연마물이 지지대(폴리싱 헤드)부터 빠져 버리는, 소위 디척킹(dechucking)이 발생할 우려가 있다. 여기서 「홈 피치」란, 인접하는 홈 사이의 최단 부분의 거리를 말한다. 또한, 도 2는 홈 폭(14), 홈 피치(15) 및 홈의 깊이(13)를 설명하는 도면이기도 하다.

또한 홈의 깊이(13)는, 연마 표면으로부터 홈 저면의 가장 깊은 부분까지의 거리로 0.5㎜ 이상이 바람직하다. 홈의 깊이가 0.5㎜ 미만인 경우는, 슬러리의 공급, 배출의 밸런스가 얻어지지 않고 연마에 대하여 바람직하지 못하다. 이 홈의 깊이는 가장 깊은 경우라도 연마 표면을 갖는 연마층의 두께의 최대 0.85까지인 것이, 연마 패드의 강도 등의 점에서 바람직하다.

연마층 표면의 홈의 형성 방법은 특히 한정되는 것이 아니라, 예컨대, 소정 사이즈의 바이트와 같은 지그를 이용하여 기계 절삭하는 방법, 소정의 표면 형상을 갖는 금형에 수지를 따라 넣어 경화시키는 방법, 소정의 표면형상을 갖는 프레스판으로 수지를 프레스하여 형성하는 방법, 포토리소그래피를 이용하여 형성하는 방법, 인쇄수법을 이용하여 형성하는 방법, 및 탄산가스 레이저 등을 이용한 레이저광에 의해 형성하는 방법 등을 들 수 있다. 홈의 형성 방법으로서, 기계 절삭하는 방법이 바람직하게 이용된다.

그런데, 발포 폴리우레탄 등의 다공질 재료에 의해서 형성되는 연마 패드는 일반적으로 반도체 장치 등의 연마성이 우수하다. 그러나, 절삭가공 등에 의해서 이들 다공질 재료에 홈을 형성하는 경우, 홈의 측면이나 저면 등의 내면에, 구멍부분의 절삭에 의한 「손거스러미(hangnail)」나 개구 구멍이 발생하는 경우가 많다. 홈의 내면에 이러한 손거스러미나 개구 구멍이 존재함으로써, 연마 슬러리의 잔사나 연마 부스러기가 체류 퇴적하기 쉽게 된다. 그리고 이들이 체류 퇴적함으로써 이른바 「홈 막힘」이 발생하여, 연마 레이트의 저하, 스크래치의 발생, 및 불균일한 연마가 발생하는 것이 된다. 또한 이러한 연마 패드는, 장시간의 연마에 견딜 수 있는 것이 아니다.

이들의 폐해를 제거하는 방법으로서, 예컨대 열프레스, 엠보스 가공, 레이저 가공에 의해서 홈을 형성하는 방법을 들 수 있다. 그러나 이들의 수법으로 형성된 홈의 내면은, 거스러미 등이 존재하지 않고 원활한 한편, 열 등에 의한 변질이 발생하기 쉽다고 하는 결점도 갖는다. 열 변질은, 연마층 표면에서, 홈의 고조, 표면의 열경질화 등을 야기하여, 이들은 스크래치의 원인이 될 수 있다. 한편, 무발포재료를 이용하여 연마층을 작성하는 경우도, 내면이 매끄러운 홈을 절삭 등에 의해 형성할 수 있다. 그러나, 무발포재료의 연마층은 슬러리 유지능력이 뒤떨어지는 경우가 많다. 또한, 발포를 갖지 않기 때문에, 슬러리나 연마 부스러기의 탈출 장소가 없이, 스크래치를 많이 발생시켜 버린다.

본 발명의 연마 패드의 하나의 형태로서는, 다공질 재료로 이루어지는 연마층을 갖고, 그리고 연마층 표면의 홈의 내면이 비 다공질면을 갖는다. 또, 연마층 표면의 홈의 내면이 비 다공질면을 갖는다라는 것은, 연마층이 다공질 재료로 형성되어 있음에도 불구하고, 그 연마층에 형성된 홈의 내면이 구멍을 갖지 않고, 매끄러운 면을 갖는 상태를 의미한다. 홈의 내면이 비 다공질면을 갖는 경우에 있어서, 상기 비 다공질면의 거칠기 곡선의 중심선 평균 거칠기(Ra)가 1.0～5.0㎛인 것이 보다 바람직하고, 거칠기 곡선의 중심선 평균 거칠기(Ra)가 1.5～3.0㎛인 것이 보다 바람직하다. 거칠기 곡선의 중심선 평균 거칠기(Ra)가 5.0㎛을 초과하는 경우는, 이상 체류를 저감시키는 효과가 떨어질 우려가 있다. 또한, 연마층 표면의 홈의 내면의 거칠기 곡선의 중심선 평균 거칠기(Ra)를 1.0㎛ 미만으로 하는 것은, 현재의 기술수준으로서는 곤란하다.

본 발명의 연마 패드에 있어서, 연마 표면이 홈을 갖고, 그리고 이 홈의 내면이 이러한 비 다공질면을 갖는 것에 따라, 다공질 재료로 이루어지는 연마층이더라도, 홈 부분에 있어서의 연마 슬러리의 잔사 및 연마 부스러기의 퇴적의 발생으로부터 발생하는 홈 막힘을 유효하게 방지할 수 있고, 그리고 슬러리의 이상체류의 발생을 방지할 수 있다. 이에 따라, 장기 사용성이 우수한 연마 패드를 작성할 수 있다.

