KR102295440B1 - 연마 패드 및 그의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

연마포 기체에 폴리우레탄 수지 및 실리콘 카바이드를 함침시켜 이루어지는 수지 함유 연마포를 포함하는 연마 패드이며, 상기 실리콘 카바이드의 입경이 0.2 내지 3.0㎛의 범위 내이고, 또한 상기 실리콘 카바이드가, 수지 함유 연마포 중에, 연마포 기체 100질량부에 대해, 60 내지 500질량부의 범위 내에서 포함되는 상기 연마 패드.

Description

연마 패드 및 그의 제조 방법 {POLISHING PAD AND METHOD FOR MANUFACTURING SAME}
본 발명은 연마 패드 및 그의 제조 방법에 관한 것이다. 특히, 실리콘 웨이퍼의 이면 연마를 위한 연마 패드 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스를 제조하는 데 있어서는, 100마이크로미터 이하로의 박화 가공ㆍ스트레스 릴리프(스트레스 릴리프란, 연삭에 의한 웨이퍼 연삭면에 발생하는 손상(damage) 제거를 의미함)와 함께, 게터링층을 형성할 필요가 있다(게터링이란, 환경 중에서 오염(contamination)되는 금속 이온의 포집을 의미함).
종래, 게터링층은 고정 지립 타입의 연마 패드나 연삭숫돌을 사용한 건식 연마에 의해 형성되어 왔다. 예를 들어, 특허문헌 1에는 고정 지립을 사용하여 반도체 웨이퍼의 이면을 연마함으로써, 금속 불순물의 게터링 사이트가 되는 변형층을 형성하는 것이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 2에는 입경 4㎛ 이하의 다이아몬드 지립을 본드재로 굳힌 연삭숫돌로 반도체 디바이스의 이면을 연삭함으로써 게터링 가공을 행하는 방법이 개시되어 있다. 특허문헌 3에는 평균 입경이 5㎛ 이하인 지립을 분산시킨 연마 부재로 웨이퍼의 이면을 연마함으로써 게터링층을 적절히 부여하는 가공 방법이 개시되어 있다.
그러나, 특허문헌 1 내지 3에 있어서 사용되는 연삭숫돌 등은, 모두 슬러리를 사용하지 않고 반도체 웨이퍼를 연마(건식 연마)하는 것이므로, 이들 건식 연마에 의한 게터링층 형성에서는, 연마 시에 분진이 발생해 버린다는 결점이 있었다. 또한, 특허문헌 3의 연마 부재를 사용하는 경우에는, 게터링 형성의 전공정에서 연마나 에칭을 행하여, 박화 가공ㆍ스트레스 릴리프를 할 필요가 있어, 작업 효율이나 비용의 점에서도 문제가 있었다.
한편, 건식 연마법이 아니라 습식 연마법에 사용하는 연마 패드로서는, 예를 들어 특허문헌 4에 지립과 알칼리 입자를 발포 폴리우레탄에 함유시킨 연마 패드가 개시되어 있다. 해당 연마 패드는 연마액으로서 순수를 사용하여 웨이퍼 이면에 게터링층을 형성시키고 있다.
그러나, 특허문헌 4에 기재된 연마 패드는 발포 폴리우레탄을 포함하는 것으로, 독립 기포를 가지므로, 연마 칩(dust) 등에서 막힘을 일으키기 쉽다는 문제가 있었다. 또한, 발포 폴리우레탄에 사용하는 수지 경도가 높으므로, 박화한 웨이퍼가 깨지기 쉽다는 결점을 갖고 있었다.
일본 특허 출원 공개 제2005-72150호 공보 일본 특허 출원 공개 제2005-317846호 공보 일본 특허 출원 공개 제2007-242902호 공보 일본 특허 출원 공개 제2010-225987호 공보
본 발명은 종래 기술의 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 실리콘 웨이퍼 이면의 연마(박화 가공, 스트레스 릴리프)와 게터링층의 형성을 행할 수 있는 연마 패드를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은 상기 과제에 대해, 특히 연마포를 이용한 연마 패드에 대해 예의 검토한 결과, 연마포 기체(base)에 수지와 실리콘 카바이드를 함침시켜 이루어지는 수지 함유 연마포를 포함하는 연마 패드에 있어서, 특정한 입경의 실리콘 카바이드를 사용함으로써, 실리콘 웨이퍼의 이면을 박화 가공ㆍ스트레스 릴리프함과 함께, 게터링층을 형성할 수도 있는 연마 패드가 얻어지는 것을 발견하고, 본 발명을 완성 시켰다.
즉, 본 발명은 이하를 제공한다.
<1> 연마포 기체에 폴리우레탄 수지 및 실리콘 카바이드를 함침시켜 이루어지는 수지 함유 연마포를 포함하는 연마 패드이며,
상기 실리콘 카바이드의 입경(이하, 여기서 말하는 입경이란, 메디안 직경을 가리킴)이 0.2 내지 3.0㎛의 범위 내이고, 또한
상기 실리콘 카바이드가, 수지 함유 연마포 중에, 연마포 기체 100질량부에 대해, 60 내지 500질량부의 범위 내에서 포함되는, 상기 연마 패드.
