KR101602544B1

KR101602544B1 - 투과성 영역을 포함하는 연마 패드

Info

Publication number: KR101602544B1
Application number: KR1020137015580A
Authority: KR
Inventors: 켈리 뉴엘; 아바네쉬워 프라사드
Original assignee: 캐보트 마이크로일렉트로닉스 코포레이션
Priority date: 2010-11-18
Filing date: 2011-11-18
Publication date: 2016-03-10
Also published as: MY166716A; JP2013542863A; WO2012068428A3; EP2641268A4; JP5918254B2; KR20130116892A; CN103222034A; SG190249A1; US20130237136A1; WO2012068428A2; CN103222034B; EP2641268A2

Abstract

본 발명은, 불투명한 제1 영역 및 광학 투과성인 제2 영역을 포함하는 연마 패드 본체를 포함하며 여기서 제2 영역은 연마 패드 본체의 적어도 한 부분인 그에 형성된 적어도 하나의 오목부를 갖는 것인 연마 패드를 제공하며, 적어도 하나의 반투명 윈도우 삽입체가 적어도 하나의 오목한 부분에 통합된다. 연마 패드 본체 및 적어도 하나의 반투명 윈도우 삽입체는 상이한 다공성 물질을 포함한다.

Description

투과성 영역을 포함하는 연마 패드 {POLISHING PAD COMPRISING TRANSMISSIVE REGION}

화학적-기계적 연마 ("CMP") 방법은 반도체 웨이퍼, 전계 방출 디스플레이, 및 많은 다른 마이크로전자 기판 상에 편평한 표면을 형성하기 위해 마이크로전자 장치의 제조에서 사용된다. 예를 들면, 반도체 장치의 제조는 일반적으로 다양한 공정 층의 형성, 그러한 층들 중 일부분의 선택적 제거 또는 패턴화, 및 반도체 웨이퍼를 형성하기 위한 반전도성 기판의 표면 위로의 또 추가의 공정 층의 침착을 수반한다. 공정 층은, 예를 들어 절연 층, 게이트 옥시드 층, 전도성 층, 및 금속 또는 유리의 층 등을 포함할 수 있다. 웨이퍼 공정의 특정 단계에서 후속 층의 침착을 위해, 공정 층의 최상부 표면이 평면인 것, 즉 편평한 것이 일반적으로 바람직하다. 전도성 또는 절연성 재료와 같은 침착된 재료를 연마하여 후속 공정 단계를 위해 웨이퍼를 평탄화하는 CMP를 공정 층을 평탄화하는데 사용한다.

기판의 표면의 연마시, 마 공정을 그 자리에서 모니터링하는 것이 종종 유리하다. 연마 공정을 그 자리에서 모니터링하는 한 방법은 개구부(aperture) 또는 윈도우를 갖는 연마 패드의 사용을 수반한다. 개구부 또는 윈도우는 연마 공정 동안 광 검출 시스템에 의한 기판 표면의 점검이 가능하도록 광이 통과할 수 있는 입구를 제공한다. 개구부 또는 윈도우를 갖는 연마 패드는 공지되어 있으며, 반도체 장치와 같은 기판을 연마하는데 사용되어 왔다. 예를 들면, 미국 특허 6,171,181에서는 반투명 영역 및 불투명 영역을 갖는 일체형 성형품을 포함하는 연마 패드를 개시한다. 반투명 영역은 초기에 반투명한 유동성 중합체성 물질의 고체화에 의해 형성되어 중합체성 물질의 일부분이 고체화 후 그의 투명도를 유지하게 된다. 유동성 중합체성 물질의 영역을 급속히 냉각시키면 상기 영역의 고체화가 야기되어 상기 영역 내 물질의 결정화를 최소화하여 무정형 반투명 영역을 제공하게 된다. 미국 특허 6,840,843에서는 반투명 영역을 포함하는 연마 패드를 개시하는데, 여기서 반투명 영역은 반투명 영역을 제공하도록 다공성 중합체성 연마 패드 기판의 영역을 압축시킴으로써 제조된다.

그러나, 개구부 또는 윈도우는 종종 나머지 연마 패드와 상이한 특성, 예컨대 다공성, 경도, 내마모성 등을 갖는다. 이러한 특성의 차이는 종종 기판의 비-균일한 연마로 이어진다. 또한, 개구부 또는 윈도우는 목표 기판 및 검출기로의 최대 광 투과가 가능하도록 통상적으로 설계되었다. 이 사실은 상이한 기판 및 상이한 검출기가 최적의 끝점 검출을 위해 광의 상이한 질 또는 양을 필요로 할 수 있다는 점을 고려하지 않았다. 따라서, 당업계에서는 광학 투과성 영역을 갖는 개선된 연마 패드에 대한 필요성이 계속 존재한다.

<발명의 개요>

본 발명은, (a) 제1 영역 및 제2 영역을 포함하며, 여기서 제1 영역은 불투명하고, 제2 영역은 광학 투과성이고, 제2 영역은 그에 형성된 적어도 하나의 오목부를 갖는 것인 연마 패드 본체, 및 (b) 상기 적어도 하나의 오목부로 통합된 적어도 하나의 반투명 삽입체를 포함하며, 여기서 연마 패드 본체는 제1 다공성 물질을 포함하고, 적어도 하나의 반투명 삽입체는 제1 다공성 물질과 상이한 제2 다공성 물질을 포함하는 것인, 광학 투과성 영역을 포함하는 연마 패드를 제공한다.

본 발명은 또한 (a) 제1 다공성 물질을 포함하는 연마 패드 본체를 제공하는 단계, (b) 연마 패드 본체의 적어도 한 부분인 연마 패드 본체 내에 적어도 하나의 오목부를 형성하는 단계, (c) 제1 다공성 물질과 상이한 제2 다공성 물질을 포함하는, 적어도 하나의 반투명 삽입체를 제공하는 단계, 및 (d) 적어도 하나의 반투명 삽입체를 오목부에 부착시켜 적어도 하나의 광학 투과성 영역을 갖는 연마 패드를 제공하는 단계를 포함하는, 광학 투과성 영역을 갖는 연마 패드의 제조 방법을 제공한다.

