KR102257834B1 - Polishing pad with depth adjustable grooves and polishing apparatus comprising the same - Google Patents

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Abstract

일 구현예에 따른 연마패드는 그루브의 바닥면에 탄성체를 도입하여 그루브의 깊이 조절이 가능함으로써, 컨디셔닝 공정 이후에도 그루브의 실질적인 깊이를 일정하게 유지시킬 수 있다. 따라서 상기 구현예에 따른 연마패드 및 이를 포함하는 연마 장치는, 종래의 CMP 공정 중에 그루브 깊이 감소에 따른 슬러리 유동성 저하를 방지할 수 있고, 그 결과 연마 성능을 향상시키고 스크래치와 같은 결함 발생을 줄이며, 연마패드의 수명을 증대시킬 수 있다.In the polishing pad according to an embodiment, the depth of the groove can be adjusted by introducing an elastic body to the bottom surface of the groove, so that the actual depth of the groove can be kept constant even after the conditioning process. Therefore, the polishing pad and the polishing apparatus including the same according to the embodiment can prevent a decrease in slurry fluidity due to a decrease in groove depth during a conventional CMP process, and as a result, improve the polishing performance and reduce the occurrence of defects such as scratches, It is possible to increase the life of the polishing pad.

Description

깊이 조절이 가능한 그루브를 갖는 연마패드 및 이를 포함하는 연마 장치{POLISHING PAD WITH DEPTH ADJUSTABLE GROOVES AND POLISHING APPARATUS COMPRISING THE SAME}A polishing pad having a groove that can be adjusted in depth, and a polishing device including the same {POLISHING PAD WITH DEPTH ADJUSTABLE GROOVES AND POLISHING APPARATUS COMPRISING THE SAME}

구현예는 깊이 조절이 가능한 그루브를 갖는 연마패드 및 이를 포함하는 연마 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 구현예는 화학적 기계적 연마(CMP) 공정에서 그루브의 깊이를 조절할 수 있는 연마패드, 이를 포함하는 연마 장치, 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조방법에 관한 것이다. The embodiment relates to a polishing pad having a groove capable of adjusting the depth and a polishing apparatus including the same. More specifically, embodiments relate to a polishing pad capable of adjusting the depth of a groove in a chemical mechanical polishing (CMP) process, a polishing apparatus including the same, and a method of manufacturing a semiconductor device using the same.

반도체 제조공정 중 화학적 기계적 연마(CMP) 공정은, 웨이퍼와 같은 반도체 기판을 헤드에 부착하고 정반(platen) 상에 형성된 연마패드의 표면에 접촉하도록 한 상태에서, 슬러리를 공급하여 반도체 기판 표면을 화학적으로 반응시키면서 정반과 헤드를 상대운동시켜 기계적으로 반도체 기판 표면의 요철부분을 평탄화하는 공정이다.In the chemical mechanical polishing (CMP) process of the semiconductor manufacturing process, a semiconductor substrate such as a wafer is attached to a head and a slurry is supplied to the semiconductor substrate surface in a state in which it is brought into contact with the surface of a polishing pad formed on a platen. It is a process of mechanically flattening the irregularities on the surface of the semiconductor substrate by reacting with the surface plate and the head.

연마패드는 이와 같은 CMP 공정에서 중요한 역할을 담당하는 필수적인 자재로서, 일반적으로 폴리우레탄 계열의 수지로 이루어지고, 표면에 슬러리의 큰 유동을 담당하는 그루브(groove)와 미세한 유동을 지원하는 기공(pore)을 구비한다.The polishing pad is an essential material that plays an important role in such a CMP process, and is generally made of a polyurethane-based resin, and a groove that takes charge of a large flow of slurry on the surface and pores that support fine flow. ).

상기 그루브는 다양한 형상일 수 있으며, 예를 들어 중심을 공유하는 원형 등의 그루브가 있다(대한민국 공개특허 제2005-95818호 참조). 이와 같이 연마패드에 구비된 그루브는 슬러리를 담지하면서 유동시켜 반도체 기판 표면의 연마를 보조하는 역할을 한다.The groove may have various shapes, for example, there are grooves such as a circle that share a center (refer to Korean Patent Laid-Open No. 2005-95818). In this way, the grooves provided in the polishing pad serve to assist in polishing the surface of the semiconductor substrate by flowing while carrying the slurry.

상기 기공은 공극을 갖는 고상발포체, 화학적 반응에 의해 가스를 발생시키는 액상 재료, 또는 불활성 가스를 이용하여 형성되고, 연마패드의 표면에 개방형 기공으로 형성되어 슬러리의 미세한 유동을 지원하며 연마 성능을 높이는 역할을 한다. 또한 상기 기공은 CMP 공정에서 가해지는 압축력 및 전단력에 의해 변형되거나 이물질을 담지하는데, 이러한 과정에 의해 CMP 공정 중에 연마패드의 표면 상태가 점차적으로 저하되는 것을 회복하기 위해, 다이아몬드 디스크 등으로 연마층의 표면을 절삭하는 컨디셔닝(conditioning) 공정을 함께 수행하고 있다.The pores are formed using a solid foam having voids, a liquid material that generates gas by a chemical reaction, or an inert gas, and are formed as open pores on the surface of the polishing pad to support fine flow of the slurry and enhance polishing performance. Plays a role. In addition, the pores are deformed by compressive force and shear force applied in the CMP process or carry foreign substances.In order to recover from the gradual deterioration of the surface condition of the polishing pad during the CMP process by this process, the polishing layer is It is also performing a conditioning process that cuts the surface.

대한민국 공개특허공보 제 2005-95818 호Republic of Korea Patent Publication No. 2005-95818

종래의 연마패드는 성형 혹은 밀링 등의 가공을 통해 연마층의 상부에 그루브가 고정적으로 형성되므로, CMP 공정에서 컨디셔닝 공정을 통해 연마층의 두께가 점차 감소하면서 그루브의 깊이가 감소하게 된다. 이와 같이 CMP 공정 중에 그루브의 깊이가 감소함에 따라 그루브에 의한 슬러리의 유동이 저해되고, 그 결과 연마 성능을 저해하고 스크래치와 같은 결함 발생을 증가시키며, 연마패드의 수명이 단축된다.In the conventional polishing pad, since the groove is fixedly formed on the polishing layer through processing such as molding or milling, the thickness of the polishing layer gradually decreases through the conditioning process in the CMP process and the depth of the groove decreases. In this way, as the depth of the groove decreases during the CMP process, the flow of the slurry by the groove is inhibited. As a result, the polishing performance is impaired, the occurrence of defects such as scratches is increased, and the life of the polishing pad is shortened.

이에 본 발명자들이 연구한 결과, 그루브의 바닥면에 탄성체를 도입하여 그루브의 깊이 조절을 가능하게 함으로써, 컨디셔닝 공정에 의해 연마층의 두께가 감소하여도 그루브의 실질적인 깊이를 일정하게 유지시킬 수 있음을 발견하였다.Accordingly, as a result of research by the present inventors, it is possible to adjust the depth of the groove by introducing an elastic body to the bottom surface of the groove, so that even if the thickness of the polishing layer is reduced by the conditioning process, it is possible to maintain a constant depth of the groove. I found it.

따라서 구현예의 목적은 깊이 조절이 가능한 그루브를 갖는 연마패드, 연마 장치, 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조방법을 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the embodiment is to provide a polishing pad having a groove capable of adjusting the depth, a polishing apparatus, and a method of manufacturing a semiconductor device using the same.

