KR101294863B1 - 연마 패드 및 연마 장치 - Google Patents

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도레이 카부시키가이샤
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    • H01L21/304—Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting

Abstract

본 발명은 유리, 반도체, 유전/금속 복합체 및 집적 회로 등에 평탄면을 형성하는 데 사용되는 연마용 패드에 있어서, 기판 표면에 스크래치가 생기기 어렵고, 연마 중에 연마 상태를 광학적으로 양호하게 측정할 수 있음과 동시에 피연마재 전체면이 균일하게 연마되었는지 여부를 측정할 수 있는 연마 패드 및 연마 장치를 제공하는 것이다. 본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해서 다음과 같은 수단을 채용하는 것이다. 즉, 본 발명의 연마 패드는, 연마면과 이면을 연통하는 관통 구멍이 연마 중에 웨이퍼 중심을 통과하는 위치에 설치되고, 상기 관통 구멍의 연마 패드 중심에 가까운 단부가 연마 패드의 중심으로부터 반경의 35 ％ 이상의 거리에 있으며, 상기 관통 구멍의 연마 패드 중심으로의 방향의 길이가 연마 패드 중심으로의 방향에 수직인 방향의 길이보다 동일하거나 또는 짧고, 상기 관통 구멍의 연마 패드 중심으로의 방향의 길이가 반경의 10 ％ 이하이고, 연마 패드 중심으로의 방향에 수직인 방향의 길이가 반경의 12.5 ％ 이하인 것을 특징으로 하는 연마 패드이다.
연마 패드, 연마 장치, 관통 구멍, CMP, 반도체, 웨이퍼

Description

연마 패드 및 연마 장치 {ABRASIVE PAD AND ABRASION DEVICE}
본 발명은 반도체, 유전/금속 복합체 및 집적 회로 등에서 평탄면을 형성하는 데 사용되는 연마용 패드 및 연마 장치에 관한 것이다.
반도체 디바이스가 고밀도화됨에 따라서 다층 배선과, 이에 따른 층간 절연막 형성, 및 플러그, 다마신(damascene) 등의 전극 형성 등의 기술에 대한 중요도가 증가하였다. 이에 따라서, 이들 층간 절연막이나 전극의 금속막 평탄화 공정의 중요도는 증가하였고, 이 평탄화 공정을 위한 효율적인 기술로서 CMP(Chemical Mechanical Polishing; 화학 기계적 연마)라 불리는 연마 기술이 보급되었다.
이 CMP 기술을 이용한 연마 장치는 도 1과 같이, 웨이퍼 등의 기판을 연마하면서 연마 패드의 이면측(정반측)으로부터 레이저 광 또는 가시광을 기판의 피연마면에 조사하여, 연마 상태를 측정하는 장치가 중요한 기술로서 주목받고 있다(특허 문헌 1 참조).
이러한 연마 장치에 이용되는 종점 검출용 연마 패드로서, 집적 회로 탑재 웨이퍼의 연마에 유용한 패드로서, 적어도 그의 일부분은 슬러리 입자의 흡수, 수송이라는 본질적인 능력을 갖지 않는 경질 균일 수지 시트를 포함하고, 이 수지 시트는 190 내지 3500 나노미터 범위의 파장을 광선이 투과하는 연마 패드가 소개되 었다(특허 문헌 2 참조).
이 연마 패드는 롬 앤 하스사의 IC-1000으로 대표되는 것으로, 마이크로 벌룬(마이크로캡슐) 함유 발포 구조체를 포함하는 연마층 자체의 광 투과율이 불충분하기 때문에, 연마층과 상기 연마층에 양면 접착 테이프 등을 통해 적층된 쿠션층을 가지고, 상기 연마 패드의 소정 위치에 상기 연마층, 양면 접착 테이프 및 쿠션층을 모두 관통하는 개구부가 형성되어, 상기 개구부의 연마면측에 중실(中實)하며 투명한 열경화형 경질 균일 수지로 이루어지는 창 부재가 삽입되어 있다. 이것은 도 2에 나타내는 것과 같은 구조이다.
그러나, 이와 같은 투명한 경질 균일 수지를 창 부재로 한 연마 패드에서는, 창 부재가 피연마면인 기판 표면에 접촉되기 때문에, 기판 표면에 스크래치가 생기기 쉽다고 하는 문제나, 창 부재의 박리에 의한 슬러리의 누설이라는 문제나, 연마 중의 온도의 상승에 의해서 창 부재와 정반으로 둘러싸인 공기가 팽창되어 창 부재가 연마면보다 상면에 돌출됨으로써 종점 검출이 불량해진다고 하는 문제가 있었다. 또한, 연마층과 쿠션층에 상이한 형상의 개구부를 제조하기 위해서 제조 공정이 번잡해진다고 하는 문제가 있었다. 또한 열경화성 경질 균일 수지의 제조에서도 성형 사이클 시간이 길어진다고 하는 공정적인 문제도 있었다.
한편, 연마 패드에 관통 구멍을 설치하고, 웨이퍼 연마면의 광 반사 상태를 보아 연마 상태를 판정하는 웨이퍼 연마 방법이 알려져 있다(특허 문헌 3 참조). 그러나, 여기서 소개되어 있는 2종의 관통 구멍은, 하나의 관통 구멍은 상기 관통 구멍의 단부가 연마 패드 중심에 가깝기 때문에, 연마 패드의 중심에서 공급되는 슬러리가 관통 구멍에 들어가 슬러리가 체류되어, 광이 충분히 통과하기 어렵다고 하는 문제가 있고, 또하나의 관통 구멍은 관통 구멍의 패드 중심의 방향에 대하여 수직인 방향의 길이가 웨이퍼에 대하여 너무 크기 때문에, 피연마재를 균일하게 연마할 수 없다고 하는 문제가 있었다.
특허 문헌 1: 일본 특허 공개 (평)9-7985호 공보
특허 문헌 2: 일본 특허 공표 (평)11-512977호 공보
특허 문헌 3: 일본 특허 공개 제2000-254860호 공보
<발명의 개시>
<발명이 해결하고자 하는 과제>
본 발명은 이러한 종래 기술의 배경을 감안하여, 유리, 반도체, 유전/금속 복합체 및 집적 회로 등에 평탄면을 형성하는 데 사용되는 연마용 패드에 있어서, 기판 표면에 스크래치가 생기기 어렵고, 연마 중에 연마 상태를 광학적으로 양호하게 측정할 수 있음과 동시에 피연마재 전체면이 균일하게 연마되었는지 여부를 측정할 수 있는 연마 패드 및 연마 장치를 제공하는 것이다.
<과제를 해결하기 위한 수단>
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해서 다음과 같은 수단을 채용하는 것이다. 즉, 본 발명의 연마 패드는 연마면과 이면을 연통하는 관통 구멍이 설치되고, 상기 관통 구멍의 연마 패드 중심에 가까운 단부가 연마 패드의 중심으로부터 반경의 35 ％ 이상의 거리이며, 상기 관통 구멍의 연마 패드 중심으로의 방향의 길이가 연마 패드 중심으로의 방향에 수직인 방향의 길이보다 동일하거나 또는 짧고, 상기 관통 구멍의 연마 패드 중심으로의 방향의 길이가 반경의 10 ％ 이하이며, 연마 패드 중심으로의 방향에 수직인 방향의 길이가 반경의 12.5 ％ 이하인 것을 특징으로 하는 연마 패드이다.
<발명의 효과>
본 발명에 의해, 유리, 반도체, 유전/금속 복합체 및 집적 회로 등에 평탄면을 형성할 때, 피연마재 표면에 스크래치의 발생도 적고, 연마 중에 연마 상태를 광학적으로 양호하게 측정할 수 있음과 동시에 피연마재 전체면이 균일하게 연마되었는지 여부를 측정할 수 있는 간략화된 방법으로 반도체 디바이스를 제공할 수 있다.
도 1은 연마 장치의 일례를 이용하여 연마 상태를 광학적으로 측정하는 원리를 설명하는 개략도이다.
도 2는 종래의 창 부재를 갖는 종점 검출용 연마 패드를 나타내는 평면도이다.
도 3은 본 발명의 관통 구멍을 설치한 연마 패드의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 관통 구멍을 설치한 연마 패드의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 관통 구멍과 측면과 관통 구멍을 연통하는 경로를 설치한 연마 패드의 평면도이다.
도 6은 본 발명의 관통 구멍과 측면과 관통 구멍을 연통하는 경로를 설치한 연마 패드의 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 연마층
2 투광재
3 종점 검출용 연마 패드
4 쿠션층
5 피연마재(웨이퍼)
6 연마 헤드
7 레이저 또는 백색광
8 빔 분할기
9 광원
10 광 검출부
11 입사광
12 반사광
13 정반
14 홀
15 관통 구멍
16 이면 테이프
17 중간 테이프
18 경로
<발명을 실시하기 위한 최선의 형태>
본 발명은 상기 과제, 즉 피연마재 표면에 스크래치가 생기기 어렵고, 연마 중에 연마 상태를 광학적으로 양호하게 측정할 수 있음과 동시에 피연마재 전체면이 균일하게 연마되었는지 여부를 측정할 수 있는 연마 패드에 대하여 예의 검토한 결과, 연마면과 이면을 연통하는 관통 구멍이 설치되고, 상기 관통 구멍의 연마 패드 중심에 가까운 단부가 연마 패드의 중심으로부터 반경의 35 ％ 이상의 거리이며, 상기 관통 구멍의 연마 패드 중심으로의 방향의 길이가 연마 패드 중심으로의 방향에 수직인 방향의 길이보다 동일하거나 또는 짧고, 상기 관통 구멍의 연마 패드 중심으로의 방향의 길이가 반경의 10 ％ 이하이며, 연마 패드 중심으로의 방향에 수직인 방향의 길이가 반경의 12.5 ％ 이하로 한 결과, 이러한 과제를 한번에 해결할 수 있는 것을 구명한 것이다.
본 발명의 연마 패드는 연마층과 쿠션층을 갖는 것이 바람직하다. 본 발명의 연마 패드를 구성하는 연마층으로서는, 마이크로 고무 A 경도로 70도 이상이고, 독립 기포를 갖는 구조의 것이, 반도체, 유전/금속 복합체 및 집적 회로 등에서 평탄면을 형성하기 때문에 바람직하다. 특별히 한정되지 않지만, 이러한 구조체를 형성하는 재료로서는, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리우레아, 폴리아미드, 폴리염화비닐, 폴리아세탈, 폴리카르보네이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리테트라플루오로에틸렌, 에폭시 수지, ABS 수지, AS 수지, 페놀 수지, 멜라민 수지, 네오프렌 고무, 부타디엔 고무, 스티렌 부타디엔 고무, 에틸렌프로필렌 고무, 실리콘 고무, 불소 고무 및 이들을 주성분으로 한 수지 등을 들 수 있다. 이러한 수지에 있어서도, 독립 기포 직경이 비교적 용이하게 컨트롤할 수 있는 점에서 폴리우레탄을 주성분으로 하는 소재가 보다 바람직하다.
