KR20010022571A

KR20010022571A - 개선된 연마용 패드 및 연마 방법

Info

Publication number: KR20010022571A
Application number: KR1020007001162A
Authority: KR
Inventors: 존 브이. 에이치. 로버츠; 촬스 더블유. 젠킨스; 데이비드 비. 제임스
Original assignee: 콘래드 캐딩; 로델 홀딩스, 인크.
Priority date: 1997-08-06
Filing date: 1998-08-05
Publication date: 2001-03-26
Also published as: EP1011919A4; EP1011919A1; DE69827147T2; JP2001513450A; CN1265618A; DE69827147D1; KR100499601B1; WO1999007515A1; EP1011919B1

Abstract

본 발명의 연마용 패드는 친수성 재료로 제조된 연마 표면을 갖는다. 연마용 표면은 열성형법에 의해 생성된 토포그래피를 갖는다. 이 토포그래피는 연마용 유체의 흐름을 촉진하고 평활화 및 평탄화를 촉진하는 크고 작은 형태로 이루어진다.

Description

개선된 연마용 패드 및 연마 방법 {Improved Polishing Pads And Methods Relating Thereto}

이 출원은 미국 가출원 제60/054,906호 (출원일 1997년 8월 6일)에 대한 이익을 청구한다.

발명의 배경

집적회로의 제작에서는 일반적으로 규소, 산화규소, 텅스텐 또는 알루미늄과 같은 하나 이상의 기판을 연마시킬 필요가 있다. 이러한 연마는 대개 연마용 유체와 함께 연마용 패드를 써서 수행한다.

반도체 산업은 협소한 허용치의 정밀 연마를 요구하지만 연마 성능에 있어서 원치않는 "패드간" 편차가 존재하는 것이 매우 일반적이다. 따라서 고정밀 연마 작업시에 예측가능성이 더욱 큰 연마용 패드에 대한 요구가 반도체업계에 존재한다.

발명의 요약

본 발명은 혁신적인 친수성 재료로 형성된 혁신적인 연마 표면을 갖는 열성형 (또는 엠보싱 처리된) 연마 패드에 관한 것이다. 본 발명의 패드는 (i) 밀도가 0.5 g/㎤보다 크고, (ii) 임계 표면 장력이 34 mN/m 이상이며, (iii) 인장 탄성율이 0.02 내지 5 기가파스칼이며, (iv) 30 ℃에서의 인장 탄성율 대 60 ℃에서 인장 탄성율의 비율이 1.0 내지 2.5이고, (v) 경도가 25 내지 80 쇼어(Shore) D이며, (vi) 항복 응력이 약 2.1 내지 41.4 메가파스칼 (300 내지 6000 psi)이고, (vii) 인장 강도가 7 내지 105 메가파스칼 (1000 내지 15,000 psi)이고, (viii) 파단 신장율이 500 %이하인 친수성 재료를 포함한다. 바람직한 실시태양에서는 연마층이 다수의 연질 도메인 및 경질 도메인을 포함한다.

본 발명의 연마재는 미국 특허 제4,927,432호 (Budinger 등)에 기재된 바와 같이 중합체를 섬유 기판에 합체시켜서 제조된 펠트 기재 연마용 패드를 포함하지 않는다.

연마 표면은 열성형 방법에 의해 생성된 토포그래피를 갖는다. 이 토포그래피는 연마용 유체의 흐름을 용이하게 하고 평활화 및 평탄화를 촉진하는 크고 작은 표면 형태(feature)로 이루어진다.

본 발명은 크게 보면 반도체 소자 등의 제조에 유용한 연마용 패드에 관한 것이다. 더 구체적으로는 본 발명의 연마용 패드는 예측가능성(predictability) 및 연마 성능을 일반적으로 개선시키는 혁신적인 표면 토포그래피를 갖는 유리한 친수성 재료를 포함한다.

