KR101911498B1 - 연마 패드 및 이의 제조 방법 - Google Patents

연마 패드 및 이의 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101911498B1
KR101911498B1 KR1020160170614A KR20160170614A KR101911498B1 KR 101911498 B1 KR101911498 B1 KR 101911498B1 KR 1020160170614 A KR1020160170614 A KR 1020160170614A KR 20160170614 A KR20160170614 A KR 20160170614A KR 101911498 B1 KR101911498 B1 KR 101911498B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
water
soluble
polishing pad
polishing
vitamin
Prior art date
Application number
KR1020160170614A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20180068682A (ko
Inventor
김팔곤
김섭
이도형
Original Assignee
에프엔에스테크 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에프엔에스테크 주식회사 filed Critical 에프엔에스테크 주식회사
Priority to KR1020160170614A priority Critical patent/KR101911498B1/ko
Publication of KR20180068682A publication Critical patent/KR20180068682A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101911498B1 publication Critical patent/KR101911498B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/11—Lapping tools
    • B24B37/20—Lapping pads for working plane surfaces
    • B24B37/24—Lapping pads for working plane surfaces characterised by the composition or properties of the pad materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/11—Lapping tools
    • B24B37/20—Lapping pads for working plane surfaces
    • B24B37/205—Lapping pads for working plane surfaces provided with a window for inspecting the surface of the work being lapped
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/11—Lapping tools
    • B24B37/20—Lapping pads for working plane surfaces
    • B24B37/26—Lapping pads for working plane surfaces characterised by the shape of the lapping pad surface, e.g. grooved
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/08—Processes
    • C08G18/10—Prepolymer processes involving reaction of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen in a first reaction step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/04—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof using blowing gases generated by a previously added blowing agent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/32—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof from compositions containing microballoons, e.g. syntactic foams
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K9/00—Use of pretreated ingredients
    • C08K9/10—Encapsulated ingredients
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L75/00—Compositions of polyureas or polyurethanes; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L75/04—Polyurethanes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Abstract

본원은, 수용성 중공 마이크로캡슐이 혼합된 프리폴리머를 중합시켜 형성되는 연마 패드, 및 상기 연마 패드의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

연마 패드 및 이의 제조 방법{POLISHING PAD AND PREPARING METHOD THEREOF}
본원은, 수용성 중공 마이크로캡슐이 혼합된 프리폴리머를 중합시켜 형성되는 연마 패드, 및 상기 연마 패드의 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 장치는 실리콘 등의 반도체 재료를 사용하여 편평하고 얇은 웨이퍼로 형성된다. 웨이퍼는 결함이 없거나 최소의 결함만을 갖는 충분히 편평한 표면을 갖도록 연마된다. 웨이퍼를 연마하기 위해 여러 화학적, 전기화학적, 및 화학 기계적 연마 기술이 사용된다. 여러 해 동안, 광학 렌즈와 반도체 웨이퍼는 화학적-기계적 수단에 의해 연마되어 왔다. 특히, 반도체 기술분야의 급속한 진보는 고도 대규모 집적(VLSI) 및 최고도 대규모 집적(ULSI) 회로의 도래를 맞게 되었고, 이로 인해 반도체 기판 내에 더 작은 영역에 더 많은 소자를 채워 넣을 수 있게 되었다. 소자의 밀도가 클수록 보다 높은 평탄도가 요구된다.
화학 기계적 평탄화 공정(chemical mechanical planarization, CMP)은 반도체 생산공정 중 웨이퍼의 평탄화를 위한 필수적인 기술로서 연마 패드와 웨이퍼 사이에 발생하는 기계적 작용과 연마 슬러리와 웨이퍼 사이에 발생하는 화학적 작용을 통하여 웨이퍼의 표면을 연마하는 기술이다. 이러한 평탄화 공정의 효율은 상기 피연마체에 전달되는 연마 슬러리의 양과 비례하는 경향을 나타내게 된다. 지금까지, 상기 피연마체에 전달되는 연마 슬러리의 양을 증가시키기 위하여, 연마 패드에 익스판셀 등의 물리적 발포제로 기공을 형성하였는데, 상기 익스판셀 등의 물리적 발포제는 수용성 물질에 의해 용해되지 않는 쉘을 잔여물로 배출함으로써 피연마체에 결함 또는 손상을 발생시켰다.
최근, 연마 패드의 기공을 당류 물질 등의 수용성 비중공 물질로 형성함으로써, 상기 피연마체의 결함 또는 손상을 예방하기 위한 시도가 행하여지고 있다 (대한민국 공개특허 제 10-2007-0070094호). 그러나, 상기 당류 물질 등의 수용성 비중공 물질은 연마 공정 중에 완전히 용해되지 않음으로써, 연마 패드의 기공을 상대적으로 적게 형성할 뿐만 아니라, 상기 수용성 비중공 물질이 연마 공정에서 불순물로 작용하는 문제점이 있다.
본원은, 수용성 중공 마이크로캡슐이 혼합된 프리폴리머를 중합시켜 형성되는 연마 패드, 및 상기 연마 패드의 제조 방법을 제공하고자 한다.
그러나, 본원이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본원의 제 1 측면은, 수용성 중공 마이크로캡슐이 혼합된 프리폴리머를 중합시켜 형성되는 연마 패드로서, 상기 연마 패드, 연마 슬러리 및 용매를 이용하여 피연마체를 연마 시, 상기 수용성 중공 마이크로캡슐이 상기 연마 슬러리 또는 상기 용매에 포함된 수용성 물질에 의해 용해되어 형성된 기공을 포함하는, 연마 패드를 제공한다.
본원의 제 2 측면은, 수용성 중공 마이크로캡슐이 혼합된 프리폴리머를 중합시켜 폴리우레탄 수지를 형성하는 것; 및 상기 폴리우레탄 수지를 가공 및 성형하는 것을 포함하는, 연마 패드의 제조 방법으로서, 상기 연마 패드, 연마 슬러리 및 용매를 이용하여 피연마체를 연마시에, 상기 수용성 중공 마이크로캡슐이 상기 연마 슬러리 또는 상기 용매에 포함된 수용성 물질에 의해 용해되어 기공이 형성되는 것인, 연마 패드의 제조 방법을 제공한다.
본원의 구현예들에 의하면, 상기 수용성 중공 마이크로캡슐이 상기 연마 슬러리 또는 상기 용매에 포함된 상기 수용성 물질에 의해 용해됨으로써 형성된 기공을 갖는 연마 패드는, 종래의 수용성 비-중공 마이크로캡슐로부터 형성된 기공을 갖는 연마 패드에 비하여, 적은 양의 연마 슬러리 또는 용매를 이용하여 기공을 형성할 수 있으며, 용해되지 않은 마이크로캡슐의 양을 감소시킬 수 있다.