본 명세세서에서 이용되는 거칠기 곡선의 중심선 평균 거칠기(Ra)란 JIS B O601에 있어서 규정되는 파라메터이다. 거칠기 곡선의 중심선 평균 거칠기(Ra)는, 삼차원 표면구조 해석현미경, 주사형 레이저 현미경, 전자선 표면휴대 해석장치 등의 광학식 표면 거칠기 측정기, 촉침식(contact stylus type) 표면 거칠기계(surface roughness tester) 등의 접촉식 표면 거칠기 측정기 등을 이용하여 측정할 수 있다. 구체적인 측정 장치로서, 예컨대 표면형상 측정 장치(KLA 텐콜사 제 P-15)등을 들 수 있다. 이러한 장치를 이용하여 JIS B O633에 준거하여 거칠기 곡선의 중심선 평균 거칠기(Ra)를 측정할 수 있다.

연마층의 홈의 내면을 비 다공질면으로 하는 방법으로서, 우선 홈을 절삭 등에 의해서 형성하고, 이어서 후 가공을 실시하여 홈의 내면을 비 다공질면에 가공하는 방법이 바람직하다. 홈의 내면을 비 다공질면으로 하는 후가공으로서, 예컨대, 레이저 가공기를 이용하여 홈의 내면의 표면부에 레이저를 조사하여 용해시키는 방법, 홈의 내면의 표면부에 수지를 얇게 마련하여 레벨링하는 방법, 및 홈부분에 수지를 마련한 후, 다시 홈을 형성하는 방법 등을 들 수 있다.

이러한 후 가공에서 이용할 수 있는 수지로서, 예컨대 상기 연마층의 조제에 이용할 수 있는 수지를 들 수 있다. 연마층의 조제에 이용할 수 있는 수지를, 상기의 발포처리를 하지 않고서 홈부분에 도포함으로써, 홈의 내면을 비 다공질면에 처리할 수 있다. 이들의 수지를 홈부분에 마련하는 방법으로서, 열에 의해 용융시킨 수지를 도포하는 방법, 용매중에 수지를 용해 또는 분산시켜 수지용액을 조제하여, 이것을 도포 또는 스프레이하는 방법, 중합성 수지를 도포 또는 스프레이에 의해 홈부분에 마련하여 그 후 경화시키는 방법 등을 들 수 있다.

본 발명의 연마 패드의 연마층은, 다공질 재료에 의해서 형성되어 있다. 그 때문에 연마층에 대하여, 홈부분 이외의 연마 표면, 즉 홈 피치의 부분에 대응하는 연마 실행면적 부분은, 다공질 표면이 노출되는 것이 된다. 즉, 이 연마 표면은, 다공질 재료에 유래하는 복수의 미세구멍을 갖는 것이 된다.

본 발명에 있어서의 연마 패드로서, 연마층만으로 구성되는 단층형 연마 패드, 그리고 연마층 및 이 연마층과 플래튼(정반)의 사이에 위치하는 쿠션층의 적어도 2층을 갖는 적층 연마 패드를 들 수 있다.

본 발명의 연마 패드로서, 연마층과 쿠션층을 갖는 적층 연마 패드인 것이 바람직하다. 쿠션층은, 연마층의 특성을 보충하는 책임을 다한다. 쿠션층이 있는 것에 의해, CMP에서, 트레이드 오프(trade-off)의 관계에 있는 평탄성과 균일성의 양자를 양립시킬 수 있다. 평탄성이란, 패턴 형성시에 발생하는 미소 요철이 있는 피연마물을 연마한 때의 패턴부의 평탄성을 말하고, 균일성이란, 피연마물 전체의 균일성을 말한다. 연마층의 특성에 의해서 평탄성을 개선하고, 쿠션층의 특성에 의해서 균일성을 개선하는 것을 한다.

쿠션층의 경도는, 연마층의 경도보다 낮은 것이 바람직하다. 쿠션층의 경도가 연마층의 경도보다도 낮은 것에 따라, 웨이퍼 전체로의 연마층의 추종성이 양호하게 되어, 연마층의 균일성이 향상하기 때문이다. 쿠션층의 경도로서, 아스카(Asker)-A 경도 20～40도인 것이 바람직하고, 25～35도인 것이 보다 바람직하다.

쿠션층의 형성재료는 특히 제한되지 않지만, 예컨대, 폴리에스테르부직포, 나일론부직포, 아크릴부직포 등의 섬유부직포, 폴리우레탄을 함침한 폴리에스테르부직포와 같은 수지 함침부직포, 폴리우레탄 폼, 폴리에틸렌 폼 등의 고분자 수지발포체, 브타디엔 고무, 이소프렌고무 등의 고무성수지, 및 감광성수지 등을 들 수 있다.

연마층과 쿠션층을 접합하는 수단으로서는, 예컨대, 연마층과 쿠션층을 양면테이프로 협지하고, 프레스하는 방법을 들 수 있다.