일 구현예에 따르면, 복수의 그루브를 구비하는 연마층; 상기 연마층의 아래에 배치되고 상기 개개의 그루브에 대응하는 복수의 빈 공간을 갖는 지지층; 및 상기 연마층과 지지층 사이에 배치되고 상기 그루브의 바닥면을 구성하는 탄성도막층을 포함하는, 연마패드가 제공된다.According to one embodiment, a polishing layer having a plurality of grooves; A support layer disposed under the polishing layer and having a plurality of empty spaces corresponding to the respective grooves; And an elastic coating layer disposed between the polishing layer and the support layer and constituting a bottom surface of the groove.

다른 구현예에 따르면, 정반; 상기 정반 상에 배치되는 상기 구현예에 따른 연마패드; 및 상기 연마패드의 지지층의 빈 공간에 공기압 또는 진공을 가하여 상기 탄성도막층을 팽창 또는 수축시키는 공기압 조절 펌프를 포함하는, 연마 장치가 제공된다.According to another embodiment, the platen; A polishing pad according to the embodiment disposed on the base plate; And a pneumatic pressure regulating pump that expands or contracts the elastic coating layer by applying air pressure or vacuum to the empty space of the support layer of the polishing pad.

또 다른 구현예에 따르면, 상기 구현예에 따른 연마 장치를 이용하여 반도체 기판의 표면을 연마하는 단계; 및 상기 연마 장치의 공기압 조절 펌프에 의해 연마패드의 지지층의 빈 공간에 공기압 또는 진공을 가하여 그루브의 바닥면의 위치를 조절하는 단계를 포함하는, 반도체 소자의 제조방법이 제공된다.According to another embodiment, the step of polishing the surface of the semiconductor substrate using the polishing apparatus according to the embodiment; And adjusting the position of the bottom surface of the groove by applying air pressure or vacuum to the empty space of the support layer of the polishing pad by the pneumatic pressure control pump of the polishing apparatus.

상기 구현예에 따른 연마패드는 그루브의 바닥면을 탄성도막층으로 구성하여 그루브의 깊이 조절을 가능하게 함으로써, 컨디셔닝 공정에 의해 연마층의 두께가 감소하여도 그루브의 실질적인 깊이를 일정하게 유지시킬 수 있다. 또한 상기 그루브의 깊이 조절은, 상기 연마패드가 부착되는 정반에 공극을 형성하고 이를 통해 공기압 또는 진공을 가하여 상기 탄성도막층이 팽창하도록 연마 장치를 구성함으로써 쉽게 구현될 수 있다.The polishing pad according to the above embodiment makes it possible to adjust the depth of the groove by configuring the bottom surface of the groove with an elastic coating layer, so that even if the thickness of the polishing layer is reduced by the conditioning process, the actual depth of the groove can be maintained constant. have. In addition, adjusting the depth of the groove can be easily implemented by configuring the polishing apparatus to expand the elastic coating layer by forming a void in the surface plate to which the polishing pad is attached, and applying air pressure or vacuum therethrough.

따라서 상기 구현예에 따른 연마패드 및 연마 장치는, 종래의 CMP 공정 중에 그루브 깊이 감소에 따른 슬러리 유동성 저하를 방지할 수 있고, 그 결과 연마 성능을 일정하게 유지시키고 스크래치와 같은 결함 발생을 줄이며, 연마패드의 수명을 증대시킬 수 있다. Therefore, the polishing pad and polishing apparatus according to the above embodiment can prevent a decrease in slurry fluidity due to a decrease in groove depth during a conventional CMP process, and as a result, maintain a constant polishing performance and reduce the occurrence of defects such as scratches, and polishing. It can increase the life of the pad.

도 1 및 2은 일 구현예에 따른 연마패드의 평면도와 단면도를 나타낸다.
도 3은 일 구현예에 따른 연마패드에서 탄성도막층이 하부 방향으로 팽창된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 4 내지 6은 또 다른 구현예에 따른 연마패드의 단면도를 나타낸 것이다.
도 7 및 8은 일 구현예에 따른 연마 장치의 사시도 및 단면도를 나타낸다.
도 9는 일 구현예에 따른 정반 내에 형성된 공극을 나타낸 것이다.
도 10은 일 구현예에 따른 반도체 소자의 제조방법을 나타낸 것이다.
1 and 2 are plan views and cross-sectional views of a polishing pad according to an embodiment.
3 is a cross-sectional view illustrating a state in which an elastic coating layer is expanded in a downward direction in a polishing pad according to an embodiment.
4 to 6 are cross-sectional views of a polishing pad according to another embodiment.
7 and 8 are perspective views and cross-sectional views of a polishing apparatus according to an embodiment.
9 shows a void formed in the platen according to an embodiment.
10 illustrates a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment.

이하의 구현예의 설명에 있어서, 하나의 구성요소가 다른 구성요소의 상 또는 하에 형성되는 것으로 기재되는 것은, 하나의 구성요소가 다른 구성요소의 상 또는 하에 직접, 또는 또 다른 구성요소를 개재하여 간접적으로 형성되는 것을 모두 포함한다. In the description of the following embodiments, it is described that one component is formed above or below another component, in which one component is directly above or below another component, or indirectly through another component. It includes all that are formed by.

본 명세서에서 어떤 구성요소를 "포함"한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 그 외 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. In the present specification, "including" a certain element means that other elements may not be excluded, and other elements may be further included, unless otherwise specified.

또한, 본 명세서에 기재된 구성요소의 물성 값, 치수 등을 나타내는 모든 수치 범위는 특별한 기재가 없는 한 모든 경우에 "약"이라는 용어로 수식되는 것으로 이해하여야 한다.In addition, all numerical ranges representing physical property values, dimensions, and the like of the constituent elements described in the present specification are to be understood as being modified by the term "about" in all cases unless otherwise specified.

본 명세서에서 단수 표현은 특별한 설명이 없으면 문맥상 해석되는 단수 또는 복수를 포함하는 의미로 해석된다.In the present specification, the singular expression is interpreted as meaning including the singular or plural, which is interpreted in context, unless otherwise specified.

[연마패드][Polishing pad]

도 1 및 2은 일 구현예에 따른 연마패드의 평면도 및 단면도를 나타낸다.1 and 2 are plan views and cross-sectional views of a polishing pad according to an embodiment.

도 1 및 2를 참조하여, 일 구현예에 따른 연마패드(10)는 복수의 그루브(110)를 구비하는 연마층(100); 상기 연마층(100)의 아래에 배치되고 상기 개개의 그루브(110)에 대응하는 복수의 빈 공간(210)을 갖는 지지층(200); 및 상기 연마층(100)과 지지층(200) 사이에 배치되고 상기 그루브(110)의 바닥면을 구성하는 탄성도막층(300)을 포함한다.1 and 2, a polishing pad 10 according to an embodiment includes a polishing layer 100 having a plurality of grooves 110; A support layer 200 disposed under the polishing layer 100 and having a plurality of empty spaces 210 corresponding to the respective grooves 110; And an elastic coating layer 300 disposed between the polishing layer 100 and the support layer 200 and constituting the bottom surface of the groove 110.