본원의 구현예들에 의하면, 상기 수용성 중공 마이크로캡슐이 상기 연마 슬러리 또는 상기 용매에 포함된 상기 수용성 물질에 의해 용해됨으로써 형성된 기공을 갖는 연마 패드는 종래의 연마 패드에 비하여, 연마 공정 중의 불순물을 감소시킬뿐만 아니라, 피연마체에 연마 슬러리를 효과적으로 공급할 수 있는 효과를 나타낼 수 있다.
그리고, 상기 수용성 중공 마이크로캡슐이 상기 연마 슬러리 또는 상기 용매에 포함된 상기 수용성 물질에 의해 용해됨으로써 형성된 기공을 갖는 연마 패드는 종래의 연마 패드에 비하여 물리적 발포제의 사용량을 감소시키거나 물리적 발포제를 대체하여, 물리적 발포제의 껍질에 의한 피연마체의 물리적 손상을 최소화함으로써, 피연마체의 표면 결함(defect) 형성을 방지 또는 감소시킬 수 있다.
도 1 은, 본원의 일 구현예에 따른 연마 패드의 제조 방법의 개략도를 나타낸 것이다.
도 2 는, 본원의 일 실시예에 따른 연마 패드 제조용 프리폴리머에 혼합되는 수용성 중공 마이크로캡슐의 사진이다.
도 3 은, 본원의 일 실시예에 따른 연마 패드 제조용 프리폴리머에 혼합되는 수용성 중공 마이크로캡슐의 쉘이 깨진 사진이다.
도 4 및 도 5 는, 본원의 실시예들 및 비교예들에 따른 연마 패드의 연마율을 나타낸 그래프이다.
도 6 은, 본원의 일 실시예에 따른 연마 패드로 피연마체를 연마한 후의 연마 패드 표면을 나타낸 사진이다.
도 7 는, 본원의 일 실시예에 따른 연마 패드로 연마된 피연마체의 결함 맵핑(defect mapping)을 나타낸 것이다.
도 8 은, 비교예에 따른 연마 패드로 연마된 피연마체의 결함 맵핑을 나타낸 것이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 “연결”되어 있다고 할 때, 이는 “직접적으로 연결”되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 “전기적으로 연결”되어 있는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 “상에” 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 “포함” 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 “약”, “실질적으로” 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 “~(하는) 단계” 또는 “~의 단계”는 “~ 를 위한 단계”를 의미하지 않는다.
본원 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 “이들의 조합(들)”의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.
본원 명세서 전체에서, “A 및/또는 B”의 기재는 “A 또는 B, 또는 A 및 B”를 의미한다.
본원 명세서 전체에서, "수용성 중공 마이크로캡슐"의 기재는 "중공부를 갖는 마이크로캡슐에 있어서, 상기 마이크로캡슐의 쉘(shell)이 수용성 물질을 포함하는 것"을 의미한다.
본원 명세서 전체에서, "연마", "연마 단계" 또는 "연마 공정"의 용어는 피연마체가 연마되는 모든 경우를 나타내는 것으로 사용된다. 즉, 상기 "연마" 또는 "연마 공정" 은 전체 공정에서 피연마체가 연마 되는 공정 또는 단계를 모두 포함하는 것이며, 예를 들어, 컨디셔닝(conditioning)도 포함할 수 있다.
이하, 본원의 구현예 및 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 본원이 이러한 구현예 및 실시예에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 제 1 측면은, 수용성 중공 마이크로캡슐이 혼합된 프리폴리머를 중합시켜 형성되는 연마 패드로서, 상기 연마 패드, 연마 슬러리 및 용매를 이용하여 피연마체를 연마 시, 상기 수용성 중공 마이크로캡슐이 상기 연마 슬러리 또는 상기 용매에 포함된 수용성 물질에 의해 용해되어 형성된 기공을 포함하는, 연마 패드를 제공한다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 수용성 중공 마이크로캡슐은 수용성 고분자, 수용성 비타민, 수용성 단백질, 당류 물질 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 포함하는 수용액을 이용하여 제조되는 것일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 수용성 중공 마이크로캡슐은 상기 수용액으로부터 통상의 중공 마이크로캡슐 제조 방법을 이용하여 제조되는 것일 수 있다. 상기 중공 마이크로캡슐 제조 방법은, 예를 들어, 상기 수용액을 이용하여 분무 건조법, 코어-쉘법(core-shell method), 계면 유도 침전법(surface induced precipitation method) 또는 계면 중합법(interfacial polymerization method)에 의하여 제조되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 분무 건조법에 의할 경우, 아토마이저 또는 노즐을 이용하여 상기 수용액을 분무할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 아토마이저에 의할 경우, 상기 수용액을 100℃ 내지 200℃ 의 챔버 내에서 아토마이저의 회전 속도를 10,000 rpm 내지 18,000 rpm 으로 분무하여 액적을 형성할 수 있다. 이후, 상기 액적을 건조시켜 상기 수용성 중공 마이크로캡슐을 형성하는 것을 포함할 수 있다.
상기 수용액의 농도는 약 0.1 중량% 내지 약 20 중량% 일 수 있으며, 예를 들어, 약 0.1 중량% 내지 약 20 중량%, 약 1 중량% 내지 약 20 중량%, 약 3 중량% 내지 약 20 중량%, 약 5 중량% 내지 약 20 중량%, 약 7 중량% 내지 약 20 중량%, 약 9 중량% 내지 약 20 중량%, 약 11 중량% 내지 약 20 중량%, 약 13 중량% 내지 약 20 중량%, 약 15 중량% 내지 약 20 중량%, 약 17 중량% 내지 약 20 중량%, 약 19 중량% 내지 약 20 중량% 일 수 있다. 상기 수용액의 농도가 약 20 중량%를 초과할 경우, 건조 과정 중에서 마이크로캡슐의 쉘뿐만 아니라 내부에서도 수용성 물질이 석출되어 수용성 중공 마이크로캡슐이 형성되지 않고, 수용성 비중공 마이크로캡슐이 형성되는 문제가 발생할 수 있다.
상기 아토마이저의 회전 속도는, 예를 들어, 10,000 rpm 내지 18,000 rpm, 11,000 rpm 내지 18,000 rpm, 12,000 rpm 내지 18,000 rpm, 13,000 rpm 내지 18,000 rpm, 14,000 rpm 내지 18,000 rpm, 10,000 rpm 내지 17,000 rpm, 10,000 rpm 내지 16,000 rpm, 10,000 rpm 내지 15,000 rpm, 또는 10,000 rpm 내지 14,000 rpm 일 수 있다.
