KR20000029865A - 반도체웨이퍼개질용연마구조물 - Google Patents

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웨슬리 제이. 브룩스부어트
제임스 디. 부흐러
윌리암 제이. 홀리우드
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스프레이그 로버트 월터
미네소타 마이닝 앤드 매뉴팩춰링 캄파니
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Abstract

반도체 웨이퍼와 같은 작업편의 표면을 개질시키기 위한 연마 구조물을 개시한다. 연마 구조물은 3차원의 텍스처드 고정 연마 요소; 상기 고정 연마 요소와 전체적으로 동일 공간에 걸쳐있는 적어도 하나의 탄력성 요소; 및 상기 탄력성 요소 및 상기 고정 연마 요소와 전체적으로 동일 공간에 걸쳐있고 이들 사이에 개재된 적어도 하나의 강성 요소를 포함하며, 여기에서 상기 강성 요소는 상기 탄력성 요소보다 영률(Young's modulus)이 더 크다.

Description

반도체 웨이퍼 개질용 연마 구조물 {Abrasive Construction for Semiconductor Wafer Modification}
집적 회로 제작 과정에서, 반도체 웨이퍼는 대개 침적, 패턴닝(patterning) 및 에칭 단계를 포함한 수많은 가공 단계를 거치게 된다. 반도체 웨이퍼를 가공하는 방법에 대한 추가의 상세한 내용은 문헌["Abrasive Machining of Silicon", 톤쇼프, 에이치.케이.(Tonshoff, H.K.); 샤이덴, 더블유.브이.(Scheiden, W.V.); 이나사끼, 아이.(Inasaki, I.); 코닝, 더블유.(Koning, W.); 스퍼, 지.(Spur, G.), Annals of the International Institution for Production Engineering Research, 39권, 1990.2, 페이지 621-635]에서 찾을 수 있다. 공정의 각 단계에서, 종종 예정 수준의 표면 "평면도(planarity)" 및(또는) "균일도"를 성취하는 것이 요망된다. 또한, 패인 자국 및 긁힌 자국과 같은 표면 결함을 최소화시키는 것이 요망된다. 그러한 표면의 불규칙성은 최종 패턴화된 반도체 디바이스의 성능에 해를 끼칠 수 있다.
표면 불규칙도를 감소시키기 위한 인정되는 한 방법은 웨이퍼 표면을 연마 패드(polishing pad)를 사용하여 다수의 루스(loose) 연마 입자를 함유하는 슬러리로 처리하는 것이다. 슬러리와 함께 사용하기 위한 연마 패드의 예는 미국 특허 제5,287,663호(피어스(Pierce) 등)에 기재되어 있다. 이 패드는 연마층, 상기 연마층에 인접한 강성층, 및 상기 강성층에 인접한 탄력성층을 포함한다. 연마층은 우레탄 또는 우레탄 복합재와 같은 재료로 이루어진다.
＜발명의 개요＞
본 발명은 작업편 표면을 개질시키기 위한 연마 구조물을 제공한다. 연마 구조물은 3차원의 텍스처드(textured) 고정 연마 요소; 상기 고정 연마 요소와 전체적으로 동일 공간에 걸쳐있는 적어도 하나의 탄력성 요소; 및 상기 탄력성 요소 및 상기 고정 연마 요소와 전체적으로 동일 공간에 걸쳐있고 이들 사이에 개재된 적어도 하나의 강성 요소를 포함하며, 이 강성 요소는 상기 탄력성 요소보다 영률 (Young's modulus)이 더 크다. 연마 요소와 함께 강성 요소 및 탄력성 요소의 조합은 표면 개질 중에 작업편 표면의 국소 형태(topography)에 실질적으로 일치하지 않으면서 작업편 표면의 전체 형태에 실질적으로 일치하는 연마 구조물을 제공한다.
연마 구조물의 다른 실시태양은 백킹(backing)과 그 위에 배치된 연마 코팅을 포함하는 3차원의 텍스처드 고정 연마 용품, 및 상기 고정 연마 용품의 백킹과 전체적으로 동일 공간에 걸쳐있는 서브패드(subpad)를 포함한다. 서브패드는 약 100 ㎫ 이하의 영률과 적어도 약 60%의 잔류 압축 응력을 갖는 적어도 하나의 탄력성 요소; 및 상기 탄력성 요소 및 상기 고정 연마 용품의 백킹과 전체적으로 동일 공간에 걸쳐있고 이들 사이에 개재된 적어도 하나의 강성 요소를 포함하며, 이 강성 요소는 탄력성 요소의 영률보다 큰, 적어도 약 100 ㎫의 영률을 갖는다.
본 발명의 연마 구조물의 또 다른 실시태양은 백킹과 그 위에 배치된 연마 코팅을 포함하는 3차원의 텍스처드 고정 연마 용품; 및 서브패드를 포함한다. 서브패드는 상기 고정 연마 용품의 백킹과 전체적으로 동일 공간에 걸쳐있고; 약 100 ㎫ 이하의 영률 및 적어도 약 60%의 잔류 압축 응력을 갖고, 두께가 약 0.5 내지 5㎜인 적어도 하나의 탄력성 요소; 및 상기 탄력성 요소 및 상기 고정 연마 용품의 백킹과 전체적으로 동일 공간에 걸쳐있고 이들 사이에 개재된 적어도 하나의 강성 요소를 포함하며, 이 강성 요소는 상기 탄력성 요소의 영률보다 큰, 적어도 약 100 ㎫의 영률을 갖고 두께는 약 0.075 내지 1.5㎜이다.
본 명세서 전체에서, 다음 정의를 적용한다:
"표면 개질"은 연마(polishing) 및 평탄화(planarization)와 같은 웨이퍼 표면 처리 공정을 나타낸다.
"강성 요소"는 탄력성 요소보다 모듈러스가 더 크고, 휜 형상(flexure)으로 변형하는 요소를 나타낸다.
"탄력성 요소"는 압축 형상으로 탄성 변형하는, 강성 요소를 지지하는 요소를 나타낸다.
"모듈러스"는 재료의 탄성률 또는 영률을 나타내며; 탄력성 재료에 있어서는 재료의 두께 방향에서 동적 압축 시험을 이용하여 측정하는 한편, 강성 재료에 있어서는 재료의 평면에서 정적 인장 시험을 이용하여 측정한다.
"고정 연마 요소"는 작업편 표면의 개질(예를 들면, 평탄화) 중에 생성될 수 있는 것을 제외하고는 실질적으로 부착되지 않은 연마 입자가 없는, 연마 용품과 같은 일체형 연마 요소를 나타낸다.
고정 연마 요소를 설명하기 위해 사용될 때 "3차원"은, 고정 연마 요소, 특히 고정 연마 용품이 평탄화 중에 표면에서 입자의 일부를 제거하여 평탄화 기능을 수행할 수 있는 추가의 연마 입자를 노출시키는 방식으로 그의 두께의 적어도 일부를 통해 신장하는 수많은 연마 입자를 갖는 것을 나타낸다.
