KR20050030576A - 화학기계적 연마용 레질리언트성 연마 패드 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 화학기계적 연마를 위한 레질리언트성 적층 연마 패드에 관한 것이다.
연마 패드는 고온 용융 접착제에 의해 결합된 기저층과 연마층을 포함한다. 본 발명의 고온 용융 접착제는 연마 패드에 대한 T 박리 강도가 305mm/min에서 적어도 40N(Newton) 이상이므로, 패드의 이형화를 감소시킨다.
Description
본 발명은 기질의 화학기계적 연마를 위한 연마 패드에 관한 것이며, 특히 레질리언트성 적층 연마 패드(resilient, laminated polishing pad) 및 이를 위한 방법에 관한 것이다.
집적 회로 및 기타 전자 장치의 제조에 있어서, 전도성 물질, 반도성 물질 및 유전 물질로 이루어진 다층은 반도체 웨이퍼 표면 위에 부착되거나 당해 반도체 웨이퍼 표면으로부터 제거된다. 전도성 물질, 반도성 물질 및 유전 물질로 이루어진 박층은 수많은 부착 기술에 의해 부착될 수 있다. 현대식 가공에 있어서의 통상의 부착 기술은 스퍼터링이라고도 공지된 물리적 증착법(PVD), 화학적 증착법(CVD), 플라즈마 강화 화학적 증착법(PECVD) 및 전기화학 도금법(ECP)을 포함한다.
물질들의 층이 순차적으로 부착되고 제거됨에 따라, 웨이퍼의 최상 표면은 비평면으로 된다. 후속적인 반도체 가공(예: 금속피복)에서는 웨이퍼가 평탄한 표면을 가질 것을 요구하기 때문에, 웨이퍼가 평탄화되는 것이 필수적이다. 평탄화는 원치않는 표면 형태 및 표면 결함, 예를 들면, 거친 표면, 응집 물질, 결정 격자 손상, 흠 및 오염층 또는 오염 물질을 제거하는 데 유용하다.
화학기계적 평탄화 또는 화학기계적 연마(CMP)는 반도체 웨이퍼와 같은 기질을 평탄화하는 데 사용되는 통상의 기술이다. 종래의 CMP에 있어서, 웨이퍼는 캐리어 어셈블리 위에 장착되고 CMP 장치내에 연마 패드와 접촉되도록 위치한다. 캐리어 어셈블리는 웨이퍼에 조절 가능한 압력을 제공하여 연마 패드에 압착시킨다. 패드는 외부 구동력에 의해 웨이퍼에 대해 임의로 이동(예: 회전)된다. 이와 동시에, 화학 조성물 또는 기타 유체 매질("슬러리")은 연마 패드 위로 및 웨이퍼와 연마 패드 사이의 틈 속으로 유동된다. 웨이퍼 표면이 이렇게 하여 연마되고 패드 표면과 슬러리의 화학기계적 작용에 의해 평탄화 된다.
루터포드(Rutherford) 등의 미국 특허 제6,007,407호에는, 상이한 물질들로 이루어진 2개의 층을 적층시켜 형성되는, CMP의 수행을 위한 연마 패드가 기재되어 있다. 전형적인 2층 연마 패드는 한 가지 물질로 형성된 상부 연마층, 예를 들면, 연마 용액(예: 슬러리)의 존재하에 기질의 표면을 연마하기에 적합한 폴리우레탄을 포함한다. 상부 연마층은 연마층을 지지하기에 적합한 물질로부터 형성된 하부층 또는 "보조-패드"에 부착되어 있다. 보조-패드는 전형적으로 연마층보다 압축능이 우수하고 강성이 낮으며 필수적으로 연마층을 위한 지지 "쿠션"으로서 작용한다. 종래에는, 2개의 층은 감압성 접착제("PSA")와 결합되었다. 그러나, PSA는 결합 강도 및 한계 화학 저항이 상대적으로 낮다. 그 결과로서, PSA를 사용하는 적층 연마 패드는 연마 동안에 보조-패드를 상부 연마층으로부터 분리("이형화")시켜 패드의 불용을 야기하며 연마 공정을 방해하는 경향이 있으며, 그 반대의 경우도 마찬가지이다.