<2> 반도체 웨이퍼의 이면을 습식 연마하기 위한, 상기 <1>에 기재된 연마 패드.
<3> 폴리우레탄 수지가, 수지 함유 연마포 중에, 연마포 기체 100질량부에 대해, 10 내지 500질량부의 범위 내에서 포함되는, 상기 <1> 또는 <2>에 기재된 연마 패드.
<4> 연마포 기체가 부직포인, 상기 <1> 내지 <3> 중 어느 하나에 기재된 연마 패드.
<5> 수지 함유 연마포에 있어서의 연마면과는 반대측의 면에 쿠션층이 접합되어 있는, 상기 <1> 내지 <4> 중 어느 하나에 기재된 연마 패드.
<6> 폴리우레탄 수지 및 실리콘 카바이드를 포함하는 폴리우레탄 수지 용액을 제조하는 공정;
폴리우레탄 수지 용액을 연마포 기체에 함침시키는 공정 및
폴리우레탄 수지 용액을 함침시킨 연마포 기체를 응고액에 침지하고, 폴리우레탄 수지를 응고시키는 공정을 포함하는, 상기 <1> 내지 <5> 중 어느 하나에 기재된 연마 패드의 제조 방법.
본 발명에 따르면, 실리콘 웨이퍼 이면의 연마와 게터링층의 형성을 행할 수 있는 연마 패드를 제공할 수 있다.
<<연마 패드>>
본 발명의 연마 패드는 연마포 기체에 폴리우레탄 수지 및 실리콘 카바이드(SiC)를 함침시켜 이루어지는 수지 함유 연마포(이하, 연마층이라고 칭하는 경우가 있음)를 포함하는 연마 패드이며, 상기 실리콘 카바이드의 입경이 0.2 내지 3.0㎛의 범위 내이고, 또한 상기 실리콘 카바이드가, 수지 함유 연마포 중에, 연마포 기체 100질량부에 대해, 60 내지 500질량부의 범위 내에서 포함되는 것을 특징으로 한다.
(입경)
본 명세서 및 특허 청구의 범위에 있어서, 실리콘 카바이드의 「입경」이란, 메디안 직경을 의미한다.
본 발명의 연마 패드에서 사용되는 실리콘 카바이드는 입경이 0.2 내지 3.0㎛의 범위 내이다. 실리콘 카바이드의 입경은 0.25 내지 1.5㎛가 바람직하고, 0.3 내지 1.0㎛가 보다 바람직하고, 0.3 내지 0.8㎛가 더욱 바람직하다.
실리콘 카바이드의 입경이 상기 범위 내이면, 웨이퍼에 손상을 부여하는 일 없이 실리콘 결정 격자의 결함을 형성시켜, 게터링 성능이 충분히 얻어지는 게터링층을 형성시킬 수 있다.
(배합비)
본 발명의 연마 패드는 수지 함유 연마포 중에, 실리콘 카바이드가, 연마포 기체 100질량부에 대해, 60 내지 500질량부의 범위 내에서 포함된다. 실리콘 카바이드는 연마포 기체 100질량부에 대해, 60 내지 500질량부의 범위 내에서 포함되는 것이 바람직하고, 80 내지 400질량부의 범위 내에서 포함되는 것이 보다 바람직하고, 90 내지 350질량부의 범위 내에서 포함되는 것이 더욱 바람직하다.
실리콘 카바이드의 질량비가 상기 범위 내이면, 실리콘 결정 격자의 결함을 충분한 밀도로 형성시킬 수 있고, 게터링 성능이 얻어지는 게터링층을 형성시킬 수 있다.
본 발명의 연마 패드는 수지 함유 연마포 중에, 폴리우레탄 수지가, 연마포 기체 100질량부에 대해, 10 내지 500질량부의 범위 내에서 포함되는 것이 바람직하고, 30 내지 300질량부의 범위 내에서 포함되는 것이 보다 바람직하고, 80 내지 250질량부의 범위 내에서 포함되는 것이 더욱 바람직하다.
폴리우레탄 수지의 질량비가 상기 범위 내이면, 실리콘 카바이드, 섬유가 수지에 메워져 연마 가공 중에서의 탈락이 적어, 양호한 연마 상태가 얻어진다.
(연마포 기체)
본 발명의 연마 패드의 제조에 사용되는 연마포 기체로서는, 부직포, 직물, 편물 등을 들 수 있다. 물성 조정의 용이함의 관점에서, 부직포인 것이 바람직하다.