양면 테이프는, 부직포나 필름 등의 기재의 양면에 접착층을 마련한 일반적인 구성을 갖는 것을 이용할 수 있다. 쿠션층으로의 슬러리의 침투 등을 막는 것을 고려하면, 기재에 필름을 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 접착층의 조성으로서는, 예컨대, 고무계 접착제나 아크릴계 접착제 등을 들 수 있다. 금속이온의 함유량을 고려하면, 아크릴계 접착제는 금속 이온함유량이 적기 때문에 바람직하다. 또한, 연마층과 쿠션층은 조성이 다른 경우도 있다. 이 경우는, 각 접착층면의 조성이 다른 양면 테이프를 이용하여, 연마층, 쿠션층과의 접착력을 적정화할 수도 있다.

이렇게 해서 얻어진 연마 패드를 플래튼 위에 마련하여, 반도체 웨이퍼의 표면을 연마할 수 있다. 양면 테이프를 이용하여, 연마 패드를 플래튼 위에 마련할 수 있다. 양면 테이프는, 상술한 것과 같이 부직포나 필름 등의 기재의 양면에 접착층을 마련한 일반적인 구성을 갖는 것을 이용할 수 있다. 연마 후에, 연마 패드를 플래튼으로부터 벗기는 것을 고려하면, 필름 기재를 갖는 양면테이프를 이용하는 것이 바람직하다. 테이프 찌꺼기 등을 해소할 수 있기 때문이다. 양면 테이프의 접착층의 조성은 상술한 것과 마찬가지다.

본 발명의 연마 패드를 이용하여 반도체 웨이퍼의 표면을 연마하는 공정을 통해서, 반도체 장치를 제조할 수 있다. 반도체 웨이퍼란, 일반적으로 실리콘 웨이퍼상에 배선금속 및 산화막을 적층한 것이다. 반도체 웨이퍼의 연마 방법 및 그것에 이용되는 연마 장치는 특히 제한되지 않는다. 예컨대 연마 패드를 지지하는 연마 정반, 반도체 웨이퍼 등의 피연마물을 지지하는 지지대(폴리싱 헤드), 웨이퍼에의 균일 가압을 하기 위한 배킹재(backing), 및 연마제의 공급 기구를 구비한 연마 장치 등을 이용할 수 있다. 연마 패드는, 예컨대 양면 테이프로 붙이는 것에 의해, 연마 정반에 장착된다. 연마 정반과 지지대는, 각각 지지된 연마 패드와 반도체 웨이퍼가 대향하도록 배치되어, 각각 회전축을 구비하고 있다. 또한, 지지대측에는 통상, 반도체 웨이퍼를 연마 패드에 가압 밀착하기 위한 가압 기구가 마련하여 있다. 연마에 있어서는, 연마 정반과 지지대를 회전시키면서 반도체 웨이퍼를 연마 패드에 가압 밀착하여, 슬러리를 공급하면서 연마를 한다. 슬러리의 유량, 연마하중, 연마 정반 회전수, 및 웨이퍼 회전수는 특히 제한되지 않고, 적절히 조정하여 실행한다.

이에 따라 반도체 웨이퍼 등 피연마물의 표면의 돌출한 부분이 제거되어 평탄형상으로 연마된다. 그 후, 다이싱(dicing), 본딩, 패키징(packaging) 등을 함으로써 반도체 장치가 제조된다. 반도체 장치는 연산 처리 장치나 메모리 등에 이용된다.

실시예

이하, 본 발명의 효과를 구체적으로 나타내는 실시예 등에 대하여 설명한다. 단지, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것이 아니다. 또한, 실시예 등에 있어서의 평가항목은 아래와 같이 하여 측정했다.

평균 기포 직경 측정

연마층을, 미크로톰 컷터(microtome cutter)를 이용하여 두께 1㎜ 정도로 평행하게 잘라내어, 이것을 평균 기포 직경측정용의 샘플시료로 했다. 시료를 슬라이드 글라스(slide glass)상에 고정하고, 화상처리장치(도요보(Toyobo) 주식회사제 Image Analyzer V10)를 이용하여, 임의의 0.2㎜×0.2㎜ 범위의 전체 기포 직경을 측정하여, 평균 기포 직경을 산출했다.

비중측정

JIS Z8807-1976에 준거하여 행했다. 4㎝×8.5㎝의 직사각형(두께: 임의)으로 잘라낸 연마층을 비중 측정용 시료로 하여, 온도 23℃±2℃, 습도 50%±5%의 환경에서 16시간 정치했다. 측정에는 비중계(사토리우스(Satorius) 사 제품)를 이용하여, 비중을 측정했다.

경도측정

(1) 연마층 경도

JIS K6253-1997에 준거하여 행했다. 2㎝×2㎝(두께: 임의)의 크기로 잘라낸 연마층을 경도 측정용 시료로 하여, 온도 23℃±2℃, 습도 50%±5%의 환경에서 16시간 정치했다. 측정시에는, 시료를 중첩시켜, 두께 6㎜ 이상으로 했다. 경도계(고분자 계량기사제, 아스카-D 형 경도계)를 이용하여, 경도를 측정했다. 또 경도의 측정은, 홈이 형성되어 있지 않은 부분에서 측정을 했다.