본 발명은 혁신적인 친수성 연마재로부터 제조된, 혁신적인 연마 표면을 갖는 연마용 패드에 관한 것이다. 더 구체적으로는 기판, 특히 반도체 소자 등의 제조에 쓰이는 기판의 연마에 유용한 개선된 연마용 패드에 관한 것이다. 본 발명의 조성물 및 방법은 또한 다른 산업계에도 유용할 수 있으며, 규소, 이산화규소, 금속, 유전체, 세라믹 및 유리 등을 비롯한, 그러나 이것으로 제한되지 않는 많은 소재에 응용될 수 있을 것이다. 본 명세서에 걸쳐 사용된 "연마" (및 이의 임의의 형태)란 용어는 "평탄화" (및 임의의 상응하는 형태)를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명은 (1) 종래의 패드 내로 표면 형태 (feature)를 발현시킬 때 생기는 손상으로 인해 발생하는 정밀 연마에 대한 유해 효과를 인식하고, (2) 연마용 패드의 제작시 손상이 어떻게 발생하는 지를 인식하고, (3) 손상 정도가 작은 패드의 제조 방법을 교시하며, (4) 절삭하거나 베어내어 (skive) 만든 종래의 패드에 비해 표면 형태의 재현성이 커서 패드 성능에 대한 예측가능성도 큰 패드의 제조 방법을 교시하며, (5) 패드의 제조 동안에 표면 형태를 패드 내로 혼입시키는 신규 방법을 교시한다는 점에서 혁신적이다. 본 발명의 이런 특징은 어떠한 것도 지금까지 당업계에 인식되지 못한 것이었으며, 정밀 연마 기술에 진정으로 중요한 기여를 한 바가 없었다.

본 발명의 연마용 패드는 패드 제작시 종종 생기는 만입부 (indentation) 및 돌출부 (protrusion) 등의 표면 손상을 최소화한, 재현성이 높고 유리한 표면 토포그래피를 포함한다.

절삭이나 베어내는 등의 패드 제작법은 패드 마다 경향적으로 달라지는 손상을 유발한다. 종래의 패드 제작법에는 중합체 케이크의 절편을 절삭하여 패드를 제조하는 방법이 있다. 이 케이크가 칼 (blade)에 의해 잘릴 때 대개는 패드 표면에 만입부 및 돌출부를 비롯한 방향성 표면 손상이 남는다. 이런 손상은 일반적으로 칼날이 무뎌짐에 따라 패드 마다 달라진다.

패드 제작의 또다른 단계는 패드 표면에 채널 또는 그외 다른 형태를 혼입하여 연마용 유체의 흐름을 용이하게 하는 것이다. 종래의 패드는 일반적으로 이런 표면 형태들을 패드에 기계가공하거나 절삭한 것이다. 이 또한 패드 표면 상에 그리고 절삭 부위 내에 손상을 남기는 경향이 있는 것이 일반적이다. 온도, 습도, 라인 속도 변화 등의 다른 요인도 패드 표면 특성에 편차를 가져온다. 이런 편차는 패드 마다의 성능 편차로 이어지며, 최적의 연마 파라미터의 윤곽을 잡는데 어려움이 있다.

본 발명의 패드는 연마 표면의 절삭, 기계가공 또는 이와 유사한 형태의 파쇄를 거의 하지 않거나 전혀 하지 않고 제작한다. 베어냄을 통해 유발된 방향성 패턴 등의 원치 않는 방향성 패턴은 대체로 제거된다. 표면 형태 또는 그의 일부는 연마 표면의 파쇄를 하지 않고 패드 상으로 (또는 패드 내로) 가한다. 이를 통해 종래 기술에 수반된 문제를 일소한다.

본 발명에 따르면 패드의 제조 이후에 혼입되는 표면 형태는 적어도 부분적으로 열성형법을 통해 생성된다. 열성형이란 패드의 표면을 가열하고 압력 또는 응력 등의 어떤 수단을 써서 영구 변형시키는 모든 방법이다. 열성형은 종래 패드에 비해 손상의 정도를 감소시킨다. 열성형은 또한 열성형 다이의 컨시스턴시 (consistency)로 인해 표면의 절삭이나 기계가공보다 더욱 재현성이 큰 표면 형태를 제공한다. 따라서 본 발명의 패드는 성능에 있어서 더욱 예측가능성이 높고 최적의 연마 파라미터의 윤곽 설정을 가능케 한다.

한 실시태양에서는 패드 표면이 연화될 때까지 패드 표면을 가열한 후 다이 및 압력을 이용하여 패드 표면을 성형함으로써 표면 형태를 연마용 패드의 표면에 혼입한다. 이런 표면 형태는 바람직하게는 평균 깊이 및(또는) 폭이 약 0.05 mm보다 큰, 바람직하게는 약 0.1 mm보다 큰 만입부를 하나 이상 포함한다. 이런 표면 형태는 연마용 유체의 흐름을 용이하게 하여 연마 성능을 향상시킨다.