부직포로서는, 특별히 한정은 없고, 천연 섬유(개질 섬유를 포함함), 합성 섬유 등으로 제조되는 부직포이면 된다. 예를 들어, 폴리에스테르 섬유, 폴리아미드섬유, 아크릴 섬유, 비닐론 등의 합성 섬유나, 면, 마 등의 천연 섬유, 레이온, 트레아세테이트 등의 재생 셀룰로오스 섬유를 사용해도 되지만, 제조 공정 중에서 DMF 등의 유기 용매나 물 등의 세정액을 흡수하는 것에 의한 원료 섬유의 팽윤을 방지하는 것이나 원료 섬유의 균일성, 양산성을 고려하면, 흡수(액)성을 갖고 있지 않은 폴리에스테르 섬유 등의 합성 섬유를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 수지 섬유의 섬도는 0.1 내지 50d(데니어)인 것이 바람직하고, 1 내지 20d인 것이 보다 바람직하다. 수지 섬유의 섬유 길이는 20 내지 100㎜인 것이 바람직하고, 30 내지 80㎜인 것이 보다 바람직하다.
연마포 기체의 밀도는 0.05 내지 0.30g/㎤의 범위로 하는 것이 바람직하고, 0.1 내지 0.25g/㎤의 범위로 하는 것이 보다 바람직하다. 연마포 기체의 밀도가 상기 범위 내이면, 폴리우레탄 수지가 섬유에 부착되기 쉬워, 섬유 성분이 연마 특성에 악영향을 미치는 일이 적다.
(폴리우레탄 수지)
본 발명의 연마 패드의 재료가 되는 폴리우레탄 수지의 종류에 특별히 제한은 없고, 다양한 폴리우레탄 수지 중에서 사용 목적에 따라 선택할 수 있다. 예를 들어, 폴리에스테르계, 폴리에테르계, 또는 폴리카르보네이트계의 수지를 1종 또는 2종 이상 사용할 수 있다.
폴리에스테르계의 수지로서는, 에틸렌글리콜이나 부틸렌글리콜 등과 아디프산 등의 폴리에스테르폴리올과, 디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트 등의 디이소시아네이트의 중합물을 들 수 있다. 폴리에테르계의 수지로서는, 폴리테트라메틸렌에테르글리콜이나 폴리프로필렌글리콜 등의 폴리에테르폴리올과, 디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트 등의 이소시아네이트의 중합물을 들 수 있다. 폴리카르보네이트계의 수지로서는, 폴리카르보네이트폴리올과, 디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트 등의 이소시아네이트의 중합물을 들 수 있다. 이들 수지는 DIC(주)제의 상품명 「크리스본」이나, 산요 가세이 고교(주)제의 상품명 「산프렌」, 다이니치 세이카 고교(주)제의 상품명 「레자민」 등, 시장에서 입수 가능한 수지를 사용해도 되고, 원하는 특성을 갖는 수지를 스스로 제조해도 된다.
이들 중에서도, 화학적 안정성이 높은, 폴리에테르계의 폴리우레탄 수지가 특히 바람직하다.
(모듈러스)
폴리우레탄 수지는 3 내지 70㎫의 수지 모듈러스를 갖는 것이 바람직하고, 25 내지 60㎫인 것이 보다 바람직하다. 수지 모듈러스가 상기 범위 내이면, 실리콘 카바이드의 유지성이 우수하고, 또한 수지의 자기 붕괴성에 의해 연마 특성이 안정된다.
수지 모듈러스란, 수지의 경도를 나타내는 지표이고, 무발포의 수지 시트를 100% 폈을 때(원래 길이의 2배로 폈을 때)에 가해지는 하중을 단면적으로 나눈 값이다(이하, 100% 모듈러스라고 칭하는 경우가 있음). 이 값이 높을수록, 단단한 수지인 것을 의미한다.
(다른 성분)
본 발명의 연마 패드에 있어서의 수지 함유 연마포는 본 발명의 효과를 방해하지 않는 한, 상기 성분 이외의 다른 성분을 포함하고 있어도 된다. 다른 성분으로서는, 고급 알코올, 폴리에테르계 유도체, 지방산, 지방산염, 셀룰로오스 유도체, 음이온성 계면 활성제, 양이온성 계면 활성제, 양성 계면 활성제, 비이온성 계면 활성제, 파라핀, 유기 실리콘, 카본, 유기 안료, 무기 안료, 산화 방지제 등을 들 수 있다. 다른 성분은 연마포 중에, 연마포 기체 100질량부에 대해, 20질량부 이하의 비율로 포함되는 것이 바람직하고, 5질량부 이하의 비율로 포함되는 것이 보다 바람직하다.
<연마 패드의 물성>
(밀도)
본 발명의 연마 패드는 폴리우레탄 수지 및 실리콘 카바이드를 함침시켜 이루어지는 수지 함유 연마포의 밀도가 0.20 내지 1.00g/㎤의 범위로 하는 것이 바람직하고, 0.30 내지 0.65g/㎤의 범위로 하는 것이 보다 바람직하다. 수지 함유 연마포의 밀도가 상기 범위 내이면, 적합한 연마재 물성이 얻어지고, 연마 가공에 있어서 패드의 마모가 억제되어, 양호한 연마 특성이 지속된다.