또한 상기 연마패드(10)는 상기 개개의 그루브(110) 내부에 배치되고 다수의 미세유로를 갖는 미세유로층(400)을 추가로 포함할 수 있다.In addition, the polishing pad 10 may further include a microchannel layer 400 disposed inside the individual grooves 110 and having a plurality of microchannels.

이하 상기 구현예에 따른 연마패드의 각 구성요소별로 구체적으로 설명한다.Hereinafter, each component of the polishing pad according to the embodiment will be described in detail.

연마층Polishing layer

상기 연마층은 연마 공정에서 반도체 기판에 대면하여 연마를 수행한다.The polishing layer is polished by facing the semiconductor substrate in a polishing process.

상기 연마층의 두께는 특별히 제한되지 않는다. 구체적으로, 상기 연마층의 평균 두께는 0.8 mm 내지 5.0 mm, 1.0 mm 내지 4.0 mm, 1.0 mm 내지 3.0 mm, 1.5 mm 내지 2.5 mm, 1.7 mm 내지 2.3 mm, 또는 2.0 mm 내지 3.5 mm일 수 있다.The thickness of the polishing layer is not particularly limited. Specifically, the average thickness of the polishing layer may be 0.8 mm to 5.0 mm, 1.0 mm to 4.0 mm, 1.0 mm to 3.0 mm, 1.5 mm to 2.5 mm, 1.7 mm to 2.3 mm, or 2.0 mm to 3.5 mm.

상기 연마층은 복수의 그루브를 구비한다. 상기 그루브는 CMP 공정에 사용되는 슬러리의 유동성을 제어하여 연마 효율을 높일 수 있다. The polishing layer has a plurality of grooves. The groove can increase polishing efficiency by controlling the fluidity of the slurry used in the CMP process.

상기 그루브는 중심을 공유하는 원 형상을 가질 수 있다. 구체적으로 상기 그루브의 상기 연마층의 평면 방향의 단면은 원의 형상, 보다 구체적으로 원의 둘레선 또는 속이 빈 원의 형상을 가질 수 있다. 그러나 상기 그루브의 형상은 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 중심을 공유하는 기하 도형(다각형 등)의 형태를 가질 수 있다.The groove may have a circular shape that shares a center. Specifically, the cross section of the groove in the planar direction of the polishing layer may have a shape of a circle, more specifically, a shape of a circumference of a circle or a hollow circle. However, the shape of the groove is not particularly limited, and may have, for example, a shape of a geometric figure (polygon, etc.) sharing a center.

상기 연마층에서 상기 그루브 간의 간격은 특별히 한정되지 않으나, 예를 들어 상기 그루브의 피치 간격이 1 mm 내지 10 mm, 1 mm 내지 5 mm, 또는 2 mm 내지 4 mm일 수 있다. 상기 그루브의 피치 간격은 임의의 두 개의 그루브에 있어서, 각 그루브의 바닥면의 중점 사이의 직선 거리를 의미할 수 있다.The spacing between the grooves in the polishing layer is not particularly limited, but, for example, the pitch spacing of the grooves may be 1 mm to 10 mm, 1 mm to 5 mm, or 2 mm to 4 mm. The pitch spacing of the grooves may mean a linear distance between the midpoints of the bottom surface of each groove in any two grooves.

도 2를 참조하여, 연마층(100)의 단면에서 볼 때, 상기 그루브(110)는 상기 연마층(100)을 두께 방향으로 관통할 수 있다. 이에 따라, 상기 그루브(110)의 깊이(d)는 상기 연마층(100)의 두께(t1)와 동일할 수 있다.Referring to FIG. 2, when viewed from a cross section of the polishing layer 100, the groove 110 may penetrate the polishing layer 100 in the thickness direction. Accordingly, the depth d of the groove 110 may be the same as the thickness t1 of the polishing layer 100.

구체적으로, 상기 그루브의 깊이는 0.4 mm 내지 5.0 mm, 0.5 mm 내지 4.0 mm, 0.6 mm 내지 3.0 mm, 0.7 mm 내지 2.5 mm, 0.8 mm 내지 2.3 mm, 또는 0.9 mm 내지 3.5 mm일 수 있다. 또한, 그루브의 폭은 0.2 mm 내지 2 mm, 0.2 mm 내지 1 mm, 또는 0.2 mm 내지 0.6 mm일 수 있다.Specifically, the depth of the groove may be 0.4 mm to 5.0 mm, 0.5 mm to 4.0 mm, 0.6 mm to 3.0 mm, 0.7 mm to 2.5 mm, 0.8 mm to 2.3 mm, or 0.9 mm to 3.5 mm. In addition, the width of the groove may be 0.2 mm to 2 mm, 0.2 mm to 1 mm, or 0.2 mm to 0.6 mm.

상기 그루브는 성형 또는 밀링 등의 가공방법을 통하여 상기 연마층에 형성될 수 있다. The groove may be formed in the polishing layer through a processing method such as molding or milling.

상기 연마층은 우레탄계 폴리머를 포함할 수 있다. 상기 우레탄계 폴리머는 우레탄계 프리폴리머와 경화제의 경화 반응에 의해 형성된 것일 수 있다. 예를 들어 상기 연마층은 우레탄계 프리폴리머, 경화제, 발포제 및 기타 첨가제를 포함하는 조성물로부터 제조된 것일 수 있다.The polishing layer may include a urethane-based polymer. The urethane-based polymer may be formed by a curing reaction between a urethane-based prepolymer and a curing agent. For example, the polishing layer may be prepared from a composition containing a urethane-based prepolymer, a curing agent, a foaming agent, and other additives.

이에 따라, 상기 연마층은 우레탄계 프리폴리머, 경화제, 발포제 및 기타 첨가제를 포함하는 조성물로부터 제조된 우레탄계 폴리머를 포함할 수 있다. 프리폴리머란, 일반적으로 최종 제품을 성형하기 쉽도록 중합도를 중간 단계에서 중지시킨 비교적 낮은 분자량을 갖는 폴리머를 의미한다. 프리폴리머는 그 자체로 또는 다른 중합성 화합물과 반응시킨 후 성형할 수 있다. 구체적으로, 상기 우레탄계 프리폴리머는 이소시아네이트 화합물과 폴리올을 반응시켜 제조된 것으로서, 미반응 이소시아네이트기(NCO)를 포함할 수 있다. 상기 이소시아네이트 화합물 및 폴리올 화합물은 우레탄계 폴리머의 제조에 사용 가능한 것이라면 특별히 제한되지 않는다. Accordingly, the polishing layer may include a urethane-based polymer prepared from a composition including a urethane-based prepolymer, a curing agent, a foaming agent, and other additives. The prepolymer generally refers to a polymer having a relatively low molecular weight in which the degree of polymerization is stopped in an intermediate step to facilitate molding of the final product. The prepolymer can be molded on its own or after reaction with other polymerizable compounds. Specifically, the urethane-based prepolymer is prepared by reacting an isocyanate compound and a polyol, and may include an unreacted isocyanate group (NCO). The isocyanate compound and the polyol compound are not particularly limited as long as they can be used in the production of a urethane-based polymer.

상기 경화제는 아민 화합물 및 알콜 화합물 중 1종 이상일 수 있다. 구체적으로, 상기 경화제는 방향족 아민, 지방족 아민, 방향족 알콜, 및 지방족 알콜로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함할 수 있다.The curing agent may be one or more of an amine compound and an alcohol compound. Specifically, the curing agent may include one or more compounds selected from the group consisting of aromatic amines, aliphatic amines, aromatic alcohols, and aliphatic alcohols.

