KR101744694B1 - CMP Pad with mixed pore structure - Google Patents
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Abstract
CMP 패드로서, 상기 패드의 내부 및 표면에 형성된 제 1 기공; 및 상기 패드의 표면에 개구되어 형성된 제 2 기공을 포함하며, 여기에서 상기 제 1 기공의 크기는 20 내지 200㎛ 직경, 공극률은 10 내지 30%이며, 상기 제 2 기공은 250 내지 500㎛의 직경을 가지며, 상기 제 2 기공의 면적은 상기 CMP 패드 전체 면적의 10 내지 40%인 것을 특징으로 하는 CMP 패드가 제공된다. A CMP pad comprising: a first pore formed in and on a surface of the pad; And a second pore formed on the surface of the pad, wherein the first pore has a diameter of 20 to 200 탆 and the porosity is 10 to 30%, and the second pore has a diameter of 250 to 500 탆 And the area of the second pores is 10 to 40% of the total area of the CMP pad.
Description
본 발명은 혼합 기공 구조를 갖는 CMP 패드 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 2 종류로 형성된 기공으로 인하여 우수한 연마 속도, 슬러리에 의한 웨이퍼 디펙(DEFECT), 디싱(DISHING) 감소 효과를 갖는, 혼합 기공 구조를 갖는 CMP 패드 및 그 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a CMP pad having a mixed pore structure and a method of manufacturing the same. More particularly, the present invention relates to a CMP pad having a mixed pore structure, , A CMP pad having a mixed pore structure, and a manufacturing method thereof.
반도체는 실리콘과 같은 반도체 기판 위에 트랜지스터나 캐패시터와 같은 전자소자를 고밀도로 집적한 소자로 증착기술, 포토리소그라피기술 및 에칭기술 등을 이용하여 제조된다. 이와 같이 증착, 포토리소그라피, 에칭 공정이 반복되면 기판에는 특정한 모양의 패턴이 형성되는데, 이러한 패턴의 형성이 층을 이루며 반복되면 상부에는 단차가 점차 심해지게 된다. 상부에 단차가 심해지면 이후의 포토리소그라피 공정에서 포토마스크 패턴의 초점이 흐려져 결과적으로 고정세의 패턴 형성이 어려워진다.Semiconductors are manufactured by deposition technology, photolithography technology, etching technology, etc., on a semiconductor substrate such as silicon with high density integration of electronic devices such as transistors and capacitors. When the deposition, the photolithography, and the etching process are repeated, a pattern of a specific shape is formed on the substrate. When the pattern is repeatedly formed as a layer, the step is gradually increased in the upper part. If the step on the upper part increases, the focus of the photomask pattern is blurred in subsequent photolithography steps, resulting in difficulty in pattern formation of fixed patterns.
기판 위의 단차를 줄여 포토리소그라피의 해상도를 증가시킬 수 있는 기술 중 하나가 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 공정이다. CMP 공정은 단차가 형성된 기판을 화학적 기계적으로 연마하여 기판의 상부를 평탄화하는 기술이다. One of the techniques that can reduce the step on the substrate to increase the resolution of the photolithography is the CMP (Chemical Mechanical Polishing) process. The CMP process is a technique for flattening the top of the substrate by chemically and mechanically polishing the substrate having the stepped portion formed thereon.
도 1은 CMP 공정을 도식적으로 나타낸 것이다. 도 1을 참조하면, CMP 공정은 회전하는 CMP 연마패드(102)에 웨이퍼(103)가 접촉한 상태로 회전하며 웨이퍼(103)의 상부에 형성된 층이 폴리싱됨으로써 진행된다. CMP 연마패드(102)는 회전하는 평판테이블(101) 위에 결합되고, 웨이퍼(103)는 캐리어(104)에 의하여 CMP 연마패드(102)에 접촉한 상태로 회전한다. 이때, CMP 연마패드(102)의 상부에는 슬러리 공급노즐(105)로부터 슬러리(106)가 공급된다. Figure 1 schematically illustrates a CMP process. Referring to FIG. 1, the CMP process is performed by polishing the layer formed on the upper portion of the wafer 103 while rotating the wafer 103 in contact with the rotating CMP polishing pad 102. The CMP polishing pad 102 is coupled onto the rotating flat table 101 and the wafer 103 is rotated by the carrier 104 in contact with the CMP polishing pad 102. At this time, the slurry 106 is supplied from the slurry supply nozzle 105 to the upper portion of the CMP polishing pad 102.