도 1은 본 발명의 실시양태에 따른 연마 패드의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시양태에 따른 연마 패드의 단면도이다.
도 3A-3C는 본 발명의 특정 실시양태에 따른 반투명 윈도우의 대표적인 표면 텍스쳐를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시양태에 따른 연마 패드의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시양태에 따른 연마 패드의 단면도이다.

<발명의 상세한 설명>

본 발명은 광학 투과성 영역을 포함하는 연마 패드를 제공한다. 연마 패드는 (a) 제1 영역 및 제2 영역을 포함하며, 여기서 제1 영역은 불투명하고, 제2 영역은 광학 투과성이고, 제2 영역은 그에 형성된 적어도 하나의 오목부를 갖는 것인 연마 패드 본체, 및 (b) 상기 적어도 하나의 오목부로 통합된 적어도 하나의 반투명 삽입체를 포함하며, 여기서 연마 패드 본체는 제1 다공성 물질을 포함하고, 적어도 하나의 반투명 삽입체는 제1 다공성 물질과 상이한 제2 다공성 물질을 포함한다.

연마 패드는 임의의 적합한 치수를 가질 수 있다. 전형적으로, 연마 패드는 형태가 원형이거나 (회전 연마 툴에서 사용된 것과 같음) 또는 루프형 선형 벨트로서 (선형 연마 툴에서 사용된 것과 같음) 제조된다. 바람직하게는, 연마 패드는 원형이다.

연마 패드 본체는 임의의 적합한 물질을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 연마 패드 본체는 중합체 수지를 포함한다. 중합체 수지는 임의의 적합한 중합체 수지일 수 있다. 전형적으로, 중합체 수지는 열가소성 엘라스토머, 열경화성 중합체, 폴리우레탄 (예를 들면, 열가소성 폴리우레탄), 폴리올레핀 (예를 들면, 열가소성 폴리올레핀), 폴리카르보네이트, 폴리에틸렌옥시드, 글리콜, 폴리(비닐 알콜)과 같은 수용성 중합체, 폴리(락트산), 폴리(히드록실 부티레이트)와 같은 생분해성 중합체, UV 또는 감마선에 의해 가교가능한 중합체, 폴리실리콘, 폴리실록산, 폴리비닐알콜, 나일론, 엘라스토머 고무, 엘라스토머 폴리에틸렌, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리이미드, 폴리아라미드, 폴리아릴렌, 폴리아크릴레이트, 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 이들의 공중합체, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다. 바람직하게는, 중합체 수지는 폴리우레탄, 보다 바람직하게는 열가소성 폴리우레탄이다.

연마 패드 본체는 적합한 기법 중 다수가 당업계에 공지된, 임의의 적합한 기법을 사용하여 제조될 수 있다. 예를 들어, 연마 패드 본체는 캐스팅 및 압출과 같은 방법에 의해 형성될 수 있다. 중합체 수지는 흐를 수 있는 온도로 가열되고 이어서 캐스팅 또는 압출에 의해 원하는 형태로 형성되는 열가소성 물질일 수 있다. 중합체 수지는 그의 자연적 배열에 의해 다공성 구조를 제공할 수 있다. 다른 실시양태에서, 다공성 구조는 당업계에 공지된 다양한 제조 기법 (예를 들어, 발포, 취입 등)의 사용을 통해 도입될 수 있다. 폐쇄-셀 기공을 포함하는 다공성 구조를 제공하는 대표적인 방법에는 초임계 유체 (SCF) 공정과 같은 발포 공정, 상 전환 공정, 스피노달 또는 바이모달 분해 공정, 또는 가압 기체 주입 공정이 포함되고, 이들 모두는 당업계에 널리 공지되어 있다. 개방-셀 기공을 포함하는 다공성 구조를 제공하는 대표적인 방법은 폴리우레탄과 같은 열가소성 중합체의 소결 입자를 포함하여, 개방-셀 다공성 구조를 제공한다.

패드는, 제1 영역이 불투명하고, 제2 영역이 광학 투과성인, 제1 영역 및 제2 영역을 포함하는 본체를 포함한다. 연마 패드 본체의 제1 영역은 다공성이고 제1 공극 부피를 갖는다. 제1 공극 부피는 0이 아니고 임의의 적합한 0이 아닌 공극 부피일 수 있다. 예를 들어, 제1 공극 부피는 5% 이상 (예를 들어, 10% 이상, 또는 20% 이상, 또는 30% 이상, 또는 40% 이상)일 수 있다. 대안적으로, 또는 그 밖에, 제1 공극 부피는 70% 이하 (예를 들어, 60% 이하, 또는 50% 이하, 또는 45% 이하, 또는 40% 이하)일 수 있다. 제1 공극 부피는 전술한 공극 부피 중 임의의 두 개에 의해 제한될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 제1 공극 부피는 20% 내지 70%, 또는 20% 내지 60%, 또는 20% 내지 50%, 또는 25% 내지 70%, 또는 25% 내지 60%, 또는 25% 내지 50%일 수 있다.

연마 패드 본체의 제1 영역은 임의의 적합한 평균 기공 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 연마 패드 본체의 제1 영역은 500 ㎛ 이하 (예를 들어, 300 ㎛ 이하, 또는 200 ㎛ 이하)의 평균 기공 크기를 가질 수 있다. 한 바람직한 실시양태에서, 연마 패드 본체의 제1 영역은 50 ㎛ 이하 (예를 들어, 40 ㎛ 이하, 또는 30 ㎛ 이하)의 평균 기공 크기를 갖는다. 또 다른 바람직한 실시양태에서, 연마 패드 본체의 제1 영역은 1 ㎛ 내지 20 ㎛ (예를 들어, 1 ㎛ 내지 15 ㎛, 또는 1 ㎛ 내지 10 ㎛)의 평균 기공 크기를 갖는다.