상기 아토마이저의 회전 속도가 10,000 rpm 일 경우, 예를 들어, 약 70 ㎛ 직경의 크기를 포함하는 수용성 중공 마이크로캡슐이 형성될 수 있다. 상기 아토마이저의 회전 속도가 18,000 rpm 일 경우, 예를 들어, 약 20 ㎛ 직경의 크기를 포함하는 수용성 중공 마이크로캡슐이 형성될 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 수용성 중공 마이크로캡슐의 직경은 약 20 ㎛ 내지 약 70 ㎛ 일 수 있으며, 예를 들어, 약 20 ㎛ 내지 약 65 ㎛, 약 20 ㎛ 내지 약 60 ㎛, 약 20 ㎛ 내지 약 50 ㎛, 약 20 ㎛ 내지 약 40 ㎛, 약 20 ㎛ 내지 약 35 ㎛, 약 20 ㎛ 내지 약 30 ㎛, 약 30 ㎛ 내지 약 70 ㎛, 약 35 ㎛ 내지 약 70 ㎛, 약 40 ㎛ 내지 약 70 ㎛, 약 50 ㎛ 내지 약 70 ㎛, 약 60 ㎛ 내지 약 70 ㎛, 약 65 ㎛ 내지 약 70 ㎛ 일 수 있다.
상기 아토마이저의 회전 속도가 10,000 rpm 미만일 경우, 약 70 ㎛ 초과의 직경의 크기를 포함하는 수용성 중공 마이크로캡슐이 형성될 수 있고, 상기 아토마이저의 회전 속도가 18,000 rpm 초과일 경우, 약 20 ㎛ 미만의 직경의 크기를 포함하는 수용성 중공 마이크로캡슐이 형성될 수 있다.
상기 수용성 중공 마이크로캡슐의 크기가 약 20 ㎛ 미만일 경우, 연마 시에 형성되는 기공의 크기가 작아져서, 슬러리 또는 용매를 용이하게 운반할 수 없는 문제가 발생할 수 있다. 상기 수용성 중공 마이크로캡슐의 크기가 약 70 ㎛ 초과일 경우, 연마 시에 형성되는 기공의 크기가 커져서, 연마 패드가 피연마체에 가하는 압력이 충분하지 못한 문제가 발생할 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 수용성 중공 마이크로캡슐의 쉘은 수용성 고분자, 수용성 비타민, 수용성 단백질, 당류 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 포함하는 것일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 수용성 고분자는 폴리아크릴산 및 그의 염, 폴리메타크릴산 및 그의 염, 폴리비닐알코올, 폴리비닐피롤리돈, 폴리아크릴아미드, 폴리이소프렌, 및 이들의 조합으로부터 선택될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 수용성 비타민은 비타민 B1(티아민), 비타민 B2(리보플라빈), 비타민 B6(피리독신), 비타민 B12(코파라민), 비타민 C(L-아스코르브산), 나이아신, 판토텐산, 엽산, 비오틴, 및 이들의 조합으로부터 선택될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 수용성 단백질은 젖단백질, 식물성 단백질, 동물성 단백질, 및 이들의 조합으로부터 선택될 수 있으며, 예를 들어, 알부머니 ,글로불린, 히스톤, 프로타민이 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 당류 물질은 갈락토스, 프럭토스, 글루코스, 락토스, 말토스, 덱스트린, 수크로스, 글리세린, 자일리톨, 소르비톨, 아라비톨, 에리트리톨, 리비톨, 만니톨, 갈락티톨, 말티톨, 락티톨, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 수용성 중공 마이크로캡슐은 상기 연마 패드에 적절한 수의 기공을 형성할 수 있도록 프리폴리머에 혼합된다. 상기 수용성 중공 마이크로캡슐은 상기 프리폴리머 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 50 중량부가 포함될 수 있다.
상기 중량부 범위 미만일 경우, 형성되는 기공의 수가 적어져서, 슬러리 또는 용매를 용이하게 운반할 수 없는 문제가 발생할 수 있다. 상기 중량부 범위 초과일 경우, 형성되는 기공의 수가 많아져, 연마 패드가 피연마체에 가하는 압력이 충분하지 못한 문제가 발생할 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 연마 패드는 이의 연마 면에 형성된 그루브를 포함할 수 있다. 상기 그루브의 구조는 XY격자 홈, 동심원형 홈, 관통공, 관통되지 않은 구멍, 다각 기둥, 원기둥, 나선형 홈, 편심원형 홈, 방사형 홈, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 연마 패드는 상기 연마 패드에 형성된 윈도우를 포함할 수 있다. 상기 윈도우는 본 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 것을 특별히 제한 없이 사용할 수 있으며, 상기 연마 패드에 형성되어 연마 패드의 병진 운동 위치와 무관하게, 연마 헤드에 의해 보유 지지되는 기판에 대한 시야를 확보하도록 위치되어 연마 종점을 결정하기 위한 투광층으로 사용되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 윈도우는 본원에 통합되어 전체로서 인용되는 대한민국 등록특허 제 10-1615547 호에 개시된 제조방법에 의하여 상기 복합기공을 갖는 다공성 연마 패드에 포함될 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 윈도우가 형성된 연마 패드는, 윈도우 형성 물질을 상기 연마 패드를 형성하는 데 사용되는 프리폴리머 또는 폴리머 내로 포함시키는 방법 또는 상기 연마 패드를 절단하여 윈도우를 끼워넣는 방법을 이용하여 제조될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 상기 윈도우 형성 물질은 해당 업계에서 통상적으로 사용되는 것이며, 예를 들어, 아크릴계, 폴리에스테르계, 우레탄계, 또는 폴리에테르계 고분자 수지 등의 투명한 고분자 수지 블록일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 수용성 중공 마이크로캡슐이 혼합된 프리폴리머로부터 형성되는 연마 패드는 접착제에 의해 상기 연마 패드의 하부에 부착된 보조 패드를 추가 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 접착제는 상기 연마 패드의 성능을 떨어뜨리지 않으며 상기 연마 패드에 상기 보조 패드를 부착하기 위한 것이라면 특별히 제한되지 않고 사용될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 또한, 상기 보조 패드는 상기 연마 패드에 상기 접착제에 의해 부착되어, 상기 연마 패드를 보호하는 쿠셔닝 역할 및 연마 균일도 향상 효과를 수행하는 것일 수 있다.
