KR20070118803A - 친수성 폴리우레탄 나노 섬유의 연마 패드 - Google Patents

친수성 폴리우레탄 나노 섬유의 연마 패드 Download PDF

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Abstract

본 발명은 친수성 폴리우레탄 나노 섬유로 만들어진 반도체 연마 패드에 관한 것이고, 구체적으로 전기 방사로 제조된 친수성 폴리우레탄 나노 섬유를 포함하는 반도체 연마 패드에 관한 것이다. 본 발명에 따른 연마 패드는 폴리우레탄 나노 섬유 층 및 친수성 나노 섬유 층을 가진 단위구조; 단위구조 사이에 규칙적으로 형성된 다수 개의 공극 홀; 및 다수 개의 공극 홀 사이에 형성된 슬러리 홈을 포함하고, 상기에서 단위구조는 다수 개가 반복되어 적층이 되는 것을 특징으로 한다.
CMP 공정, 슬러리, 단위구조, 폴리우레탄, 친수성 나노 섬유 층

Description

친수성 폴리우레탄 나노 섬유의 연마 패드{Polishing Pad with Hydrophilic Polyurethane Nano Fiber}
도 1은 본 발명에 따른 연마 패드의 수직 단면도를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 연마 패드의 평면도를 도시한 것이다.
본 발명은 친수성 폴리우레탄 나노 섬유로 만들어진 반도체 연마 패드에 관한 것이고, 구체적으로 전기 방사로 제조된 친수성 폴리우레탄 나노 섬유를 포함하는 반도체 연마 패드에 관한 것이다.
화학적 기계연마(Chemical Mechanical Polishing: CMP) 공정은 연마액 또는 슬러리를 공급하면서 패드를 사용하여 표면을 평탄하게 연마하는 것을 말한다. 그리고 CMP 공정 과정에서 사용되는 패드를 연마 패드라고 한다. 이러한 연마 패드는 직포, 부직포, 펠트 또는 종이와 같은 시트 형태로 0.03 내지 10 ㎜의 두께로 만들어질 수 있다. 연마 패드를 형성하는 시트는 일정한 범위의 공극률을 가지고 그리고 산화 규소, 산하 알루미늄, 이산화망간 탄화규소 또는 합성 다이아몬드와 같은 연마 입자를 포함하고 있다. 연마 입자는 폴리 아크릴계, 에폭시 또는 폴리우레탄 계의 접착제를 이용하여 시트에 균일하게 분산이 되어 공정 과정에서 표면의 연마를 위하여 사용된다.
연마 패드와 관련된 선행 기술로 특허공개번호 10-2002-0008753 “연마패드 및 그의 제조 방법”이 있다. 상기 발명은 연마 입자의 분산 패턴을 동일하게 하여 슬러리의 양을 저감시키고 그리고 안정된 연마 성능을 가진 연마 패드를 개시하고 있다.
연마 패드와 관련된 다른 선행 기술로 특허공개번호 10-2005-0012661 "연마 패드의 형성방법 및 연마패드의 구조“가 있다. 상기 발명은 패드의 표면에 홀과 홈을 규칙적으로 형성하여 홀이 포어(pore)의 기능을 할 수 있는 연마 패드를 개시하고 있다.
공지된 발명은 모두 슬러리가 표면에 고착되는 경우 이를 제거하기 위하여 표면을 절삭해야 하는 과정을 피할 수 있는 것을 목적으로 한다. 그러나 공지된 발명을 살펴보면, 실질적으로 슬러리가 표면에 고착된 이후 연마 표면의 균일성을 보장하기 힘들다는 문제점을 가진다. 본 발명은 공지된 발명의 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 아래와 같은 목적을 가진다.
본 발명의 목적은 전기 방사에 의하여 제조되고 그리고 친수성 부분을 포함하는 폴리우레탄 나노 섬유의 연마 패드를 제공하는 것이다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 폴리우레탄 나노 섬유 층 및 친수성 나노 섬유 층을 가진 단위구조; 단위구조 사이에 규칙적으로 형성된 다수 개의 공극 홀; 및 다수 개의 공극 홀 사이에 형성된 슬러리 홈을 포함하고, 상기에서 단위구조는 다수 개가 반복되어 적층이 된다.
본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상기 폴리우레탄 나노 섬유 층 및 친수성 나노 섬유 층은 일체가 된다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 친수성 나노 섬유 층은 천연 폴리에스터를 포함한다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 슬러리 홈의 너비는 150 내지 400 ㎛ 그리고 깊이는 400 내지 800 ㎛가 된다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 공극 홀 사이의 간격은 50 내지 300 ㎛가 된다.