본 발명에서의 폴리우레탄이란, 폴리이소시아네이트의 중부가 반응 또는 중합 반응에 기초하여 합성되는 고분자이다. 폴리이소시아네이트의 대칭으로서 이용되는 화합물은 활성 수소 함유 화합물, 즉 2개 이상의 폴리히드록시기, 또는 아미노기 함유 화합물이다. 폴리이소시아네이트로서 톨릴렌디이소시아네이트, 디페닐메탄디이소시아네이트, 나프탈렌디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트 등을 들 수 있지만 이것으로 한정되는 것은 아니다. 폴리히드록시기 함유 화합물로서는 폴리올이 대표적이고, 폴리에테르폴리올, 폴리테트라메틸렌에테르글리콜, 에폭시 수지 변성 폴리올, 폴리에스테르폴리올, 아크릴폴리올, 폴리부타디엔폴리올, 실리콘폴리올 등을 들 수 있다. 경도, 기포 직경 및 발포 배율에 의해서 폴리이소시아네이트와 폴리올, 및 촉매, 발포제, 정포제(整泡劑)의 조합이나 최적량을 결정하는 것이 바람직하다.
이들 폴리우레탄 중에의 독립 기포의 형성 방법으로서는, 폴리우레탄 제조시에서의 수지 중에의 각종 발포제 배합에 의한 화학 발포법이 일반적이지만, 기계적인 교반에 의해 수지를 발포시킨 후 경화시키는 방법도 바람직하게 사용할 수 있다.
이러한 독립 기포의 평균 기포 직경은 30 ㎛ 이상이며 150 ㎛ 이하인 것이 스크래치가 적으며 반도체 기판의 국소적 요철의 평탄성이 양호한 것을 양립시킬 수 있는 점에서 바람직하다. 평균 기포 직경이 140 ㎛ 이하, 또한 130 ㎛ 이하인 것이 더욱 바람직하다. 평균 기포 직경이 30 ㎛ 미만인 경우, 스크래치가 많아져 바람직하지 않은 경우가 있다. 또한, 평균 기포 직경이 150 ㎛를 넘는 경우, 반도체 기판의 국소적 요철의 평탄성이 나빠지기 때문에 바람직하지 않다. 또한, 평균 기포 직경은 샘플 단면을 배율 200배로 SEM 관찰하고, 다음으로 기록된 SEM 사진의 기포 직경을 화상 처리 장치로 측정하여 그의 평균값을 취함으로써 측정한 값을 말한다.
본 발명의 일 실시 양태로서 바람직한 것은, 폴리우레탄과 비닐 화합물로부터 중합되는 중합체가 함유되고, 독립 기포를 갖는 패드이다. 폴리우레탄은 경도를 높이면 취약해지고, 비닐 화합물로부터의 중합체만으로는 인성과 경도를 높일 수는 있지만, 독립 기포를 갖는 균질한 연마 패드를 얻는 것이 곤란하였다. 폴리우레탄과 비닐 화합물로부터 중합된 중합체가 함유됨으로써, 독립 기포를 포함하며 인성과 경도가 높은 연마 패드로 할 수 있다.
본 발명에 있어서의 비닐 화합물은 중합성 탄소 탄소 이중 결합을 갖는 화합물이다. 구체적으로는 메틸아크릴레이트, 메틸메타크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, n-부틸아크릴레이트, n-부틸메타크릴레이트, 2-에틸헥실메타크릴레이트, 이소데실메타크릴레이트, n-라우릴메타크릴레이트, 2-히드록시에틸메타크릴레이트, 2-히드록시프로필메타크릴레이트, 2-히드록시부틸메타크릴레이트, 디메틸아미노에틸메타크릴레이트, 디에틸아미노에틸메타크릴레이트, 글리시딜메타크릴레이트, 에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산, 푸마르산, 푸마르산디메틸, 푸마르산디에틸, 푸마르산디프로필, 말레산, 말레산디메틸, 말레산디에틸, 말레산디프로필, 페닐말레이미드, 시클로헥실말레이미드, 이소프로필말레이미드, 아크릴로니트릴, 아크릴아미드, 염화비닐, 염화비닐리덴, 스티렌, α-메틸스티렌, 디비닐벤젠, 에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 디에틸렌글리콜디메타크릴레이트 등을 들 수 있다. 이들 단량체는 단독일 수도 2종 이상을 혼합하여도 사용할 수 있다.
상술한 비닐 화합물 중에서 CH2=CR1COOR2(R1: 메틸기, 에틸기, R2: 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기)가 바람직하다. 그 중에서도 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, n-부틸메타크릴레이트, 이소부틸메타크릴레이트가 폴리우레탄에의 독립 기포의 형성이 용이한 점, 단량체의 함침성이 양호한 점, 중합 경화가 용이한 점, 중합 경화된 폴리우레탄과 비닐 화합물로부터 중합되는 중합체를 함유한 발포 구조체의 경도가 높으며 평탄화 특성이 양호한 점에서 바람직하다.
이들 비닐 화합물의 중합 개시제로서는 아조비스이소부티로니트릴, 아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴), 아조비스시클로헥산카르보니트릴, 벤조일퍼옥시드, 라우로일퍼옥시드, 이소프로필퍼옥시디카르보네이트 등의 라디칼 개시제를 사용할 수 있다. 또한, 산화 환원계 중합 개시제, 예를 들면 퍼옥시드와 아민류의 조합을 사용할 수도 있다. 이들 중합 개시제는 단독 뿐만 아니라 2종 이상을 혼합하여서도 사용할 수 있다.
비닐 화합물의 폴리우레탄 중에의 함침 방법으로서는, 단량체가 들어간 용기 중에 폴리우레탄을 침지하여 함침시키는 방법을 들 수 있다. 또한, 그 때 함침 속도를 빠르게 할 목적으로, 가열, 가압, 감압, 교반, 진탕, 초음파 진동 등의 처리를 실시하는 것도 바람직하다.
비닐 화합물의 폴리우레탄 중에의 함침량은 사용되는 단량체 및 폴리우레탄의 종류나, 제조되는 연마 패드의 특성에 의해 결정되어야 하는 것이며, 일률적으로는 말할 수 없지만, 예를 들면 비닐 화합물을 사용한 경우에는, 중합 경화된 발포 구조체 내의 비닐 화합물로부터 얻어지는 중합체와 폴리우레탄의 함유 비율이 중량비로 30/70 내지 80/20인 것이 바람직하다. 비닐 화합물로부터 얻어지는 중합체의 함유 비율이 중량비로 30/70 미만인 경우에는, 연마 패드의 경도가 낮아지기 때문에 바람직하지 않은 경우가 있다. 또한, 함유 비율이 80/20을 넘는 경우에는, 연마층이 갖는 탄력성이 손상되기 때문에 바람직하지 않은 경우가 있다.
또한, 중합 경화된 폴리우레탄 중의 비닐 화합물로부터 얻어지는 중합체 및 폴리우레탄의 함유율은 열 분해 가스 크로마토그래피/질량 분석 수법에 의해 측정할 수 있다. 본 수법에서 사용할 수 있는 장치로서는, 열 분해 장치로서 더블 쇼트 파일로라이저 "PY-2010D"(프론티어ㆍ래보러토리사 제조)를, 가스 크로마토그래프ㆍ질량 분석 장치로서 "TRIO-1"(VG사 제조)를 들 수 있다.
본 발명에서 폴리우레탄과 비닐 중합체가 일체화되어 함유된다고 하는 의미는, 폴리우레탄상과 비닐 화합물로부터 중합되는 중합체상이 분리된 상태로 함유되지 않는다고 하는 의미이지만, 정량적으로 표현하면, 연마 패드를 스폿 크기가 50 ㎛인 현미 적외 분광 장치에서 관찰한 적외 스펙트럼이 폴리우레탄의 적외 흡수 피크와 비닐 화합물로부터 중합되는 중합체의 적외 흡수 피크를 가지고, 다양한 개소의 적외 스펙트럼은 거의 동일한 것이다. 여기서 사용되는 현미 적외 분광 장치로서, 스펙트라-테크(SPECTRA-TECH)사 제조의 IRμs를 들 수 있다.
또한, 제조되는 연마 패드의 특성 개량을 목적으로, 연마제, 대전 방지제, 윤활제, 안정제, 염료 등의 각종 첨가제가 첨가될 수도 있다.
본 발명의 연마층의 마이크로 고무 A 경도는 고분시 게이끼(주) 제조 마이크로 고무 경도계 MD-1로 평가한 값을 가리킨다. 마이크로 고무 A 경도계 MD-1은 종래 경도계로는 측정이 곤란하였던 얇은 부재ㆍ소형 부재의 경도 측정을 가능하게 하는 것이며, 스프링식 고무 경도계(듀로미터) A형의 약 1/5의 축소 모델로서 설계ㆍ제작되기 때문에, 스프링식 경도계 A형의 경도와 일치한 측정값이 얻어진다. 통상적인 연마 패드는 연마층 또는 경질층의 두께가 5 mm보다 얇고, 스프링식 고무 경도계 A형으로는 평가할 수 없기 때문에 상기 마이크로 고무 MD-1로 평가한다.
본 발명의 연마층은 마이크로 고무 A 경도로 70도 이상, 바람직하게는 80도 이상인 것이 바람직하다. 마이크로 고무 A 경도가 70도 미만인 경우에는, 반도체 기판의 국소적 요철의 평탄성이 불량해지기 때문에 바람직하지 않은 경우가 있다.
본 발명의 연마층의 밀도는 하바드형 피크노미터(JIS R-3503 기준)를 이용하고, 물을 매체로 측정한 값이다.
본 발명의 연마층은 밀도가 0.3 내지 1.1 g/cm3의 범위에 있는 것이 바람직하다. 밀도가 0.3 g/cm3 미만인 경우, 국소적인 평탄성이 불량해지고, 글로벌 단차가 커지는 경우가 있다. 밀도가 1.1 g/cm3을 넘는 경우에는 스크래치가 발생하기 쉬워진다. 더욱 바람직한 밀도는 0.6 내지 0.9 g/cm3, 또한 더욱 바람직한 밀도는 0.65 내지 0.85 g/cm3의 범위이다.
본 발명의 연마 패드의 연마층 표면에는, 히드로플레인(hydroplane) 현상을 억제하기 위해서 구절(溝切) 형상, 딤플 형상, 나선 형상, 동심원 형상 등, 통상의 연마 패드가 취하는 홈(그루브)이 형성되어 사용된다.
홈(그루브)은, 상기 관통 구멍의 중심 위치를 통과하는 연마 패드의 동심원 내측 영역에서 관통 구멍에 접촉되지 않는 것이 바람직하다. 관통 구멍의 중심 위치란, 연마 패드의 중심으로부터 관통 구멍의 양끝을 통과하는 2개의 직선으로 그려지는 각도의 이등분선과 관통 구멍의 양끝을 연결하는 직선의 교점을 말한다. 홈(그루브)이, 상기 관통 구멍의 중심 위치를 통과하는 연마 패드의 동심원 내측 영역에서 관통 구멍에 접촉된 경우, 슬러리가 관통 구멍 속에 유입되기 쉬워지고, 광이 산란되기 쉬워져 종점 검출 불량이 될 가능성이 있기 때문에 바람직하지 않다.
본 발명의 연마 패드는 연마 전 또는 연마 중에 연마층 표면을 다이아몬드 지립을 전착으로 부착시킨 컨디셔너로 드레싱하는 것이 통상 행해진다. 드레싱 방법으로서, 연마 전에 행하는 엑스-시츄(ex-situ) 드레싱과 연마와 동시에 행하는 인-시츄(in-situ) 드레싱 중 어느 것으로 행하는 것도 가능하다.