전형적으로 연마 패드 본체의 제1 영역은 주로 폐쇄 셀 (즉, 기공)을 포함하지만; 그러나, 연마 패드 본체의 제1 영역은 개방 셀을 또한 포함할 수도 있다. 바람직하게는, 연마 패드 본체의 제1 영역은 전체 공극 부피를 기준으로 5% 이상 (예를 들어, 10% 이상)의 폐쇄 셀을 포함한다. 보다 바람직하게는, 연마 패드 본체의 제1 영역은 전체 공극 부피를 기준으로 20% 이상 (예를 들어, 30% 이상, 40% 이상, 또는 50% 이상)의 폐쇄 셀을 포함한다.

연마 패드 본체의 제2 영역은 다공성, 실질적 비-다공성, 또는 완전 비-다공성일 수 있다. 연마 패드 본체의 제2 영역은 전형적으로 연마 패드 본체의 제1 영역의 공극 부피보다 적은 공극 부피를 갖는다.

연마 패드 본체의 제1 영역은 실질적으로 또는 완전히 불투명하다. 한 실시양태에서, 실질적으로 또는 완전히 불투명한 연마 패드 본체의 일부분은 압축되어 광학 투과성인 연마 패드 본체의 제2 영역을 형성한다. 본원에서 사용된 바와 같은 "광학 투과성"이란 용어는, 연마 패드의 표면과 접촉하는 광의 적어도 일부분을 전송하는 능력을 지칭하고 약간, 부분적으로, 실질적으로, 및 완전히 반투명한 또는 투명한 물질을 설명하는데 사용될 수 있다. 연마 패드 본체의 적어도 한 제2 영역은, 특히 연마 패드와 함께 사용될 연마 장치에서 사용된 것과 같은, 바람직하게는 390 내지 3500 ㎚의 파장을 갖는 광, 보다 바람직하게는 가시광, 가장 바람직하게는 레이저 광원으로부터의 가시광에 대해 적어도 광학 투과성이다.

임의의 특정 이론에 의해 얽매이고자 함 없이, 연마 패드 본체 내의 기공은 다공성 구조를 통과한 광을 산란시켜, 연마 패드 본체의 반투명도를 감소시키거나 연마 패드 본체에 불투명성을 부여하는 것으로 여겨진다. 광 산란도는 평균 기공 크기와 평균 기공 부피의 함수인 것으로 여겨진다. 또한 연마 패드 본체를 압축시키는 것은 압축된 영역 내의 연마 패드 본체의 다공성을 감소시킴으로써 기공의 광-산란 효과를 감소시키는 것으로 여겨진다. 결과적으로, 압축된 영역 (즉, 연마 패드 본체의 제2 영역)은 압축되지 않은 연마 패드 본체 (즉, 연마 패드 본체의 제1 영역)에 비해 증가한 광 투과율 (즉, 감소한 광 산란 수준 및 증가한 반투명도)을 갖는다.

당업자가 알 수 있듯이, 이 방식으로 제공되는 반투명도는 적어도 부분적으로는 다공성 중합체 구조가 압축되는 정도 (즉, 다공성 중합체 구조의 다공성이 줄어드는 정도)에 좌우될 것이다. 예를 들어, 연마 패드 본체는 압축 전 그의 두께 (즉, 연마 패드 본체의 압축되지 않은 두께)의 10-50% (예를 들어, 20-40%)가 압축될 수 있다.

적어도 하나의 오목부를 형성하기 위한 연마 패드 본체의 압축은 당업계에 공지된 임의의 적합한 방식으로 수행될 수 있다. 당업자가 알 수 있듯이, 가장 효과적인 압축 기법은 적어도 부분적으로는 연마 패드 본체의 제작에 사용되는 특정 중합체에 좌우될 것이다. 연마 패드 본체는, 예를 들어 RF 용접 기법의 사용, 캘린더 롤러의 사용, 또는 당업계에 공지된 다양한 가압 기계장치, 예컨대 평압 인쇄기, 스탬핑 기기 등의 사용에 의해 압축될 수 있다. 또한, 압축된 구조를 달성하기 위해, 열을 단독으로 또는 다른 압축 기법과 결합하여 사용할 수 있다. 예를 들어, 연마 패드 본체를 그의 연화 또는 용융 온도에 근접하거나, 도달하거나, 초과하는 온도까지 연마 패드 본체의 제2 영역의 기공이 연마 패드 본체의 제조에 사용된 중합체의 무게로 붕괴되게 하기에 충분한 시간 동안 가열할 수 있다. 대안적으로, 또 다른 압축 기법을 사용하여 연마 패드 본체를 압축하기 전, 동안, 또는 후에 열을 연마 패드 본체에 적용할 수 있다. 예를 들어, RF 용접 방법은 연마 패드 본체의 영역의 압축을 야기하도록 다이 또는 다이들과 접촉하고 있는 연마 패드 본체의 가열을 야기하는 메가헤르츠 범위의 고주파 에너지의 적용과 함께 다이 또는 다이들을 사용할 수 있다. 또 다른 예에서는, 연마 패드 본체의 영역을 압축하기 위해 가열된 프레스 또는 가열된 롤러를 사용하여 연마 패드 본체를 압축시킬 수 있다. 연마 패드 본체를 압축시키는데 또 다른 압축 기법과 함께 열을 사용하는 경우, 연마 패드 본체를 바람직하게는 연마 패드 본체의 연화 또는 용융 온도에 근접하거나, 도달하거나, 초과하는 온도까지 가열한다.