CMP 연마패드는 웨이퍼의 표면을 연마하는데 사용되는 소모품으로 없어서는 안 될 중요한 부품이다. 슬러리는 CMP 공정이 진행되는 동안 CMP 연마패드와 웨이퍼 표면 사이에 존재하며 웨이퍼의 표면을 화학적 기계적으로 연마하게 되고, 사용된 슬러리는 외부로 배출된다. 슬러리가 일정시간 동안 CMP 연마패드 위에 남기 위하여, CMP 연마패드는 슬러리를 저장할 수 있어야 한다. 이러한 CMP 연마패드의 슬러리 저장 기능은 연마패드에 형성된 기공이나 구멍에 의하여 수행될 수 있다. 즉, CMP 연마패드에 형성된 기공이나 구멍에 슬러리가 침투하여 장시간 효율적으로 반도체 표면을 연마하게 되는 것이다. CMP 연마패드가 슬러리의 유출을 최대한 억제하고 좋은 연마효율을 내기 위해서는 기공이나 구멍의 형상이 잘 제어되어야 하고, 연마패드의 경도와 같은 물성이 최적의 조건을 유지할 수 있어야 한다. The CMP polishing pad is an important part of the consumable used to polish the surface of the wafer. The slurry is present between the CMP polishing pad and the wafer surface during the CMP process, and the surface of the wafer is chemically mechanically polished, and the used slurry is discharged to the outside. In order for the slurry to remain on the CMP polishing pad for a period of time, the CMP polishing pad should be able to store the slurry. The slurry storing function of the CMP polishing pad can be performed by pores or holes formed in the polishing pad. That is, the slurry penetrates into the pores or holes formed in the CMP polishing pad, and the semiconductor surface is polished efficiently for a long time. In order for the CMP polishing pad to suppress the outflow of the slurry as much as possible and to obtain a good polishing efficiency, the shape of the pores and holes must be well controlled and the physical properties such as the hardness of the polishing pad must be maintained.
종래의 CMP 연마패드는 물리적인 방법이나 화학적인 방법에 의하여 연마패드 내부에 불규칙한 크기와 배열의 기공을 형성함으로써 제조되었다. 도 2는 종래의 방법에 의하여 제조된 CMP 연마패드의 단면구조를 도시한것이다. 도 2를 참조하면, 고분자 재질의 연마패드(102)의 표면과 내부에 다양한 형태와 크기의 기공(102a)이 불규칙하게 흩어진 형태로 배열되어 있다.Conventional CMP polishing pads were made by forming pores of irregular size and arrangement inside the polishing pad by physical or chemical methods. 2 shows a sectional structure of a CMP polishing pad manufactured by a conventional method. Referring to FIG. 2, pores 102a of various shapes and sizes are randomly arranged on the surface and inside of the polishing pad 102 made of a polymer material.