(A 경도)
본 명세서 및 특허 청구의 범위에 있어서, A 경도란, JIS K7311에 준하여 측정한 값을 의미한다.
본 발명의 연마 패드는 수지 함유 연마포의 A 경도가 50 내지 85도인 것이 바람직하고, 60 내지 80도인 것이 보다 바람직하다. A 경도가 상기의 범위 내이면, 적당히 경질이므로 흠집이 생기기 쉽고, 연마 불균일이나 칩핑의 발생도 저감할 수 있다.
(압축률)
본 명세서 및 특허 청구의 범위에 있어서, 압축률이란, 연마 패드의 유연성의 지표이다.
압축률은 일본 공업 규격(JIS L 1021)에 따라, 쇼퍼형 두께 측정기(가압면: 직경 1㎝의 원형)를 사용하여 구할 수 있다. 구체적으로는, 이하와 같다.
무하중 상태로부터 첫 하중을 30초간 가한 후의 두께 t0을 측정하고, 다음에, 두께 t0의 상태로부터 최종 하중을 5분간 가한 후의 두께 t1을 측정한다. 압축률은 압축률(%)=100×(t0-t1)/t0의 식으로 산출할 수 있다(또한, 첫 하중은 100g/㎠, 최종 하중은 1120g/㎠임).
본 발명의 연마 패드는 압축률(%)이 0.5 내지 20%인 것이 바람직하고, 1.0 내지 11.0%인 것이 보다 바람직하다. 압축률이 상기 범위 내이면, 웨이퍼로의 연마 패드의 접촉이 안정되어, 양호한 연마 특성이 얻어진다.
(압축 탄성률)
본 명세서 및 특허 청구의 범위에 있어서, 압축 탄성률이란, 연마 패드의 압축 변형에 대한 복귀 용이성의 지표이다.
압축 탄성률은 일본 공업 규격(JIS L 1021)에 따라, 쇼퍼형 두께 측정기(가압면: 직경 1㎝의 원형)를 사용하여 구할 수 있다. 구체적으로는, 이하와 같다.
무하중 상태로부터 첫 하중을 30초간 가한 후의 두께 t0을 측정하고, 다음에, 두께 t0의 상태로부터 최종 하중을 5분간 가한 후의 두께 t1을 측정한다. 다음에, 두께 t1의 상태로부터 모든 하중을 빼고, 5분간 방치(무하중 상태로 하였음) 후, 다시 첫 하중을 30초간 가한 후의 두께 t0'를 측정한다. 압축 탄성률은 압축 탄성률(%)=100×(t0'-t1)/(t0-t1)의 식으로 산출할 수 있다(또한, 첫 하중은 100g/㎠, 최종 하중은 1120g/㎠임).
본 발명의 연마 패드는 압축 탄성률(%)이 20 내지 100%인 것이 바람직하고, 40 내지 90%인 것이 보다 바람직하다. 압축 탄성률이 상기 범위 내이면, 연마 부하에 의한 패드의 변형을 저감시켜, 연마 특성이 안정된 상태를 유지할 수 있다.
(두께)
본 발명의 연마 패드에 있어서의 수지 함유 연마포의 두께에 특별히 제한은 없고, 예를 들어 0.5 내지 10.0㎜ 정도로 할 수 있다.
<<그 밖의 층>>
본 발명의 연마 패드는 피연마물을 연마하는 면(연마면)과는 반대측의 면에 다른 층(하층, 지지층)을 접합해도 된다. 다른 층의 종류는 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 쿠션층을 접합할 수 있다.
본 명세서 및 특허 청구의 범위에 있어서, 쿠션층이란, 연마층보다도 A 경도가 동등하거나 혹은 작은 층을 의미한다. 쿠션층을 설치함으로써, 정반의 경도나 평탄성의 영향이 완화되어, 워크와 연마면의 접촉 불균일을 방지할 수 있다. 따라서, 연마 패드의 내용 기간을 연장시켜, 칩핑(워크 주변부의 절결)을 방지할 수 있다.
쿠션층의 재료로서는, 수지 함침 부직포, 합성 고무, 폴리에틸렌 폼, 폴리우레탄 폼 등을 사용할 수 있다.
쿠션층의 두께에 대해서는 특별히 한정되는 것은 없지만, 바람직하게는 0.1 내지 10㎜가 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.5 내지 3㎜ 정도가 연마 기구의 기계적 제약을 받지 않고, 또한 연마 정반의 영향을 충분히 작게 할 수 있다.
연마 패드가 복층 구조를 형성하는 경우에는, 복수의 층끼리를 양면 테이프나 접착제 등을 사용하여, 필요에 따라 가압하면서 접착ㆍ고정하면 된다. 이때 사용되는 양면 테이프나 접착제에 특별히 제한은 없고, 해당 기술 분야에 있어서 공지의 양면 테이프나 접착제 중에서 임의로 선택하여 사용할 수 있다.
