KR102129665B1 - 연마패드, 이의 제조방법 및 이를 이용한 연마방법 - Google Patents

연마패드, 이의 제조방법 및 이를 이용한 연마방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 연마된 기판의 결함 수를 줄인 연마패드, 이의 제조방법 및 이를 이용한 연마방법 등에 대한 것으로, 불소계 반복단위를 주쇄에 포함하는 폴리우레탄을 연마 패드에 포함하며, 상기 연마패드와 흄드 실리카 슬러리로 연마된 기판 상의 결함이 40 개 이하인 저결함 특성을 갖는 연마패드를 제공한다.

Description

연마패드, 이의 제조방법 및 이를 이용한 연마방법{POLISHING PAD, PREPARATION METHOD THEREOF, AND POLISHING METHOD APPLYING OF THE SAME}
본 발명은 연마된 기판의 결함 수를 줄인 연마패드, 이의 제조방법 및 이를 이용한 연마방법에 관한 것이다.
연마 패드는 공업적으로 용이하게 미세한 표면 가공을 가능하도록 하기 위하여 화학적 기계연마 기술(Chemical Mechanical Planarization, CMP)에 사용되며, 반도체 장치용 실리콘 웨이퍼, 메모리 디스크, 자기 디스크, 광학 렌즈나 반사 미러 등의 광학 재료, 유리판, 금속 등 고도의 표면 평탄성이 요구되는 재료의 평탄화 가공 처리에 다양하게 사용 가능하다.
반도체 회로의 미세화에 따라 CMP 공정의 중요성은 더욱 부각되고 있다. CMP 패드 (CMP Pad)는 반도체 제조공정 중 CMP 공정에 있어서 필수적인 원부자재 중 하나로써 CMP 성능 구현에 중요한 역할을 담당하고 있다.
CMP 패드는 다양한 성능이 요구되지만, 평탄화 가공 후 재료의 결함(Defect) 수는 수율에 큰 영향을 미치는 인자이므로, CMP 패드의 장단을 구분 짓는데 아주 중요한 인자라 할 수 있다.
국내공개특허 제10-2016-0132882호, 연마패드 및 그 제조방법 국내공개특허 제10-2005-0040838호, 기판들을 화학기계적평탄화 및 연마하기 위한 패드들
본 발명의 목적은 연마된 기판 상의 결함 수를 감소시킨 연마패드, 이의 제조방법 및 이를 이용한 연마방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 연마패드는 i) 아래 화학식 1로 표시되는 불소계 반복단위를 포함하는 폴리우레탄을 연마 패드에 포함하며, ii) 상기 연마패드와 흄드 실리카 슬러리로 연마된 기판 상의 결함이 40 개 이하인 저결함 특성을 갖는다.
[화학식 1]
Figure 112018073860636-pat00001
상기 화학식 1에서, 상기 R11 및 R12는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 알킬기 및 불소로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이고, 상기 R11 및 상기 R12 중에서 적어도 하나는 불소이며, 상기 L은 탄소수 1 내지 5의 알킬렌 또는 -O-이며, 상기 R13 및 R14는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 알킬기 및 불소로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이고, 상기 R13 및 상기 R14 중에서 적어도 하나는 불소이며, 상기 n은 0 내지 20의 정수이고, 상기 m은 0 내지 20의 정수이며, 상기 n과 상기 m은 동시에 0이 아니다.
상기 폴리우레탄은 아래 화학식 2-1 또는 화학식 2-2로 표시되는 반복단위를 주쇄에 포함할 수 있다.
[화학식 2-1]
Figure 112018073860636-pat00002
[화학식 2-2]
Figure 112018073860636-pat00003
상기 화학식 2-1 또는 화학식 2-2에서, 상기 R11 및 R12는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 알킬기 및 불소로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이고, 상기 R11 및 상기 R12 중에서 적어도 하나는 불소이며, 상기 L은 탄소수 1 내지 5의 알킬렌 또는 -O-이며, 상기 R13 및 R14는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 알킬기 및 불소로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이고, 상기 R13 및 상기 R14 중에서 적어도 하나는 불소이며, 상기 n은 0 내지 20의 정수이고, 상기 m은 0 내지 20의 정수이며, 상기 n과 상기 m은 동시에 0이 아니고, 상기 R21는 -Si(R15)(R16)(R31)-이고, 상기 R15 및 R16는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 알킬기이며, 상기 R31은 -(CH2)m1- 또는 -(CH2)m2-(OCH2 CH2)m3- (단, m1, m2, 및 m3는 각각 독립적으로 1 내지 20의 정수) 이다.
상기 연마패드는 아래 식 1에 따른 접촉각 차이값(Ad(p-f), %)이 1.5 내지 5일 수 있다
[식 1]
Ad(p-f) = [100*(Ap-Af)]/Ap
상기 식 1에서, 상기 Ap은 순수(pure water)로 측정한 접촉각이고, 상기 Af은 흄드 실리카 슬러리로 측정한 접촉각이다.
상기 폴리우레탄는 발포체 형태로, 상기 발포체의 평균 기공 크기는 10 내지 30 μm일 수 있다.
상기 폴리우레탄은 쇼어 D 경도가 55 내지 65일 수 있다.
상기 연마패드는 상기 폴리우레탄을 포함하는 탑패드와 상기 탑패드의 일면 상에 위치하는 부직포 또는 스웨이드 타입의 서브패드를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 연마패드는, 우레탄계 프리폴리머, 경화제, 및 발포제를 포함하는 우레탄 조성물의 발포체를 포함하는 폴리우레탄계 연마층인 탑 패드(top pad)를 포함하고, 상기 우레탄계 프리폴리머는 이소시아네이트 화합물, 알코올 화합물 및 상기 화학식 1의 불소계 반복단위를 포함하며 적어도 일 말단이 하이드록시기, 아민기, 또는 에폭시기를 포함하는 불소계 화합물을 포함하는 프리폴리머 조성물의 공중합체이다.
상기 불소계 화합물은 상기 프리폴리머 조성물 전체를 기준으로 0.1 내지 5 중량%로 포함될 수 있다.
상기 탑 패드는, 상기 화학식 1로 표시되는 불소계 반복단위를 포함하지 않는 발포체 형태의 폴리우레탄과 비교하여, 연마된 실리콘 웨이퍼의 결함 정도를 80 % 이상 감소시킬 수 있다.
상기 불소계 화합물은, 아래 화학식 3으로 표시되는 화합물일 수 있다.
[화학식 3]
Figure 112018073860636-pat00004
상기 화학식 3에서, 상기 R11 및 R12는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 알킬기 및 불소로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이고, 상기 R11 및 상기 R12 중에서 적어도 하나는 불소이며, 상기 L은 탄소수 1 내지 5의 알킬렌 또는 -O-이며, 상기 R13 및 R14는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 알킬기 및 불소로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이고, 상기 R13 및 상기 R14 중에서 적어도 하나는 불소이며, 상기 n은 0 내지 20의 정수이고, 상기 m은 0 내지 20의 정수이며, 상기 n과 상기 m은 동시에 0이 아니며, 상기 R21과 상기 R22은 각각 독립적으로 -(CH2)m1- 또는 -(CH2)m2-(OCH2 CH2)m3- (단, m1, m2, 및 m3는 각각 독립적으로 1 내지 20의 정수)이며, 상기 R41 및 R42는 각각 독립적으로, 하이드록시기, 아민기, 또는 에폭시기이다.
상기 프리폴리머는 NCO 중량%가 8 내지 12 중량%인 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 연마패드의 제조방법은, i) 우레탄 프리폴리머, 경화제, 및 발포제를 포함하는 우레탄 조성물을 혼합 후 중합반응을 진행하여 상기 화학식 1로 표시되는 불소계 반복단위를 포함하는 발포체 형태의 폴리우레탄을 형성하는 폴리우레탄 형성과정; ii) 상기 폴리우레탄을 포함하는 탑 패드를 제조하는 탑 패드 제조과정; 및 iii) 상기 탑 패드를 서브 패드(sub pad)와 접착하여 연마패드를 제조하는 라미네이션 과정;을 포함하여, 아래 화학식 1로 표시되는 불소계 반복단위를 주쇄에 포함하는 폴리우레탄 연마패드를 제조한다.
