KR101314013B1 - 화학 기계 연마용 패드 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 화학 기계 연마 공정에서의 피연마면의 스크래치 발생을 방지할 수 있고, 또한 표면 평탄성이 우수한 피연마면을 제공할 수 있는 화학 기계 연마용 패드를 제공한다.
본 발명은 또한 피연마물을 연마하기 위한 면, 상기 면에 대향하는 비연마면 및 이들 면을 연결시키기 위한 단부를 가지며, 상기 비연마면에 형성되어 비연마면에는 도달하고 단부에는 도달하지 않는 오목부 패턴을 포함하는 화학 기계 연마용 패드를 제공한다.
화학 기계 연마용 패드, 피연마면, 비연마면, 오목부, 볼록부

Description

화학 기계 연마용 패드{Chemical Mechanical Polishing Pad}
도 1은 실시예 1에서 제작된 화학 기계 연마용 패드의 이면에 형성된 오목부의 개략도이다.
도 2는 실시예 3에서 제작된 화학 기계 연마용 패드의 이면에 형성된 오목부의 개략도이다.
도 3은 실시예 4에서 제작된 화학 기계 연마용 패드의 이면에 형성된 오목부의 개략도이다.
도 4는 비교예 2에서 제작된 화학 기계 연마용 패드의 이면에 형성된 오목부의 개략도이다.
본 발명은 화학 기계 연마용 패드에 관한 것이다.
반도체 장치의 제작에서, 실리콘 기판 또는 그 위에 배선, 전극 등이 형성된 실리콘 기판 (이하,"반도체 웨이퍼"로 나타냄)에 우수한 평탄성의 표면을 제공할 수 있는 연마 기술으로서, CMP (화학 기계 연마법(Chemical Mechanical Polishing))가 주목받고 있다. CMP는 화학 기계 연마용 패드와 피연마면을 서로 접동시키면서, 패드 표면에 화학 기계 연마용 수성 분산체 (지립의 수성 분산체)를 유하(流下)시킴으로써 상기 표면을 연마하는 기술이다. CMP에서는, 화학 기계 연마용 패드의 형상 및 특성에 의해 연마 결과가 크게 좌우되는 것으로 알려져 있다. 따라서, 다양한 화학 기계 연마용 패드가 현재까지 제안되고 있다.
JP-A 11-70463호, JP-A 8-216029호 및 JP-A 8-39423호에 개시된 바와 같이, 세공(pore)을 함유하는 폴리우레탄 발포체를 화학 기계 연마용 패드로 사용하고 상기 패드의 표면에 도달하는 세공에 화학 기계 연마용 수성 분산체를 유지시킴으로써 CMP가 수행되어 왔다 (본원에 사용된 용어 "JP-A"는 "심사청구되지 않은 일본 특허 출원 공보"를 의미함).
최근, 매트릭스 수지에 분산된 수용성 중합체를 포함하는 연마용 패드는 발포체를 사용하지 않고 세공을 형성할 수 있는 연마용 패드로서 제안되어 왔다 (JP-A 8-500622호, JP-A 2000-34416호, JP-A 2000-33552호 및 JP-A 2001-334455호). 이 기술을 이용하여 연마용 패드의 매트릭스 수지에 분산된 수용성 중합체를 연마 동안 CMP 슬러리 또는 물 중에 용해시킴으로써 세공을 형성하였다.
피연마물의 연마 속도 및 연마 상태는 화학 기계 연마용 패드의 표면 (연마면)에 홈을 형성함으로써 향상될 수 있는 것으로 공지되어 있다.
그러나, 화학 기계 연마 방법에 의해 상기 면을 연마하는 경우, 사용하는 화학 기계 연마용 수성 분산체에 함유된 지립이 조대 입자로 응집될 수 있거나, 상기 연마면을 절삭하여 홈을 형성한 후에 절삭 부스러기가 연마면에 잔류할 수 있다. 이러한 조대 입자 또는 절삭 부스러기는 화학 기계 연마에서 이물질로서 작용하여 피연마면 상에 스크래치(scratch) 결함을 발생시킬 수 있다. 따라서 이에 대한 개선이 요구되고 있다.
상기 문제를 해결하기 위해서, JP-A 2002-36097호에는 패드 이면 (비연마면측)에 유연한 완충층을 포함하는 다층형 패드가 제안되었다. 그러나, 다층형 패드는 상기 문제를 어느 정도 개선하지만, 극적인 해결책은 아니다. 그 제조 방법은 복잡하고, 따라서 비용 증대 및 품질 제어 문제를 야기하는 것으로 알려져 있다.
상기 문제를 해결하기 위해서, JP-A 2001-l8165호에는 폐색 또는 밀봉되지 않는 홈을 화학 기계 연마용 패드의 이면 (비연마면)의 단부에 형성하는 기술이 개시되어 있다.
이 기술은 상기 스크래치의 발생을 방지하지만, 피연마면의 표면 평탄성이 떨어질 수 있다. 따라서, 이에 대한 개선이 요구되고 있다.
본 발명의 목적은 선행 기술에서의 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 화학 기계 연마 단계에서 피연마면에 스크래치가 발생하는 것을 방지할 수 있고 표면 평탄성이 우수한 피연마면을 제공할 수 있는 화학 기계 연마용 패드를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적 및 잇점은 하기 설명으로 명백해질 것이다.
본 발명에 따르면, 본 발명의 상기 목적 및 잇점은 피연마물을 연마하기 위한 면, 상기 면에 대향하는 비연마면 및 이들 면을 연결시키기 위한 단부를 가지 며, 상기 비연마면에 형성되어 비연마면에는 도달하고 단부에는 도달하지 않는 오목부 패턴을 포함하는 화학 기계 연마용 패드를 제공하는 것이다.
<발명을 실시하기 위한 최선의 형태>
본 발명의 화학 기계 연마용 패드는 비연마면에서 패드의 단부에는 도달하지 않는 패턴화된 오목부 (이하, "오목부 패턴"으로도 나타냄)를 갖는다. 상기 패턴화된 오목부는 화학 기계 연마 단계에서 화학 기계 연마용 패드와 화학 기계 연마용 장치의 정반과의 사이에 폐색된 공간을 형성하는 기능을 갖는다. 화학 기계 연마용 수성 분산체 중에 함유되어 있는 조대 입자 또는 패드의 절삭 부스러기 등의 이물질이 화학 기계 연마용 패드와 피연마물과의 사이에 들어간 경우에도, 국소적으로 발생하는 과압이 상기 폐색된 공간에 의해 분산될 수 있으며, 이에 따라 스크래치가 방지될 수 있다. 상기 공간이 폐색됨으로써, 화학 기계 연마용 패드는 화학 기계 연마용 장치에 설치되어서 적절한 탄성을 유지할 수 있고, 이에 따라 피연마면의 평탄성이 얻어질 수 있다.
상기 표현 "패턴화된 오목부"란 오목부가 거의 규칙적이거나 거의 균일한 패턴을 형성하는 것을 의미한다.
비연마면에 상기 패턴을 형성하는 각 오목부의 형상은 특별히 한정되지 않지만, 원형, 타원형, 다각형 또는 홈형일 수 있다.
오목부가 원형, 타원형 또는 다각형이고 격자 패턴 또는 삼각형 격자 패턴의 각 격자점에 위치하거나 벌집형 패턴의 각 정점에 위치하는 경우, 이들은 패턴화된 오목부를 형성할 수 있다. 오목부가 원형인 경우, 그 직경은 0.1 내지 50 mm가 바 람직하고, 0.1 내지 10 mm가 보다 바람직하고, 0.5 내지 10 mm가 특히 바람직하다. 오목부가 타원형 또는 다각형인 경우, 그의 장직경은 0.1 내지 50 mm가 바람직하고, 0.1 내지 10 mm가 보다 바람직하고, 0.5 내지 10 mm가 특히 바람직하다. 오목부가 원형, 타원형 또는 다각형인 경우, 패턴화된 오목부의 전체 영역은 바람직하게는 비연마면 영역의 5 내지 80％이고, 보다 바람직하게는 10 내지 67％이고, 특히 바람직하게는 10 내지 50％이다.