본 발명의 연마층에 부피 탄성률이 40 MPa 이상이며 인장 탄성률이 1 MPa 이상 20 MPa 이하인 쿠션층을 적층하는 것이, 면내 균일성이 양호하기 때문에 바람직하다. 부피 탄성률이란, 미리 부피를 측정한 피측정물에 등방적인 인가 압력을 가하여 그의 부피 변화를 측정한다. 부피 탄성률=인가 압력/(부피 변화/원래 부피)라 하는 정의이다.
본 발명의 부피 탄성률의 측정은 이하와 같이 행하였다. 내용적이 약 40 mL인 스테인레스제 측정 셀에 시료편과 23 ℃의 물을 넣고, 용량 0.5 mL의 붕규산 유리제 매스 피펫(최소 눈금 0.005 mL)을 장착시켰다. 별도로, 압력 용기로서 폴리염화비닐 수지제 관(내경 90 mmφ×2000 mm, 두께 5 mm)을 사용하여, 그 안에 상기 시료편을 넣은 측정 셀을 넣고, 압력 P로 질소 가압하여 부피 변화 V1을 측정하였다. 계속해서, 시료를 측정 셀에 넣지 않고, 표 1에 나타낸 압력 P로 질소 가압하여 부피 변화 V0을 측정하였다. 압력 P를 ΔV/Vi=(V1-V0)/Vi로 나눈 값을 상기 시료의 부피 탄성률로서 산출하였다.
본 발명의 부피 탄성률은 23 ℃에서 샘플에 0.04 내지 0.14 MPa의 압력이 걸렸을 때의 부피 탄성률인 것이다.
본 발명의 쿠션층의 부피 탄성률은 40 MPa 이상인 것이 바람직하다. 40 MPa 미만인 경우에는, 반도체 기판 전체면의 면내 균일성이 손상되기 때문에 바람직하지 않은 경우가 있고, 또하나의 이유는, 연마 패드의 표면과 이면을 관통하는 구멍에 유입되는 슬러리나 물이 쿠션층에 함침되어 쿠션 특성을 경시적으로 변화시키기 때문에 바람직하지 않은 경우가 있다. 더욱 바람직한 부피 탄성률의 범위는 200 MPa 이상이다.
본 발명의 인장 탄성률은, 덤벨 형상으로 하여 인장 응력을 가하고, 인장 왜곡(=인장 길이 변화/원래의 길이)이 0.01 내지 0.03인 범위에서 인장 응력을 측정하고, 인장 탄성률=((인장 왜곡이 0.03일 때의 인장 응력)-(인장 왜곡이 0.01일 때의 인장 응력))/0.02로 정의되는 것이다. 측정 장치로서, 오리엔텍사 제조 텐실론 만능 시험기 RTM-100 등을 들 수 있다. 측정 조건으로서는, 시험 속도는 5 cm/분으로 시험편 형상은 폭 5 mm이며 시료 길이 50 mm인 덤벨 형상이다.
본 발명의 쿠션층의 인장 탄성률은 1 MPa 이상 20 MPa 이하인 것이 바람직하다. 인장 탄성률이 1 MPa 미만인 경우에는, 반도체 기판 전체면의 면내 균일성이 손상되기 때문에 바람직하지 않은 경우가 있다. 인장 탄성률이 20 MPa를 넘는 경우에도 반도체 기판 전체면의 면내 균일성이 손상되기 때문에 바람직하지 않은 경우가 있다. 더욱 바람직한 인장 탄성률의 범위는 1.2 MPa 이상 10 MPa 이하이다.
본 발명의 쿠션층의 흡수율은 5 ％ 이하인 것이 바람직하다. 흡수율이 5 ％를 넘는 경우에는, 쿠션층에 연마 중에 사용되는 물이 흡수되어 연마 패드의 관통 구멍 주변 부분이 팽윤되고, 관통 구멍 가장자리가 다른 연마층 표면 부분보다 높아져, 균일한 연마를 저해하거나 스크래치의 원인이 되기 때문에 바람직하지 않다.
이와 같은 쿠션층으로서는, 천연 고무, 니트릴 고무, 네오프렌 고무, 폴리부타디엔 고무, 열경화 폴리우레탄 고무, 열가소성 폴리우레탄 고무, 실리콘 고무 등의 무발포 엘라스토머를 들 수 있지만 특별히 이들로 한정되는 것은 아니다. 쿠션층의 두께는 0.3 내지 2 mm의 범위인 것이 바람직하다. 0.5 mm 미만인 경우에는, 반도체 기판 전체면의 면내 균일성이 손상되기 때문에 바람직하지 않은 경우가 있다. 2 mm를 넘는 경우에는, 국소 평탄성이 손상되기 때문에 바람직하지 않은 경우가 있다. 더욱 바람직한 두께의 범위는 0.5 mm 이상 2 mm 이하이다. 더욱 바람직한 범위는 0.75 mm 이상 1.75 mm 이하이다.
본 발명의 연마 패드는 연마 패드의 연마면과 이면을 연통하는 관통 구멍이 설치되어 있다.
상기 관통 구멍의 연마 패드 중심에 가까운 단부가 연마 패드의 중심으로부터 반경의 35 ％ 이상의 거리에 있는 것이 필요하다. 상기 관통 구멍의 연마 패드 중심에 가까운 단부가 연마 패드의 중심으로부터 반경의 35 ％보다 가까운 거리에 있는 경우에는, 정반 중심에 공급되는 슬러리가 상기 관통 구멍에 유입되기 쉬워지고, 상기 관통 구멍 속에 대량의 슬러리가 체류되기 쉬워져, 광학적인 종점 검출 신호가 슬러리의 산란으로 작아지기 때문에 바람직하지 않다. 더욱 바람직한 거리는 반경의 38 ％ 이상이다.
또한, 관통 구멍의 연마 패드 중심에 가까운 단부가 연마 패드의 중심으로부터 반경의 35 ％ 이상의 거리에 있음으로써, 피연마제를 연마 패드의 중심에 가깝게 하지 않고, 이러한 연마면과 이면을 연통하는 관통 구멍이 연마 중에 웨이퍼 중심을 통과하는 위치에 설치됨으로써, 웨이퍼 전체면이 균일하게 연마되었는지 여부를 종점 검출이 가능하다.
이러한 연마 패드의 관통 구멍의 단면 형상은 정방형, 타원형, 원형, 장방형 등 다양한 형상을 취할 수 있지만, 연마 패드 중심으로의 방향의 길이가 연마 패드 중심으로의 방향에 수직인 방향의 길이보다 동일하거나 또는 짧은 것이 바람직하다. 연마 패드 중심으로의 방향의 길이가 연마 패드 중심으로의 방향에 수직인 방향의 길이보다 긴 경우에는, 웨이퍼를 균일하게 연마할 수 없고, 면내 균일성이 불량해지기 때문에 바람직하지 않다.
본 발명의 연마 패드의 관통 구멍의 크기는 연마 중에 연마 상태를 광학적으로 측정할 수 있는 정도의 크기로서, 관통 구멍의 연마 패드 중심으로의 방향의 길이가 반경의 10 ％ 이하인 것이 필요하다. 반경의 10 ％를 넘으면, 슬러리가 대량으로 들어가고, 광학적인 종점 검출 신호가 관통 구멍에 들어간 슬러리의 산란에 의해서 작아지기 때문에 바람직하지 않다. 또한, 관통 구멍의 연마 패드 중심으로의 방향의 길이는 5 mm 이상 20 mm 이하인 것이 바람직하다. 5 mm 미만이면, 광학적인 종점 검출 신호가 작아져 바람직하지 않다.
상기 관통 구멍의 연마 패드 중심으로의 방향에 수직인 방향의 길이가 반경의 12.5 ％ 이하인 것이 필요하다. 반경의 12.5 ％를 넘으면, 피연마재인 웨이퍼를 균일하게 연마할 수 없기 때문에 바람직하지 않다. 또한, 관통 구멍의 연마 패드 중심으로의 방향에 수직인 방향의 길이는 5 mm 이상 25 mm 이하인 것이 바람직하다. 5 mm 미만이면, 광학적인 종점 검출 신호가 작아져 바람직하지 않다.
본 발명에서 연통한다는 것은, 연속적으로 개구되어 연결되는 것을 의미한다. 도 3, 도 4의 14에 연마면과 이면을 연통하는 관통 구멍을 나타낸다.
본 발명의 연마면과 이면을 연통하는 관통 구멍의 형성 방법은 소정의 금형을 사용하여 펀칭하는 방법이나, NC 루터 등으로 칼을 사용하여 도려내는 방법을 들 수 있다.
본 발명의 상기 쿠션층이 1.5 mm 이상 2 mm 이하인 경우에는, 연마 분진이 체류되기 쉽기 때문에, 연마면과 이면을 연통하는 관통 구멍과 연마 패드의 측면으로부터 연통하는 경로를 설치하는 것이 스크래치를 적게 할 수 있기 때문에 바람직하다. 도 3, 도 4의 14에 연마면과 이면을 연통하는 관통 구멍을 나타낸다. 도 5, 도 6의 17에 상기 연마면과 이면을 연통하는 관통 구멍과 연마 패드의 측면을 연통하는 경로를 나타낸다. 연마면과 이면을 연통하는 관통 구멍과 연마 패드의 측면으로부터 연통하는 경로의 접면에서는, 상기 경로와 상기 이면과의 거리가 연마 패드 두께의 1/2 이하인 것이 바람직하다.
상기 관통 구멍과 상기 경로의 접면은, 상기 관통 구멍과 상기 경로가 교차하는 위치이고, 상기 경로와 상기 이면과의 거리는, 그의 교차하는 위치 중에서 이면과 가장 가까운 위치와 이면과의 거리이다. 상기 관통 구멍과 상기 경로의 접면에서 상기 경로와 상기 이면과의 거리가 연마 패드 두께의 1/2를 넘는 경우에는, 관통 구멍에 체류하는 슬러리나 연마 먼지가 충분히 배출되지 않기 때문에, 웨이퍼 스크래치의 원인이 되어 바람직하지 않은 경우가 있다.
본 발명의 연마면과 이면을 연통하는 관통 구멍과 연마 패드의 측면을 연통하는 경로의 단면 형상은 정방형, 타원형, 원형, 장방형 등 다양한 형상을 취할 수 있지만, 연마 패드 표면의 변형에 영향을 주기 어렵다는 점에서 정방형 또는 장방형이 바람직하다. 경로의 단면 두께 방향의 길이는, 연마 패드 두께의 1/2 이하로 하는 것이 연마 패드 표면의 변형에 영향을 주기 어렵기 때문에 바람직하다.
본 발명의 연마면과 이면을 연통하는 관통 구멍과 연마 패드의 측면을 연통하는 경로의 단면 크기는, 연마면과 이면을 연통하는 관통 구멍 크기의 0.05 ％ 이상 10 ％ 이하인 것이 바람직하다. 0.05 ％ 미만인 경우에는, 충분히 슬러리나 연마 먼지가 배출되지 않기 때문에 바람직하지 않은 경우가 있다. 10 ％를 넘는 경우에는, 연마 패드 표면에 영향을 주어 연마 특성이 악화되기 때문에 바람직하지 않은 경우가 있다. 더욱 바람직한 범위는 0.1 ％ 이상 5 ％ 이하이다.
본 발명의 연마면과 이면을 연통하는 관통 구멍의 형성 방법은 소정의 금형을 사용하여 펀칭하는 방법이나, NC 루터 등으로 칼을 사용하여 도려내는 방법을 들 수 있다.