고정 연마 요소를 설명하기 위해 사용될 때 "텍스처드된"은, 고정 연마 요소, 특히 고정 연마 용품이 융기부와 오목부를 갖는 것을 나타내며, 여기에서 적어도 융기부는 연마 입자와 결합제를 함유한다.
"연마 복합재"는 집합적으로 연마 입자와 결합제를 함유하는 텍스처드된 3차원 연마 요소를 제공하는 다수의 성형된 몸체 중 하나를 나타내며; 상기 연마 입자는 연마 응집물 형상으로 존재할 수 있다.
"정밀 성형된 연마 복합재"는 연마 복합재를 성형틀로부터 제거한 후 보유되는 성형틀 공간의 역상인 성형된 형상을 갖는 연마 복합재를 나타내며; 바람직하게는 복합재에는 미국 특허 제5,152,917호(피이퍼(Pieper) 등)에 기재되어 있는 바와 같이 연마 용품을 사용하기 전에 형상의 노출면을 넘어 돌출하는 연마 입자가 실질적으로 없다.
본 발명은 반도체 웨이퍼의 노출면을 개질시키기 위한 연마 요소, 강성 요소 및 탄력성 요소를 갖는 연마 구조물에 관한 것이다.
도 1은 3차원의 텍스처드 고정 연마 요소에 부착된 본 발명의 서브패드의 일부의 단면도이다.
본 발명은 반도체 웨이퍼와 같은 작업편의 노출면을 개질시키기 위한 연마 구조물을 제공한다. 연마 구조물은 3차원의 텍스처드 고정 연마 요소, 탄력성 요소, 및 상기 탄력성 요소와 상기 고정 연마 요소 사이에 개재된 강성 요소를 포함한다. 이들 요소는 실질적으로 서로 동일 공간에 걸쳐있다. 고정 연마 요소는 바람직하게는 고정 연마 용품이다. 전형적으로 백킹과 그 위에 배치된, 다수의 연마 입자와 결합제를 예정된 패턴 형상으로 포함하는 연마 코팅을 포함하는 적합한 3차원의 텍스처드 고정 연마 용품, 및 반도체 웨이퍼 가공에서 이들의 사용 방법이 미국 특허 출원 제08/694,014호(1996.8.8일자 출원)에 개시되어 있다.
본 발명의 연마 구조물은 적어도 하나의 비교적 높은 모듈러스의 강성 요소와 적어도 하나의 보다 낮은 모듈러스의 탄력성 요소를 포함한다. 전형적으로, 탄력성 요소의 모듈러스 (즉, 재료의 두께 방향에서 영률)는 강성 요소의 모듈러스 (즉, 재료의 평면에서 영률)보다 적어도 약 25% (바람직하게는 적어도 약 50%) 이하이다. 바람직하게는, 강성 요소는 적어도 약 100 ㎫의 영률을 갖고, 탄력성 요소는 약 100 ㎫ 이하의 영률을 갖는다. 더 바람직하게는, 탄력성 요소의 영률은 약 50 ㎫ 이하이다.
강성 요소와 탄력성 요소는 연마 요소를 위한 서브패드를 제공한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 서브패드 (10)는 적어도 하나의 강성 요소 (12)와 적어도 하나의 탄력성 요소 (14)를 포함하며, 이는 고정 연마 용품 (16)에 부착된다. 강성 요소 (12)는 탄력성 요소 (14)와 작업편과 접촉하는 표면 (17)을 갖는 고정 연마 용품 (16) 사이에 개재된다. 따라서, 본 발명의 연마 구조물에서, 강성 요소 (12)와 탄력성 요소 (14)는 3개 요소가 실질적으로 동일 공간에 걸쳐있도록 고정 연마 용품 (16)과 전체적으로 동일하게 연속적이고 그에 평행하다. 도 1에 도시하지는 않았지만, 탄력성 요소 (14)의 표면 (18)은 대개 반도체 웨이퍼 개질 기계의 플래턴 (platen)에 부착되고, 고정 연마 용품의 표면 (17)은 반도체 웨이퍼에 접촉한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 고정 연마 용품 (16)의 이 실시태양은, 결합제 (30)에 분산된 연마 입자 (28)를 함유하는 예정된 패턴의 다수의 정밀 성형된 연마 복합재 (26)를 포함하는 연마 코팅 (24)이 결합된 표면을 갖는 백킹 (22)을 포함한다. 연마 코팅 (24)는 백킹 상에서 연속적이거나 불연속적일 수 있다. 그러나, 몇몇 실시태양에서, 고정 연마 용품은 백킹을 필요로 하지 않는다. 더욱, 연마 구조물의 강성 요소에는 고정 연마 용품의 백킹이 적어도 일부에 제공될 수 있다.
도 1에서는 정밀 성형된 연마 복합재를 갖는 텍스처드된 3차원의 고정 연마 요소를 도시하였지만, 본 발명의 연마 구성은 정밀 성형된 복합재에 한정되지는 않는다. 즉, 미국 특허 출원 제08/694,014호 (1996.8.8일자 출원)에 개시된 것과 같은 다른 텍스처드된 3차원의 고정 연마 요소도 가능하다.
연마 구조물의 다양한 성분들 사이에 접착제 개입층 또는 다른 부착 수단이 존재할 수 있다. 예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이, 접착제층 (20)이 강성 요소 (12)와 고정 연마 용품 (16)의 백킹 (22) 사이에 개재된다. 도 1에 도시되지는 않았지만, 또한 강성 요소 (12)와 탄력성 요소 (14) 사이에, 및 탄력성 요소 (14)의 표면 (18) 상에 개재된 접착제층이 존재할 수 있다.
사용 중에, 고정 연마 용품 (16)의 표면 (17)은 작업편, 예를 들면, 반도체 웨이퍼에 접촉하여 작업편 표면을 개질시켜 처리전 표면보다 더 평평하고(하거나) 더 균일하고(하거나) 덜 거친 표면을 얻는다. 서브패드의 강성 요소와 탄력성 요소의 기초적인 조합은, 표면 개질 중에 작업편 표면의 국소 형태 (예를 들면, 반도체 웨이퍼의 표면 상의 인접한 형상 사이의 공간)에는 실질적으로 일치하지 않으면서 작업편 표면의 전체 형태 (예를 들면, 반도체 웨이퍼의 전체 표면)에는 실질적으로 일치하는 연마 구조물을 제공한다. 그 결과, 본 발명의 연마 구조물은 원하는 수준의 평면도, 균일도 및(또는) 조도(roughness)를 얻도록 작업편 표면을 개질시킬 것이다. 요구되는 특정 정도의 평면도, 균일도 및(또는) 조도는 개별적인 웨이퍼와 의도되는 그의 용도 뿐만 아니라, 웨이퍼가 처리될 수 있는 임의의 후속의 가공 단계의 특성에 따라 변할 것이다.
