KR20060127219A - 소수성 영역 및 종말점 검출구를 포함하는 연마 패드 - Google Patents

소수성 영역 및 종말점 검출구를 포함하는 연마 패드 Download PDF

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KR20060127219A
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Abstract

본 발명은 소수성 영역 (30), 친수성 영역 (40), 및 종말점 검출구 (20)를 포함하는 연마 층 (10)을 포함하는 화학적-기계적 연마 패드를 제공한다. 소수성 영역은 실질적으로 종말점 검출구 (20)에 인접해 있다. 소수성 영역 (30)은 표면 에너지가 34 mN/m 이하인 중합체 물질 및 표면 에너지가 34 mN/m를 초과하는 중합체 물질을 포함한다. 본 발명은 상기 연마 패드의 사용을 포함하는 기판의 연마 방법을 추가로 제공한다.
친수성 영역, 소수성 영역, 종말점 검출구, 표면 에너지, 화학적-기계적 연마 패드

Description

소수성 영역 및 종말점 검출구를 포함하는 연마 패드 {POLISHING PAD COMPRISING HYDROPHOBIC REGION AND ENDPOINT DETECTION PORT}
본 발명은 종말점 검출구 및 이에 인접한 소수성 영역을 포함하는 화학적-기계적 연마 패드에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼, 전계 방출 디스플레이, 및 기타 다수의 다른 마이크로-전자 기판 상에 평탄한 표면을 형성하기 위해 마이크로-전자 장치의 제조에서 화학적-기계적 연마 (chemical-mechanical polishing, "CMP") 공정을 사용한다. 예를 들면, 일반적으로 반도체 웨이퍼를 형성하는 반도체 장치의 제조는 다양한 가공 층의 형성, 이들 층의 일부의 선택적인 제거 또는 패터닝 및 반도체 기판의 표면 상에 부가적인 가공 층의 침적을 포함한다. 가공 층은 예로서, 절연층, 게이트 산화 층, 전도 층, 및 금속 또는 유리 층 등을 포함할 수 있다. 일반적으로 일정 웨이퍼 가공 단계에서 다음 층의 침적을 위해 가공 층의 최상부 표면은 평면인 것, 즉, 편평한 것이 바람직하다. CMP를 사용하여 가공 층을 평탄화시키는데, 여기서는 다음 공정 단계를 위해서 전도성 또는 절연성 물질과 같은 침적된 물질을 연마하여 웨이퍼를 평탄화시킨다.
전형적인 CMP 공정에서, 웨이퍼를 CMP 장비에서 캐리어(carrier) 상에 위면 을 아래쪽으로 탑재한다. 캐리어 및 웨이퍼가 연마 패드 쪽으로 향하게 아래로 힘을 가한다. 캐리어 및 웨이퍼를 CMP 장비의 연마 테이블 상의 회전 연마 패드 상에서 회전시킨다. 일반적으로 연마 조성물 (또한 연마 슬러리로도 명명함)을 연마 공정 동안 회전하는 웨이퍼와 회전하는 연마 패드 사이에 도입한다. 전형적으로 연마 조성물은 최상부 웨이퍼 층(들) 일부와 상호작용하거나 최상부 웨이퍼 층(들) 일부를 용해시키는 화학물질 및 물리적으로 층(들) 일부를 제거하는 연마 물질을 함유한다. 웨이퍼 및 연마 패드를 동일 방향 또는 반대 방향으로 회전시킬 수 있고, 어느 방향이든지간에 특정 연마 공정이 수행되는데 바람직하다. 또한 캐리어는 연마 테이블 상의 연마 패드를 교차하여 진동할 수 있다.