연마 패드의 표면과 이면을 관통하는 구멍에 연마 패드의 측면으로부터의 연통하는 경로를 형성하는 방법으로서 이하의 방법을 들 수 있다.
연마층의 단층 패드의 경우, 연마층 이면에 관통 구멍과 연마층의 측면을 연통하는 홈을 미리 파내고, 이것에 이면 테이프를 붙여 연마 패드로 하는 방법을 들 수 있다.
연마층과 쿠션층을 적어도 포함하는 연마 패드의 경우에는, 쿠션층에 미리 관통 구멍과 측면을 연통하게 되도록 홈을 형성해두고, 그것에 중간 테이프와 이면 테이프를 붙여 연마층을 접합시키고, 추가로 관통 구멍을 뚫는 방법이나, 연마층과 중간 테이프와 쿠션층과 이면 테이프를 접합시킨 후, 관통 구멍을 뚫고, 이면 테이프측으로부터 쿠션층 부분에 NC 루터 등으로 관통 구멍과 측면을 연통하는 홈을 파는 방법을 들 수 있다.
다음에, 본 발명의 연마 장치에 대하여 설명한다.
본 발명의 연마 장치는 상기 서술한 바와 같은 연마 패드와, 연마 패드와 피연마재 사이에 슬러리를 공급하는 수단, 상기 연마 패드와 기판을 접촉시키고 상대 이동시켜 연마를 행하는 수단, 및 상기 연마 패드에 설치된 관통 구멍을 통해서 광학적으로 연마 상태를 측정하는 수단을 적어도 구비하는 것이다. 연마 패드 이외의 수단은 종래 공지된 수단을 조합하여 구성할 수 있다. 이러한 장치를 이용하여 연마 패드와 기판 사이에 슬러리를 개재시킨 상태에서 상기 연마 패드와 상기 기판 사이에 하중을 가하고, 상기 기판과 상기 연마 패드를 상대 이동시킴으로써 피연마재를 연마할 수 있고, 또한 상기 피연마재에 광을 조사함으로써 피연마재의 연마 상태를 광학적으로 구하는 것이 가능하다.
구체적으로는, 예를 들면 도 1에 나타낸 바와 같은 구성의 장치를 들 수 있다. 정반 (13)에는 홀 (14)가 형성되고, 상기 연마 패드의 관통 구멍이 홀 (14) 위에 위치하도록 설치되어 있다. 홀 (14) 중에는 투광재 (2)가 삽입되어 있고, 슬러리가 낙하되어 정반 아래의 빔 분할기 (8) 등에 접촉되지 않도록, 슬러리의 누설을 방지하는 역할을 한다. 정반 (13)이 회전하고 있는 일부간, 연마 헤드 (6)에 유지되는 피연마재 (5)에서 보이도록, 이 홀의 위치가 결정된다. 광원 (9)는 정반 (13) 아래에 있고, 홀이 피연마재 (5)에 근접하였을 때에는, 광원 (9)로부터 발진한 레이저 또는 백색광 (7)의 입사광 (11)이 정반 (13)의 홀, 연마층 (1)을 통과하여 그 위에 있는 피연마재 (5)의 표면에 닿은 듯한 위치에 고정된다. 피연마재 (5) 표면에서의 반사광 (12)는 빔 분할기 (8)에서 광 검출부 (10)으로 유도되고, 광 검출부 (10)에서 검출된 광 강도의 파형을 분석함으로써 피연마재 표면의 연마 상태를 측정할 수 있다.
본 발명의 연마 장치의 홀에 삽입된 투명재의 슬러리 누설이 우려되는 경우에는, 연마 패드를 정반에 접착시키기 전에, 정반 표면의 홀 부분을 피복할 수 있는 보호 필름을 접착시키는 것이 바람직하다. 보호 필름은 두께가 10 내지 50 ㎛인 투명 베이스 필름이며 점착층이 10 내지 30 ㎛의 두께로 형성되어 있고, 크기는 홀 면적의 2배 이상이 홀 부분에의 슬러리 접액을 방지할 수 있기 때문에 바람직하다.
상기 보호 필름은, 점착층 부분이 베이스 필름의 단부보다 큰 세퍼레이터 필름으로 피복되어 있고, 세퍼레이터 필름은 2개 이상으로 분할되어 있으며, 분할되어 있는 일부 세퍼레이터 필름을 박리하여, 노출된 점착층을 정반의 홀 부분에 점착시키고, 그 후 나머지 세퍼레이터 필름을 박리하여 정반에 점착층을 고정하도록 접착시키면 주름이 생기지 않고, 양호하게 접착시키는 것이 가능하기 때문에 바람직하다. 분할 방법으로서 3 분할이, 우선 중앙부를 박리하여 노출된 점착층을 정반 홀에 점착시키고, 그 후 나머지 세퍼레이터 필름을 박리하여 정반에 점착층을 고정하도록 접착시키면 주름이 생기지 않고, 공기도 들어가지 않아 양호하게 접착시킬 수 있기 때문에 바람직하다. 상기 보호 필름을 접착시킨 후에, 상기 연마 패드를 접착시킴으로써 홀의 투명재로부터의 슬러리 누설에 대한 우려는 경감시킬 수 있다. 세퍼레이터 필름은 베이스 필름의 단부보다 적어도 3 mm 이상 큰 것이, 세퍼레이터 필름을 박리하기 쉽기 때문에 바람직하다.
본 발명의 연마 패드를 이용하여 슬러리로서 실리카계 슬러리, 산화알루미늄계 슬러리, 산화세륨계 슬러리 등을 이용하여 반도체 웨이퍼 상에서의 절연막의 요철이나 금속 배선의 요철을 국소적으로 평탄화할 수 있거나, 글로벌 단차를 작게 하거나 디싱을 억제하거나 할 수 있다. 슬러리의 구체예로서, 캐보트사 제조의 CMP용 CAB-O-스퍼스(SPERSE)(등록 상표) SC-1, CMP용 CAB-O-스퍼스(등록 상표) SC-112, CMP용 세미-스퍼스(SEMI-SPERSE)(등록 상표) AM100, CMP용 세미-스퍼스(등록 상표) AM100C, CMP용 세미-스퍼스 12, CMP용 세미-스퍼스(등록 상표) 25, CMP용 세미-스퍼스(등록 상표) W2000, CMP용 세미-스퍼스(등록 상표) W-A400 등을 들 수 있지만, 이들로 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 연마 패드의 대상은, 예를 들면 반도체 웨이퍼 위에 형성된 절연층 또는 금속 배선의 표면이지만, 절연층으로서는, 금속 배선의 층간 절연막이나 금속 배선의 하층 절연막이나 소자 분리에 사용되는 쉘로우 트렌치 아이솔레이션(shallow trench isolation)을 들 수 있고, 금속 배선으로서는 알루미늄, 텅스텐, 구리 등이고, 구조적으로 다마신, 듀얼 다마신, 플러그 등이 있다. 구리를 금속 배선으로 한 경우에는, 질화규소 등의 배리어 금속도 연마 대상이 된다. 절연막은 현재 산화실리콘이 주류이지만, 지연 시간의 문제로 저유전율 절연막이 이용되고 있는 양상이다. 본 발명의 연마 패드에서는, 스크래치가 생기기 어려운 상태로 연마하면서 연마 상태를 양호하게 측정하는 것이 가능하다. 반도체 웨이퍼 이외에 자기 헤드, 하드 디스크, 사파이어 등의 연마에 이용할 수도 있다.
본 발명의 연마 패드는 유리, 반도체, 유전/금속 복합체 및 집적 회로 등에 평탄면을 형성하는 데 바람직하게 사용된다.
이하, 실시예에 의해 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 본 실시예에 의해 본 발명이 한정하여 해석되는 것은 아니다. 또한, 측정은 이하와 같이 행하였다.
마이크로 고무 A 경도:
고분시 게이끼(주) 제조의 마이크로 고무 경도계 "MD-1"로 측정한다. 마이크로 고무 경도계 "MD-1"의 구성은 하기와 같다.
1.1 센서부
(1) 하중 방식: 캔틸레버형 판 용수철
(2) 용수철 하중: 0 포인트/2.24 gf. 100 포인트/33.85 gf
(3) 용수철 하중 오차: ±0.32 gf
(4) 압침 치수: 직경: 0.16 mm 원주형. 높이 0.5 mm
(5) 변위 검출 방식: 왜곡 게이지식
(6) 가압 각 치수: 외경 4 mm 내경 1.5 mm
1.2 센서 구동부
(1) 구동 방식: 스텝 모터에 의한 상하 구동. 에어 댐퍼에 의한 강하 속도 제어
(2) 상하 이동 스트로크: 12 mm
(3) 강하 속도: 10 내지 30 mm/초
(4) 높이 조정 범위: 0 내지 67 mm(시료 테이블과 센서 가압면의 거리)
1.3 시료대
(1) 시료대 치수: 직경 80 mm
(2) 미동 기구: XY 테이블 및 마이크로미터 헤드에 의한 미동. 스트로크: X축, Y축 모두 15 mm
(3) 레벨 조정기: 레벨 조정용 본체각(脚) 및 환형 수준기
기포 직경 측정: 히다치 세이사꾸쇼(주) 제조 SEM2400 주사형 전자 현미경을 사용하여 배율 200배로 관찰한 사진을 화상 해석 장치로 해석함으로써, 사진 중에 존재하는 모든 기포 직경을 계측하여 그의 평균값을 평균 기포 직경으로 하였다.
부피 탄성률의 측정: 내용적이 약 40 mL인 스테인레스제 측정 셀에, NBR 고무 시트 27 g(비중 1.29, 초기 부피 21 ml)과 23 ℃의 물을 넣고, 이것에 도 5와 같이 용량 0.5 mL의 붕규산 유리제 매스 피펫(최소 눈금 0.005 mL)을 장착하였다. 별도로, 압력 용기로서 폴리염화비닐 수지제 관(내경 90 mmφ×2000 mm, 두께 5 mm)을 사용하여, 그 속에 상기 시료편을 넣은 측정 셀을 넣고, 표 1에 나타낸 압력 P로 질소 가압하여 부피 변화 V1을 측정하였다. 계속해서, 시료를 측정 셀에 넣지 않고, 표 1에 나타낸 압력 P로 질소 가압하여 물만의 부피 변화 V0을 측정하였다. 압력 P를 ΔV/Vi=(V1-V0)/Vi로 나눈 값을 상기 시료의 부피 탄성률로서 산출하였다.
연마 중에 연마 상태를 광학적으로 양호하게 측정할 수 있는 연마 장치: 어플라이드 머티리얼즈(주)의 미러(Mirra)(등록 상표) 3400 또는 리플렉션(Reflexion)(등록 상표)를 이용하여 소정의 연마 조건에서 종점 검출을 행하면서 연마를 행하였다. 연마 특성은 8 인치 웨이퍼 또는 12 인치 웨이퍼의 최외주 3 mm 를 제외한 연마율(옹스트롱/분)과 면내 균일성=(최대 연마율-최소 연마율)/ 평균 연마율×100(％)을 측정하였다.
결함 검사: KLA-텐콜(Tencol)(주) 제조의 SP-1 또는 어플라이드 머티리얼즈(주) 제조 결함 검사 장치 컴플러스(Complus)를 이용하여 0.18 ㎛ 이상의 결함을 측정하였다.
흡수율의 측정: 쿠션층의 시험편의 건조 중량을 측정하고, 물 중에 24 시간 침지시킨 후, 흡수한 시험편 중량을 측정하고, (흡수한 시험편 중량-건조 중량)÷건조 중량×100(％)의 정의로 계산된 값이다.
