KR20060048382A - 압력 경감 채널을 갖는 연마 패드 - Google Patents

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KR20060048382A
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티. 티. 크르크베낙
로버트 티. 갬블
제이슨 엠. 로혼
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롬 앤드 하스 일렉트로닉 머티리얼스 씨엠피 홀딩스 인코포레이티드
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Abstract

본 발명은 연마 패드내에 형성되어 있고 한 면에 공극이 있는 윈도우를 포함하는 화학기계적 연마 패드를 제공한다. 연마 패드는 공극에서 연마 패드의 표면까지 연마 패드에 제공되어 있는 공극-압력 경감 채널을 추가로 포함한다.
연마 패드, 공극, 윈도우, 압력 경감 채널, 연마층, 접착층, 기저층.

Description

압력 경감 채널을 갖는 연마 패드 {Polishing pad having a pressure relief channel}
도 1은 본 발명의 압력 경감 채널을 갖는 연마 패드를 나타낸다.
도 2A는 도 1의 연마 패드를 I-II선을 따라 본 단면도를 나타낸다.
도 2B는 도 1의 연마 패드를 I-II선을 따라 본 단면도의 또 다른 양태를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 압력 경감 채널을 갖는 연마 패드의 또 다른 양태를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 압력 경감 채널을 갖는 연마 패드의 또 다른 양태를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 연마 패드를 사용한 CMP 시스템을 나타낸다.
본 발명은 화학기계적 평탄화(CMP)용 연마 패드, 특히 광학 종말점(end- point) 검출을 수행하기 위한 응력이 감소된 윈도우가 그 안에 형성되어 있는 연마 패드에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 윈도우에서의 응력을 감소시키기 위한 압력 경감 채널(pressure relief channel)을 갖는 연마 패드에 관한 것이기도 하다.
집적회로 및 기타의 전자 장치 제작시, 전도체 재료, 반도체 재료 및 유전체 재료로 이루어진 다층을 반도체 웨이퍼 표면상에 증착시키거나 반도체 웨이퍼 표면으로부터 제거시킨다. 전도체 재료, 반도체 재료 및 유전체 재료로 이루어진 박층을 다수의 증착기법에 의해 증착시킬 수 있다. 최신 가공에 있어 통상적인 증착기법에는 스퍼터링(sputtering)이라고도 공지되어 있는 물리적 증착(PVD), 화학적 증착(CVD), 플라스마-증진된 화학적 증착(PECVD) 및 전기화학 도금(ECP)이 포함된다.
재료의 층이 연속적으로 증착 및 제거됨에 따라, 웨이퍼의 최상 표면이 비평탄화된다. 이후의 반도체 가공(예를 들면, 금속화)은 웨이퍼가 평평한 표면을 갖는 것을 필요로 하기 때문에, 웨이퍼를 평탄화시키는 것이 필요하다. 평탄화는 울퉁불퉁한 표면, 응집된 재료, 결정 격자 손상, 스크래치 및 오염된 층 또는 재료와 같은 바람직하지 않은 표면 토포그래피 및 표면 결함을 제거하는 데 유용하다.
화학기계적 평탄화 또는 화학기계적 연마(CMP)는 반도체 웨이퍼와 같은 기판을 평탄화시키는 데 사용되는 통상적인 기법이다. 종래의 CMP에서는, 웨이퍼 캐리어를 캐리어 어셈블리(carrier assembly) 위에 설치하여 CMP 장치내에서 연마 패드와 접촉하도록 배치시킨다. 캐리어 어셈블리는 웨이퍼에 제어 가능한 압력을 제공하여 웨이퍼가 연마 패드를 누르도록 한다. 패드는 외부 구동력에 의해 웨이퍼와 마주 보도록 이동(회전)한다. 이와 동시에, 화학적 조성물("슬러리") 또는 기타의 연마 용액이 웨이퍼와 연마 패드 사이에 제공된다. 이에 따라, 웨이퍼 표면이 패드 표면과 슬러리의 화학적 기계적 작용에 의해 연마되어 평탄해진다.