웨이퍼 표면의 연마에서, 연마 공정을 원 위치에서 모니터링하는 것이 종종 유리하다. 연마 공정을 원 위치에서 모니터링하는 한 방법은 구경(aperture) 또는 창을 갖는 연마 패드를 사용하는 것을 포함한다. 구경 또는 창은 연마 공정 동안 웨이퍼 표면을 조사할 수 있도록 빛이 통과할 수 있는 입구 (portal)를 제공한다. 구경 및 창을 갖는 연마 패드는 공지되어 있고, 기판, 예를 들어 반도체 장치의 표면을 연마하는데 사용되어 왔다. 예를 들면, 미국 특허 제 5,605,760호에는 슬러리를 흡수하거나 이송하는 고유 능력이 없는, 고체의 균일한 중합체로부터 형성된 투명한 창을 갖는 패드가 제공되어 있다. 미국 특허 제 5,433,651호에는 빛을 통과시킬 수 있는 구경을 제공하도록 패드의 일부가 제거된 연마 패드가 개시되어 있다. 미국 특허 제 5,893,796호 및 동 제 5,964,643호에는 연마 패드 일부를 제거하여 구경을 제공하며 구경에 투명 폴리우레탄 또는 석영 플러그 (plug)를 위치시 켜 투명 창을 제공하거나, 또는 연마 패드의 지지층 (backing) 일부를 제거하여 패드에 반투명성을 제공하는 것이 개시되어 있다. 미국 특허 제 6,171,181호 및 동 제 6,387,312호에는 빠른 냉각 속도로 유동성 물질 (예를 들어, 폴리우레탄)을 고화시킴으로써 형성된 투명 영역을 갖는 연마 패드가 개시되어 있다.
화학적-기계적 연마 동안 종종 겪게되는 한 문제점은 연마 조성물로부터의 연마 입자가 연마 패드 창의 표면에 부착되거나 표면을 긁는 경향이 있다는 것이다. 연마 패드 창 상에 있는 긁힘 (scratch) 또는 연마 조성물은 창을 통한 빛의 투과를 방해할 수 있고, 그로 인해 광학적 종말점 검출법의 감도가 감소된다. 연마 패드 표면으로부터 오목한 곳에 창을 둠으로써 창의 긁힘 정도를 줄일 수 있다. 그러나, 이와 같이 오목한 곳에 둠으로써 또한 연마 조성물이 그 내로 흘러 갇히게 되는 공동 (cavity)이 제공된다. 미국 특허 제 6,254,459호에는 창의 1차 표면을 슬러리-방지 (slurry-phobic) 물질로 코팅하는 것이 제안되어 있다. 유사하게, 미국 특허 제 6,395,130호에는 그 위에 연마 조성물이 축적되는 것을 방해하기 위한 소수성 광파이프 (light pipe) 및 창의 사용이 제안되어 있다. 미국 특허 출원 공개 제 2003/0129931 A1호도 유사하게 오염 방지 수지, 예를 들어 폴리실록산 분절(segment)을 함유하는 플루오린-기재 중합체로 연마 패드 창을 코팅하는 것이 제안되어 있다.
상기 기술된 여러 연마 패드가 의도한 목적에 부합하긴 하지만, 특히 기판을 화학적-기계적 연마할 경우에 효율적인 광학적 종말점 검출과 결합된 효율적인 평탄화를 제공하는 또다른 연마 패드가 여전히 요구되고 있다. 추가로, 연마 효율, 연마 패드와 교차하는 슬러리 흐름성, 및 연마 패드 내에서의 슬러리 흐름성, 부식 에칭액에 대한 저항성, 및/또는 연마 균일성과 같은 만족스러운 특성을 갖는 연마 패드가 요구되고 있다. 마지막으로, 상대적으로 낮은 비용의 방법을 사용해서 생성될 수 있고 사용 전에 거의 또는 전혀 조절(conditioning)이 필요하지 않는 연마 패드가 요구되고 있다.
본 발명은 이러한 연마 패드를 제공한다. 추가적인 발명의 특징뿐만 아니라 본 발명의 이들 및 다른 이점은 본원에서 제공한 발명의 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명은 종말점 검출구에 실질적으로 인접해 있으며 표면 에너지가 34 mN/m 이하인 중합체 물질을 포함하는 소수성 영역, 표면 에너지가 34 mN/m를 초과하는 중합체 물질을 포함하는 친수성 영역, 및 종말점 검출구를 포함하는 연마 층을 포함하는 화학적-기계적 연마 패드를 제공한다. 본 발명은 (i) 연마할 제품을 제공하는 단계, (ii) 제품을 본 발명의 연마 패드를 포함하는 화학적-기계적 연마 계와 접촉시키는 단계, 및 (iii) 연마 계로 제품의 표면 일부 이상을 마멸시켜 제품을 연마하는 단계를 포함하는 기판의 연마 방법을 추가로 제공한다.