상기 발포제는 연마패드의 기공 형성에 통상적으로 사용되는 것이라면 특별히 제한하지 않는다. 예를 들어, 상기 발포제는 중공 구조를 가지는 고상 발포제, 휘발성 액체를 이용한 액상 발포제, 및 불활성 가스 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다.The foaming agent is not particularly limited as long as it is commonly used to form pores of the polishing pad. For example, the foaming agent may be at least one selected from a solid foaming agent having a hollow structure, a liquid foaming agent using a volatile liquid, and an inert gas.

상기 연마층은 기공을 포함하는 다공성 구조를 가질 수 있다. 상기 기공의 평균 직경은 5 ㎛ 내지 200 ㎛일 수 있다. 상기 연마층은 연마층 총 부피에 대해 10 부피% 내지 70 부피%의 기공을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 연마층의 기공도(porosity)는 20 부피% 내지 70 부피%일 수 있다. 상기 기공(pore)은 개방 셀(opened cell) 또는 닫힌 셀(closed cell)의 구조를 가질 수 있다. 예를 들어 상기 연마층은 연마면에 개방 셀의 기공을 갖고, 연마층 내부에 닫힌 셀의 기공을 가질 수 있다.The polishing layer may have a porous structure including pores. The average diameter of the pores may be 5 μm to 200 μm. The polishing layer may include pores of 10% by volume to 70% by volume with respect to the total volume of the polishing layer. Specifically, the porosity of the polishing layer may be 20% to 70% by volume. The pores may have a structure of an open cell or a closed cell. For example, the polishing layer may have open cell pores on the polishing surface and closed cell pores inside the polishing layer.

미세유로층Micro-channel layer

상기 연마패드는 상기 개개의 그루브 내부에 배치되고 다수의 미세유로를 갖는 미세유로층을 추가로 포함할 수 있다.The polishing pad may further include a microchannel layer disposed inside the individual grooves and having a plurality of microchannels.

상기 미세유로층은 상기 연마층과 상기 탄성도막층 사이에서 연마층을 지지해주는 역할을 하며, 또한 미세유로를 구비하기 때문에 슬러리가 탄성도막층 위로 잘 유동할 수 있도록 한다. The micro-channel layer serves to support the polishing layer between the polishing layer and the elastic coating layer, and has a micro flow channel so that the slurry can flow well over the elastic coating layer.

상기 미세유로층은 상기 그루브 내부에만 형성될 수도 있고, 또는 상기 그루브 내부와 그 외 영역에까지 형성될 수도 있다. 일례로서, 도 2에서 보듯이, 상기 미세유로층(400)은 상기 그루브(110) 내부에만 형성될 수 있다. 다른 예로서, 도 4에서 보듯이, 상기 미세유로층(400)은 상기 그루브(110) 내부 및 그 외 연마층의 일부 하부 영역에까지 형성될 수도 있다.The microchannel layer may be formed only inside the groove, or may be formed inside the groove and in other regions. As an example, as shown in FIG. 2, the microchannel layer 400 may be formed only inside the groove 110. As another example, as shown in FIG. 4, the micro-channel layer 400 may be formed in the groove 110 and in a partial lower region of the polishing layer.

상기 미세유로층의 두께는 0.1 mm 내지 5 mm, 0.5 mm 내지 4 mm, 0.5 mm 내지 3 mm, 0.5 mm 내지 2.5 mm, 또는 0.5 mm 내지 2 mm일 수 있다. The thickness of the microchannel layer may be 0.1 mm to 5 mm, 0.5 mm to 4 mm, 0.5 mm to 3 mm, 0.5 mm to 2.5 mm, or 0.5 mm to 2 mm.

도 2를 참조하여, 상기 미세유로층의 두께(t2)는 상기 그루브의 깊이(d)에 비해 작은 것이 슬러리 유동 면에서 유리하다. 예를 들어, 상기 미세유로층은 상기 그루브의 깊이 대비 70% 이하, 또는 50% 이하의 두께를 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 미세유로층은 상기 그루브의 깊이 대비 30% 이하의 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 미세유로층은 상기 그루브의 깊이 대비 10% 내지 50%, 또는 10% 내지 30%의 두께를 가질 수 있다.Referring to FIG. 2, it is advantageous in terms of slurry flow that the thickness t2 of the microchannel layer is smaller than the depth d of the groove. For example, the microchannel layer may have a thickness of 70% or less, or 50% or less of the depth of the groove. Specifically, the microchannel layer may have a thickness of 30% or less compared to the depth of the groove. For example, the microchannel layer may have a thickness of 10% to 50%, or 10% to 30% of the depth of the groove.

상기 미세유로층은 상기 연마층과 동일하거나 그 이상의 충격강도를 갖는 것이 좋다. 예를 들어 상기 미세유로층의 충격강도(notched Izod Impact strength, ASTM D256, 73℉)는 0.31 ft·lb/in 내지 1.1 ft·lb/in일 수 있다.It is preferable that the microchannel layer has an impact strength equal to or higher than that of the polishing layer. For example, the microchannel layer may have a notched Izod Impact strength (ASTM D256, 73°F) of 0.31 ft·lb/in to 1.1 ft·lb/in.

상기 미세유로층의 미세유로는 슬러리의 유동성을 고려하여 설계될 수 있다. 예를 들어, 상기 미세유로층의 미세유로는 망상 구조로 형성될 수 있다. 상기 미세유로의 구조는 슬러리의 유동성을 방해하지 않는다면 그 형태에 제한을 두지 않는다.The micro-channel of the micro-channel layer may be designed in consideration of the fluidity of the slurry. For example, the microchannels of the microchannel layer may be formed in a network structure. The structure of the microchannel is not limited in its shape as long as it does not interfere with the fluidity of the slurry.

또한, 상기 미세유로의 내경은 슬러리가 쉽게 통과할 수 있도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 상기 미세유로의 내경은 0.1 mm 내지 5 mm, 0.1 mm 내지 3 mm, 0.1 mm 내지 2 mm, 0.5 mm 내지 2 mm, 0.1 mm 내지 1 mm, 또는 1 mm 내지 3 mm일 수 있다. 구체적으로, 상기 미세유로는 0.1 mm 내지 2 mm의 내경을 가질 수 있다.In addition, the inner diameter of the microchannel may be designed so that the slurry can easily pass. For example, the inner diameter of the microchannel may be 0.1 mm to 5 mm, 0.1 mm to 3 mm, 0.1 mm to 2 mm, 0.5 mm to 2 mm, 0.1 mm to 1 mm, or 1 mm to 3 mm. Specifically, the microchannel may have an inner diameter of 0.1 mm to 2 mm.

상기 미세유로층을 연마패드에 형성하는 방법은 특별히 한정되지 않는다. 일례로서, 성형 또는 밀링 등에 의해 상기 연마층의 상부 영역에만 그루브를 형성하고, 상기 그루브의 하부 영역에 다수의 미세유로를 직접 형성하여 상기 미세유로층을 제작할 수 있다.The method of forming the microchannel layer on the polishing pad is not particularly limited. As an example, a groove may be formed only in an upper region of the polishing layer by molding or milling, and a plurality of fine passages may be directly formed in the lower region of the groove to fabricate the fine passage layer.