다른 실시태양에서 패드는 시트로 압출된다. 이 재료는 시트의 양 말단에 접합부를 만듦으로써 연마용 벨트로 제조될 수 있거나, 다른 실시태양에서는 이 시트를 절단하여 임의의 모양 또는 크기의 패드를 제조할 수 있다. 본 발명의 또다른 실시태양에서는 압착 성형법을 사용한다. 이때 다이에 유연성 중합체를 놓고, 압착시켜, 주형 전체에 중합체가 퍼지게 한 후 고형화하고, 주형으로부터 이형시킨다.

또다른 실시태양에서는 패드 재료를 제2의 고체 또는 반고체 재료 상에 압출하여, 압출된 재료가 고형화된 후 제2의 재료에 접착되게 한다. 제2 재료는 패드를 보강할 수 있어서, 고형화된 압출 재료는 스스로 지탱할 필요가 없다. 이와 달리 또는 여기에 더해서 제2 재료는 패드에 구조적 견뢰도를 제공하여, 성능 및 수명을 개선하고 제조에 있어서 융통성을 더할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시태양에서는, 엠보싱 이후의 소성 유동을 제거하거나 크게 감소시키기 위해 사용되는 냉각 롤러를 이용해 표면 형태를 엠보싱 처리하여 혼입한다. 이 결과 매우 재현성이 큰 엠모싱 만입부가 생겨나므로, 많은 종래 방법에 의해 제조된 패드에서 일반적으로 발견되는 패드간 편차가 대체로 감소된다. 이런 재현성은 또한 엠보싱 다이 표면이 그것에 의해 생성되는 각 패드 마다 대체로 동일하게 유지된 결과이기도 하다. 이는 결국 더 예측가능한 패드 성능으로 구현된다. 성능의 예측가능성은 정밀 연마용 패드의 중요한 측면이다. 패드 컨시스턴시로 인해 표준적인 작업 과정의 정확성을 더욱 기할 수 있어서, 더 생산적인 연마 작업이 가능하다. 더욱이 표면 형태를 만들기 위해 롤러를 사용하므로 패드를 연속 시트로 제조할 수 있다.

최적의 연마 성능을 위해서는 종래에 패드 내로 절삭 또는 기계가공되었던 표면 형태이외에도 더 작은 표면 형태 (50 μ미만)가 필요하다. 이런 작은 치수의 형태는 패드의 첫번째 사용 이전에 대개 혼입되며, 패드 사용 동안 주기적으로 혼입된다. 이를 "상태조절 (conditioning)"이라 부른다. 상태조절이 패드의 사용전에 수행되면, 이를 "예비상태조절"이라하고, 사용 도중에 이루어지면 "재상태조절"이라 한다. 패드의 사용 도중 작은 치수 표면 형태는 원치 않는 소성 유동을 겪을 수 있고, 파편에 의해 훼손될 수 있다. 작은 치수의 형태는 상태조절에 의해 재생된다. 본 발명의 연마용 패드의 경우에는 놀랍게도 종래 연마용 패드에 비해 사용 도중의 재상태조절이 대체로 덜 필요하다는 사실이 발견되었다. 이것은 본 발명의 패드가 종래의 패드에 비해 대체로 우수하다는 것을 입증하는 또하나의 증거이다.

본 발명의 패드는 마모재를 써서 상태조절될 수 있다. 작은 치수의 표면 형태는 마모재의 표면과 연마 표면을 서로 반대로 움직여서 만들 수 있다. 한 실시태양에서 마모재는 경질 입자가 표면에 (바람직하게는 영구 고정된 상태로) 다수 박혀있는 회전 구조이며, 그 모양은 원형, 사각형, 직사각형, 타원형 또는 임의의 기하학적 형태일 수 있다. 패드 표면과 반대로 움직이는 상기 경질 입자의 운동으로 인해 패드 표면은 소성 유동, 파편화 또는 이 둘다를 (입자와 접촉하는 지점에서) 겪을 수 있다. 마모 표면이 패드 표면과 반대로 회전해야 하는 것은 아니며, 진동, 선형 운동, 불규칙 궤도, 구르기 등을 비롯한 여러 방식 가운데 하나로 패드와 반대로 움직일 수 있다.