오목부가 홈형인 경우, 이들은 나선형 홈형, 서로 동심원형으로 배열된 홈형 또는 격자형 또는 방사형으로 배열된 홈형으로 패턴화된 오목부를 형성할 수 있다. 오목부가 홈형인 경우, 그 폭은 0.1 내지 20 mm가 바람직하고, 0.1 내지 10 mm가 더욱 바람직하다. 패턴화된 오목부가 나선형 홈형, 서로 동심원형으로 배열된 홈형 또는 격자형으로 배열된 홈형인 경우, 그 피치(pitch)는 0.1 mm 내지 200 mm가 바람직하고, 0.2 mm 내지 100 mm가 더욱 바람직하고, 1 mm 내지 50 mm가 특히 바람직하다. 패턴화된 오목부가 방사형으로 배열된 홈형인 경우, 인접한 홈간의 각도는 1 내지 120°가 바람직하고, 5 내지 90°가 더욱 바람직하고 5 내지 60°가 특히 바람직하다.
상기 모든 경우에서, 오목부의 깊이는 0.01 mm 내지 2.0 mm가 바람직하고, 0.1 mm 내지 1.5 mm가 보다 바람직하고, 0.1 mm 내지 1.0 mm가 특히 바람직하다.
오목부의 단면 형태는 특별히 한정되지 않지만, 직사각형, 사다리꼴형 (윗변 또는 아랫변 중 하나가 다른 하나보다 클 수 있음), U자 형상 또는 V자 형상 등이 바람직하다.
본 발명의 화학 기계 연마용 패드의 비연마면에 형성되는 패턴화된 오목부는 상기 패드의 단부에는 도달하지 않는다. 상기 패턴화된 오목부의 최외부와 상기 패드의 단부와의 최단 거리는 바람직하게는 0.5 mm 이상이고, 보다 바람직하게는 0.5 내지 100 mm이고, 1.0 내지 50 mm가 특히 바람직하다.
본 발명의 화학 기계 연마용 패드의 형상은 특별히 한정되지 않지만, 원반형 또는 다각 기둥형일 수 있다. 이는 본 발명의 화학 기계 연마용 패드와 함께 사용되는 연마용 장치에 따라 적합하게 선택될 수 있다.
화학 기계 연마용 패드의 크기는 특별히 한정되지는 않는다. 그러나 화학 기계 연마용 패드가 원반형의 형상인 경우, 그 직경은 150 내지 1,200 mm가 바람직하고, 500 내지 800 mm가 특히 바람직하고, 그 두께는 1.0 내지 5.0 mm가 바람직하고, 1.5 내지 3.0 mm가 특히 바람직하다.
본 발명의 화학 기계 연마용 패드는 필요에 따라 연마면에 임의의 형상을 갖는 홈, 또는 그 밖의 오목부를 구비할 수 있다. 홈의 형상으로서, 이들은 동심원형의 홈, 격자형홈, 나선형홈 또는 방사형홈일 수 있다. 그 밖의 오목부로서는, 다수개의 원형 또는 다각형의 오목부가 연마면상에 형성될 수 있다.
본 발명의 화학 기계 연마용 패드는 비연마면의 중앙에 상기 패턴을 형성하지 않는 원형 또는 다각형 오목부를 추가로 구비할 수 있다. 이러한 오목부는 상기 패턴화된 오목부와 함께 스크레치를 방지하는 기능을 나타낸다.
표현 "중앙에"이란 오목부가 엄격하게 수학적 의미로 중앙에 위치한 것 뿐만 아니라 연마용 패드의 비연마면의 중앙이 상기 오목부 영역내에 위치하는 것도 의 미한다.
오목부가 원형인 것이 특히 바람직하다. 오목부가 원형인 경우, 그 직경의 상한은 피연마물, 예를 들어 웨이퍼 직경의 바람직하게는 100％ 이하, 보다 바람직하게는 75％ 이하, 특히 바람직하게는 50％ 이하이다. 오목부가 원형인 경우, 그 직경의 하한은 피연마물의 크기에 상관없이 바람직하게는 1 mm, 더욱 바람직하게는 5 mm이다.
예를 들면, 피연마물로서의 웨이퍼의 직경이 300 mm이고, 오목부가 원형인 경우, 상기 오목부의 직경은 1 내지 300 mm가 바람직하고, 1 내지 225 mm가 보다 바람직하고, 5 내지 150 mm가 특히 바람직하다. 피연마물로서의 웨이퍼의 직경이 200 mm이고, 오목부가 원형인 경우, 상기 오목부의 직경은 1 내지 200 mm가 바람직하고, 1 내지 150 mm가 보다 바람직하고, 5 내지 100 mm가 특히 바람직하다.
오목부의 깊이는 0.01 mm 내지 2.0 mm가 바람직하고, 0.1 mm 내지 1.5 nm가 보다 바람직하고, 0.1 mm 내지 1.0 mm가 특히 바람직하다.
본 발명의 화학 기계 연마용 패드는 연마면에서 비연마면까지 광학적으로 연결하는 광투과 영역을 가질 수 있다. 상기 광투과 영역을 갖는 패드는, 이것이 광학식 종점 검출기를 구비하는 화학 기계 연마용 장치에 설치되는 경우 화학 기계 연마의 종점을 광학적으로 검출하는 것을 가능하게 한다. 본원에 사용되는 표현 "광투과 영역을 갖는"이란 항상 상기 패드가 빛을 완전히 투과시키는 것을 의미하는 것은 아니나, 이 패드가 광학식 종점 검출기로부터 종점 검출용 빛의 일부를 투과시킬 수 있다는 것을 의미한다. 예를 들어, 파장이 100 내지 3,000 nm, 특히 400 내지 800 nm인 빛의 투과율은 바람직하게는 8％ 이상, 보다 바람직하게는 10％ 이상, 특히 바람직하게는 12％ 이상이다.
상기 투과율은 요구되는 것보다 클 필요는 없다. 투과율이 70％ 이하, 특히 65％ 이하, 보다 구체적으로 60％ 이하인 경우, 본 발명의 목적이 달성될 수 있다.
예를 들어, 파장이 633 nm인 빛의 투과율은 바람직하게는 8 내지 70％, 보다 바람직하게는 10 내지 65％, 특히 바람직하게는 12 내지 60％이다.
광투과 영역의 위치는 본 발명의 화학 기계 연마용 패드와 함께 사용되는 화학 기계 연마용 장치의 광학식 종점 검출기의 위치에 상응해야 한다. 광투과 영역은 패드의 중앙 이외의 위치, 예를 들어 광투과 영역의 중앙 또는 광투과 영역의 중심이 화학 기계 연마용 패드의 중앙으로부터 바람직하게는 50 내지 400 mm, 특히 바람직하게는 50 내지 250 mm 떨어진 위치에 위치될 수 있다.
광투과 영역의 평면 형상은 특별히 한정되지는 않지만, 원형, 타원형, 팬(fan)형 (원 또는 루프를 소정 각으로 절삭하여 얻어진 형상), 다각형 (사각형, 직사각형 또는 사다리꼴) 또는 고리형일 수 있다.
화학 기계 연마용 패드의 광투과 영역의 수는 특별히 한정되지는 않지만, 하나 이상일 수 있다. 광투과 영역의 위치는 상기 위치 관계를 만족한다면 특별히 한정되지는 않는다.