다른 예로서, 성형 또는 밀링 등에 의해 상기 연마층을 두께 방향으로 관통하도록 그루브를 형성하고, 다수의 미세유로를 갖는 미세유로층을 별도로 제조한 뒤, 상기 미세유로층을 상기 그루브 내부에 삽입할 수 있다. 이 경우 미세유로층은 상기 연마층과 동일 또는 유사한 소재를 이용하여 별도 제조될 수 있다.As another example, after forming a groove to penetrate the polishing layer in the thickness direction by molding or milling, and separately manufacturing a microchannel layer having a plurality of microchannels, the microchannel layer can be inserted into the groove. have. In this case, the microchannel layer may be separately manufactured using the same or similar material as the polishing layer.

탄성도막층Elastic coating layer

상기 탄성도막층은 필요에 따라 팽창 또는 수축되어 그루브의 깊이를 실질적으로 조절할 수 있다.The elastic coating layer may expand or contract as necessary to substantially adjust the depth of the groove.

도 3은 일 구현예에 따른 연마패드에서 탄성도막층이 하부 방향으로 팽창된 상태를 나타낸 단면도이다. 도 3을 참조하여, 상기 탄성도막층(300)은 상기 지지층(200)의 빈 공간(210) 내에서 팽창되어 상기 그루브(110)의 바닥면의 위치를 낮출 수 있다. 구체적으로, 상기 탄성도막층(300)이 하부 방향으로 팽창하기 이전의 그루브의 바닥면의 위치(h2)에 비해, 팽창 이후의 바닥면의 위치(h3)가 더 낮아지게 된다. 그 결과, 상기 연마층의 표면의 위치(h1)로부터 그루브의 바닥면의 위치까지의 차이가 팽창 이전에 비해 이후에 더 커질 수 있다. 즉 상기 탄성도막층의 팽창은, 상기 연마층의 표면에서부터 상기 그루브의 바닥면까지의 높이 차이를 증가시킬 수 있다.3 is a cross-sectional view illustrating a state in which an elastic coating layer is expanded in a downward direction in a polishing pad according to an embodiment. Referring to FIG. 3, the elastic coating layer 300 may expand in the empty space 210 of the support layer 200 to lower the position of the bottom surface of the groove 110. Specifically, compared to the position h2 of the bottom surface of the groove before the elastic coating layer 300 expands downward, the position h3 of the bottom surface after expansion is lowered. As a result, the difference from the position h1 of the surface of the polishing layer to the position of the bottom surface of the groove may be greater after the expansion than before. That is, the expansion of the elastic coating layer may increase a height difference from the surface of the polishing layer to the bottom surface of the groove.

상기 탄성도막층의 탄성회복률은 70% 이상, 80% 이상, 90% 이상, 95% 이상, 또는 97% 이상일 수 있다.The elastic recovery rate of the elastic coating layer may be 70% or more, 80% or more, 90% or more, 95% or more, or 97% or more.

예를 들어 상기 탄성도막층은 고무계 소재를 포함할 수 있고, 구체적으로 라텍스와 같은 천연고무, 스티렌-부타디엔 고무, 폴리클로로프렌 고무, 아크릴로니트릴-부타디엔 고무, 이소프렌-이소부틸렌 고무, 부타디엔 고무, 이소프렌 고무, 에틸렌-프로필렌 고무, 다황화물계 고무(polysulfide rubber), 실리콘 고무, 플루오로 고무, 우레탄 고무, 아크릴 고무 등을 포함할 수 있다For example, the elastic coating layer may include a rubber-based material, and specifically, natural rubber such as latex, styrene-butadiene rubber, polychloroprene rubber, acrylonitrile-butadiene rubber, isoprene-isobutylene rubber, butadiene rubber, It may include isoprene rubber, ethylene-propylene rubber, polysulfide rubber, silicone rubber, fluoro rubber, urethane rubber, acrylic rubber, etc.

상기 탄성도막층은 10 ㎛ 내지 200 ㎛의 두께를 가질 수 있다. 상기 범위 내일 때, 강성, 및 가열 시의 탄성도막층의 치수 안정성이 보다 우수할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 탄성도막층의 두께는 10 ㎛ 내지 100 ㎛, 또는 15 ㎛ 내지 55 ㎛일 수 있다.The elastic coating layer may have a thickness of 10 μm to 200 μm. When it is within the above range, stiffness and dimensional stability of the elastic coating layer upon heating may be more excellent. More specifically, the thickness of the elastic coating layer may be 10 µm to 100 µm, or 15 µm to 55 µm.

구체적으로, 상기 탄성도막층은 90% 이상의 탄성회복률을 갖는 고무계 소재를 포함하고, 10 ㎛ 내지 200 ㎛의 두께를 가질 수 있다.Specifically, the elastic coating layer may include a rubber-based material having an elastic recovery rate of 90% or more, and may have a thickness of 10 μm to 200 μm.

또한, 상기 탄성도막층은 연마층과 지지층 사이의 누수 또는 침수를 방지하기 위해 밀폐력을 가질 수 있다.In addition, the elastic coating layer may have a sealing force to prevent leakage or immersion between the polishing layer and the support layer.

지지층Support layer

상기 지지층은 상기 연마층을 지지하면서, 상기 연마층에 가해지는 충격을 흡수하고 분산시키는 역할을 한다. The support layer serves to absorb and disperse the impact applied to the polishing layer while supporting the polishing layer.

또한, 상기 지지층은 상기 연마층의 아래에 배치되고 상기 개개의 그루브에 대응하는 복수의 빈 공간을 갖는다. 도 3을 참조하여, 상기 지지층(200)의 빈 공간(210)은 상기 탄성도막층(300)이 하부 방향으로 팽창할 수 있는 공간을 제공한다.In addition, the support layer is disposed under the polishing layer and has a plurality of empty spaces corresponding to the individual grooves. Referring to FIG. 3, the empty space 210 of the support layer 200 provides a space in which the elastic coating layer 300 can expand downward.

구체적으로, 상기 빈 공간(210)은 0.1 mm 내지 5.0 mm의 깊이를 가질 수 있다. 상기 범위 내일 때, 지지층이 연마층을 지지하는 효과를 저해하지 않으면서 탄성도막층의 팽창이 무리 없이 수행되는데 보다 유리할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 빈 공간은 1.0 mm 내지 3.0 mm의 깊이를 가질 수 있다.Specifically, the empty space 210 may have a depth of 0.1 mm to 5.0 mm. When within the above range, expansion of the elastic coating layer is performed without difficulty without impairing the effect of the support layer supporting the polishing layer, which may be more advantageous. More specifically, the empty space may have a depth of 1.0 mm to 3.0 mm.

상기 지지층의 빈 공간은 상기 지지층을 두께 방향으로 관통할 수 있고, 이에 따라 상기 빈 공간의 깊이는 상기 지지층의 두께와 동일할 수 있다. 이 경우 상기 빈 공간으로의 공기의 유출입이 가장 자유로울 수 있다. 또한 상기 지지층의 기계적 특성을 강화하기 위해, 상기 빈 공간의 하부에 구조물이 삽입될 수 있다. 이때 삽입되는 구조물은 상기 빈 공간으로의 공기 유출입이 원할하도록 다수의 공극을 갖는 다공성 구조물일 수 있다. 도 5는 지지층(200)의 빈 공간(210) 내에 다공성 구조물(220)이 삽입되는 예를 도시한 것이다.The empty space of the support layer may penetrate the support layer in a thickness direction, and accordingly, the depth of the empty space may be the same as the thickness of the support layer. In this case, the inflow and outflow of air into the empty space may be the most free. In addition, in order to reinforce the mechanical properties of the support layer, a structure may be inserted under the empty space. At this time, the inserted structure may be a porous structure having a plurality of voids so that air inflow and outflow into the empty space is smooth. 5 shows an example in which the porous structure 220 is inserted into the empty space 210 of the support layer 200.

