KR102634723B1

KR102634723B1 - 기반 층 및 그에 부착된 윈도우를 갖는 연마 패드

Info

Publication number: KR102634723B1
Application number: KR1020187015272A
Authority: KR
Inventors: 폴 안드레 레페브레; 윌리엄 씨. 앨리슨; 다이안 스코트; 호세 아르노
Original assignee: 씨엠씨 머티리얼즈 엘엘씨
Priority date: 2015-11-03
Filing date: 2016-11-02
Publication date: 2024-02-08
Also published as: CN108349060B; EP3370917A4; US9868185B2; US20170120417A1; TW201726315A; TWI632986B; MY191753A; JP2018533489A; EP3370917A1; WO2017079196A1; CN108349060A; SG11201803506UA; JP7000320B2; KR20180064550A

Abstract

기반 층 및 기반 층에 부착된 윈도우를 갖는 연마 패드, 및 이러한 연마 패드를 제작하는 방법이 기재되어 있다. 한 예에서, 기판 연마용 연마 패드는 제1 모듈러스를 갖는 기반 층을 포함한다. 연마 층은 기반 층에 부착되며, 제1 모듈러스보다 더 작은 제2 모듈러스를 갖는다. 제1 개구는 연마 층을 관통하고, 제2 개구는 기반 층을 관통한다. 제1 개구는 제2 개구의 적어도 부분을 노출시키며, 기반 층의 부분을 노출시킨다. 윈도우는 제1 개구에 배치되며, 기반 층의 노출된 부분에 부착된다.

Description

기반 층 및 그에 부착된 윈도우를 갖는 연마 패드

본 발명의 실시양태는 화학 기계적 연마 (CMP) 분야 및 특히 기반 층 및 기반 층에 부착된 윈도우를 갖는 연마 패드, 및 이러한 연마 패드를 제작하는 방법에 있다.

통상적으로 CMP라 약기되는, 화학-기계적 평탄화 또는 화학-기계적 연마는 반도체 제작에서 반도체 웨이퍼 또는 다른 기판을 평탄화하기 위해 사용되는 기술이다.

상기 공정은 연마 패드와 함께 연마제 및 부식성 화학적 슬러리 (통상적으로 콜로이드), 및 전형적으로 웨이퍼보다 더 큰 직경의 리테이닝 링을 사용한다. 연마 패드 및 웨이퍼는 동적 연마 헤드에 의해 함께 프레싱되고, 플라스틱 리테이닝 링에 의해 제자리에 유지된다. 동적 연마 헤드는 연마 동안 회전된다. 이러한 접근법은 물질의 제거를 용이하게 하며, 임의의 불규칙적인 토포그래피를 고르게 하여, 웨이퍼를 편평하게 또는 평탄하게 만드는 경향이 있다. 이는 추가의 회로 소자의 형성을 위해 웨이퍼를 세팅하기 위해 필요할 수 있다. 예를 들어, 이는 전체 표면이 포토리소그래피 시스템의 필드 깊이 내에 있도록 하거나 또는 그의 위치에 기초하여 물질을 선택적으로 제거하기 위해 필요할 수 있다. 전형적인 필드 깊이 요건은 최신 50 나노미터 미만 기술 노드의 경우에 옹스트롬 수준까지 낮아진다.

물질 제거 공정은 목재를 위한 연마지와 같은, 단순하게 연마제 스크레이핑 공정이 아니다. 슬러리 중의 화학물질은 또한 제거될 물질과 반응하고/거나 그를 약화시킨다. 연마제는 이러한 약화 과정을 촉진하고, 연마 패드는 반응된 물질이 표면으로부터 와이핑되는 것을 보조한다. 연마 패드는 슬러리 기술에서의 진보와 더불어, 점점 더 복잡해지는 CMP 작업에서 중요한 역할을 한다.

그러나, CMP 패드 기술의 진화에서 추가의 개선이 필요하다.

본 발명의 실시양태는 기반 층 및 기반 층에 부착된 윈도우를 갖는 연마 패드, 및 이러한 연마 패드를 제작하는 방법을 포함한다.

한 실시양태에서, 기판 연마용 연마 패드는 제1 모듈러스를 갖는 기반 층을 포함한다. 연마 층은 기반 층에 부착되며, 제1 모듈러스보다 더 작은 제2 모듈러스를 갖는다. 제1 개구는 연마 층을 관통하고, 제2 개구는 기반 층을 관통한다. 제1 개구는 제2 개구의 적어도 부분을 노출시키며, 기반 층의 부분을 노출시킨다. 윈도우는 제1 개구에 배치되며, 기반 층의 노출된 부분에 부착된다.

또 다른 실시양태에서, 기판 연마용 연마 패드를 제작하는 방법은 연마 층을 관통하는 제1 개구를 형성하는 것을 포함한다. 연마 층은 연마면 및 배면을 가지며, 소정의 모듈러스를 갖는다. 방법은 기반 층을 연마 층의 배면에 부착하는 것을 추가로 포함한다. 기반 층은 연마 층의 모듈러스보다 더 큰 모듈러스를 갖는다. 방법은, 기반 층을 연마 층의 배면에 부착한 후에, 기반 층을 관통하는 제2 개구를 형성하는 것을 추가로 포함한다. 제1 개구는 제2 개구의 적어도 부분을 노출시키며, 기반 층의 부분을 노출시킨다. 방법은 윈도우를 제1 개구에 삽입하고, 윈도우를 기반 층의 노출된 부분에 부착하는 것을 추가로 포함한다.

또 다른 실시양태에서, 기판 연마용 연마 패드를 제작하는 방법은 연마 층을 관통하는 제1 개구를 형성하는 것을 포함한다. 연마 층은 연마면 및 배면을 가지며, 소정의 모듈러스를 갖는다. 방법은 또한 기반 층을 관통하는 제2 개구를 형성하는 것을 포함한다. 기반 층은 연마면 및 배면을 가지며, 연마 층의 모듈러스보다 더 큰 모듈러스를 갖는다. 방법은 또한 윈도우를 기반 층의 연마면에 부착하는 것을 포함한다. 윈도우는 제2 개구의 적어도 부분을 덮는다. 방법은 또한, 윈도우를 기반 층의 연마면에 부착한 후에, 연마 층을 기반 층에 부착하는 것을 포함한다. 연마 층을 관통하여 형성된 제1 개구는 윈도우를 둘러싼다.

도 1a는 본 발명의 한 실시양태에 따른, 연마 층에서 개구 내에 수용되며 기저가 되는 기반 층에 접착제 층으로 부착된 윈도우를 갖는 연마 패드의, 도 1b의 A-A' 축을 따라 취한 단면도를 예시한다. 도 1b는 본 발명의 한 실시양태에 따른 도 1a의 연마 패드의 평면도를 예시한다.
도 2a-2i는 본 발명의 한 실시양태에 따른, 기판 연마용 연마 패드를 제작하는 방법에서의 다양한 작업을 나타내는 단면도를 예시한다.
도 3은 본 발명의 한 실시양태에 따른, 연마 층에서 개구 내에 수용되며 기저가 되는 기반 층에 용접된 영역에 의해 부착된 윈도우를 갖는 연마 패드의 단면도를 예시한다.
도 4는 본 발명의 한 실시양태에 따른, 연마 층에서 개구 내에 수용되며 기저가 되는 기반 층에 스냅-체결 배열에 의해 부착된 윈도우를 갖는 연마 패드의 단면도를 예시한다.
도 5a-5c는 본 발명의 한 실시양태에 따른, 기판 연마용 연마 패드를 제작하는 또 다른 방법에서의 다양한 작업을 나타내는 단면도를 예시한다.
도 6은 본 발명의 한 실시양태에 따른, 본원에 기재된 연마 패드와 상용성인 연마 장치의 등각 투영 측면도를 예시한다.