웨이퍼를 평탄하게 하는 데 있어서 중요한 단계는 공정의 종말점을 결정하는 것이다. 따라서, 각종 평탄화 종말점 검출방법(예를 들면, 웨이퍼 표면의 동일 반응계 광학 측정을 포함한 방법)이 개발되었다. 광학 기법은 빛의 선택된 파장에 대한 윈도우를 갖는 연마 패드를 제공함을 포함한다. 광 빔이 윈도우를 통해 웨이퍼 표면으로 직사되며, 여기서 이것이 반사되어 다시 윈도우를 통해 검출기(예를 들면, 분광 광도계)를 통과한다. 응답 신호(return signal)를 기초로 하여, 종말점 검출을 위한 웨이퍼 표면의 특성(예를 들면, 필름의 두께)을 결정할 수 있다.
미국 특허 제5,605,760호에서 로버츠(Roberts)는 내부에 윈도우가 형성되어 있는 연마 패드를 기재하였다. 로버츠는, 윈도우를 주조하여 이를 유동성 연마 패드 중합체에 삽입하였다. 이러한 연마 패드를 적층된 형태(즉, 서브패드로)로 사용하거나 단독으로 연마 장치의 플래튼상에 접착제로 부착시켜 사용할 수 있다. 이러한 경우에는 윈도우와 플래튼 사이에 "공극(void)" 또는 공간이 생긴다. 불행하게도, 연마 동안, 공극에서 발생된 압력으로부터 과도한 응력이 윈도우에 가해져 윈도우에 원치않는 잔류 응력 변형[예를 들면, 돌출(bulge) 또는 함몰(caving-in)]이 야기될 수 있다. 이러한 응력 변형으로 인해 평탄하지 않은 윈도우가 초래되고 종말점 검출 불량, 결함 및 웨이퍼 미끄러짐이 야기될 수 있다.
따라서, CMP 동안 광범위한 파장에 걸쳐 힘든 종말점 검출 또는 측정을 위한 응력이 감소된 윈도우를 갖는 연마 패드가 요구된다.
본 발명의 제1 양태에서, 연마 패드내에 형성되어 있고 한 면에 공극이 있는 윈도우와 공극에서 연마 패드의 표면(periphery)까지 연마 패드에 제공되어 있는 압력 경감 채널을 포함하는 화학기계적 연마 패드가 제공된다.
본 발명의 제2 양태에서, 연마층에 형성되어 있으며 이의 한 면이 공극에 노출되어 있는 윈도우와 윈도우의 공극 노출면의 일부에서 연마층의 표면까지 연마층에 제공되어 있는 압력 경감 채널을 갖는 연마층을 포함하는 화학기계적 연마 패드가 제공된다.
본 발명의 제3 양태에서, 기저층 위에 놓인 연마층, 및 연마층과 기저층 사이에 배치된 접착층, 연마층내에 형성되어 있으며 한 면이 공극에 노출되어 있는 윈도우, 및 공극에서 접착층의 표면까지 접착층에 제공되어 있는 압력 경감 채널을 포함하는 화학기계적 연마 패드가 제공된다.
본 발명의 제4 양태에서, 기저층 위에 놓인 연마층, 및 연마층과 기저층 사이에 배치된 접착층, 연마층내에 형성되어 있으며 한 면이 공극에 노출되어 있는 윈도우, 및 공극에서 기저층의 표면까지 기저층에 제공되어 있는 압력 경감 채널을 포함하는 화학기계적 연마 패드가 제공된다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 연마 패드(1)가 도시되어 있다. 연마 패드(1) 는 연마층(4)과 임의의 기저층(2)을 포함한다. 연마층(4)과 기저층(2)이 각각 연마 패드로서 역할을 할 수 있음을 주지해야 한다. 즉, 본 발명은 단독으로 연마층(4)에 사용될 수 있거나, 연마 패드로서 기저층(2)과 함께 연마층(4)에 사용될 수 있다. 기저층(2)은 델라웨어주 뉴워크에 소재하는 롬 앤드 하스 일렉트로닉 머티리얼즈 씨엠피 인코포레이티드("RHEM")가 제조한 SUBA-IVTM 패드와 같은 펠트상 폴리우레탄으로 이루어질 수 있다. 연마층(4)은 IC 1000TM 패드(제조원; RHEM)와 같은 폴리우레탄 패드(예를 들면, 미소구체로 충전된 패드)를 포함할 수 있다. 연마층(4)은 경우에 따라 임의로 텍스쳐링시킬 수 있다. 박층의 감압 접착제(6)로 연마층(4)과 기저층(2)을 함께 유지시킬 수 있다. 접착제(6)는 미네소타주 세인트폴에 소재하는 3M 이노베이티브 프로퍼티스 캄파니(3M Innovative Properties Company)로부터 시판되는 것일 수 있다.