도 1은 연마 층 (10), 종말점 검출구 (20), 소수성 영역 (30), 및 친수성 영역 (40)을 갖는 본 발명의 연마 패드를 나타낸 평면도이다.
도 2는 연마 층 (10), 종말점 검출구 (20), 소수성 영역 (30), 및 친수성 영역 (40)을 갖는 본 발명의 연마 패드를 나타낸 평면도이다.
도 3은 연마 층 (10), 종말점 검출구 (20), 및 복수의 동심을 갖는 소수성 영역 (30) 및 친수성 영역 (40)을 갖는 본 발명의 연마 패드를 나타낸 평면도이다.
도 4는 연마 층 (10), 종말점 검출구 (20), 및 복수의 소수성 영역 (30) 및 친수성 영역 (40)을 갖는 본 발명의 연마 패드를 나타낸 평면도이다.
본 발명은 소수성 영역, 친수성 영역, 및 종말점 검출구를 포함하는 연마 층을 포함하는 화학적-기계적 연마 패드에 관한 것이다. 소수성 영역은 실질적으로 종말점 검출구에 인접해 있다. 바람직하게는, 소수성 영역은 완전히 종말점 검출구를 둘러싼다. 어떤 특정 이론에 얽매이길 바라지 않지만, 종말점 검출구에 인접해 있거나 종말점 검출구를 감싸는 소수성 영역이 존재함으로써 종말점 검출구 위에 또는 그의 내에 체류하는 연마 조성물의 양이 감소하는 것으로 생각한다.
소수성 영역은 임의의 적합한 형상일 수 있다. 예를 들면, 소수성 영역은 선, 호, 원, 고리, 정사각형, 타원형, 반원, 삼각형, 망상 (crosshatch), 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 형상일 수 있다. 소수성 영역의 크기는 임의의 적합한 크기일 수 있다. 전형적으로, 소수성 영역은 연마 층 표면의 50％ 이하 (예를 들어, 40％ 이하 또는 30％ 이하)를 구성한다.
도 1은 연마 층 (10), 종말점 검출 창 (20), 연마 층 (10)의 경계 부근 고리를 구성하는 소수성 영역 (30), 및 소수성 고리 (30) 안에 배치된 친수성 영역 (40)을 포함하는 본 발명의 연마 패드를 도시한다. 도 2는 연마 층 (10), 종말점 검출구 (20), 및 종말점 검출구 (20)를 완전히 둘러싸고 있는 소수성 고리 (30)를 포함하는 본 발명의 연마 패드를 도시한다.
일 실시양태에서, 소수성 영역 및 친수성 영역은 교호 동심 형상의 형태이다. 바람직하게는, 연마 층은 복수의 교호 소수성 및 친수성 동심 형상을 함유한다. 동심 형상은 임의의 적합한 형상일 수 있다. 예를 들면, 동심 형상은 원, 타원, 정사각형, 직사각형, 삼각형, 호, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 바람직하게는, 동심 형상은 원, 타원, 호, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
도 3은 연마 층 (10), 종말점 검출구 (20), 및 교호하는 소수성 (30) 및 친수성 (40) 동심의 원들을 포함하는 본 발명의 연마 패드를 도시한다. 바람직하게는, 교호하는 소수성 및 친수성 동심의 형상은 종말점 검출구를 완전히 둘러싼다. 도 4는 연마 층 (10), 및 소수성 물질 (30) 및 친수성 물질 (40)의 교호 호에 의해 둘러싸인 종말점 검출구 (20)를 포함하는 본 발명의 연마 패드를 도시한다.
소수성 영역은 표면 에너지가 34 mN/m 이하인 중합체 물질을 포함한다. 전형적으로, 소수성 중합체 물질은 폴리에틸렌테레프탈레이트, 플루오로중합체, 폴리스티렌, 폴리프로필렌, 폴리실록산, 실리콘 고무, 폴리카보네이트, 폴리부타디엔, 폴리에틸렌, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 공중합체, 탄화 플루오르, 폴리테트라플루오로에틸렌, 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된다. 바람직하게는, 소수성 중합체 물질은 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 또는 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된다.