기반 층 및 기반 층에 부착된 윈도우를 갖는 연마 패드, 및 이러한 연마 패드를 제작하는 방법이 본원에 기재되어 있다. 하기 설명에서, 본 발명의 실시양태의 철저한 이해를 제공하기 위해, 수많은 구체적 세부사항, 예컨대 구체적 연마 패드 아키텍처, 설계 및 조성이 제시되어 있다. 본 발명의 실시양태가 이들 구체적 세부사항이 없어도 실시될 수 있다는 것은 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 자명할 것이다. 다른 경우로, 널리 공지된 가공 기술, 예컨대 반도체 기판의 CMP를 수행하기 위한 슬러리와 연마 패드의 조합에 관한 세부사항은 본 발명의 실시양태를 불필요하게 모호하게 하지 않기 위해 상세히 기재되지 않는다. 게다가, 도면에 제시된 다양한 실시양태는 예시적 표현이며, 반드시 일정 비율로 그려진 것은 아니라는 것을 이해하여야 한다.

본원에 기재된 하나 이상의 실시양태는 연마 패드의 기저가 되는 기반 층에 부착된 윈도우를 갖는 연마 패드에 관한 것이다. 윈도우는 심지어 연마 패드가 불투명한 연마 층을 포함하는 경우에도, 연마 패드를 통해 모니터링 시 CMP 공정의 광학적 종점 검출을 위한 방안을 제공한다.

맥락을 제공하자면, 윈도우를 연마 패드에 혼입시키기 위한 전통적인 접근법은 윈도우를 기저가 되는 서브 패드에 부착하는 것을 포함하였다. 그러나, 서브 패드는 전형적으로 저밀도 발포체 (또는 저밀도 함침된 펠트)이며, 우수한 기계적 강도를 반드시 제공하지는 않는다. 예를 들어, 윈도우를 서브 패드에 부착하는 것은 CMP 가공 동안 윈도우 문제, 예컨대 슬러리 누출 및 윈도우 돌출을 유도하는 것으로 공지된 바 있다. 또 다른 접근법은 윈도우를 패드 자체에 부착하는 것이었다. 그러나, 이러한 접근법은 패드가 윈도우보다 더 두꺼울 것을 요구하여, 너무 얇은 윈도우 또는 너무 두꺼운 패드를 유도할 수 있다. 너무 얇은 윈도우는 패드 수명 말기에 CMP 문제를 유도할 수 있다. 다른 한편으로는, 너무 두꺼운 패드는 CMP 성능을 조정하는데 있어서 제한된 설계 옵션을 제공한다. 본원에 기재된 하나 이상의 실시양태는 연마 패드의 기반 층에 부착된 윈도우를 포함시킴으로써 이러한 문제를 해결한다.

추가의 맥락을 제공하자면, CMP 작업을 위한 연마 패드는 성능에 있어서의 상충점 예컨대 전체-웨이퍼 상의 연마 균일성 대 다이 내에서의 연마 균일성 사이에 상충점을 가질 수 있다. 예를 들어, 경질 연마 패드는 우수한 다이-레벨 평탄화를 나타내나, 불량한 전체-웨이퍼 상의 균일성을 나타낼 수 있다. 이들은 또한 연마되는 기판을 스크래칭할 수 있다. 다른 한편으로는, 연질 연마 패드는 불량한 다이-레벨 평탄화를 나타내나 (예를 들어, 이들은 다이 내에 디싱을 유발할 수 있음), 우수한 웨이퍼-레벨 균일성을 나타낼 수 있다. 상기 성능 상충점을 완화시키기 위한 접근법은 웨이퍼-내 및 다이-내 연마 효과를 분리시키는 것일 수 있다. 본원에 기재된 하나 이상의 실시양태는 연마 층과 함께 기반 층을 포함시킴으로써 이러한 문제를 해결한다.

제1의 예시적인 연마 패드는 접착제 층에 의해 기반 층에 부착된 윈도우를 갖는 기반 층을 포함한다. 예를 들어, 도 1a는 본 발명의 한 실시양태에 따른, 연마 층에서 개구 내에 수용되며 기저가 되는 기반 층에 접착제 층으로 부착된 윈도우를 갖는 연마 패드의, 도 1b의 A-A' 축을 따라 취한 단면도를 예시한다. 도 1b는 도 1a의 연마 패드의 평면도를 예시한다.

도 1a 및 1b를 참조하면, 기판 연마용 연마 패드(100)는 제1 모듈러스를 갖는 기반 층(102)을 포함한다. 연마 층(104)은 기반 층(102)에 부착된다. 연마 층(104)은 제1 모듈러스보다 더 작은 제2 모듈러스를 갖는다. 제1 개구(106)는 연마 층(104)을 관통한다. 제2 개구(108)는 기반 층(102)을 관통한다. 평면도에서 볼 때, 제1 개구(106)는 제2 개구(108)의 적어도 부분을 노출시키며, 기반 층(102)의 부분(110)을 노출시킨다. 하나의 이러한 실시양태에서, 도 1a 및 1b에 도시된 바와 같이, 제1 개구(106)는 전체 제2 개구(108)를 노출시킨다. 윈도우(112)는 제1 개구(106)에 배치되며, 기반 층(102)의 노출된 부분(110)에 부착된다.

도 1a를 참조하면, 한 실시양태에서, 윈도우(112)는 접착제 층(114)에 의해 기반 층(102)의 노출된 부분(110)에 부착된다. 한 실시양태에서, 접착제 층(114)은 비제한적으로 감압성 접착제 (PSA) 층, 이액형 에폭시 층, UV-경화 수지 층, 실리콘-기재 접착제 층, 전사 테이프 층 또는 핫 멜트 층과 같은 것이다. 구체적인 이러한 실시양태에서, 접착제 층(114)은 비-차등 양면 테이프 PSA 층이다. 또 다른 구체적인 이러한 실시양태에서, 접착제 층(114)은 제1 양면 테이프 PSA 층이고, 연마 층(104)은 제2 양면 테이프 PSA 층(116)을 사용하여 기반 층(102)에 부착된다. 특정한 이러한 실시양태에서, 도 1a에 도시된 바와 같이, 제2 양면 테이프 PSA 층(116)은 윈도우(112)를 기반 층(102)에 부착하는 제1 양면 테이프 PSA 층(114)의 두께와 거의 동일한 두께를 갖는다. 또 다른 실시양태에서, 접착제 층(114)은 차등 양면 테이프 PSA 층이다.

다시 도 1a를 참조하면, 한 실시양태에서, 연마 패드(100)는 기반 층(102)의 연마 층(104) 반대 면에서 기반 층(102)에 부착된 서브 패드(118)를 추가로 포함한다. 하나의 이러한 실시양태에서, 제3 개구(120)는 서브 패드(118)를 관통한다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 제3 개구(120)는 실질적으로 제2 개구(108)를 따라 사이징되며 정렬된다. 한 실시양태에서, 서브 패드(118)는 비제한적으로 발포체, 고무, 섬유, 펠트 또는 고다공성 물질과 같은 물질로 구성된다. 한 실시양태에서, 서브 패드(118)는 대략 90 쇼어 A 미만의 경도를 갖는다.

다시 도 1a를 참조하면, 한 실시양태에서, 윈도우(112)는 상부 및 하부 표면 둘 다에서 실질적으로 평탄하다. 하나의 이러한 실시양태에서, 도 1a에 도시된 바와 같이, 윈도우(112)의 부분은 제2 개구(108)로 연장되지 않는다. 그러나, 또 다른 실시양태에서, 윈도우(112)의 부분은 제2 개구에 배치된다. 하나의 이러한 실시양태에서, 윈도우는 개구(106 및 108)를 위한 T-형상의 플러그로서 기재될 수 있다.