연마층(4)은 기저층(2)과 감압 접착제(6) 전반에 걸쳐 제공되어 있는 투명한 윈도우(14)를 갖는다. 연마층(4)의 두께(T)는 0.70 내지 2.65mm일 수 있다. 공극(10) 전반에 걸쳐 윈도우(14)가 제공되어 종말점 검출 동안 사용되는 시그널 광을 위한 통로를 만든다는 것을 주지해야 한다. 따라서, 종말점 검출을 촉진시키기 위해 레이저 분광 광도계(도시되어 있지 않음)로부터의 레이저광을 공극(10)과 투명 윈도우 블럭(14)을 통해 웨이퍼 또는 기판에 직사할 수 있다. 본 발명이 일체식으로 형성된 윈도우를 갖는 연마 패드를 참고로 하여 기재되어 있기는 하지만 본 발명이 이에 국한되는 것은 아님을 주지해야 한다. 예를 들면, 전체 연마층(4)은 투 명("투명 패드")할 수 있으며, 예를 들면, 레이저 분광 광도계가 위치하는 지점에 공극(압력 포함)이 생길 수 있다. 즉, 본 발명은 윈도우가 없는 패드에도 적용 가능하다. 또한, 본 발명이 레이저 분광 광도계를 사용하여 윈도우(14)를 통해 종말점을 검출하는 것에 대해 기재하고 있지만 본 발명이 이에 국한되는 것은 아니다. 예를 들면, 연마층(4)을 기타의 종말점 검출방법, 예를 들면, 웨이퍼의 연마 표면을 가로지르는 저항 측정을 도모하도록 적절하게 바꿀 수도 있다.
본 발명의 예시적인 양태에서, 연마 패드(1)는 입구(11a)와 출구(11b)를 갖는 압력 경감 채널(11)을 포함한다. 압력 경감 채널(11)은 한 면(14a)이 공극(10)에서 생긴 압력에 노출되어 있는 윈도우(14)의 일부로부터 연마 패드(1)의 표면(4a), 특히 연마층(4)의 표면(4a)까지 뻗어있다. 따라서, 연마 작업 동안 공극(10)에서 발생한 압력이 압력 경감 채널(11)의 입구(11a)와 출구(11b)를 통해 배기될 수 있다. 즉, 공극(10)에서 발생한 압력이 압력 경감 채널(11)을 통해 빠져나가기 때문에 압력이 투명 윈도우(14)에 상당한 영향을 미치지 않는다. 따라서, 투명 윈도우(14)가 압력 축적으로 인해 응력을 받거나 변형되지 않아 정확한 종말점 측정이 촉진된다. 본원에는 본 발명이 1개의 압력 경감 채널을 갖는 것으로 기재되어 있지만, 본 발명이 이에 국한되는 것은 아님을 주지해야 한다. 예를 들면, 하나 이상의 압력 경감 채널이 연마층(4)에 제공되어 있을 수 있다. 또는, 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서, 1개 또는 다수 개의 압력 경감 채널이 단독층(즉, 접착층 및 기저층)의 각각에 또는 이의 조합된 층에 제공되어 있을 수 있다. 또한, 본 발명이 연마 패드의 표면까지 뻗어있는 압력 경감 채널을 갖는 것으로 기재 되어 있지만, 본 발명은 공극(10)에서 연마층(4)의 연마 표면까지 뻗어있는 압력 경감 채널을 갖는 연마 패드에도 동일하게 적용 가능하다. 그러나, 예를 들면, 압력 경감 채널의 모세관 작용을 이용함으로써 채널로의 슬러리 유입을 방지하는 데 특히 주의를 기울어야 한다.