본 발명의 연마 구조물은 가공된 반도체 웨이퍼 (즉, 회로를 갖는 패턴화된 반도체 웨이퍼, 또는 블랭킷(blanket), 비패턴화된 웨이퍼)를 사용하는데 특히 적합하지만, 이들은 가공되지 않은 또는 블랭크(blank) (예를 들면, 실리콘) 웨이퍼에도 또한 사용할 수 있다. 따라서, 본 발명의 연마 구조물은 반도체 웨이퍼를 연마하거나 평탄화시키기 위해 사용할 수 있다.
탄력성 요소의 주요 목적은, 연마 구조물이 작업편 상에 균일한 압력을 유지하면서 작업편 표면의 전체 형태에 실질적으로 일치하게 하는 것이다. 예를 들면, 반도체 웨이퍼는 기복 또는 두께 변화가 비교적 큰 전체 형태를 가질 수 있고, 여기에 연마 구조물은 실질적으로 일치해야 한다. 작업편 표면 개질 후 원하는 수준의 균일도를 얻도록 작업편의 전체 형태에 대해 연마 구조물이 실질적으로 일치하는 것이 요망된다. 탄력성 요소는 표면 개질 공정 중에 압축되므로, 두께 방향으로 압축시 그의 탄력성이 이러한 목적을 이루기 위한 중요한 특성이다. 탄력성 요소의 탄력성 (즉, 압축 강성도(stiffness)와 탄성 반동)은 두께 방향의 재료의 모듈러스와 관련되고, 또한 그의 두께에 의해 영향을 받는다.
강성 요소의 주요 목적은 연마 구조물이 작업편 표면의 국소 형태에 실질적으로 일치하는 능력을 제한하는 것이다. 예를 들면, 반도체 웨이퍼는 대개 그 사이에 골(valley)을 갖는 동일하거나 상이한 높이의 인접한 형상들을 갖고, 이 형태에 연마 구조물은 실질적으로 일치하지 않아야 한다. 원하는 수준의 작업편의 평면도를 얻기 위해 (예를 들면, 디싱(dishing)을 피하기 위해) 작업편의 국소 형태에 대한 연마 구조물의 일치를 약화시키는 것이 요망된다. 강성 요소의 만곡 강성도 (bending stiffness, 즉, 만곡 변형에 대한 저항)는 이러한 목적을 이루기 위한 중요한 특성이다. 강성 요소의 만곡 강성도는 재료의 평면(in-plane) 모듈러스와 직접 관련되고, 그의 두께에 의해 영향을 받는다. 예를 들면, 균질 재료에 있어서, 만곡 강성도는 그의 영률 × 재료 두께의 세제곱에 정비례한다.
연마 구조물의 강성 요소 및 탄력성 요소는 대개 상이한 재료의 별도의 층이다. 각각의 부분은 전형적으로 하나의 재료의 층이지만; 적층된 요소의 기계적 행동이 원하는 용도에 허용된다면 각각의 요소는 하나 이상의 동일하거나 상이한 재료들의 층을 포함할 수 있다. 예를 들면, 강성 요소는 요구되는 만곡 강성도를 제공하도록 배열된 강성 재료와 탄력성 재료의 층들을 포함할 수 있다. 유사하게, 탄력성 요소는 전체 라미네이트가 충분한 탄력성을 갖는 한 탄력성 재료와 강성 재료의 층들을 포함할 수 있다.
또한, 모듈러스의 구배를 갖는 재료들로 강성 요소와 탄력성 요소를 제조할 수 있음이 고안된다. 예를 들면, 발포체(foam)의 두께 전체에서 낮아지는 수준의 강도(rigidity)를 제공하는 공극 구조 또는 가교결합 밀도의 구배를 갖는 발포체가 탄력성 요소의 역할을 할 수 있다. 다른 예는 강성도를 변화시키기 위해 그의 두께 전체에서 충전제의 구배를 갖는 강성 재료의 시이트이다. 마지막으로, 두께 전체에서 모듈러스 구배를 갖도록 고안된 재료를 사용하여 강성 요소와 탄력성 요소 모두의 역할을 효과적으로 수행할 수 있다. 이러한 방식에서, 강성 요소와 탄력성 요소는 하나의 재료의 층내에서 일체형이다.
강성 요소와 탄력성 요소에 사용하기 위한 재료는 바람직하게는, 연마 구조물이 작업편 표면을 가로질러 균일한 물질 제거 (즉, 균일도)를 제공하고, 평면도 (flatness: Total Indicated Runout(TIR)로 측정함)와 디싱 (평탄화비로서 측정함)를 포함하는, 패턴화된 웨이퍼 상에 우수한 평면도를 제공하도록 선택된다. 구체적인 평면도값은 개별적인 웨이퍼와 그가 의도되는 용도 뿐만 아니라 웨이퍼가 처리될 수 있는 후속의 가공 단계의 특성에 의존한다.
평면도 양(quantity) TIR은 반도체 웨이퍼 산업에서 잘 알려져 있는 용어이다. 이는 웨이퍼의 특정 영역에서 웨이퍼의 평면도의 측정치이다. TIR값은 전형적으로 TENCOR P-2 롱 스캔 프로필로미터 (Long Scan Profilometer, 텐커 (Tencor, 캘리포니아주 마운트뷰)에서 구입가능)와 같은 장치를 사용하여 반도체 웨이퍼의 특정 면적에서 라인을 따라 측정한다. 이는 한면은 반도체 웨이퍼 표면의 최고점에 교차하거나 접촉하고 다른 한면은 고려되는 면적에서 반도체 웨이퍼 표면의 최저점에 교차하거나 접촉하는 2개의 이상적인 평행면들 사이의 거리이다. 평탄화 이전에, 이 거리 (10개의 TIR 판독의 평균)는 대개 약 0.5㎜ 이상, 때때로 약 0.8㎜ 이상 또는 심지어 약 1 내지 2㎜ 이상이다. 평탄화의 결과로서, 이 거리가 약 5000 Å 이하, 바람직하게는 약 1500 Å 이하인 것이 바람직하다.
당업계에 잘 알려진 바와 같이, 디싱의 양은 전형적으로 제거가 요망되는 높은 영역으로부터 제거된 물질의 양을 전형적으로 제거가 요망되지 않는 낮은 영역으로부터 제거된 물질의 양에 대해 비교한 평탄화비로 나타낸다. 2가지 장치를 사용하여 평탄화비를 측정한다. 프로필로미터를 사용하여 평탄화 전후에 TIR을 측정한다. 광학 간섭/흡수 기구를 사용하여 예를 들면, 평탄화 전후에 금속 연결물 사이의 면적에서 산화물층의 두께를 측정한다. 각각의 면적으로부터 제거된 재료의 양을 측정하고 평탄화비를 계산한다. 평탄화비는 {높은 영역 (전형적으로 제거가 요망되는 영역)으로부터 제거된 물질의 양 + 낮은 영역 (전형적으로 제거가 요망되지 않는 영역)으로부터 제거된 물질의 양} ÷ 높은 영역으로부터 제거된 물질의 양의 비이다. 일반적으로, 평탄화비는 2 이하이어야 한다. 전형적으로 1의 평탄화비가 바람직하며, 이는 실제로 디싱이 없음을 나타내기 때문이다.