상기 프리폴리머는 우레탄 프리폴리머의 제조방법으로 제조되며, 상기 프리폴리머의 제조방법은, 이소시아네이트 화합물, 알코올 화합물 및 상기 화학식 1의 불소계 반복단위를 포함하며 적어도 일 말단이 하이드록시기, 아민기, 또는 에폭시기를 포함하는 불소계 화합물을 포함하는 프리폴리머 조성물을 50 내지 120 ℃에서 반응시켜 NCO 중량%가 8 내지 12 중량%인 우레탄 프리폴리머를 제조하는 프레폴리머 제조단계;를 포함한다.
상기 프레폴리머 제조단계는, 상기 이소시아네이트 화합물, 및 알코올 화합물을 포함하는 제1조성을 혼합하고 60 내지 100 ℃에서 1 내지 5 시간 동안 반응시켜 제1중합체를 형성하는 제1과정; 및 상기 제1중합체와 상기 불소계 화합물을 포함하는 제2조성을 혼합하고 60 내지 100 ℃에서 0.5 내지 3 시간 동안 반응시켜 제2중합체를 형성하는 제2과정;을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 연마된 웨이퍼의 제조방법은, 위에서 설명한 연마패드와 연마전 웨이퍼를 CMP 연마장치에 장착하는 준비단계: 및 상기 CMP 연마장치에 연마용 슬러리를 투입하면서 상기 연마전 웨이퍼를 상기 연마패드를 이용해 연마를 진행하여 연마된 웨이퍼를 제조하는 연마단계;를 포함한다.
본 발명의 연마패드, 이의 제조방법 및 이를 이용한 연마방법은 연마율, 절삭률은 기존과 동등한 수준으로 유지하면서 결함(defect)의 수를 현저하게 감소시킨 연마패드, 이의 제조방법, 이를 이용한 웨이퍼의 연마방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탑 패드를 포함하는 연마패드의 단면을 설명하는 개념도.
도 2는 본 발명의 실시예에서 제조한 실시예 1(a), 실시예 2(b) 및 비교예 1(c)의 탑 패드의 기공을 전자현미경으로 관찰한 결과.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
본 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 "이들의 조합"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.
본 명세서 전체에서, "A 및/또는 B" 의 기재는, "A, B, 또는, A 및 B" 를 의미한다.
본 명세서 전체에서, “제1”, “제2” 또는 “A”, “B”와 같은 용어는 특별한 설명이 없는 한 동일한 용어를 서로 구별하기 위하여 사용된다.
본 명세서에서, A 상에 B가 위치한다는 의미는 A 상에 직접 맞닿게 B가 위치하거나 그 사이에 다른 층이 위치하면서 A 상에 B가 위치하는 것을 의미하며 A의 표면에 맞닿게 B가 위치하는 것으로 한정되어 해석되지 않는다.
본 명세서에서 단수 표현은 특별한 설명이 없으면 문맥상 해석되는 단수 또는 복수를 포함하는 의미로 해석된다.
화학기계적 연마기술에 활용되는 연마 패드는, 기판의 연마를 빠르고 정확하게 진행하면서 동시에 기판 표면에 결함(스크래치, defect)이 없도록 연마를 진행해야 한다. 본 발명의 발명자들은 연마 패드의 다른 특성은 동등 수준 이상으로 유지하면서 결함의 수를 줄이기 위한 방법을 연구하던 중, 슬러리 입자가 연마 패드에 고착화되지 않도록 슬러리 용액에 대해 높은 접촉각을 갖는 연마패드를 제조하고 이를 이용하면 연마된 웨이퍼 상의 결함 수를 현저하게 줄일 수 있다는 점을 확인하여 본 발명을 완성하였다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 다른 연마패드의 단면을 설명하는 개념도이다. 상기 도 1을 참고하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 연마패드(100)는, 아래 화학식 1로 표시되는 불소계 반복단위를 포함하는 폴리우레탄을 포함한다.
[화학식 1]
Figure 112018073860636-pat00005
상기 화학식 1에서, 상기 R11 및 R12는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 알킬기 및 불소로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이고, 상기 R11 및 상기 R12 중에서 적어도 하나는 불소이며, 상기 L은 탄소수 1 내지 5의 알킬렌 또는 -O-이다. 또한, 상기 R13 및 R14는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 알킬기 및 불소로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이고, 상기 R13 및 상기 R14 중에서 적어도 하나는 불소이다. 또한, 상기 n은 0 내지 20의 정수이고, 상기 m은 0 내지 20의 정수이며, 상기 n과 상기 m은 동시에 0이 아니다.
구체적으로, 상기 화학식 1에서 상기 R11 및 R12는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 5의 알킬기 및 불소로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이고, 상기 R11 및 상기 R12 중에서 적어도 하나는 불소이며, 상기 L은 탄소수 1 내지 5의 알킬렌 또는 -O-이다. 또한, 상기 R13 및 R14는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 5의 알킬기 및 불소로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이고, 상기 R13 및 상기 R14 중에서 적어도 하나는 불소이다. 또한, 상기 n은 0 내지 10의 정수이고, 상기 m은 0 내지 10의 정수이며, 상기 n과 상기 m은 동시에 0이 아니다.
상기 연마패드(100)는 화학식 1로 표시되는 불소계 반복단위가 폴리우레탄의 주쇄에 연결되어, 화학기계적 연마 과정에서 안정적이고 비교적 일정하게 연마된 기판 상의 결함 발생을 줄여줄 수 있으며, 특히 흄드 실리카 슬러리용으로 적용할 경우 연마된 기판에 결함 발생 억제 효과가 크다.
구체적으로, 상기 폴리우레탄은 아래 화학식 2-1 또는 화학식 2-2로 표시되는 반복단위를 포함할 수 있다.
[화학식 2-1]
Figure 112018073860636-pat00006
[화학식 2-2]
Figure 112018073860636-pat00007
상기 화학식 2-1 또는 화학식 2-2에서, 상기 R11 및 R12는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 알킬기 및 불소로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이고, 상기 R11 및 상기 R12 중에서 적어도 하나는 불소이며, 상기 L은 탄소수 1 내지 5의 알킬렌 또는 -O-이며, 상기 R13 및 R14는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 알킬기 및 불소로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이고, 상기 R13 및 상기 R14 중에서 적어도 하나는 불소이며, 상기 n은 0 내지 20의 정수이고, 상기 m은 0 내지 20의 정수이며, 상기 n과 상기 m은 동시에 0이 아니고, 상기 R21는 -Si(R15)(R16)(R31)-이고, 상기 R15 및 R16는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 알킬기이며, 상기 R31은 -(CH2)m1- 또는 -(CH2)m2-(OCH2 CH2)m3- (단, m1, m2, 및 m3는 각각 독립적으로 1 내지 20의 정수) 이다.
구체적으로, 상기 화학식 2-1 또는 화학식 2-2에서, 상기 R11 및 R12는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 5의 알킬기 및 불소로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이고, 상기 R11 및 상기 R12 중에서 적어도 하나는 불소이며, 상기 L은 탄소수 1 내지 5의 알킬렌 또는 -O-이며, 상기 R13 및 R14는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 5의 알킬기 및 불소로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이고, 상기 R13 및 상기 R14 중에서 적어도 하나는 불소이며, 상기 n은 0 내지 10의 정수이고, 상기 m은 0 내지 10의 정수이며, 상기 n과 상기 m은 동시에 0이 아니고, 상기 R21는 -Si(R15)(R16)(R31)-이고, 상기 R15 및 R16는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 5의 알킬기이며, 상기 R31은 -(CH2)m1- 또는 -(CH2)m2-(OCH2 CH2)m3- (단, m1, m2, 및 m3는 각각 독립적으로 1 내지 10의 정수) 이다.
상기 연마패드(100)는 상기 화학식 2-1 또는 화학식 2-2로 표시되는 불소계 반복단위를 0.1 내지 5 중량%로 포함할 수 있다. 이러한 경우 본 발명에서 의도하는 적절한 슬러리 입자의 연마패드 내 고착 현상 발생을 효율적으로 억제할 수 있다.