실시예 1
폴리프로필렌글리콜 30 중량부와 디페닐메탄디이소시아네이트 40 중량부와 물 0.5 중량부와 트리에틸아민 0.3 중량부와 실리콘 정포제 1.7 중량부와 옥틸산주석 0.09 중량부를 RIM 성형기에서 혼합하고, 금형에 토출시켜 가압 성형을 행하고, 두께 2.6 mm의 독립 기포의 발포 폴리우레탄 시트(마이크로 고무 A 경도: 42, 밀도: 0 76 g/cm3, 독립 기포의 평균 기포 직경: 34 ㎛)를 제조하였다.
상기 발포 폴리우레탄 시트를, 아조비스이소부티로니트릴 0.2 중량부를 첨가한 메틸메타크릴레이트에 60 분간 침지하였다. 다음으로 상기 발포 폴리우레탄 시트를, 폴리비닐알코올 "CP"(중합도: 약 500, 나카라이테스크(주) 제조) 15 중량부, 에틸알코올(시약 특급, 가타야마 가가꾸(주) 제조) 35 중량부, 물 50 중량부를 포함하는 용액 중에 침지 후 건조시킴으로써, 상기 발포 폴리우레탄 시트 표층을 폴 리비닐알코올로 피복하였다. 다음으로 상기 발포 폴리우레탄 시트를, 염화비닐제 가스켓을 통해 2매의 유리판 사이에 삽입하고, 65 ℃에서 6 시간, 120 ℃에서 3 시간 가열함으로써 중합 경화시켰다. 유리판 사이에서 이형하여 수세한 후, 50 ℃에서 진공 건조를 행하였다.
이와 동일하게 하여 얻어진 경질 발포 시트를 두께 2.00 mm로 슬라이스 가공함으로써 연마층을 제조하였다. 연마층 중의 메틸메타크릴레이트 함유율은 66 중량％였다. 또한 연마층의 마이크로 고무 A 경도는 98도, 밀도는 0.81 g/cm3, 독립 기포의 평균 기포 직경은 45 ㎛였다.
쿠션층으로서 니혼 마따이(주) 제조의 열가소성 폴리우레탄의 마이크로 고무 A 경도로 65도인 1.0 mm품(부피 탄성률=65 MPa, 인장 탄성률=4 MPa, 흡수율=0.2 ％)을, 세키스이가가쿠 고교(주) 제조 5782W 접착층(중간 테이프)을 개재하여 적층체를 제조하고, 또한 이면에 이면 테이프로서 세키스이가가쿠 고교(주) 양면 테이프 5604TDX를 접합시켰다.
이 적층체를 직경 508 mm의 원으로 펀칭하여, 연마 패드의 중심으로부터 관통 구멍의 연마 패드 중심에 가까운 단부가 반경의 46.5 ％(118 mm)의 위치에, 세로가 반경의 4.8 ％(12 mm), 가로가 반경의 9.4 ％(24 mm)인 관통 구멍을 펀칭기로 형성하였다. 얻어진 구조체의 형상은 도 3, 도 4에 나타내는 구조이다. 관통 구멍의 연마 패드 중심에 가까운 단부는 연마 패드 중심으로부터 반경의 46.5 ％의 위치에 있다. 상기 연마 패드의 연마층 표면에 홈 폭 1 mm, 홈 깊이 0.825 mm, 홈 피치 20 mm의 격자상의 XY-홈을 NC 루터(router)로 형성하여 연마 패드로 하였다.
종점 검지 기능이 있는 연마기(어플라이드 머티리얼즈 제조 "미러(등록 상표) 3400")의 정반에 부착된 레이저 투과용 투명재에 폴리에스테르 필름에 점착재가 도포되어 있는 보호 필름을 접착시켜, 투명재에 슬러리가 접액되지 않도록 하였다. 이렇게 한 정반에 상기 연마 패드를 관통 구멍이 정반의 투명재에 일치하도록 접착시켰다. 산화막의 8 인치 웨이퍼를 리테이너 링 압력=8 psi, 내측 튜브 압력=5 psi, 멤브레인 압력=7 psi, 플라텐 회전수=45 rpm, 연마 헤드 회전수=45 rpm, 슬러리(캐보트사 제조, SS-12)를 200 cc/분의 유량으로 흐르게 하여 연마를 행한 결과, 막 두께 변화에 따른 레이저 광의 간섭에 의한 강도 변화가 분명히 관찰되고, 최대가 23.5이며 최소가 20.0이고, 충분히 큰 강도 변화가 있으며 종점 검지가 가능하였다. 산화막의 연마율은 2500 옹스트롱/분이었다. 면내 균일성은 12 ％로 양호하였다.
연마한 웨이퍼에 대하여 KLA-텐콜사 제조 결함 검사 장치 상품명 "SP-1"로 0.18 ㎛ 이상의 스크래치를 측정한 결과, 스크래치 수는 4개로 양호하였다.
또한 계속해서 9 시간 연마를 행하였지만, 막 두께 변화에 따른 레이저 광의 간섭에 의한 강도 변화가 분명히 관찰되고, 최대가 23.5이며 최소가 20.0이고, 충분히 큰 강도 변화가 유지되었으며 종점 검출은 가능하였다. 산화막의 연마율은 2400 옹스트롱/분이었다. 면내 균일성은 13 ％로 양호하였다.
연마한 웨이퍼에 대하여 KLA-텐콜사 제조 결함 검사 장치 상품명 "SP-1"로 0.18 ㎛ 이상의 스크래치를 측정한 결과, 스크래치 수는 6개로 양호하였다.
실시예 2
폴리프로필렌글리콜 30 중량부와 디페닐메탄디이소시아네이트 40 중량부와 물 0.5 중량부와 트리에틸아민 0.4 중량부와 실리콘 정포제 1.8 중량부와 옥틸산주석 0.09 중량부를 RIM 성형기로 혼합하고, 금형에 토출시켜 가압 성형을 행하여 두께 2.2 mm의 발포 폴리우레탄 시트(마이크로 고무 A 경도=23도, 밀도: 0.47 g/cm3, 독립 기포 평균 직경: 72 ㎛)를 제조하였다.
상기 발포 폴리우레탄 시트를 아조비스이소부틸니트릴 0.1 중량부를 첨가한 메틸메타아크릴레이트에 10 분간 침지하였다. 메틸메타아크릴레이트가 팽윤한 발포 폴리우레탄 시트를 유리판에 삽입하여 65 ℃에서 6 시간 가열 후, 100 ℃에서 3 시간 가열하였다. 가열 후 유리판으로부터 떼어내어 50 ℃에서 진공 건조를 행하였다.
얻어진 경질 발포 시트를 양면 연삭하여 두께가 2.00 mm인 연마층을 제조하였다. 연마층의 폴리메틸메타아크릴레이트 함유율은 65 중량％였다. 또한, 연마층의 마이크로 고무 A 경도는 87도, 밀도는 0.50 g/cm3, 독립 기포 평균 직경은 109 ㎛였다.
쿠션층으로서 니혼 마따이(주) 제조의 열가소성 폴리우레탄의 마이크로 고무 A 경도로 75도인 2.0 mm품(부피 탄성률=100 MPa, 인장 탄성률=7 MPa)을, 미리 폭 2 mm의 환도를 이용한 NC 루터로 폭 2 mm, 깊이 1 mm의 홈을 뚫어두고, 연마층과 세키스이가가쿠 고교(주) 제조 550D 접착층(중간 테이프)을 개재하여 적층체를 제조 하고, 또한 이면에 이면 테이프로서 세키스이가가쿠 고교(주) 양면 테이프 5604TDX를 접합시켰다.
이 적층체를 직경 508 mm의 원으로 펀칭하여, 연마 패드의 중심으로부터 관통 구멍의 연마 패드 중심에 가까운 단부가 반경의 46.5 ％(118 mm)의 위치에, 세로가 반경의 4.8 ％(12 mm), 가로가 반경의 9.4 ％(24 mm)인 관통 구멍을 펀칭기로 형성하였다. 얻어진 구조체의 형상은 도 5, 도 6에 나타내는 구조이다. 관통 구멍의 연마 패드 중심에 가까운 단부는 연마 패드 중심으로부터 반경의 46.5 ％의 위치에 있다. 상기 연마 패드의 연마층 표면에 홈 폭 1 mm, 홈 깊이 0.6 mm, 홈 피치 30 mm의 격자상의 XY-홈을 NC 루터로 형성하여 연마 패드로 하였다.
종점 검지 기능이 있는 연마기(어플라이드 머티리얼즈 제조 "미러(등록 상표) 3400")의 정반에 부착된 레이저 투과용 투명재에 폴리에스테르 필름에 점착재가 도포되어 있는 보호 필름을 접착시켜, 투명재에 슬러리가 접액되지 않도록 하였다. 이렇게 한 정반에 상기 연마 패드를 관통 구멍이 정반의 투명재에 일치하도록 접착시켰다. 산화막의 8 인치 웨이퍼를 리테이너 링 압력=8 psi, 내측 튜브 압력=5 psi, 멤브레인 압력=7 psi, 플라텐 회전수=45 rpm, 연마 헤드 회전수=45 rpm, 슬러리(캐보트사 제조, SS-12)를 200 cc/분의 유량으로 흐르게 하여 연마를 행한 결과, 막 두께 변화에 따른 레이저 광의 간섭에 의한 강도 변화가 분명히 관찰되고, 최대가 23.6이며 최소가 20.2이고, 충분히 큰 강도 변화가 있으며 종점 검지가 가능하였다. 산화막의 연마율은 2600 옹스트롱/분이었다. 면내 균일성은 9 ％로 양호하였다.
연마한 웨이퍼에 대하여 KLA-텐콜사 제조 결함 검사 장치 상품명 "SP-1"로 0.18 ㎛ 이상의 스크래치를 측정한 결과, 스크래치 수는 2개로 양호하였다.
또한 계속해서 9 시간 연마를 행하였지만, 막 두께 변화에 따른 레이저 광의 간섭에 의한 강도 변화가 분명히 관찰되고, 최대가 23.7이며 최소가 20.1이고, 충분히 큰 강도 변화가 유지되었으며 종점 검출은 가능하였다. 산화막의 연마율은 2650 옹스트롱/분이었다. 면내 균일성은 8 ％로 양호하였다.
연마한 웨이퍼에 대하여 KLA-텐콜사 제조 결함 검사 장치 상품명 "SP-1"로 0.18 ㎛ 이상의 스크래치를 측정한 결과, 스크래치 수는 3개로 양호하였다.
실시예 3
실시예 1과 동일한 방법으로 적층체를 제조하였다.
이 적층체를 직경 508 mm의 원으로 펀칭하여, 연마 패드의 중심으로부터 관통 구멍의 연마 패드 중심에 가까운 단부가 반경의 37.8 ％(96 mm)의 위치에, 세로가 반경의 4.8 ％(12 mm), 가로가 반경의 9.4 ％(24 mm)인 관통 구멍을 펀칭기로 형성하였다. 관통 구멍의 연마 패드 중심에 가까운 단부는 연마 패드 중심으로부터 반경의 37.8 ％의 위치에 있다. 상기 연마 패드의 연마층 표면에 홈 폭 1 mm, 홈 깊이 0.6 mm, 홈 피치 30 mm의 격자상의 XY-홈을 NC 루터로 형성하여 연마 패드로 하였다.