상기 광투과 영역은 임의의 방법으로 형성될 수 있다. 바람직하게는, 화학 기계 연마용 패드의 이면의 일부를 박육화하여 상기 광투과 영역을 형성한다. 상기 박육부(thin portion)는 화학 기계 연마용 패드의 최대 두께보다 얇은 두께를 갖는 부분이다. 바람직하게는, 상기 박육부의 평면 형상은 상기 광투과 영역의 평면 형상에 상응한다. 박육부의 단면 형태는, 예를 들어 다각형 (사각형 또는 오각형), 돔형 등일 수 있다.
박육부의 두께는 특별히 한정되지는 않지만, 박육부의 가장 작은 두께가 0.1 내지 3.0 mm인 것이 바람직하고, 0.3 내지 3.0 mm인 것이 보다 바람직하다. 박육부의 두께가 0.1 mm보다 작은 경우, 이 부분에 대한 기계 강도를 충분히 높게 확보하기 어렵다.
박육부의 크기는 구체적으로 한정되지는 않는다. 박육부가 원형인 경우, 그 직경이 5 내지 100 mm인 것이 바람직하고, 고리형인 경우 그 폭은 5 mm 이상인 것이 바람직하고, 직사각형 또는 타원형의 경우, 그의 긴 직경은 10 내지 200 mm인 것이 바람직하고, 그의 보다 짧은 직경은 5 내지 100 mm가 바람직하다.
상기 박육부가 광투과 영역으로서의 화학 기계 연마용 패드의 비연마 이면 상에 형성되는 경우, 본 발명의 주요 특징인 이면 상의 오목부 패턴이 상기 영역에서 파괴되지만 그로 인해 본 발명의 효과가 상쇄되지는 않는다.
본 발명의 화학 기계 연마용 패드는 상기 특징을 갖고 화학 기계 연마용 패드로서 작용할 수 있는 것이라면 어떠한 물질로도 제조될 수 있다. 화학 기계 연마용 패드 기능 중에서, 화학 기계 연마시 슬러리를 유지하고 연마 부스러기를 일시적으로 보유하는 기능을 갖는 세공을 연마 전에 형성하는 것이 바람직하다. 따라서, 화학 기계 연마용 패드는 수용성 입자 및 이 수용성 입자가 분산되어 있는 수불용성 매트릭스를 포함하는 물질, 또는 공동 및 이 공동이 분산되어 있는 수불 용성 부재를 포함하는 물질, 예를 들어 발포체로 제조되는 것이 바람직하다.
이 중에서, 상기 첫번째 물질은 연마시 수성 매질과 고체 물질을 함유하는 슬러리의 수성 매질에 수용성 입자를 접촉시켜 형성되는 세공내에 슬러리를 유지하여 매질 중에서 이들을 용해시키거나 팽윤시키고 이들을 제거할 수 있다. 한편, 상기 두번째 물질은 미리 공동으로서 형성되는 세공에 슬러리를 유지할 수 있다.
상기 "수불용성 매트릭스"의 물질은 특별히 한정되지 않지만, 소정 형상 및 소정 특성을 갖도록 성형하는 것이 용이하고, 적절한 경도 및 적절한 탄성을 제공할 수 있기 때문에 유기 물질이 바람직하다. 이러한 유기 물질의 예로는, 열가소성 수지, 엘라스토머, 고무 (가교 고무) 및 경화 수지(열 또는 광에 의해 경화된 수지, 예를 들어 열경화 수지 또는 광경화 수지) 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 조합으로 사용될 수 있다.
상기 열가소성 수지로는 1,2-폴리부타디엔 수지, 폴리올레핀계 수지, 예를 들어 폴리에틸렌, 폴리스티렌계 수지, 폴리아크릴계 수지, 예를 들어 (메트)아크릴레이트계 수지, 비닐에스테르 수지 (아크릴 수지를 제외함), 폴리에스테르계 수지, 폴리아미드계 수지, 불소 수지, 예를 들어 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리카보네이트 수지, 폴리아세탈 수지 등을 들 수 있다.
상기 엘라스토머로는 디엔계 엘라스토머, 예를 들어 1,2-폴리부타디엔, 폴리올레핀계 엘라스토머 (TPO), 스티렌계 엘라스토머, 예를 들어 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체 (SBS) 및 그의 수소 첨가 블록 공중합체 (SEBS), 열가소성 폴리우레탄계 엘라스토머 (TPU), 열가소성 엘라스토머, 예를 들어 열가소성 폴리에스 테르계 엘라스토머 (TPEE) 및 열가소성 폴리아미드계 엘라스토머 (TPAE), 실리콘수지계 엘라스토머 및 불소 수지계 엘라스토머 등을 들 수 있다. 상기 고무로는 공액 디엔계 고무, 예를 들어 부타디엔계 고무(고급 시스-부타디엔 고무, 저급 시스-부타디엔 고무 등), 이소프렌계 고무, 스티렌-부타디엔계 고무 및 스티렌-이소프렌계 고무, 니트릴계 고무, 예를 들어 아크릴로니트릴-부타디엔계 고무, 아크릴계 고무, 에틸렌-α-올레핀계 고무, 예를 들어 에틸렌-프로필렌계 고무 및 에틸렌-프로필렌-디엔계(EPDM) 고무, 및 그 밖의 고무, 예를 들어 부틸 고무, 실리콘 고무 및 불소 고무 등을 들 수 있다.
상기 경화 수지로는 우레탄계 수지, 에폭시계 수지, 아크릴계 수지, 불포화 폴리에스테르계 수지, 폴리우레탄-우레아계 수지, 우레아계 수지, 규소계 수지, 페놀계 수지 및 비닐에스테르계 수지 등을 들 수 있다.
상기 유기 물질은 산 무수물기, 카르복실기, 히드록실기, 에폭시기 또는 아미노기에 의해 변성된 것일 수도 있다. 후술하는 수용성 입자와 유기 물질 슬러리와의 친화성을 변성에 의해 조정할 수 있다.
이러한 유기 물질은 단독으로 또는 2 종 이상의 조합으로 사용될 수 있다.
또한, 상기 유기 물질은 부분적으로 또는 전체적으로 가교 중합체 또는 미가교 중합체일 수 있다. 따라서, 수불용성 매트릭스는 가교 중합체 단독으로, 가교 중합체와 미가교 중합체의 혼합물로, 또는 미가교 중합체 단독으로 구성될 수 있다. 가교 중합체 단독 또는 가교 중합체와 미가교 중합체의 혼합물이 바람직하다. 가교 중합체가 함유된 경우, 수불용성 매트릭스에 탄성 회복력이 제공되어 연마시 화학 기계 연마용 패드에 인가되는 전단 응력에 의해 야기되는 변위를 감소시킬 수 있다. 또한, 연마시 및 드레싱시에 수불용성 매트릭스의 과도한 팽창에 의해 세공이 탄성적으로 변형되는 것 및 화학 기계 연마용 패드 표면에 과도하게 보풀이 생기는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 따라서, 드레싱시에도 세공이 효율적으로 형성되고, 이로써 연마시 슬러리의 유지성 저하를 방지할 수 있고 또한 패드에 보풀을 적게 발생시킴으로써 연마 평탄성을 손상하지 않는다. 상기 물질의 가교 방법은 구체적으로 한정되지는 않는다. 예를 들어, 유기 과산화물, 황 또는 황화합물을 사용하는 화학적 가교 또는 전자선을 사용하는 방사 가교가 사용될 수 있다.
이 가교 중합체로는 상기 유기 물질 중에서 가교 고무, 경화 수지, 가교 열가소성 수지 또는 가교 엘라스토머 등을 사용할 수 있다. 이들 중에서도, 대다수의 슬러리 중에 함유되는 강산 또는 강알칼리에 대하여 안정적이고 물 흡수에 의한 연화가 적은 가교 열가소성 수지 및(또는) 가교 엘라스토머가 바람직하다. 가교 열가소성 수지 및 가교 엘라스토머 중에서도 유기 과산화물을 사용하여 가교된 것이 더욱 바람직하고, 가교 1,2-폴리부타디엔이 특히 바람직하다.