(2) 쿠션층 경도

JIS K6253-1997에 준거하여 행했다. 2㎝×2㎝(두께: 임의)의 크기로 잘라 낸 광투과 영역(창문재 영역)등의 재료를 경도측 정용시료로 하여, 온도 23℃±2℃, 습도 50%±5%의 환경에서 16시간 정치했다. 측정시에는, 시료를 중첩시켜, 두께 6㎜ 이상으로 했다. 경도계(고분자 계량기사제, 아스카-A 형 경도계)를 이용하여, 경도를 측정했다.

압축률

직경 7㎜의 원(두께: 임의)으로 잘라낸 연마층을 압축률 측정용 시료로 하여, 온도 23℃±2℃, 습도 50%±5%의 환경에서 40시간 정치했다. 측정에는 열분석 측정기 TMA(SEIKO INSTRUMENTS제, SS6000)를 이용하여, 압축률을 측정했다. 또 압축률의 측정은, 홈이 형성되어 있지 않은 부분에서 측정을 했다. 압축률의 계산식을 하기에 나타낸다.

[T1은 연마층에 무부하 상태로부터 30KPa(300g/㎠)의 응력의 부하를 60초간 유지한 때의 연마층 두께이며, T2는 T1의 상태로부터 180KPa(1800g/㎠)의 응력의 부하를 60초간 유지한 때의 연마층 두께이다.]

직경 7㎜의 원(두께: 임의)으로 잘라낸 연마층을 압축회복율 측정용 시료로 하여, 온도 23℃±2℃, 습도 50%±5%의 환경에서 40시간 정치했다. 측정에는 열분석 측정기 TMA(SEIKO INSTRUMENTS제, SS6000)를 이용하여, 압축회복율을 측정했다. 또 압축회복율의 측정은, 홈이 형성되어 있지 않은 부분에서 측정을 했다. 압축회복율의 계산식을 하기에 나타낸다.

[식 중에서, T1:재료에 무부하 상태로부터 30KPa(300g/㎠)의 응력의 부하를 60초간 유지한 때의 재료 두께,

T2:T1의 상태로부터 180KPa(1800g/㎠)의 응력의 부하를 60초간 유지한 때의 재료 두께,

T3:T2의 상태로부터 무부하 상태로 60초간 유지하고, 그 후, 30Kpa(300g/㎠)의 응력의 부하를 60초간 유지한 때의 재료 두께이다.]

저장탄성률의 측정

JlS K7198-1991에 준거하여 행했다. 3㎜×40㎜의 직사각형(두께; 임의)으로 잘라낸 연마 영역 등의 재료를 동적 점탄성 측정용 시료로 하여, 23℃의 환경조건에서, 실리카겔을 넣은 용기 내에 4일간 정치했다. 잘라낸 후의 각 시트가 정확한 폭 및 두께의 계측은, 마이크로미터로써 행했다. 측정에는 동적 점탄성 스펙트로미터(spectrometer)(이와모토제작소 제품, 현 IS 기술연구소)를 이용하여, 저장탄성율(E')을 측정했다. 그 때의 측정 조건을 하기에 나타낸다.

<측정 조건>

측정온도: 40℃

인가 변형: 0.03%

초기 하중: 20g

주파수: 1Hz

[연마 특성의 평가]

연마 장치로서 SPP600S(오카모토 공작기계사 제)를 이용하여, 제작한 연마 패드를 이용하여 이하의 연마 특성의 평가를 했다.

(연마 레이트)

연마 레이트는, 8인치의 실리콘웨이퍼에 열산화막을 1㎛ 제막한 것을, 약 0.5㎛ 연마하여, 이 때의 시간으로부터 산출했다. 산화막의 막두께 측정에는, 간섭식 막두께 측정 장치(오오쓰카전자사 제)를 이용했다. 연마 조건으로서는, 슬러리로서 실리카 슬러리(SS12, 캐봇사 제품)를 연마중에 150mL/분 첨가했다. 연마 하중으로서는 350g/㎠, 연마 정반 회전수 35rpm, 웨이퍼 회전수 30rpm으로 했다.

(평탄화 특성)

8인치 실리콘 웨이퍼에 열산화막을 0.5㎛ 퇴적시킨 후, 소정의 패터닝을 하고, p-TEOS에서 산화막을 1㎛ 퇴적시켜, 초기 단차 0.5㎛의 패턴부착 웨이퍼를 제작했다. 이 웨이퍼를 상술한 조건으로서 연마를 하고, 연마 후, 각 단차를 측정하여 평탄화 특성을 평가했다. 평탄화 특성으로서는 2개의 단차를 측정했다. 하나는 국부 단차이며, 이것은 폭 270㎛의 라인이 30㎛의 공간으로 나란히 선 패턴에 있어서의 단차이며, 1분 후의 단차를 측정했다. 또 하나는 마모량이며, 폭 270㎛의 라인이 30㎛의 공간으로 나란히 선 패턴과 폭 30㎛의 라인이 270㎛의 공간으로 나란히 선 패턴에 있어서, 상기의 2종의 패턴의 라인 상부의 단차가 2000Å 이하가 될 때의 270㎛의 공간의 마모 량을 측정했다. 국부 단차의 수치가 낮으면 웨이퍼상의 패턴 의존에 의해 발생한 산화막의 요철에 대하여, 어떤 시간에 있어서 평탄하게 되는 속도가 빠른 것을 나타낸다. 또한, 공간의 마모 량이 적으면 연마되지 않는 부분의 마모 량이 적어 평탄성이 높은 것을 나타낸다.