(마모 표면으로 인해) 상기한 바와 같이 발생된 소성 유동, 파편화 또는 이 둘다는 패드의 외면 상에 작은 치수의 표면 형태를 생성한다. 작은 치수 표면 형태는 만입부와 만입부의 적어도 한쪽에 인접한 돌출부를 포함할 수 있다. 한 실시태양에서 돌출부는 패드 연마 표면의 표면적의 0.1 % 이상을 차지하며, 만입부는 평균 깊이가 50 마이크론 미만, 더욱 바람직하게는 10 마이크론 미만이고, 돌출부의 평균 높이는 50 마이크론 미만, 더욱 바람직하게는 10 마이크론 미만이다. 바람직하게는 마모 표면을 이용한 이런 표면 변형은 연마 표면의 마모 제거를 최소한으로만 유발할 것이며, 연마 표면으로부터 패드 물질의 (있다면) 상당량이 떨어져나가지 않도록 하면서 다만 패드 내로 고랑을 만들 뿐이다. 그러나 덜 바람직하더라도 패드 재료의 마모 제거가 작은 치수의 표면 형태를 만들어내는 한 허용할 수 있다.

상태조절에 필요한 바람직한 마모 표면은 바람직하게는 금속인 디스크이며, 크기가 1 마이크론 내지 0.5 ㎜인 다이아몬드가 박혀있는 것이 바람직하다. 상태조절 동안에 상태조절용 디스크와 연마용 패드 사이의 압력은 약 0.69 내지 172.3 킬로파스칼 (0.1 내지 약 25 lb/in²)인 것이 바람직하다. 디스크의 회전 속도는 1 분당 회전수 1 내지 1000인 것이 바람직하다.

바람직한 상태조절 디스크는 10.16 cm (4 in), 100 그릿 (grit) 다이아몬드 디스크 (예를 들면 REST (상표) Disk (R. E. Science, Inc. 제조))이다. 최적의 상태조절은 하향 압력이 약 6.9 킬로파스칼 (10 lb/in²), 플래튼 속도 75 rpm, 스위프 프로파일는 종(鐘)형이고, 사용전 상태조절 스위프의 수는 15이고, 웨이퍼 사이의 재상태조절 스위프 수는 15였다.

경우에 따라서는 상태조절을 상태조절용 유체, 바람직하게는 마모 입자를 함유하는 물 기재 유체가 존재하는 상태에서 수행할 수 있다.

본 발명에 따르면, 작은 치수의 형태는 전부 또는 일부가 혁신적인 열성형 다이를 사용하는 열성형 과정에서 생겨날 수 있다. 패드 재료에 대한 친화도 차이에 의해 다이로부터 패드를 선택적으로 이형시켜서 원하는 작은 치수의 표면 형태를 얻을 수 있다.

본 발명에 따르면, 열성형 다이는 패드 재료에 대한 친화도에 차이가 있다. 친화도가 작은 부분은 패드 표면이 거의 또는 전혀 파괴되지 않은 채 이형될 수 있다. 친화도가 큰 부분은 다이로부터 패드가 이형되는 것을 방해하므로, 이 부위에서 표면의 소성 유동 또는 부스러짐이 유발될 수 있다. 이 과정을 통해 원하는 작은 치수의 표면 형태가 만들어 진다. 친화도 차이는 재료의 차이, 다이 코딩의 차이 또는 다이의 물리적 모양의 차이로부터 비롯될 수 있다.

한 실시태양에서 열성형 다이는 패드 재료에 대한 친화도가 다른 두 가지 이상의 재료로 이루어진다. 이형시 고친화도 부위에 가까운 패드 표면 부분은 파열되어 바람직한 표면 형태가 유발된다. 또다른 실시태양에서는 다이 표면을 코딩하여 저친화도 및 고친화도 영역을 만든다. 또다른 실시태양에서는 다이가 특정 부위에서 패드 재료를 부여잡는 모양을 하고 있어서, 패드 돌출부가 다이 안으로 물려, 작은 치수의 표면 형태가 생성된다. 또다른 실시태양에서는 이 부여잡는 효과가 돌출부 모양에 반대되는 돌출부 재료에 의해 생성된다.

표면 형태를 패드 제작시 형성하면, 예비상태조절의 필요성이 줄거나 아예 없어진다. 뿐만 아니라 표면 형태를 이렇게 생성하면 마모 수단을 이용하는 표면 변형에 비해서 작은 치수의 형태를 더 잘 조절하고 믿을 만하게 복제할 수 있다.