유리하게도, 압력 경감 채널(11)은, 예를 들면, 컴퓨터-수치 제어 도구("cnc tool")를 사용한 채널 분쇄, 레이저 커팅, 나이프 커팅, 채널을 가진 패드의 적절한 예비성형 또는 패드로의 채널의 용융/연소에 의해 형성할 수 있다. 압력 경감 채널(11)은 채널을 분쇄 또는 레이저 커팅함으로써 형성하는 것이 가장 바람직하다.
이하 도 2A를 참조하면, 도 1의 연마층(4)의 I-II선을 따라 본 단면도가 제공되어 있다. 이러한 양태에서, 압력 경감 채널(11)은 반원형 측면을 갖는다. 그러나, 압력 경감 채널(11)의 측면의 특유의 형태는 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 변할 수 있음을 주지해야 한다. 예를 들면, 압력 경감 채널(11)의 측면은 반-정방형 또는 반-직사각형일 수 있다. 또한, 압력 경감 채널(11)은 소정의 폭(W)과 깊이(D)를 갖는다. 바람직하게는, 폭(W)은 0.70 내지 6.50mm이다. 보다 바람직하게는, 폭(W)은 0.80 내지 4.00mm이다. 가장 바람직하게는, 폭(W)은 0.85 내지 3.50mm이다. 또한, 압력 경감 채널(11)은 바람직하게는 깊이(D)가 0.38 내지 1.53mm이다. 보다 바람직하게는, 깊이(D)는 0.50 내지 1.27mm이다. 가장 바람직하게는, 깊이(D)는 0.55 내지 0.90mm이다. 또한, 폭(W)과 깊이(D)는 압력 배기를 촉진시키기 위해 압력 경감 채널(11)의 길이에 따라 변할 수 있다. 예를 들면, 폭 (W)은 표면(4a)에 비해 윈도우(14) 근처에서 더 좁아질 수 있으며, 이것이 슬러리 오염을 방지하는 모세관 작용을 일으킨다.
이하 도 2B를 참조하면, 본 발명의 압력 경감 채널(11)의 또 다른 양태가 제공되어 있다. 도 2A에서와 유사한 피쳐가 동일한 숫자로 나타내어져 있다. 여기서, 압력 경감 채널(11)의 측면은 반-직사각형이다. 도 2A와 관련하여 앞서 논의한 바와 같이, 압력 경감 채널(11)은 소정의 폭(W)과 깊이(D)를 갖는다. 또한, 폭(W)과 깊이(D)는 압력 배기를 촉진시키기 위해 압력 경감 채널(11)의 길이에 따라 변할 수 있다.
이하 도 3을 참조하면, 본 발명의 압력 경감 채널을 갖는 연마 패드의 또 다른 양태가 제공되어 있다. 도 1과 유사한 피쳐가 동일한 숫자로 나타내어져 있다. 여기에는, 접착제(6)에 형성된, 입구(31a)와 출구(31b)를 갖는 압력 경감 채널(31)을 포함하는 연마 패드(3)가 제공되어 있다. 압력 경감 채널(31)은 공극(10)에서 연마 패드(3)의 표면(6a)까지 뻗어있다. 보다 특히, 압력 경감 채널(31)은 공극(10)에서 접착제(6)의 표면(6a)까지 뻗어있다. 여기서, 연마 작업 동안 공극(10)에서 발생한 압력이 압력 경감 채널(31)의 입구(31a)와 출구(31b)를 통해 배기될 수 있다. 즉, 공극(10)에서 발생한 압력이 압력 경감 채널(31)을 통해 빠져나가기 때문에 압력이 투명 윈도우(14)에 상당한 영향을 미치지 않는다. 따라서, 투명 윈도우(14)가 압력 축적으로 인해 응력을 받거나 변형되지 않아 결함 및 웨이퍼 미끄러짐이 감소되는 것을 포함하여 정확한 종말점 측정이 촉진된다.