(균일성)의 평가는, 연마 종료 후의 웨이퍼의 임의 25점의 막두께 측정값으로부터 하기 식에 의해 산출했다. 또, 균일성의 값이 적은 만큼 웨이퍼 표면의 균일성이 높은 것을 나타낸다.

(스크래치 수)

탑콘(Topcon Corporation)사제 웨이퍼 표면검사장치(WM2500)를 이용하여 연마 후, 웨이퍼상에 0.5㎛ 이상의 스크래치의 개수를 측정했다.

(표면 거칠기(Ra))

연마층의 연마 표면상에 마련한 홈의 내면부분을 잘라내었다. 이 시험편을, 표면이 평평한 유리 정판에, 왁스를 이용하여 붙였다. 시험편이 부착된 유리 정판을, 표면형상 측정 장치(KLA 덴코사제 P-15)를 이용하여, JIS B 0633에 준거하여, 표면 거칠기로서 거칠기 곡선의 중심선 평균 거칠기(Ra)를 측정했다. 측정은, 텐코(Tencor) P-15 표면 거칠기 측정 장치를 이용하여, 이하의 조건으로 측정했다.

주사 길이: 2500㎛

주사 속도: 20㎛/초

탐침력: 2mg

탐침 반경: 2.0㎛

선단각: 60°

마찬가지로 시험편을 또한 4개 작성하여, 마찬가지로 측정했다. 얻어진 5개의 측정값의 평균치를 구하여, 이것을 표면 거칠기로서의 거칠기 곡선의 중심선 평균 거칠기(Ra)로 했다.

(홈 단면 형상)

이하의 평가 기준을 이용하여 평가했다.

평가 기준

○…홈 단면 형상을 관찰했을 때 깊이 방향에 대하여 3점(상, 중, 하)의 홈 폭을 측정했을 때의 평균이 목표 범위에 있고 홈 폭 3점(상, 중, 하)의 편차가 30㎛ 이하 또는 목표 폭의 10% 이하로 직사각형이 나와 있다.

△…평균 홈 폭은 목표 범위내에 있지만 홈 폭 3점(위, 중, 하)의 편차가 30㎛보다 크다.

일부분만 버(burr)가 크게 나와 있다.

직사각형은 어느정도 나와 있고 홈 폭 3점(상, 중, 하)의 편차도 30㎛ 이하이지만 평균 홈 폭이 목표 범위보다 약간 벗어나 있다.

×… 홈 폭이 목표 범위 내에 없다.

직사각형이 전혀 나와 있지 않다.

(표면 버)

상기 홈단면 형상을 측정한 단면내에서, 그 홈으로부터 표면에 이르기까지의 버를, 이하의 평가 기준을 이용하여 평가했다.

평가 기준

○…80㎛ 이하

△…80～100㎛

×…100㎛ 이상

(홈 가공 칼 마모)

칼날이 깨끗히 연마된 홈 가공 칼을 이용하여, 홈 가공을 하고, 가공 후의 칼날상태를 확인한다. 도 5에 나타내는 것과 같은 공구 각부의 R을(주사형 전자 현미경(SEM) 또는 현미경을 이용하여)측정하여, 그 크기로 이하의 평가 기준을 이용하여 평가했다.

평가 기준

○…R:0～0.20㎜(흠이 없음)

△…R:0.20～0.30㎜(또는 흠이 작음)

×…R:0.30㎜ 이상(또는 흠이 큼)

실시예 1

[연마층의 제작]

불소 코팅한 반응용기 내에, 필터링한 폴리에테르계 프리 폴리머(유니로얄(Uniroyal)사제, 아디프렌(Adiprene) L-325, NCO 농도: 2.22meq/g) 100중량부, 및 필터링한 실리콘계 비이온 계면활성제(도레 다우 코닝 실리콘사(Toray Dow Corning Silicon Co., Lrd.)제, SH192) 3중량부를 혼합하고, 온도를 80℃로 조정했다. 불소 코팅한 교반익을 이용하여, 회전수 900rpm에서 반응계 내에 기포를 취입하도록 약 4분간 격렬하게 교반했다. 거기에 미리 120℃에서 용융하여, 필터링한 4,4'-메틸렌비스(o-클로로아닐린)(이하라케미칼사(Ihara Chemical Industry)제, 이하라큐아민(Ihara Cuamine) MT 26중량부를 첨가했다. 그 후, 약 1분간 교반을 계속하여 불소 코팅한 팬(pan) 형의 오픈 몰드(open-mold)로 반응용액을 따라 넣었다. 이 반응 용액의 유동성이 없어진 시점에서 오븐내에 넣어, 11℃에서 6시간 후속 경화를 하여, 폴리우레탄 수지발포체 블럭을 얻었다. 이 폴리우레탄 수지발포체 블럭을 밴드소(band saw) 타입의 슬라이서(페켄(F다두)사제)를 이용하여 슬라이스하여, 폴리우레탄 수지발포체 시트를 얻었다.