상기 특징을 갖는 폴리우레탄은 상기 연마패드(100) 전체로 적용될 수 있고, 탑패드(10)와 서브패드(30)를 포함하는 연마패드의 구조에서 탑 패드(10)로 적용될 수 있다.
상기 폴리우레탄은 발포체 형태의 폴리우레탄이 적용될 수 있다.
상기 발포체 형태의 폴리우레탄은, 상기 폴리우레탄 제조 시에 조성에 기상발포체, 고상발포체, 액상발포체 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 발포체를 혼합하는 방식으로 형성될 수 있다.
상기 연마패드(100)는, 상기 탑 패드(10)를 포함하는 연마패드(100)와 흄드 실리카 슬러리를 적용하여 연마한 산화규소막 상의 결함이 40 개 이하인 저결함 특성을 가질 수 있고, 25 개 이하인 저결함 특성을 가질 수 있으며, 10개 이하인 저결함 특성을 가질 수 있다.
상기 결함은 CMP 연마장비를 사용하여 연마된 실리콘 웨이퍼를 세척 및 건조 후 디펙 측정 장비(제조사: Tenkor, 모델명: XP+)를 이용하여 평가한 결과이다.
상기 연마는 CMP 연마장치에 실리콘 옥사이드가 증착된 300 mm 실리콘 웨이퍼를 설치한 후, 상기 연마패드(100)를 붙인 정반 상에 상기 실리콘 웨이퍼의 실리콘 옥사이드 층이 접하도록 위치시킨 후, 연마 하중이 4.0 psi, 150 rpm으로 60초간 회전시키면서 연마시킨 것을 기준으로 한다. 이때 슬러리는 예를 들어, 흄드 실리카 슬러리 또는 세리아 슬러리를 적용할 수 있다.
상기 흄드 실리카 슬러리는 pH가 10.5이고, 평균 입자 크기가 150 nm인 흄드 실리카를 12 중량% 분산되어 있는 슬러리일 수 있다.
구체적으로, 상기 흄드 실리카 슬러리는 아래 방법으로 제조된 것이 적용될 수 있다. 제1pH조절제와 초순수를 포함하는 pH 10.5인 용액인 베이스용액을 제조한다. 이 때, 상기 제1pH조절제는 암모니아, 수산화칼륨, 수산화나트륨 등이 적용될 수 있다. 상기 베이스용액에 흄드 실리카(Fumed silica, OCI社) 12 중량%를 초음파 분산기(ultra sonicator)를 이용하여 9000 rpm의 속도로 혼합하며 소량씩 투입하여 분산시켜 실리카 베이스 용액을 제조한다. 약 4 시간 동안의 분산 과정을 진행한 후, 고압 분산기를 이용하여 추가 분산 과정을 진행하고, 암모늄계 첨가제를 0.5 내지 2 중량%를 첨가하고 1 시간 동안 추가 교반 과정을 진행했다. 이 후, 비이온계 계면활성제(예를 들어, 폴리에틸렌 글리콜)를 0.01 내지 0.1 중량%와 제2pH조절제를 첨가하여 pH 10.5의 혼합슬러리 용액을 제조한다. 상기 제2pH조절제로는 암모니아, 수산화칼륨, 수산화나트륨, 질산, 술폰산 등이 적용될 수 있다. 상기 혼합슬러리 용액은 3.5 um와 1 um 기공 크기를 갖는 슬러리용 필터(micropore社)를 적용하여 필터한 후 최종 흄드 실리카 슬러리로 하였다. 최종 흄드 실리카 슬러리는 pH가 10.5이고, 평균 입자 크기가 150 nm(측정: nano-ZS 90, malvern社)인 흄드 실리카를 12 중량% 분산되어 있다. 이렇게 제조된 슬러리는 이후 접촉각 측정시 흄드 실리카 슬러리 표준 용액으로 적용된다.
상기 연마패드(100)는, 절삭률을 45 내지 55 um/hr로 적용 시 실리콘 웨이퍼의 결함이 40 개 이하인 저결함 특성을 가질 수 있고, 25 개 이하인 저결함 특성을 가질 수 있으며, 10개 이하인 저결함 특성을 가질 수 있다.
상기 연마패드(100)는, 연마율을 2600 내지 2900 Å/min으로 적용 시 실리콘 웨이퍼의 결함이 40 개 이하인 저결함 특성을 가질 수 있고, 25 개 이하인 저결함 특성을 가질 수 있으며, 10개 이하인 저결함 특성을 가질 수 있다.
상기 연마패드(100)는 아래 식 1에 따른 접촉각 차이값(Ad(p-f), %)이 1.5 내지 5의 값을 갖는 것일 수 있고, 2 내지 4의 값을 갖는 것일 수 있다.
[식 1]
Ad(p-f) = [100*(Ap-Af)]/Ap
상기 식 1에서, 상기 Ap은 순수(pure water)로 측정한 접촉각이고, 상기 Af은 흄드 실리카 슬러리로 측정한 접촉각이며, Ad(p-f)는 위의 식 1로 정의되는 접촉각 차이값이다.
상기 접촉각 차이값이 위의 값을 갖는 경우, 흄드 실리카 슬러리를 적용하여 기판의 연마 시에 절삭율, 연마율 등은 기존의 경우와 동등 이상의 수준을 유지하면서 결함 정도를 현저하게 감소시킬 수 있다.
상기 접촉각 측정은 실온에서 진행되고, 상기 흄드 실리카 슬러리는 pH가 10.5이고, 평균 입자 크기가 150 nm인 흄드 실리카를 12 중량% 분산되어 있는 것을 기준으로 한다. 또한, 접촉각 측정의 기준이 되는 상기 흄드 실리카 슬러리의 구체적인 조성과 제조법은 위에서 설명한 것과 중복되므로 그 기재를 생략한다.
상기 연마패드(100)의 퓸드 실리카 슬러리로 측정한 접촉각이 85 내지 120 º일 수 있고, 90 내지 120 º일 수 있다.
상기 연마패드(100)는 순수에 대한 접촉각이 85 내지 125 º일 수 있고 90 내지 120 º일 수 있다.
상기 연마패드(100)는 순수에 대한 접촉각과 퓸드 실리카 슬러리로 측정한 접촉각의 차이는 1.5 º이상일 수 있고, 1.8 º이상일 수 있으며, 2º 이상일 수 있다.
상기 연마패드(100)는 순수에 대한 접촉각과 퓸드 실리카 슬러리로 측정한 접촉각의 차이는 1.2 내지 5 º일 수 있고, 1.5 내지 4 º일 수 있다.
위에서 언급한 것처럼 순수에 대한 접촉각과 흄드 실리카 슬러리에 대한 접촉각의 차이가 상대적으로 큰 연마패드(100)는, 연마용 슬러리와 접할 때 연마패드의 표면과 슬러리 입자와의 반발력이 커질 수 있고, 따라서 슬러리 입자가 연마매드 상에 고착화되는 현상을 현저하게 줄여줄 수 있고, 이는 우수한 연마 품질을 얻도록 한다.
위에서 설명한 슬러리와의 접촉각 차이가 상대적으로 큰 연마 패드(100)는, 발포형 패드일 때 더 큰 결함 감소 효과를 갖는다. 이는 발포형 연마패드의 표면에 위치하는 미세한 기공들에 상기 슬러리에 포함된 입자가 유입되어 고착화될 경우 연마된 기판의 표면 상에 결함을 생성하는 경우가 많은데, 본 발명의 구성으로 이러한 현상을 현저하게 줄일 수 있기 때문이라 생각된다.
본 발명에서는 상기 연마패드(100)를 구성하는 폴리우레탄의 주쇄 상에 불소계 반복단위를 포함시켜 특히 실리카 입자와 상기 폴리우레탄 표면과의 반발력이 더욱 커지도록 유도하여, 슬러리를 이용한 연마패드의 연마율, 절삭률 등은 동등 수준 이상으로 유지하면서 결함 발생 정도를 현저하게 감소시킨다.
상기 연마패드(100)는 탑패드(10), 상기 탑패드의 일면 상에 위치하는 제1접착층(15), 그리고 상기 제1접착층(15)의 일면 상에 위치하는 서브패드(30)를 포함한다.