(용도)
본 발명의 연마 패드는 대상물(피연마물)을 습식 연마하기 위한 연마 패드로서 적절히 사용할 수 있다. 본 명세서 및 특허 청구의 범위에 있어서, 습식 연마란, 슬러리나 물 등을 사용하여 연마 가공을 행하는 연마 방법이고, 슬러리나 물 등을 사용하지 않고 연마 패드를 대상물(피연마물)에 직접 접촉시켜 연마 가공을 행하는 건식 연마와는 명확히 구별된다.
본 발명의 연마 패드는 실리콘 웨이퍼, SiC, GaAs, GaN 등의 반도체 웨이퍼, 사파이어 등의 화합물계 웨이퍼의 이면(여기서, 이면이란, 웨이퍼에 있어서의 반도체 소자가 형성되는 면과는 반대측의 면을 의미함)을 습식 연마하기 위한 연마 패드로서 특히 적절히 사용할 수 있다.
본 발명에서 사용하는 실리콘 카바이드는 매우 핸들링성이 나쁘다(기계 연마성이 높고, 분산성이 나쁘고, 침강 속도가 빠르고, 폐액 처리가 곤란함). 따라서, 예를 들어 종래의 연마 패드에 실리콘 카바이드를 지립으로서 포함하는 슬러리를 적하하여 반도체 웨이퍼 이면에 게터링을 형성하는 경우, 기계 부하를 높여 실리콘 카바이드의 분산성을 향상시킬 필요가 있다. 그러나, 기계 부하를 높이면, 슬러리가 관 등을 통해 연마 패드 표면에 운반될 때까지의 동안에 실리콘 카바이드가 관 등의 기계 표면을 연마해 버려, 장치 마모에 의한 오염이 발생한다. 또한, 실리콘 카바이드 침강 속도가 빠르기 때문에, 취급 자체가 곤란하다는 문제도 있다.
발포 폴리우레탄 타입의 연마 패드에 실리콘 카바이드를 내첨시킨 경우에도, 동일한 문제가 발생한다. 즉, 발포 폴리우레탄 타입의 연마 패드에서는, 실리콘 카바이드를 고점도 수지와 혼합해야만 하므로, 실리콘 카바이드의 분산성이 더욱 나빠진다. 따라서, 분산성을 높이기 위해 기계 부하를 올리게 되어, 실리콘 카바이드에 의한 기계 마모가 발생하기 쉬워진다. 그 결과, 연마 패드 중에 오염이 발생하여, 연마 및 게터링 형성에 악영향을 미친다.
한편, 본 발명의 연마 패드에서는 실리콘 카바이드가 연마포 중에 포함되어 있으므로, 실리콘 카바이드를 슬러리 중에서 사용하는 경우의 문제가 발생하지 않는다. 즉, 본 발명의 연마 패드는 수지 용액 중에 실리콘 카바이드를 분산시킨 후에 연마포 기체에 해당 수지 용액을 함침하므로, 기계 부하를 올리지 않아도 균일하게 분산시킬 수 있다. 그 결과, 장치 마모에 의한 오염도 적다. 실리콘 카바이드의 침강 속도를 고려할 필요도 없다. 또한, 자기 붕괴성이 있으므로, 드레서로 컨디셔닝함으로써, 연마면을 재생할 수 있고, 본 발명의 효과를 장기간 지속시킬 수 있다.
본 발명의 연마 패드는, 바람직하게는 하기의 방법에 의해 제조할 수 있다.
<<연마 패드의 제조 방법>>
본 발명의 연마 패드의 제조 방법은 폴리우레탄 수지 및 실리콘 카바이드를 포함하는 폴리우레탄 수지 용액을 제조하는 공정; 폴리우레탄 수지 용액을 연마포 기체에 함침시키는 공정; 및 폴리우레탄 수지 용액을 함침시킨 연마포 기체를 응고액에 침지하여, 폴리우레탄 수지를 응고시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 실리콘 카바이드의 입경은, 바람직하게는 0.2 내지 3.0㎛의 범위 내이다.
<수지 용액의 제조 공정>
본 제조 공정에 있어서, 폴리우레탄 수지 및 실리콘 카바이드를 포함하는 폴리우레탄 수지 용액을 제조한다. 원료가 되는 수지로서는, 상기 <<연마 패드>>의 항에서 기재한 수지를 사용할 수 있다. 또한, 수지를 용해시키는 용매로서는, N,N-디메틸포름아미드(DMF), N,N-디메틸아세트아미드(DMAc), 테트라히드로푸란(THF), 디메틸술폭시드(DMSO), 아세톤, 아세토니트릴, N-메틸피롤리돈(NMP) 등 및 이들의 혼합물을 들 수 있다. 이들 중에서도, DMF가 바람직하다.
실리콘 카바이드는 수지를 용매에 용해시키기 전의 용매에 첨가해도 되고, 수지를 용매에 용해시킨 후에 첨가해도 된다. 이와 같이 함으로써 실리콘 카바이드는 응집하지 않고 수지 용액 중에 균일하게 분산시킬 수 있다.