그 다음에 이 시트를, 버프기(muffer)(아미텍크(Amitec)사제)를 사용하여, 소정의 두께로 표면 버프를 하여, 두께 정밀도를 갖는 시트로 한다(시트 두께: 1.27㎜). 이 연마층용 시트의 각 물성은, 평균 기포 직경 45㎛, 비중 0.86, 아스카-D 경도 53도, 압축률 1.0%, 압축회복율 65.0%, 저장탄성율 275MPa이었다. 이 버프 처리를 한 시트를 소정의 직경(61㎝)으로 펀칭하고, 이어서 홈 가공기(도호 엔지니어링사 제)를 이용하여 표면에 홈 폭 0.25㎜, 홈 피치 1.50㎜, 홈 깊이 0.80㎜의 동심원 형상의 홈절삭 가공을 했다.

상기 발포체 시트의 작성에 이용한 수지를, 기포취입 교반을 실행하는 일 없이 조제하고, 이어서 이것을 진공탈포(vacuum defoamed)함으로써, 후 가공에 이용하는 수지를 조제했다. 이렇게 해서 얻어진 수지를, 미경화의 상태로 홈부분에 도포하고, 열처리를 실시하여 경화시켜, 이어서 경화한 수지부분을 절삭하여 다시 홈을 형성하였다(후 가공). 이 때, 도포된 수지를 모두 절삭하지 않도록 주의를 했다. 이렇게 해서, 홈의 내면인 측면과 저면이 함께 비 다공질면인 연마층을 조제했다.

또, 상기의 후 가공을 하기 전의 홈의 내면의 거칠기 곡선의 중심선 평균 거칠기(Ra)는 7～20㎛이며, 후 가공 후의 Ra는 0.6～1.0㎛이었다.

이 연마층 시트의 홈 가공면과 반대측의 면에 라미기(laminator)를 사용하여, 양면 테이프[세키스이 화학공업사(Sekisui Chemical Co., Ltd.)제, 더블 택 테이프(double-tack tape)]를 붙여, 연마층으로 했다.

[연마 패드의 제작]

표면을 버프(buff)로 손질하고, 코로나 처리(corona treatment)한 폴리에틸렌 폼(도오레사제, 도오레 PEF, 두께 0.8㎜)으로 이루어지는 쿠션층을 상기 제작한 양면테이프부착 연마층 시트의 점착면에, 라미기를 이용하여 접합하여 연마 패드를 제작했다.

제작한 연마 패드의 연마 특성 등을 측정한 바, 이 연마 패드로 연마한 웨이퍼는 스크래치가 적고 균일성이 양호하며, 40시간 이상의 웨이퍼의 연마를 하더라도, 홈 내에서의 연마 부스러기나 슬러리의 이상체류도 없이 장기에 안정하게 연마를 실시할 수 있었다.

비교예 1

[연마층의 제작]

불소 코팅한 반응용기 내에, 필터링한 폴리에테르계 프리 폴리머(Uniroyal사제, 아디프렌 L-325, NCO 농도: 2.22meq/g) 100중량부, 및 필터링한 실리콘계 비이온 계면활성제(도오레?다우 코닝 실리콘사제, SH192) 3중량부를 혼합하여, 온도를 80℃로 조정했다. 불소 코팅한 교반익을 이용하여, 회전수 900rpm으로 반응계내에 기포를 취입하도록 약 4분간 격렬하게 교반을 했다. 거기에 미리 120℃에서 용융하여, 필터링한 4,4'-메틸렌비스(o-클로로아닐린)(이하라케미칼사제, 이하라 큐아민 MT) 26중량부를 첨가했다. 그 후, 약 1분간 교반을 계속하여 불소 코팅한 팬형의 오픈몰드로 반응용액을 따라 넣었다. 이 반응용액의 유동성이 없어진 시점에서 오븐내에 넣고, 110℃에서 6시간 사후 경화를 하여 폴리우레탄 수지발포체 블럭을 얻었다. 이 폴리우레탄 수지발포체 블럭을 밴드소(band saw) 타입의 슬라이서(페켄사 제)를 이용하여 슬라이스하여, 폴리우레탄 수지발포체 시트를 얻었다.

다음에 이 시트를 버프기(아미텍크사 제)를 사용하여, 소정의 두께로 표면 버프를 하고, 두께 정밀도를 갖는 시트로 하였다(시트 두께: 1.27㎜). 이 연마층용 시트의 각 물성은, 평균 기포 직경 45㎛, 비중 0.86, 아스카-D 경도 53도, 압축률 1.0%, 압축회복율 65.0%, 저장탄성율 275MPa이었다. 이 버프 처리를 한 시트를 소정의 직경(61㎝)으로 블랭킹하고, 홈 가공기(도호 엔지니어링사 제)를 이용하여 표면에 홈 폭 0.25㎜, 홈 피치 1.50㎜, 홈 깊이 0.80㎜의 동심원 형상의 홈절삭 가공을 하여, 홈 가공된 연마 표면을 갖는 연마층시트를 작성했다.

이 홈 가공한 홈의 내면인 측면과 저면의 양쪽의 표면 조도는, 후 가공 전에 7～20㎛였다.