상기 탑패드(10)는 위에서 설명한 특징을 갖는 발포체 형태의 폴리우레탄으로 구성된 패드로 평균기공크기는 10 내지 30 mm인 것일 수 있다. 이러한 평균기공크기를 갖는 탑패드를 적용하는 것이, 연마패드의 연마효율 향상을 위해 좋다.
상기 탑패드(10)는 면적률이 36 내지 44 %인 발포체 형태의 폴리우레탄일 수 있다. 상기 탑패드(10)는 단위면적당 기공수가 350 내지 500인 발포체 형태의 폴리우레탄일 수 있다. 이러한 특징의 발포체 형태의 폴리우레탄 탑패드(10)를 적용할 경우 효율적인 웨이퍼 연마가 가능하다.
상기 탑패드(10)는 쇼어 D 경도가 55 내지 65 인 것이 적용될 수 있고, 이러한 경우 연마의 효율을 높일 수 있다.
상기 탑패드(10)는 두께가 1.5 내지 3 mm 인 것이 적용될 수 있고, 이러한 경우 연마의 효율을 높일 수 있다.
상기 서브패드(30)는 아스커 C(Asker C) 경도가 60 내지 90인 것일 수 있다.
상기 서브패드(30)는 부직포 타입 또는 스웨이트 타입일 수 있다.
상기 서브패드(30)는 그 두께가 0.5 내지 1 mm일 수 잇다.
사기 탑패드(10)와 상기 서브패드(30)는 핫멜트 접착층(15)을 통해 부착될 수 있다.
상기 서브패드(30)의 타면에는 고무계 접착제(35, 제2접착층)가 적용될 수 있다.
상기 서브패드(30)의 타면 상에 위치하는 고무계 접착제(35)의 제2접착층은 상기 제2접착층의 타면에 PET 필름과 같은 필름(50)이 위치할 수 있다. 상기 필름(50) 상에는 고무계 점착체층(55, 제3점착층)이 위치할 수 있다.
상기 서브패드(30)의 타면은 고무계 접착제(35, 제2접착층)를 통해 연마 기기의 정반에 접착될 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 연마패드(100)는 우레탄계 프리폴리머, 경화제, 및 발포제를 포함하는 우레탄 조성물의 발포체를 포함하는 폴리우레탄계 연마층인 탑 패드(top pad, 10)를 포함하고, 상기 우레탄계 프리폴리머는 이소시아네이트 화합물, 알코올 화합물 및 불소계 반복단위를 포함하는 화합물을 포함하는 프리폴리머 조성물의 공중합체이다.
상기 불소계 화합물은 이소시아네이트와 반응하여 우레탄의 주쇄에 불소계 반복단위를 도입할 수 있는 화합물이 적용될 수 있다.
구체적으로, 상기 불소계 화합물은 분자 내에 탄소수 1 내지 10인 플루오로알킬렌기, 분지에 불소를 포함하는 산화에틸렌기, 및/또는 탄소수 1 내지 10의 탄화불소기를 포함하고 발단에 하이드록시기, 이소시아네이트, 에폭시기 또는 아민기를 포함하는 화합물일 수 있다.
더 구체적으로 상기 불소계 화합물은 상기 화학식 1의 불소계 반복단위를 포함하며 적어도 일 말단이 하이드록시기, 아민기, 또는 에폭시기를 포함하는 불소계 화합물일 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112018073860636-pat00008
상기 화학식 1에 대한 구체적인 설명은 위에서 설명한 것과 중복되므로 그 기재를 생략한다.
상기 불소계 화합물은 상기 프리폴리머 조성물 전체를 기준으로 0.1 내지 5 중량%로 포함될 수 있고, 1 내지 3 중량%로 포함될 수 있으며, 1.5 내지 2.5 중량%로 포함될 수 있다. 상기 불소계 화합물을 상기 프리폴리머 조성물 전체를 기준으로 0.1 중량% 미만으로 포함하는 경우에는 불소계 화합물을 함유에 의한 결함 감소 효과가 미미할 수 있고, 5 중량%를 초과하여 포함하는 경우에는 합성 과정에서 겔화가 일어나 의도하는 물성을 갖도록 합성 진행이 어려울 수 있다. 상기 함량으로 상기 불소계 화합물을 포함하는 경우 우수한 결함 감소 효과를 갖는 폴리우레탄 연마패드를 제공할 수 있다.
구체적으로, 상기 탑 패드(10)는, 상기 화학식 1로 표시되는 불소계 반복단위를 포함하지 않는 발포체 형태의 폴리우레탄과 비교하여, 연마된 실리콘 웨이퍼의 결함 정도를 85 % 이상 감소시킬 수 있고, 88% 이상 감소시킬 수 있으며, 92% 이상 감소시킬 수 있다. 이러한 결함 감소 정도는 절삭율, 연마율 등이 기존과 동등한 수준에서 얻어지는 값으로, 결함에 의한 실리콘 웨이퍼의 불량율를 현저하게 감소시킬 수 있다.
상기 불소계 화합물은, 아래 화학식 3으로 표시되는 화합물일 수 있다.
[화학식 3]
Figure 112018073860636-pat00009
상기 화학식 3에서, 상기 R11 및 R12는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 알킬기 및 불소로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이고, 상기 R11 및 상기 R12 중에서 적어도 하나는 불소이며, 상기 L은 탄소수 1 내지 5의 알킬렌 또는 -O-이며, 상기 R13 및 R14는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 알킬기 및 불소로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이고, 상기 R13 및 상기 R14 중에서 적어도 하나는 불소이며, 상기 n은 0 내지 20의 정수이고, 상기 m은 0 내지 20의 정수이며, 상기 n과 상기 m은 동시에 0이 아니며, 상기 R21과 상기 R22은 각각 독립적으로 -(CH2)m1- 또는 -(CH2)m2-(OCH2 CH2)m3- (단, m1, m2, 및 m3는 각각 독립적으로 1 내지 20의 정수)이며, 상기 R41 및 R42는 각각 독립적으로, 하이드록시기, 아민기, 또는 에폭시기이다.
구체적으로, 상기 화학식 3에서 상기 화학식 3에서, 상기 R11 및 R12는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 5의 알킬기 및 불소로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이고, 상기 R11 및 상기 R12 중에서 적어도 하나는 불소이며, 상기 L은 탄소수 1 내지 5의 알킬렌 또는 -O-이며, 상기 R13 및 R14는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 5의 알킬기 및 불소로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이고, 상기 R13 및 상기 R14 중에서 적어도 하나는 불소이며, 상기 n은 0 내지 10의 정수이고, 상기 m은 0 내지 10의 정수이며, 상기 n과 상기 m은 동시에 0이 아니며, 상기 R21과 상기 R22은 각각 독립적으로 -(CH2)m1- 또는 -(CH2)m2-(OCH2 CH2)m3- (단, m1, m2, 및 m3는 각각 독립적으로 1 내지 10의 정수)이며, 상기 R41 및 R42는 각각 독립적으로, 하이드록시기, 아민기, 또는 에폭시기이다.
더 구체적으로, 상기 화학식 3에서, 상기 R11 및 R12는 각각 독립적으로 수소, 메틸, 에틸 및 불소로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이고, 상기 R11 및 상기 R12 중에서 적어도 하나는 불소이며, 상기 L은 메틸렌, 에틸렌, 프로필렌, 또는 -O-이며, 상기 R13 및 R14는 각각 독립적으로 수소, 메틸, 에틸 및 불소로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이고, 상기 R13 및 상기 R14 중에서 적어도 하나는 불소이며, 상기 n은 0 내지 10의 정수이고, 상기 m은 0 내지 10의 정수이며, 상기 n과 상기 m은 동시에 0이 아니며, 상기 R21과 상기 R22은 각각 독립적으로 -(CH2)m1- 또는 -(CH2)m2-(OCH2 CH2)m3- (단, m1, m2, 및 m3는 각각 독립적으로 1 내지 10의 정수)이며, 상기 R41 및 R42는 하이드록시기이다.