종종 제거율 또는 절단율과 함께 기록되는, 작업편 표면을 가로지르는 물질 제거의 균일도를 하기 식에 의해 계산한다.
균일도 % = [(si 2+sf 2)½/(hi-hf)]×100
상기 식에서, si는 최초 물질 두께의 표준 편차이고; sf는 최종 물질 두께의 표준 편차이며; hi는 최초 물질 두께이며; hf는 최종 물질 두께이다. 균일도는 바람직하게는 약 15% 이하, 더 바람직하게는 약 10% 이하, 가장 바람직하게는 약 5% 이하이다.
평균 절단율은 연마 구조물로 처리되는 구체적인 웨이퍼 표면의 구성과 형태에 의존한다. 금속 산화물 함유 표면 (예를 들면, 이산화규소 함유 표면)의 경우, 절단율은 대개 적어도 약 100 Å/분, 바람직하게는 적어도 약 500 Å/분, 더 바람직하게는 적어도 약 1000 Å/분, 가장 바람직하게는 적어도 약 1500 Å/분이어야 한다. 몇몇 경우, 이러한 절단율이 적어도 약 2000 Å/분, 심지어 3000 또는 4000 Å/분 만큼 높은 것이 바람직할 수 있다. 높은 절단율을 갖는 것이 일반적으로 바람직하지만, 절단율은 웨이퍼 표면의 원하는 형태를 손상시키지 않도록 선택된다.
강성 요소 및 탄력성 요소를 위한 재료의 선택은 작업편 표면과 고정 연마 요소의 구성, 작업편 표면의 형태와 초기 평면도, 표면을 개질시키기 위해 (예를 들면, 표면을 평탄화시키기 위해) 사용되는 장치의 유형, 개질 공정에 사용된 압력 등에 따라 변할 것이다. 적어도 하나의 강성 요소가 고정 연마 요소 및 탄력성 요소와 실질적으로 동일 공간에 걸쳐있고 이들 사이에 개재되어 있는, 적어도 하나의 강성 요소와 적어도 하나의 탄력성 요소가 존재하는 한, 본 발명의 연마 구조물은 다양한 반도체 웨이퍼 개질 용도로 사용할 수 있다.
서브패드에 사용하기에 적합한 재료는 예를 들면, ASTM에 의해 제안되는 표준 시험 방법을 이용하여 특성화할 수 있다. 강성 요소의 정적 인장 시험을 이용하여 재료의 평면에서 영률 (종종 탄성률로 칭함)을 측정할 수 있다. 금속의 영률을 측정하기 위해, ASTM E345-93 (금속 호일의 인장 시험의 표준 시험법)을 이용할 수 있다. 유기 중합체 (예를 들면, 플라스틱 또는 보강 플라스틱)의 영률을 측정하기 위해, ASTM D638-84 (플라스틱의 인장 특성에 대한 표준 시험법) 및 ASTM D882-88 (얇은 플라스틱 시이트의 표준 인장 특성)을 이용할 수 있다. 다층의 재료를 포함하는 라미네이트된 요소에 대해, 전체 요소의 영률 (즉, 라미네이트 모듈러스)은 모듈러스가 가장 큰 재료에 대한 시험을 이용하여 측정할 수 있다. 바람직하게는, 강성 재료 (또는 전체 강성 요소 자체)는 적어도 약 100 ㎫의 영률 값을 갖는다. 여기에서, 강성 요소의 영률은 실온 (20-25℃)에서 재료의 2개 주면에 의해 한정되는 평면에서 적절한 ASTM 시험에 의해 결정한다.
탄력성 재료의 동적 압축 시험을 이용하여 재료의 두께 방향에서 영률 (종종 보관 또는 탄성률로 칭함)을 측정할 수 있다. 여기에서, 탄력성 요소가 1층이든 다층의 재료를 포함하는 라미네이트된 요소이든, 탄력성 재료에 대해 ASTM D5024-94 (압축시 플라스틱의 동적 기계 특성을 측정하기 위한 표준 시험법)을 이용한다. 바람직하게는, 탄력성 재료 (또는 전체 탄력성 요소 자체)는 약 100 ㎫ 이하, 더 바람직하게는 약 50 ㎫ 이하의 영률 값을 갖는다. 여기에서, 탄력성 재료의 영률은 34.5 ㎪의 예비하중으로 20℃ 및 0.1 ㎐에서 재료의 두께 방향에서 ASTM D5024-94에 의해 측정한다.
적합한 탄력성 재료는 또한 부가적으로 이들의 응력 완화를 평가함으로써 선택할 수 있다. 응력 완화는 재료를 변형시키고 이를 변형 상태로 유지시키면서 변형을 유지하기 위해 필요한 힘 또는 응력을 측정함으로써 평가한다. 적합한 탄력성 재료 (또는 전체 탄력성 요소)는 바람직하게는 120초 후 처음에 부여된 응력의 적어도 약 60% (더 바람직하게는 적어도 약 70%)를 보유한다. 이를 청구항을 포함한 본원에서 "잔류 응력"으로 칭하며, 이는 먼저 두께가 0.5㎜ 이상인 재료의 샘플을 25.4 ㎜/분의 속도로 실온 (20-25℃)에서 83 ㎪의 초기 응력에 이를 때까지 압축하고 2분 후 잔류 응력을 측정함으로써 결정한다.
연마 구조물의 강성 요소 및 탄력성 요소는 재료의 영률에 따라 두께가 다양할 수 있다. 각 부분의 두께는 원하는 평면도, 균일도 및 조도를 얻도록 선택된다. 예를 들면, 100 ㎫의 모듈러스를 갖는 강성 요소에 대해 적합한 두께는 약 1.5㎜이다. 그러나, 대개 강성 요소는 그의 모듈러스에 따라 두께가 약 0.075 내지 1.5㎜일 수 있다. 전형적으로, 재료에 대한 영률이 증가함에 따라, 요구되는 재료의 두께는 감소한다. 약 100 ㎫ 이하의 모듈러스를 갖는 탄력성 요소에 대해 적합한 두께는 전형적으로 약 0.5 내지 5㎜, 바람직하게는 약 1.25 내지 3㎜이다.
강성 요소는 전형적으로 연마 구조물이 약 80 ㎪의 압력을 적용할 때 적어도 약 1.2㎜, 바람직하게는 적어도 약 1.5㎜, 더 바람직하게는 적어도 약 1.7㎜, 가장 바람직하게는 적어도 약 2.0㎜의 형상들간의 간격 너비에 걸쳐 작업편 표면의 국소 형태에 실질적으로 일치하지 않을 수 있도록 선택된다. 이는 상술한 값보다 작은 간격 너비에서, 상기 특정 압력에서 국소 형태에 대해 실질적인 일치성이 없음을 의미한다. 일반적으로, 예를 들면, 웨이퍼 평탄화에서 대개 겪게되는 압력으로서, 실질적인 일치성 없이 더 높은 압력 및 더 낮은 압력을 이용할 수 있다. 본 발명의 중요한 잇점은 대개 성취하기가 더 어려운 보다 넓은 간격 너비를 연결시킬 수 있는 능력이다.