이 연마층 시트의 홈 가공면과 반대측의 면에 라미기를 사용하여, 양면테이프(세키스이 화학공업사제, 더블택 테이프)를 붙여, 연마층으로 했다.

[연마 패드의 제작]

표면을 버프 처리하여, 코로나 처리한 폴리에틸렌 폼(도오레사 제, PEF 두께: 0.8㎜)으로 이루어지는 쿠션층을 상기 제작한 양면테이프부착 연마층 시트의 점착면에, 라미기를 이용하여 접합했다. 또한 쿠션층 표면에 양면테이프를 접합하여 연마 패드를 제작했다.

제작한 연마 패드의 연마 특성 등을 측정한 바, 이 연마 패드로 연마한 웨이퍼는 스크래치가 15시간 사용 후에 발생하여, 홈 내에서의 연마 부스러기나 슬러리의 이상체류가 보였다.

실시예 2

불소 코팅한 반응용기에, 필터링한 폴리에테르계 프리 폴리머(Uniroyal사제, 아디프렌 L-325, 이소시아네이트기 농도: 2.22meq/) 100중량부, 및 필터링한 실리콘계 계면활성제(도오레?다우 실리콘사제, SH192) 3중량부를 혼합하여, 반응온도를 80℃로 조정했다. 불소 코팅한 교반기를 이용하여, 회전수 900rpm에서 반응계내에 기포를 취입하도록 약4분간 격렬하게 교반했다. 거기에 미리 120℃의 온도로 용융시켜, 필터링한 4,4'-메틸렌비스(o-클로로아닐린)(이하라케미칼사제, 이하라큐아민 MT)를 26중량부 첨가했다. 약 1분간 교반을 계속한 후, 불소 코팅한 팬형의 오픈 몰드로 반응용액을 따라 넣었다. 이 반응용액에 유동성이 없어진 시점에서 오븐내에 넣어, 110℃에서 6시간 사후 경화를 하여 폴리우레탄 수지발포체 블럭을 얻었다. 이 폴리우레탄 수지발포체 블럭으로부터 밴드소 타입의 슬라이서(페켄사제)를 사용하여 슬라이스하여, 시트형상의 폴리우레탄 발포체를 얻었다. 다음에 이 시트를 버프기(아미텍크사제)를 사용하여, 소정의 두께로 표면버프를 하여, 두께 정밀도를 갖는 시트로 하였다(시트 두께: 1.27㎜). 이 시트의 피 홈 가공면에서의 평균 기포 직경은 45㎛, 비중 0.86g/㎤, 경도 53도, 압축률 1.0%, 압축회복율 65.0%, 저장탄성율 275MPa였다.

이 버프 처리를 한 시트를 직경 61㎝로 블랭킹, 홈 가공기를 이용하여 표면에 홈 폭 0.25㎜, 홈 깊이 0.40㎜, 홈 피치 1.5㎜의 동심원 형상의 홈 가공을 했다. 그 때의 홈 가공 칼의 공급 속도는 이하의 표 2에 나타내는 No.1을 이용했다. 얻어진 홈 가공면의 표면 거칠기를 측정하여, 홈형상, 표면 버 및 홈 가공 칼 마모를 평가하고, 그 결과를 각각 이하의 표 1및 표 2에 나타낸다. 이 시트의 홈 가공면과 반대의 면에 라미네이터(laminator)를 사용하여, 양면테이프(세키스이 화학공업사제, 더블택 테이프)를 붙이고, 또한 코로나 처리를 한 쿠션시트(도오레사제, 폴리에틸렌 폼, 토레 PEF, 두께 0.8㎜)의 표면을 버프 처리하고, 라미네이터를 사용하여 상기시트에 서로 부착시켰다. 또한 쿠션시트의 다른 면에 라미네이터를 사용하여 양면테이프를 서로 부착시켜 연마 패드를 제작했다.

실시예 3

홈 가공시의 홈 가공 칼의 공급 속도로서 이하의 표 2의 No.4를 이용한 것 이외는, 실시예 1과 같이 하여 연마 패드를 제작했다. 얻어진 홈 가공면의 표면 거칠기를 측정하여, 홈형상, 표면 버 및 홈 가공 칼마모를 평가하여, 그 결과를 각각 이하의 표 1및 표 2에 나타낸다.

비교예 2

홈 가공시의 홈 가공 칼의 공급 속도로서 이하의 표 2의 No. 11을 이용한 것 이외는, 실시예 1과 같이 하여 연마 패드를 제작했다. 얻어진 홈 가공면의 표면 거칠기를 측정하여, 홈형상, 표면 버 및 홈 가공 칼마모를 평가하여, 그 결과를 각각 이하의 표 1및 표 2에 나타낸다.

얻어진 실시예 2～3 및 비교예 2의 연마 패드를 상기방법에 의해 평가했다. 결과를 표 1에 나타낸다.

상기 표 1의 결과로부터 명확한 것과 같이, 실시예 2 및 3의 본 발명의 연마 패드는, 비교예 2의 연마 패드에 비교해서, 홈 가공면의 표면 거칠기(Ra)가 작고, 스크래치수가 작고 연마 특성이 매우 우수한 것을 안다. 또한, 본 발명의 제조 방법을 이용한 실시예 2 및 3의 연마 패드는, 홈 가공에 의한 패드 표면의 버가 크게 저감되어 있는 것을 안다.