본원의 일 구현예예 있어서, 상기 수용성 중공 마이크로캡슐이 혼합된 프리폴리머로부터 형성되는 연마 패드 및 상기 보조 패드는 각각 우레탄 폼을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 프리폴리머(prepolymer)는 폴리이소시아네이트를 포함하는 것으로서, 연마 패드의 매트릭스를 구성하는 우레탄 폼을 제조하는데 사용되는 것일 수 있다. 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 폴리이소시아네트는 1 분자 중에 이소시아네이트기를 2 개 이상 갖는 유기 화합물이면 특별히 한정되지 않고 사용될 수 있다. 예를 들어, 지방족계 폴리이소시아네이트, 지환족계 폴리이소시아네이트, 방향족계 폴리이소시아네이트, 또는 이들의 변성물을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 지방족계 폴리이소시아네이트 및 지환족계 폴리이소시아네이트는, 헥사메틸렌디이소시아네이트 또는 이소포론디이소시아네이트를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 상기 방향족계 폴리이소시아네이트는, 톨릴렌디이소시아네이트, 디페닐메탄디이소시아네이트, 폴리페닐렌폴리메틸렌 폴리이소시아네이트, 또는 이들의 카르보디이미드 변성물, 또는 프리폴리머 등의 변성물을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 우레탄 폼은 이소시아네이트와 예비 중합체 폴리올로부터의 이소시아네이트-종결 우레탄 예비중합체 반응으로부터 제조되는 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 폴리올은 폴리프로필렌에테르글리콜, 폴리테트라메틸렌 에테르글리콜, 폴리에테르글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 폴리카보네이트디올, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택된 것, 또는 이들의 공중합체를 포함하는 것을 포함하는 것일 수 있으나 이에 제한되지 않을 수 있다. 구체적으로, 상기 이소시아네이트-종결 우레탄 예비중합체 반응은, 이소시아네이트, 디-이소시아네이트, 및 트리-이소시아네이트 예비중합체와 같은 우레탄 예비중합체를 이소시아네이트 반응성 잔기를 함유하는 폴리올과 같은 예비중합체와 반응시킴으로써 형성될 수 있다. 상기 이소시아네이트 반응성 잔기는 바람직하게는 아민 및 폴리올을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 연마 패드는 상기와 같이 중합체 수지들을 사용하여 제조하는 것일 수 있으며, 당업계에 널리 알려진 합성 방법을 별다른 제한 없이 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 연마 패드 본체가 폴리우레탄계 화합물로부터 제조되는 경우에는, 프리폴리머법(prepolymer method) 또는 원-샷 법(one-shot method) 등을 사용하여 상기 연마 패드를 제조할 수 있다. 예를 들어, 상기 프리폴리머법에 의해 상기 연마 패드를 제조할 경우, 폴리올 성분 및 이소시아네이트 성분을 반응시켜 우레탄 프리폴리머를 형성한 후, 상기 우레탄 프리폴리머, 디아민 또는 다이올, 발포제 및 촉매 등을 혼합하여 경화시킴으로써 폴리우레탄계 수지를 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 원-샷법에 의해 상기 연마 패드를 제조할 경우, 폴리올 성분, 이소시아네이트 성분, 디아민 또는 다이올, 발포제 및 촉매 등을 혼합한 후 경화시킴으로써 폴리우레탄계 수지를 형성할 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 프리폴리머에 상기 수용성 중공 마이크로캡슐을 첨가한 후 교반시킴으로써 분산성이 향상될 수 있으며, 이에 따라 상기 연마 패드 내에 기공이 균일하게 형성될 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 수용성 중공 마이크로캡슐이 혼합된 프리폴리머로부터 형성되는 연마 패드에는 제조시에 경화제가 첨가되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 경화제는 우레탄 예비중합체를 경화시키거나 또는 경질화시키기 위하여 사용되는 화합물 또는 화합물의 혼합물을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 상기 경화제는 이소시아네이트기와 반응하여 예비중합체의 사슬을 함께 연결하여 폴리우레탄을 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 경화제는 종종 상표명 모카(MOCA; 등록상표)로 칭해지는 4,4'-메틸렌-비스(2-클로로아닐린) (MBCA), 4,4'-메틸렌-비스-(3-클로로-2,6-디에틸아닐린)(MCDEA), 디메틸 티오톨루엔디아민, 트리메틸렌글리콜 디-p-아미노벤조에이트, 폴리테트라메틸렌옥시드 디-p-아미노벤조에이트, 폴리테트라메틸렌옥시드 모노-p-아미노벤조에이트, 폴리프로필렌옥시드 디-p-아미노 벤조에이트, 폴리프로필렌옥시드 모노-p-아미노벤조에이트, 1,2-비스(2-아미노페닐티오)에탄, 4,4'-메틸렌-비스-아닐린, 디에틸톨루엔디아민, 5-tert-부틸-2,4- 톨루엔디아민, 3-tert-부틸-2,6-톨루엔디아민, 5-tert-아밀-2,4-톨루엔디아민, 3-tert-아밀-2,6-톨루엔디아민, 클로로톨루엔디아민, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 경화제는 상기 프리폴리머 약 100 중량부에 대하여 약 20 중량부 내지 약 50 중량부 포함되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 프리폴리머 약 100 중량부에 대하여 상기 경화제는 약 20 중량부 내지 약 50 중량부, 약 20 중량부 내지 약 40 중량부, 약 20 중량부 내지 약 30 중량부, 약 30 중량부 내지 약 50 중량부, 또는 약 40 중량부 내지 약 50 중량부 포함되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 중합체 수지, 상기 수용성 중공 마이크로캡슐 및 상기 경화제 이외에, 용도에 따라서 첨가제 및/또는 보조제를 상기 중합체 수지, 예를 들면 폴리이소시아네이트 성분에 혼합하여 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 상기 첨가제 및/또는 보조제는 통상의 수지에 있어서 물성 향상 또는 조작성 향상 등의 목적으로 사용되는 것으로서, 우레탄화 반응에 현저한 악영향을 미치는 것이 아니라면, 특별히 제한되지 않고 사용될 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 수용성 중공 마이크로캡슐이 혼합된 프리폴리머로부터 형성되는 연마 패드를 이용하여 화학적 기계적으로 연마를 수행하기 위해서는 예를 들어, 피연마체 기재를 준비하고, 본원의 일 구현예에 따른 연마 패드와 연마 슬러리를 사용하여 상기 피연마체 기재를 화학적 기계적으로 연마하는 것일 수 있다. 이때, 상기 수용성 중공 마이크로캡슐이 혼합된 프리폴리머로부터 형성되는 연마 패드는 접착제에 의해 연마 장치에 부착하는 것을 추가 포함할 수 있다.