또는 상기 지지층의 빈 공간은 상기 지지층의 상부 영역에만 형성될 수 있고, 이 경우 상기 지지층의 하부 영역에는 다수의 공극이 형성될 수 있다. 이때 상기 지지층을 다수의 공극을 갖는 소재를 사용하여 제작할 수도 있다. 도 6은 지지층(200)을 다공성 소재로 제작함으로써 빈 공간(210)의 아래에 다수의 공극을 구비하는 것을 도시한 것이다.Alternatively, the empty space of the support layer may be formed only in the upper region of the support layer, and in this case, a plurality of voids may be formed in the lower region of the support layer. At this time, the support layer may be manufactured using a material having a plurality of voids. 6 illustrates that the support layer 200 is made of a porous material, thereby providing a plurality of voids under the empty space 210.

상기 지지층의 경도는 상기 연마층의 경도보다 더 작은 것이 연마층의 두께가 얇더라도 연마시에 연마층이 부상하거나 연마층의 표면이 만곡되는 것을 방지하여 안정적으로 연마를 행할 수 있다. 예를 들어, 상기 지지층의 경도는 상기 연마층의 경도의 90 % 이하일 수 있고, 구체적으로 50 % 내지 90 %, 50 % 내지 80 %, 또는 50 내지 70 %일 수 있다. 구체적으로, 상기 지지층의 경도는, 아스카-A형 경도를 기준으로, 바람직하게는 25 내지 100, 보다 바람직하게는 30 내지 85이다. 또한 상기 지지층의 경도는 JIS K6253-1997에 준거하여 측정될 수 있다. The hardness of the support layer is smaller than that of the polishing layer, and even if the thickness of the polishing layer is thin, the polishing can be stably performed by preventing the polishing layer from floating or the surface of the polishing layer from being curved during polishing. For example, the hardness of the support layer may be 90% or less of the hardness of the polishing layer, and specifically 50% to 90%, 50% to 80%, or 50 to 70%. Specifically, the hardness of the support layer is preferably 25 to 100, more preferably 30 to 85, based on the Asuka-A type hardness. In addition, the hardness of the support layer may be measured according to JIS K6253-1997.

상기 지지층의 평면 형상은 특별히 한정되지 않으며, 상기 연마층의 평면 형상과 동일하거나 또는 상이할 수 있다. 예를 들어 상기 지지층의 평면 형상은 원형 또는 다각형(사각형 등)일 수 있다. The planar shape of the support layer is not particularly limited, and may be the same as or different from the planar shape of the polishing layer. For example, the planar shape of the support layer may be circular or polygonal (square, etc.).

상기 지지층의 두께도 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 0.1 mm 내지 5 mm, 또는 0.5 mm 내지 2 mm일 수 있다.The thickness of the support layer is also not particularly limited, but may be, for example, 0.1 mm to 5 mm, or 0.5 mm to 2 mm.

[연마 장치][Polishing device]

도 7 및 8은 일 구현예에 따른 연마 장치의 사시도 및 단면도를 나타낸다.7 and 8 are perspective views and cross-sectional views of a polishing apparatus according to an embodiment.

도 7 및 8을 참조하여, 일 구현예에 따른 연마 장치는, 정반(20); 상기 정반(20) 상에 배치되는 상기 구현예에 따른 연마패드(10); 및 상기 연마패드(10)의 지지층(200)의 빈 공간(210)에 공기압 또는 진공을 가하여 상기 탄성도막층(300)을 팽창 또는 수축시키는 공기압 조절 펌프(30)를 포함한다.Referring to Figures 7 and 8, the polishing apparatus according to an embodiment, the base 20; A polishing pad 10 according to the embodiment disposed on the base 20; And an air pressure control pump 30 for expanding or contracting the elastic coating layer 300 by applying air pressure or vacuum to the empty space 210 of the support layer 200 of the polishing pad 10.

이하 상기 구현예에 따른 연마 장치의 각 구성요소별로 구체적으로 설명한다.Hereinafter, each component of the polishing apparatus according to the embodiment will be described in detail.

연마패드Polishing pad

상기 연마패드는 상기 정반 상에 배치된다.The polishing pad is disposed on the base.

상기 연마패드의 구조 및 특성은 앞서 구현예의 연마패드에서 설명한 바와 같다. 즉 상기 연마패드는 복수의 그루브를 구비하는 연마층; 상기 연마층의 아래에 배치되고 상기 개개의 그루브에 대응하는 복수의 빈 공간을 갖는 지지층; 및 상기 연마층과 지지층 사이에 배치되고 상기 그루브의 바닥면을 구성하는 탄성도막층을 포함한다.The structure and characteristics of the polishing pad are as described in the polishing pad of the above embodiment. That is, the polishing pad includes a polishing layer having a plurality of grooves; A support layer disposed under the polishing layer and having a plurality of empty spaces corresponding to the respective grooves; And an elastic coating layer disposed between the polishing layer and the support layer and constituting a bottom surface of the groove.

또한 상기 지지층의 아래에는 접착층을 형성하여, 상기 정반과 단단히 접합시킬 수 있다.In addition, an adhesive layer may be formed under the support layer to be firmly bonded to the surface plate.

정반Plate

상기 정반은 상기 연마패드와 부착되어 상기 연마패드를 지지하면서 회전시키는 역할을 한다.The platen is attached to the polishing pad and serves to rotate while supporting the polishing pad.

상기 정반은 상기 지지층 내의 빈 공간과 연결되는 다수의 공극을 가질 수 있다. 상기 공극의 형태는 상기 정반의 상하부로 공기가 원할하게 흐를 수 있다면 특별히 한정되지 않는다.The platen may have a plurality of voids connected to an empty space in the support layer. The shape of the void is not particularly limited as long as air can smoothly flow to the upper and lower portions of the base.

도 9는 일 구현예에 따른 정반 내에 형성된 공극을 나타낸 것이다. 도 9를 참조하여, 상기 공극(21)은 상기 정반(20)의 두께 방향으로 연장된 형태를 가질 수 있다. 9 shows a void formed in the platen according to an embodiment. Referring to FIG. 9, the void 21 may have a shape extending in the thickness direction of the base plate 20.

구체적으로, 상기 공극은 가늘고 긴 기둥 형태를 가지고 상기 정반을 두께 방향으로 관통할 수 있다. 상기 공극의 내경은 0.1 mm 내지 5 mm, 0.1 mm 내지 3 mm, 0.1 mm 내지 1 mm, 1 mm 내지 5 mm, 또는 0.5 mm 내지 2 mm일 수 있다.Specifically, the void may have an elongated column shape and may penetrate the platen in the thickness direction. The inner diameter of the void may be 0.1 mm to 5 mm, 0.1 mm to 3 mm, 0.1 mm to 1 mm, 1 mm to 5 mm, or 0.5 mm to 2 mm.