친수성 영역은 표면 에너지가 34 mN/m를 초과하는 중합체 물질을 포함한다. 전형적으로, 친수성 중합체 물질은 열가소성 중합체, 열경화성 중합체, 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된다. 바람직하게는, 친수성 중합체 물질은 폴리우레탄, 폴리비닐알코올, 폴리비닐아세테이트, 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐리덴 클로라이드, 폴리카보네이트, 폴리아크릴산, 폴리아크릴아미드, 나일론, 폴리에스테르, 폴리에테르, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리에테르에테르케톤, 이들의 공중합체, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 열가소성 중합체 또는 열경화성 중합체이다. 보다 바람직하게는, 친수성 중합체 물질은 폴리우레탄이다.
종말점 검출구가 존재함으로써 연마 패드를 원 위치 (in-situ) CMP 공정 모니터링 기술과 함께 사용할 수 있다. 종말점 검출구는 구경, 광학적 투과 물질, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 종말점 검출구는 광학적 투과 물질을 포함한다. 전형적으로, 광학적 투과 물질은 190 nm 내지 10,000 nm (예를 들어, 190 nm 내지 3500 nm, 200 nm 내지 1000 nm, 또는 200 nm 내지 780 nm)의 하나 이상의 파장에서 10％ 이상 (예를 들면, 20％ 이상, 30％ 이상, 또는 40％ 이상)의 광투과성을 가진다.
광학적 투과 물질은 이들 중 다수가 당업계에 공지되어 있는 임의의 적합한 물질일 수 있다. 예를 들면, 광학적 투과 물질은 연마 패드의 구경에 삽입된 유리 또는 중합체-기재 플러그로 이루어질 수 있거나 연마 패드의 나머지 부분에서 사용된 동일한 중합체 물질을 포함할 수 있다. 광학적 투과 물질을 임의의 적합한 수단으로 연마 패드에 고정시킬 수 있다. 예를 들면, 광학적 투과 물질을 접착제를 사용해서 연마 패드에 고정시킬 수 있다. 바람직하게는, 광학적 투과 물질을 접착제 사용없이, 예를 들어 용접(welding)으로 연마 층에 고정시킨다.
광학적 투과 물질은 임의적으로 연마 패드 물질이 특정 파장(들)의 빛을 선택적으로 투과시키는 것을 가능하게 하는 염료를 추가로 포함한다. 염료는 목적하지 않은 파장의 빛 (예를 들어, 배경 빛)을 걸러내어 검출의 신호 대 잡음 비를 개선한다. 광학적 투과 물질은 임의의 적합한 염료를 포함할 수 있거나 또는 염료의 조합물을 포함할 수 있다. 적합한 염료는 폴리메틴 염료, 디- 및 트리-아릴메틴 염료, 디아릴메틴 염료의 아자 유사물, 아자(18) 아눌렌 염료, 천연 염료, 니트로 염료, 니트로소 염료, 아조 염료, 안트라퀴논 염료, 및 황화 염료 등을 포함한다. 바람직하게는, 염료의 투과 스펙트럼이 원 위치 종말점 검출을 위해 사용되는 빛의 파장과 일치하거나 겹친다. 예를 들어, 종말점 검출(EPD) 계용 광원이 633 nm의 파장을 갖는 가시광을 생성하는 HeNe 레이저일 경우, 바람직하게는 염료는 633 nm의 파장을 가진 빛을 투과시킬 수 있는 적색 염료이다.
종말점 검출구는 임의의 적합한 치수(예를 들어, 길이, 폭, 및 두께) 및 임의의 적합한 형상 (원형, 타원, 정사각형, 직사각형, 삼각형 및 기타 등등)일 수 있다. 종말점 검출구는 연마 표면으로부터 여분의 연마 조성물을 최소화하거나 제거하기 위해 배수 채널과 결합하여 사용될 수 있다. 광학적 종말점 검출구는 연마 패드의 연마 표면과 같은 높이로 위치할 수 있거나, 또는 연마 패드의 연마 표면으로부터 오목한 곳에 위치할 수 있다. 바람직하게는, 광학적 종말점 검출구는 연마 패드의 표면으로부터 오목한 곳에 위치한다.