도 1b를 참조하면, 한 실시양태에서, 연마 층(104)의 평면도에서 볼 때, 윈도우(112)는 제1 개구(108)와 실질적으로 동일한 형상을 갖는다. 하나의 이러한 실시양태에서, 형상은 비제한적으로 원형, 타원형, 정사각형, 직사각형 및 둥글린 모서리를 갖는 직사각형과 같은 것이다 (마지막 실시양태는 도 1b에 예시된 예에 도시되어 있음). 한 실시양태에서, 도 1a를 참조하면, 윈도우(112)의 경계(122)는 제1 개구(106)의 경계(124)에 비해 대략 5 - 15 mil 범위의 양만큼 경계의 모든 부분에서 크기가 감소된다. 즉, 윈도우(112)는 연마 층(104)과의 접촉 없이 또는 적어도 윈도우(112)의 경계(122)의 모든 표면에서 연마 층(104)과의 접촉 없이 개구(106)에 맞추어 사이징된다. 한 실시양태에서, 윈도우(112)는 연마 층(104)의 최상부 표면(128)보다 더 낮은 최상부 표면(126)을 갖는다. 즉, 도 1a에 도시된 바와 같이, 윈도우(112)는 연마 층(104)에 비해 오목하다.

다시 도 1b를 참조하면, 한 실시양태에서, 연마 층(104)의 평면도에서 볼 때, 제1 개구(106)는 제2 개구(108)와 실질적으로 동일한 형상을 갖는다. 하나의 이러한 실시양태에서, 제2 개구(108)의 경계(130)는 제1 개구(106)의 경계(124)에 비해 대략 10 - 500 mil 범위의 양만큼 경계의 모든 부분에서 크기가 감소된다. 특정한 이러한 실시양태에서, 제2 개구(108)의 경계(130)는 제1 개구(106)의 경계(124)에 비해 대략 100 - 300 mil 범위의 양만큼 경계의 모든 부분에서 크기가 감소된다. 도 1a를 참조하면, 이러한 실시양태는 대략 100 - 300 mil 범위, 바람직하게는 대략 100 - 300 mil 범위의 폭 (W)을 갖는 기반 층(102)의 노출된 부분(110)을 제공한다.

한 실시양태에서, 윈도우(112)는 대략 300 - 800 나노미터 범위의 넓은 스펙트럼 조사에 대해 투과적인 물질로 구성된다. 한 실시양태에서, 윈도우(112)는 비제한적으로 폴리에틸렌 테레프탈레이트 물질, 폴리우레탄 물질, 시클릭 올레핀 공중합체 물질, 폴리카르보네이트 물질, 폴리에스테르 물질, 폴리프로필렌 물질 또는 폴리에틸렌 물질과 같은 물질로 구성된다.

한 실시양태에서, 기반 층(102)은 비제한적으로 폴리카르보네이트 물질, 에폭시 보드 물질, 폴리우레탄 물질, 복합 섬유 보드, 폴리메틸메타크릴레이트 (PMMA) 물질 또는 시클릭 올레핀 공중합체 물질과 같은 물질로 구성된다. 한 실시양태에서, 기반 층(102)은 1/Pa 및 40℃에서 대략 100 KEL 미만의 에너지 손실 계수를 갖는다. KEL은 연마 성능을 예측하기 위한 파라미터이다. ASTM D4092-90 ("Standard Terminology Relating to Dynamic Mechanical Measurements of Plastics")은 이 파라미터를 각각의 변형 사이클에서 손실된 단위 부피당 에너지로서 정의한다. 다시 말해서, 이는 응력-변형률 이력 곡선 내 면적의 측정치이다. 에너지 손실 계수 (KEL)는 tan δ 및 탄성 저장 모듈러스 (E') 둘 다의 함수로서, 하기 방정식에 의해 정의될 수 있다: KEL = tan δ*10¹²/[E'*(1 + tan δ²)], 여기서 E'는 파스칼 단위이다. 탄성 응력 대 변형률의 비는 저장 (또는 탄성) 모듈러스이고, 점성 응력 대 변형률의 비는 손실 (또는 점성) 모듈러스이다. 장력, 굴곡 또는 압축 시험이 수행될 때, E' 및 E"는 각각 저장 및 손실 모듈러스를 나타낸다. 손실 모듈러스 대 저장 모듈러스의 비는 응력과 변형률 사이의 위상각 이동 (δ)의 탄젠트이다. 따라서, E"/E' = tan δ이며, 물질의 감쇠 능력의 측정치이다.

한 실시양태에서, 연마 층(104)은 열경화성 폴리우레탄 물질로 구성된다. 하나의 이러한 실시양태에서, 기반 층(102)은 폴리카르보네이트 층으로 구성되고, 윈도우(112)는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 물질로 구성된다. 한 실시양태에서, 연마 층(104)은 1/Pa 및 40℃에서 대략 1000 KEL 초과의 에너지 손실 계수를 갖는다. 도 1a 및 1b를 참조하면, 한 실시양태에서, 연마 층(104)은 그 안에 배치된 홈(105)을 갖는다. 하나의 이러한 실시양태에서, 홈(105)은 연마 층(104)의 총 두께 (T)의 대략 10%-60%의 깊이 (D)까지 형성된다. 특정한 이러한 실시양태에서, 홈(105)은 연마 층(104)의 총 두께 (T)의 대략 절반의 깊이 (D)까지 형성된다. 한 실시양태에서, 도 1b에 도시된 바와 같이, 홈(105)은 동심 다각형 및 방사상 홈의 패턴을 갖는다. 다른 실시양태에서, 방사상 홈은 생략된다. 홈(105)의 패턴을 위한 다른 설계 선택이 또한 사용될 수 있다는 것을 인지하여야 한다.

한 실시양태에서, 연마 층(104)은 균질한 연마 층이다. 하나의 이러한 실시양태에서, 균질한 연마 층은 열경화성 폴리우레탄 물질로 구성된다. 예를 들어, 구체적 실시양태에서, 균질한 연마 층은 열경화성, 독립 기포 폴리우레탄 물질로 구성된다. 한 실시양태에서, 용어 "균질한"은 열경화성, 독립 기포 폴리우레탄 물질의 조성이 연마 층(104)의 전체 조성에 걸쳐 일관된 것을 나타내기 위해 사용된다. 예를 들어, 한 실시양태에서, 용어 "균질한"은, 예를 들어, 함침된 펠트 또는 상이한 물질의 다중 층의 조성물 (복합물)로 구성된 연마 층을 제외한다. 한 실시양태에서, 용어 "열경화성"은 비가역적으로 경화되는 중합체 물질, 예를 들어 물질에 대한 전구체가 경화에 의해 불융해성, 불용성 중합체 네트워크로 비가역적으로 변화하는 것을 나타내기 위해 사용된다. 예를 들어, 한 실시양태에서, 용어 "열경화성"은, 예를 들어, "열가소성" 물질 또는 "열가소성 수지"로 구성된 연마 패드를 제외하는데 - 이들 물질은 가열되면 액체로 변하고, 충분히 냉각되면 상당히 유리질인 상태로 돌아가는 중합체로 구성된다. 열경화성 물질로부터 제조되는 연마 패드는 전형적으로 화학 반응에서 반응하여 중합체를 형성하는 보다 저분자량 전구체로부터 제작되고, 반면 열가소성 물질로부터 제조되는 패드는 전형적으로 연마 패드가 물리적 과정으로 형성되도록 기존 중합체를 가열하여 상 변화를 유발함으로써 제작된다는 것을 주목한다. 본원에 기재된 연마 패드를 제작하기 위한 폴리우레탄 열경화성 중합체는 그의 안정한 열적 및 기계적 특성, 화학적 환경에 대한 내성 및 내마모성에 대한 경향에 기초하여 선택될 수 있다. 한 실시양태에서, 연마 층(104)이 열경화성 물질로 구성되더라도, 상응하는 기반 층(102)은 열가소성 물질, 예컨대 폴리카르보네이트로 구성된다.