또한, CMP를 수행하기 위한 특정 연마 패드는 그 속에서 형성된 윈도우를 갖는다. 이러한 윈도우는 동일 반응계의 말단점 결함 측정 시스템으로부터 나오는 빛을 연마하고자 하는 웨이퍼에 도달하게 하여 연마 공정을 모니터링한다. 패드 윈도우는 패드에 강하게 결합시킬 것이 필요하며, 그렇지 않으면 이는 또한 보조-패드 및/또는 연마층으로부터 분리될 수 있고 손상되어, 패드 및 윈도우의 불용을 야기한다.
따라서, 윈도우를 갖는 연마 패드를 포함하며, 이형화에 저항하며 제조하기에 비용면에서 효과적인, 화학기계적 연마용 연마 패드가 요구된다.
화학기계적 연마용 적층 연마 패드가 기재된다. 연마 패드는 고온 용융 접착제에 의해 결합된 기저층 및 연마층을 포함한다. 본 발명의 고온 용융 접착제는 연마 패드에 대한 T 박리 강도가 305mm/min에서 적어도 40N(Newton) 이상이므로, 패드의 이형화를 감소시킨다.
제1 국면에 있어서, 본 발명은
기저층,
당해 기저층 위에 놓여 있는 연마층 및
기저층과 연마층 사이에 삽입되고 기저층을 연마층과 결합시키고 결합의 T 박리 강도가 305mm/min에서 적어도 40N 이상인 고온 용융 접착제 층을 포함하는, 화학기계적 연마용 적층 연마 패드를 제공한다.
제2 국면에 있어서, 본 발명은
제1 개구부를 갖는 기저층,
당해 기저층 위에 놓여 있으며 제1 개구부보다 넓은 제2 개구부를 갖는 연마층,
제2 개구부에 형성된 윈도우 및
기저층, 연마층 및 윈도우 사이에 삽입되고 기저층을 연마층 및 윈도우와 결합시키고 결합의 T 박리 강도가 305mm/min에서 적어도 40N 이상인 고온 용융 접착제 층을 포함하는, 화학기계적 연마용 적층 연마 패드를 제공한다.
제3 국면에 있어서, 본 발명은
제1 개구부를 갖는 중합체 함침된 펠트 기저층,
당해 기저층 위에 놓여 있으며 제1 개구부보다 넓은 제2 개구부를 갖는 충전된 중합체 시트 연마층,
제2 개구부에 형성된 윈도우 및
기저층, 연마층 및 윈도우 사이에 삽입되고 기저층을 연마층 및 윈도우와 결합시키고 결합의 T 박리 강도가 305mm/min에서 적어도 40N 이상인 고온 용융 접착제 층을 포함하는, 화학기계적 연마용 적층 연마 패드를 제공한다.
제4 국면에 있어서, 본 발명은
기저층을 제공하는 단계,
연마층을 제공하는 단계,
당해 기저층 또는 연마층 위에 고온 용융 접착제를 부착시키는 단계,
고온 용융 접착제 세팅 전에 고온 용융 접착제가 부착된 연마층에 기저층을 삽입시키는 단계 및
고온 용융 접착제를 세팅하여 기저층을 연마층에 결합시키는 결합시키는 단계(여기서, 결합의 T 박리 강도는 305mm/min에서 적어도 40N 이상이다)를 포함하는, 화학기계적 연마용 적층 연마 패드의 형성방법을 제공한다.
제5 국면에 있어서, 본 발명은
제1 개구부를 갖는 기저층을 제공하는 단계,
제1 개구부보다 넓은 제2 개구부를 갖는 연마층을 제공하는 단계,
당해 기저층 위에 고온 용융 접착제를 부착시키는 단계,
고온 용융 접착제 세팅 전에 고온 용융 접착제가 부착된 연마층에 기저층을 삽입시키는 단계,
고온 용융 접착제 세팅 전에 고온 용융 접착제 위에 및 제2 개구부 속에 윈도우를 제공하는 단계 및
고온 용융 접착제를 세팅하여 기저층을 연마층 및 윈도우에 결합시키는 단계(여기서, 결합의 T 박리 강도는 305mm/min에서 적어도 40N 이상이다)를 포함하는, 화학기계적 연마용 적층 연마 패드의 형성방법을 제공한다.