상기 가교 중합체의 함유량은 특별히 한정되지 않지만, 수불용성 매트릭스에 대해 바람직하게는 30 부피％ 이상, 보다 바람직하게는 50 부피％ 이상, 특히 바람직하게는 70 부피％ 이상이고, 100 부피％일 수도 있다. 수불용성 매트릭스 중 가교 중합체의 함유량이 30 부피％ 미만인 경우, 가교 중합체를 함유함으로써 얻어지는 효과가 충분히 얻어지지 않을 수 있다.
가교 중합체를 함유하는 수불용성 매트릭스의 시험편을 JIS K6251에 준하여 80℃에서 파단시킬 경우, 상기 수불용성 매트릭스에 대한, 파단 후에 잔류하는 신도(이하, 간단히 "파단 잔류 신도"로 나타냄)가 100％ 이하일 수 있다. 파단 후 시험편의 표선(bench mark)간 합계 거리가 파단 전의 표선간 거리의 2 배 이하가 된다. 이 파단 잔류 신도는 바람직하 30％ 이하이고, 보다 바람직하게는 10％ 이하, 특히 바람직하게는 5％ 이하이며, 일반적으로 0％ 이상이다. 상기 파단 잔류 신도가 100％를 초과하면, 연마시 및 면 갱신시에 화학 기계 연마용 패드 표면으로부터 스크랩(scrap)되거나 스크래치된 미세편이 세공을 막아버리는 경향이 있어 불이익이 된다. 상기 "파단 잔류 신도"란, JIS K6251에 구체화된 "가황 고무의 인장 시험 방법"에 준하여 덤벨형(dumbbell-shaped) 시험편 3 호를 인장 속도 500 mm/분 및 시험 온도 80℃에서 파단시키는 인장 시험에서, 파단 및 분할된 시험편의 각각의 표선부터 파단부까지의 합계 거리에서 시험 전의 표선간 거리를 뺌으로써 얻어지는 신도이다. 실제의 연마에 있어서는 접동에 의해 열이 발생하기 때문에 이 시험은 상기 언급된 바와 같이 80℃에서 수행된다.
상기 "수용성 입자"는 이들이 연마용 패드 중의 수성 분산체인 슬러리와 접촉하는 경우에 수불용성 매트릭스로부터 분리되는 입자이다. 상기 입자가 슬러리 중에 함유된 물과 접촉하여 물 중에 용해되는 경우 또는 상기 입자가 물을 흡수하여 팽윤하고 겔화되는 경우, 상기 분리가 발생할 수 있다. 또한, 상기 용해 또는 팽윤은 물과의 접촉에 의해서 뿐 아니라, 메탄올 등의 알코올계 용매를 함유하는 수성 혼합 매질과의 접촉에 의해서도 야기될 수도 있다.
화학 기계 연마용 패드 중 상기 수용성 입자는 세공을 형성하는 효과 이외에 도, 이 패드의 압입 경도를 증가시키는 효과를 갖는다. 예를 들면, 본 발명의 연마용 패드의 쇼어(shore) D 경도는 수용성 입자를 첨가함으로써 바람직하게는 35 이상, 보다 바람직하게는 50 내지 90, 특히 바람직하게는 60 내지 85이며, 일반적으로 100 이하로 설정될 수 있다. 쇼어 D 경도가 35 이상이면, 피연마물에 인가되는 압력을 증가시킬 수 있고, 이에 따라 연마 속도를 증진시킬 수 있다. 또한, 높은 연마 평탄성이 얻어진다. 따라서, 이 수용성 입자는 화학 기계 연마용 패드에 대한 압입 경도를 충분히 높게 확보할 수 있는 중실체인 것이 특히 바람직하다.
상기 수용성 입자의 물질은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 유기계 수용성 입자 또는 무기계 수용성 입자를 들 수 있다. 유기계 수용성 입자를 형성하기 위한 물질의 예로는 당류 (다당류, 예를 들어 전분, 덱스트린 및 시클로덱스트린, 락토스, 만니톨 등), 셀룰로오스류 (예를 들어, 히드록시프로필셀룰로오스, 메틸셀룰로오스 등), 단백질, 폴리비닐 알코올, 폴리비닐피롤리돈, 폴리아크릴산, 폴리에틸렌옥시드, 수용성의 감광성 수지, 술폰화 폴리이소프렌 및 술폰화 폴리이소프렌 공중합체 등을 들 수 있다. 무기계 수용성 입자를 형성하기 위한 물질의 예로는 아세트산칼륨, 질산칼륨, 탄산칼륨, 탄산수소칼륨, 염화칼륨, 브롬화칼륨, 인산칼륨 및 질산마그네슘 등을 들 수 있다. 이러한 수용성 입자는 단독으로 또는 2 종 이상의 조합으로 사용될 수 있다. 수용성 입자는 소정의 단일 물질 또는 2 종 이상의 상이한 물질로 제조될 수 있다.
상기 수용성 입자는 평균 입경이 0.1 내지 500 ㎛인 것이 바람직하고, 0.5 내지 100 ㎛인 것이 보다 바람직하다. 이 세공은 크기가 0.1 내지 500 ㎛인 것이 바람직하고, 0.5 내지 100 ㎛인 것이 보다 바람직하다. 수용성 입자의 평균 입경이 0.1 ㎛ 미만인 경우, 형성되는 세공은 그 크기가 통상 사용하는 지립보다 작아지기 때문에, 슬러리를 충분히 유지할 수 있는 연마용 패드를 얻기 어려워지는 경향이 있다. 평균 입경이 500 ㎛를 초과하는 경우, 형성되는 세공은 그 크기가 너무 커져서, 얻어지는 연마용 패드의 기계적 강도 및 연마 속도를 저하시키는 경향이 있다.
이 수용성 입자의 함유량은 수불용성 매트릭스와 수용성 입자와의 합계를 100 부피％로 한 것을 기준으로 10 내지 90 부피％인 것이 바람직하고, 15 내지 60 부피％인 것이 보다 바람직하고, 20 내지 40 부피％인 것이 특히 바람직하다. 상기 수용성 입자의 함유량이 10 부피％ 미만인 경우, 세공은 얻어지는 연마용 패드에 완전히 형성되지 않아 연마 속도를 저하시키는 경향이 있다. 수용성 입자의 함유량이 90 부피％ 초과인 경우에는, 얻어지는 연마용 패드의 내부에 존재하는 수용성 입자가 팽윤 또는 용해되는 것을 완전히 방지하기 어려울 수 있어, 얻어지는 연마용 패드의 경도 및 기계적 강도를 적절한 값으로 유지하기 어려워진다.
수용성 입자는 이들이 연마용 패드내의 표층에 노출된 경우에만 물중에 용해되고, 이들이 연마용 패드 내부에 존재하는 경우에는 흡습하거나 팽윤하지 않는 것이 바람직하다. 따라서, 수용성 입자는 이들의 최외부의 적어도 일부에 흡습을 방지하는 외피를 구비할 수 있다. 이 외피는 수용성 입자에 물리적으로 흡착하거나, 수용성 입자와 화학적으로 결합하거나, 물리적 흡착과 화학적 결합 모두에 의해 수용성 입자와 접촉하고 있을 수 있다. 이러한 외피는 에폭시 수지, 폴리이미드, 폴 리아미드 또는 폴리실리케이트로 제조될 수 있다. 상기 외피는 수용성 입자의 일부에만 형성되어 있는 경우에도 상기 효과를 충분히 얻을 수 있다.