연마 구조물에 사용하기 위한 강성 재료는 유기 중합체, 무기 중합체, 세라믹, 금속, 유기 중합체의 복합재 및 이들의 조합과 같은 다양한 재료로부터 선택할 수 있다. 적합한 유기 중합체는 열가소성이거나 열경화성일 수 있다. 적합한 열가소성 재료는 폴리카르보네이트, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리스티렌, 폴리올레핀, 폴리퍼플루오로올레핀, 폴리비닐 클로라이드 및 이들의 공중합체를 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 적합한 열경화성 중합체는 에폭시, 폴리이미드, 폴리에스테르 및 이들의 공중합체를 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 본원에서 사용할 때 공중합체는 2종 이상의 상이한 단량체들을 함유하는 중합체 (예를 들면, 삼량체, 사량체 등)를 포함한다.
유기 중합체는 보강되거나 보강되지 않을 수 있다. 보강재는 섬유 또는 입자 재료의 형상일 수 있다. 보강재로서 사용하기에 적합한 재료는 유기 또는 무기 섬유 (연속 또는 스테이플), 운모 또는 활석과 같은 규산화물, 모래 및 수정과 같은 실리카 기재 재료, 금속 입자, 유리, 금속 산화물 및 탄산칼슘을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다.
금속 시이트를 강성 요소로서 사용할 수 있다. 전형적으로, 금속은 (예를 들면, 약 50 ㎬ 이상의) 비교적 높은 영률을 갖기 때문에, (대개 약 0.075 내지 0.25㎜의) 매우 얇은 시이트를 사용할 수 있다. 적합한 금속은 알루미늄, 스테인레스강 및 구리를 포함하지만 이에 제한되지는 않는다.
본 발명의 연마 구조물에 유용한 특정 재료는 폴리(에틸렌 테레프탈레이트), 폴리카르보네이트, 유리 섬유 보강 에폭시 보드 (예를 들면, FR4, 미네소타 플라스틱스(Minnesota Plastics, 미네소타주 미네아폴리스)에서 입수가능함), 알루미늄, 스테린레스강 및 IC1000 (로델, 인크.(Rodel, Inc., 델라웨어주 뉴어크)에서 입수가능함)을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다.
연마 구조물에서 사용하기 위한 탄력성 재료는 다양한 재료로부터 선택할 수 있다. 대개, 탄력성 재료는 유기 중합체이고, 이는 열가소성이거나 열경화성일 수 있고 본래 엘라스토머이거나 엘라스토머가 아닐 수 있다. 일반적으로 유용한 탄력성 재료로 발견된 재료는 발포되거나 취입되어 다공성 유기 구조를 형성하는 유기 중합체이며, 이는 대개 발포체로서 칭한다. 그러한 발포체는 예를 들면, 천연 또는 합성 고무 또는 다른 열가소성 엘라스토머, 예를 들면, 폴리올레핀, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리우레탄 및 이들의 공중합체로부터 제조할 수 있다. 적합한 합성 열가소성 엘라스토머는 클로로프렌 고무, 에틸렌/프로필렌 고무, 부틸 고무, 폴리부타디엔, 폴리이소프렌, EPDM 중합체, 폴리비닐 클로라이드, 폴리클로로프렌 또는 스티렌/부타디엔 공중합체를 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 유용한 탄력성 재료의 구체적인 예는 발포체 형상인 폴리에틸렌과 에틸 비닐 아세테이트의 공중합체이다.
탄력성 재료는 또한 적절한 기계 특성 (예를 들면, 영률 및 잔류 압축 응력)이 얻어지면 다른 구조물일 수 있다. 예를 들면, 종래의 연마 패드에서 사용되는 것과 같은 폴리우레탄 함침 펠트 기재 재료를 사용할 수 있다. 탄력성 재료는 또한 수지 (예를 들면, 폴리우레탄)으로 함침된, 예를 들면, 폴리올레핀, 폴리에스테르 또는 폴리아미드 섬유의 부직 또는 직물 섬유 매트일 수 있다. 섬유는 짧은 길이 (즉, 스테이플)이거나 섬유 매트에서 실질적으로 연속적일 수 있다.
본 발명의 연마 구조물에서 유용한 특정 탄력성 재료는 상표 CELLFLEX 1200, CELLFLEX 1800, CELLFLEX 2200, CELLFLEX 2200 XF (더텍스 코퍼레이션(Dertex Corp., 매사추세츠주 로렌스)), 3M SCOTCH 브랜드 CUSHION-MOUNT 플레이트 마운팅 테이프 949 (3M 캄파니 (3M Company, 미네소타주 세인트폴)로부터 입수가능한 이중 코팅 고밀도 엘라스토머성 발포체 테이프), EMR 1025 폴리에틸렌 발포체 (센티넬 프로덕츠(Sentinel Products, 뉴저지주 햐니스)로부터 입수가능함), HD200 폴리우레탄 발포체 (일브룩, 인크.(Illbruck, Inc., 미네소타주 미네아폴리스)로부터 입수가능함), MC8000 및 MC8000EVA 발포체 (센티넬 프로덕츠로부터 입수가능함), SUBA IV 함침 부직물 (로델, 인크.(델라웨어주 뉴어크)로부터 입수가능함)로 입수가능한 폴리(에틸렌-코-비닐 아세테이트) 발포체를 포함하지만 이에 제한되지는 않는다.
놀랍게도, 본 발명에 이르러 슬러리 연마 작업에서 사용되는, 강성 요소와 탄력성 요소를 모두 갖는 시판되는 패드 또는 그의 일부가 또한 본 발명의 서브패드로서 유용할 수 있는 것으로 밝혀졌다. 이러한 발견은 슬러리 패드가 웨이퍼 표면에 루스 연마 입자를 전달하기 위해 설계되었고, 고정 연마 요소를 위한 유효한 서브패드로서 작용할 것으로 기대되지 않았기 때문에 놀라운 것이다. 그러한 패드의 예로는 상표 IC1400, IC2000 또는 IC1000-SUBA IV 패드 스택(stacks) (로델, 인크.(델라웨어주 뉴어크)로부터 입수가능함)로 이용가능한 것을 포함한다.
본 발명의 연마 구조물은 강성 요소와 탄력성 요소 사이, 및 강성 요소와 연마 요소 사이와 같은 각 성분들 사이에 부착 수단을 추가로 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 1에 도시된 구조물은 강성 재료의 시이트를 탄력성 재료의 시이트에 라미네이팅시켜 제조한다. 이들 2 요소의 라미네이션은 열 용융 접착제, 감압성 접착제, 아교, 타이(tie)층, 결합제, 기계 고정 장치, 초음파 용접, 열 결합 또는 마이크로파 활성화 결합 등과 같은 다양한 통상의 결합 방법 중 임의의 것에 의해 성취될 수 있다. 별법으로, 서브패드의 강성 부분 및 탄력성 부분은 동시 압출에 의해 합쳐질 수 있다.