공기압 조절 펌프Pneumatic control pump

상기 공기압 조절 펌프는 상기 연마패드의 빈 공간에 공기압 또는 진공을 가하여 상기 탄성도막층을 팽창 또는 수축시킨다.The air pressure control pump expands or contracts the elastic coating layer by applying air pressure or vacuum to the empty space of the polishing pad.

상기 공기압 조절 펌프의 구조 및 작동 방식은 특별히 한정되지 않는다. The structure and operation method of the air pressure control pump are not particularly limited.

도 8을 참조하여, 상기 정반(20)은 다수의 공극(21)을 갖고, 상기 공기압 조절 펌프(30)가 상기 정반(20)의 공극(21)과 연결되며, 상기 지지층의 빈 공간(210)에 대한 공기압 또는 진공이 상기 정반(20)의 공극(21)을 통해 가해질 수 있다.Referring to FIG. 8, the platen 20 has a plurality of voids 21, the air pressure control pump 30 is connected to the voids 21 of the platen 20, and the empty space 210 of the support layer Pneumatic pressure or vacuum for) may be applied through the voids 21 of the base plate 20.

예를 들어, 상기 공기압 조절 펌프는 공기압을 낮추거나 진공을 형성할 수 있고, 이러한 낮은 공기압 또는 진공은 상기 정반의 공극을 통해 상기 지지층의 빈 공간에 전달되어, 상기 탄성도막층을 다시 하부 방향으로 팽창시킬 수 있다.For example, the air pressure regulating pump may lower the air pressure or form a vacuum, and such low air pressure or vacuum is transmitted to the empty space of the support layer through the pores of the surface plate, thereby moving the elastic coating layer back downward. Can inflate.

또한, 상기 공기압 조절 펌프는 공기압을 증대시킬 수 있고, 이러한 높은 공기압은 상기 정반의 공극을 통해 상기 지지층의 빈 공간에 전달되어, 하부 방향으로 팽창되었던 상기 탄성도막층을 다시 수축시킬 수 있다.In addition, the air pressure control pump may increase the air pressure, and such high air pressure may be transmitted to the empty space of the support layer through the pores of the surface plate, so that the elastic coating layer expanded in the lower direction may be contracted again.

[반도체 소자의 제조방법][Semiconductor device manufacturing method]

일 구현예에 따른 반도체 소자의 제조방법은, 상기 구현예에 따른 연마 장치를 이용하여 반도체 기판의 표면을 연마하는 단계; 및 상기 연마 장치의 공기압 조절 펌프에 의해 연마패드의 빈 공간에 공기압 또는 진공을 가하여 그루브의 바닥면의 위치를 조절하는 단계를 포함한다.A method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment includes: polishing a surface of a semiconductor substrate by using the polishing apparatus according to the embodiment; And adjusting the position of the bottom surface of the groove by applying air pressure or vacuum to the empty space of the polishing pad by the air pressure adjusting pump of the polishing apparatus.

또한, 상기 반도체 소자의 제조방법은 상기 연마 장치에서 연마층의 표면을 절삭하여 컨디셔닝(conditioning)하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.In addition, the method of manufacturing the semiconductor device may further include conditioning by cutting the surface of the polishing layer in the polishing apparatus.

반도체 기판의 연마 단계Polishing step of semiconductor substrate

본 단계에서는 연마 장치를 이용하여 반도체 기판의 표면을 연마한다.In this step, the surface of the semiconductor substrate is polished using a polishing device.

도 10은 일 구현예에 따른 반도체 소자의 제조방법을 나타낸 것이다. 도 10을 참조하여, 상기 반도체 기판(2)의 연마는 연마 슬러리(3)를 이용한 CMP 공정으로 수행될 수 있다. 따라서 연마를 위해 상기 연마패드(10) 상에 연마 슬러리(3)가 분사되고, 상기 반도체 기판(2)과 상기 연마패드(10)는 서로 상대 회전하여, 상기 반도체 기판(2)의 표면이 연마될 수 있다10 illustrates a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment. Referring to FIG. 10, the polishing of the semiconductor substrate 2 may be performed by a CMP process using a polishing slurry 3. Therefore, the polishing slurry 3 is sprayed onto the polishing pad 10 for polishing, and the semiconductor substrate 2 and the polishing pad 10 rotate relative to each other, so that the surface of the semiconductor substrate 2 is polished. Can be

컨디셔닝 단계Conditioning steps

본 단계에서는 상기 연마 장치에서 연마층의 표면을 절삭하는 컨디셔닝을 수행한다.In this step, conditioning of cutting the surface of the polishing layer in the polishing apparatus is performed.

도 10을 참조하여, 상기 연마층의 표면 절삭은 예를 들어 다이아몬드 디스크와 같은 컨디셔너(4)를 이용할 수 있으나 특별히 한정되지 않는다.Referring to FIG. 10, the surface cutting of the polishing layer may be performed using a conditioner 4 such as a diamond disk, but is not particularly limited.

상기 컨디셔닝 단계는 상기 연마 단계와 동시에 수행될 수 있다.The conditioning step may be performed simultaneously with the polishing step.

이와 같은 컨디셔닝을 통해 성능이 저하된 연마층 표면을 절삭해 주면, 연마패드의 표면 상태가 회복되어 CMP 성능을 일정하게 유지할 수 있다.By cutting the surface of the polishing layer whose performance has deteriorated through such conditioning, the surface condition of the polishing pad is restored and the CMP performance can be maintained constant.

그루브의 바닥면의 위치 조절 단계Steps for adjusting the position of the bottom surface of the groove

본 단계에서는 상기 연마 장치의 공기압 조절 펌프에 의해 연마패드의 빈 공간에 공기압 또는 진공을 가하여 그루브의 바닥면의 위치를 조절한다.In this step, the position of the bottom surface of the groove is adjusted by applying air pressure or vacuum to the empty space of the polishing pad by the air pressure adjusting pump of the polishing apparatus.

상기 컨디셔닝 단계에서 상기 연마층의 표면으로부터 상기 그루브의 바닥면까지의 높이 차이가 작아지고, 상기 그루브의 바닥면의 위치를 조절하는 단계에서 상기 연마층의 표면으로부터 상기 그루브의 바닥면까지의 높이 차이가 회복될 수 있다.In the conditioning step, the height difference from the surface of the polishing layer to the bottom surface of the groove is reduced, and the height difference from the surface of the polishing layer to the bottom surface of the groove in the step of adjusting the position of the bottom surface of the groove Can be recovered.

일례로서, 이상의 연마 단계, 상기 컨디셔닝 단계 및 상기 그루브의 바닥면의 위치를 조절하는 단계는 모두 동시에 수행될 수 있다. 그에 따라 상기 연마 과정에서 표면 상태가 저하되는 것을 상기 컨디셔닝 단계를 통해 회복시킬 수 있고, 또한 상기 컨디셔닝 단계에서 연마층의 두께가 점차 감소하는 것에 대응하여 상기 그루브의 바닥면의 위치 조절 단계에서 그루브의 깊이를 일정하게 유지시킬 수 있다. 그 결과, 종래의 CMP 공정 중에 그루브 깊이 감소에 따른 슬러리 유동성 저하를 방지할 수 있고, 그 결과 연마 성능을 일정하게 유지시키고 스크래치와 같은 결함 발생을 줄이며, 연마패드의 수명을 증대시킬 수 있다.As an example, the polishing step, the conditioning step, and the step of adjusting the position of the bottom surface of the groove may all be performed simultaneously. Accordingly, it is possible to recover from the deterioration of the surface condition during the polishing process through the conditioning step, and in response to the gradually decreasing thickness of the polishing layer in the conditioning step, the position of the bottom surface of the groove is adjusted. You can keep the depth constant. As a result, it is possible to prevent a decrease in slurry fluidity due to a decrease in groove depth during a conventional CMP process, and as a result, it is possible to keep the polishing performance constant, reduce the occurrence of defects such as scratches, and increase the life of the polishing pad.