연마 패드는 임의적으로 연마 층에 혼입되는 입자를 함유한다. 바람직하게는, 입자는 연마 층 전체에 걸쳐 분산된다. 전형적으로, 입자는 연마 입자, 중합체 입자, 복합물 입자 (예를 들어 캡슐에 싸인 입자), 유기 입자, 무기 입자, 청정 입자, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다.
연마 입자는 임의의 적합한 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 연마 입자는 금속 산화물, 예를 들어 실리카, 알루미나, 세리아, 지르코니아, 크로미아, 티타니아, 게르마니아, 마그네시아, 산화철, 이들의 동시형성된 생성물, 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된 금속 산화물, 또는 규소 탄화물, 붕소 질화물, 다이아몬드, 석류석, 또는 세라믹 연마 물질을 포함할 수 있다. 연마 입자는 금속 산화물 및 세라믹의 혼성물 또는 무기 및 유기 물질의 혼성물일 수 있다. 또한, 입자는 이들 중 다수가 미국 특허 제 5,314,512호에 기술되어 있는 중합체 입자, 예를 들어 폴리스티렌 입자, 폴리메틸메타크릴레이트 입자, 액정 중합체 (LCP, 예를 들어, 시바 게이기사(Ciba Geigy)에서 시판되는 벡트라 (Vectra, 등록상표) 중합체), 폴리에테르에테르케톤 (PEEK's), 미립자 열가소성 중합체 (예를 들어, 미립자 열가소성 폴리우레탄), 미립자 가교 중합체 (예를 들어, 미립자 가교 폴리우레탄 또는 폴리에폭사이드), 또는 이들의 조합물일 수 있다. 바람직하게는, 중합체 입자는 친수성 및/또는 소수성 영역의 중합체 수지 융점보다 높은 융점을 가진다. 복합물 입자는 코어 및 외부 코팅을 함유하는 임의의 적합한 입자일 수 있다. 예를 들어, 복합물 입자는 고체 코어 (예를 들어, 금속 산화물, 금속, 세라믹, 또는 중합체) 및 중합체 껍질 (예를 들어, 폴리우레탄, 나일론, 또는 폴리에틸렌)을 함유할 수 있다. 청정 입자는 필로실리케이트 (phyllosilicate) (예를 들어, 플루오르화 운모와 같은 운모, 및 활석, 카올리나이트, 몬트모릴로나이트, 헥토라이트와 같은 점토), 유리 섬유, 유리 비드, 다이아몬드 입자, 및 탄소 섬유 등일 수 있다.
임의적으로, 연마 패드는 패드 몸체에 혼입되는 가용성 입자를 함유한다. 존재할 경우, 가용성 입자가 연마 패드 전체에 걸쳐 분산되어 있는 것이 바람직하다. 이러한 가용성 입자는 화학적-기계적 연마 동안 연마 조성물의 액상 캐리어에 부분적으로 또는 완전히 용해된다. 전형적으로, 가용성 입자는 수용성 입자이다. 예를 들면, 가용성 입자는 임의의 적합한 수용성 입자, 예를 들어 덱스트린, 시클로덱스트린, 만니톨, 젖당, 히드록시프로필셀룰로오스, 메틸셀룰로오스, 전분, 단백질, 무정형 비가교 폴리비닐 알코올, 무정형 비가교 폴리비닐 피롤리돈, 폴리아크릴산, 폴리에틸렌 산화물, 수용성 감광성 수지, 술폰화 폴리이소프렌, 및 술폰화 폴리이소프렌 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 물질의 수용성 유기 입자일 수 있다. 또한 가용성 입자는 아세트산칼륨, 질산칼륨, 탄산칼륨, 중탄산칼륨, 염화칼륨, 브롬화칼륨, 인산칼륨, 질산마그네슘, 탄산칼슘, 및 벤조산나트륨으로 이루어진 군으로부터 선택된 물질의 수용성 무기 입자일 수 있다. 가용성 입자가 용해될 경우, 연마 패드에는 가용성 입자의 크기에 상응하는 개방 기공이 남겨질 수 있다.