어떠한 예비중합체 화학적 성질이든 본 발명에 따라서, 우레탄 이외의 중합체계를 포함하여 사용될 수 있는데, 단 최종 생성물은 (i) 밀도가 0.5 g/㎤보다 크고, 더욱 바람직하게는 0.7 g/㎤보다 크고, 더욱더 바람직하게는 약 0.9 g/㎤보다 크며, (ii) 임계 표면 장력이 34 mN/m 이상이며, (iii) 인장 탄성율이 0.02 내지 5 기가파스칼이며, (iv) 30 ℃에서의 인장 탄성율 대 60 ℃에서 인장 탄성율의 비율이 1.0 내지 2.5이고, (v) 경도가 25 내지 80 쇼어 D이며, (vi) 항복 응력이 약 2.1 내지 41.4 메가파스칼 (300 내지 6000 psi)이고, (vii) 인장 강도가 약 7 내지 105 메가파스칼 (1000 내지 15,000 psi)이고, (viii) 파단 신장율이 500 %이하인 성질을 보여야 한다. 이러한 성질은 압출 및 이와 유사한 방법에 유용한 많은 물질의 경우에 가능한데, 그러한 물질로는 폴리카르보네이트, 폴리술폰, 나일론, 에틸렌 공중합체, 폴리에테르, 폴리에스테르, 폴리에테르-폴리에스테르 공중합체, 아크릴 중합체, 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리비닐 클로라이드, 폴리카르보네이트, 폴리에틸렌 공중합체, 폴리에틸렌 이민, 폴리우레탄, 폴리에테르 이미드, 폴리케톤 등이 있으며 이들의 광화학적 반응성 유도체도 포함된다.

바람직한 실시태양에서, 패드 재료는 충분히 친수성이어서 임계 표면 장력이 34 mN/m 이상이며, 더욱 바람직하게는 37 mN/m 이상, 가장 바람직하게는 40 mN/m 이상이다. 임계 표면 장력은 고체에 0 도 이상의 접촉각을 보이는 액체가 가지는 가장 낮은 표면 장력을 지목하여 고체 표면의 습윤성을 정의한다. 따라서 임계 표면 장력이 높은 중합체일수록 더 쉽게 습윤성이 되며 따라서 친수성이 더 크다. 일반적인 중합체의 임계 표면 장력은 다음과 같다.

중합체 임계 표면 장력 (mN/m)

폴리테트라플루오로에틸렌 19

폴리디메틸실록산 24

실리콘 고무 24

폴리부타디엔 31

폴리에틸렌 31

폴리스티렌 33

폴리프로필렌 34

폴리에스테르 39-42

폴리아크릴아미드 35-40

폴리비닐 알코올 37

폴리메틸 메타크릴레이트 39

폴리비닐 클로라이드 39

폴리술폰 41

나일론 6 42

폴리우레탄 45

폴리카르보네이트 45

한 실시태양에서는 패드 매트릭스가 적어도

1. 아크릴화 우레탄,

2. 아크릴화 에폭시,

3. 카르복시, 벤질 또는 아미드 관능성이 있는 에틸렌계 불포화 유기 화합물,

4. 펜던트 불포화 카르보닐기가 있는 아미노플라스트 유도체,

5. 적어도 하나의 펜던트 아크릴레이트기가 있는 이소시아네이트 유도체,

6. 비닐 에테르,

7. 우레탄,

8. 폴리아크릴아미드,

9. 에틸렌/에스테르 공중합체 또는 이의 산 유도체,

10. 폴리비닐 알코올,

11. 폴리메틸 메타크릴레이트,

12. 폴리술폰,

13. 폴리아미드,

14. 폴리카르보네이트,

15. 폴리비닐 클로라이드,

16. 에폭시,

17. 위의 것들의 공중합체 또는

18. 그의 조합물로부터 유도된 것이다.

바람직한 패드 재료들은 우레탄, 카르보네이트, 아미드, 술폰, 비닐 클로라이드, 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 비닐 알코올, 에스테르 또는 아크릴아미드 부분을 포함한다. 패드 재료는 다공성이거나 비다공성일 수 있다. 한 실시태양에서는 매트릭스가 비다공성이며, 다른 실시태양에서는 매트릭스가 비다공성이면서 섬유 보강을 하지 않은 것이다. 패드 재료는 또한 마모재를 포함할 수 있다.

바람직한 실시태양에서는 연마 재료가 (1) 연마시에 소성 유동에 견디는 단단한 도메인 다수 및 (2) 연마시 소성 유동에 내성이 덜한 덜 단단한 도메인 다수를 포함한다. 이런 복합적 성질은 이산화규소, 유전체 물질 및 금속의 연마에서 특히 유리한 것으로 밝혀진 이중 메카니즘을 제공한다.