연마 층(104)의 물질은 성형될 수 있다. 용어 "성형된"은 연마 층(104)이 형성 금형에서 형성되는 것을 나타내기 위해 사용될 수 있다. 한 실시양태에서, 성형된 연마 층(104)은, 컨디셔닝 및/또는 연마 시, 대략 1 - 5 마이크로미터 범위의 연마 표면 조도 근평균 제곱을 갖는다. 한 실시양태에서, 성형된 연마 층(104)은, 컨디셔닝 및/또는 연마 시, 대략 2.35 마이크로미터의 연마 표면 조도 근평균 제곱을 갖는다.

연마 층(104)의 물질은 기공-형성 피쳐를 포함할 수 있다. 한 실시양태에서, 연마 층(104)은 총 공극 부피의 대략 6% - 50% 범위의 독립 기포 기공의 기공 밀도를 갖는다. 한 실시양태에서, 복수의 독립 기포 기공은 복수의 포로겐이다. 예를 들어, 용어 "포로겐"은 "중공" 중심을 갖는 마이크로- 또는 나노-규모의 구형 또는 어느 정도의 구형 입자를 나타내기 위해 사용될 수 있다. 중공 중심은 고체 물질로 충전되지 않지만, 오히려 기체상 또는 액체 코어를 포함할 수 있다. 한 실시양태에서, 복수의 독립 기포 기공은 연마 패드(100)의 연마 층(104) 전체에 걸쳐 (예를 들어, 연마 층에 추가의 구성요소로서) 분포된, 예비-팽창 및 기체-충전된 엑스판셀(EXPANCEL)™로 구성된다. 구체적 실시양태에서, 엑스판셀™은 펜탄으로 충전된다. 한 실시양태에서, 각각의 복수의 독립 기포 기공은 대략 10 - 100 마이크로미터 범위의 직경을 갖는다. 한 실시양태에서, 복수의 독립 기포 기공은 서로와 별개인 기공을 포함한다. 이는 통상적인 스폰지에서의 기공에 대한 경우와 같이, 터널을 통해 서로에 연결될 수 있는 연속 기포 기공과 대조적이다. 한 실시양태에서, 각각의 독립 기포 기공은 물리적 쉘, 예컨대 상기 기재된 바와 같은 포로겐의 쉘을 포함한다. 그러나, 또 다른 실시양태에서, 각각의 독립 기포 기공은 물리적 쉘을 포함하지 않는다. 한 실시양태에서, 복수의 독립 기포 기공은 연마 층(104)의 열경화성 폴리우레탄 물질 전체에 걸쳐 본질적으로 고르게 분포된다. 한 실시양태에서, 연마 층(104)이 기공-형성 피쳐를 포함하더라도, 상응하는 기반 층(102)은 이를 포함하지 않으며 비-다공성이다.

한 실시양태에서, 연마 층(104)은 불투명하다. 한 실시양태에서, 용어 "불투명한"은 대략 10% 이하의 가시 광선이 통과하도록 하는 물질을 나타내기 위해 사용된다. 한 실시양태에서, 연마 층(104)은 대부분에서 또는 전체적으로 연마 층(104) 전체에 걸쳐 (예를 들어, 연마 층에 추가의 구성요소로서) 불투명화 입자 충전제, 예컨대 윤활제의 포함으로 인해 불투명하다. 구체적 실시양태에서, 불투명화 입자 충전제는 비제한적으로 질화붕소, 플루오린화세륨, 흑연, 플루오린화흑연, 황화몰리브데넘, 황화니오븀, 활석, 황화탄탈럼, 이황화텅스텐 또는 테플론(Teflon)®과 같은 물질이다.

연마 층(104)의 홈(105)은 CMP 작업 동안 연마를 위해 적합한 패턴을 가질 수 있다. 개별 홈(105)은 각각의 홈에 대해 임의의 주어진 지점에서 약 2 내지 약 100 mil의 폭을 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 홈(105)은 각각의 홈에 대해 임의의 주어진 지점에서 약 15 내지 약 50 mil의 폭을 갖는다. 홈(105)은 균일한 폭, 가변 폭 또는 그의 임의의 조합을 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 홈 패턴의 홈(105)은 모두 균일한 폭을 갖는다. 그러나, 일부 실시양태에서, 홈 패턴의 홈(105) 중 일부는 특정의 균일한 폭을 가지고, 반면 동일한 패턴의 다른 홈은 상이한, 균일한 폭을 갖는다. 일부 실시양태에서, 홈 폭은 연마 층(104)의 중심으로부터 거리가 증가할수록 증가한다. 일부 실시양태에서, 홈 폭은 연마 층(104)의 중심으로부터 거리가 증가할수록 감소한다. 일부 실시양태에서, 균일한 폭의 홈(105)은 가변 폭의 홈(105)과 교대된다.

상기 기재된 깊이 및 폭 치수에 따라, 개별 홈(105)은 균일한 부피, 가변 부피 또는 그의 임의의 조합을 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 홈(105)은 모두 균일한 부피를 갖는다. 그러나, 일부 실시양태에서, 홈 부피는 연마 층(104)의 중심으로부터 거리가 증가할수록 증가한다. 일부 다른 실시양태에서, 홈 부피는 연마 층(104)의 중심으로부터 거리가 증가할수록 감소한다. 일부 실시양태에서, 균일한 부피의 홈은 가변 부피의 홈과 교대된다.

본원에 기재된 홈 패턴의 홈(105)은 약 30 내지 약 1000 mil의 피치를 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 홈(105)은 약 125 mil의 피치를 갖는다. 원형 연마 층(104)의 경우에, 홈 피치는 원형 연마 층(104)의 반경을 따라 측정된다. CMP 벨트에서, 홈 피치는 CMP 벨트의 중심으로부터 CMP 벨트의 에지로 측정된다. 홈(105)은 균일한 피치, 가변 피치 또는 그의 임의의 조합을 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 홈은 모두 균일한 피치를 갖는다. 그러나, 일부 실시양태에서, 홈 피치는 연마 패드의 중심으로부터 거리가 증가할수록 증가한다. 일부 다른 실시양태에서, 홈 피치는 연마 층(104)의 중심으로부터 거리가 증가할수록 감소한다. 일부 실시양태에서, 하나의 섹터에서의 홈(105)의 피치는 연마 층(104)의 중심으로부터 거리가 증가할수록 달라지지만, 인접 섹터에서의 홈(105)의 피치는 균일하게 유지된다. 일부 실시양태에서, 하나의 섹터에서의 홈(105)의 피치는 연마 층(104)의 중심으로부터 거리가 증가할수록 증가하지만, 인접 섹터에서의 홈의 피치는 상이한 비율로 증가한다. 일부 실시양태에서, 하나의 섹터에서의 홈(105)의 피치는 연마 층(104)의 중심으로부터 거리가 증가할수록 증가하지만, 인접 섹터에서의 홈(105)의 피치는 연마 층(104)의 중심으로부터 거리가 증가할수록 감소한다. 일부 실시양태에서, 균일한 피치의 홈은 가변 피치의 홈과 교대된다. 일부 실시양태에서, 균일한 피치의 홈의 섹터는 가변 피치의 홈의 섹터와 교대된다.