또 다른 실시양태에서, 연마 패드 본체의 제2 영역에는 적어도 하나의 오목부가 마련되는데, 여기서 적어도 하나의 오목부는 연마 패드 본체의 한 면 (즉, 한 표면)에 형성된다. 상기 오목부, 또는 오목한 부분은, 라우터 툴의 사용과 같은 임의의 적합한 방법을 이용하여 상기 패드의 면으로부터 패드 물질을 제거함으로써 형성될 수 있다. 한 실시양태에서는 컴퓨터 수치 제어형 (CNC) 라우터 테이블 상에 탑재된 회전형 절단 툴을 통해 물질을 오목부 부분으로부터 제거한다. 절단 깊이, 오목부 위치, 절단 툴의 회전 속도 및 오목부의 평면성을 프로그래밍 코드에 의해 제어한다. 또 다른 실시양태에서, 연마 패드 본체의 제2 영역에는 제1 오목부 및 제2 오목부가 마련되고, 여기서 제1 오목부 및 제2 오목부는 연마 패드 본체의 반대 면 상의 패드 물질을 제거함으로써 형성된다.

연마 패드는 적어도 하나의 오목한 부분으로 통합된 적어도 하나의 반투명 삽입체를 포함한다. 반투명 윈도우는 연마 패드 본체의 제조에 사용된 물질과 상이한 다공성 물질을 포함한다. 반투명 삽입체는 임의의 적합한 물질을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 반투명 삽입체는 중합체 수지를 포함한다. 연마 패드 본체의 제조에서 사용하기 위한 중합체 수지는 본원에 기재된 바와 같을 수 있다. 바람직하게는, 반투명 삽입체의 제조에 사용되는 중합체 수지는 열가소성 중합체이다.

도 1은 본 발명의 연마 패드의 실시양태를 나타낸다. 삽입체 (20)는 투과성 영역을 형성하도록 연마 패드 본체의 오목부에 통합되어 있다. 서브패드 (30)는 연마 패드 본체 (10)의 바닥 표면에 부착되어 있다.

반투명 삽입체는 임의의 적합한 방법, 예컨대 연마 패드 본체의 제조를 위해 본원에 기재된 임의의 방법을 이용하여 제조될 수 있다. 바람직한 실시양태에서, 반투명 삽입체는 열가소성 중합체 수지 (예를 들어, 열가소성 폴리우레탄)의 캐스팅 또는 압출에 의해, 이어서 가압된 가스 주입 방법에 의해 제조된다. 예를 들어, 열가소성 중합체 수지는 압출되어 윈도우 블랭크 물질의 시트를 제공할 수 있고, 이어서 가압실에서 윈도우 블랭크 물질의 시트에 고압의 이산화탄소를 가하고, 그리고 나서 가열하여 흡수된 이산화탄소를 팽창시키고 중합체 수지를 발포시킨다. 그리고 나서 이 삽입체 물질을 연마 패드 본체의 면 상에서 오목부의 최종 형태로 다이 절단하고 RF 용접을 이용하여 오목부로 통합시킨다.

반투명 삽입체는 0이 아닌 공극 부피를 갖는다. 예를 들어, 반투명 삽입체의 공극 부피는 1% 이상 (예를 들어, 2% 이상, 또는 3% 이상, 또는 4% 이상, 또는 5% 이상)일 수 있다. 대안적으로, 또는 그 밖에, 반투명 삽입체의 공극 부피는 25% 이하 (예를 들어, 20% 이하, 또는 15% 이상)일 수 있다. 반투명 삽입체의 공극 부피는 전술한 공극 부피 중 임의의 두 개에 의해 제한될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 반투명 삽입체의 공극 부피는 1% 내지 25%, 또는 1% 내지 20%, 또는 1% 내지 15%, 또는 1% 내지 10%, 또는 25% 내지 60%, 또는 25% 내지 50%일 수 있다.

반투명 삽입체는 임의의 적합한 평균 기공 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 반투명 삽입체는 50 ㎛ 이하 (예를 들어, 40 ㎛ 이하, 또는 30 ㎛ 이하)의 평균 기공 크기를 갖는 기공을 포함할 수 있다. 바람직한 실시양태에서, 반투명 삽입체는 1 ㎛ 내지 20 ㎛ (예를 들어, 1 ㎛ 내지 15 ㎛, 또는 1 ㎛ 내지 10 ㎛)의 평균 기공 크기를 갖는 기공을 포함한다.

전형적으로 반투명 삽입체는 주로 폐쇄 셀 (즉, 공극)을 포함하지만; 그러나, 반투명 삽입체는 개방 셀을 또한 포함할 수도 있다. 바람직하게는, 반투명 삽입체는 전체 공극 부피를 기준으로 5% 이상 (예를 들어, 10% 이상)의 폐쇄 셀을 포함한다. 보다 바람직하게는, 반투명 삽입체는 전체 공극 부피를 기준으로 20% 이상 (예를 들어, 30% 이상, 40% 이상, 또는 50% 이상)의 폐쇄 셀을 포함한다.

반투명 삽입체는 임의의 적합한 기법의 사용에 의해 적어도 하나의 오목부로 통합될 수 있다. 적합한 기법의 비제한적인 예로는 용접 기법 및 접착제의 사용이 포함된다. 바람직하게는, 반투명 삽입체는 용접 기법의 사용에 의해, 보다 바람직하게는 RF 용접 또는 초음파 용접의 사용에 의해 적어도 하나의 오목부로 통합된다. RF 용접은 오목부로 용접될 반투명 삽입체를 연마 패드 본체 상에 배치하고 용접 공정을 총괄하는 다이를 사용하는 것을 포함한다. 메가헤르츠 규모의 고주파를 상기 물질에 통과시켜 그 결과로 조각이 가열되고 반투명 삽입체가 오목부로 통합된다. 초음파 용접은 오목부에서 반투명 윈도우 및 연마 패드 본체를 포함하는 물질을 용융시켜 상기 물질을 함께 흐르게 하여 반투명 삽입체가 오목부로 통합되게 하는 고주파 음파의 사용을 포함한다. 전형적으로, 초음파원은 임의의 적합한 초음파원을 사용할 수도 있지만, 고주파 전기 신호를 킬로헤르츠 규모의 소리로 전환시키는 소리-생성 금속 튜닝 장치 (예를 들어, "호른")이다. 호른은 임의의 적합한 호른, 예를 들어 스테인리스 강철 호른일 수 있다. 호른은 임의의 적합한 형태 또는 구성을 가질 수 있고 바람직하게는 반투명 삽입체의 형태와 유사한 형태, 또는 심지어 똑같은 형태를 갖도록 기계로 만들어진다.