CMP 연마패드에 기공이나 구멍을 형성하는 종래의 방법 중 물리적인 방법은 연마패드의 형성물질에 마이크로 크기의 물질을 섞는 것이다. 이 경우 동공이 있는 마이크로 크기의 물질들이 연마패드 제조 초기에 연마패드 재질과 잘 섞이도록 넣어야 한다. 그러나 물리적인 방법에서 마이크로 크기의 물질이 연마패드 재질과 초기에 균일하게 잘 섞이게 하는 것이 어렵고, 마이크로 크기 물질의 크기도 일정하지 않다. 일반적으로 물리적인 방법으로형성된 평균 기공의 직경은 100 마이크로미터 정도인데 각 기공의 직경은 수십 마이크로미터에서 수백 마이크로미터에 이른다. 이것은 기공을 만드는 기술의 한계 때문에 일어나는 현상이다. 또한 연마패드의 제조 시에 중력에 의해 위치마다 분포도 달라져 균일한 성능의 연마패드를 제조하는 것을 어렵게 한다. CMP 연마패드에 형성되는 기공의 크기나 분포가 일정하지 않으면 웨이퍼를 초정밀도로 연마할 때 연마의 효율이 부위나 시간에 따라달라지는 문제점을 보인다.Among the conventional methods of forming pores or holes in a CMP polishing pad, the physical method is to mix micro-sized materials into the forming material of the polishing pad. In this case, micro-sized materials with pores must be mixed with the polishing pad material early in the manufacture of the polishing pad. However, in a physical method, it is difficult to uniformly mix micro-sized materials initially with the polishing pad material, and the size of micro-sized materials is not uniform. Generally, the average pore diameter formed by a physical method is about 100 micrometers, and the diameter of each pore is several tens of micrometers to several hundreds of micrometers. This is a phenomenon caused by the limitations of the technique of making pores. In addition, it is difficult to manufacture polishing pads of uniform performance by varying the position-by-position distribution by gravity during manufacturing of the polishing pad. If the size or distribution of the pores formed in the CMP polishing pad is not constant, there is a problem that the polishing efficiency varies depending on the site and time when the wafer is polished with high precision.
화학적 방법으로 CMP 연마패드에 기공을 형성하는 방법은 물이나, 기체 상태로 쉽게 변할 수 있는 액체를 폴리우레탄 용액에 함께 넣어 낮은 온도로 가열하면 액체가 기체로 변하면서 기공이 생기는 현상을 이용한다. 그러나 이렇게 기체를 이용하여 내부에 기공을 형성시키는 방법도 기공의 크기를 일정하게 유지하는 것이 어려운 문제점을 가지고 있다.The method of forming the pores in the CMP polishing pad by the chemical method utilizes the phenomenon that when the liquid is put into the polyurethane solution and the liquid which can be easily changed into the gaseous state is put together with the liquid, the liquid turns into gas and pores are formed. However, there is a problem that it is difficult to keep the pore size uniform by using the gas to form pores therein.
이를 개선하기 위하여 대한민국 특허출원 2009-0059841 호 등은 레이저를 이용하여 패드 내부에 기공을 형성시키는 방법을 개시하고 있다. 하지만, 300mm 이상의 웨이퍼 대면적에 따라 패드 면적이 넓어지고 있는 기술 동향에 경제적으로 부합하지 못한다는 문제가 있다. To improve this, Korean Patent Application No. 2009-0059841 discloses a method of forming pores inside a pad by using a laser. However, there is a problem that the pad area can not be economically matched with the technology trend that the pad area is widened according to the wafer large area of 300 mm or more.
또한, 웨이퍼와 패드의 접촉을 최소화하고, 화학적 연마재인 슬러리를 패드 내에 고르게 분포시켜야 슬러리 파티클로 인한 웨이퍼의 디펙(defect)과 웨이퍼의 면적이 패이는 현상인 디싱(disihing)을 방지할 수 있다. 더 나아가, 이러한 디펙과 디싱 문제를 해결하면서, 충분한 연마 속도를 유지하는 것은 현재 CMP 패드가 가지는 상당한 난제로 여겨진다.