용매에 첨가하는 폴리우레탄 수지의 양은 용매 100질량부에 대해 10 내지 100질량부가 바람직하고, 10 내지 30질량부가 보다 바람직하다.
용매에 첨가하는 실리콘 카바이드의 양은 용매 100질량부에 대해 10 내지 100질량부가 바람직하고, 20 내지 70질량부가 보다 바람직하다.
<함침 공정>
다음에, 연마포 기체를 준비하여, 해당 연마포 기체를 폴리우레탄 수지 용액에 침지한다. 연마포 기체에 폴리우레탄 수지 용액이 충분히 스며드는 한, 침지 처리 시의 온도나 시간에 특별히 제한은 없고, 예를 들어 5 내지 40℃ 정도에서 1 내지 30분 정도 침지하면 된다.
<응고 공정>
다음에, 습식 응고법에 의해, 폴리우레탄 수지를 응고시킨다.
습식 응고법이란, 부직포 등의 연마포 기체를 수지 용액에 함침시켜, 함침 후의 연마포 기체를 수지에 대해 빈용매인 물을 주성분으로 하는 수계 응고액에 침지함으로써 수지를 응고 재생시킴으로써 행하는 방법이다. 응고액 중에서는 부직포의 섬유에 부착되어 있는 수지 용액의 표면에서 수지 용액의 용매(예를 들어, DMF)와 응고액의 치환의 진행에 의해 수지가 섬유의 표면에 응고 재생된다.
응고액으로서는, 물, 물과 DMF 등의 극성 용매의 혼합 용액 등이 사용된다. 그 중에서도, 물 또는 물과 DMF 등의 극성 용매의 혼합 용액이 바람직하다. 극성 용매로서는, 수혼화성의 유기 용매, 예를 들어 DMF, DMAc, THF, DMSO, NMP, 아세톤, IPA(이소프로필알코올), 에탄올, 메탄올 등을 들 수 있다. 또한, 혼합 용매 중의 극성 용매의 농도는 0.5 내지 60질량%가 바람직하다.
응고액의 온도나 침지 시간에 특별히 제한은 없고, 예를 들어 10 내지 50℃에서 30 내지 1440분간 침지하면 된다.
본 발명의 제조 방법에 의해 얻어지는 연마 패드는 연마포 기체에 수지를 함침시켜, 습식 응고시키고 있으므로, 쿠션성을 구비하고 있어, 연마 시에 반도체 웨이퍼의 파손을 방지할 수 있다.
<세정 건조 공정>
응고욕 처리에 의해 응고시켜 얻어진 연마포 기체를, 세정하고, 건조시킨다.
세정 처리에 의해, 폴리우레탄 수지 용액 중에 잔류하는 용매가 제거된다. 세정에 사용되는 세정액으로서는, 물을 들 수 있다.
세정 후, 폴리우레탄 수지를 건조 처리한다. 건조 처리는 종래 행해지고 있는 방법으로 행하면 되고, 예를 들어 60 내지 120℃에서 10 내지 500분 정도 건조기 내에서 건조시키면 된다. 상기의 공정을 거쳐서, 수지 함유 연마포(연마층)를 얻을 수 있다.
또한, 상기 건조 후, 수지 함유 연마포의 편면 또는 양면에 버프 처리 또는 슬라이스 처리 공정을 행해도 된다.
<<반도체 웨이퍼의 연마(게터링층 형성)>>
본 발명의 연마 패드에 의한 반도체 웨이퍼의 이면 연마 및 게터링층 형성은, 예를 들어 연마 장치에 본 발명의 연마 패드 및 반도체 웨이퍼를 각각 세트하여, 연마제를 연마 패드에 적하하면서, 반도체 웨이퍼를 연마 패드에 가압하면서 반도체 웨이퍼를 연마함으로써, 1공정으로 통합하여 행할 수 있다. 연마제로서는, 콜로이달 실리카, 알루미나, 산화지르코늄, 다이아몬드, 질화붕소, 탄화규소 등의 분산액을 사용할 수 있다.
또한, 상기의 방법 외에, 콜로이달 실리카, 알루미나 등의 연마제 및 본 발명의 연마 패드를 사용하여 박화 및 스트레스 릴리프를 행한 후, 연마제를 물 등으로 변경하여 게터링층을 형성시킬 수도 있다. 이 방법에서는, 1종의 연마 패드를 사용하여, 반도체 웨이퍼의 이면 연마 및 게터링층 형성을 연속적으로 행할 수 있다.
실시예
이하의 공정에 의해 연마 패드를 제조하였다.
<<연마 패드의 제조>>
이하의 공정에 의해 비교예 1 및 실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 3의 연마 패드를 제조하였다.
<I. 연마층의 제조>
(1) 부직포(섬유명: 폴리에스테르, 섬도: 3d, 섬유 길이: 51㎜)(밀도: 0.104g/㎤)를 준비하였다.