특정 실시양태에서, 반투명 삽입체는 연마 패드 본체의 오목부에서 그 자리에서 형성된다. 오목부의 형성 후, 반투명 삽입체의 전구체를 오목부 내에 배치한 후 반투명 삽입체로 전환시킨다. 예를 들어, 열가소성 폴리우레탄의 입자를 오목부에 배치하고, 이어서 RF 용접의 사용과 같은 가열 및/또는 압축을 실시하여, 오목부로 통합된 소결 반투명 삽입체를 제공할 수 있다.

특정 실시양태에서, 연마 패드는 연마 패드 본체의 반대 면에 형성된 오목부로 통합된 적어도 두 개의 반투명 삽입체를 포함하고, 상기 반투명 삽입체는 바람직하게 서로 정렬되어 있다. 이 실시양태에서, 적어도 두 개의 반투명 삽입체는 동일하거나 상이할 수 있다. 적어도 두 개의 반투명 삽입체는 동일하거나 상이한 중합체 수지를 포함할 수 있다. 적어도 두 개의 반투명 삽입체가 상이한 경우, 연마 패드의 전방 면 상에 있는 반투명 삽입체는 다공성인 한편, 연마 패드의 전방 면 반대편에 있는 반투명 삽입체는 다공성일 수도 있고 또는 실질적으로 또는 심지어 완전히 비다공성일 수도 있다.

도 2는 두 개의 반투명 삽입체를 포함하는 본 발명의 연마 패드의 실시양태를 나타낸다. 반투명 삽입체 (20) 및 (40)은 정렬되어 연마 패드 본체 (10) 상의 반대 오목부에 통합되어 있다. 서브패드 (30)은 연마 패드 본체 (10)의 바닥 표면에 부착되어 있다.

일부 실시양태에서, 반투명 삽입체는 표면 텍스쳐를 갖는다. 표면 텍스쳐는 반투명 윈도우의 표면 전반에 걸쳐 연마재 입자, 또는 연마 조성물의 횡수송을 용이하게 한다. 표면 텍스쳐는 임의의 적합한 기법을 이용하여 제공될 수 있는데, 그 예로는 반투명 윈도우의 표면을 전체 엠보싱처리하는 것이다. 엠보싱은 도 3A-3C에 도시된 바와 같이 여러 패턴을 제공할 수 있다. 예를 들어, 도 3A에 도시된 바와 같은 딤플 패턴, 도 3B에 도시된 바와 같은 육각형 패턴, 또는 도 3C에 도시된 바와 같은 반전(reverse) 육각형 패턴을 생성하는데 엠보싱을 이용할 수 있다. 다른 적합한 표면 텍스쳐 패턴도 당업자가 쉽게 구상할 수 있다.

표면 텍스쳐는 반투명 윈도우를 연마 패드 본체로 통합시키는 용접 공정 동안 반투명 윈도우의 표면으로 이동하는 특징을 갖는 RF 용접 툴을 이용함으로써 반투명 윈도우의 표면으로 엠보싱처리될 수 있다. 대안적으로, 표면 텍스쳐는 연마 패드 본체로의 통합 전에 반투명 삽입체의 표면에 엠보싱처리될 수 있다. 또한, 발포 반투명 삽입체의 표면 상의 표면 텍스쳐의 형성은 전형적으로 텍스쳐 패턴의 형성을 야기하는 압축의 상이한 정도에 상응해서 반투명 삽입체 내에 더 높은 그리고 더 낮은 다공성 영역을 형성시킨다.

반투명 삽입체의 표면 텍스쳐는 원하는 양의 광 투과율을 제공하도록 조정될 수 있다. 표면 텍스쳐의 존재는 방사선의 입사 빔의 더 큰 광 산란을 초래할 수 있어, 원하는 광 투과 특성을 제공하도록 표면 텍스쳐의 밀도 및 타입을 선택할 수 있다. 또한, 예를 들어 엠보싱에 의한 반투명 윈도우의 다공성 정도의 변화는 또한 기공에 의해 야기되는 광 산란에 영향을 미칠 수 있다.

반투명 삽입체는 임의로 반투명 삽입체로 혼입된 가용성 입자를 함유한다. 존재하는 경우, 가용성 입자는 바람직하게는 반투명 삽입체 전반에 분산되어 있다. 이러한 가용성 입자는 화학적-기계적 연마 동안 연마 조성물의 액상 담체 중에 부분적으로 또는 완전히 용해된다. 전형적으로, 가용성 입자는 수용성 입자이다. 예를 들어, 가용성 입자는 임의의 적합한 수용성 입자, 예컨대 덱스트린, 시클로덱스트린, 만니톨, 락토스, 히드록시프로필셀룰로스, 메틸셀룰로스, 전분, 단백질, 무정형 비-가교 폴리비닐 알콜, 무정형 비-가교 폴리비닐 피롤리돈, 폴리아크릴산, 폴리에틸렌 옥시드, 수용성 광감성 수지, 술폰화 폴리이소프렌 및 술폰화 폴리이소프렌 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 물질의 입자일 수 있다. 가용성 입자는 또한 무기 수용성 입자, 예컨대 아세트산칼륨, 질산칼륨, 탄산칼륨, 중탄산칼륨, 염화칼륨, 브로민화칼륨, 인산칼륨, 질산마그네슘, 탄산칼슘 및 벤조산나트륨으로 이루어진 군으로부터 선택된 물질의 입자일 수 있다. 가용성 입자가 용해된 경우, 반투명 윈도우는 가용성 입자의 크기에 상응하는 개방 기공을 계속 갖게 될 수 있다.