상기 이소시아네이트 화합물은 p-페닐렌디이소시아네이트, 1,6-헥사메틸렌디이소시아네이트, 톨루엔디이소시아네이트, 1,5-나프탈렌디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트, 4,4-디페닐메탄디이소시아네이트, 시클로헥실메탄디이소시아네이트 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나가 적용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 알코올 화합물은 폴리올 화합물 또는 단분자 알코올 화합물이 1종 이상 포함될 수 있다.
상기 폴리올 화합물은 폴리에스테르폴리올, 폴리에테르폴리올, 폴리카보네이트폴리올, 폴리카프로락톤폴리올 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나가 적용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 단분자 알코올 화합물은 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 트리메틸렌글리콜, 메틸프로판디올 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나가 적용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 우레탄계 프리폴리머는 상기 이소시아네이트 화합물, 상기 알코올 화합물 및 상기 불소계 화합물의 공중합체일 수 있다.
상기 프리폴리머 조성물은 상기 이소시아네이트 화합물 1 중량부를 기준으로 상기 알코올 화합물을 0.7 내지 1.3 중량부로 포함할 수 있고, 상기 불소계 화합물을 0.05 내지 7 중량% 포함할 수 있다. 구체적으로 상기 프리폴리머 조성물은 상기 이소시아네이트 화합물 1 중량부를 기준으로 상기 알코올 화합물을 0.8 내지 1.2 중량부로 포함할 수 있고, 상기 불소계 화합물을 0.1 내지 5 중량% 포함할 수 있다. 더 구체적으로 상기 프리폴리머 조성물은 상기 이소시아네이트 화합물 1 중량부를 기준으로 상기 알코올 화합물을 0.85 내지 1.15 중량부로 포함할 수 있고, 상기 불소계 화합물을 1.6 내지 2.5 중량% 포함할 수 있다. 이러한 범위로 프리폴리머 조성물을 구성하는 경우, 연마패드에 보다 적합한 물성의 폴리우레탄을 제조할 수 있다.
상기 프리폴리머는 NCO 중량%가 8 내지 12 중량%인 것일 수 있다. 이러한 범위로 NCO 중량%를 갖는 경우 적절한 경도를 갖는 발포체 형태의 다공성 폴리우레탄 패드를 제조할 수 있다.
상기 경화제는 예를 들어 아민 경화제가 적용될 수 있다.
상기 아민 경화제는 구체적으로 4,4'-메틸렌비스(2-클로로아닐린), m-페닐렌 디아민, 디에틸톨루엔디아민, 헥사메틸렌디아민 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다.
상기 발포제는, 기상발포제, 고상발포제, 액상발포제 및 이들의 조합이 적용될 수 있다.
상기 기상발포제로는 구체적으로 비활성 기체가 적용될 수 있고, 예를 들어 질소가스, 이산화탄소 가스 등이 적용될 수 있다.
상기 고상발포제로는 유기중공구체 및/또는 무기중공구체가 적용될 수 있고, 예를 들어 탄화수소 기체를 고분자로 캡슐화한 미세구체 등이 적용될 수 있다.
상기 액상발포체로는 갈덴용액(Tri perfluoro propyl amine), 액상이산화탄소, 액상하이드로플루오로카본 등이 적용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 우레탄 조성물은 계면활성제를 더 포함할 수 있다. 상기 계면활성제러는 비이온성 계면활성제 또는 이온성 계면활성제가 적용될 수 있고, 폴리디메틸실록산을 포함하는 블록 적어도 하나 및 폴리에테르, 폴리에스테르, 폴리아미드, 또는 폴리카르보네이트 세그먼트를 포함하는 다른 블록 적어도 하나를 함유하는 공중합체와 같은 실리콘 계면활성제가 적용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 우레탄 조성물은 상기 우레탄계 프리폴리머 100 중량부를 기준으로 상기 경화제를 10 내지 60 중량부, 상기 발포제를 0.1 내지 10 중량부, 그리고 상기 계면활성제를 0.1 내지 2 중량부로 포함할 수 있다. 또한, 상기 발포체를 기상발포제로 적용하는 경우, 토출 속도를 0.1 내지 2.0 L/min으로 적용할 수 있다. 이러한 비율로 상기 우레탄 조성물을 구성하는 경우 연마패드에 적합한 물성을 갖는 발포체 형태의 폴리우레탄을 형성하 수 있다.
본 발명이 또 다른 일 실시예에 따른 연마패드용 우레탄 프리폴리머의 제조방법은 이소시아네이트 화합물, 알코올 화합물 및 화학식 1의 불소계 반복단위를 포함하며 적어도 일 말단이 하이드록시기, 아민기, 또는 에폭시기를 포함하는 불소계 화합물을 포함하는 프리폴리머 조성물을 50 내지 120 ℃에서 반응시켜 NCO 중량%가 8 내지 12 중량%인 우레탄 프리폴리머를 제조하는 프레폴리머 제조단계;를 포함한다.
상기 프레폴리머 제조단계는, 상기 이소시아네이트 화합물, 및 알코올 화합물을 포함하는 제1조성을 혼합하고 60 내지 100 ℃에서 1 내지 5 시간 동안 반응시켜 제1중합체를 형성하는 제1과정; 및 상기 제1중합체와 상기 불소계 화합물을 포함하는 제2조성을 혼합하고 60 내지 100 ℃에서 0.5 내지 3 시간 동안 반응시켜 제2중합체를 형성하는 제2과정;을 포함할 수 있다.
상기 이소시아네이트 화합물, 상기 알코올 화합물, 상기 불소계 화합물, 상기 프리폴리머 조성물 등에 대한 구체적인 설명은 위에서 한 설명과 중복되므로 그 기재를 생략한다.
본 발명이 또 다른 일 실시예에 따른 연마패드(100)의 제조방법은, i) 연마패드용 우레탄 프리폴리머, 경화제, 및 발포제를 포함하는 우레탄 조성물을 혼합 후 중합반응을 진행하여 상기 화학식 1로 표시되는 불소계 반복단위를 포함하는 발포체 형태의 폴리우레탄을 형성하는 폴리우레탄 형성과정; ii) 상기 폴리우레탄을 포함하는 탑 패드(10)를 제조하는 탑 패드 제조과정; 및 iii) 상기 탑 패드를 서브 패드(sub pad)와 접착하여 연마패드를 제조하는 라미네이션 과정;을 포함하여, 상기 화학식 1로 표시되는 불소계 반복단위를 주쇄에 포함하는 폴리우레탄 연마패드(100)를 제조한다.
상기 이소시아네이트 화합물, 상기 알코올 화합물, 상기 불소계 화합물, 상기 프리폴리머 조성물, 상기 우레탄 조성물 등에 대한 구체적인 설명은 위에서 한 설명과 중복되므로 그 기재를 생략한다.
본 발명이 또 다른 일 실시예에 따른 연마된 웨이퍼의 제조방법은 위에서 설명한 연마패드(100)와 연마전 웨이퍼를 CMP 연마장치에 장착하는 준비단계; 및 상기 CMP 연마장치에 연마용 슬러리를 투입하면서 상기 연마전 웨이퍼를 상기 연마패드를 이용해 연마를 진행하여 연마된 웨이퍼를 제조하는 연마단계를 포함한다.
상기 연마전 웨이퍼는 구체적으로 실리콘 웨이퍼일 수 있고, 예를 들어 실리콘 옥사이드가 증착된 실리콘 웨이퍼일 수 있다.
상기 연마용 슬러리는 흄드 실리카, 콜로이달 실리카, 세리아 등을 포함하는 연마용 슬러리가 적용될 수 있다.
상기 연마는 상기 연마전 웨이퍼 및/또는 상기 연마패드가 서로 접하도록 가압하여 진행될 수 있고, 상기 가압은 1 내지 7 psi로 적용될 수 있다.
상기 연마는 상기 연마전 웨이퍼 및/또는 상기 연마패드가 회전하며 진행될 수 있고, 상기 회전속도는 10 내지 400 rpm으로 진행될 수 있다.
상기 연마는 1 내지 10분의 연마시간 동안 진행될 수 있으며, 이러한 연마 시간은 필요에 따라 가감될 수 있다.
상기 연마된 웨이퍼의 제조방법은 상기 연마단계 이후에 세척단계를 더 포함할 수 있다.