전형적으로, 강성 요소 및 탄력성 요소의 라미네이션은 감압 또는 열 용융형 접착제를 사용하여 쉽게 성취된다. 적합한 감압성 접착제는 천연 고무, (메트)아크릴레이트 중합체 및 공중합체, 열가소성 고무의 AB 또는 ABA 블록 공중합체, 예를 들면, 상표 KRATON (셀 케미칼 캄파니 (Shell Chemical ㏇, 텍사스주 휴스턴))으로 입수가능한 스티렌/부타디엔 또는 스티렌/이소프렌 블록 공중합체, 또는 폴리올레핀에 기재된 것을 포함하지만 이에 제한되지 않는 다양한 통상적으로 사용되는 감압성 접착제일 수 있다. 적합한 열 용융 접착제는 폴리에스테르, 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA), 폴리아미드 및 에폭시 등에 기재된 것과 같은 다양한 통상적으로 사용되는 열 용융 접착제를 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 사용하는 동안 강성 요소와 탄력성 요소를 적소에 유지하기에 충분한 응집 강도 및 박리 저항성을 갖고, 사용 조건 하에 전단에 저항성이며, 사용 조건 하에 화학적 분해에 저항성인 것이 접착제의 주요 조건이다.
고정 연마 요소는 상기에 요약한 동일한 수단 (접착제, 동시압출, 열 결합, 기계 고정 장치 등)으로 구조물의 강성 부분에 부착할 수 있다. 그러나, 고정 연마 요소는 구조물의 강성 부분에 부착될 필요 없이, 그에 바로 인접한 위치에 유지되거나 그와 함께 동시압출된다. 이 경우, 배치 핀(placement pins), 멈춤 고리 (retaining ring), 장력(tension), 진공 등과 같은, 사용하는 동안 고정 연마재를 적소에 유지시키는 몇몇 기계적 수단이 요구될 것이다.
본원에 기재된 연마 구조물은 예를 들면, 실리콘 웨이퍼의 표면을 개질시키는데 사용하기 위해 기계 플래턴 상에 놓는다. 이는 접착제 또는 배치 핀, 멈춤 고리, 장력, 진공 등과 같은 기계적 수단에 의해 부착될 수 있다.
본 발명의 연마 구조물은 연마 패드와 루스 연마 슬러리를 사용하는 기술분야에 잘 알려져 있는 바와 같이, 반도체 웨이퍼를 평탄화시키기 위한 많은 유형의 기계 상에서 사용할 수 있다. 시판되는 적합한 기계의 예는 IPEC/WESTECH (아리조나주 피닉스)로부터 입수가능한 화학 기계적 평탄화 (CMP: Chemical Mechanical Planarization) 기계이다.
전형적으로, 그러한 기계는 반도체 웨이퍼를 유지하기 위한 멈춤 고리와 웨이퍼 지지 패드를 모두 포함할 수 있는, 웨이퍼 홀더를 갖는 헤드 유닛을 포함한다. 전형적으로, 반도체 웨이퍼와 연마 구조물은 둘 모두 바람직하게는 동일한 방향으로 회전한다. 웨이퍼 홀더는 원형, 나선형, 타원형, 불균일한 방식 또는 무작위 운동 방식으로 회전한다. 웨이퍼 홀더가 회전하는 속도는 구체적인 장치, 평탄화 조건, 연마 용품 및 원하는 평탄화기준에 따를 것이다. 그러나, 일반적으로 웨이퍼 홀더는 약 2 내지 1000 rpm (매분당회전)으로 회전한다.
본 발명의 연마 구조물은 전형적으로 직경이 약 10 내지 200 ㎝, 바람직하게는 약 20 내지 150㎝, 더 바람직하게는 약 25 내지 100㎝일 것이다. 또한, 이는 전형적으로 약 5 내지 10,000 rpm의 속도, 바람직하게는 약 10 내지 1000 rpm의 속도, 더 바람직하게는 약 10 내지 250 rpm의 속도로 회전할 것이다.
본 발명의 연마 구조물을 이용하는 표면 개질 절차에서는 전형적으로 약 6.9 내지 138 ㎪의 압력을 포함한다.
본 발명의 다양한 변형과 별법이 본 발명의 범위와 취지에서 벗어나지 않으면서 당업계의 숙련인들에게 명백할 것이며, 본 발명이 본 명세서에 설명한 예시적인 실시태양에 부당하게 제한되지 않음을 이해해야 한다.
＜시험 절차＞
영률 (인장 모듈러스) - 시험 A
본 발명에서 사용되는 강성 플라스틱 성분 재료의 영률은 ASTM D638-84 (플라스틱의 인장 특성에 대한 표준 시험법) 및 ASTM D-882-88 (얇은 플라스틱 시이팅의 표준 인장 특성)에 따른 정적 인장 시험을 이용하여 측정하였다. 금속의 영률은 게이지 길이가 명시된 12.7㎝가 아니라 10.2㎝인 것을 제외하고는 실질적으로 ASTM E345-93 (금속 호일의 인장 시험의 표준 시험법)에 따라 측정하였다.
동적 압축 - 시험 B
본 발명에서 사용된 탄력성 성분 재료의 영률을 실질적으로 ASTM D 5024-94 (압축시 플라스틱의 동적 기계 특성을 측정하기 위한 표준 시험법)에 따라 동적 기계 시험에 의해 측정하였다. 사용하는 기구는 레오메트릭스, 인크. (Rheometrics, Inc., 뉴저지주 피츠카타웨이)에 의해 제조된 레오메트릭스 솔리즈 분석기 (Rheometrics Solids Analyzer, RSA)이었다. 34.5㎪의 공칭 평균 압축 응력을 시료에 부여한 다음, 작은 환형 하중(load)을 정적 하중 위에 놓아 동적 반응을 측정하였다. 등온 주파수 스위프(sweep)는 0.015㎐ 내지 15㎐를 스위핑하면서 20℃ 및 40℃에서 작동시켰다.
압축 응력 완화 시험 - 시험 C
응력 완화 측정은 ASTM E 328-86 (재료 또는 구조에 대한 응력 완화 시험법)에 따라 측정하였다. 원형 시험 샘플 (직경 20.32㎜)을 ASTM E 328-86에 지시된 바와 같이 2개의 직경 25.4 ㎜의 평판 사이에 놓고, 평판을 25g로 예비하중시켜 상부 평판을 샘플에 접촉시켰다. 이어서, 상부 평판을 고정된 하부 평판을 향하여 25.4㎜/분의 속도로 샘플 상의 하중이 2730g으로 상승할 때까지 이동시켰다. 지정된 하중에 도달하면, 상부 평판의 이동을 중단하고, 후속의 120초 동안 샘플의 응력 완화를 기록하였다.
＜재료＞
다음 재료들을 하기 실시예에서 사용하였다.