한 실시양태에서, 반투명 삽입체는 제1 열가소성 중합체 및 제2 열가소성 중합체를 포함하고, 여기서 제1 및 제2 열가소성 중합체는 불혼화성이고 반투명 삽입체 내에서 별개의 상을 형성한다. 반투명 삽입체의 굴절률은 그의 형성에 사용된 열가소성 중합체의 굴절률 및 그들의 상대적인 양에 좌우될 것이고 앞서 언급한 파라미터를 기준으로 변할 수 있다.

반투명 삽입체는 임의의 적합한 형태, 치수, 또는 구성을 가질 수 있다. 예를 들어, 반투명 삽입체는 원형, 타원형, 직사각형 또는 정사각형의 형태를 가질 수 있다. 반투명 삽입체의 형태가 타원형 또는 직사각형인 경우, 상기 삽입체는 전형적으로 3 ㎝ 내지 8 ㎝의 최대 길이를 갖는다. 반투명 삽입체의 형태가 원형 또는 정사각형인 경우, 상기 반투명 삽입체는 전형적으로 1 ㎝ 내지 4 ㎝의 직경 또는 폭을 갖는다. 반투명 삽입체는 전형적으로 0.1 ㎝ 내지 5 ㎝ (예를 들어, 0.1 ㎝ 내지 3 ㎝, 또는 0.1 ㎝ 내지 1 ㎝)의 두께를 갖는다.

연마 패드는 임의의 적합한 수의 반투명 삽입체를 포함할 수 있다. 반투명 삽입체 또는 삽입체들은 연마 패드 본체의 임의의 적합한 위치에 배치될 수 있다.

한 실시양태에서, 연마 패드는 투과성 영역에 위치한 마모 지시기를 추가로 포함한다. 마모 지시기는 연마 패드가 새로운 연마 패드로 교체될 준비가 되었음을 알려주는 연마 장치에 의해 생성되는 끝점 신호를 바람직하게 변화시킨다. 윈도우 마모 지시기는 전형적으로 오목한 부분과 반투명 삽입체 사이의 패드의 오목한 부분으로 통합된다. 적합한 마모 지시기의 비제한적인 예로는 착색 열가소성 우레탄 층, 편광 열가소성 우레탄 층, 형광제를 포함하는 열가소성 우레탄 층, 독특한 광 투과 특성을 갖는 중합체 층, 산화 층, 열변색 염료를 포함하는 중합체, 윈도우 누설 검출용 수분 표시 층, 및 파장 필터링 층이 포함된다. 도 4는 반투명 삽입체 (20)과 연마 패드 (10) 사이에 마모 지시기 (50)이 개재된, 연마 패드 본체 (10)에 통합된 대향 반투명 삽입체 (20) 및 (40)을 포함하는 본 발명의 연마 패드의 실시양태를 나타낸다. 서브패드 (30)은 연마 패드 (10)의 바닥 표면에 부착되어 있다.

연마 패드가 서로 반대로 배치되고 연마 패드 본체의 반대 면 상에 형성된 제1 및 제2 오목부로 통합된 두 개의 반투명 삽입체를 포함하는 경우, 연마 패드의 배면 표면으로부터 오목한 곳에 있는, 연마 패드의 배면 표면으로 통합된 반투명 삽입체는 연마 패드의 배면 표면과 동일 평면상에 있을 수 있거나, 또는 연마 패드의 배면 표면보다 돌출될 수 있다. 연마 패드의 배면 표면보다 돌출된 반투명 삽입체를 도 5에 도시한다. 제1 반투명 삽입체 (20)은 연마 패드 본체 (10)의 연마 표면 상에 제1 오목부로 통합되고 연마 표면과 동일 평면상에 있고, 제2 반투명 삽입체 (40)은 연마 패드 본체 (10)의 바닥 표면 상의 제2 반대 오목부로 통합되고 연마 패드 본체 (10)의 바닥 표면보다 돌출되어 있다. 사용시, 가압판 (미도시)에 의해 부착된 서브패드 (30)의 압축은 가압판이 압력을 제2 반투명 삽입체 (40)에 가할 수 있게 한다. 제2 반투명 삽입체 (40)에 가해진 압력은 제1 반투명 삽입체 (20)에 전달되어 에어 포켓이 제1 반투명 삽입체 (20)와 연마될 기판 사이에 형성되는 것을 막는데 도움을 줄 수 있다.

본 발명에 따른 연마 패드는 도 1, 2, 4 및 5에 예시된 바와 같이, 단독으로 사용될 수 있거나 임의로 다층 스택 연마 패드의 한 층으로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 연마 패드를 서브패드와의 조합으로 사용할 수 있다. 서브패드는 임의의 적합한 서브패드일 수 있다. 적합한 서브패드에는 폴리우레탄 발포체 서브패드, 함침된 펠트 서브패드, 미세다공성 폴리우레탄 서브패드, 또는 소결된 우레탄 서브패드가 포함된다. 서브패드는 전형적으로 본 발명의 연마 패드보다 부드러워서 연마 패드보다 더 압축될 수 있다. 일부 실시양태에서는, 서브패드가 더 단단하여 연마 패드보다 덜 압축될 수 있다. 서브패드는 연마 패드의 투과성 영역을 노출하기 위해 적어도 하나의 윈도우 또는 개구부를 포함한다. 서브패드는 임의로 홈, 통로, 중공 단면 등을 포함한다. 본 발명의 연마 패드가 서브패드와의 조합으로 사용된 경우, 전형적으로는 연마 패드와 서브패드 사이에 함께 공존하는, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름과 같은 중간 지지 층이 존재한다.

본 발명의 연마 패드는 연마 패드의 표면을 통해 연마 조성물의 횡수송을 용이하게 하는 홈, 통로, 및/또는 천공을 임의로 추가로 포함하는 연마 표면을 갖는다. 이러한 홈, 통로, 또는 천공은 임의의 적합한 패턴으로 존재할 수 있고, 임의의 적합한 깊이 및 폭을 가질 수 있다. 연마 패드는 둘 이상의 상이한 홈 패턴을 가질 수 있다. 예를 들어, 큰 홈 및 작은 홈의 조합을 사용할 수 있다. 홈은 경사형 홈, 동심원형 홈, 나선형 또는 원형 홈, XY 교차 패턴의 형태로 존재할 수 있고, 연결성이 연속적 또는 비-연속적일 수 있다. 바람직하게는, 연마 패드는 표준 패드 컨디셔닝 방법에 의해 생성된 적어도 작은 홈들을 포함하는 연마 표면을 갖는다. 전형적으로, 반투명 윈도우에는 연마 패드 경우에서와 같이 동일한 홈, 통로, 및/또는 천공이 제공되지 않는다.