한 실시양태에서, 연마 층(104)의 홈(105)이 성형 공정 동안 형성되는 경우에, 금형에서의 연마 층(104)의 형성 동안 생성되는 연마 층(104)의 위치설정은 금형으로부터의 연마 층(104)의 제거 후에 결정될 수 있다. 즉, 이러한 연마 층(104)은 성형 공정에 추적성을 다시 제공하도록 설계될 수 있다 (예를 들어, 클로킹 마크 이용). 따라서, 한 실시양태에서, 연마 층(104)은 성형된 연마 층이며, 그 안에 포함된 피쳐는 생성된 연마 층(104)을 형성하기 위해 사용된 금형에서의 어떤 영역의 위치를 나타낸다.

한 실시양태에서, 쌍으로서, 기반 층(102) 및 연마 층(104)의 조합은 1/Pa 및 40℃에서 대략 1000 KEL 미만의 에너지 손실 계수를 갖는다. 한 실시양태에서, 연마 층(104)은 40℃에서 대략 50 MPa - 100 MPa 범위의 탄성 저장 모듈러스 (E')를 가지고, 기반 층(102)은 40℃에서 대략 1500 MPa - 3000 MPa 범위의 탄성 저장 모듈러스 (E')를 갖는다. 한 실시양태에서, 기반 층(102)은 대략 70 - 90 쇼어 D 범위의 경도를 가지고, 연마 층(104)은 대략 20 - 65 쇼어 D 범위의 경도를 갖는다.

상기 실시양태에서 언급된 바와 같이, 연마 층(104)은 접착제 층(116) 예컨대 PSA 층에 의해 기반 층(102)에 부착될 수 있다. 그러나, 또 다른 실시양태에서, 연마 층(104)은 기반 층(102)에 직접적으로 결합된다. 즉, 연마 층(104)은 기반 층(102)과 직접 접촉해 있다. 그러면, 한 실시양태에서, "직접적으로 결합된"은 개재 층 (예컨대 감압성 접착제 층) 또는 달리 아교-유사 또는 접착제 필름이 없는 직접 접촉을 기재한다. 구체적인 이러한 실시양태에서, 연마 층(104)은 기반 층(102)에 공유 결합된다. 한 실시양태에서, 용어 "공유 결합된"은 제1 물질 (예를 들어, 연마 층의 물질)로부터의 원자가 제2 물질 (예를 들어, 기반 층의 물질)로부터의 원자와 가교되거나 또는 전자를 공유하여 실제 화학 결합을 일으키는 배열을 지칭한다. 공유 결합은 기계적 결합, 예컨대 나사, 못, 아교 또는 다른 접착제를 통한 결합과 구별된다. 또 다른 구체적 실시양태에서, 연마 층(104)은 기반 층(102)에 공유 결합되지 않지만, 오히려 단지 정전기적으로 결합된다. 이러한 정전기 결합은 기반 층(102)과 연마 층(104) 사이의 반 데르 발스 유형 상호작용을 수반할 수 있다.

연마 층(104)이 접착제 층(116)에 의해 기반 층(102)에 부착되든지 또는 기반 층(102)에 직접적으로 결합되든지 어느 경우에도, 내박리성은 연마 층(104)이 기반 층(102)과 커플링되는 강도 및 정도의 지표를 제공할 수 있다. 한 실시양태에서, 기반 층(102) 및 연마 층(104)은 연마 패드(100)의 유효 수명 동안 적용되는 전단력을 견디기에 충분한 내박리성을 갖는다.

한 실시양태에서, 표면 조도는 연마 층(104) 및 기반 층(102)의 계면에서, 연마 패드(100)의 이들 두 부분의 결합 강도를 증진시키기 위해 사용된다. 하나의 이러한 실시양태에서, 기반 층(102)은 대략 1 마이크로미터 초과의 표면 조도 Ra (근평균 제곱)를 갖는다. 구체적인 이러한 실시양태에서, 표면 조도 Ra (근평균 제곱)는 대략 5 - 10 마이크로미터 범위이다. 그러나, 또 다른 실시양태에서, 실질적인 표면 조도는 포함되지 않으며, 연마 층(104) 및 기반 층(102)의 계면은 특히 평활하다. 이러한 평활 계면의 강도는 표면 조도와 독립적일 수 있거나 또는 이러한 표면 조도의 포함에 의한 추가의 강화를 필요로 하지 않을 수 있다. 하나의 이러한 실시양태에서, 기반 층(102)은 대략 1 마이크로미터 미만의 표면 조도 Ra (근평균 제곱)를 갖는 평활 표면을 갖는다.

한 실시양태에서, 연마 층(104) 및 상응하는 기반 층(102)의 물질은 개별 구성요소로서 또는 연마 패드(100)에 있어서 집합적으로 전체로서, 목적하는 연마 특징을 제공하는데 적합한 한정된 치수를 각각 가질 수 있다. 도 1a를 참조하면, 한 실시양태에서, 연마 층(104)은 대략 2 - 50 mil 범위의 두께 (T)를 가지고, 상응하는 기반 층(102)은 대략 20 mil의 두께를 갖는다. 한 실시양태에서, 기반 층(102)은 상응하는 연마 패드(100)의 벌크 연마 특징을 좌우하기에 충분한, 연마 층(104)의 두께 및 모듈러스에 대해 상대적인 두께 및 모듈러스를 갖는다. 한 실시양태에서, 기반 층(102)은 상응하는 연마 패드(100)에 있어서 다이-레벨 연마 평탄성을 제공하기 위해 충분히 두껍지만, 연마 패드(100)에 있어서 웨이퍼-레벨 연마 균일성을 제공하기 위해 충분히 얇다.

연마 패드를 제작하는 제1의 예시적인 방법은 연마 층을 기반 층에 부착한 후에, 윈도우를 기반 층에 부착하는 것을 포함한다. 예로서, 도 2a-2i는 본 발명의 한 실시양태에 따른, 기판 연마용 연마 패드를 제작하는 방법에서의 다양한 작업을 나타내는 단면도를 예시한다.

도 2a를 참조하면, 연마 층(104)이 제공된다. 연마 층(104)은 연마면(128) 및 배면(129)을 가지며, 소정의 모듈러스를 갖는다. 연마면(128)은 그 안에 형성된 홈(105)을 가질 수 있다. 도 2d를 참조하면, 제1 개구(106)는 연마 층(104)을 관통하여 형성된다. 도 2b 및 2c를 참조하면, 한 실시양태에서, 제1 개구(106)는 연마 층(104)의 연마면(128)으로부터 연마 층(104)의 부분(506)을, 연마 층(104)의 배면(129)까지는 관통하지 않도록 하여 부분(550)을 남겨두면서 오목하게 만들어 형성된다. 이어서, 접착제 층(552)이 연마 층(104)의 배면(129) 상에 라미네이팅된다. 다시 도 2d를 참조하면, 도 2d에 도시된 바와 같이, 접착제 층(552) 및 연마 층(104)의 배면(129)은 연마 층(104)의 오목한 부분(506)과 정렬된 상태로 절단되어, 연마 층(104)에 제1 개구(106)를 제공하고, 부분(550)을 제거하며, 나머지 접착제 층(116)을 남겨둔다. 한 실시양태에서, 절단은 엔드 밀 또는 라우터를 사용하여 수행된다. 상기 기재된 바와 같이, 제1 개구(106)는 연마 층(104)의 연마면(128)으로부터 연마 층(104)을 관통하여 형성되지만, 또 다른 실시양태에서, 제1 개구(106)는 연마 층(104)의 배면(129)으로부터 연마 층(104)을 관통하여 형성된다.