1: 연마 장치, 2: 반도체 기판, 3: 연마 슬러리,
4: 컨디셔너, 10: 연마패드, 20: 정반,
21: 공극, 100: 연마층, 110: 그루브,
200: 지지층, 210: 빈 공간, 300: 탄성도막층,
400: 미세유로층, A1-A1': 절단선.
1: polishing apparatus, 2: semiconductor substrate, 3: polishing slurry,
4: conditioner, 10: polishing pad, 20: platen,
21: void, 100: polishing layer, 110: groove,
200: support layer, 210: empty space, 300: elastic coating layer,
400: micro-channel layer, A1-A1': cutting line.

Claims (14)

복수의 그루브를 구비하는 연마층;
상기 연마층의 하부에 배치되는 지지층에 있어서, 상기 복수의 그루브 각각에 대응하는 복수의 빈 공간을 갖는 지지층; 및
상기 복수의 그루브의 바닥면을 구성하도록 상기 연마층 및 상기 지지층 사이에 배치되고, 팽창 또는 수축됨에 따라 상기 복수의 그루브의 깊이를 조절하도록 고무계 소재를 포함하는 탄성도막층;을 포함하는, 연마패드.
A polishing layer having a plurality of grooves;
A support layer disposed under the polishing layer, comprising: a support layer having a plurality of empty spaces corresponding to each of the plurality of grooves; And
A polishing pad comprising; an elastic coating layer disposed between the polishing layer and the support layer to form a bottom surface of the plurality of grooves, and including a rubber-based material to adjust the depth of the plurality of grooves as they expand or contract. .
제 1 항에 있어서,
상기 탄성도막층이 상기 지지층의 빈 공간 내에서 팽창되어 상기 그루브의 바닥면의 위치를 낮추는, 연마패드.
The method of claim 1,
The polishing pad, wherein the elastic coating layer expands within the empty space of the support layer to lower the position of the bottom surface of the groove.
제 2 항에 있어서,
상기 탄성도막층의 팽창이, 상기 연마층의 표면에서부터 상기 그루브의 바닥면까지의 높이 차이를 증가시키는, 연마패드.
The method of claim 2,
The polishing pad, wherein the expansion of the elastic coating layer increases a height difference from the surface of the polishing layer to the bottom surface of the groove.
제 1 항에 있어서,
상기 탄성도막층은,
90% 이상의 탄성회복률을 갖는 고무계 소재를 포함하고, 10 ㎛ 내지 200 ㎛의 두께를 갖는, 연마패드.
The method of claim 1,
The elastic coating layer,
A polishing pad comprising a rubber-based material having an elastic recovery rate of 90% or more and having a thickness of 10 µm to 200 µm.
제 1 항에 있어서,
상기 그루브가 상기 연마층의 두께와 동일한 깊이를 갖는, 연마패드.
The method of claim 1,
The polishing pad, wherein the groove has a depth equal to the thickness of the polishing layer.
제 1 항에 있어서,
상기 빈 공간이 0.1 mm 내지 5.0 mm의 깊이를 갖는, 연마패드.
The method of claim 1,
The polishing pad, wherein the empty space has a depth of 0.1 mm to 5.0 mm.
제 1 항에 있어서,
상기 연마패드가,
상기 복수의 그루브 각각의 내부에 배치되고 다수의 미세유로를 갖는 미세유로층을 추가로 포함하는, 연마패드.
The method of claim 1,
The polishing pad,
A polishing pad further comprising a microchannel layer disposed inside each of the plurality of grooves and having a plurality of microchannels.
제 7 항에 있어서,
상기 미세유로층이 상기 그루브의 깊이 대비 30% 이하의 두께를 갖는, 연마패드.
The method of claim 7,
The polishing pad, wherein the microchannel layer has a thickness of 30% or less compared to the depth of the groove.
제 7 항에 있어서,
상기 미세유로층의 미세유로가 망상 구조로 형성된, 연마패드.
The method of claim 7,
A polishing pad in which the microchannels of the microchannel layer are formed in a network structure.
제 7 항에 있어서,
상기 미세유로가 0.1 mm 내지 2 mm의 내경을 갖는, 연마패드.
The method of claim 7,
The polishing pad, wherein the microchannel has an inner diameter of 0.1 mm to 2 mm.
정반;
상기 정반 상에 배치되는 제 1 항의 연마패드; 및
상기 연마패드의 지지층의 빈 공간에 공기압 또는 진공을 가하여 상기 탄성도막층을 팽창 또는 수축시키는 공기압 조절 펌프를 포함하는, 연마 장치.
Platen;
The polishing pad of claim 1 disposed on the base plate; And
And a pneumatic pressure control pump for expanding or contracting the elastic coating layer by applying air pressure or vacuum to the empty space of the support layer of the polishing pad.
제 11 항에 있어서,
상기 정반이 다수의 공극을 갖고,
상기 공기압 조절 펌프가 상기 정반의 공극과 연결되며,
상기 지지층의 빈 공간에 대한 공기압 또는 진공이 상기 정반의 공극을 통해 가해지는, 연마 장치.
The method of claim 11,
The platen has a plurality of voids,
The pneumatic pressure control pump is connected to the void of the platen,
A polishing apparatus, wherein air pressure or vacuum to the empty space of the support layer is applied through the voids of the base.
제 11 항의 연마 장치를 이용하여 반도체 기판의 표면을 연마하는 단계; 및
상기 연마 장치의 공기압 조절 펌프에 의해 연마패드의 지지층의 빈 공간에 공기압 또는 진공을 가하여 그루브의 바닥면의 위치를 조절하는 단계를 포함하는, 반도체 소자의 제조방법.
Polishing the surface of the semiconductor substrate using the polishing apparatus of claim 11; And
And adjusting the position of the bottom surface of the groove by applying air pressure or vacuum to the empty space of the support layer of the polishing pad by the pneumatic pressure control pump of the polishing apparatus.
제 13 항에 있어서,
상기 반도체 소자의 제조방법이 상기 연마 장치에서 연마층의 표면을 절삭하여 컨디셔닝(conditioning)하는 단계를 추가로 포함하고,
상기 컨디셔닝 단계에서 상기 연마층의 표면으로부터 상기 그루브의 바닥면까지의 높이 차이가 작아지고,
상기 그루브의 바닥면의 위치를 조절하는 단계에서 상기 연마층의 표면으로부터 상기 그루브의 바닥면까지의 높이 차이가 회복되는, 반도체 소자의 제조방법.
The method of claim 13,
The method of manufacturing the semiconductor device further comprises the step of cutting and conditioning the surface of the polishing layer in the polishing apparatus,
In the conditioning step, the difference in height from the surface of the polishing layer to the bottom surface of the groove is reduced,
In the step of adjusting the position of the bottom surface of the groove, the height difference from the surface of the polishing layer to the bottom surface of the groove is recovered.
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