상기 수불용성 매트릭스는 수용성 입자와의 친화성 및 수불용성 매트릭스 중의 수용성 입자의 분산성을 제어하기 위해 상용화제를 함유할 수 있다. 상용화제의 예로는 산 무수물기, 카르복실기, 히드록실기, 에폭시기, 옥사졸린기 또는 아미노기에 의해 변성된 단독중합체, 블록 공중합체 및 랜덤 공중합체, 비이온계 계면활성제 및 커플링제 등을 들 수 있다.
공동을 분산시킴으로써 형성되는 수불용성 매트릭스를 포함하는 화학 기계 연마용 패드를 구성하는 수불용성 매트릭스 (발포체 등)는 폴리우레탄, 멜라민 수지, 폴리에스테르, 폴리술폰 또는 폴리비닐 아세테이트로 제조된다.
상기 수불용성 매트릭스에 분산된 공동의 평균 크기는 0.1 내지 500 ㎛인 것이 바람직하고, 0.5 내지 100 ㎛인 것이 보다 바람직하다.
상기 물질 이외에도, 본 발명의 화학 기계 연마용 패드는 지립, 산화제, 알칼리 금속의 수산화물, 산, pH 조절제, 계면활성제 및 스크래치 방지제를 추가로 함유할 수 있다. 이들 중 지립 및 산화제는 함유하지 않는 것이 바람직하다.
본 발명의 화학 기계 연마용 패드의 제조 방법은 특별히 한정되지 않고, 화학 기계 연마용 패드가 갖는 오목부의 형성 방법도 또한 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 화학 기계 연마용 패드가 될 화학 기계 연마용 패드용 조성물을 제조하고 이 조성물을 원하는 개략적인 형태로 성형한 후, 이 성형품을 절삭하여 오목부를 형성한다. 또는, 오목부를 형성하는 패턴을 갖는 금형에서 화학 기계 연마용 패드용 조성물을 성형함으로써 화학 기계 연마용 패드의 오목부 및 개략적인 형상을 동시에 형성한다.
화학 기계 연마용 패드용 조성물을 얻는 방법은 특별히 한정되지 않는다. 상기 조성물은 소정의 유기 물질을 비롯한 필요한 물질을 혼합기로 혼련하여 제조할 수 있다. 혼합기로는 공지의 장치, 예를 들면 롤(roll), 혼련기, 벤버리(Banbury) 믹서 또는 압출기 (단축 또는 다축) 등을 들 수 있다.
수용성 입자를 함유하는 화학 기계 연마용 패드를 제조하기 위한, 수용성 입자를 함유하는 화학 기계 연마용 패드용 조성물은, 예를 들면 수불용성 매트릭스, 수용성 입자 및 그 밖의 첨가제 등을 함께 혼련하여 제조될 수 있다. 이들을 가열하에 혼련하여, 혼련시에 이들을 쉽게 가공할 수 있는 것이 바람직하다. 혼련 온도에서 수용성 입자는 고체인 것이 바람직하다. 상기 입자가 고체인 경우, 수용성 입자의 수불용성 매트릭스와의 상용성에 상관없이 이를 상기의 바람직한 평균 입경으로 분산시킬 수 있다.
따라서, 수용성 입자의 유형은 사용하는 수불용성 매트릭스의 가공 온도에 따라 선택된다.
본 발명의 화학 기계 연마용 패드는 상기 패드의 비연마면측 상에 기저층을 포함하는 다층형 패드일 수 있다.
상기 기저층은 화학 기계 연마용 패드의 연마면을 이면측 상에서 지지하기 위한 층이다. 상기 기저층의 특성은 특별히 한정되지 않지만, 패드 본체보다 연질인 것이 바람직하다. 다층형 연마용 패드가 보다 연질인 기저층을 구비하면, 패드 본체의 두께가 얇은 경우, 예를 들면, 1.0 mm 이하인 경우에도 연마시에 패드 본체가 부유하거나 연마층 표면이 만곡하는 것을 방지할 수 있어 안정적으로 연마를 행할 수 있다. 이 기저층의 경도는 패드 본체의 쇼어 D 경도의 90％ 이하가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 50 내지 90％이고, 보다 더 바람직하게는 50 내지 80％이고, 특히 바람직하게는 50 내지 70％이다.
기저층은 다공질 물질 (발포체) 또는 비다공질 물질로 제조될 수 있다. 또한, 그의 평면 형상은 특별히 한정되지 않고, 연마층의 평면 형상과 동일하거나 상이할 수 있다. 이 기저층은, 예를 들면 원형 또는 다각형(예를 들어, 사각형) 등일 수 있다. 상기 기저층의 두께도 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 0.1 내지 5 mm가 바람직하고, 0.5 내지 2 mm가 더욱 바람직하다.
기저층 물질도 특별히 한정되지 않지만, 소정의 형상 및 소정의 특성을 가짐으로써 성형이 용이하고, 적절한 탄성 등을 부여할 수 있기 때문에, 유기 물질이 바람직하다.
본 발명의 상기 화학 기계 연마용 패드는 평탄 피연마면 및 높은 연마 속도를 제공할 수 있고, 충분히 장기 작동 수명을 갖는다.
본 발명의 화학 기계 연마용 패드는 시판 구입가능한 연마 장치에 설치되어 공지된 방법에 따라 화학 기계 연마 단계에 사용될 수 있다.
화학 기계 연마가 본 발명의 화학 기계 연마용 패드를 사용하여 수행되는 경우, 피연마면이 스크래치되는 것을 방지할 수 있고, 우수한 평탄성을 갖는 피연마면을 얻을 수 있다.
<실시예>
실시예 1
(1) 화학 기계 연마용 패드의 제작
(1-1) 화학 기계 연마용 패드용 조성물의 제조
1,2-폴리부타디엔(JSR 가부시끼가이샤제(JSR Corporation), JSR RB830(상표명)) 80 부피부와, β-시클로덱스트린 (요코하마 고꾸사이 바이오 겡큐쇼 가부시끼가이샤제(Bio Research Corporation of Yokohama), 덱시펄(Dexy Pearl)(상표명) β-100, 평균 입경 20 ㎛) 20 부피부를 160℃에서 가열된 압출기에 의해 60 rpm 하에 2분간 함께 혼련하였다. 그 후, 퍼쿠밀(Percumyl) D (상품명, 닛본 유시 가부시끼가이샤제(NOF Corporation), 디쿠밀퍼옥시드 40 중량％ 함유)를 0.722 중량부(1,2-폴리부타디엔 100 중량부를 기준으로 디쿠밀퍼옥시드 0.4 중량부와 등가량임)의 양으로 첨가하고, 60 rpm 및 120℃에서 2분 간 더 혼련하여 화학 기계 연마용 패드용 조성물의 펠렛을 얻었다.
(1-2) 패드의 개략적인 형상의 형성
상기 펠렛을 하반의 일부에서 경면 볼록부 (장직경 59 mm, 단직경 21 mm, 높이 0.6 mm, 이것의 중앙은 원형 패드의 개략적인 형상의 중앙으로부터 100 mm 떨어진 위치에 위치하고, 볼록부의 중앙 및 볼록부의 장직경측에 평행하게 통과하는 직선은 원형 패드의 개략적인 형상의 직경 방향과 평행임)를 갖는 금형내에서 170℃ 하에 18 분간 가열하여 가교시킴으로써, 직경이 600 mm이고, 두께가 2.5 mm이며, 이면(비연마면)의 일부가 박육화된 원반형의 성형품을 제조하였다. 이 박육부는 상기 화학 기계 연마용 패드를 광학식 검출기가 장착된 화학 기계 연마용 장치에 설치했을 때, 빛이 투과하는 종점 검출용 광투과 영역에 상응한다.
(1-3) 화학 기계 연마용 패드의 제작
이어서, 시판 구입가능한 절삭기를 이용하여 상기 성형품의 연마면측에 폭 0.5 mm, 피치 2.0 mm, 깊이 1.0 mm의 동심원형의 홈(단면 형태는 직사각형임)을 형성하였다.