이제부터 도면을 참조하면, 도 1은 상부 표면(13)을 갖는 기저층(12)과 하부 표면(15) 및 상부 연마 표면(16)을 갖는 상부 연마층(14)을 포함하는 연마 패드(10)를 도시한 것이다. 기저층(12)은, 예를 들면, 중합체 함침된 층[예: 미국 델라웨어주 뉴워크에 소재하는 로델, 인코포레이티드(Rodel, Inc.)가 제조한 Suba IVTM] 또는 충전된 중합체성 시트로 구성될 수 있다. 또한, 한 가지 실시 양태에서, 상부 연마층(14)은 중합체 함침된 펠트, 다공질(poromerics), 충전된 중합체 시트(예: 미국 델라웨어주 뉴워크에 소재하는 로델, 인코포레이티드가 제조한 IC1000TM) 또는 충전되지 않은 텍스처 중합체로 구성될 수 있다.
연마 패드(10)는 또한 기저층(12)을 연마층(14)에 결합시키는 고온 용융 접착제 층(20)을 포함한다. 한 가지 실시 양태에 있어서, 고온 용융 접착제 층(20)은 저렴하며 용이하게 구입할 수 있는 열가소성 또는 열경화성 물질이다. 특히, 접착제 층(20)은 다음의 고온 용융 접착제 그룹, 즉 폴리올레핀, 에틸렌 비닐 아세테이트, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리비닐 클로라이드 및 에폭사이드로부터 선택된 물질이다. 한 가지 실시 양태에 있어서, 고온 용융 접착제 층(20)의 두께 범위는 약 2.54 ×10-4 내지 약 6.35 ×10-2cm(0.1 내지 25mils)이다.
연마 패드(10)는 고온 용융 접착제 층(20)을 상부 표면(13) 또는 하부 표면(15)에 도포시켜 형성될 수 있다. 예를 들면, 롤러 피복기에는 고온 용융 접착제(20)를 충전할 수 있으며, 기저층(12) 또는 연마층(14)은 피복기를 통해 이동되어 하부 표면(15) 또는 상부 표면(13) 위에 고온 용융 접착제(20)를 부착시킨다. 고온 용융 접착제(20)는 기저층(12) 또는 연마층(14)을 손상하지 않는 온도에서 도포된다. 예를 들면, 접착제(20)는 약 50 내지 약 150℃에서 도포된다. 기저층(12)과 연마 패드층(14)을 삽입하고 고온 용융 접착제(20) 세트에 함께 압착시킨다. 바람직하게는, 고온 용융 접착제는 약 10초 내지 약 3분내에 고화(세팅)되어 기저층(12)과 연마층(14) 사이에 순간적인 결합을 성취하는 물질이다. 이러한 시간은 접착제의 "개방 시간"이라고 한다. 접착제의 "개방 시간"은 사용되는 접착제에 따라, 예를 들면, 약 1시간 내지 3일 동안 상당히 오래 지속될 수 있음을 주지해야 한다. 어떠한 경우에도, 당해 접착제(20)는 종래의 감압성 접착제(다음에 추가로 논의한다)에 의해 생성된 결합보다 훨씬 강한 결합을 제공한다.
이제부터 도 2를 참조하면, 고온 용융 접착제 층을 갖는 본 발명의 연마 패드와 PSA를 갖는 종래의 연마 패드의 305mm/min의 속도로 N 단위로 측정한 T 박리 강도의 한 방향 분석 비교치가 도시되어 있다. 당해 실시예에 사용된 고온 용융 접착제는 롬 앤드 하스(Rohm and Haas)가 시판하는 Mor-MeltTM R-5003이다. T 박리 시험은 ASTM D 1876에 기재되어 있는 바와 같이 수행한다. 도 2에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 고온 용융 접착제(20)를 사용하는 연마 패드의 T 박리 강도는 305mm/min에서 약 68 내지 약 100N이다. 반대로, 종래의 PSA를 사용하는 종래의 연마 패드의 T 박리 강도는 305mm/min에서 단지 약 25 내지 40N이다. 달리, 본 발명의 고온 용융 접착제(20)를 사용하는 연마 패드(10)의 연마층(14)과 기저층(12) 사이의 결합의 T 박리 강도는 305mm/min에서 적어도 40N 이상이다.