상기 세척단계는 상기 연마된 웨이퍼를 상기 CMP 연마장치로부터 분리하고 정제수와 불활성 가스(예, 질소 가스)로 세척하는 과정이 포함된다.
상기 연마된 웨이퍼의 제조방법은 본 발명의 연마패드를 적용하여 우수한 연마율, 절삭율 등을 가지면서 동시에 낮은 결함수를 갖는 연마패드를 제조할 수 있다.
이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다
1. 연마패드의 제조
실시예 1의 탑 패드용 시트 제조
이소시아네이트 화합물로, TDI (Toluene Diisocyanate)을, 그리고 폴리올 화합물로 PTMEG (Polytetramethylene ether glycol)과 디에틸렌 글리콜 (Diethylene glycol)을 4구플라스크에 투입한 후, 80℃에서 3시간 동안 반응시켜 1차반응물을 얻었다. 상기 1차반응물과 트리플루오로에탄올을 4구 플라스크에 넣고, 80℃ 에서 2시간 동안 반응시켜 NCO 중량% 가 8 내지 12 중량% 인 프리폴리머 (Prepolymer)를 제조하였다. 이때, 상기 트리플루오로에탄올은 상기 프리폴리머 전체를 기준으로 2 중량% 적용했다.
프리폴리머 탱크, 경화제 탱크, 불활성기체 주입 라인이 구비된 캐스팅 기계 (Casting Machine)에서, 프리폴리머 탱크에 위에서 제조한 프리폴리머를 충진하고, 경화제 탱크에는 비스(4-아미노-3-클로로페닐)메탄 [Bis(4-amino-3-chlorophenyl)methane, Ishihara社]를 충진하였다. 불활성기체로는 질소 가스(N2)를 준비하였다. 고상발포제 (Akzonobel社)와 실리콘계 계면활성제 (Evonik社)는 별도의 라인으로 혼합하거나, 상기 프리폴리머와 혼합하여 적용하였다.
이렇게 준비된 캐스팅 기계에서, 프리폴리머와 경화제의 당량을 1:1로 맞추어 분당 10kg의 속도로 토출하며 캐스팅하였다. 이때, 불활성 기체인 질소(N2)의 양을 전체 흐름양 부피 대비 아래 표 1에 표시된 속도로 주입되었다.
믹싱 해드에서 고속으로 주입된 각 원료들을 혼합한 후, 가로 1000mm, 세로 1000mm, 높이 3mm의 몰드에 불활성 기체의 주입량을 조절하여 주입하고, 비중이 0.8 내지 0.9 g/cc이고, 기공 (Pore)이 존재하는 실시예 1의 탑 패드용 시트(10)를 얻었다.
실시예 2의 탑 패드용 시트 제조
이소시아네이트 화합물로, TDI (Toluene Diisocyanate)을, 그리고 폴리올 화합물로 PTMEG (Polytetramethylene ether glycol)과 디에틸렌 글리콜 (Diethylene glycol), 불소계 화합물로 불소계 폴리올 (Fluorinated polyol, Fluorolink® E-10H, Solvay社) 을 4구플라스크에 투입한 후, 80℃에서 반응시켜 NCO 중량% 가 8 내지 12 중량% 인 프리폴리머 (Prepolymer)를 제조하였다. 이때, 상기 불소계 화합물은 상기 프리폴리머 전체를 기준으로 2 중량% 적용했다.
프리폴리머를 위의 실시예 2에서 제조한 것을 적용한 것을 제외하면, 실시예 1과 동일한 방식으로 실시예 2의 탑 패드용 시트(10)를 제조하였다.
비교예 1의 탑 패드용 시트 제조
이소시아네이트 화합물로 TDI (Toluene Diisocyanate)을, 그리고 폴리올 화합물로 PTMEG (Polytetramethylene ether glycol)과 디에틸렌 글리콜 (Diethylene glycol)을 4구플라스크에 투입한 후, 80℃에서 반응시켜 NCO 중량% 가 8 내지 12 중량%인 프리폴리머를 제조하고 이하 과정을 진행했다.
프리폴리머를 위의 비교예 1에서 제조한 것을 적용한 것을 제외하면, 실시예 1과 동일한 방식으로 비교예 1의 탑 패드용 시트를 제조하였다.
캐스팅시 적용량 실시예 1 실시예 2 비교예 1
Prepolymer (중량부) 100 100 100
경화제 (중량부) 25 25 25
계면활성제 (중량부) 0.2~1.5 0.2~1.5 0.2~1.5
고상발포제 (중량부) 0.5~1.0 0.5~1.0 0.5~1.0
불활성 Gas (L/min) 0.5~1.5 0.5~1.5 0.5~1.5
연마패드의 제조
위에서 제조한 탑 패드용 시트(10)는 각각 통상의 방법으로 표면 밀링 및 그루빙 과정을 순차로 거치고, 서브 패드(30) 라미네이팅 과정을 거쳐 도 1의 구조를 갖는 연마패드(100)로 제조되었다.
2. 연마패드의 물성 평가
강도 및 접촉각 평가
위에서 제조한 실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1의 연마패드를 이용해, 흄드 실리카 슬러리 (Fumed silica slurry)에 대한 접촉각 측정, CMP 연마 성능 평가, 및 웨이퍼 내 결함 수 측정 등 물성 평가를 진행하였다.
접촉각은 제조된 연마패드의 그루브(Groove)가 없는 중심부위를 가로세로2x2cm로 채취하고, 이 시편을 접촉각 측정기(Dynamic Contact Angle Analyzer, 모델명: DCA-312, 제조사: CAHN)를 이용해 접촉각을 측정하였다.
실시예 1 및 2, 비교예의 시편은 위의 측정기에 장착된 후 각각 주사기에 순수 (H2O)와 흄드 실리카 슬러리 (Fumed silica Slurry)를 채운 뒤 시편 위에 적정량을 주사하고, 시편 위에 놓여진 물방울의 모양을 접촉각 측정기를 이용하여 측정하는 방식으로 평가하였다. 흄드 실리카 슬러리의 조성 및 제조 과정은 별도 항목으로 설명한다.
흄드 실리카 슬러리의 제조
제1pH조절제 (암모니아, 수산화칼륨, 수산화나트륨 등)와 초순수로 이루어진 pH = 10.5 용액을 준비하였다. 약 12 중량%의 흄드 실리카(Fumed silica, OCI社)를 ultra sonicator를 이용하여 9000 rpm의 속도로 소량씩 투입하며 분산시켰다. 약 4 시간의 분산 공정을 진행 후, 고압 분산기를 통해서 추가 분산 작업을 진행하였다.
충분한 분산 공정이 진행된 이후 암모늄계 첨가제를 0.5 내지 2 중량% 첨가하여 1시간 동안 교반을 더 진행하였다. 그 이후 비이온계 계면활성제를 0.01 내지 0.1 중량%를 첨가 및 제2pH조절제 (암모니아, 수산화칼륨, 수산화나트륨, 질산, 술폰산 등)를 이용하여 용액의 pH를 10.5 수준으로 조절하였다.
최종 흄드 실리카 슬러리는 3.5 um 및 1 um pore size를 갖는 슬러리용 필터 (micropore社)를 사용하여 filtration을 진행하여 얻었다. 최종 슬러리의 물성은 pH = 10.5, 입자 크기 = 150 nm (nano-ZS 90, malvern社)이다.
위에서 제조한 탑 패드의 물성과 함께, 서브패드와 연마패드 전체의 물성도 아래 표 2에 함께 나타냈다.
구분 평가 항목 실시예 1 실시예 2 비교예 1
물성
탑패드		 두께 (mm) 2 2 2
경도 (Shore D) 60 60 60
평균 Pore size (um) 28 27 28
비중(g/cc) 0.8 0.8 0.8
인장 (N/mm2) 21 21.5 20.8
신율 (%) 120 118 123
온도별 경도_Shore D
(30℃/50℃/70℃)		 58/54/51 58/54/51 58/54/51
접촉각 Ap (º, H2O) 93 92 71
접촉각 Af (º, Fumed silica slurry) 91 90 70
접촉각 차이값* 2.15% 2.17% 1.41%
서브
패드		 종류 부직포 부직포 부직포
두께 (mm) 1.1 1.1 1.1
경도 (C) 70 70 70
연마
패드		 두께 (mm) 3.32 3.32 3.32
압축률 (%) 1.05 1.05 1.05
* 접촉각 차이값(Ad(p-f), %)은 Ad(p-f) = [100*(Ap-Af)]/Ap 으로 계산된 값이며, 상기 Ap은 순수(pure water)로 측정한 접촉각이고, 상기 Af은 흄드 실리카 슬러리로 측정한 접촉각임. 측정은 동일한 실온에서 측정함.