이 단단한 상 크기는 어느 치수나 (높이, 너비 또는 길이) 100 마이크론 미만인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 50 마이크론 미만, 더욱더 바람직하게는 25 마이크론 미만, 가장 바람직하게는 10 마이크론 미만이다. 이와 마찬가지로 단단하지 않은 상도 바람직하게는 100 마이크론 미만, 더욱 바람직하게는 50 마이크론 미만, 더욱더 바람직하게는 25 마이크론 미만, 가장 바람직하게는 10 마이크론 미만이다. 바람직한 이중 상 재료로는 연질 세그먼트 (단단하지 않은 상을 제공) 및 경질 세그먼트 (단단한 상을 제공)를 갖는 폴리우레탄 중합체 등이 있다. 이 도메인들은 연마재가 형성될 때 두 (경질 및 연질) 중합체 세그먼트 사이의 불혼화성으로 인한 상 분리에 의해 생겨난다.

경질 및 연질 세그먼트가 있는 그 외의 중합체도 적절할 수 있으며, 예를 들면 에틸렌 공중합체, 공폴리에스테르, 블록 공중합체, 폴리술폰 공중합체 및 아크릴 공중합체 등이 있다. 패드 재료 내의 경질 및 연질 도메인도 또한 (1) 중합체 골격을 따라서 존재하는 경질 및 연질 세그먼트에 의해, (2) 패드 재료 내의 결정 영역과 비결정 영역에 의해, (3) 경질 중합체와 연질 중합체를 알로이로 만들거나 (4) 중합체를 유기 또는 무기 충전제와 합함으로써 만들어질 수 있다.

본 발명의 연마용 재료는 미국 특허 제4,972,432호 (Budinger et al.)에 기재된 바와 같이 섬유 기판 상에 중합체를 합체시켜 만든 펠트-기재 연마용 패드를 포함하지 않는다.

본 발명의 패드는 (마모 입자를 포함할 수 있는) 연마용 유체와 병용하여 사용하는 하는 것이 바람직하다. 연마시에 연마용 유체는 패드의 연마 표면 및 연마될 기판 사이에 위치한다. 패드와 기판 사이의 상대적 위치가 변화됨에 따라서 표면 형태는 패드와 연마될 기판 사이의 계면을 따라 연마용 유체가 더 잘 흐르도록 하며, 평활화 및 평탄화를 촉진한다. 연마용 유체의 흐름 및 패드와 기판 사이의 상호작용이 개선됨으로써, 연마 성능은 대체로 더 효율적이고 효과적이 될 수 있다.

본 발명의 패드는 사용시 플래튼에 부착시켜서 연마될 작업편과 충분히 가깝게 하는 것이 바람직하다. 표면 불균일성이 작업편으로부터 제거되는 속도는 작업편 표면에 가해지는 패드 압력 (또는 그 반대의 압력), 패드와 작업편이 서로 상대적으로 움직이는 속도, 연마용 유체의 성분을 비롯한 많은 파라미터에 따라 달라진다. 일반적으로 작업편과 연마층 사이의 압력을 0.1 kg/㎡ 보다 크다.

연마용 유체는 바람직하게는 물을 기재로 한 것이며, 마모 입자는 연마층의 조성에 따라서 필요하거나 그렇지 않을 수도 있다. 예를 들면 마모 입자를 포함하는 연마층은 연마용 유체에서 마모 입자를 필요로 하지 않을 수 있다.

다음의 실시예는 연마 표면을 엠보싱 처리한 연마용 패드의 사용례를 보여준다.

＜실시예 1＞

이 실시예는 경도가 낮은, 엠보싱 처리된 패드를 알루미늄 등의 연질 금속을 연마하는데 사용한 예를 보여준다.