유리하게는, 연마 패드(10)의 형성시에 고온 용융 접착제 층(20)을 사용하면 감압성 접착제를 사용하여 종래에 형성된 종래의 패드보다 우수한 레질리언트성 연마 패드를 제공한다. 특히, 패드(10)는 기저층(12)과 연마층(14) 사이의 결합의 T 박리 강도가 305mm/min에서 적어도 40N 이상인 연마 공정과 관련된 화학기계적 작용에 대해 레질리언트성이 우수하다.
이제부터 도 3을 참조하면, 연마층(14)에 있는 개구부(24)에 부착된 투명 윈도우(18)를 포함하는 본 발명의 또 다른 양태가 도시되어 있다. 투명 윈도우(18)는 광학 투과성 또는 광투과성 물질로 구성되어 있어서, 광학 빔을 공지된 광학 장치 또는 (도시하지 않은) 장치로부터 연마 패드(30)로 통과시키면서 연마 패드(30)를 사용하여 가공품을 연마한다.
개구부(24)는 상부 연마 표면(16)으로부터 하부 표면(15)까지의 연마층(14)의 두께를 통해 연장되어 있으며, 투명 윈도우(18)는 이 두께내의 개구부(24)에 위치한다. 개구부(24)는 기저층(12)의 두께를 통해 연장되는 개구부(22)의 위로 축방향으로 정렬된다. 개구부(22)의 폭은 개구부(24)의 폭보다 좁다. 개구부(22) 가장자리 주변의 기저층(12)은 투명 윈도우(18)용 시트로서 사용되는 주위 돌기(26)를 형성한다.
기저층(12)은 중합체 함침된 펠트(예: 미국 델라웨어주 뉴워크에 소재하는 로델, 인코포레이티드가 제조한 Suba IVTM) 또는 충전된 중합체성 시트로 구성될 수 있다. 또한, 한 가지 실시 양태에 있어서, 상부 연마층(14)은 중합체 함침된 펠트, 다공질, 충전된 중합체 시트(예: 미국 델라웨어주 뉴워크에 소재하는 로델, 인코포레이티드가 제조한 IC1000TM) 또는 충전되지 않은 텍스처 중합체로 구성될 수 있다.
연마 패드(30)는 또한 연마층(14)과 윈도우(18)를 기저층(12)에 결합시키는 고온 용융 접착제 층(20)을 포함한다. 유리하게는, 접착제(20)는 윈도우(18)와 결합 밀봉을 형성한다. 결합 밀봉은 접착제(20)와 윈도우(18) 사이의 계면에 있는 연마 매질에 의해 습윤에 저항해서 개구부(22) 속으로 연마 매질에 의한 오염을 방지한다. 윈도우(18)와 연마층(14) 사이의 공간 또는 틈은 단지 설명 목적으로 도시한 것임을 주지해야 한다. 실제로, 윈도우(18)는 개구부(24)에서 실질적인 플러쉬가 있으며, 따라서 개구부(22) 속으로 연마 매질에 의한 오염을 제한한다. 이와 관련하여, 접착제(20)는 오염으로부터 추가로 보호한다. 게다가, 현재 양태가 말단점 검출 목적으로 투명 윈도우(18)에 관하여 기재되었지만, 연마 패드(14)의 도입은 동일한 기능을 사용하는 것과 마찬가지로 그 자체가 광학적 투과성이 있을 수 있다.
고온 용융 접착제 층(20)은 열가소성 또는 열경화성 물질이다. 특히, 접착제 층(20)은 다음의 고온 용융 접착제 그룹, 즉 폴리올레핀, 에틸렌 비닐 아세테이트, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리비닐 클로라이드 및 에폭사이드로부터 선택된 물질이다. 한 가지 실시 양태에 있어서, 고온 용융 접착제 층(20)의 두께 범위는 약 2.54 ×10-4 내지 약 6.35 ×10-2cm(0.1 내지 25mils)이다.