위의 표 2의 결과를 참고하면, 비교예 1과 실시예 1 및 2의 경도, 평균 기공 크기, 비중 등의 특징을 유사하였으나, 순수(pure water)와 흄드 실리카 슬러리(Fumed silica slurry)에 대한 접촉각에서 상당한 차이가 있음을 확인할 수 있었다.
탑 패드의 기공 물성 평가
탑 패드의 기공은, SEM(JEOL社) 100배율로 촬영 후, 수량, 사이즈, 면적율 등을 측정하였고, 그 결과를 도 2와 아래 표 3에 나타냈다.
탑 패드 기공 물성 실시예 1 실시예 2 비교예 1
수평균 직경 (um) 28 27 28
수량/0.3 cm2 (ea) 407 415 402
면적율 (%) 39.9 41.2 39.8
연마특성 평가
위에서 제조한 실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1의 연마패드를 이용해, 연마율(Removal Rate), 연마패드의 절삭률(pad cut-rate, ㎛/hr), 연마된 웨이퍼의 결함(defect, 디펙)을 아래 방법으로 측정하였다.
1) 연마율의 측정
CMP 연마(polishing) 장비를 사용하여, CVD 공정에 의해서 실리콘 옥사이드가 증착된 직경 300 ㎜의 실리콘 웨이퍼를 설치한 후, 실리콘 웨이퍼의 실리콘 옥사이드 층을 아래로 하여 상기 다공성 폴리우레탄 연마패드를 붙인 정반 상에 세팅하였다. 이후, 연마 하중이 4.0psi가 되도록 조정하고 150 rpm으로 연마패드를 회전시키면서 연마패드 상에 하소 세리아 슬러리를 250 ㎖/분의 속도로 투입하면서 정반을 150 rpm으로 60 초간 회전시켜 산화규소막을 연마하였다. 연마 후 실리콘 웨이퍼를 캐리어로부터 떼어내어, 스핀 드라이어(spin dryer)에 장착하여 정제수(DIW)로 세정한 후 질소로 15 초 동안 건조하였다. 건조된 실리콘 웨이퍼를 광간섭식 두께 측정 장치(제조사: Kyence 사, 모델명: SI-F80R)를 사용하여 연마 전후 막 두께 변화를 측정하였다.
연마율은 아래 식 2를 사용하여 계산하였다.
(식 2)
연마율 = 실리콘 웨이퍼의 연마두께(Å) / 연마 시간(60초)
2) 절삭률의 측정
제조된 연마패드 각각은 초기 10분 간 탈이온수로 프리 컨디셔닝 된 후, 1시간 동안 탈이온수가 분사되면서 컨디셔닝 되었다. 이때, 1시간 동안의 컨디셔닝 동안 두께 변화가 측정되었다.
컨디셔닝에 사용되는 장비는 CTS사의 AP-300HM이고, 컨디셔닝 압력은 6lbf, 회전 속도는 100 내지 110rpm이었고, 컨디셔닝에 사용되는 디스크는 새솔 LPX-DS2 이었다.
3) 결함(디펙, defect)의 측정
CMP 연마 장비를 사용하여, 위의 1)의 연마율 측정방법과 동일하게 연마를 진행하였다.
연마 후 실리콘 웨이퍼를 클리너로 이동시켜, 1wt% HF와 정제수(DIW), 1wt% H2NO3, 정제수(DIW)를 각각 사용하여 10초씩 세정하였다. 이후 스핀 드라이어로 이동시켜 정제수(DIW)로 세정한 후 질소로 15 초 동안 건조하였다.
건조된 실리콘 웨이퍼를 디펙 측정 장비(제조사: Tenkor 사, 모델명: XP+)를 사용하여 연마 전후 디펙 변화를 측정하였다.
연마율, 절삭률 및 결함수의 측정 결과는 아래 표 4에 나타냈다.
실시예 1 실시예2 비교예
RR (Å/min) 2779 2775 2759
결함수 (#Defect, 개) 5 3 50
절삭률 (㎛/hr) 52 50 50
비교예 대비 결함감소율 (%)* 90% 94% -
* 결함감소율(%)은 "[(비교예의 결함수-실시예의 결함수)*100]/비교예의 결함수"를 계산한 값임.
상기 측정 결과를 참조하면, 실시예 1과 실시예 2의 연마패드는, 연마율이나 절삭률은 비교예의 경우와 유사하면서, 연마된 웨이퍼의 결함 수를 현저하게 감소시킨다는 점을 확인할 수 있었다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100: 연마패드
10: 탑패드, 연마층 15: 제1접착층
30: 보텀패드, 서브패드 35: 제2접착층
50: 필름 55: 제3점착층

Claims (15)

  1. 우레탄계 프리폴리머, 경화제 및 발포제를 포함하는 우레탄 조성물의 발포체를 포함하는 폴리우레탄계 연마층을 포함하고,
    상기 우레탄계 프리폴리머는 이소시아네이트 화합물, 알코올 화합물, 및 아래 화학식 3으로 표시되는 불소계 화합물의 잔기인 아래 화학식 1로 표시되는 불소계 반복단위를 포함하며,
    상기 연마패드와 흄드 실리카 슬러리로 연마된 기판 상의 결함이 40개 이하인 저결함 특성을 갖는, 연마패드;
    [화학식 1]
    Figure 112019097555397-pat00010

    [화학식 3]
    Figure 112019097555397-pat00018


    상기 화학식 1과 화학식 3에서,
    상기 R11 및 R12는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 알킬기 및 불소로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이고, 상기 R11 및 상기 R12 중에서 적어도 하나는 불소이며, 상기 L은 탄소수 1 내지 5의 알킬렌 또는 -O-이며,
    상기 R13 및 R14는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 알킬기 및 불소로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이고, 상기 R13 및 상기 R14 중에서 적어도 하나는 불소이며,
    상기 n은 0 내지 20의 정수이고, 상기 m은 0 내지 20의 정수이며, 상기 n과 상기 m은 동시에 0이 아니며,
    상기 화학식 3에서,
    상기 R21과 상기 R22은 각각 독립적으로 -(CH2)m1- 또는 -(CH2)m2-(OCH2 CH2)m3- (단, m1, m2, 및 m3는 각각 독립적으로 1 내지 20의 정수)이며,
    상기 R41 및 R42는 각각 독립적으로, 하이드록시기, 아민기, 또는 에폭시기이다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 폴리우레탄은 아래 화학식 2-2로 표시되는 반복단위를 주쇄에 포함하는 것인, 연마패드;
    [화학식 2-2]
    Figure 112020024750790-pat00012

    상기 화학식 2-2에서,
    상기 R11 및 R12는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 알킬기 및 불소로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이고, 상기 R11 및 상기 R12 중에서 적어도 하나는 불소이며, 상기 L은 탄소수 1 내지 5의 알킬렌 또는 -O-이며,
    상기 R13 및 R14는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 알킬기 및 불소로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이고, 상기 R13 및 상기 R14 중에서 적어도 하나는 불소이며,
    상기 n은 0 내지 20의 정수이고, 상기 m은 0 내지 20의 정수이며, 상기 n과 상기 m은 동시에 0이 아니고,
    상기 R21는 -Si(R15)(R16)(R31)-이고, 상기 R15 및 R16는 각각 독립적으로 수소 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬기이며, 상기 R31은 -(CH2)m1- 또는 -(CH2)m2-(OCH2 CH2)m3- (단, m1, m2 및 m3는 각각 독립적으로 1 내지 20의 정수) 이다.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 연마패드는 아래 식 1에 따른 접촉각 차이값(Ad(p-f), %)이 1.5 내지 5인, 연마패드;
    [식 1]
    Ad(p-f) = [100*(Ap-Af)]/Ap
    상기 식 1에서,
    상기 Ap은 순수(pure water)로 측정한 접촉각이고,
    상기 Af은 흄드 실리카 슬러리로 측정한 접촉각이다.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 폴리우레탄은 발포체 형태로, 상기 발포체의 평균 기공 크기는 10 내지 30 μm인, 연마패드.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 폴리우레탄은 쇼어 D 경도가 55 내지 65인, 연마패드.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 연마패드는 상기 폴리우레탄을 포함하는 탑패드와 상기 탑패드의 일면 상에 위치하는 부직포 또는 스웨이드 타입의 서브패드를 포함하는, 연마패드.