강성 성분
재료 공급처 시험 샘플 두께 (㎜) E (㎫)시험 A
폴리카르보네이트 미네소타 플라스틱스(미네소타주 미네아폴리스) 또는
카딜락 플라스틱스 (Cadillac Plastics,미네소타주 미네아폴리스) 미네소타주 미네아폴리스 0.51
보강 에폭시 FR4 미네소타 플라스틱스(미네소타주 미네아폴리스) 0.51 16,000
알루미늄 올 포일즈, 인크. (All Foils, Inc.,오하이오주 브룩클린 하이츠) N.S. 72,000
IC1000 로델, 인크. (델라웨어주 뉴어크) 1.26 315
302 스테인레스강 텔레다인 로드니 (Teledyne Rodney,미저리주 어쓰 시티) N.S. 193,000
* 문헌의 값N.S. = 지정되지 않음
탄력성 성분
재료 정의 공급처 시험 샘플 두께 (㎜) E'(㎫) ＠ 0.1㎐/10㎐시험 B 잔류 응력 %시험 C
CELLFLEX 1200 폴리(에틸렌-코-비닐 아세테이트) 발포체 더텍스 코포레이션(매사추세츠주 로렌스) 3.60 2.3/3.4 74.52
CELLFLEX 1800 " " 3.60 5.0/6.0 80.40
CELLFLEX 2200 XF " " 3.68 8.0/12 87.10
HD200 폴리우레탄 발포체 일브룩, 인크.(미네소타주 미네아폴리스) 2.30 1.8/4.5 83.74
SUBA IV 함침 부직물 로델, 인크.(델라웨어주 뉴어크) 1.32 3.9/6.4 70.55
본 발명의 연마 구조물을 제조하는데 유용한 접착제는 442 PC (SCOTCH 브랜드 이중 코팅 테이프로서 입수가능함), 9482 PC (SCOTCH 브랜드 접착제 전달 테이프로서 입수가능함) 및 7961 PC (SCOTCH 브랜드 이중 코팅 막 스위치 스페이서로서 입수가능함)을 포함한다. 상기 접착제는 모두 3M 캄파니 (미네소타주 세인트폴)으로부터 입수가능하다.
＜실시예 1＞
폴리프로필렌 생산 툴은 폴리프로필렌 수지를 인접한 절단된 4면 피라미드의 집합으로 이루어진 주조면을 갖는 금속 마스터(master) 툴 상에서 주조함으로써 제조하였다. 형성된 생산 툴은 절단된 피라미드 형상인 공극을 포함하였다. 각각의 절단된 피라미드의 높이는 약 80㎜이고, 면마다 밑변은 약 178㎜이고, 면마다 꼭대기는 약 51㎜이었다. 공극은 1㎝당 약 50개의 공극의 간격으로 사각 평면 배열로 배열되었다.
폴리프로필렌 생산 툴을 와인더로부터 풀고, 실온에서 연마 슬러리 (후술함)를 진공 슬롯 다이 코터를 사용하여 생산 툴의 공극내에 코팅시켰다. 한 면에 에틸렌/아크릴산 공중합체를 프라이밍시킨(primed) 76㎜ 두께의 폴리(에틸렌테레프탈레이트) 필름 백킹(PPF)을, 연마 슬러리가 백킹의 프라이밍된 표면을 습윤시키도록 연마 슬러리로 피복된 생산 툴에 접촉시켰다. PPF 백킹을 통해 연마 슬러리로 자외선을 투과시킴으로써 연마 슬러리를 경화시켰다. 경화를 수행하기 위해 2개의 상이한 자외선 램프를 직렬로 사용하였다. 제1 UV 램프는 "V" 전구가 장착되고 236.2 와트/㎝에서 작동하는 퓨전 시스템(Fusion System) 자외선광이었다. 제2 램프는 중압 수은 전구가 장착되고 157.5 와트/㎝에서 작동하는 ATEK 자외선 램프였다. 경화된 연마 복합재/백킹으로부터 생산 툴을 제거하였다. 이 공정은 약 3.0 내지 7.6 m/분에서 작동되는 연속 공정이었다.
연마 슬러리는 트리메탄올프로판 트리아크릴레이트 (10부, TMPTA, 사르토머 캄파니, 인크. (Sartomer ㏇, Inc., 펜실바니아주 엑스톤)로부터 상표 "Sartomer 351)"로 입수가능함), 헥산디올 디아크릴레이트 (30부, HDDA, 사르토머 캄파니, 인크.로부터 상표 "Sartomer 238"로 입수가능함), 알킬 벤질 프탈레이트 가소제 (60부, PP, 몬산토 캄파니(Monsanto ㏇, 미저리주 세인트루이스)로부터 상표 "SANTICIZER 278"로 입수가능함), 이소프로필 트리이소스테아로일 티타네이트 결합제 (6.6부, CA3, 켄리치 페트로케미칼스 인크.(Kenrich Petrochemicals Inc., 뉴저지주 베이온)로부터 상표 "KR-TTS"로 입수가능함), 2,4,6-트리메틸벤조일-디페닐-포스핀 옥시드 광개시제 (93.2부, PH7, 바스프(BASF, 노쓰 캐롤라이나주 샬럿)로부터 상표 "Lucirin TPO"로 입수가능함), 산화세륨 (165.9부, CEO1, 평균 입도 0.5㎜, 이소프로필 트리이소스테아로일 티타네이트 결합제로 처리함, 롱 프랑(Rhone Poulenc, 코넥티컷주 셀톤)으로부터 입수가능함), 탄산칼슘 (80.93부, CACO3, 평균 입도 4.6㎜, 화이자 스페셜리티 미네랄스(Pfizer Speciality Minerals, 뉴욕주 뉴욕)로부터 상표 "USP-EX-HEAVY"로 입수가능함), 탄산칼슘 (7.44부, CACO2, 평균 입도 2.6㎜, 화이자 스페셜리티 미네랄스로부터 상표 "USP-MEDIUM"로 입수가능함) 및 탄산칼슘 (1.85부, CACO4, 평균 입도 0.07㎜, 화이자 스페셜리티 미네랄스로부터 상표 "MULTIFLEX-MM"로 입수가능함)을 포함하였다. TMPTA, HDDA, PP, CA3, PH7 및 PH1의 혼합물을 혼합하여 균질 블렌드를 얻었다. 블렌드에 CEO1을 서서히 첨가한 후 CACO2, CACO3 및 CACO4를 서서히 첨가하고, 생성된 혼합물을 균질 블렌드를 얻을 때까지 교반하였다.
상기한 고정 연마 용품을 강철 핸드 롤러 (2.05㎏, 직경 8.2㎝)를 20회 통과시켜 이형 라이너를 갖는 이중 코팅된 감압성 접착제 테이프 (442 PC)에 라미네이트시켰다. 이형 라이너를 제거한 후, 이어서 고정 연마 용품을 강철 핸드 롤러를 20회 통과시켜 IC1000-SUBA IV 슬러리 연마 패드 (로델 인크.로부터 입수가능함)에 라미네이트시켰다. 이어서, 라미네이트를 예를 들면, 직경 50.8㎝의 원판을 다이 절단함으로써 웨이퍼 연마 패드로 전환시켰다.