연마 패드(30)는 고온 용융 접착제 층(20)을 상부 표면(13)에 도포시켜 형성될 수 있다. 고온 용융 접착제(20)는 기저층(12) 또는 연마층(14)을 손상하지 않는 온도에서 도포된다. 예를 들면, 접착제(20)는 약 50 내지 약 150℃에서 도포된다. 기저층(12)과 연마 패드층(14)을 삽입하고 고온 용융 접착제(20) 세트에 함께 압착시킨다. 또한, 한 가지 실시 양태에 있어서, 고온 용융 접착제는 약 10초 내지 약 3분내에 고화(세팅)되어 기저층(12)과 연마층(14) 사이에 순간적인 결합을 성취한다. 게다가, 윈도우(18)는, 예를 들면, 연마 패드층(14)의 개구부(24)에 설치되고 접착제(20)에 부착된 후 세팅된다. 위에서 언급한 바와 같이, 접착제의 "개방 시간"은 사용되는 특정 접착제에 따라 수분 내지 수일 동안 오래 지속될 수 있음을 주지해야 한다. 그럼에도 불구하고, 연마 패드(30)의 연마 패드층(14)과 기저층(12) 사이의 결합의 T 박리 강도는 305mm/min에서 적어도 40N 이상이다.
유리하게는, 연마 패드(30)의 형성시에 고온 용융 접착제 층(20)을 사용하면 감압성 접착제를 사용하여 종래에 형성된 종래의 패드보다 우수한 레질리언트성 연마 패드를 제공한다. 특히, 패드(30)는 305mm/min에서 적어도 40N 이상의, 기저층(12)과 연마층(14) 사이의 결합의 T 박리 강도를 갖는 연마 공정과 관련된 화학기계적 작용에 대해 보다 레질리언트성이 있다.
본 발명의 고온 용융 접착제는 연마 패드에 대한 T 박리 강도가 305mm/min에서 적어도 40N 이상이므로, 패드의 이형화를 감소시킨다.
도 1은 본 발명의 적층 연마 패드의 한 가지 양태의 횡단면도를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 적층 연마 패드의 T 박리 강도 분석을 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 적층 연마 패드의 또 다른 양태의 횡단면도를 도시한 것이다.
Claims (4)
- 기저층,당해 기저층 위에 놓여 있는 연마층 및기저층과 연마층 사이에 삽입되고 기저층을 연마층과 결합시키고 결합의 T 박리 강도가 305mm/min에서 적어도 40N 이상인 고온 용융 접착제 층을 포함하는, 화학기계적 연마용 적층 연마 패드.
- 제1 개구부를 갖는 기저층,당해 기저층 위에 놓여 있으며 제1 개구부보다 넓은 제2 개구부를 갖는 연마층,제2 개구부에 형성된 윈도우 및기저층, 연마층 및 윈도우 사이에 삽입되고 기저층을 연마층 및 윈도우와 결합시키고 결합의 T 박리 강도가 305mm/min에서 적어도 40N 이상인 고온 용융 접착제 층을 포함하는, 화학기계적 연마용 적층 연마 패드.
- 제1 개구부를 갖는 중합체 함침된 펠트 기저층,당해 기저층 위에 놓여 있으며 제1 개구부보다 넓은 제2 개구부를 갖는 충전된 중합체 시트 연마층,제2 개구부에 형성된 윈도우 및기저층, 연마층 및 윈도우 사이에 삽입되고 기저층을 연마층 및 윈도우와 결합시키고 결합의 T 박리 강도가 305mm/min에서 적어도 40N 이상인 고온 용융 접착제 층을 포함하는, 화학기계적 연마용 적층 연마 패드.
- 기저층을 제공하는 단계,연마층을 제공하는 단계,당해 기저층 또는 연마층 위에 고온 용융 접착제를 부착시키는 단계,고온 용융 접착제 세팅 전에 고온 용융 접착제가 부착된 연마층에 기저층을 삽입시키는 단계 및고온 용융 접착제를 세팅하여 기저층을 연마층에 결합시키는 단계(여기서, 결합의 T 박리 강도는 305mm/min에서 적어도 40N 이상이다)를 포함하는, 화학기계적 연마용 적층 연마 패드의 형성방법.
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