본 발명은 (i) 연마될 기판을 제공하고, (ii) 상기 기판을 본원에 서술된 본 발명의 연마 패드 및 연마 조성물을 포함하는 연마 시스템과 접촉시키고, (iii) 기판의 적어도 일부분을 연마 시스템으로 연마시켜 기판을 연마하는 것을 포함하는, 기판을 연마하는 방법을 추가로 제공한다.

연마 조성물은 임의의 적합한 연마 조성물일 수 있다. 연마 조성물은 전형적으로 수성 담체, pH 조절제 및 임의로 연마재를 포함한다. 연마될 공작물의 유형에 따라, 연마 조성물은 임의로 산화제, 유기 산, 착화제, pH 완충제, 계면활성제, 부식 억제제, 소포제 등을 추가로 포함할 수 있다.

하기 실시예는 본 발명을 추가로 예시하나, 물론 본 발명의 범주를 어떠한 방식으로도 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.

실시예 1

본 실시예는 본 발명의 연마 패드의 투과성 영역을 지난 레이저 광의 % 투과율에 미치는 반투명 삽입체의 텍스쳐링 패턴의 효과를 보여 준다.

다공성 폴리우레탄 발포체 연마 패드 (D-200, 캐보트 마이크로일렉트로닉스(Cabot Microelectronics), 일리노이주 오로라 소재)의 조각을 절단하고 라우터 툴을 사용하여 연마 표면 측면 상에 오목부를 형성함으로써 샘플을 제조했다. 오목부 깊이는 30 mil였고 직사각형 형태로 형성되었다. 연마 패드 조각은 53 내지 56 mil 두께를 가졌다.

그 표면 상에 상이한 텍스쳐 패턴이 형성된, 55의 쇼어(Shore) D 경도를 갖는 열가소성 폴리우레탄의 반투명 삽입체를 제조했다. 텍스쳐는 An RF 용접 공정에 의해 패턴화 알루미늄 툴을 사용하여 형성되었다. 패턴은 알루미늄 툴 표면의 화학적 에칭에 의해 또는 레이저 인그레이빙에 의해 형성되었다. 몰드-테크 인크.(Mold-Tech Inc.) (일리노이주 캐롤 스트림 소재)에 의해 툴 패턴을 만들었다. 이어서 반투명 삽입체를 RF 용접에 의해 연마 패드 조각에 형성된 오목부로 통합시켜 시험용 투과성 영역을 형성했다.

655 ㎚ 레이저 광원으로부터의 레이저 광을 시험할 각각의 투과성 영역을 지나 향하게 했다. 투과된 레이저 광은 뉴포트(Newport) 광학 파워 미터, 모델 1931-C (뉴포트 코포레이션(Newport Corporation), 캘리포니아주 어바인 소재)를 사용하여 검출되었다. 시험 결과를 표 1에 나타냈다. 몰드-테크 툴의 패턴 번호는 텍스쳐 패턴의 설명과 함께 참고자료로 주어진다. 데이터로부터 알 수 있듯이, 광범위한 % 투과율 값이 반투명 삽입체에 대해 선택된 패턴에 따라 생성될 수 있다. 이와 같이 상이한 패턴화 삽입체를 선택할 수 있고, 따라서 상이한 투과성 영역을 연마 패드에 형성할 수 있어, 연마 적용을 위한 끝점 검출을 최적화하는 최적의 % 투과율을 제공할 수 있다.

본원에 인용된 공보, 특허 출원, 및 특허를 비롯한 모든 문헌은 각각의 문헌이 개별적으로 그리고 구체적으로 참고로 포함된 것으로 보여졌고 그 전체가 본원에 기재되었던 것과 동일한 정도로 본원에 참고로 포함된다.

본원에 달리 나타내거나 문맥에 의해 명백하게 부정되지 않는 한, 본 발명을 설명하는 문맥에서 (특히 하기 특허청구범위의 문맥에서) 단수 표현 및 유사한 지시어의 사용은 단수형 및 복수형 둘 다를 포괄하는 것으로 해석되어야 한다. 달리 명시되지 않는 한 용어 "포함하는", "갖는", "비롯한", 및 "함유하는"은 제한을 두지 않은 용어로 해석되어야 한다 (즉, "포함하지만, 이들로 제한되지 않는"을 의미함). 본원에서 달리 나타내지 않는 한, 본원에서 값들의 범위의 인용은 단지 범위 내에 속하는 각각의 별개의 값을 개별적으로 언급하는 속기 방법으로서 기능하는 것으로 여겨지며, 각각의 별개의 값이 개별적으로 본원에 인용된 것처럼 명세서에 포함된다. 본원에 달리 나타내거나 문맥에 의해 달리 명백하게 부정되지 않는 한, 본원에 기재된 모든 방법은 임의의 적합한 순서로 수행될 수 있다. 본원에 제공된 임의의 그리고 모든 예, 또는 예시적인 언어 (예를 들면, "예컨대")의 사용은, 단지 본 발명을 더 잘 보여주려는 것으로 의도되며, 달리 청구되지 않는 한 본 발명의 범주에 대해 제한을 제기하지 않는다. 명세서의 어떠한 언어도 임의의 청구되지 않은 요소를 본 발명의 실시에 본질적인 것으로서 보여진다고 해석되어서는 안 된다.