＜실시예 2＞
폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 백킹의 두께가 127㎜인 것을 제외하고는 실질적으로 실시예 1의 절차에 따라 고정 연마재를 제조하였다. 감압성 접착제 이중 코팅된 테이프 (442 PC)를 실시예 1에 설명된 핸드 롤러를 30회 통과시켜 두께가 0.51㎜인 폴리카르보네이트 시이팅 조각의 양면에 라미네이트시켰다. 테이프/폴리카르보네이트/테이프 구조물의 한 표면으로부터 이형 라이너를 제거하고, 상기한 고정 연마 용품을 핸드 롤러를 20회 통과시켜 노출된 접착제 표면에 라미네이트시켰다. 이형 라이너를 제거한 후 CELLFLEX 1800 발포체(두께 2.3㎜)를 핸드 롤러를 20회 통과시켜 테이프/폴리카르보네이트/테이프 구조물의 반대면에 라미네이트시켰다. 이어서, 라미네이트를 예를 들면, 직경 50.8㎝의 원판을 다이 절단함으로써 웨이퍼 연마 패드로 전환시켰다.
＜실시예 3 내지 15＞
탄력성 성분과 강성 성분을 하기 표 3에 지시한 바와 같이 변화시키는 것을 제외하고는, 고정 연마 구조물의 하기 실시예들을 모두 실시예 2와 유사한 방법으로 제조하였고, 여기에서, 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 백킹의 두께는 76㎜ 또는 127㎜이었다.
서브패드 구조물
실시예 탄력성 성분 강성 성분
3 1.0 ㎜ CELLFLEX 1800 0.51 ㎜ 폴리카르보네이트
4 2.3 ㎜ CELLFLEX 1200 0.51 ㎜ 폴리카르보네이트
5 2.3 ㎜ HD 200 0.51 ㎜ 폴리카르보네이트
6 2.3 ㎜ HD 200 0.76 ㎜ 폴리카르보네이트
7 2.3 ㎜ CELLFLEX 1800 0.76 ㎜ 폴리카르보네이트
8 2.3 ㎜ CELLFLEX 1200 0.76 ㎜ 폴리카르보네이트
9 2.3 ㎜ HD 200 0.38 ㎜ 폴리카르보네이트
10 2.3 ㎜ CELLFLEX 2200XF 0.51 ㎜ FR4
11 2.3 ㎜ CELLFLEX 1800 0.51 ㎜ FR4
12 2.3 ㎜ CELLFLEX 2200XF 0.254 ㎜ FR4
13 2.3 ㎜ HD 200 0.20 ㎜ 알루미늄
14 2.3 ㎜ HD 200 0.13 ㎜ 스테인레스강
15 2.3 ㎜ CELLFLEX 1800 0.13 ㎜ 스테인레스강
실시예 1 내지 15에 기재된 연마 구조물 모두를 사용하여 블랭킷 및 패턴화 웨이퍼를 개질시켰고, 블랭킷 및 패턴화 실리콘 웨이퍼를 위한 연마 패드로서 평가할 때 산업상 허용되는 기준 내의 평면도 및 균일도 값을 갖는 연마된 웨이퍼를 생산하는 것이 관찰되었다.
본원에 인용한 모든 특허, 특허 문헌 및 공개 문헌은 개별적으로 포함되는 것과 같이 본원에 참고로 포함된다. 상기 상세한 설명은 단지 명백한 이해를 위해서만 제공된다. 그로부터 불필요한 제한은 없음을 이해해야 한다. 본 발명은 나타내고 설명한 상세한 설명에만 제한되지 않으며, 당업계의 숙련인에게 명백한 변형은 청구항에 의해 한정되는 본 발명의 범위내에 포함될 것이다.

Claims (9)

  1. (a) 3차원의 텍스처드(textured) 고정 연마 요소;
    (b) 상기 고정 연마 요소와 전체적으로 동일 공간에 걸쳐있는 적어도 하나의 탄력성 요소;
    (c) 상기 탄력성 요소 및 상기 고정 연마 요소와 전체적으로 동일 공간에 걸쳐있고 이들 사이에 개재된 적어도 하나의 강성 요소 (이 강성 요소는 상기 탄력성 요소보다 영률(Young's Modulus)이 더 크다)를 포함하는, 작업편의 표면 개질 중에 작업편 표면의 국소 형태에는 실질적으로 일치하지 않으면서 작업편 표면의 전체 형태에는 실질적으로 일치할 수 있는 연마 구조물.
  2. (a) 백킹(backing)과 그 위에 배치된 연마 코팅을 포함하는 3차원의 텍스처드 고정 연마 용품; 및
    (b) (i) 약 100 ㎫ 이하의 영률과 적어도 약 60%의 잔류 압축 응력을 갖는 적어도 하나의 탄력성 요소; 및
    (ii) 상기 탄력성 요소 및 상기 고정 연마 용품의 백킹과 전체적으로 동일 공간에 걸쳐있고 이들 사이에 개재된 적어도 하나의 강성 요소 (이 강성 요소는 상기 탄력성 요소보다 더 큰, 적어도 약 100 ㎫의 영률을 갖는다)를 포함하는, 상기 고정 연마 용품의 백킹과 전체적으로 동일 공간에 걸쳐있는 서브패드(subpad)를 포함하는, 작업편 표면 개질용 연마 구조물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 탄력성 요소의 두께가 약 0.5 내지 5㎜이고, 상기 강성 요소의 두께가 약 0.075 내지 1.5㎜인 연마 구조물.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 탄력성 요소의 모듈러스가 상기 강성 요소의 모듈러스보다 적어도 약 25% 이하인 연마 구조물.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 탄력성 요소의 모듈러스가 상기 강성 요소의 모듈러스보다 적어도 약 50% 이하인 연마 구조물.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 탄력성 요소가 하나 이상의 발포체층을 포함하는 연마 구조물.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 강성 요소와 상기 탄력성 요소 사이에 개재된 부착 수단을 추가로 포함하는 연마 구조물.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 고정 연마 요소와 상기 서브패드 사이에 개재된 부착 수단을 추가로 포함하는 연마 구조물.
  9. (a) 반도체 웨이퍼의 노출면을, 3차원의 텍스처드 고정 연마 요소; 상기 고정 연마 요소와 전체적으로 동일 공간에 걸쳐있는 적어도 하나의 탄력성 요소; 및 상기 탄력성 요소 및 상기 고정 연마 요소와 전체적으로 동일 공간에 걸쳐있고 이들 사이에 개재된 적어도 하나의 강성 요소 (이 강성 요소는 상기 탄력성 요소보다 영률이 더 크다)를 포함하는 연마 구조물과 접촉시키는 단계; 및
    (b) 상기 웨이퍼와 상기 연마 구조물을 상대적으로 이동시켜 웨이퍼의 표면을 개질시키는 단계를 포함하는, 반도체 웨이퍼의 노출면의 개질 방법.
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