도 2e를 참조하면, 기반 층(554)은 연마 층(104)의 배면(129)에 부착된다. 기반 층(554)은 연마 층(104)의 모듈러스보다 더 큰 모듈러스를 갖는다. 도 2h를 참조하면, 기반 층(554)을 연마 층(104)의 배면(129)에 부착한 후에, 제2 개구(108)가 기반 층(554)을 관통하여 형성되어 그를 통한 개구(108)를 갖는 기반 층(102)을 제공한다. 제1 개구(106)는 제2 개구(108)의 적어도 부분을 노출시키며, 기반 층(102)의 부분(110)을 노출시킨다. 하나의 이러한 실시양태에서, 제1 개구(106)는 제2 개구(108) 전체를 노출시킨다. 도 2f 및 2g를 참조하면, 한 실시양태에서, 기반 층(554)을 관통하는 제2 개구(108)를 형성하기 전에, 서브 패드(556) 및 이어서 접착제 층(558)이 기반 층(554)의 연마 층(104)에 부착된 면 반대 면에 부착된다. 하나의 이러한 실시양태에서, 도 2h에 도시된 바와 같이, 제2 개구(108)를 형성하는 것은 또한 서브 패드(556)를 관통하는 (또한, 존재하는 경우에는 접착제 층(558)을 관통하는) 개구를 형성하여, 서브 패드(118)를 제공하는 것을 수반한다.

도 2i를 참조하면, 윈도우(112)는 제1 개구(106)에 삽입되며, 기반 층(102)의 노출된 부분(110)에 부착된다. 한 실시양태에서, 도 1a와 연관하여 기재되었고 도 2i에 도시된 바와 같이, 윈도우(112)는 접착제 층(114)으로 기반 층(102)의 노출된 부분(110)에 부착된다. 하나의 이러한 실시양태에서, 접착제 층(114)은 윈도우(112)의 내부 부분이 아닌, 윈도우(112)의 외부 부분에 먼저 부착되고 (예를 들어, 외부 부분은 기반 층(102)의 노출된 부분(110)과 접촉하는 부분임), 이어서 접착제 층(114)이 기반 층(102)의 노출된 부분(110)에 부착된다. 한 실시양태에서, 접착제 층은 비제한적으로 (PSA) 층, 이액형 에폭시 층, UV-경화 수지 층, 실리콘-기재 접착제 층, 전사 테이프 층 또는 핫 멜트 층과 같은 것이다. 특정한 이러한 실시양태에서, 접착제 층은 비-차등 양면 테이프 PSA 층이다. 또 다른 특정한 이러한 실시양태에서, 접착제 층은 차등 양면 테이프 PSA 층이다.

또 다른 실시양태에서, 도 3과 연관하여 하기 기재된 바와 같이, 윈도우(112)는 윈도우(112)의 부분을 기반 층(102)의 노출된 부분(110)에 용접함으로써 기반 층(102)의 노출된 부분(110)에 부착된다. 또 다른 실시양태에서, 도 4와 연관하여 하기 기재된 바와 같이, 윈도우(112)는 윈도우(112)를 기반 층(102)에 스냅-체결함으로써 기반 층(102)의 노출된 부분(110)에 부착된다. 한 실시양태에서, 윈도우(112)는 윈도우(112)의 부분을 제2 개구(108)의 부분에, 예컨대 상기 기재된 바와 같은 T-플러그에 대한 경우와 같이 삽입함으로써 기반 층(102)에 부착된다.

제2의 예시적인 연마 패드는 용접된 영역에 의해 기반 층에 부착된 윈도우를 갖는 기반 층을 포함한다. 예를 들어, 도 3은 본 발명의 한 실시양태에 따른, 연마 층에서 개구 내에 수용되며 기저가 되는 기반 층에 용접된 영역에 의해 부착된 윈도우를 갖는 연마 패드의 단면도를 예시한다.

도 3을 참조하면, 기판 연마용 연마 패드(300)는 제1 모듈러스를 갖는 기반 층(102)을 포함한다. 연마 층(104)은 기반 층(102)에 부착된다. 연마 층(104)은 제1 모듈러스보다 더 작은 제2 모듈러스를 갖는다. 제1 개구(106)는 연마 층(104)을 관통한다. 제2 개구(108)는 기반 층(102)을 관통한다. 평면도에서 볼 때, 제1 개구(106)는 제2 개구(108)의 적어도 부분을 노출시키며, 기반 층(102)의 부분(110)을 노출시킨다. 하나의 이러한 실시양태에서, 제1 개구(106)는 전체 제2 개구(108)를 노출시킨다.

다시 도 3을 참조하면, 윈도우(312)는 제1 개구(106)에 배치되며, 기반 층(102)의 노출된 부분(110)에 부착된다. 한 실시양태에서, 윈도우(312)는 용접된 영역(302)에 의해 기반 층(102)의 노출된 부분(110)에 부착된다. 하나의 이러한 실시양태에서, 용접된 영역(302)은 비제한적으로 스팟 용접 영역, 라인 용접 영역 또는 멀티-라인 용접 영역과 같은 영역이다. 윈도우(312)의 다른 속성은 도 1a 및 1b의 윈도우(112)와 연관하여 상기 기재된 바와 같을 수 있다. 또한, 연마 패드(300)의 다른 속성은 도 1a 및 1b의 연마 패드(100)와 연관하여 상기 기재된 바와 같을 수 있다.

제3의 예시적인 연마 패드는 스냅-체결 피쳐에 의해 기반 층에 부착된 윈도우를 갖는 기반 층을 포함한다. 예를 들어, 도 4는 본 발명의 한 실시양태에 따른, 연마 층에서 개구 내에 수용되며 기저가 되는 기반 층에 스냅-체결 배열에 의해 부착된 윈도우를 갖는 연마 패드의 단면도를 예시한다.

도 4를 참조하면, 기판 연마용 연마 패드(400)는 제1 모듈러스를 갖는 기반 층(102)을 포함한다. 연마 층(104)은 기반 층(102)에 부착된다. 연마 층(104)은 제1 모듈러스보다 더 작은 제2 모듈러스를 갖는다. 제1 개구(106)는 연마 층(104)을 관통한다. 제2 개구(108)는 기반 층(102)을 관통한다. 평면도에서 볼 때, 제1 개구(106)는 제2 개구(108)의 적어도 부분을 노출시키며, 기반 층(102)의 부분(110)을 노출시킨다. 하나의 이러한 실시양태에서, 제1 개구(106)는 전체 제2 개구(108)를 노출시킨다.

다시 도 4를 참조하면, 윈도우(412)는 제1 개구(106)에 배치되며, 기반 층(102)의 노출된 부분(110)에 부착된다. 한 실시양태에서, 윈도우(412)는 스냅-체결 피쳐(402)에 의해 기반 층(102)의 노출된 부분(110)에 부착된다. 하나의 이러한 실시양태에서, 스냅-체결 피쳐(402)는 기반 층(102)의 노출된 영역(110)의 부분 아래에서 클램핑하는 부분을 포함한다. 한 실시양태에서, 서브 패드(118)는 윈도우(412)의 스냅-체결 피쳐(402)를 수용하기 위해 또는 그를 수용하는 것으로부터 형성된 피쳐(404) (예컨대 사면)를 갖는다. 윈도우(412)의 다른 속성은 도 1a 및 1b의 윈도우(112)와 연관하여 상기 기재된 바와 같을 수 있다. 또한, 연마 패드(400)의 다른 속성은 도 1a 및 1b의 연마 패드(100)와 연관하여 상기 기재된 바와 같을 수 있다.