또한, 시판 구입가능한 절삭기를 이용하여 상기 성형품의 비연마면측에 폭 1.0 mm, 피치 2.0 mm, 깊이 0.5 mm의 동심원형의 홈(단면 형상은 직사각형임)을 형성하였다 (홈은 상기 광투과 영역에 상응하는 위치에 형성되지 않음). 또한, 비연마면의 중앙에 직경 100 mm, 깊이 0.5 mm의 원형 오목부를 형성하고, 상기 패드와 평면 형상이 동일한 양면 코팅 접착 테이프를 비연마면에 부착하고, 종점 검출을 위해 박육부(광투과 영역)를 덮는 양면 코팅 접착 테이프의 부분을 잘라냈다.
도 1은 비연마면측에 형성된 오목부의 개략도이다.
(2) 화학 기계 연마 성능의 평가
(2-1) 실리카 지립을 함유하는 화학 기계 연마용 수성 분산체를 사용하는 PETEOS막의 연마
상기에서 제작된 화학 기계 연마용 패드를 화학 기계 연마용 장치 (가부시끼가이샤 에바라 세이사꾸쇼제(Ebara Corporation), EPO112)의 정반상에 접착 테이프를 사용하여 결합시킴으로써 고정시켜, 상기 표면 상에 패턴화되지 않은 PETEOS막 (촉진제로서 플라스마를 사용하여 화학 증착법에 의해 테트라에틸 오르토실리케이 트로부터 형성된 SiO2막)을 갖고 직경이 200 mm인 웨이퍼의 화학 기계 연마를 하기 조건 하에 수행하였다.
화학 기계 연마용 수성 분산체:
이온 교환수로 3 배 희석한 CMS-1101 (상품명, JSR 가부시끼가이샤제, 실리카 지립 함유)
수성 분산체 공급 속도: 200 ml/분
정반 회전수: 70 rpm
헤드 회전수: 63 rpm
헤드 압력: 4 psi
연마 시간: 2분
상기 화학 기계 연마에서, 연마 속도는 200 nm/분이고, 면내 균일성은 1.2％이고, 웨이퍼 전체면 상의 스크래치수는 3 개였다.
상기 연마 속도, 면내 균일성 및 스크래치수를 하기와 같이 측정하였다.
웨이퍼의 단부로부터 10 mm 내측으로 들어간 지점에서 직경의 반경 방향으로 3.75 mm 간격으로 잡은 49점에서 연마 전후의 막 두께를 광학식 두께 측정기를 이용하여 측정하고, 49점에서의 연마 전후의 막 두께차의 평균값을 연마 속도로 취하여, 하기 식을 근거로 49점에서의 막 두께차로부터 면내 균일성을 계산하였다.
면내 균일성 = (막 두께의 표준 편차)/(막 두께 차이의 평균값)x100(％)
상기 웨이퍼의 전체 피연마면 상에 형성된 총 스크래치 수를 웨이퍼 결함 검 사 장치(KLA·텐코올사제(KLA-Tencor Co., Ltd), KLA2351)로 계측하였다.
(2-2) 세리아 지립을 함유하는 화학 기계 연마용 수성 분산체를 사용하는 PETEOS막의 연마
(1)에서와 동일한 방식으로 제작된 화학 기계 연마용 패드를 접착 테이프를 사용하여 화학 기계 연마용 장치(가부시끼가이샤 에바라 세이사꾸쇼제, EPO112)의 정반상에 결합시킴으로써 고정시켜, 상기 표면에 패턴화되지 않은 PETEOS막을 갖고 직경이 200 mm인 웨이퍼의 화학 기계 연마를 하기 조건 하에 수행하였다.
화학 기계 연마용 수성 분산체:
세리아 및 폴리아크릴산의 암모늄염을 각각 1 중량%의 양으로 함유하는 수성 분산체
수성 분산체 공급 속도: 150 ml/분
정반 회전수: 50 rpm
헤드 회전수: 70 rpm
헤드 압력: 3 psi
연마 시간: 1분
상기 화학 기계 연마에서, (2-1)에서와 동일한 방식으로 연마 속도, 면내 균일성 및 웨이퍼 전체면 상의 스크래치 수를 측정하였을 때, 이들은 각각 170 nm/분, 1.4％ 및 2 개였다.
(2-3) 구리 패턴 및 저유전체 절연막을 갖는 웨이퍼의 연마
(1)에서와 동일한 방식으로 제작된 화학 기계 연마용 패드의 동심원형의 홈 을 따라 절삭된 직경 508 mm의 절삭편을 광학식 종점 검출기(미라/메사 오브 어플라이드 머티리얼스 가부시키가이샤제(Mirra/Mesa of Applied Materials Co., Ltd.))가 장착된 화학 기계 연마용 장치의 정반상에 접착 테이프를 사용하여 결합시킴으로써 고정시켜, 2-단계의 피연마물로서의 세마텍(Sematech)800BDM001(상표명, 인터네셔널 세마텍 가부시키가이샤제(International SEMATECH Co., Ltd.), 실리콘 기판, 이 실리콘 기판 상의 탄화규소층, 이 탄화규소층 상의 배선부 이외 부분의 블랙 다이아몬드(Black Diamond) 저유전체 절연막층(상표명, 어플라이드 머티리얼스 가부시키가이샤제), 방벽 금속으로서의 탄탈륨층 및 이 탄탈륨층 상의 상기 열거된 배선 물질로서의 구리층으로 이루어진 시험 웨이퍼)의 화학 기계 연마를 하기 조건하에 수행하였다.
화학 기계 연마용 장치의 광학식 종점 검출기를 이용하여 레이저선의 반사율을 모니터하여, 연마가 시작되는 시간부터 반사율이 변화되는 시간까지에 1.2를 곱합으로써 제1 단계 연마 시간을 계산하였다.
제1 단계 연마 조건
화학 기계 연마용 수성 분산체:
부피비가 11:1인 iCue5003 (상품명, 캐보트 마이크로일렉트로닉스 코., 엘티디.(Cabot Microelectronics Co., Ltd.), 실리카 지립 함유) 및 30 중량％의 과산화수소 용액의 혼합물
수성 분산체 공급 속도: 300 ml/분
정반 회전수: 120 rpm
헤드 회전수: 35 rpm
헤드 압력:
보유 고리 압력: 5.5 psi
막 압력: 3.0 psi
내부 튜브 압력: 0.0 psi
제2 단계 연마 조건
화학 기계 연마용 수성 분산체:
CMS-8301 (상표명, JSR 가부시키가이샤) 및 과산화수소 30 중량％를 함유하는 용액 1 중량％의 혼합물
수성 분산체 공급 속도: 200 ml/분
정반 회전수: 60 rpm
헤드 회전수: 54 rpm
헤드 압력:
보유 고리 압력: 5.5 psi
막 압력: 3.0 psi
내부 튜브 압력: 0.0 psi
연마 시간: 100 초
상기 웨이퍼의 전체 피연마면 상의 총 스크래치 수는 웨이퍼 결함 검사 장치(KLA·텐코올사제, "KLA2351")로 계측하였는데, 구리 배선 상에 7개의 스크래치 및 저유전체 절연막 상에는 3개의 스크래치가 존재하였다.
실시예 2
화학 기계 연마용 패드를 실시예 1의 (1) 화학 기계 연마용 패드의 제작에서와 동일한 방식으로 제조하였고, 상기 연마용 패드와 동일한 평면 형상 및 동일한 두께를 갖는 발포형 폴리우레탄으로 제조된 기저층을 상기 연마용 패드와 평면 형상이 동일한 양면 코팅 접착 테이프로 비연마면(이면)에 고정시켰다. 또한, 상기 연마용 패드와 평면 형상이 동일한 양면 코팅 접착 테이프를 기저층의 이면에 부착하였다. 이어서, 패드의 광투과 영역을 덮는 양면 코팅 접착 테이프의 부분을 패드의 이면에 부착하고, 기저층 및 이 기저층의 이면에 부착된 양면 코팅 접착 테이프를 절삭 제거하여 기저층을 포함하는 화학 기계 연마용 패드를 제조하였다.