바람직하게는, 발포된 연마 기재로 형성하기 전에 입자를 중합체 수지와 블랜드한다. 연마 패드에 혼입되는 입자는 임의의 적합한 치수 (예를 들어, 직경, 길이, 또는 폭) 또는 형상 (예를 들어, 구형, 장원형)일 수 있으며, 임의의 적합한 양으로 연마 패드에 혼입될 수 있다. 예를 들면, 입자는 1 nm 이상 및/또는 2mm 이하 (예를 들어 0.5 μm 내지 2 mm 직경)의 입자 치수 (예를 들어, 직경, 길이, 또는 폭)을 가질 수 있다. 바람직하게는, 입자는 10 nm 이상 및/또는 500 μm 이하 (예를 들어, 100 nm 내지 10 μm 직경)의 치수를 갖는다. 또한, 입자는 중합체 물질에 공유 결합될 수 있다.
임의적으로, 연마 패드는 패드 몸체에 혼입되는 고체 촉매를 함유한다. 존재할 경우, 고체 촉매는 중합체 물질 전체에 걸쳐 분산되어 있는 것이 바람직하다. 촉매는 금속, 비금속, 또는 이들의 조합물일 수 있다. 바람직하게는, 촉매는 다가의 산화 상태인 금속 화합물, 예를 들어 Ag, Co, Ce, Cr, Cu, Fe, Mo, Mn, Nb, Ni, Os, Pd, Ru, Sn, Ti 및 V를 포함하는 금속 화합물(이에 한정되지 않음)로부터 선택된다.
연마 패드는 임의의 적합한 치수를 가질 수 있다. 전형적으로, 연마 패드는 형상이 원형 (회전식 연마 공구에 사용되는 것처럼)이거나, 또는 환상식(looped) 선형 벨트 (선형 연마 공구에 사용된 것처럼)로서 생성될 것이다.
연마 패드는 연마 패드의 표면을 교차하는 연마 조성물의 측면 이송을 용이하게 해주는 홈, 채널, 및/또는 천공을 임의적으로 더 포함하는 연마 표면을 포함한다. 이러한 홈, 채널, 또는 천공은 임의의 적합한 패턴일 수 있으며, 임의의 적합한 깊이와 폭을 가질 수 있다. 연마 패드는 두 개 이상의 상이한 홈 패턴, 예를 들어 미국 특허 제 5,489,233호에 기술된 것처럼 큰 홈 및 작은 홈의 조합을 가질 수 있다. 홈은 경사 홈, 동심 홈, 나선형 또는 원형 홈, XY 망상 패턴의 형태일 수 있고, 접속성에서 연속적이거나 불연속적일 수 있다. 바람직하게는, 연마 패드는 표준 패드 조절 법에 의해서 생성된 적어도 작은 홈을 포함한다.
연마 패드는 단독으로 사용될 수 있거나, 또는 임의적으로 여러 층이 쌓인 연마 패드의 한 층으로서 사용될 수 있다. 예를 들면, 연마 패드는 실질적으로 연마 층과 동일공간에 걸치는 부 패드 (subpad) 층과 결합하여 사용될 수 있다. 부 패드는 임의의 적합한 부 패드일 수 있다. 적합한 부 패드는 폴리우레탄 발포 부 패드 (예를 들어, 연질 가교 폴리우레탄 부 패드), 함침된 펠트(felt) 부 패드, 미세다공성 폴리우레탄 부 패드, 또는 소결된 우레탄 부 패드를 포함한다. 전형적으로, 부 패드는 본 발명의 연마 패드보다 연질이며, 따라서 본 발명의 연마 패드보다 더 압축가능하며, 보다 낮은 쇼어(Shore) 경도 값을 가진다. 예를 들면, 부 패드는 35 내지 50의 쇼어 A 경도를 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 부 패드는 연마 패드보다 단단하며, 덜 압축가능하고, 보다 높은 쇼어 경도를 가진다. 임의적으로, 부 패드는 홈, 채널, 중공 영역, 창, 및 구경 등을 포함한다. 본 발명의 연마 패드가 부 패드와 함께 사용될 경우, 전형적으로 연마 패드와 부 패드 사이의 동일 공간에 함께 및 그 안에 걸치는 중간 지지 층, 예를 들어 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름이 있다. 별법으로, 연마 패드는 통상적인 연마 패드와 함께 부 패드로서 사용될 수 있다.