(2) DMF에 열가소성 폴리에테르계 폴리우레탄 수지(100% 모듈러스: 47㎫)를 용해시킨 용액에 지립으로서 SiC를 가한 지립 함유 폴리우레탄 수지 용액을 준비하였다. 또한, 실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 3에 있어서, 사용한 수지 용액의 DMF, 폴리우레탄 수지, SiC의 질량비는 표 1, 2와 같다.
(3) 상기 (1)의 부직포에 (2)의 지립 함유 폴리우레탄 수지 용액을 25℃에서 3분간 함침하였다. 그 후, 응고액으로서 물을 사용하고, 18℃에서 60분간 습식 응고한 후, 세정ㆍ건조하여, 연마층을 얻었다.
Figure 112016009405100-pct00001
Figure 112016009405100-pct00002
<II. 쿠션층의 제조>
(1) 부직포(섬유명: 폴리에스테르)(섬도: 3d, 섬유 길이: 51㎜, 밀도: 0.217g/㎤)를 준비하였다.
(2) DMF에 열가소성 폴리에테르계 폴리우레탄 수지(100% 모듈러스: 9㎫)를 용해시킨 용액을 준비하였다.
(3) (1)의 부직포에 (2)의 폴리우레탄 수지 용액을 함침하고, 습식 응고시킨 후, 세정ㆍ건조시킨 후, 원하는 두께를 얻기 위해 버핑 처리를 행하여 쿠션층을 제조하였다.
얻어진 쿠션층은 섬유량:수지량이 67.8:32.2, 두께 1㎜, 밀도 0.320g/㎤, A 경도 51도였다.
<III. 연마 패드의 제조>
(1) 쿠션층 없음 연마 패드(실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 3)
상기 I에서 얻어진 연마층의 편면에 양면 테이프를 부착하여, 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 3의 연마 패드로 하였다.
(2) 쿠션층이 부착된 연마 패드(실시예 5)
상기 I, II에서 얻어진 연마층과 쿠션층을 적층하여 양면 테이프로 고정하고, 쿠션층의 연마층과 접착하고 있는 면과는 반대측의 면에 양면 테이프를 부착하여, 실시예 5의 연마 패드로 하였다.
이와 같이 하여 실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 3의 연마 패드를 얻었다. 각 실시예 및 비교예에 있어서의 연마층의 SiC 지립의 입도 및 입경, 각 성분의 질량 비율 및 두께를, 표 5 내지 6에 나타낸다.
<<물성>>
실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 3의 연마 패드에 대해, 밀도, A 경도, 압축률, 압축 탄성률, 두께를 표 5 내지 6에 나타낸다. 또한, 실시예 5의 압축률 및 압축 탄성률에 대해서는, 연마층과 쿠션층이 접합된 상태에서 측정하였다. 그 이외에 대해서는, 연마층 단독의 각 물성값을 측정하였다.
(밀도 g/㎤)
소정 사이즈의 크기로 잘라낸 자료의 중량(g)을 측정하고, 사이즈로부터 체적(㎤)을 구함으로써 산출하였다.
(A 경도)
A 경도는 JIS K7311에 준하여 측정하였다.
(압축률%)
JIS L1021에 준하여 측정 산출하였다.
또한, 첫 하중은 100g/㎠, 최종 하중을 1120g/㎠로 하였다.
(압축 탄성률%)
JIS L1021에 준하여 측정 산출하였다.
또한, 첫 하중은 100g/㎠, 최종 하중을 1120g/㎠로 하였다.
(두께)
일본 공업 규격(JIS K6505)에 기재된 두께 측정 방법에 준하여, 연마 패드의 두께를 측정하였다. 즉, 연마 패드에 두께 방향으로 첫 하중으로서 480g/㎠의 하중을 가했을 때의 연마 패드의 두께를 측정하였다. 연마 패드를 세로 10㎝×가로 10㎝의 3피스로 잘라 나누고, 1피스에 대해 4코너 및 중심부의 두께를 다이얼 게이지를 사용하여 계측하여 5점의 평균값을 1피스의 두께로 하였다. 연마 패드의 평균 두께는 3피스에 대해 각각 측정한 두께의 평균값으로 하였다.
<<평가>>
실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 3의 연마 패드를 사용하고, 이하의 연마 방법으로 연마를 사용하여, 연마 레이트, 흠집 밀도 및 결함 흠집의 유무를 평가하였다. 그 결과를 표 5 내지 6에 나타낸다.
(연마 방법)
연마 장치(후지코시 기카이 고교 가부시키가이샤제: MCP-150X)에 실리콘 웨이퍼, 연마 패드를 세트하고, 연마제를 연마 패드에 적하하면서 연마하였다.
연마제는 CONPOL80(가부시키가이샤 후지미 인코포레이티드제)과 물을 3:7로 혼합한 것을 사용하여 1분 동안에 200ml를 연마 패드에 적하하였다. 정반의 회전 속도는 80rpm으로 하였다. 가압 헤드에 의해 실리콘 웨이퍼를 연마 패드에 가압하는 압력은 300g/㎠로 하였다. 또한, 실리콘 웨이퍼는 6인치(직경 152.4㎜)를 사용하고, 연마 시간은 10분간이었다.