In addition, the contact between the wafer and the pad is minimized, and the slurry, which is a chemical abrasive, must be evenly distributed in the pad to prevent dishing, which is a phenomenon in which the defects of the wafer due to the slurry particles and the area of the wafer are lost. Further, while addressing such defects and dishing problems, maintaining a sufficient polishing rate is considered to be a significant challenge with current CMP pads.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 분산된 기공 구조로 인하여, 우수한 연마 속도, 슬러리에 의한 웨이퍼 디펙(DEFECT) 감소 효과를 갖는 CMP 패드 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.Therefore, a problem to be solved by the present invention is to provide a CMP pad and a method of manufacturing the same, which have an excellent polishing rate and reduced wafer defects due to a slurry due to a dispersed pore structure.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 CMP 패드로서, 상기 패드의 내부 및 표면에 형성된 제 1 기공; 및 상기 패드의 표면에 웰(well) 형태로 개구되어 형성되고 다수 개가 이격되어 분포되는 제 2 기공을 포함하며, 여기에서 상기 제 1 기공의 크기는 20 내지 200㎛ 직경, 공극률은 10 내지 30%이며, 상기 제 2 기공은 250 내지 500㎛의 직경을 가지며, 상기 제 2 기공의 면적은 상기 CMP 패드 전체 면적의 10 내지 40%인 것을 특징으로 하는 CMP 패드를 제공한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a CMP pad comprising: a first pore formed on an inner surface and a surface of a pad; And a second pore formed in the form of a well opening on the surface of the pad, the first pore having a diameter of 20 to 200 탆 and a porosity of 10 to 30% Wherein the second pores have a diameter of 250 to 500 탆 and the area of the second pores is 10 to 40% of the total area of the CMP pads.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 CMP 패드는 폴리우레탄 재질이며, 상기 제 1 기공은 상기 CMP 패드의 폴리우레탄 제조 공정 시 주입되는 공기에 의하여 형성된다. According to an embodiment of the present invention, the CMP pad is made of polyurethane, and the first pores are formed by air injected during the polyurethane manufacturing process of the CMP pad.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제 2 기공은 상기 CMP 패드 형성 후 외부에서 인가되는 열적 또는 물리적 힘에 의하여 형성된다. In one embodiment of the present invention, the second pores are formed by a thermal or physical force externally applied after forming the CMP pad.
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본 발명은 화학적 기계적 연마 패드에 대한 발명으로 고분자 매트릭스 내에 반응기 교반에 의한 제 1 기공과 경화 후 외부에서 인가되는 힘에 의하여 형성되는 제 2 기공을 통하여, 고경도 패드에서 균일한 연마를 유도하며, 아울러 연마중 슬러리를 일시적으로 트랩하여, 연마효?? 및 웨이퍼의 평탄도를 극대화 한다. 아울러, 기공형성으로 고집적화되고 세분화된 현재 공정에서의 문제로 대두되는 디펙(defect)과 디싱(dishing), 그리고 낮은 연마 속도 문제 등을 해결할 수 있다.
The present invention relates to a chemical mechanical polishing pad, which induces uniform polishing in a high hardness pad through a first pore formed by stirring the reactor and a second pore formed by a force externally applied after hardening in a polymer matrix, In addition, the slurry is temporarily trapped during polishing, And maximizes the flatness of the wafer. In addition, defects, dishing, and low polishing rate problems can be solved, which are caused by the highly integrated and refined pore structure of the current process.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 CMP 패드의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 CMP 패드 제조방법의 단계도이다.
도 3 내지 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 우레탄 프리폴리머와 경화제의 혼합 방식을 설명하는 도면이다.
도 6a 및 6b는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 CMP 패드의 평면 및 단면 사진이다.
도 7은 연마속도의 비교 그래프이다.
도 8은 본 발명에 따라 자연기공이 형성된 CMP 패드와, 질소를 인위적으로 인가하여 형성된, 평균 직경 200㎛ 이상의 기공 형성 CMP 패드(비교예 2)의 2분 연마 후 웨이퍼 두께 분포를 비교한 그래프이다.1 is a cross-sectional view of a CMP pad according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating a method of manufacturing a CMP pad according to an embodiment of the present invention.
3 to 5 are views for explaining a mixing method of a urethane prepolymer and a curing agent according to an embodiment of the present invention.
6A and 6B are plan and cross-sectional photographs of a CMP pad manufactured in accordance with an embodiment of the present invention.
Figure 7 is a comparative graph of polishing rates.
8 is a graph comparing wafer thickness distributions after two-minute polishing of CMP pads formed with natural pores according to the present invention and pore-forming CMP pads having an average diameter of 200 μm or more formed by artificially applying nitrogen (Comparative Example 2) .