종점 검지 기능이 있는 연마기(어플라이드 머티리얼즈 제조 "미러(등록 상표) 3400")의 정반에 부착된 레이저 투과용 투명재에 폴리에스테르 필름에 점착재가 도포되어 있는 보호 필름을 접착시켜, 투명재에 슬러리가 접액되지 않도록 하였 다. 이렇게 한 정반에 상기 연마 패드를 관통 구멍이 정반의 투명재에 일치하도록 접착시켰다. 산화막의 8 인치 웨이퍼를 리테이너 링 압력=8 psi, 내측 튜브 압력=5 psi, 멤브레인 압력=7 psi, 플라텐 회전수=45 rpm, 연마 헤드 회전수=45 rpm, 슬러리(캐보트사 제조, SS-12)를 200 cc/분의 유량으로 흐르게 하여 연마를 행한 결과, 막 두께 변화에 따른 레이저 광의 간섭에 의한 강도 변화가 분명히 관찰되고, 최대가 22.6이며 최소가 19.2이고, 큰 강도 변화가 있으며 종점 검지가 가능하였다. 산화막의 연마율은 2600 옹스트롱/분이었다. 면내 균일성은 9 ％로 양호하였다.
연마한 웨이퍼에 대하여 KLA-텐콜사 제조 결함 검사 장치 상품명 "SP-1"로 0.18 ㎛ 이상의 스크래치를 측정한 결과, 스크래치 수는 3개로 양호하였다.
또한 계속해서 9 시간 연마를 행하였지만, 막 두께 변화에 따른 레이저 광의 간섭에 의한 강도 변화가 분명히 관찰되고, 최대가 22.7이며 최소가 19.1이고, 큰 강도 변화가 유지되었으며 종점 검출은 가능하였다. 산화막의 연마율은 2650 옹스트롱/분이었다. 면내 균일성은 8 ％로 양호하였다.
연마한 웨이퍼에 대하여 KLA-텐콜사 제조 결함 검사 장치 상품명 "SP-1"로 0.18 ㎛ 이상의 스크래치를 측정한 결과, 스크래치 수는 5개로 양호하였다.
실시예 4
실시예 1과 동일한 방법으로 적층체를 제조하였다.
이 적층체를 직경 775 mm의 원으로 펀칭하여, 연마 패드의 중심으로부터 관통 구멍의 연마 패드 중심에 가까운 단부가 반경의 49.2 ％(191 mm)의 위치에, 세 로가 반경의 3.01 ％(12 mm), 가로가 반경의 4.90 ％(19 mm)인 관통 구멍을 펀칭기로 형성하였다. 관통 구멍의 연마 패드 중심에 가까운 단부는 연마 패드 중심으로부터 반경의 49.2 ％의 위치에 있다. 상기 연마 패드의 연마층 표면에 홈 폭 1 mm, 홈 깊이 0.825 mm, 홈 피치 20 mm의 격자상의 XY-홈을 NC 루터로 형성하여 연마 패드로 하였다.
종점 검지 기능이 있는 연마기(어플라이드 머티리얼즈 제조 "리플렉션(등록 상표)")의 정반에 부착된 레이저 투과용 투명재에 폴리에스테르 필름에 점착재가 도포되어 있는 보호 필름을 접착시켜, 투명재에 슬러리가 접액되지 않도록 하였다. 이렇게 한 정반에 상기 연마 패드를 관통 구멍이 정반의 투명재에 일치하도록 접착시켰다. 산화막의 12 인치 웨이퍼를 리테이너 링 압력=10.4 psi, Z1=8 psi, Z2=4.4 psi, Z3=4 psi, 플라텐 회전수=51 rpm, 연마 헤드 회전수=49 rpm, 슬러리(캐보트사 제조, SS-12)를 150 cc/분의 유량으로 흐르게 하여 연마를 행한 결과, 막 두께 변화에 따른 레이저 광의 간섭에 의한 강도 변화가 분명히 관찰되고, 최대가 20.6이며 최소가 18.2이고, 큰 강도 변화가 있으며 종점 검지가 가능하였다. 산화막의 연마율은 2300 옹스트롱/분이었다. 면내 균일성은 10 ％로 양호하였다.
연마한 웨이퍼에 대하여 어플라이드 머티리얼즈사 제조 결함 검사 장치 상품명 "컴플러스"로 0.18 ㎛ 이상의 스크래치를 측정한 결과, 스크래치 수는 5개로 양호하였다.
또한 계속해서 9 시간 연마를 행하였지만, 막 두께 변화에 따른 레이저 광의 간섭에 의한 강도 변화가 분명히 관찰되고, 최대가 20.5이며 최소가 18.3이고, 큰 강도 변화가 유지되었으며 종점 검출은 가능하였다. 산화막의 연마율은 2450 옹스트롱/분이었다. 면내 균일성은 9 ％로 양호하였다.
연마한 웨이퍼에 대하여 어플라이드 머티리얼즈사 제조 결함 검사 장치 상품명 "컴플러스"로 0.18 ㎛ 이상의 스크래치를 측정한 결과, 스크래치 수는 6개로 양호하였다.
실시예 5
실시예 1과 동일한 방법으로 적층체를 제조하였다.
이 적층체를 직경 508 mm의 원으로 펀칭하여, 연마 패드의 중심으로부터 관통 구멍의 연마 패드 중심에 가까운 단부가 반경의 54.3 ％(138 mm)의 위치에, 세로가 반경의 7.4 ％(19 mm), 가로가 반경의 9.4 ％(24 mm)인 관통 구멍을 펀칭기로 형성하였다. 관통 구멍의 연마 패드 중심에 가까운 단부는 연마 패드 중심으로부터 반경의 54.3 ％의 위치에 있다. 상기 연마 패드의 연마층 표면에 홈 폭 1 mm, 홈 깊이 0.6 mm, 홈 피치 30 mm의 격자상의 XY-홈을 NC 루터로 형성하여 연마 패드로 하였다.
종점 검지 기능이 있는 연마기(어플라이드 머티리얼즈 제조 "미러(등록 상표) 3400")의 정반에 부착된 레이저 투과용 투명재에 폴리에스테르 필름에 점착재가 도포되어 있는 보호 필름을 접착시켜, 투명재에 슬러리가 접액되지 않도록 하였다. 이렇게 한 정반에 상기 연마 패드를 관통 구멍이 정반의 투명재에 일치하도록 접착시켰다. 산화막의 8 인치 웨이퍼를 리테이너 링 압력=8 psi, 내측 튜브 압력=5 psi, 멤브레인 압력=7 psi, 플라텐 회전수=45 rpm, 연마 헤드 회전수=45 rpm, 슬러리(캐보트사 제조, SS-12)를 200 cc/분의 유량으로 흐르게 하여 연마를 행한 결과, 막 두께 변화에 따른 레이저 광의 간섭에 의한 강도 변화가 분명히 관찰되고, 최대가 19.6이며 최소가 17.2이고, 큰 강도 변화가 있으며 종점 검지가 가능하였다. 산화막의 연마율은 2400 옹스트롱/분이었다. 면내 균일성은 11 ％로 양호하였다.
연마한 웨이퍼에 대하여 KLA-텐콜사 제조 결함 검사 장치 상품명 "SP-1"로 0.18 ㎛ 이상의 스크래치를 측정한 결과, 스크래치 수는 4개로 양호하였다.
또한 계속해서 9 시간 연마를 행하였지만, 막 두께 변화에 따른 레이저 광의 간섭에 의한 강도 변화가 분명히 관찰되고, 최대가 19.7이며 최소가 17.3이고, 큰 강도 변화가 유지되었으며 종점 검출은 가능하였다. 산화막의 연마율은 2430 옹스트롱/분이었다. 면내 균일성은 10 ％로 양호하였다.
연마한 웨이퍼에 대하여 KLA-텐콜사 제조 결함 검사 장치 상품명 "SP-1"로 0.18 ㎛ 이상의 스크래치를 측정한 결과, 스크래치 수는 4개로 양호하였다.
실시예 6
실시예 1과 동일한 방법으로 적층체를 제조하였다.
이 적층체를 직경 508 mm의 원으로 펀칭하여, 연마 패드의 중심으로부터 관통 구멍의 연마 패드 중심에 가까운 단부가 반경의 35.4 ％(90 mm)의 위치에, 세로가 반경의 4.8 ％(12 mm), 가로가 반경의 4.8 ％(12 mm)인 관통 구멍을 펀칭기로 형성하였다. 관통 구멍의 연마 패드 중심에 가까운 단부는 연마 패드 중심으로부터 반경의 35.4 ％의 위치에 있다. 상기 연마 패드의 연마층 표면에 홈 폭 1 mm, 홈 깊이 0.6 mm, 홈 피치 30 mm의 격자상의 XY-홈을 NC 루터로 형성하여 연마 패드로 하였다.
종점 검지 기능이 있는 연마기(어플라이드 머티리얼즈 제조 "미러(등록 상표) 3400")의 정반에 부착된 레이저 투과용 투명재에 폴리에스테르 필름에 점착재가 도포되어 있는 보호 필름을 접착시켜, 투명재에 슬러리가 접액되지 않도록 하였다. 이렇게 한 정반에 상기 연마 패드를 관통 구멍이 정반의 투명재에 일치하도록 접착시켰다. 산화막의 8 인치 웨이퍼를 리테이너 링 압력=8 psi, 내측 튜브 압력=5 psi, 멤브레인 압력=7 psi, 플라텐 회전수=45 rpm, 연마 헤드 회전수=45 rpm, 슬러리(캐보트사 제조, SS-12)를 200 cc/분의 유량으로 흐르게 하여 연마를 행한 결과, 막 두께 변화에 따른 레이저 광의 간섭에 의한 강도 변화가 분명히 관찰되고, 최대가 20.6이며 최소가 18.3이고, 큰 강도 변화가 있으며 종점 검지가 가능하였다. 산화막의 연마율은 2550 옹스트롱/분이었다. 면내 균일성은 9 ％로 양호하였다.
연마한 웨이퍼에 대하여 KLA-텐콜사 제조 결함 검사 장치 상품명 "SP-1"로 0.18 ㎛ 이상의 스크래치를 측정한 결과, 스크래치 수는 3개로 양호하였다.
또한 계속해서 9 시간 연마를 행하였지만, 막 두께 변화에 따른 레이저 광의 간섭에 의한 강도 변화가 분명히 관찰되고, 최대가 20.7이며 최소가 18.5이고, 큰 강도 변화가 유지되었으며 종점 검출은 가능하였다. 산화막의 연마율은 2430 옹스트롱/분이었다. 면내 균일성은 8 ％로 양호하였다.
연마한 웨이퍼에 대하여 KLA-텐콜사 제조 결함 검사 장치 상품명 "SP-1"로 0.18 ㎛ 이상의 스크래치를 측정한 결과, 스크래치 수는 6개로 양호하였다.