이하 도 4를 참조하면, 본 발명의 압력 경감 채널을 갖는 연마 패드의 또 다 른 양태가 제공되어 있다. 도 1과 유사한 피쳐가 동일한 숫자로 나타내어져 있다. 여기에는, 접착제(6)에 형성된, 입구(51a)와 출구(51b)를 갖는 압력 경감 채널(51)을 포함하는 연마 패드(5)가 제공되어 있다. 압력 경감 채널(51)은 공극(10)에서 연마 패드(5)의 표면(2a)까지 뻗어있다. 보다 특히, 압력 경감 채널(51)은 공극(10)에서 기저층(2)의 표면(2a)까지 뻗어있다. 여기서, 연마 작업 동안 공극(10)에서 발생한 압력이 압력 경감 채널(51)의 입구(51a)와 출구(51b)를 통해 배기될 수 있다. 즉, 공극(10)에서 발생한 압력이 압력 경감 채널(51)을 통해 빠져나가기 때문에 압력이 투명 윈도우(14)에 상당한 영향을 미치지 않는다. 따라서, 투명 윈도우(14)가 압력 축적으로 인해 응력을 받거나 변형되지 않아 정확한 종말점 측정이 촉진된다.
따라서, 본 발명은 응력이 감소된 윈도우를 갖는 화학기계적 연마 패드를 제공한다. 또한, 본 발명은 연마 패드내에 형성되어 있고 한 면에 공극이 있는 윈도우를 포함한 화학기계적 연마 패드를 제공한다. 연마 패드는 윈도우에서의 부당한 응력을 완화시키기 위해 공극에서 연마 패드의 표면까지 제공되어 있는 압력 경감 채널을 추가로 포함한다. 또한, 압력 경감 채널은 접착층 또는 기저층에 형성될 수도 있다. 유사하게, 하나 이상의 압력 경감 채널이 연마층, 접착층 및 기저층에 형성되거나 이의 조합된 층에 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 예시적인 양태에서, 윈도우(14)의 투명 재료는 폴리이소시아네이트 함유 물질("예비중합체")로부터 제조된다. 예비중합체는 폴리이소시아네이트(예를 들면, 디이소시아네이트)와 하이드록실 함유 물질과의 반응 생성물이다. 폴리이소시아네이트는 지방족 또는 방향족일 수 있다. 그후, 예비중합체를 경화제로 경화시킨다. 바람직한 폴리이소시아네이트에는 메틸렌 비스 4,4'-사이클로헥실이소시아네이트, 사이클로헥실 디이소시아네이트, 이소포론 디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 프로필렌-1,2-디이소시아네이트, 테트라메틸렌-1,4-디이소시아네이트, 1,6-헥사메틸렌-디이소시아네이트, 도데칸-1,12-디이소시아네이트, 사이클로부탄-1,3-디이소시아네이트, 사이클로헥산-1,3-디이소시아네이트, 사이클로헥산-1,4-디이소시아네이트, 1-이소시아네이토-3,3,5-트리메틸-5-이소시아네이토메틸사이클로헥산, 메틸 사이클로헥실렌 디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트의 트리이소시아네이트, 2,4,4-트리메틸-1,6-헥산 디이소시아네이트의 트리이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트의 우레트디온, 에틸렌 디이소시아네이트, 2,2,4-트리메틸헥사메틸렌 디이소시아네이트, 2,4,4-트리메틸헥사메틸렌 디이소시아네이트, 디사이클로헥실메탄 디이소시아네이트 및 이의 혼합물이 포함되지만 이에 국한되는 것은 아니다. 바람직한 폴리이소시아네이트는 지방족이다. 바람직한 지방족 폴리이소시아네이트는 미반응된 이소시아네이트 그룹을 14% 미만으로 포함한다.