이것에 대하여, 본 발명의 제조 방법을 이용하지 않은 비교예 2의 연마 패드는, 연마 레이트는 저하되어 있지 않지만, 스크래치수가 매우 커지고 있고, 홈 가공에 의한 패드 표면의 버가 매우 나쁜 것으로 되어 있다.

전술한 바와 같이, 실시예 2, 실시예 3 및 비교예 2의 연마 패드의 홈 가공 칼의 공급 속도는, 표 2의 No. 1, 4 및 11에 나타내는 것이다. No. 1 및 4에서는, 홈 가공 칼의 공급 속도는 단계적으로 변화하고 있고, No. 4에서는 상기 공급 속도는 순차적으로 증가하고 있고, No. 1에서는 증가하거나 감소하기도 하고 있다. No. 1에서는, 소망하는 홈 깊이에 도달한 위치에서, 상기 홈 가공 칼의 공급 속도를 0으로 하는 시간을 마련하고 있다. 이것에 대하여, No. 11은 홈 가공 칼의 공급 속도가 전부 같은 종래의 연마 패드의 제조 방법을 나타내고 있다. 실시예 2 및 3의 연마 패드는, No. 1 및 4에 도시하는 바와 같이 홈 가공 칼의 공급 속도를 단계적으로 변화시킴으로써, 홈의 단면 형상이 기려(綺麗 : 아름답고 화려함)한 직사각형으로 되어, 가공면의 표면 burr가 적은 홈을 얻을 수 있는 데 대하여, 비교예 2의 연마 패드의 NO. 11에 나타내는 것 같은 일정한 공급 속도의 경우에는, 홈의 단면 형상이 곧은 직사각형이 되지 않고, 가공면의 표면 버가 많은 홈이 되어 버린다.

본 발명의 연마 패드를, 반도체 웨이퍼 등의 피연마물의 연마에 이용하는 것에 따라, 연마 레이트를 바람직한 범위에 유지할 수 있고, 그리고 피연마물의 면내연마 균일성을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 연마 패드를 이용하는 것에 의해, 슬러리의 이상 체류의 발생을 억제할 수 있다. 본 발명의 연마 패드는 반도체 장치의 제조에 유용하다.

Claims (15)

1. 연마면 내에 홈을 갖는 발포 폴리우레탄으로 형성되는 반도체 웨이퍼 연마 패드에 있어서,

   상기 홈의 측면 및 저면으로 이루어지는 상기 홈의 가공면은 표면 거칠기(Ra)가 10㎛ 이하인

   연마 패드.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 홈의 가공면은 표면 거칠기(Ra)가 1 내지 9㎛인

   연마 패드.
3. 연마층을 갖는 반도체 웨이퍼 연마 패드에 있어서,

   상기 연마층이 다공질 재료로 형성되고,

   상기 연마층의 연마 표면이 홈을 갖고, 상기 홈의 내면의 적어도 일부가 비 다공질면을 가지며,

   상기 비 다공질면은 표면 거칠기(Ra)가 1.0 내지 5.0㎛인

   연마 패드.
4. 삭제
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 홈은 깊이가 0.5 내지 1.5㎜인

   연마 패드.
6. 제 3 항 또는 제 5 항에 있어서,

   상기 연마층은 평균 기포 직경이 20 내지 70㎛인 다공질 재료로 형성되는

   연마 패드.
7. 제 3 항 또는 제 5 항에 있어서,

   상기 연마층의 비중이 0.5 내지 1.0g/㎤인

   연마 패드.
8. 제 3 항 또는 제 5 항에 있어서,

   상기 연마층의 압축률이 0.5 내지 5.0%인

   연마 패드.
9. 제 3 항 또는 제 5 항에 있어서,

   상기 연마층의 경도가 45 내지 65인

   연마 패드.
10. 제 3 항 또는 제 5 항에 있어서,

    쿠션층을 더 포함하고, 상기 쿠션층의 경도가 상기 연마층의 경도보다 낮은

    연마 패드.
11. 반도체 웨이퍼 연마 패드를 제조하는 방법에 있어서,

    홈 가공 공구의 공급 속도와 공급량을 단계적으로 변화시켜 기계 절삭하여, 연마면 상에 단면 형상이 직사각형인 동심원 형상의 홈을 형성하는 공정을 포함하는

    연마 패드의 제조 방법.
12. 제 11 항에 있어서,

    상기 홈을 형성하는 공정은, 상기 홈 가공 공구가 소망의 홈 깊이에 도달한 위치에서 소정 시간 동안 상기 홈 가공 공구의 공급을 정지하는 것을 포함하는

    연마 패드의 제조 방법.
13. 제 11 항에 있어서,

    상기 홈 가공 공구의 공급 속도와 공급량이 단계적으로 변화되고, 또한 순차적으로 증가하는

    연마 패드의 제조 방법.
14. 제 11 항에 있어서,

    상기 연마 패드가 발포 폴리우레탄으로 형성되는

    연마 패드의 제조 방법.
15. 제 1 항, 제 2 항, 제 3 항 또는 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 연마 패드를 이용하여 반도체 웨이퍼의 표면을 연마하는 공정을 포함하는

    반도체 장치의 제조 방법.

Images