상기에 따라 제작된 기저층을 포함하는 화학 기계 연마용 패드를 사용하는 것을 제외하고는, 상기 화학 기계 연마 성능을 실시예 1에서와 동일한 방식으로 평가하였다. 이 결과를 표 1에 나타낸다.
실시예 3
화학 기계 연마용 패드용 조성물의 펠렛을 실시예 1의 (1-1) 화학 기계 연마용 패드용 조성물의 제조와 동일한 방식으로 얻었다.
상기 펠렛을 하반의 일부에서 경면 볼록부 및 다수개의 원주형 볼록부를 갖는 금형내에서 170℃ 하에 18 분간 가열하여 가교시킴으로써, 직경이 600 mm이고, 두께가 2.5 mm인 원반형의 성형품을 제조하였다. 상기 경면 볼록부는 장직경이 59 mm이고, 단직경이 21 mm이고, 높이가 0.6 mm이며, 그 중앙이 원형 패드의 개략적인 형상의 중앙으로부터 100 mm 떨어진 위치에 위치하고, 볼록부의 중앙 및 볼록부의 장직경측에 평행하게 통과하는 직선이 원형 패드의 개략적인 형상의 직경 방향과 평행이었다. 상기 다수의 원주형 볼록부는 직경 5 mm 및 높이 1.0 mm이고, 상기 패드 중앙으로부터 반경 250 mm의 영역(상기 경면 볼록부에 상응하는 부분 제외) 내에 피치가 10 mm인 격자의 각 교차점에 위치하였다. 상기 볼록부에 상응하는 오목부를 상기에서 얻어지는 원반형 성형품의 이면에 형성하였다. 이들 오목부 중에서, 화학 기계 연마용 패드를 광학식 검출기가 장착된 화학 기계 연마용 장치에 설치한 경우, 경면 볼록부에 의해 형성되는 오목부는 종점 검출을 위해 빛을 투과시키는 광투과 영역에 상응하였다.
폭이 0.5 mm, 피치가 2.0 mm, 깊이가 1.0 mm인 동심원형의 홈 (직사각형 단면 형태를 가짐)을 시판 구입가능한 절삭기에 의해 상기 성형품의 볼록면에 형성하였다.
이후, 상기 패드와 평면 형상이 동일한 양면 코팅 접착 테이프를 비연마면측에 부착하고, 종점 검출을 위해 박육부 (광투과 영역)를 덮는 양면 코팅 접착 테이프 부분을 절삭 제거하였다.
도 2는 비연마면측에 형성된 오목부의 개략도이다.
상기에 따라 제작된 화학 기계 연마용 패드를 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1에서와 동일한 방식으로 화학 기계 연마 성능을 평가하였다. 그 결과를 표 1에 나타낸다.
실시예 4
실시예 1에서의 (1-1) 화학 기계 연마용 패드용 조성물의 제조 및 (1-2) 패 드의 개략적인 형상의 형성에서와 동일한 방식으로 원반형 성형품을 얻었다.
폭이 0.5 mm, 피치가 2.0 mm, 깊이가 1.0 mm인 동심원형의 홈 (직사각형 단면 형태를 가짐)을 시판 구입가능한 절삭기에 의해 상기 성형품의 연마면측에 형성하였다. 폭이 1.0 mm, 깊이가 0.5 mm, 피치가 20 mm인 격자 홈 (직사각형 단면 형태를 가짐)을 상기 성형품의 비연마면측 패드의 중앙으로부터 반경 250 mm의 영역 (광투과 영역에 상응하는 부분은 제외)에 형성하였다.
이후, 상기 패드와 평면 형상이 동일한 양면 코팅 접착 테이프를 비연마면측에 부착하고, 종점 검출을 위해 박육부 (광투과 영역)를 덮는 양면 코팅 접착 테이프 부분을 절삭 제거하였다.
도 3은 비연마면측에 형성된 오목부의 개략도이다.
상기에 따라 제작된 화학 기계 연마용 패드를 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1에서와 동일한 방식으로 화학 기계 연마 성능을 평가하였다. 그 결과를 표 1에 나타낸다.
실시예 5
롬 앤 하스 일렉트로닉스, 머트리얼스, 코., 엘티디.(Rohm and Haas Electronics, Materials Co., Ltd.)의 IC1000 화학 기계 연마용 패드 (단일층으로 이루어짐)의 비연마면 (이면)에서 양면 코팅 접착 테이프를 제거하고, 폭이 1.0 mm, 피치가 2.0 mm, 깊이가 0.5 mm인 동심원형의 홈 (직사각형 단면 형태를 가짐)을 시판 구입가능한 절삭기에 의해 비연마면측(이면)에 형성하였다. 이후, 상기 패드와 평면 형상이 동일한 양면 코팅 접착 테이프를 상기 비연마면측에 부착하였다.
상기에 따라 제작된 화학 기계 연마용 패드를 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1에서와 동일한 방식으로 화학 기계 연마 성능을 평가하였다. 상기 얻어지는 화학 기계 연마용 패드는 광학식 종점 검출기로부터 검출광을 투과하는 광투과 부분을 갖지 않고, (2-3) 구리 패턴 및 저유전체 절연막을 갖는 웨이퍼의 연마에서 제1 단계 연마를 광학식 종점 검출기를 사용하지 않고 120 초동안 수행하였다.
그 결과를 표 1에 나타낸다.
비교예 1
실시예 1에서의 (1-1) 화학 기계 연마용 패드용 조성물의 제조 및 (1-2) 패드의 개략적인 형상 형성에서와 동일한 방식으로 수행하여 원반형 성형품을 얻었다.
이어서, 폭이 0.5 mm, 피치가 2.0 mm, 깊이가 1.0 mm인 동심원형의 홈 (직사각형 단면 형태를 가짐)을 시판 구입가능한 절삭기에 의해 상기 성형품의 연마면측에 형성하였다. 이후, 상기 패드와 평면 형상이 동일한 양면 코팅 접착 테이프를 비연마면측에 부착하고, 상기 종점 검출을 위해 박육부 (광투과 영역)를 덮는 양면 코팅 접착 테이프 부분을 절삭 제거하여 비연마면측에 오목부가 없는 화학 기계 연마용 패드를 제조하였다.
상기에 따라 제작된 화학 기계 연마용 패드를 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1에서와 동일한 방식으로 화학 기계 연마 성능을 평가하였다. 그 결과를 표 1에 나타낸다.
비교예 2
실시예 1에서의 (1-1) 화학 기계 연마용 패드용 조성물의 제조 및 (1-2) 패드의 개략적인 형상의 형성에서와 동일한 방식으로 수행하여 원반형 성형품을 얻었다.
이어서, 폭이 0.5 mm, 피치가 2.0 mm, 깊이가 1.0 mm인 동심원형의 홈 (직사각형 단면 형태를 가짐)을 시판 구입가능한 절삭기에 의해 상기 성형품의 연마면측에 형성하였다. 폭이 1.0 mm, 깊이가 0.5 mm, 피치가 20 mm인 격자 홈 (직사각형 단면 형태를 가짐)을 상기 성형품의 전체 비연마면측 (광투과 영역에 상응하는 부분은 제외함)에 형성하였다. 형성된 격자홈은 상기 패드의 단부에 도달하였다. 이후, 상기 패드와 평면 형상이 동일한 양면 코팅 접착 테이프를 비연마면측에 부착하고, 종점 검출을 위해 박육부 (광투과 영역)를 덮는 양면 코팅 접착 테이프 부분을 절삭 제거하였다.
도 4는 상기 비연마면측에 형성된 오목부의 개략도이다.