경도가 85 쇼어 A인 열가소성 폴리우레탄 (MP-1880, J.P. Stevens)을 고온에서 25 밀(mil) 시트로 압출했다. 그 다음 이 시트를 승온에서 6각형 패턴으로 엠보싱처리하여 시트 표면이 양각의 6각면으로 구성되도록 했다. 표면을 가로질르는 슬러리 흐름을 촉진하기 위해 각각의 6각면에는 더 미세한 그루브를 포함시킨다. 6각면의 직경은 대략 5 mm이며, 0.5 mm 채널에 의해 떨어져 있다. 엠보싱 처리된 폴리우레탄 시트를 감압성(感壓性) 접착제로 적층시키고, 원형으로 절단하여 연마용 패드로 사용할 수 있게 했다. 생성된 패드는 웨스텍 (Westech) 372U 연마기를 이용한 알루미늄 CMP 연마에 사용했다. 하향압력, 담체 및 플래튼 속도 등은 전형적인 연마 조건을 사용했을 때, 알루미늄 및 산화물 제거 속도는 각기 2280 A/min 및 70 A/min이었고, Al : Ox의 선택도는 32 : 1이었다.

＜실시예 2＞

이 실시예는 엠보싱 처리된 고경도 패드를 사용하여 산화물 내부층 유전체를 연마한 사용례를 보여준다.

경도가 70 쇼여 D인 열가소성 폴리우레탄 (Texin 470D, Miles Inc. 제품)을 고온에서 50 밀의 시트로 압출했다. 그 다음 이 시트를 실시예 1에 기재된 것과 유사한 패턴을 사용하여 승온에서 엠보싱 처리했다. 엠보싱 처리된 폴리우레탄 시트를 감압성 접착제로 적층시키고, 원형으로 절단하여 연마용 패드로 사용할 수 있게 만들었다. 생성된 패드를 ILD1300 슬러리 (Rodel Inc. 제품)과 병용하여, 웨스텍 372U 연마기를 이용한 가열 산화물 (Thermal Oxide) CMP 연마에 사용했다. 하향압력, 담체 및 플래튼 속도 등은 전형적인 연마 조건을 사용했을 때, 산화물 제거 속도는 각기 2000 A/min보다 컸고, 웨이퍼 전체의 불균일성은 10 % 미만이었다.

상기한 설명 및 실시예는 어떤 식으로든 제한적인 것으로 이해되어서는 않된다. 본 발명의 범위는 청구의 범위에 의해서만 결정된다.