일부 실시양태에서, 부 패드 층은 연마 층의 광학적 종말점 검출구와 실질적으로 정렬되어 있는 광학적 종말점 검출구를 포함한다. 부 패드 층이 있는 경우, 바람직하게는 연마 층의 광학적 종말점 검출구는 광학적 투과 물질을 포함하고, 부 패드 층의 광학적 종말점 검출구는 구경을 포함한다. 별법으로, 연마 층의 광학적 종말점 검출구는 구경을 포함할 수 있고, 부 패드 층의 광학적 종말점 검출구는 광학적 투과 물질을 포함한다.
연마 패드는 특히 화학적-기계적 연마 (CMP) 장비와 함께 사용하는데 적합하다. 전형적으로, 장비는 사용시 움직이며, 궤도형, 선형, 또는 원형 운동의 결과로 생성된 속도를 가지는 압반(platen), 압반과 접촉하며 운전시 압반과 함께 움직이는 본 발명의 연마 패드, 및 연마될 기판을 접촉하도록 의도된 연마 패드의 표면에 관해서 접촉 및 구동하는 것에 의해 연마될 기판을 유지하는 캐리어를 포함한다. 기판을 연마 패드와 접촉하도록 위치시키고, 이어서 연마 패드를 기판에 대해, 전형적으로 그 사이에 연마 조성물을 두어 이동시켜 기판 일부 이상을 마멸시켜 기판을 연마함으로써 기판의 연마가 일어난다. CMP 장비는 그중 다수가 당업계에 공지되어 있는 임의의 적합한 CMP 장비일 수 있다. 또한, 연마 패드는 선형 연마 공구와 함께 사용할 수 있다.
바람직하게는, CMP 장비는 그중 다수가 당업계에 공지되어 있는 원 위치 연마 종말점 검출 시스템을 추가로 포함한다. 제품의 표면으로부터 반사된 빛 또는 다른 복사선을 분석함으로써 연마 공정을 조사 및 모니터링하는 기술은 당업계에 공지되어 있다. 이러한 방법은 예를 들어, 미국 특허 제 5,196,353호, 동 제 5,433,651호, 동 제 5,609,511호, 동 제 5,643,046호, 동 제 5,658,183호, 동 제 5,730,642호, 동 제 5,838,447호, 동 제 5,872,633호, 동 제 5,893,796호, 동 제 5,949,927호, 및 동 제 5,964,643호에 기술되어 있다. 바람직하게는, 제품이 연마되는 것과 관련하여 연마 공정의 진행을 조사 또는 모니터링함으로써 연마 종말점을 결정할 수 있다. 즉, 특정 제품과 관련하여 연마 공정을 종료할 시점을 결정할 수 있다.
연마 패드는 다양한 유형의 기판 및 기판 물질을 연마하는 용도로 적합하다. 예를 들면, 연마 패드는 메모리 저장 장치, 반도체 기판, 및 유리 기판을 비롯한 다양한 기판을 연마하는데 사용될 수 있다. 연마 패드로 연마하기에 적합한 기판은 메모리 디스크, 고정 디스크, 자기 헤드, MEMS 장치, 반도체 웨이퍼, 전계 방출 디스플레이, 및 다른 마이크로-전자 기판, 특히 절연 층 (예를 들어 이산화규소, 규소 질화물, 또는 저 유전 물질) 및/또는 금속 함유 층 (예를 들어, 구리, 탄탈, 텅스텐, 알루미늄, 니켈, 티타늄, 백금, 루테늄, 로듐, 이리듐, 또는 다른 귀금속)을 포함하는 기판을 포함한다.

Claims (23)

  1. 종말점 검출구에 실질적으로 인접하여 있으며 표면 에너지가 34 mN/m 이하인 중합체 물질을 포함하는 소수성 영역, 표면 에너지가 34 mN/m를 초과하는 중합체 물질을 포함하는 친수성 영역, 및 종말점 검출구를 포함하는 연마 층을 포함하는 화학적-기계적 연마 패드.
  2. 제 1항에 있어서, 소수성 영역이 연마 층의 경계 부근 고리를 구성하는 연마 패드.