도 2a-2i와 연관하여 상기 기재된 방법에 추가하여 또는 그에 대한 대안으로서 다른 접근법이 연마 패드, 예컨대 연마 패드(100, 300 및 400)를 제작하는데 사용될 수 있다는 것을 인지하여야 한다. 연마 패드를 제작하는 제2의 예시적인 방법은 연마 층을 기반 층에 부착하기 전에, 윈도우를 기반 층에 부착하는 것을 포함한다. 예로서, 도 5a-5c는 본 발명의 한 실시양태에 따른, 기판 연마용 연마 패드를 제작하는 방법에서의 다양한 작업을 나타내는 단면도를 예시한다.

도 5a를 참조하면, 제1 개구(106)는 연마 층(104)을 관통하여 형성된다. 연마 층(104)은 연마면(500) 및 배면(502)을 가지며, 소정의 모듈러스를 갖는다. 제2 개구(108)는 기반 층(102)을 관통하여 형성된다. 기반 층은 연마면(504) 및 배면(506)을 가지며, 연마 층(104)의 모듈러스보다 더 큰 모듈러스를 갖는다. 제1 또는 제2 개구를 형성하는 순서는 서로와 관련하여 및 본원에 기재된 다른 작업과 관련하여 달라질 수 있다는 것을 인지하여야 한다.

도 5b를 참조하면, 윈도우(112)는 기반 층(102)의 연마면(504)에 부착된다. 윈도우(112)는 제2 개구(108)의 적어도 부분을 덮는다. 하나의 이러한 실시양태에서, 도 5b에 도시된 바와 같이, 윈도우(112)는 제2 개구(108) 전체를 덮는다.

한 실시양태에서, 도 1a와 연관하여 기재된 바와 같이, 윈도우(112)는 접착제 층으로 기반 층(102)의 연마면(504)에 부착된다. 하나의 이러한 실시양태에서, 접착제 층은 윈도우(112)의 내부 부분이 아닌, 윈도우(112)의 외부 부분에 먼저 부착되고 (예를 들어, 외부 부분은 기반 층(102)과 접촉하는 부분임), 이어서 접착제 층이 기반 층(102)에 부착된다. 한 실시양태에서, 접착제 층은 비제한적으로 (PSA) 층, 이액형 에폭시 층, UV-경화 수지 층, 실리콘-기재 접착제 층, 전사 테이프 층 또는 핫 멜트 층과 같은 것이다. 특정한 이러한 실시양태에서, 접착제 층은 비-차등 양면 테이프 PSA 층이다. 또 다른 특정한 이러한 실시양태에서, 접착제 층은 차등 양면 테이프 PSA 층이다.

또 다른 실시양태에서, 도 3과 연관하여 기재된 바와 같이, 윈도우(112)는 윈도우(112)의 부분을 기반 층(102)에 용접함으로써 기반 층(102)의 연마면(504)에 부착된다. 또 다른 실시양태에서, 도 4와 연관하여 기재된 바와 같이, 윈도우(112)는 윈도우(112)를 기반 층(102)에 스냅-체결함으로써 기반 층(102)의 연마면(504)에 부착된다. 한 실시양태에서, 윈도우(112)는 윈도우의 부분을 제2 개구의 부분에, 예컨대 상기 기재된 바와 같은 T-플러그에 대한 경우와 같이 삽입함으로써 기반 층(102)에 부착된다.

도 5c를 참조하면, 윈도우(112)를 기반 층(102)의 연마면(504)에 부착한 후에, 연마 층(104)이 기반 층(102)에 부착된다. 연마 층(104)을 관통하여 형성된 제1 개구(106)는 윈도우(112)를 둘러싼다.

한 실시양태에서, 본원에 기재된 연마 패드, 예컨대 연마 패드(100, 300 또는 400)는 기판을 연마하는데 적합하다. 기판은 반도체 제조 산업에 사용되는 것, 예컨대 그 위에 배치된 디바이스 또는 다른 층을 갖는 규소 기판일 수 있다. 그러나, 기판은 비제한적으로 MEMS 디바이스, 레티클 또는 태양광 모듈을 위한 기판과 같은 것일 수 있다. 따라서, 본원에 사용된 "기판 연마용 연마 패드"의 언급은 이들 및 관련된 가능성을 포괄하도록 의도된다. 한 실시양태에서, 연마 패드는 대략 20 인치 내지 30.3 인치 범위, 예를 들어 대략 50 - 77 센티미터 범위, 및 가능하게는 대략 10 인치 내지 42 인치 범위, 예를 들어 대략 25 - 107 센티미터 범위의 직경을 갖는다.

본원에 기재된 하나 이상의 실시양태를 위한 맥락을 제공하자면, 연질 연마 패드를 제작하고 사용하는 통상적인 접근법은 제한을 가질 수 있다는 것을 인지하여야 한다. 예를 들어, 캐스팅된 연질 패드는 낮은 결함 특징을 제공하지만, 절충된 평탄화 성능을 제공할 수 있다. 연마 작업 동안 낮은 결함 특징, 또한 높은 평탄화 성능을 둘 다 제공하는 연마 패드를 필요로 할 수 있다. 유사하게, 경질 연마 패드를 제작하고 사용하는 통상적인 접근법도 제한을 가질 수 있다. 예를 들어, 보다 경질인 우레탄 배합물에 내재할 수 있는 보다 빠른 겔화 속도는 패드 균일성에 영향을 주며 배합물 옵션을 제한하는 공정 절충을 강행하도록 할 수 있다. 이러한 절충을 피하는 경질 패드를 제조하고 구현하는데 적합한 접근법을 필요로 할 수 있다. 추가적으로, 상기 나타낸 바와 같이, 각각의 특성이 개별적으로 최적화될 수 있도록, 패드의 연마 표면의 특성을 그의 벌크 특성으로부터 분리시키는 것이 바람직할 수 있다.

본 발명의 한 실시양태에 따라, 연마 표면의 물질과 상이한 물질의 기반 층을 갖는 연마 패드가 상기 기재되어 있다. 이러한 연마 패드는 통상적인 패드에 대해 이루어진 상기 기재된 절충을 해결하는데 적합한 연마 접근법에서 제작되거나 또는 구현될 수 있다. 한 실시양태에서, 복합 연마 패드는 연마 층이 부착된, 안정하며 본질적으로 비-압축성인 불활성 물질로부터 제작된 기반 층을 포함한다. 상대적으로 보다 높은 모듈러스를 갖는 기반 층은 패드 완전성을 위한 지지 및 강도를 제공할 수 있고, 반면 상대적으로 보다 낮은 모듈러스를 갖는 연마 층은 스크래칭을 감소시킬 수 있어, 연마 층 및 연마 패드의 나머지의 물질 특성의 분리를 가능하게 할 수 있다.

본원에 기재된 연마 패드는 다양한 화학 기계적 연마 장치와 함께 사용하는데 적합할 수 있다. 예로서, 도 6은 본 발명의 한 실시양태에 따른, 본원에 기재된 연마 패드와 상용성인 연마 장치의 등각 투영 측면도를 예시한다.

도 6을 참조하면, 연마 장치(600)는 압반(604)을 포함한다. 압반(604)의 상부 표면(602)은 연마 패드(699), 예컨대 연마 층 및 기반 층을, 기반 층에 부착된 윈도우와 함께 갖는 연마 패드를 지지하는데 사용될 수 있다. 압반(604)은 스핀들 회전(606)을 제공하도록 구성될 수 있다. 샘플 캐리어(610)는 연마 패드에 의한 반도체 웨이퍼의 연마 동안 반도체 웨이퍼(611)를 제자리에 유지하는데 사용된다. 샘플 캐리어(610)는 슬라이더 진동(608)을 추가로 제공할 수 있다. 샘플 캐리어(610)는 서스펜션 메카니즘(612)에 의해 추가로 지지된다. 반도체 웨이퍼의 연마 전 및 연마 동안 슬러리를 연마 패드(699)의 표면에 제공하기 위한 슬러리 공급부(614)가 포함된다. 컨디셔닝 유닛(690)이 또한 포함될 수 있으며, 이는, 한 실시양태에서, 연마 패드를 컨디셔닝하기 위한 다이아몬드 팁을 포함한다. 한 실시양태에서, 연마 패드(699)는 그를 통해 CMP 공정 동안 광학적 종점 검출이 수행될 수 있는 윈도우(650)를 포함한다.