비교예 1
실시예 1의 연마층 대신에 시판용 마이크로 벌룬 함유 발포 폴리우레탄인 IC-1000(니타하스사 제조)(밀도: 0.82 g/cm3, 평균 기포 직경: 23 ㎛)(두께: 25 mm, 크기: 직경 508 mm)에 연마 패드의 중심으로부터 개구부의 연마 패드 중심에 가까운 단부가 118 mm의 위치에 세로 12 mm, 가로 24 mm의 개구부를 열었다. 도레이(주) 제조의 접착 용이 방전 처리를 행한 4배 발포 폴리에틸렌 발포체의 0.8 mm품(흡수율=0.5 ％)에 상기 IC-1000에 뚫은 개구부보다 조금 작은 개구부를 뚫고, 스미토모 3M(주) 제조 양면 테이프 442J를 중간 테이프로 사용하여 접합을 행하였다. 이면 테이프로서 세키스이가가쿠 고교(주) 양면 테이프 5604TDX를 접합시켰다. 미리 준비한 상기 IC-1000의 개구부와 동일한 크기로 두께가 1.25 mm인 경질 폴리우레탄(경도: 마이크로 고무 A 경도=99도)의 창 부재를, 상기 연마 패드의 연마층 개구부에 삽입하였다.
상기 연마 패드의 연마층 표면에 홈 폭 1 mm, 홈 깊이 0.6 mm, 홈 피치 20 mm의 격자상의 XY-홈을 NC 루터로 형성하여 종점 검출용 연마 패드로 하였다.
종점 검지 기능이 있는 연마기(어플라이드 머티리얼즈 제조 "미러(등록 상표) 3400")의 정반에 부착된 레이저 투과용 투명재에 상기 연마 패드를 창 부재가 일치하도록 접착시켰다. 산화막의 8 인치 웨이퍼를 리테이너 링 압력=8 psi, 내측 튜브 압력=5 psi, 멤브레인 압력=7 psi, 플라텐 회전수=45 rpm, 연마 헤드 회전수 =45 rpm, 슬러리(캐보트사 제조, SS-12)를 200 cc/분의 유량으로 흐르게 하여 연마를 행한 결과, 막 두께 변화에 따른 레이저 광의 간섭에 의한 강도 변화가 분명히 관찰되고, 최대가 23.0이며 최소가 21.0이고, 충분히 큰 강도 변화가 있으며 종점 검지가 가능하였다. 산화막의 연마율은 2450 옹스트롱/분이었다. 면내 균일성은 12 ％로 양호하였다.
연마한 웨이퍼에 대하여 KLA-텐콜사 제조 결함 검사 장치 상품명 "SP-1"로 0.18 ㎛ 이상의 스크래치를 측정한 결과, 스크래치 수는 45개로 불량하였다.
또한 계속해서 9 시간 연마를 행하였지만, 막 두께 변화에 따른 레이저 광의 간섭에 의한 강도 변화가 저하되었고, 최대가 22.1이며 최소가 21.1이고, 정밀도가 양호한 종점 검출이 어려웠다. 산화막의 연마율은 2300 옹스트롱/분이었다. 면내 균일성은 15 ％로 조금 악화되었다.
연마한 웨이퍼에 대하여 KLA-텐콜사 제조 결함 검사 장치 상품명 "SP-1"로 0.18 ㎛ 이상의 스크래치를 측정한 결과, 스크래치 수는 90개로 불량하였다.
비교예 2
실시예 1과 동일한 적층 연마 패드에서, 관통 구멍의 연마 패드 중심에 가까운 단부의 위치가 연마 패드의 중심으로부터 반경의 29 ％(74 mm)의 부분에, 세로가 반경의 22.8 ％(58 mm), 가로가 반경의 7.4 ％(19 mm)인 관통 구멍을 펀칭기로 형성하였다. 관통 구멍의 연마 패드 중심에 가까운 단부는 연마 패드 중심으로부터 반경의 29 ％의 위치에 있다.
종점 검지 기능이 있는 연마기(어플라이드 머티리얼즈 제조 "미러(등록 상 표) 3400")의 정반에 부착된 레이저 투과용 투명재에 폴리에스테르 필름에 점착재가 도포되어 있는 보호 필름을 접착시켜, 투명재에 슬러리가 접액되지 않도록 하였다. 이렇게 한 정반에 상기 연마 패드를 관통 구멍이 정반의 투명재에 일치하도록 접착시켰다. 산화막의 8 인치 웨이퍼를 리테이너 링 압력=8 psi, 내측 튜브 압력=5 psi, 멤브레인 압력=7 psi, 플라텐 회전수=45 rpm, 연마 헤드 회전수=45 rpm, 슬러리(캐보트사 제조, SS-12)를 200 cc/분의 유량으로 흐르게 하여 연마를 행한 결과, 막 두께 변화에 따른 레이저 광의 간섭에 의한 강도 변화가 최대가 21.5이며 최소가 20.0이고, 강도 변화가 작으며 종점 검지가 어려웠다. 산화막의 연마율은 2800 옹스트롱/분이었다. 면내 균일성은 7 ％로 양호하였다.
연마한 웨이퍼에 대하여 KLA-텐콜사 제조 결함 검사 장치 상품명 "SP-1"로 0.18 ㎛ 이상의 스크래치를 측정한 결과, 스크래치 수는 10개로 양호하였다.
또한 계속해서 9 시간 연마를 행하였지만, 막 두께 변화에 따른 레이저 광의 간섭에 의한 강도 변화가 최대가 21.5이며 최소가 20.0이고, 강도 변화가 작으며 종점 검지가 어려웠다. 산화막의 연마율은 2750 옹스트롱/분이었다. 면내 균일성은 6 ％로 양호하였다.
연마한 웨이퍼에 대하여 KLA-텐콜사 제조 결함 검사 장치 상품명 "SP-1"로 0.18 ㎛ 이상의 스크래치를 측정한 결과, 스크래치 수는 30개로 불량하였다.
비교예 3
실시예 1과 동일한 적층 연마 패드에서, 관통 구멍의 연마 패드 중심에 가까운 단부의 위치가 연마 패드의 중심으로부터 반경의 46.5 ％(118 mm)의 부분에, 세 로가 반경의 4.8 ％(12 mm), 가로가 반경의 19.6 ％(50 mm)인 관통 구멍을 펀칭기로 형성하였다. 관통 구멍의 연마 패드 중심에 가까운 단부는 연마 패드 중심으로부터 반경의 46.5 ％의 위치에 있다.
종점 검지 기능이 있는 연마기(어플라이드 머티리얼즈 제조 "미러(등록 상표) 3400")의 정반에 부착된 레이저 투과용 투명재에 폴리에스테르 필름에 점착재가 도포되어 있는 보호 필름을 접착시켜, 투명재에 슬러리가 접액되지 않도록 하였다. 이렇게 한 정반에 상기 연마 패드를 관통 구멍이 정반의 투명재에 일치하도록 접착시켰다. 산화막의 8 인치 웨이퍼를 리테이너 링 압력=8 psi, 내측 튜브 압력=5 psi, 멤브레인 압력=7 psi, 플라텐 회전수=45 rpm, 연마 헤드 회전수=45 rpm, 슬러리(캐보트사 제조, SS-12)를 200 cc/분의 유량으로 흐르게 하여 연마를 행한 결과, 막 두께 변화에 따른 레이저 광의 간섭에 의한 강도 변화가 분명히 관찰되고, 최대가 23.6이며 최소가 20.2이고, 충분히 큰 강도 변화가 있으며 종점 검지가 가능하였다. 산화막의 연마율은 2500 옹스트롱/분이지만, 면내 균일성은 25 ％로 불량하였다.
연마한 웨이퍼에 대하여 KLA-텐콜사 제조 결함 검사 장치 상품명 "SP-1"로 0.18 ㎛ 이상의 스크래치를 측정한 결과, 스크래치 수는 2개로 양호하였다.
또한 계속해서 9 시간 연마를 행하였지만, 막 두께 변화에 따른 레이저 광의 간섭에 의한 강도 변화가 분명히 관찰되고, 최대가 23.7이며 최소가 20.1이고, 충분히 큰 강도 변화가 유지되었으며 종점 검출은 가능하였다. 산화막의 연마율은 2400 옹스트롱/분이었다. 면내 균일성은 30 ％로 불량하였다.
연마한 웨이퍼에 대하여 KLA-텐콜사 제조 결함 검사 장치 상품명 "SP-1"로 0.18 ㎛ 이상의 스크래치를 측정한 결과, 스크래치 수는 10개로 양호하였다.
비교예 4
실시예 1과 동일한 적층 연마 패드에서, 관통 구멍의 연마 패드 중심에 가까운 단부의 위치가 연마 패드의 중심으로부터 반경의 29.1 ％(73.9 mm)의 부분에, 세로가 반경의 4.8 ％(12 mm), 가로가 반경의 9.4 ％(24 mm)인 관통 구멍을 펀칭기로 형성하였다. 관통 구멍의 연마 패드 중심에 가까운 단부는 연마 패드 중심으로부터 반경의 29.1 ％의 위치에 있다.
종점 검지 기능이 있는 연마기(어플라이드 머티리얼즈 제조 "미러(등록 상표) 3400")의 정반에 부착된 레이저 투과용 투명재에 폴리에스테르 필름에 점착재가 도포되어 있는 보호 필름을 접착시켜, 투명재에 슬러리가 접액되지 않도록 하였다. 이렇게 한 정반에 상기 연마 패드를 관통 구멍이 정반의 투명재에 일치하도록 접착시켰다. 산화막의 8 인치 웨이퍼를 리테이너 링 압력=8 psi, 내측 튜브 압력=5 psi, 멤브레인 압력=7 psi, 플라텐 회전수=45 rpm, 연마 헤드 회전수=45 rpm, 슬러리(캐보트사 제조, SS-12)를 200 cc/분의 유량으로 흐르게 하여 연마를 행한 결과, 막 두께 변화에 따른 레이저 광의 간섭에 의한 강도 변화가 최대가 21.5이며 최소가 20.0이고, 강도 변화가 작으며 종점 검지가 어려웠다. 산화막의 연마율은 2400 옹스트롱/분이지만, 면내 균일성은 8 ％로 양호하였다.
연마한 웨이퍼에 대하여 KLA-텐콜사 제조 결함 검사 장치 상품명 "SP-1"로 0.18 ㎛ 이상의 스크래치를 측정한 결과, 스크래치 수는 2개로 양호하였다.
비교예 5
실시예 1과 동일한 적층 연마 패드에서, 관통 구멍의 연마 패드 중심에 가까운 단부의 위치가 연마 패드의 중심으로부터 반경의 46.5 ％(118 mm)의 부분에, 세로가 반경의 9.4 ％(24 mm), 가로가 반경의 7.4 ％(19 mm)인 관통 구멍을 펀칭기로 형성하였다. 관통 구멍의 연마 패드 중심에 가까운 단부는 연마 패드 중심으로부터 반경의 46.5 ％의 위치에 있다.
종점 검지 기능이 있는 연마기(어플라이드 머티리얼즈 제조 "미러(등록 상표) 3400")의 정반에 부착된 레이저 투과용 투명재에 폴리에스테르 필름에 점착재가 도포되어 있는 보호 필름을 접착시켜, 투명재에 슬러리가 접액되지 않도록 하였다. 이렇게 한 정반에 상기 연마 패드를 관통 구멍이 정반의 투명재에 일치하도록 접착시켰다. 산화막의 8 인치 웨이퍼를 리테이너 링 압력=8 psi, 내측 튜브 압력=5 psi, 멤브레인 압력=7 psi, 플라텐 회전수=45 rpm, 연마 헤드 회전수=45 rpm, 슬러리(캐보트사 제조, SS-12)를 200 cc/분의 유량으로 흐르게 하여 연마를 행한 결과, 막 두께 변화에 따른 레이저 광의 간섭에 의한 강도 변화가 분명히 관찰되고, 최대가 23.6이며 최소가 20.2이고, 충분히 큰 강도 변화가 있으며 종점 검지가 가능하였다. 산화막의 연마율은 2400 옹스트롱/분이지만, 면내 균일성은 20 ％로 불량하였다.