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 각 실시예에 따른 자기력 기반 사용자 단말 제어방법 및 장치에 대하여 설명하기로 한다.Hereinafter, a magnetic force based user terminal control method and apparatus according to embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
이하의 실시 예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 상세한 설명이며, 본 발명의 권리 범위를 제한하는 것이 아님은 당연할 것이다. 따라서, 본 발명과 동일한 기능을 수행하는 균등한 발명 역시 본 발명의 권리 범위에 속할 것이다. The following examples are intended to illustrate the present invention and should not be construed as limiting the scope of the present invention. Accordingly, equivalent inventions performing the same functions as the present invention are also within the scope of the present invention.
또한 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.In addition, in adding reference numerals to the constituent elements of the drawings, it is to be noted that the same constituent elements are denoted by the same reference numerals even though they are shown in different drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In describing the components of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are intended to distinguish the constituent elements from other constituent elements, and the terms do not limit the nature, order or order of the constituent elements. When a component is described as being "connected", "coupled", or "connected" to another component, the component may be directly connected or connected to the other component, Quot; may be "connected," "coupled," or "connected. &Quot;
본 발명의 일 실시예에 따른 CMP 패드는, 상기 패드의 내부 및 표면에 형성된 제 1 기공; 및 상기 패드의 표면에 개구되어 형성된 제 2 기공을 포함하며, 여기에서 상기 제 1 기공의 크기는 20 내지 200㎛ 직경, 공극률은 10 내지 30%이며, 상기 제 2 기공은 250 내지 500㎛의 직경을 가지며, 상기 제 2 기공의 면적은 상기 CMP 패드 전체 면적의 10 내지 40%이다. A CMP pad according to an embodiment of the present invention includes: a first pore formed on the inside and the surface of the pad; And a second pore formed on the surface of the pad, wherein the first pore has a diameter of 20 to 200 탆 and the porosity is 10 to 30%, and the second pore has a diameter of 250 to 500 탆 And the area of the second pores is 10 to 40% of the total area of the CMP pad.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 CMP 패드의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a CMP pad according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 CMP 패드는 2 종류의 기공으로 이루어지며, 그 중 하나는 표면 또는 내부에 분산되어 형성되며, 혼합시 자연 주입된 공기에 의하여 형성된 제 1 기공이다. 또 하나는 패드 제조 후 외부로부터의 힘(예를 들어 레이저, 펀치)에 의하여 개구되어 형성된 제 2 기공이다. 본 발명은 이와 같은 2 종류의 기공을 통하여 디펙과 디싱을 감소시키면서, 아울러 슬러리의 균일한 분산으로 인하여 우수한 연마 균일도를 달성한다. 특히 제 2 기공은 디펙을 일으키는 슬러리 입자를 일시 포집하는 기능을 수행하며, 아울러 제 1 기공은 연마 초기에도 슬러리를 충분히 머금고 있으므로, 연마속도 특히 초기 연마공정시 충분한 연마속도를 달성할 수 있게 한다. Referring to FIG. 1, the CMP pad according to the present invention is formed of two kinds of pores, one of which is dispersed on the surface or inside, and is a first pore formed by the air injected naturally upon mixing. And the second is a second pore formed by the external force (for example, laser, punch) after the pad is manufactured. The present invention achieves excellent polishing uniformity due to uniform dispersion of the slurry while reducing defects and dishing through these two types of pores. Particularly, the second pore performs a function of temporarily collecting the slurry particles causing the defects, and the first pore sufficiently fills the slurry at the beginning of polishing, so that a sufficient polishing rate can be attained in the polishing rate, especially in the initial polishing process .
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 CMP 패드 제조방법의 단계도이다.2 is a diagram illustrating a method of manufacturing a CMP pad according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 CMP 패드 제조방법은, 우레탄 프리폴리머 및 경화제를 반응기에 혼입하는 단계; 상기 반응기 내에서 우레탄 프리폴리머 및 경화제를 대기압 조건에서 소정 시간 동안 교반하여 혼합시키는 단계; 및 상기 혼합된 혼합물을 경화시키는 단계를 포함하며, 상기 교반에 따라 상기 혼합물에는 20 내지 200㎛ 직경을 가지며, 공극률이 10 내지 30%인 기공이 형성된다. Referring to FIG. 2, a method of manufacturing a CMP pad according to an embodiment of the present invention includes: mixing a urethane prepolymer and a curing agent into a reactor; Mixing the urethane prepolymer and the curing agent in the reactor with stirring at a predetermined pressure for a predetermined time; And curing the mixed mixture, the pores having a diameter of 20 to 200 占 퐉 and a porosity of 10 to 30% are formed in the mixture according to the stirring.