유리하게도, 하이드록실 함유 그룹은 폴리올이다. 예시적인 폴리올에는 폴리에테르 폴리올, 하이드록시-말단화된 폴리부타디엔(일부/전부 수소화된 유도체 포함), 폴리에스테르 폴리올, 폴리카프로락톤 폴리올, 폴리카보네이트 폴리올 및 이의 혼합물이 포함되지만 이에 국한되는 것은 아니다.
한 가지 바람직한 양태에서, 폴리올은 폴리에테르 폴리올을 포함한다. 예로 는 폴리테트라메틸렌 에테르 글리콜("PTMEG"), 폴리에틸렌 프로필렌 글리콜, 폴리옥시프로필렌 글리콜 및 이의 혼합물이 포함되지만 이에 국한되는 것은 아니다. 탄화수소 쇄는 포화 또는 불포화 결합 및 치환되거나 치환되지 않은 방향족 그룹 및 사이클릭 그룹을 가질 수 있다. 바람직하게는, 본 발명의 폴리올은 PTMEG를 포함한다. 적합한 폴리에스테르 폴리올에는 폴리에틸렌 아디페이트 글리콜, 폴리부틸렌 아디페이트 글리콜, 폴리에틸렌 프로필렌 아디페이트 글리콜, o-프탈레이트-1,6-헥산디올, 폴리(헥사메틸렌 아디페이트) 글리콜 및 이의 혼합물이 포함되지만 이에 국한되는 것은 아니다. 탄화수소 쇄는 포화 또는 불포화 결합 및 치환되거나 치환되지 않은 방향족 그룹 및 사이클릭 그룹을 가질 수 있다. 적합한 폴리카프로락톤 폴리올에는 1,6-헥산디올-개시된 폴리카프로락톤, 디에틸렌 글리콜 개시된 폴리카프로락톤, 트리메틸롤 프로판 개시된 폴리카프로락톤, 네오펜틸 글리콜 개시된 폴리카프로락톤, 1,4-부탄디올 개시된 폴리카프로락톤, PTMEG 개시된 폴리카프로락톤 및 이의 혼합물이 포함되지만 이에 국한되는 것은 아니다. 탄화수소 쇄는 포화 또는 불포화 결합이나 치환되거나 치환되지 않은 방향족 그룹 및 사이클릭 그룹을 가질 수 있다. 적합한 폴리카보네이트에는 폴리프탈레이트 카보네이트 및 폴리(헥사메틸렌 카보네이트) 폴리올이 포함되지만 이에 국한되는 것은 아니다.
유리하게는, 경화제는 폴리디아민이다. 바람직한 폴리디아민에는 디에틸 톨루엔 디아민("DETDA"), 3,5-디메틸티오-2,4-톨루엔디아민 및 이의 이성체, 3,5-디에틸톨루엔-2,4-디아민 및 이의 이성체, 예를 들면, 3,5-디에틸톨루엔-2,6-디아민, 4,4'-비스-(2급 부틸아미노)-디페닐메탄, 1,4-비스(2급 부틸아미노)-벤젠, 4,4'-메 틸렌-비스-(2-클로로아닐린), 4,4'-메틸렌-비스-(3-클로로-2,6-디에틸아닐린)("MCDEA"), 폴리테트라메틸렌옥사이드-디-p-아미노벤조에이트, N,N'-디알킬디아미노 디페닐 메탄, p,p'-메틸렌 디아닐린("MDA"), m-페닐렌디아민("MPDA"), 메틸렌-비스-2-클로로아닐린("MBOCA"), 4,4'-메틸렌-비스-(2-클로로아닐린)("MOCA"), 4,4'-메틸렌-비스-(2,6-디에틸아닐린)("MDEA"), 4,4'-메틸렌-비스-(2,3-디클로로아닐린)("MDCA"), 4,4'-디아미노-3,3'-디에틸-5,5'-디메틸 디페닐메탄, 2,2',3,3'-테트라클로로 디아미노 디페닐메탄, 트리메틸렌 글리콜 디-p-아미노벤조에이트 및 이의 혼합물이 포함되지만 이에 국한되는 것은 아니다. 바람직하게는, 본 발명의 경화제는 3,5-디메틸티오-2,4-톨루엔디아민 및 이의 이성체를 포함한다. 적합한 폴리아민 경화제는 1급 및 2급 아민 둘 다를 포함한다.