다음에, 패드 표면을 ＃200의 다이아몬드 드레서로 패드 표면을 가볍게 드레싱하고, 순수를 사용하여 1분 동안에 200ml 연마 패드에 적하하였다. 상기와 동일 조건으로 처리하여 게터링층의 형성을 행하였다.
또한, 보다 균일한 게터링층을 부여하기 위해 상기와 같이 순수에서의 연마를 행하였지만, 요구되는 게터링층의 정도에 따라 상기 순수에 의한 연마를 생략해도 된다.
(연마 레이트)
분석용 전자 천칭(가부시키가이샤 에이 앤드 디제 GH-300)을 사용하여, 연마 전후의 실리콘 웨이퍼의 질량차를 계측하고, 그 값을 Si 밀도(g/㎤)와 표면적(㎠)의 곱으로 제산하고, 또한 값을 ㎛로 고친 후, 연마 시간으로 제산하여 연마 레이트(㎛/min)를 산출하고, 하기 표 3의 기준에 따라 평가하였다.
Figure 112016009405100-pct00003
(흠집 밀도 및 결함 흠집의 유무)
연마 후의 실리콘 웨이퍼의 표면을 광학 현미경(암시야 검경 배율 200배)으로 하기 표 4의 기준에 따라 육안 판정하였다.
또한, 게터링층이 부여된 웨이퍼는 통상 경면으로 보이지만 웨이퍼에 광을 닿게 함으로써 흠집이 확인되지만, 결함 흠집은 광을 닿게 하지 않아도 확인되는 것이다. 따라서, 흠집 밀도에 있어서의 흠집은 광을 닿게 함으로써 확인할 수 있는 흠집을 의미하고 있고, 결함 흠집은 광을 닿게 하지 않고 확인할 수 있는 흠집을 의미하고 있다.
Figure 112016009405100-pct00004
Figure 112016009405100-pct00005
Figure 112016009405100-pct00006
표 5 및 표 6으로부터 명확해진 바와 같이, 실리콘 카바이드를 부직포 100질량부에 대해, 60 내지 500질량부의 비율로 포함하지 않은 경우에는, 연마 레이트가 낮고, 게터링층에 적합한 만큼의 흠집 밀도가 인정되지 않았다(비교예 2 내지 3). 또한, 실리콘 카바이드를 부직포 100질량부에 대해 60 내지 500질량부의 비율로 포함하는 경우라도, 입경 0.2 내지 3.0㎛의 범위 외이면, 결함 흠집이 발생했다(비교예 1).
한편, 입경 0.2 내지 3.0㎛의 실리콘 카바이드를 부직포 100질량부에 대해 60 내지 500질량부의 비율로 포함하는 본 발명의 연마 패드는 연마 레이트가 높고, 게터링층에 적합한 흠집 밀도가 인정되었다. 또한, 결함 흠집도 존재하지 않았다(실시예 1 내지 5).
본 발명에 따르면, 실리콘 웨이퍼 이면의 연마와 게터링층의 형성을 행할 수 있는 연마 패드를 제공할 수 있다. 따라서, 산업상, 매우 유용하다.

Claims (6)

  1. 반도체 웨이퍼의 이면에 게터링층을 형성시키기 위한 연마 패드이며,
    상기 연마 패드가, 연마포 기체(base)에 폴리우레탄 수지 및 실리콘 카바이드를 함침시켜 이루어지는 수지 함유 연마포를 포함하고,
    상기 실리콘 카바이드의 입경이 0.2 내지 3.0㎛의 범위 내이고, 또한
    상기 실리콘 카바이드가, 수지 함유 연마포 중에, 연마포 기체 100질량부에 대해, 60 내지 500질량부의 범위 내에서 포함되는, 상기 연마 패드.
  2. 제1항에 있어서, 반도체 웨이퍼의 이면을 습식 연마함으로써 게터링층을 형성시키는, 연마 패드.
  3. 제1항에 있어서, 폴리우레탄 수지가, 수지 함유 연마포 중에, 연마포 기체 100질량부에 대해, 10 내지 500질량부의 범위 내에서 포함되는, 연마 패드.
  4. 제1항에 있어서, 연마포 기체가 부직포인, 연마 패드.
  5. 제1항에 있어서, 수지 함유 연마포에 있어서의 연마면과는 반대측의 면에 쿠션층이 접합되어 있는, 연마 패드.
  6. 폴리우레탄 수지 및 실리콘 카바이드를 포함하는 폴리우레탄 수지 용액을 제조하는 공정;
    폴리우레탄 수지 용액을 연마포 기체에 함침시키는 공정 및
    폴리우레탄 수지 용액을 함침시킨 연마포 기체를 응고액에 침지하고, 폴리우레탄 수지를 응고시키는 공정을 포함하는, 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 연마 패드의 제조 방법.
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