본 발명은 상술한 조건의 공기 기공을 제조하기 위하여, 상기 혼합시키는 단계에서, 상기 우레탄 프리폴리머 및 경화제의 혼합물 일부를 상기 반응기의 수직으로 상승된 후 공기와 접촉하여 낙하되는 방식으로 혼합시킨다. 이로써 상기 우레탄 프리폴리머 및 경화제의 반응에 따라 발생하는 비교적 높은 온도의 반응가스는 외부로 배출되고, 반대로 상대적으로 차가운 공기가 혼합물로 스며들게 된다. In the mixing step, the mixture of the urethane prepolymer and the curing agent is vertically raised in the reactor so as to be dropped in contact with air in order to produce air pores of the above-described conditions. As a result, the reaction gas having a relatively high temperature, which is generated in accordance with the reaction between the urethane prepolymer and the curing agent, is discharged to the outside, while the relatively cool air is impregnated into the mixture.
이후 충분히 교반된 혼합물을 경화되고, 이로써 분산된 기공(제 1 기공)이 형성된 CMP 패드가 제조된다. 하지만, 이 경우, 슬러리 입자를 임시로 포집할 수 있는 개구 형태의 제 2 기공은 CMP 패드에 형성되지 않은 상태이다. Thereafter, the sufficiently agitated mixture is cured, whereby a CMP pad in which dispersed pores (first pores) are formed is produced. However, in this case, the second pores having an opening shape capable of temporarily collecting the slurry particles are not formed in the CMP pad.
따라서, 상기 경화된 CMP 패드에 외부적인 힘, 예를 들어 레이저 빔이나, 마이크로 니들을 이용하여 제 2 기공을 형성한다. 이로써 2 종류의 기공이 혼재된 형태의 CMP 패드가 완성된다. Thus, a second force is created in the cured CMP pad using an external force, such as a laser beam or microneedles. As a result, a CMP pad in which two kinds of pores are mixed is completed.
도 3 내지 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 우레탄 프리폴리머와 경화제의 혼합 방식을 설명하는 도면이다.3 to 5 are views for explaining a mixing method of a urethane prepolymer and a curing agent according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 먼저 반응기(100) 내에 회전하는 스크류 블레이드 (110)가 개시되며, 상기 스크류 블레이드 (110)의 일부는 상기 반응기(100) 내의 혼합물(우레탄 프리폴리머 및 경화제, 120)의 높이보다 높게 노출되어 있다. Referring to FIG. 3, a
도 4를 참조하면, 상기 스크류 블레이드(110)가 회전함에 따라 상기 혼합물 또한 상기 스크류 블레이드(110)의 경사진 블레이드에 의하여 회전하는데, 이때 상기 스크류 블레이드(110)의 노출된 부분(111)에 의하여 상기 혼합물의 일부(121)는 혼합물(120) 위쪽으로 상승하게 되며, 이로써 공기는 상기 혼합물 일부(121)는 접촉하게 된다. 이때 상기 혼합물 내에서 발생한 반응 기체 또한 상기 회전하는 스크류 블레이드(110)에 의하여 외부로 배출되게 된다. Referring to FIG. 4, as the
도 5를 참조하면, 상기 스크류 블레이드(110)가 회전함에 따라 상기 위로 상승한 혼합물 일부(121)는 다시 아래로 낙하되며, 이로써 높은 온도의 반응기체는 외부로 배출되면서, 동시에 낮은 온도의 공기는 상기 혼합물 일부(121)와 함께 반응기 내로 들어가게 된다. Referring to FIG. 5, as the
이에 따라 상기 공기에 의하여 기공이 패드 내에 균일하게 형성되며, 본 발명에서는 이러한 기공은 외부로부터의 인위적인 기체 투입 없이, 혼합시 발생하는 반응기체 배출과 함께 주입되는 대기 중 공기에 의한 것이므로, 이하 자연 기공으로 지칭한다. Accordingly, pores are uniformly formed in the pad by the air. In the present invention, such pores are caused by atmospheric air that is injected together with the reaction gas generated during mixing without introducing an artificial gas from the outside. Quot;
본 발명에 따른 상술한 방법에 따라 제조된 CMP 패드의 자연 기공인 제 1 기공의 직경은 20㎛내지 200㎛ 마이크로미터이고, 밀도는 공극률은 10 내지 30%이다. The diameter of the first pore, which is the natural pore of the CMP pad manufactured according to the above-described method according to the present invention, is 20 to 200 탆 micrometer, and the density is 10 to 30%.