본원의 제 2 측면은, 수용성 중공 마이크로캡슐이 혼합된 프리폴리머를 중합시켜 폴리우레탄 수지를 형성하는 것; 및 상기 폴리우레탄 수지를 가공 및 성형하는 것을 포함하는, 연마 패드의 제조 방법으로서, 상기 연마 패드, 연마 슬러리 및 용매를 이용하여 피연마체를 연마시에, 상기 수용성 중공 마이크로캡슐이 상기 연마 슬러리 또는 상기 용매에 포함된 수용성 물질에 의해 용해되어 기공이 형성되는 것인, 연마 패드의 제조 방법을 제공한다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 수용성 중공 마이크로캡슐이 혼합된 프리폴리머로부터 형성되는 연마 패드는 상기 수용성 중공 마이크로캡슐을 프리폴리머에 분산시킨 후에, 상기 수용성 중공 마이크로캡슐이 혼합된 프리폴리머를 중합시켜 폴리우레탄 수지를 형성하는 것을 포함하는 방법에 의하여 제조할 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 수용성 중공 마이크로캡슐을 상기 프리폴리머에 분산시키는 과정 및 연마 패드를 제조하는 과정에서, 상기 수용성 중공 마이크로캡슐의 쉘이 물리적인 압력 또는 화학적인 반응 등에 의해서 파괴되지 않는 것이 바람직하다. 상기 수용성 중공 마이크로캡슐의 쉘이 연마 패드의 표면에 노출되기 전에 파괴되는 경우에는, 전술한 바와 같이, 상기 연마 패드가 피연마체에 충분한 강도를 제공하지 못하여 피연마체의 연마 효율이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 수용성 중공 마이크로캡슐은 수용성 고분자, 수용성 비타민, 수용성 단백질, 당류 물질 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 포함하는 수용액을 이용하여 제조되는 것일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 수용성 중공 마이크로캡슐은 상기 수용액으로부터 통상의 중공 마이크로캡슐 제조 방법을 이용하여 제조되는 것일 수 있다. 상기 중공 마이크로캡슐 제조 방법은, 예를 들어, 상기 수용액을 이용하여 분무 건조법, 코어-쉘법(core-shell method), 계면 유도 침전법(surface induced precipitation method) 또는 계면 중합법(interfacial polymerization method)에 의하여 제조되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 분무 건조법에 의할 경우, 아토마이저 또는 노즐을 이용하여 상기 수용액을 분무할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 아토마이저에 의할 경우, 상기 수용액을 100℃ 내지 200℃ 의 챔버 내에서 아토마이저의 회전 속도를 10,000 rpm 내지 18,000 rpm 으로 분무하여 액적을 형성할 수 있다. 이후. 상기 액적을 건조시켜 상기 수용성 중공 마이크로캡슐을 형성하는 것을 포함할 수 있다.
상기 수용액의 농도는 약 0.1 중량% 내지 약 20 중량% 일 수 있으며, 예를 들어, 약 0.1 중량% 내지 약 20 중량%, 약 1 중량% 내지 약 20 중량%, 약 3 중량% 내지 약 20 중량%, 약 5 중량% 내지 약 20 중량%, 약 7 중량% 내지 약 20 중량%, 약 9 중량% 내지 약 20 중량%, 약 11 중량% 내지 약 20 중량%, 약 13 중량% 내지 약 20 중량%, 약 15 중량% 내지 약 20 중량%, 약 17 중량% 내지 약 20 중량%, 약 19 중량% 내지 약 20 중량% 일 수 있 다. 상기 수용액의 농도가 약 20 중량%를 초과할 경우, 건조 과정 중에서 마이크로캡슐의 쉘뿐만 아니라 내부에서도 수용성 물질이 석출되어 수용성 중공 마이크로캡슐이 형성되지 않고, 수용성 비중공 마이크로캡슐이 형성되는 문제가 발생할 수 있다.
상기 아토마이저의 회전 속도는, 예를 들어, 10,000 rpm 내지 18,000 rpm, 11,000 rpm 내지 18,000 rpm, 12,000 rpm 내지 18,000 rpm, 13,000 rpm 내지 18,000 rpm, 14,000 rpm 내지 18,000 rpm, 10,000 rpm 내지 17,000 rpm, 10,000 rpm 내지 16,000 rpm, 10,000 rpm 내지 15,000 rpm, 또는 10,000 rpm 내지 14,000 rpm 일 수 있다.
상기 아토마이저의 회전 속도가 10,000 rpm 일 경우, 예를 들어, 약 70 ㎛ 직경의 크기를 포함하는 수용성 중공 마이크로캡슐이 형성될 수 있다. 상기 아토마이저의 회전 속도가 18,000 rpm 일 경우, 예를 들어, 약 20 ㎛ 직경의 크기를 포함하는 수용성 중공 마이크로캡슐이 형성될 수 있다.
상기 아토마이저의 회전 속도가 10,000 rpm 미만일 경우, 약 70 ㎛ 초과의 직경의 크기를 포함하는 수용성 중공 마이크로캡슐이 형성될 수 있고, 상기 아토마이저의 회전 속도가 18,000 rpm 초과일 경우, 약 20 ㎛ 미만의 직경의 크기를 포함하는 수용성 중공 마이크로캡슐이 형성될 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 수용성 중공 마이크로캡슐의 직경은 약 20 ㎛ 내지 약 70 ㎛ 일 수 있으며, 예를 들어, 약 20 ㎛ 내지 약 65 ㎛, 약 20 ㎛ 내지 약 60 ㎛, 약 20 ㎛ 내지 약 50 ㎛, 약 20 ㎛ 내지 약 40 ㎛, 약 20 ㎛ 내지 약 35 ㎛, 약 20 ㎛ 내지 약 30 ㎛, 약 30 ㎛ 내지 약 70 ㎛, 약 35 ㎛ 내지 약 70 ㎛, 약 40 ㎛ 내지 약 70 ㎛, 약 50 ㎛ 내지 약 70 ㎛, 약 60 ㎛ 내지 약 70 ㎛, 약 65 ㎛ 내지 약 70 ㎛ 일 수 있다.
상기 수용성 중공 마이크로캡슐의 크기가 약 20 ㎛ 미만일 경우, 연마 시에 형성되는 기공의 크기가 작아져서, 슬러리 또는 용매를 용이하게 운반할 수 없는 문제가 발생할 수 있다. 상기 수용성 중공 마이크로캡슐의 크기가 약 70 ㎛ 초과일 경우, 연마 시에 형성되는 기공의 크기가 커져서, 연마 패드가 피연마체에 가하는 압력이 충분하지 못한 문제가 발생할 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 수용성 중공 마이크로캡슐의 쉘은 수용성 고분자, 수용성 비타민, 수용성 단백질, 당류 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 포함하는 것일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 수용성 고분자는 폴리아크릴산 및 그의 염, 폴리메타크릴산 및 그의 염, 폴리비닐알코올, 폴리비닐피롤리돈, 폴리아크릴아미드, 폴리이소프렌, 및 이들의 조합으로부터 선택될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 수용성 비타민은 비타민 B1(티아민), 비타민 B2(리보플라빈), 비타민 B6(피리독신), 비타민 B12(코파라민), 비타민 C(L-아스코르브산), 나이아신, 판토텐산, 엽산, 비오틴, 및 이들의 조합으로부터 선택될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 수용성 단백질은 젖단백질, 식물성 단백질, 동물성 단백질, 및 이들의 조합으로부터 선택될 수 있으며, 예를 들어, 알부머니 ,글로불린, 히스톤, 프로타민이 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 당류 물질은 갈락토스, 프럭토스, 글루코스, 락토스, 말토스, 덱스트린, 수크로스, 글리세린, 자일리톨, 소르비톨, 아라비톨, 에리트리톨, 리비톨, 만니톨, 갈락티톨, 말티톨, 락티톨, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 수용성 중공 마이크로캡슐은 상기 연마 패드에 적절한 수의 기공을 형성할 수 있도록 프리폴리머에 포함된다. 상기 수용성 중공 마이크로캡슐은 상기 프리폴리머 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 50 중량부가 포함될 수 있다.