Claims

(i) 밀도가 0.5 g/㎤보다 크고, (ii) 임계 표면 장력이 34 mN/m 이상이며, (iii) 인장 탄성율이 0.02 내지 5 기가파스칼이며, (iv) 30 ℃에서의 인장 탄성율 대 60 ℃에서 인장 탄성율의 비율이 1.0 내지 2.5이고, (v) 경도가 25 내지 80 쇼어(Shore) D이며, (vi) 항복 응력이 약 2.1 내지 41.4 메가파스칼 (300 내지 6000 psi)이고, (vii) 인장 강도가 7 내지 105 메가파스칼 (1000 내지 15,000 psi)이고, (viii) 파단 신장율이 500 %이하이며, 우레탄, 카르보네이트, 아미드, 에스테르, 에테르, 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산, 술폰, 아크릴아미드, 할라이드 및 히드록시드로 구성된 군에서 선택된 적어도 하나의 잔기를 포함하며, 또한 열성형법에 의해 발현된 표면 형태 (이 형태는 적어도 하나의 치수가 0.01 mm 보다 크고 연마용 유체의 흐름을 용이하게 하고 반도체 소자 또는 반도체 소자 전구체의 화학적 기계적 연마를 용이하게 함)이 다수 존재하는 연마 표면을 갖는 친수성 재료를 포함하는 연마용 패드.
제1항에 있어서, 상기 친수성 재료가 평균 크기가 100 μ 미만인 경질 도메인 다수 및 연질 도메인 다수를 더 포함하는 것인 패드.
제2항에 있어서, 상기 경질 도메인 및 연질 도메인이 상기 친수성 재료가 생성될 때 상 분리에 의해 생성된 것이고, 상기 친수성 재료가 다수의 경질 세그먼트 및 다수의 연질 세그먼트를 갖는 중합체를 포함하는 것인 패드.
제1항에 있어서, 상기 친수성 재료가 본질적으로 2상 폴리우레탄으로 이루어진 것인 패드.
제1항에 있어서, 상기 친수성 재료가 마모 입자를 더 포함하는 것인 패드.
제1항에 있어서, 상기 친수성 재료가 본질적으로, 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리비닐 클로라이드, 폴리술폰, 나일론, 폴리카르보네이트, 폴리우레탄, 에틸렌 공중합체, 폴리에테르 이미드, 폴리에틸렌 이민, 폴리케톤 및 이의 조합물로 구성된 군에서 선택된 재료로 이루어진 것인 패드.
제1항에 있어서, 압출법에 의해 시트로서 성형된 패드.
제7항에 있어서, 상기 시트가 시작 말단 및 종결 말단이 있고, 이 양 말단이 결합되어 연속 벨트를 형성하는 것인 패드.
제7항에 있어서, 상기 시트가 절단되어 임의의 크기 또는 모양의 패드를 형성하는 것인 패드.
제1항에 있어서, 압착 성형에 의해 제조된 패드.
제1항에 있어서, 상기 열성형 방법이 엠보싱 방법인 패드.
제11항에 있어서, 상기 표면이 온도 증가에 의해 연화되어, 연마 재료에 엠보싱 패턴을 유지시키는 온도로 냉각된 엠보싱 롤러에 의해 가해진 압력으로 인해 표면이 엠보싱 처리된 것인 패드.
제1항에 있어서, 열성형 다이를 사용하여 높이, 폭 또는 깊이가 25 μ이하인 작은 치수의 형태를 포함하는 표면 형태를 발현시키고, 상기 열성형 다이는 패드 재료에 대해 저친화성 부분 및 고친화성 부분을 갖고 있어서 패드의 부분들을 선택적으로 이형시켜, 작은 치수의 표면 형태를 전체에 걸쳐 또는 일부에 발현시키는 것인 패드.
제1항에 있어서, 열성형 다이를 사용하여 높이, 폭 또는 깊이가 25 μ이하인 작은 치수의 형태를 포함하는 표면 형태를 발현시키고, 상기 열성형 다이는 패드 재료에 의해 둘러싸였을 때 재료의 이형을 방해하는 모양의 돌출부가 있어서 패드의 부분들을 선택적으로 이형시켜, 작은 치수의 표면 형태를 전체에 걸쳐 또는 일부에 형성하는 것인 패드.
제1항에 있어서, 열성형 다이를 사용하여 높이, 폭 또는 깊이가 25 μ이하인 작은 치수의 형태를 포함하는 표면 형태를 발현시키고, 상기 열성형 다이는 패드 재료에 대해 친화도가 더 큰 재료로 이루어진 돌출부가 있어서 패드의 부분들을 선택적으로 이형시켜, 작은 치수의 표면 형태를 전체에 걸쳐 또는 일부에 발현시키는 것인 패드.
(a) (i) 밀도가 0.5 g/㎤보다 크고, (ii) 임계 표면 장력이 34 mN/m 이상이며, (iii) 인장 탄성율이 0.02 내지 5 기가파스칼이며, (iv) 30 ℃에서의 인장 탄성율 대 60 ℃에서 인장 탄성율의 비율이 1.0 내지 2.5이고, (v) 경도가 25 내지 80 쇼어(Shore) D이며, (vi) 항복 응력이 약 2.1 내지 41.4 메가파스칼 (300 내지 6000 psi)이고, (vii) 인장 강도가 7 내지 105 메가파스칼 (1000 내지 15,000 psi)이고, (viii) 파단 신장율이 500 %이하이며, 우레탄, 카르보네이트, 아미드, 에스테르, 에테르, 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산, 술폰, 아크릴아미드, 할라이드 및 히드록시드로 구성된 군에서 선택된 적어도 하나의 잔기를 포함하며, 또한 열성형법에 의해 발현된, 작업편의 연마를 용이하게 하는 표면 형태를 갖는 연마 표면을 포함하는 친수성 재료를 포함하는 연마용 패드를 제공하는 단계,

(b) 상기 작업편을 상기 패드에 밀착시켜 놓는 단계,

(c) 상기 작업편과 패드 사이에 연마용 유체를 도입하는 단계, 및

(d) 상기 패드와 작업편 사이에 상대적 운동을 유발하는 단계를 포함하는, 반도체 소자 또는 반도체 소자 전구체의 화학적 기계적 연마 방법.
(a) 본래는 연마용 유체의 흡수 또는 운반 능력이 없는 친수성 연마 표면에 열성형을 통해 작은 치수 표면 형태를 발현시키고,

(b) 연마 표면과 작업편 사이의 압력을 0.1 kg/㎡ 보다 크게 하여 연마 표면으로 작업편을 연마하는 것을 포함하는 작업편의 연마 방법.
제17항에 있어서, 상기 작업편의 연마 도중 마모 매질을 상기 연마 표면에 대고 상대적으로 이동시켜 상기 작은 치수의 표면 형태를 주기적으로 재생하는 것을 추가로 포함하는 방법.