도 6a 및 6b는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 CMP 패드의 평면 및 단면 사진이다.6A and 6B are plan and cross-sectional photographs of a CMP pad manufactured in accordance with an embodiment of the present invention.
도 6a 및 6b를 참조하면, 균일하게 분포된 제 1 기공과, 그리드 형태로 이격되어 소정 깊이로 형성된 제 2 기공이 명확히 나타나는 것을 알 수 있다. Referring to FIGS. 6A and 6B, it can be seen that the uniformly distributed first pores and the second pores spaced apart in a grid shape and formed at a predetermined depth are clearly visible.
이하 본 발명에 따른 CMP 패드에 의한 효과를 보다 상세히 설명한다.
Hereinafter, the effect of the CMP pad according to the present invention will be described in more detail.
실험예 1Experimental Example 1
연마속도 Polishing rate
본 실험예에서는 상술한 방식에 따라 자연기공이 평균직경 80 내지 150㎛로 형성된 CMP 패드와, 기공이 형성되지 않은 롬앤하스 사의 CMP 패드(비교예 1)의 연마 속도를, 어플라이드 머티어리얼즈(Applied Materials)의 미라 장비와 세리아 슬러리를 이용, 실리콘산화물이 증착된 웨이퍼를 동일 시간(2분)동안 연마하고, 그 연마속도를 비교하였다. In this Experimental Example, the polishing speeds of CMP pads formed with natural pores having an average diameter of 80 to 150 mu m and CMP pads (comparative example 1) of Rohm & Haas Co. without porosity were measured by Applied Materials Applied Materials) and ceria slurry were used to polish the silicon oxide deposited wafers for the same time (2 minutes) and to compare their polishing rates.
도 7은 연마속도의 비교 그래프이다.Figure 7 is a comparative graph of polishing rates.
도 7을 참조하면, 주황색으로 표시되는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 제 1 기공과 제 2 기공을 포함하는 혼합 기공형 CMP 패드가 남색으로 표시되는 비교예 1의 CMP 패드보다 우수한 연마속도를 갖는 것을 알 수 있다. 특히 초기 CMP 패드의 램프-업 단계에서, 본 발명에 따라 자연 기공이 형성된 CMP 패드가, 기공이 형성되지 않은 CMP 패드에 비하여 월등히 우수하다는 것을 알 수 있다. 이는 본 발명에 따른 패드 내의 제 1 기공이 연마 시 슬러리의 초기 담지체로 작용하기 때문으로 추정된다.
Referring to FIG. 7, it can be seen that the mixed pore type CMP pad including the first pore and the second pore manufactured according to the embodiment of the present invention indicated by orange is superior in polishing speed to the CMP pad of Comparative Example 1 . Particularly, in the ramp-up step of the initial CMP pad, it can be seen that the CMP pads formed with natural pores according to the present invention are far superior to the CMP pads without pores. This is presumably because the first pores in the pads according to the present invention act as an initial supporting body of the slurry during polishing.
실험예 2Experimental Example 2
디싱 및 균일도Dishing and Uniformity
도 8은 본 발명에 따라 제조된 CMP 패드와, 제 1 기공만이 형성된 CMP 패드(비교예 2)의 2분 연마 후 웨이퍼 두께 분포를 비교한 그래프이다.8 is a graph comparing wafer thickness distributions of the CMP pads manufactured according to the present invention and the CMP pads formed only with the first pores (Comparative Example 2) after two-minute polishing.