  3. 제 1항에 있어서, 소수성 영역 및 친수성 영역이 교호 동심 형상의 형태인 연마 패드.
  4. 제 1항에 있어서, 연마 층이 복수의 교호 소수성 및 친수성 동심 형상을 함유하는 것인 연마 패드.
  5. 제 4항에 있어서, 교호 소수성 및 친수성 동심 형상이 종말점 검출구를 완전히 둘러싸고 있는 연마 패드.
  6. 제 1항에 있어서, 소수성 영역이 종말점 검출구를 완전히 둘러싸고 있는 연 마 패드.
  7. 제 1항에 있어서, 소수성 영역이 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 플루오로중합체, 폴리스티렌, 폴리프로필렌, 폴리실록산, 실리콘 고무, 폴리카보네이트, 폴리부타디엔, 폴리에틸렌, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 공중합체, 탄화 플루오르, 폴리테트라플루오로에틸렌, 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된 중합체 물질을 포함하는 것인 연마 패드.
  8. 제 1항에 있어서, 친수성 영역이 열가소성 중합체, 열경화성 중합체, 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된 중합체 물질을 포함하는 것인 연마 패드.
  9. 제 8항에 있어서, 열가소성 중합체 또는 열경화성 중합체가 폴리우레탄, 폴리비닐알코올, 폴리비닐아세테이트, 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐리덴 클로라이드, 폴리카보네이트, 폴리아크릴산, 폴리아크릴아미드, 나일론, 폴리에스테르, 폴리에테르, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리에테르에테르케톤, 이들의 공중합체, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 연마 패드.
  10. 제 8항에 있어서, 중합체가 폴리우레탄인 연마 패드.
  11. 제 1항에 있어서, 종말점 검출구가 구경을 포함하는 것인 연마 패드.
  12. 제 1항에 있어서, 종말점 검출구가 광학적 투과 물질을 포함하는 것인 연마 패드.
  13. 제 12항에 있어서, 광학적 투과 물질이 190 nm 내지 3500 nm의 하나 이상의 파장에서 10％ 이상의 광투과성을 갖는 것인 연마 패드.
  14. 제 12항에 있어서, 광학적 투과 물질이 접착제 사용없이 연마 층에 고정되어 있는 연마 패드.
  15. 제 1항에 있어서, 연마 층이 연마 입자를 더 포함하는 것인 연마 패드.
  16. 제 15항에 있어서, 연마 입자가 알루미나, 실리카, 티타니아, 세리아, 지르코니아, 게르마니아, 마그네시아, 이들의 동시형성된 생성물, 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된 금속 산화물을 포함하는 것인 연마 패드.
  17. 제 1항에 있어서, 연마 층이 홈을 포함하는 연마 표면을 더 포함하는 것인 연마 패드.
  18. 제 1항에 있어서, 연마 층의 광학적 종말점 검출구와 실질적으로 정렬되어 있는 광학적 종말점 검출구를 포함하며 연마 층과 실질적으로 동일 공간에 걸쳐 있는 부 패드 층를 더 포함하는 연마 패드.
  19. 제 18항에 있어서, 연마 층의 광학적 종말점 검출구가 광학적 투과 물질을 포함하고, 부 패드 층의 광학적 검출구가 구경을 포함하는 것인 연마 패드.
  20. 제 18항에 있어서, 연마 층의 광학적 종말점 검출구가 구경을 포함하고, 부 패드 층의 광학적 종말점 검출구가 광학적 투과 물질을 포함하는 것인 연마 패드.
  21. 제 20항에 있어서, 연마 층의 광학적 종말점 검출구가 구경을 둘러싼 소수성 물질의 고리를 포함하는 것인 연마 패드.
  22. (i) 연마할 제품을 제공하는 단계,
    (ii) 제품을 제 1항의 연마 패드를 포함하는 화학적-기계적 연마 계와 접촉시키는 단계, 및
    (iii) 연마 계로 제품 표면의 일부 이상을 마멸시켜 제품을 연마하는 단계를 포함하는, 기판을 연마하는 방법.
  23. 제 22항에 있어서, 원 위치에서 연마 종말점을 검출하는 것을 더 포함하는 방법.
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