  7. 우레탄계 프리폴리머, 경화제, 및 발포제를 포함하는 우레탄 조성물의 발포체를 포함하는 폴리우레탄계 연마층인 탑 패드(top pad)를 포함하고,
    상기 우레탄계 프리폴리머는 이소시아네이트 화합물, 알코올 화합물, 및 아래 화학식 1의 불소계 반복단위를 포함하며 적어도 일 말단이 하이드록시기, 아민기, 또는 에폭시기를 포함하는 불소계 화합물을 포함하는 프리폴리머 조성물의 공중합체이고,
    상기 불소계 화합물은 아래 화학식 3으로 표시되는 화합물인, 연마패드.
    [화학식 1]
    Figure 112019097555397-pat00013

    [화학식 3]
    Figure 112019097555397-pat00019


    상기 화학식 1과 화학식 3에서,
    상기 R11 및 R12는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 알킬기 및 불소로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이고, 상기 R11 및 상기 R12 중에서 적어도 하나는 불소이며, 상기 L은 탄소수 1 내지 5의 알킬렌 또는 -O-이며,
    상기 R13 및 R14는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 알킬기 및 불소로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이고, 상기 R13 및 상기 R14 중에서 적어도 하나는 불소이며,
    상기 n은 0 내지 20의 정수이고, 상기 m은 0 내지 20의 정수이며, 상기 n과 상기 m은 동시에 0이 아니고,
    상기 화학식 3에서,
    상기 R21과 상기 R22은 각각 독립적으로 -(CH2)m1- 또는 -(CH2)m2-(OCH2 CH2)m3- (단, m1, m2, 및 m3는 각각 독립적으로 1 내지 20의 정수)이며,
    상기 R41 및 R42는 각각 독립적으로, 하이드록시기, 아민기, 또는 에폭시기이다.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 불소계 화합물은 상기 프리폴리머 조성물 전체를 기준으로 0.1 내지 5 중량%로 포함되는, 연마패드.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 탑 패드는, 상기 화학식 1로 표시되는 불소계 반복단위를 포함하지 않는 발포체 형태의 폴리우레탄과 비교하여, 연마된 실리콘 웨이퍼의 결함 정도를 80 % 이상 감소시키는, 연마패드.
  10. 삭제
  11. 제7항에 있어서,
    상기 프리폴리머는 NCO 중량%가 8 내지 12 중량%인 것인, 연마패드.
  12. i) 우레탄 프리폴리머, 경화제, 및 발포제를 포함하는 우레탄 조성물을 혼합 후 중합반응을 진행하여 아래 화학식 1로 표시되는 불소계 반복단위를 포함하는 발포체 형태의 폴리우레탄을 형성하는 폴리우레탄 형성과정; ii) 상기 폴리우레탄을 포함하는 탑 패드를 제조하는 탑 패드 제조과정; 및 iii) 상기 탑 패드를 서브 패드(sub pad)와 접착하여 연마패드를 제조하는 라미네이션 과정;을 포함하고,
    상기 우레탄계 프리폴리머는 이소시아네이트 화합물, 알코올 화합물 및 아래 화학식 1의 불소계 반복단위를 포함하며, 적어도 일 말단이 하이드록시기, 아민기 또는 에폭시기를 포함하는 불소계 화합물을 포함하는 프리폴리머 조성물의 공중합체이고,
    상기 불소계 화합물은 아래 화학식 3으로 표시되는 화합물인, 폴리우레탄 연마패드를 제조하는, 연마패드의 제조방법.
    [화학식 1]
    Figure 112019097555397-pat00015

    [화학식 3]
    Figure 112019097555397-pat00020


    상기 화학식 1과 상기 화학식 3에서,
    상기 R11 및 R12는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 알킬기 및 불소로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이고, 상기 R11 및 상기 R12 중에서 적어도 하나는 불소이며, 상기 L은 탄소수 1 내지 5의 알킬렌 또는 -O-이며,
    상기 R13 및 R14는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 알킬기 및 불소로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이고, 상기 R13 및 상기 R14 중에서 적어도 하나는 불소이며,
    상기 n은 0 내지 20의 정수이고, 상기 m은 0 내지 20의 정수이며, 상기 n과 상기 m은 동시에 0이 아니며,
    상기 화학식 3에서,
    상기 R21과 상기 R22은 각각 독립적으로 -(CH2)m1- 또는 -(CH2)m2-(OCH2 CH2)m3- (단, m1, m2, 및 m3는 각각 독립적으로 1 내지 20의 정수)이며,
    상기 R41 및 R42는 각각 독립적으로, 하이드록시기, 아민기, 또는 에폭시기이다.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 프리폴리머는 우레탄 프리폴리머의 제조방법으로 제조되며,
    상기 프리폴리머의 제조방법은, 이소시아네이트 화합물, 알코올 화합물 및 상기 화학식 1의 불소계 반복단위를 포함하며 적어도 일 말단이 하이드록시기, 아민기, 또는 에폭시기를 포함하는 불소계 화합물을 포함하는 프리폴리머 조성물을 50 내지 120 ℃에서 반응시켜 NCO 중량%가 8 내지 12 중량%인 우레탄 프리폴리머를 제조하는 프레폴리머 제조단계;를 포함하는, 연마패드의 제조방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 프레폴리머 제조단계는, 상기 이소시아네이트 화합물, 및 알코올 화합물을 포함하는 제1조성을 혼합하고 60 내지 100 ℃에서 1 내지 5 시간 동안 반응시켜 제1중합체를 형성하는 제1과정; 및 상기 제1중합체와 상기 불소계 화합물을 포함하는 제2조성을 혼합하고 60 내지 100 ℃에서 0.5 내지 3 시간 동안 반응시켜 제2중합체를 형성하는 제2과정;을 포함하는, 연마패드의 제조방법.
  15. 제1항에 따른 연마패드와 연마전 웨이퍼를 CMP 연마장치에 장착하는 준비단계: 및 상기 CMP 연마장치에 연마용 슬러리를 투입하면서 상기 연마전 웨이퍼를 상기 연마패드를 이용해 연마를 진행하여 연마된 웨이퍼를 제조하는 연마단계;를 포함하는, 연마된 웨이퍼의 제조방법.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004281812A (ja) * 2003-03-17 2004-10-07 Renesas Technology Corp 研磨パッドおよび半導体装置の製造方法
KR101853021B1 (ko) 2017-01-12 2018-04-30 에스케이씨 주식회사 다공성 폴리우레탄 연마패드 및 이의 제조방법

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW518319B (en) * 2000-03-07 2003-01-21 Dainichiseika Color & Amp Chem Fluorine-containing diols and use thereof
US20030100250A1 (en) 2001-10-29 2003-05-29 West Thomas E. Pads for CMP and polishing substrates
KR101144305B1 (ko) * 2008-12-15 2012-05-11 주식회사 엘지화학 폴리우레탄 발포체의 제조방법 및 이로부터 제조된 다공성 연마 패드
JP5871978B2 (ja) 2014-03-14 2016-03-01 東洋ゴム工業株式会社 研磨パッド及びその製造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004281812A (ja) * 2003-03-17 2004-10-07 Renesas Technology Corp 研磨パッドおよび半導体装置の製造方法
KR101853021B1 (ko) 2017-01-12 2018-04-30 에스케이씨 주식회사 다공성 폴리우레탄 연마패드 및 이의 제조방법

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