또한, 기타의 경화제, 예를 들면, 디올, 트리올, 테트라올 또는 하이드록시 말단화된 경화제를 상기한 폴리우레탄 조성물에 가할 수 있다. 적합한 디올, 트리올 및 테트라올 그룹은 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 저분자량 폴리테트라메틸렌 에테르 글리콜, 1,3-비스(2-하이드록시에톡시) 벤젠, 1,3-비스-[2-(2-하이드록시에톡시)에톡시]벤젠, 1,3-비스-{2-[2-(2-하이드록시에톡시)에톡시]에톡시}벤젠, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 레조르신올-디-(베타-하이드록시에틸) 에테르, 하이드로퀴논-디-(베타-하이드록시에틸) 에테르 및 이의 혼합물을 포함한다. 바람직한 하이드록시 말단화된 경화제는 1,3-비스(2-하이드록시에톡시) 벤젠, 1,3-비스-[2-(2-하이드록시에톡시)에톡시]벤젠, 1,3-비스-{2-[2-(2-하이드록시에톡시)에톡시]에톡 시} 벤젠, 1,4-부탄디올 및 이의 혼합물을 포함한다. 하이드록시 말단화된 경화제 및 아민 경화제 둘 다는 하나 이상의 포화, 불포화, 방향족 및 사이클릭 그룹을 포함할 수 있다. 또한, 하이드록시 말단화된 경화제 및 아민 경화제는 하나 이상의 할로겐 그룹을 포함할 수 있다. 폴리우레탄 조성물은 경화제의 블렌드 또는 혼합을 사용하여 형성할 수 있다. 그러나, 경우에 따라, 폴리우레탄 조성물은 단일 경화제를 사용하여 형성할 수도 있다.
본 발명의 바람직한 양태에서, 윈도우(14)는, 예를 들면, 폴리우레탄(열경화성 및 열가소성 둘 다), 폴리카보네이트, 폴리에스테르, 실리콘, 폴리이미드 및 폴리설폰으로 형성될 수 있다. 윈도우(14)용 물질의 예로는 폴리비닐 클로라이드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르케톤, 폴리에테르이미드, 에틸비닐 아세테이트, 폴리비닐 부티레이트, 폴리비닐 아세테이트, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌, 불화 에틸렌 프로필렌 및 퍼플루오르알콕시 중합체가 포함되지만 이에 국한되는 것은 아니다.
이하 도 5를 참조하면, 압력 경감 채널(도시되어 있지 않음)을 포함하는 본 발명의 연마 패드를 사용한 CMP 장치(20)가 제공되어 있다. 장치(20)는 연마 플래튼(26)으로부터 반도체 웨이퍼(24)를 홀딩 또는 프레싱하기 위한 웨이퍼 캐리어(22)를 포함한다. 연마 플래튼(26)이 윈도우(14)와 압력 경감 채널(11)을 포함하는 본 발명의 패드(1)에 제공되어 있다. 앞서 논의한 바와 같이, 패드(1)는 플래튼(26)의 표면과 접촉해 있는 기저층(2) 및 웨이퍼(24)를 연마하기 위해 화학적 연 마 슬러리와 함께 사용되는 연마층(4)을 갖는다. 도시되어 있지는 않지만, 연마 유체 또는 슬러리를 제공하기 위한 수단이 본 발명의 장치에 사용될 수 있음을 주지해야 한다. 플래튼(26)은 통상적으로 이의 중심 축(27) 주변을 회전한다. 또한, 웨이퍼 캐리어(22)는 통상적으로 이의 중심 축(28) 주변을 회전하며 전환 팔(translation arm)(30)을 통해 플래튼(26)의 표면을 가로질러 운반된다. 단일 웨이퍼 캐리어가 도 5에 도시되어 있기만, CMP 장치는 간격을 두고 주변을 회전하는 하나 이상의 연마 플래튼을 가질 수 있다. 또한, 투명 홀(32)이 플래튼(26)에 제공되어 있으며, 공극(10) 및 패드(10)의 윈도우(14) 위에 놓여있다. 따라서, 투명 홀(32)은 정확한 종말점 검출을 위해 웨이퍼(24)의 연마 동안 윈도우(14)를 통해 웨이퍼(24)의 표면으로의 통로를 제공한다. 즉, 레이저 분광 광도계(34)가 플래튼(26) 아래에 제공되어 있어, 웨이퍼(24)의 연마 동안 정확한 종말점 검출을 위해 레이저 빔(36)을 영사하여 투명 홀(32) 및 고전도 윈도우(14)를 통해 통과 및 반송시킨다.