상기 중량부 범위 미만일 경우, 형성되는 기공의 수가 작아져서, 슬러리 또는 용매를 용이하게 운반할 수 없는 문제가 발생할 수 있다. 상기 중량부 범위 초과일 경우, 형성되는 기공의 수가 많아져, 연마 패드가 피연마체에 가하는 압력이 충분하지 못한 문제가 발생할 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 수용성 중공 마이크로캡슐이 혼합된 프리폴리머를 중합한 폴리우레탄 수지로부터 연마 패드를 수득하는 것을 포함하는 연마 패드의 제조 방법은, 상기 연마 패드의 연마 면에 그루브를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 연마 패드의 제조방법은 상기 연마 패드에 윈도우를 형성하는 것을 추가 포함하는 것일 수 있다.
본원의 제 2 측면에 따른 연마 패드에 대하여, 본원의 제 1 측면과 중복되는 부분들에 대해서는 상세한 설명을 생략하였으나, 그 설명이 생략되었더라도 본원의 제 1 측면에 기재된 내용은 본원의 제 2 측면에 동일하게 적용될 수 있다.
종래에는 연마 패드 내 기공의 형성시, 기공의 크기 및 공극률의 정교한 조절이 용이하지 않았다. 그러나, 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 수용성 중공 마이크로캡슐에 의하여 기공을 형성하게 되면, 생성되는 기공의 크기를 용이하게 제어할 수 있다.
이하, 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 본원이 이에 제한되지 않을 수 있다.
[실시예]
실시예 1. 수용성 고분자를 포함하는 수용액을 이용하여 제조된 수용성 중공 마이크로캡슐이 혼합된 프리폴리머를 중합시켜 형성되는 연마 패드의 제조
100℃ 내지 200℃ 의 챔버 내에서 5 중량% 내지 10 중량% 폴리비닐알콜 수용액을 10,000 rpm 내지 18,000 rpm 으로 분무한 후에 건조시켜, 20 ㎛ 내지 70 ㎛ 의 직경의 크기를 포함하는 수용성 중공 마이크로캡슐을 제조하였다.
우레탄 프리폴리머(TDI/MDI/PTMEG 계 NCO eq=8.1~10.3%) 100 중량부에 분무건조를 이용하여 제조된, 폴리비닐알콜 함유 쉘을 포함하는 수용성 중공 마이크로캡슐을 0.1 중량부 및 40 중량부를 첨가하고 혼합하였다. 위 혼합물에 경화제로 MOCA를 20 중량부 내지 50 중량부를 넣어 혼합하였으며, 이때 경화제는 NCO 함량 및 당량비에 따라 화학양론적 당량비를 계산하여 첨가하였다.
실시예 2. 수용성 비타민을 포함하는 수용액을 이용하여 제조된 수용성 중공 마이크로캡슐이 혼합된 프리폴리머를 중합시켜 형성되는 연마 패드의 제조
폴리비닐알콜 대신에 아스코르브산을 사용함으로써, 폴리비닐알콜 함유 쉘을 포함하는 수용성 중공 마이크로캡슐 대신에 아스코르브산 함유 쉘을 포함하는 수용성 중공 마이크로캡슐을 이용하는 것을 제외하고는, 실시예 1 과 동일하게 제조하였다.
실시예 3. 수용성 단백질을 포함하는 수용액을 이용하여 제조된 수용성 중공 마이크로캡슐이 혼합된 프리폴리머를 중합시켜 형성되는 연마 패드의 제조
폴리비닐알콜 대신에 알부민을 사용함으로써, 폴리비닐알콜 함유 쉘을 포함하는 수용성 중공 마이크로캡슐 대신에 알부민 함유 쉘을 포함하는 수용성 중공 마이크로캡슐을 이용하는 것을 제외하고는, 실시예 1 과 동일하게 제조하였다.
실시예 4. 당류 물질을 포함하는 수용액을 이용하여 제조된 수용성 중공 마이크로캡슐이 혼합된 프리폴리머를 중합시켜 형성되는 연마 패드의 제조
폴리비닐알콜 대신에 만니톨을 사용함으로써, 폴리비닐알콜 함유 쉘을 포함하는 수용성 중공 마이크로캡슐 대신에 만니톨 함유 쉘을 포함하는 수용성 중공 마이크로캡슐을 이용하는 것을 제외하고는, 실시예 1 과 동일하게 제조하였다.
이 때, 상기 만니톨 함유 쉘을 포함하는 수용성 중공 마이크로캡슐을 도 2 및 도 3 에 나타내었다. 도 2 에 나타낸 바와 같이, 20 ㎛ 내지 70 ㎛ 의 직경의 크기를 가지는 만니톨 함유 쉘을 포함하는 수용성 중공 마이크로캡슐이 제조되었으며, 도 3 에서 이의 중공부를 확인할 수 있었다.
비교예 1. 비수용성 중공 마이크로캡슐이 혼합된 프리폴리머를 중합시켜 형성되는 연마 패드의 제조
폴리비닐알콜 함유 쉘을 포함하는 수용성 중공 마이크로캡슐 대신에 미발포 타입의 비수용성 중공 마이크로캡슐(악조노벨사의 920 DET 40 d25)을 이용하는 것을 제외하고는, 실시예 1 과 동일하게 제조하였다.
비교예 2. 수용성 비중공 물질이 혼합된 프리폴리머를 중합시켜 형성되는 연마 패드의 제조
폴리비닐알콜 함유 쉘을 포함하는 수용성 중공 마이크로캡슐 대신에 소르비톨을 이용하는 것을 제외하고는, 실시예 1 과 동일하게 제조하였다.