연마한 웨이퍼에 대하여 KLA-텐콜사 제조 결함 검사 장치 상품명 "SP-1"로 0.18 ㎛ 이상의 스크래치를 측정한 결과, 스크래치 수는 2개로 양호하였다.
비교예 6
실시예 1과 동일한 적층 연마 패드에서, 관통 구멍의 연마 패드 중심에 가까운 단부의 위치가 연마 패드의 중심으로부터 반경의 46.5 ％(118 mm)의 부분에, 세로가 반경의 22.8 ％(58 mm), 가로가 반경의 7.4 ％(19 mm)인 관통 구멍을 펀칭기로 형성하였다. 관통 구멍의 연마 패드 중심에 가까운 단부는 연마 패드 중심으로부터 반경의 46.5 ％의 위치에 있다.
종점 검지 기능이 있는 연마기(어플라이드 머티리얼즈 제조 "미러(등록 상표) 3400")의 정반에 부착된 레이저 투과용 투명재에 폴리에스테르 필름에 점착재가 도포되어 있는 보호 필름을 접착시켜, 투명재에 슬러리가 접액되지 않도록 하였다. 이렇게 한 정반에 상기 연마 패드를 관통 구멍이 정반의 투명재에 일치하도록 접착시켰다. 산화막의 8 인치 웨이퍼를 리테이너 링 압력=8 psi, 내측 튜브 압력=5 psi, 멤브레인 압력=7 psi, 플라텐 회전수=45 rpm, 연마 헤드 회전수=45 rpm, 슬러리(캐보트사 제조, SS-12)를 200 cc/분의 유량으로 흐르게 하여 연마를 행한 결과, 막 두께 변화에 따른 레이저 광의 간섭에 의한 강도 변화가 최대가 21.5이며 최소가 20.0이고, 강도 변화가 작으며 종점 검지가 어려웠다. 산화막의 연마율은 2450 옹스트롱/분이지만, 면내 균일성은 25 ％로 불량하였다.
연마한 웨이퍼에 대하여 KLA-텐콜사 제조 결함 검사 장치 상품명 "SP-1"로 0.18 ㎛ 이상의 스크래치를 측정한 결과, 스크래치 수는 2개로 양호하였다.
비교예 7
실시예 4와 동일한 적층 연마 패드에서, 관통 구멍의 연마 패드 중심에 가까운 단부의 위치가 연마 패드의 중심으로부터 반경의 29.1 ％(113 mm)의 부분에, 세 로가 반경의 4.9 ％(19 mm), 가로가 반경의 6.2 ％(24 mm)인 관통 구멍을 펀칭기로 형성하였다. 관통 구멍의 연마 패드 중심에 가까운 단부는 연마 패드 중심으로부터 반경의 29.1 ％의 위치에 있다.
종점 검지 기능이 있는 연마기(어플라이드 머티리얼즈 제조 "리플렉션(등록 상표)")의 정반에 부착된 레이저 투과용 투명재에 폴리에스테르 필름에 점착재가 도포되어 있는 보호 필름을 접착시켜, 투명재에 슬러리가 접액되지 않도록 하였다. 이렇게 한 정반에 상기 연마 패드를 관통 구멍이 정반의 투명재에 일치하도록 접착시켰다. 산화막의 12 인치 웨이퍼를 리테이너 링 압력=10.4 psi, Z1=8 psi, Z2=4.4 psi, Z3=4 psi, 플라텐 회전수=51 rpm, 연마 헤드 회전수=49 rpm, 슬러리(캐보트사 제조, SS-12)를 150 cc/분의 유량으로 흐르게 하여 연마를 행한 결과, 막 두께 변화에 따른 레이저 광의 간섭에 의한 강도 변화가 최대가 21.5이며 최소가 20.1이고, 강도 변화가 작으며 종점 검지가 어려웠다. 산화막의 연마율은 2320 옹스트롱/분이었다. 면내 균일성은 10 ％로 양호하였다.
연마한 웨이퍼에 대하여 어플라이드 머티리얼즈사 제조 결함 검사 장치 상품명 "컴플러스"로 0.18 ㎛ 이상의 스크래치를 측정한 결과, 스크래치 수는 5개로 양호하였다.
비교예 8
실시예 4와 동일한 적층 연마 패드에서, 관통 구멍의 연마 패드 중심에 가까운 단부의 위치가 연마 패드의 중심으로부터 반경의 46.5 ％(180 mm)의 부분에, 세로가 반경의 15.0 ％(58 mm), 가로가 반경의 6.2 ％(24 mm)인 관통 구멍을 펀칭기 로 형성하였다. 관통 구멍의 연마 패드 중심에 가까운 단부는 연마 패드 중심으로부터 반경의 46.5 ％의 위치에 있다.
종점 검지 기능이 있는 연마기(어플라이드 머티리얼즈 제조 "리플렉션(등록 상표)")의 정반에 부착된 레이저 투과용 투명재에 폴리에스테르 필름에 점착재가 도포되어 있는 보호 필름을 접착시켜, 투명재에 슬러리가 접액되지 않도록 하였다. 이렇게 한 정반에 상기 연마 패드를 관통 구멍이 정반의 투명재에 일치하도록 접착시켰다. 산화막의 12 인치 웨이퍼를 리테이너 링 압력=10.4 psi, Z1=8 psi, Z2=4.4 psi, Z3=4 psi, 플라텐 회전수=51 rpm, 연마 헤드 회전수=49 rpm, 슬러리(캐보트사 제조, SS-12)를 150 cc/분의 유량으로 흐르게 하여 연마를 행한 결과, 막 두께 변화에 따른 레이저 광의 간섭에 의한 강도 변화가 최대가 21.5이며 최소가 20.1이고, 강도 변화가 작으며 종점 검지가 어려웠다. 산화막의 연마율은 2250 옹스트롱/분이었다. 면내 균일성은 24 ％로 불량하였다.
연마한 웨이퍼에 대하여 어플라이드 머티리얼즈사 제조 결함 검사 장치 상품명 "컴플러스"로 0.18 ㎛ 이상의 스크래치를 측정한 결과, 스크래치 수는 5개로 양호하였다.
비교예 9
실시예 4와 동일한 적층 연마 패드에서, 관통 구멍의 연마 패드 중심에 가까운 단부의 위치가 연마 패드의 중심으로부터 반경의 46.5 ％(180 mm)의 부분에, 세로가 반경의 15.0 ％(58 mm), 가로가 반경의 6.2 ％(24 mm)인 관통 구멍을 펀칭기로 형성하였다. 관통 구멍의 연마 패드 중심에 가까운 단부는 연마 패드 중심으로 부터 반경의 46.5 ％의 위치에 있다.
종점 검지 기능이 있는 연마기(어플라이드 머티리얼즈 제조 "리플렉션(등록 상표)")의 정반에 부착된 레이저 투과용 투명재에 폴리에스테르 필름에 점착재가 도포되어 있는 보호 필름을 접착시켜, 투명재에 슬러리가 접액되지 않도록 하였다. 이렇게 한 정반에 상기 연마 패드를 관통 구멍이 정반의 투명재에 일치하도록 접착시켰다. 산화막의 12 인치 웨이퍼를 리테이너 링 압력=10.4 psi, Z1=8 psi, Z2=4.4 psi, Z3=4 psi, 플라텐 회전수=51 rpm, 연마 헤드 회전수=49 rpm, 슬러리(캐보트사 제조, SS-12)를 150 cc/분의 유량으로 흐르게 하여 연마를 행한 결과, 막 두께 변화에 따른 레이저 광의 간섭에 의한 강도 변화가 분명히 관찰되고, 최대가 23.6이며 최소가 20.2이고, 충분히 큰 강도 변화가 있으며 종점 검지가 가능하였다. 산화막의 연마율은 2230 옹스트롱/분이었다. 면내 균일성은 21 ％로 불량하였다.
연마한 웨이퍼에 대하여 어플라이드 머티리얼즈사 제조 결함 검사 장치 상품명 "컴플러스"로 0.18 ㎛ 이상의 스크래치를 측정한 결과, 스크래치 수는 5개로 양호하였다.
실시예 1 내지 6, 비교예 1 내지 9의 결과를 표 1에 나타낸다. 종점 검지에 대해서는 가능하면 A, 약간 가능하면 B, 불가능하면 C라 하였다. 면내 균일성에 대해서는 초기에도 9 시간 후에도 양호하면 A, 초기에는 양호하더라도 9 시간 후에 악화 경향이 있으면 B, 초기에도 9 시간 후에도 불량이면 C라 하였다. 스크래치에 대해서는 양호하면 A, 약간 양호하면 B, 불량이면 C라 하였다.
Figure 112013019112237-pct00008

Claims (8)

  1. 연마면과 이면을 연통하는 관통 구멍이 설치되고, 상기 관통 구멍의 연마 패드 중심에 가까운 단부가 연마 패드의 중심으로부터 반경의 35 ％ 이상의 거리이며, 상기 관통 구멍의 연마 패드 중심으로의 방향의 길이가 연마 패드 중심으로의 방향에 수직인 방향의 길이보다 동일하거나 또는 짧고, 상기 관통 구멍의 연마 패드 중심으로의 방향의 길이가 반경의 10 ％ 이하이며, 연마 패드 중심으로의 방향에 수직인 방향의 길이가 반경의 12.5 ％ 이하인 것을 특징으로 하는 연마 패드.
  2. 제1항에 있어서, 상기 관통 구멍과 연마 패드의 측면을 연통하는 경로를 갖는 것을 특징으로 하는 연마 패드.
  3. 제1항에 있어서, 연마 패드가 쿠션층을 가지고, 상기 쿠션층의 흡수율이 5 ％ 이하인 연마 패드.
  4. 제3항에 있어서, 쿠션층이 무발포 엘라스토머층인 연마 패드.
  5. 제1항에 있어서, 연마면에 홈이 형성되어 이루어지고, 상기 홈이 상기 관통 구멍의 중심 위치를 통과하는 연마 패드의 동심원 내측 영역에서 상기 관통 구멍에 접촉되지 않는 것을 특징으로 하는 연마 패드.
  6. 제1항에 기재된 연마 패드, 상기 연마 패드와 기판을 접촉시키고 상대 이동시켜 연마를 행하는 수단, 및 상기 연마 패드와 피연마재 사이에 슬러리를 공급하는 수단, 및 상기 연마 패드의 연마층을 통해서 광학적으로 연마 상태를 측정하는 수단을 적어도 구비하는 연마 장치.
  7. 제6항에 기재된 연마 장치용 보호 필름이며,
    상기 연마 장치는 연마 패드를 고정시키는 정반을 가지고,
    상기 정반은 광학적으로 연마 상태를 측정하는 수단의 일부로서 홀, 및 상기 홀에 삽입된 투명재를 가지며,
    상기 보호 필름은 베이스 필름과 점착층과 세퍼레이터 필름의 3층으로 구성되고, 점착층 위의 세퍼레이터 필름은 베이스 필름의 단부보다 크고, 2개 이상으로 분할되어 있는 것을 특징으로 하는, 연마 장치의 홀을 피복하기 위해 이용되는 보호 필름.
  8. 제1항에 기재된 연마 패드를 사용하여 절연막 또는 금속 배선을 광학적으로 연마 상태를 측정하면서 연마하는 방법.
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