따라서, 본 발명은 응력이 감소된 윈도우를 갖는 화학기계적 연마 패드를 제공한다. 또한, 본 발명은 연마 패드내에 형성되어 있고 한 면에 공극이 있는 윈도우를 포함하는 화학기계적 연마 패드를 제공한다. 연마 패드는 윈도우에서의 부당한 응력을 완화시키기 위해 공극에서 연마 패드의 표면까지 제공되어 있는 압력 경감 채널을 추가로 포함한다. 또한, 압력 경감 채널은 접착층 또는 기저층에 형성될 수도 있다. 유사하게, 하나 이상의 압력 경감 채널이 연마층, 접착층 및 기저층에 형성되거나 이의 조합된 층에 형성될 수 있다.
본 발명에 따르는 연마 패드는 공극에서 발생한 압력이 압력 경감 채널을 통해 빠져나가기 때문에 압력이 윈도우에 상당한 영향을 미치지 않아 CMP 동안 광범위한 파장에 걸쳐 종말점 검출 또는 측정을 할 수 있으며 응력 변형으로 인한 평탄하지 않은 윈도우, 종말점 검출 불량, 결함 및 웨이퍼 미끄러짐이 일어나지 않는다.

Claims (10)

  1. 연마 패드내에 형성되어 있고 한 면에 공극이 있는 윈도우와 공극에서 연마 패드의 표면까지 연마 패드에 제공되어 있는 공극-압력 경감 채널을 포함하는 화학적 기계적 연마 패드.
  2. 제1항에 있어서, 공극-압력 경감 채널이 연마 패드의 연마층에 제공되어 있는 연마 패드.
  3. 제1항에 있어서, 공극-압력 경감 채널이 연마 패드의 접착층에 제공되어 있는 연마 패드.
  4. 제1항에 있어서, 공극-압력 경감 채널이 연마 패드의 기저층에 제공되어 있는 연마 패드.
  5. 제1항에 있어서, 공극-압력 경감 채널의 폭이 0.70 내지 6.50mm인 연마 패드.
  6. 제5항에 있어서, 폭이 공극과 연마 패드의 표면 사이에서 변하는 연마 패드.
  7. 제1항에 있어서, 공극-압력 경감 채널의 깊이가 0.38 내지 1.53mm인 연마 패드.
  8. 연마층에 형성되어 있으며 한 면이 공극에 노출되어 있는 윈도우와 윈도우의 공극 노출면의 일부에서 연마층의 표면까지 연마층에 제공되어 있는 압력 경감 채널을 갖는 연마층을 포함하는 화학기계적 연마 패드.
  9. 기저층 위에 놓인 연마층, 및 연마층과 기저층 사이에 배치된 접착층,
    연마층내에 형성되어 있으며, 이의 한 면이 공극에 노출되어 있는 윈도우 및
    공극에서 접착층의 표면까지 접착층에 제공되어 있는 압력 경감 채널을 포함하는 화학기계적 연마 패드.
  10. 기저층 위에 놓인 연마층, 및 연마층과 기저층 사이에 배치된 접착층,
    연마층내에 형성되어 있으며, 이의 한 면이 공극에 노출되어 있는 윈도우 및
    공극에서 기저층의 표면까지 기저층에 제공되어 있는 압력 경감 채널을 포함하는 화학기계적 연마 패드.
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