실험예 1. 연마 패드를 이용한 피연마체 웨이퍼의 연마
상기 실시예들 및 비교예에서 제조한 연마 패드를 시판 중인 웨이퍼 연마기(AP-300)에 부착하여 피연마체 웨이퍼를 연마하였다. 상기 연마 패드는 웨이퍼 연마 전에 15 분 내지 20 분 동안 컨디셔닝 시켰다. 상기 웨이퍼는 시판중인 실리카계 연마 슬러리를 이용하여 연마하였다. 연마 조건은 본 실시예 및 기타 모든 실시예에 대해 일정하게 유지함으로써 성능을 직접 대조하였다: 압력 9 psi, 가압판 속도 95 rpm, 캐리어 속도 90 rpm, 및 연마 시간 1 분.
도 6 에 나타낸 바와 같이, 실시예 4 에 따른 수용성 중공 마이크로캡슐이 혼합된 프리폴리머를 중합시켜 형성되는 연마 패드는, 연마 슬러리 또는 상기 용매에 포함된 수용성 물질에 의해 용해된 기공을 포함하였다.
도 6 에 나타낸 포어 안에 함유된 물질은 폴리우레탄 조각이었다.
실험예 2. 피연마체의 연마율 측정
상기 실험예 1 의 방법에 따라, 상기 실시예들 및 비교예 1에서 제조한 연마 패드들을 각각 이용하여 연마된 피연마체 웨이퍼의 연마율을 ST-3000 (K-mac사)을 이용하여 측정하여 도 4 및 도 5 에 나타내었다. 도 4 및 도 5 의 측정 포인트는 피연마체 웨이퍼 단면의 상대적인 거리를 나타낸 값이다(최초 1 포인트: 피연마체의 단부로부터 3 mm 떨어진 지점, 25 포인트: 피연마체의 중심, 각 포인트 간 거리는 6 mm 임).
도 4 및 도 5 에 나타낸 바와 같이, 수용성 중공 마이크로캡슐이 혼합된 프리폴리머를 중합시켜 형성되는 연마 패드인 실시예 1 내지 4 는, 비수용성 중공 마이크로캡슐이 혼합된 프리폴리머를 중합시켜 형성되는 연마 패드인 비교예 1 및 2 에 비하여, 우수한 평균 연마율을 나타냄을 알 수 있었다.
구체적으로, 실시예의 평균연마율은 비교예의 평균연마율에 비하여 약 2.5% (실시예 1 및 비교예 2) 내지 약 9.7% (실시예 3 및 비교예 1)증가하였다.
실험예 3. 피연마체의 표면 결함 형성 측정
상기 실시예들 및 비교예에서 제조한 연마 패드의 표면 결합 형성을 측정하기 위하여, 먼저 세정 공정까지 전자동 공정으로 진행되는 UNIPLA사의 TM-231모델을 이용하여 화학적 기계적 연마 공정을 수행하였다: 피연마체 200 mm 블렝킷 웨이퍼(blanket wafer), 슬러리 K.C Tech사의 ACS-330, 압력 3 psi, 리테이너 링(retainer ring)의 압력 4.5 psi, 가압판 속도 80 rpm, 캐리어 속도 93 rpm, 슬러리 흐름 230ml 및 연마 시간 60 초. 여기에서, 상기 세정 공정은 불산수용액, 암모니아수용액, DIW, 울트라소닉을 이용하여 수행하였다.
상기 화학적 기계적 연마 공정을 마친 피연마체의 표면 결함은 AIT사의 XP모델을 이용하여 측정하여 도 7 및 도 8 에 각각 나타내었다.
여기에서, 광원의 스팟 사이즈(Spot size)는 10 ㎛ 이었고, 옥사이드(Oxide) 분석 모드로 설정하여, 표면 결함(defect) 및 입자(particle)의 측정 변수를 동시에 측정하였다.
측정 사이즈 범위는 40 ㎛ 및 100 ㎛ 단위로 총 10 단계를 적용하여 분석하였고, 피연마체 전 영역에 대하여 40 ㎛ 부터 4095 ㎛ 까지의 측정 범위로 측정하였다. 세부 측정 범위는 다음과 같음: 0 ㎛ 내지 40 ㎛, 40 ㎛ 내지 80 ㎛, 80 ㎛ 내지 120 ㎛, 120 ㎛ 내지 160 ㎛, 160 ㎛ 내지 200 ㎛, 200 ㎛ 내지 300 ㎛, 300 ㎛ 내지 400 ㎛, 400 ㎛ 내지 500 ㎛, 500 ㎛ 내지 600 ㎛, 600 ㎛ 내지 4095 ㎛. 도 7 및 도 8 에 나타낸 바와 같이, 수용성 중공 마이크로캡슐이 혼합된 프리폴리머를 중합시켜 형성되는 연마 패드인 실시예 1 내지 4 는, 비교예 1 및 2 에 비하여, 피연마체의 표면에 형성되는 결함을 방지하거나 감소시킴을 알 수 있었다.
전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (10)

  1. 수용성 중공 마이크로캡슐이 혼합된 프리폴리머를 중합시켜 형성되는 연마 패드로서,
    상기 연마 패드, 연마 슬러리 및 용매를 이용하여 피연마체를 연마 시, 상기 수용성 중공 마이크로캡슐이 상기 연마 슬러리 또는 상기 용매에 포함된 수용성 물질에 의해 용해되어 형성된 기공을 포함하고,
    상기 수용성 중공 마이크로캡슐의 쉘은 수용성 비타민, 수용성 단백질, 당류 물질 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 포함하는 것이고,
    상기 수용성 비타민은 비타민 B1(티아민), 비타민 B2(리보플라빈), 비타민 B6(피리독신), 비타민 B12(코파라민), 비타민 C(L-아스코르브산), 나이아신, 판토텐산, 엽산, 비오틴, 및 이들의 조합으로부터 선택되고,
    상기 수용성 단백질은 젖단백질, 식물성 단백질, 동물성 단백질, 및 이들의 조합으로부터 선택되고,
    상기 당류 물질은 갈락토스, 프럭토스, 글루코스, 락토스, 말토스, 덱스트린, 수크로스, 글리세린, 자일리톨, 소르비톨, 아라비톨, 에리트리톨, 리비톨, 만니톨, 갈락티톨, 말티톨, 락티톨, 및 이들의 조합으로부터 선택되고,
    상기 수용성 중공 마이크로캡슐은 상기 프리폴리머 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 50 중량부로 포함되는 것인,
    연마 패드.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 연마 패드는 연마 면에 형성된 그루브를 포함하는,
    연마 패드.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 연마 패드에 형성된 윈도우를 포함하는,
    연마 패드.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 수용성 중공 마이크로캡슐은 상기 연마 슬러리 또는 상기 용매에 포함된 상기 수용성 물질에 의해 용해됨으로써 상기 피연마체의 표면 결함(defect) 형성을 방지하거나 감소시키는 것인,
    연마 패드.