상기에 따라 제작된 화학 기계 연마용 패드를 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1에서와 동일한 방식으로 화학 기계 연마 성능을 평가하였다. 그 결과를 표 1에 나타낸다.
비교예 3
롬 앤 하스 일렉트로닉스, 머트리얼스, 코., 엘티디.의 IC1000 화학 기계 연마용 패드 (단일층으로 이루어짐)를 사용하는 것을 제외하고, 실시예 1에서와 동일한 방식으로 화학 기계 연마 성능을 평가하였다. 상기 화학 기계 연마용 패드는 광학식 종점 검출기로부터 검출광을 투과하는 광투과 부분을 갖지 않고, (2-3) 구리 패턴 및 저유전체 절연막을 갖는 웨이퍼의 연마에서 제1 단계 연마를 광학식 종점 검출기를 사용하지 않고 120 초동안 수행하였다. 그 결과를 표 1에 나타낸다.
Figure 112004051039286-pat00001
본 발명은 화학 기계 연마 공정에서의 피연마면의 스크래치 발생을 방지할 수 있고, 또한 표면 평탄성이 우수한 피연마면을 제공할 수 있는 화학 기계 연마용 패드를 제공한다.

Claims (6)

  1. 피연마물을 연마하기 위한 면, 상기 면에 대향하는 비연마면 및 이들 면을 연결시키기 위한 단부를 가지며, 상기 비연마면에 형성되어 비연마면에는 도달하고 단부에는 도달하지 않는, 스크래치 발생을 방지하기 위한 오목부 패턴을 포함하고, 상기 비연마면의 중앙부에 스크래치 발생을 방지하기 위한, 패턴을 형성하지 않는 원형 또는 다각형 오목부를 추가로 구비하는 화학 기계 연마용 패드.
  2. 제1항에 있어서, 비연마면에 패턴을 형성하는 오목부가 원형, 타원형, 다각형 또는 홈형인 것인 화학 기계 연마용 패드.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 비연마면의 중앙부 이외의 부분에, 파장이 400 내지 800 nm인 빛의 투과율이 8％ 내지 70％인 영역을 추가로 구비하는 화학 기계 연마용 패드.
  5. 제4항에 있어서, 상기 영역이 비연마면의 중앙부 이외의 부분에 형성된 오목부인 것인 화학 기계 연마용 패드.
  6. 제1항에 있어서, 수불용성 매트릭스 및 상기 수불용성 매트릭스에 분산된 수용성 입자를 포함하는 화학 기계 연마용 패드.
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3872081B2 (ja) * 2004-12-29 2007-01-24 東邦エンジニアリング株式会社 研磨用パッド
US20070149094A1 (en) * 2005-12-28 2007-06-28 Choi Jae Y Monitoring Device of Chemical Mechanical Polishing Apparatus
TWI411495B (zh) * 2007-08-16 2013-10-11 Cabot Microelectronics Corp 拋光墊
KR20100096459A (ko) * 2009-02-24 2010-09-02 삼성전자주식회사 화학적 기계적 연마장치
WO2012082388A2 (en) * 2010-12-16 2012-06-21 3M Innovative Properties Company Composite blocks with void spaces
US9211628B2 (en) * 2011-01-26 2015-12-15 Nexplanar Corporation Polishing pad with concentric or approximately concentric polygon groove pattern
CN102284916A (zh) * 2011-07-04 2011-12-21 南京航空航天大学 具有复合排屑结构的研磨抛光垫
CN102744676A (zh) * 2012-07-26 2012-10-24 上海宏力半导体制造有限公司 用于化学机械研磨的研磨垫以及化学机械研磨设备
US9259818B2 (en) 2012-11-06 2016-02-16 Sinmat, Inc. Smooth diamond surfaces and CMP method for forming
DE102015106441B4 (de) * 2015-04-27 2022-01-27 Infineon Technologies Ag Verfahren zum Planarisieren eines Halbleiterwafers
JP7113626B2 (ja) * 2018-01-12 2022-08-05 ニッタ・デュポン株式会社 研磨パッド
USD982257S1 (en) * 2021-01-20 2023-03-28 The Vetreska Pet Lifestyle Company Cat tree
USD982256S1 (en) * 2021-01-20 2023-03-28 The Vetreska Pet Lifestyle Company Cat tree

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010037856A (ko) * 1999-10-20 2001-05-15 박종섭 화학 기계적 연마용 패드의 구조
KR20020066062A (ko) * 2001-02-08 2002-08-14 주식회사 하이닉스반도체 반도체소자의 화학기계적연마에 의한 스크래치 방지방법
KR20020083136A (ko) * 2001-04-25 2002-11-01 제이에스알 가부시끼가이샤 반도체 웨이퍼용 연마 패드와, 이를 구비한 반도체웨이퍼용 연마 적층체와, 반도체 웨이퍼의 연마 방법
KR20080087012A (ko) * 2006-01-25 2008-09-29 제이에스알 가부시끼가이샤 화학 기계 연마 패드 및 그의 제조 방법

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MY114512A (en) 1992-08-19 2002-11-30 Rodel Inc Polymeric substrate with polymeric microelements
US5650039A (en) 1994-03-02 1997-07-22 Applied Materials, Inc. Chemical mechanical polishing apparatus with improved slurry distribution
JPH08216029A (ja) 1995-02-07 1996-08-27 Daiki:Kk 精密研磨シート
US5921855A (en) 1997-05-15 1999-07-13 Applied Materials, Inc. Polishing pad having a grooved pattern for use in a chemical mechanical polishing system
JP3668046B2 (ja) 1998-05-11 2005-07-06 株式会社東芝 研磨布及びこの研磨布を用いた半導体装置の製造方法
JP3918359B2 (ja) 1998-05-15 2007-05-23 Ｊｓｒ株式会社 研磨パッド用重合体組成物および研磨パッド
US6221298B1 (en) * 1998-11-17 2001-04-24 International Specialty Products, Llc Method and apparatus for manufacturing molded products
US6217426B1 (en) * 1999-04-06 2001-04-17 Applied Materials, Inc. CMP polishing pad
US6171181B1 (en) * 1999-08-17 2001-01-09 Rodel Holdings, Inc. Molded polishing pad having integral window
US6699104B1 (en) * 1999-09-15 2004-03-02 Rodel Holdings, Inc. Elimination of trapped air under polishing pads
JP3925041B2 (ja) 2000-05-31 2007-06-06 Ｊｓｒ株式会社 研磨パッド用組成物及びこれを用いた研磨パッド
US6656019B1 (en) * 2000-06-29 2003-12-02 International Business Machines Corporation Grooved polishing pads and methods of use
JP4686010B2 (ja) 2000-07-18 2011-05-18 ニッタ・ハース株式会社 研磨パッド
US20040259479A1 (en) * 2003-06-23 2004-12-23 Cabot Microelectronics Corporation Polishing pad for electrochemical-mechanical polishing
US6942549B2 (en) * 2003-10-29 2005-09-13 International Business Machines Corporation Two-sided chemical mechanical polishing pad for semiconductor processing

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010037856A (ko) * 1999-10-20 2001-05-15 박종섭 화학 기계적 연마용 패드의 구조
KR20020066062A (ko) * 2001-02-08 2002-08-14 주식회사 하이닉스반도체 반도체소자의 화학기계적연마에 의한 스크래치 방지방법
KR20020083136A (ko) * 2001-04-25 2002-11-01 제이에스알 가부시끼가이샤 반도체 웨이퍼용 연마 패드와, 이를 구비한 반도체웨이퍼용 연마 적층체와, 반도체 웨이퍼의 연마 방법
KR20080087012A (ko) * 2006-01-25 2008-09-29 제이에스알 가부시끼가이샤 화학 기계 연마 패드 및 그의 제조 방법

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Publication number Publication date
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