도 8을 참조하면, 주황색으로 표시한 본 발명의 CMP 패드는 평균 두께의 편차가 약 50㎛ 이내이나, 자연 기공이 아닌 인위적인 질소 가스를 주입하여 형성된, 평균 직경 200㎛ 이상의 기공 형성 CMP 패드는 평균 편차가 50㎛를 벗어나는 것을 알 수 있다. 특히 300mm 웨이퍼의 외측(12point)에서의 두께는 상당히 높게 남아 있는 편인 것을 알 수 있다. Referring to FIG. 8, the CMP pads of the present invention indicated by orange color have pore-forming CMP pads having an average diameter of 200 μm or more formed by injecting an artificial nitrogen gas, It can be seen that the deviation exceeds 50 占 퐉. In particular, it can be seen that the thickness at the outer side (12 points) of the 300 mm wafer remains considerably high.
따라서, 상기 실험 결과는 본 발명에 따라 제조된 CMP 패드는 특히 패드의 디싱 문제 및 균일도(uniformity) 를 크게 개선시키는 것임을 나타낸다.Thus, the experimental results show that the CMP pads manufactured according to the present invention are particularly effective in improving dishing problems and uniformity of pads.
이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.It is to be understood that the terms "comprises", "comprising", or "having" as used in the foregoing description mean that the constituent element can be implanted unless specifically stated to the contrary, But should be construed as further including other elements. All terms, including technical and scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs, unless otherwise defined. Commonly used terms, such as predefined terms, should be interpreted to be consistent with the contextual meanings of the related art, and are not to be construed as ideal or overly formal, unless expressly defined to the contrary.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.
또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.It is also to be understood that the terms such as " comprises, "" comprising," or "having ", as used herein, mean that a component can be implanted unless specifically stated to the contrary. But should be construed as including other elements. All terms, including technical and scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs, unless otherwise defined. Commonly used terms, such as predefined terms, should be interpreted to be consistent with the contextual meanings of the related art, and are not to be construed as ideal or overly formal, unless expressly defined to the contrary.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.
Claims (6)
상기 패드의 내부 및 표면에 형성된 제 1 기공; 및
상기 패드의 표면에 웰(well) 형태로 개구되어 형성되고 다수 개가 이격되어 분포되는 제 2 기공을 포함하며, 여기에서 상기 제 1 기공의 크기는 20 내지 200㎛ 직경, 공극률은 10 내지 30%이며,
상기 제 2 기공은 250 내지 500㎛의 직경을 가지며, 상기 제 2 기공의 면적은 상기 CMP 패드 전체 면적의 10 내지 40%이며,
상기 제 1 기공은 우레탄 프리폴리머 및 경화제의 혼합물이 반응기 내에서 수평으로 연장되는 회전축에 의해 회전하고 일부가 상기 혼합물 위로 노출되는 스크루 블레이드의 회전에 의해 혼합되는 과정에서 형성되는 것을 특징으로 하는 CMP 패드.As a CMP pad,
A first pore formed on the inside and the surface of the pad; And
And a second pore formed by opening in a well shape on the surface of the pad and spaced apart from the first pore, wherein the first pore has a diameter of 20 to 200 탆 and a porosity of 10 to 30% ,
The second pores have a diameter of 250 to 500 μm, the area of the second pores is 10 to 40% of the total area of the CMP pads,
Wherein the first pores are formed in a process of mixing a mixture of a urethane prepolymer and a curing agent by rotation of a rotating shaft extending horizontally in the reactor and partly by rotation of a screw blade exposed on the mixture.
상기 제 2 기공은 상기 CMP 패드 형성 후 외부에서 인가되는 열적 또는 물리적 힘에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 CMP 패드.The method according to claim 1,
Wherein the second pores are formed by thermal or physical forces externally applied after forming the CMP pad.
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Legal Events
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| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| AMND | Amendment | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| AMND | Amendment | ||
| X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
| GRNT | Written decision to grant |