  6. 수용성 중공 마이크로캡슐이 혼합된 프리폴리머를 중합시켜 폴리우레탄 수지를 형성하는 것; 및
    상기 폴리우레탄 수지를 가공 및 성형하는 것
    을 포함하는, 연마 패드의 제조 방법으로서,
    상기 연마 패드, 연마 슬러리 및 용매를 이용하여 피연마체를 연마시에, 상기 수용성 중공 마이크로캡슐이 상기 연마 슬러리 또는 상기 용매에 포함된 수용성 물질에 의해 용해되어 기공이 형성되는 것이고,
    상기 수용성 중공 마이크로캡슐은 수용성 비타민, 수용성 단백질, 당류 물질 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 포함하는 수용액으로부터 제조되는 것이고,
    상기 수용성 비타민은 비타민 B1(티아민), 비타민 B2(리보플라빈), 비타민 B6(피리독신), 비타민 B12(코파라민), 비타민 C(L-아스코르브산), 나이아신, 판토텐산, 엽산, 비오틴, 및 이들의 조합으로부터 선택되고,
    상기 수용성 단백질은 젖단백질, 식물성 단백질, 동물성 단백질, 및 이들의 조합으로부터 선택되고,
    상기 당류 물질은 갈락토스, 프럭토스, 글루코스, 락토스, 말토스, 덱스트린, 수크로스, 글리세린, 자일리톨, 소르비톨, 아라비톨, 에리트리톨, 리비톨, 만니톨, 갈락티톨, 말티톨, 락티톨, 및 이들의 조합으로부터 선택되고,
    상기 수용성 중공 마이크로캡슐은 상기 프리폴리머 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 50 중량부로 포함되는 것인,
    연마 패드의 제조 방법.
  7. 삭제
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 수용성 중공 마이크로캡슐은, 상기 수용액을 이용하여 분무 건조법, 코어-쉘법(core-shell method), 계면 유도 침전법(surface induced precipitation method) 또는 계면 중합법(interfacial polymerization method)에 의하여 제조되는 것인,
    연마 패드의 제조 방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 폴리우레탄 수지를 가공 및 성형하는 것은 상기 연마 패드의 연마 면에 그루브를 형성하는 것을 포함하는 것인,
    연마 패드의 제조 방법.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 연마 패드에 윈도우를 형성하는 것을 추가 포함하는 것인,
    연마 패드의 제조 방법.
KR1020160170614A 2016-12-14 2016-12-14 연마 패드 및 이의 제조 방법 KR101911498B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160170614A KR101911498B1 (ko) 2016-12-14 2016-12-14 연마 패드 및 이의 제조 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160170614A KR101911498B1 (ko) 2016-12-14 2016-12-14 연마 패드 및 이의 제조 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180068682A KR20180068682A (ko) 2018-06-22
KR101911498B1 true KR101911498B1 (ko) 2018-10-24

Family

ID=62768617

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160170614A KR101911498B1 (ko) 2016-12-14 2016-12-14 연마 패드 및 이의 제조 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101911498B1 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102293565B1 (ko) * 2019-10-18 2021-08-26 대원화성 주식회사 내구성 및 유연성이 우수한 기능성 폴리우레탄 필름 및 이의 제조방법
CN111662642B (zh) * 2020-07-13 2021-07-23 万华化学集团电子材料有限公司 一种蓝宝石抛光组合物及其制备方法
JPWO2022045018A1 (ko) * 2020-08-26 2022-03-03

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030100244A1 (en) 2001-11-27 2003-05-29 Cabot Microelectronics Corporation Polishing pad comprising particles with a solid core and polymeric shell
US20030139127A1 (en) 2001-12-31 2003-07-24 Choi Yong Soo Capsulated abrasive composition and polishing pad using the same
JP2015130521A (ja) 2009-05-27 2015-07-16 ロジャーズ コーポレーション 研磨パッド、研磨パッドのためのポリウレタン層およびシリコンウエハを研磨する方法
KR101615547B1 (ko) * 2015-05-20 2016-04-26 에프엔에스테크 주식회사 연마 패드 및 이의 제조 방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030100244A1 (en) 2001-11-27 2003-05-29 Cabot Microelectronics Corporation Polishing pad comprising particles with a solid core and polymeric shell
US20030139127A1 (en) 2001-12-31 2003-07-24 Choi Yong Soo Capsulated abrasive composition and polishing pad using the same
JP2015130521A (ja) 2009-05-27 2015-07-16 ロジャーズ コーポレーション 研磨パッド、研磨パッドのためのポリウレタン層およびシリコンウエハを研磨する方法
KR101615547B1 (ko) * 2015-05-20 2016-04-26 에프엔에스테크 주식회사 연마 패드 및 이의 제조 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20180068682A (ko) 2018-06-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101189349B1 (ko) 연마 패드
KR101600393B1 (ko) 연마 패드 및 이의 제조 방법
KR101475767B1 (ko) 연마 패드의 제조 방법
US10092998B2 (en) Method of making composite polishing layer for chemical mechanical polishing pad
KR101911498B1 (ko) 연마 패드 및 이의 제조 방법
US10105825B2 (en) Method of making polishing layer for chemical mechanical polishing pad
DE102016007767A1 (de) Formulierung für eine verbundpolierschicht für ein chemisch-mechanisches polierkissen
US10144115B2 (en) Method of making polishing layer for chemical mechanical polishing pad
DE102014007024A1 (de) Weicher und konditionierbarer chemisch-mechanischer Polierkissenstapel
KR20180070466A (ko) 통합 윈도우를 갖는 화학 기계적 평탄화 (cmp) 연마 패드를 제조하는 방법
US10011002B2 (en) Method of making composite polishing layer for chemical mechanical polishing pad
US20160375543A1 (en) Chemical mechanical polishing pad and method of making same
KR102527087B1 (ko) 개선된 제거 속도 및 연마 균일성을 위한 오프셋 원주 홈을 갖는 화학적 기계적 연마 패드
KR101615547B1 (ko) 연마 패드 및 이의 제조 방법
US9776300B2 (en) Chemical mechanical polishing pad and method of making same
KR101878814B1 (ko) 복합기공을 포함하는 다공성 연마 패드 및 이의 제조 방법
KR101690996B1 (ko) 다공성 연마 패드 및 이의 제조 방법
KR101769328B1 (ko) 연마 패드의 제조 방법
JP6691658B2 (ja) 研磨パッド
KR20190070198A (ko) 내부 채널을 가지는 연마 패드 및 이의 제조 방법
KR20210119896A (ko) 지지체 상에 폴리싱 요소를 갖는 cmp 폴리싱 패드
TW202328256A (zh) 氟化聚脲共聚物墊

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
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