본 발명을 수행하기 위해 본 발명자에게 알려진 최선의 방식을 비롯한, 본 발명의 바람직한 실시양태를 본원에 기재하였다. 그 바람직한 실시양태의 변형도 상기 명세서를 읽으면 당업자에게 자명하게 될 수 있다. 본 발명자는 당업자라면 그러한 변형을 적절하게 이용할 것으로 예상하며, 본 발명자는 본 발명을 본원에 구체적으로 기재된 것과 다르게 실시할 작정이다. 따라서, 본 발명은 해당법에 의해 허용된 것과 같은 본원에 첨부된 특허청구범위에 인용된 대상의 모든 변형 및 등가물을 포함한다. 더욱이, 본원에 달리 나타내거나 문맥에 의해 달리 명백하게 부정되지 않는 한, 본 발명의 모든 가능한 변형에서 상기-기재된 요소들의 임의의 조합도 본 발명에 포함된다.

Claims

(a) 제1 영역 및 제2 영역을 포함하며, 여기서 제1 영역은 불투명하고, 제2 영역은 광학 투과성이고, 제2 영역은 그에 형성된 적어도 하나의 오목부를 갖는 것인 연마 패드 본체, 및
(b) 상기 적어도 하나의 오목부로 통합된 적어도 하나의 반투명 삽입체
를 포함하는, 광학 투과성 영역을 포함하는 연마 패드이며,
여기서, 상기 연마 패드 본체는 제1 다공성 물질을 포함하고,
상기 오목부의 깊이는 연마 패드 본체의 두께보다 작고,
상기 적어도 하나의 반투명 삽입체는 제1 다공성 물질과 상이한 제2 다공성 물질을 포함하며, 상기 반투명 삽입체는 텍스쳐를 갖는 연마 표면을 갖는 것인 연마 패드.
제1항에 있어서, 연마 패드 본체가 제1 열가소성 중합체를 포함하고, 적어도 하나의 반투명 삽입체가 제1 열가소성 중합체와 상이한 제2 열가소성 중합체를 포함하는 것인 연마 패드.
제1항에 있어서, 반투명 삽입체가 제1 열가소성 중합체 및 제2 열가소성 중합체를 포함하고, 제1 및 제2 열가소성 중합체는 불혼화성이고 반투명 윈도우 내에서 별개의 상을 형성하는 것인 연마 패드.
제1항에 있어서, 반투명 삽입체가 제2 다공성 물질과 상이한 물질의 입자를 추가로 포함하는 것인 연마 패드.
제4항에 있어서, 입자가 물에 가용성인 물질을 포함하는 것인 연마 패드.
제1항에 있어서, 반투명 삽입체가 0.1% 내지 10%의 공극 부피를 갖는 것인 연마 패드.
제1항에 있어서, 제2 영역이 그의 동일한 표면 상에 형성된 제1 오목부 및 제2 오목부를 갖고, 제1 오목부는 그에 통합된 제1 반투명 삽입체를 갖고, 제2 오목부는 그에 통합된 제2 반투명 삽입체를 갖는 것인 연마 패드.
제7항에 있어서, 제2 오목부를 포함하는 연마 패드 본체의 면이 평면을 한정하고, 제2 반투명 삽입체의 표면이 상기 평면과 실질적으로 동일 평면상에 있는 것인 연마 패드.
제7항에 있어서, 제2 오목부를 포함하는 연마 패드 본체의 면이 평면을 한정하고, 제2 반투명 삽입체의 표면이 상기 평면보다 돌출되어 있는 것인 연마 패드.
(a) 실질적으로 또는 완전히 불투명한 제1 다공성 물질을 포함하는 연마 패드 본체를 제공하는 단계,
(b) 상기 제1 다공성 물질의 일부분을 압축함으로써 연마 패드 본체 내에 적어도 하나의 오목부를 형성하는 단계이며, 여기서 압축된 영역은 상기 제1 다공성 물질에 비해 증가된 광 투과율을 갖는 것인 단계;
(c) 제1 다공성 물질과 상이한 제2 다공성 물질을 포함하는, 적어도 하나의 반투명 삽입체를 제공하는 단계, 및
(d) 적어도 하나의 반투명 삽입체를 오목부에 부착시켜 적어도 하나의 광학 투과성 영역을 갖는 연마 패드를 제공하는 단계
를 포함하는, 광학 투과성 영역을 갖는 연마 패드의 제조 방법.
제10항에 있어서, 연마 패드 본체가 제1 열가소성 중합체를 포함하고, 적어도 하나의 반투명 삽입체가 제1 열가소성 중합체와 상이한 제2 열가소성 중합체를 포함하는 것인 방법.
제10항에 있어서, 반투명 삽입체가 제1 열가소성 중합체 및 제2 열가소성 중합체를 포함하고, 제1 및 제2 열가소성 중합체는 불혼화성이고 반투명 삽입체 내에서 별개의 상을 형성하는 것인 방법.
제10항에 있어서, 반투명 삽입체가 제2 다공성 물질과 상이한 물질의 입자를 추가로 포함하는 것인 방법.
제10항에 있어서, 반투명 삽입체를 오목부에 부착시키기 전에 반투명 삽입체를 형성하는 방법.
제10항에 있어서, 반투명 삽입체의 전구체를 오목부 내에 배치한 후 전구체를 반투명 삽입체로 전환시킴으로써 반투명 삽입체를 형성하는 방법.
제10항에 있어서, 연마 패드 본체 내에 오목부를 형성하는 단계가 압력, 열, 고주파 조사, 초음파 용접 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 에너지 투입의 사용을 포함하는 것인 방법.
제10항에 있어서, 연마 패드 본체 내에 오목부를 형성하는 단계가 라우터 툴의 사용을 포함하는 것인 방법.
제10항에 있어서, 적어도 하나의 반투명 삽입체를 오목부에 부착시키는 단계가 용매 부착, 압력, 열, 고주파 조사, 초음파 용접 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 에너지 투입의 사용을 포함하는 것인 방법.
제10항에 있어서, 반투명 삽입체가 텍스쳐를 갖는 연마 표면을 갖는 것인 방법.
삭제