이와 같이, 기반 층 및 기반 층에 부착된 윈도우를 갖는 연마 패드, 및 이러한 연마 패드를 제작하는 방법이 개시되었다. 본 발명의 한 실시양태에 따라, 기판 연마용 연마 패드는 제1 모듈러스를 갖는 기반 층을 포함한다. 연마 층은 기반 층에 부착되며, 제1 모듈러스보다 더 작은 제2 모듈러스를 갖는다. 제1 개구는 연마 층을 관통하고, 제2 개구는 기반 층을 관통한다. 제1 개구는 제2 개구의 적어도 부분을 노출시키며, 기반 층의 부분을 노출시킨다. 윈도우는 제1 개구에 배치되며, 기반 층의 노출된 부분에 부착된다.

Claims

기판 연마용 연마 패드로서,
제1 모듈러스를 갖는 기반 층;
기반 층에 부착되며, 제1 모듈러스보다 작은 제2 모듈러스를 갖는 연마 층;
연마 층을 관통하는 제1 개구 및 기반 층을 관통하는 제2 개구 -여기서 제1 개구는 제2 개구의 적어도 일부를 노출시키며 기반 층의 일부를 노출시킴-; 및
제1 개구에 배치되며, 기반 층의 노출된 일부에 부착된 윈도우
를 포함하고,
윈도우가 제2 개구로 연장되는 일부를 가지며,
윈도우가 스냅-체결에 의해 기반 층의 노출된 일부에 부착되는, 기판 연마용 연마 패드.
제1항에 있어서, 제1 개구가 전체 제2 개구를 노출시키는 것인 연마 패드.
제1항에 있어서, 윈도우가 감압성 접착제 (PSA) 층, 이액형 에폭시 층, UV-경화 수지 층, 실리콘-기재 접착제 층, 전사 테이프 층 및 핫 멜트 층으로 이루어진 군으로부터 선택되는 접착제 층에 의해 기반 층의 노출된 일부에 부착되는 것인 연마 패드.
제3항에 있어서, 접착제 층이 비-차등 양면 테이프 PSA 층인 연마 패드.
제3항에 있어서, 접착제 층이 제1 양면 테이프 PSA 층이고, 연마 층이 윈도우를 기반층에 부착하는 제1 양면 테이프 PSA 층의 두께와 동일한 두께를 갖는 제2 양면 테이프 PSA 층을 사용하여 기반 층에 부착되는 것인 연마 패드.
제3항에 있어서, 접착제 층이 차등 양면 테이프 PSA 층인 연마 패드.
제1항에 있어서, 윈도우가 용접된 영역에 의해 기반 층의 노출된 일부에 부착되는 것인 연마 패드.
제7항에 있어서, 용접된 영역이 스팟 영역, 라인 영역 및 멀티-라인 영역으로 이루어진 군으로부터 선택되는 영역인 연마 패드.
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제1항에 있어서,
기반 층의 연마 층 반대 면에서 기반 층에 부착된 서브 패드; 및
서브 패드를 관통하는 제3 개구로서, 실질적으로 제2 개구를 따라 사이징되며 정렬되는 제3 개구
를 추가로 포함하는 연마 패드.
삭제
삭제
제1항에 있어서, 연마 층의 평면도에서 볼 때, 윈도우가 제1 개구와 실질적으로 동일한 형상을 갖는 것인 연마 패드.
제13항에 있어서, 윈도우의 형상이 원형, 타원형, 정사각형, 직사각형 및 둥글린 모서리를 갖는 직사각형으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 연마 패드.
제13항에 있어서, 윈도우의 경계가 제1 개구의 경계에 비해 0.127 - 0.381 mm (5 - 15 mil) 범위의 양만큼 경계의 모든 부분에서 크기가 감소되는 것인 연마 패드.
제1항에 있어서, 기반 층에 대하여, 윈도우가 연마 층의 최상부 표면보다 낮은 최상부 표면을 갖는 것인 연마 패드.
제1항에 있어서, 연마 층의 평면도에서 볼 때, 제1 개구가 제2 개구와 실질적으로 동일한 형상을 가지고, 제2 개구의 경계가 제1 개구의 경계에 비해 0.254 - 12.7 mm (10 - 500 mil) 범위의 양만큼 경계의 모든 부분에서 크기가 감소되는 것인 연마 패드.
제17항에 있어서, 제2 개구의 경계가 제1 개구의 경계에 비해 2.54 - 7.62 mm (100 - 300 mil) 범위의 양만큼 경계의 모든 부분에서 크기가 감소되는 것인 연마 패드.
제1항에 있어서, 연마 층이 접착제 층에 의해 기반 층에 부착되는 것인 연마 패드.
제1항에 있어서, 연마 층이 연마 층의 기반 층에의 공유 결합을 통해 기반 층에 부착되는 것인 연마 패드.
제1항에 있어서, 윈도우가 폴리에틸렌 테레프탈레이트 물질, 폴리우레탄 물질, 시클릭 올레핀 공중합체 물질, 폴리카르보네이트 물질, 폴리에스테르 물질, 폴리프로필렌 물질 및 폴리에틸렌 물질로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 포함하는 것인 연마 패드.
제1항에 있어서, 윈도우가 300 - 800 나노미터 범위의 넓은 스펙트럼 조사에 대해 투과적인 물질을 포함하는 것인 연마 패드.
제1항에 있어서, 기반 층이 1/Pa 및 40℃에서 100 KEL 미만의 에너지 손실 계수를 갖는 것인 연마 패드.
제1항에 있어서, 기반 층이 폴리카르보네이트 물질, 에폭시 보드 물질, 폴리우레탄 물질, 복합 섬유 보드, 폴리메틸메타크릴레이트 (PMMA) 물질 및 시클릭 올레핀 공중합체 물질로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 포함하는 것인 연마 패드.
제1항에 있어서, 연마 층이 1/Pa 및 40℃에서 1000 KEL 초과의 에너지 손실 계수를 갖는 것인 연마 패드.
제1항에 있어서, 기반 층 및 연마 층의 조합이 1/Pa 및 40℃에서 1000 KEL 미만의 에너지 손실 계수를 갖는 것인 연마 패드.
제1항에 있어서, 연마 층이 열경화성 폴리우레탄 물질을 포함하고, 기반 층이 폴리카르보네이트 층을 포함하고, 윈도우가 폴리에틸렌 테레프탈레이트 물질을 포함하는 것인 연마 패드.
제1항에 있어서, 연마 층이 40℃에서 50 MPa - 100 MPa 범위의 탄성 저장 모듈러스 (E')를 가지고, 기반 층이 40℃에서 1500 MPa - 3000 MPa 범위의 탄성 저장 모듈러스 (E')를 갖는 것인 연마 패드.
제1항에 있어서, 기반 층이 70 - 90 쇼어 D 범위의 경도를 가지고, 연마 층이 20 - 65 쇼어 D 범위의 경도를 갖는 것인 연마 패드.
제1항에 있어서, 연마 층이 그 안에 배치된 홈을 가지며, 홈은 연마 층의 총 두께의 10%-60%의 깊이까지 형성되는 것인 연마 패드.
제30항에 있어서, 홈이 연마 층의 총 두께의 절반의 깊이까지 형성되는 것인 연마 패드.