아래에서 본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명이 된다. 제시된 실시 예는 예시적인 것으로 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.
도 1은 본 발명에 따른 연마 패드의 수직 단면도를 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 연마 패드는 이중층을 기본 구성으로 한다. 이중층은 폴리우레탄 나노 섬유층(14) 및 친수성 나노 섬유층(15)을 포함한다. 폴리우레탄 나노 섬유층(14)은 개방 홀(12) 또는 공극 홀(13)을 포함하고 그리고 슬러리 홈(11)은 다수 개의 이중층을 수직으로 가로지르는 형태로 형성된다. 개방 홀(12) 또는 공극 홀(13), 그리고 홈(11)은 연마 패드(1)에 규칙적으로 형성이 된다. 개방 홀(12) 및 슬러리 홈(11)은 슬러리를 유지하여 CMP 공정에서 연마가 진행 이 되도록 한다. 연마가 진행되면 폴리우레탄 나노 섬유층(14)이 절삭이 되고 그리고 이에 함께 절삭이 된 층의 개방 홀(12)이 제거된다. 그리고 다시 친수성 나노 섬유층(15)이 절삭되면서 공극 홀(13)이 개방 홀(12)로 되면서 슬러리를 유지할 수 있게 된다. 그리고 이에 따라 새로이 형성된 개방 홀(12) 및 슬러리 홈(11)에 유지된 슬러리에 의하여 연마가 진행이 될 수 있다. 슬러리 홈(11)의 너비는 150 내지 400 ㎛ 그리고 깊이는 400 내지 800 ㎛가 될 수 있다. 슬러리 홈(11)은 일정한 간격으로 배열이 되고 그리고 슬러리 홈(11) 사이에는 개방 홀(12) 또는 공극 홀(13)이 위치하게 된다. 본 발명에 따른 연마 패드(1)는 폴리우레탄 나노 섬유층(14) 및 친수성 나노 섬유층(15)이 개방 홀(12) 또는 공극 홀(13)을 유지하는 하나의 단위 구조를 형성한다. 그리고 이와 같은 단위 구조가 슬러리 홈(11)의 높이를 따라 반복되어 있다. 그리고 CMP 공정이 진행이 되면서 각각의 단위 구조가 차례대로 제거가 된다.
폴리우레탄 나노 섬유층(14)을 형성하는 폴리우레탄 나노 섬유 또는 부직포는 전기 방사에 의하여 제조될 수 있다. 그리고 친수성 나노 섬유층(15) 또한 동일하다. 설명의 편의를 위하여 폴리우레탄 나노 섬유층(14) 및 친수성 나노 섬유층(15)이 별개의 층으로 도시되어 있지만 두 개의 층은 일체형으로 제조될 수 있다.
폴리우레탄 나노 섬유는 디메틸포름 아미드(dimethyl formamide:DMF) 및 테트라하이드로 퓨란(tetra hydro furan: THF)을 6:4 내지 7:3으로 혼합한 용액을 전기 방사하여 제조된다. 혼합 용액의 전기 방사는 이 분야에서 공지된 방법에 따라 이루어질 수 있고 그리고 제조된 나노 섬유는 직경이 1 내지 150 ㎛가 될 수 있다. 친수성 나노 섬유층은 합성 고분자인 PGLA(poly(glycolic acid-co-lactic acid)를 사용하거나 또는 천연 폴리에스터(PHA)를 사용하여 제조될 수 있다. 그러나 생분해성으로 인한 환경적인 문제를 고려하면 적절하게는 천연 폴리에스터(PHA)가 사용될 수 있다. 예를 들어 친수성 나노 섬유의 제조를 위한 전기 방사 용액은 PHBV(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) 성분 및 젤라틴을 불소계 알코올 용매에 시켜 제조될 수 있다. 제조된 전기 방사 용액은 이 분야에서 공지된 방법에 따라 전기 방사되어 친수성 나노 섬유가 된다.
이와 같이 전기 방사를 통하여 제조된 폴리우레탄 나노 섬유 및 친수성 나노 섬유는 규칙적으로 공극 홀(13)을 형성하면서 접착이 되어 단위 구조가 된다. 폴리우레탄 나노 섬유 및 친수성 나노 섬유의 접착을 위하여 폴리우레탄계 또는 아크릴계 접착제와 같이 이 분야에서 공지된 접착제가 사용될 수 있다. 공극 홀(13)은 발포제를 이용하여 형성될 수 있고 이와 같은 발포 공정은 이 분야에서 공지되어 있다. 다수 개의 단위 구조가 접착이 되면서 슬러리 홈(11)이 규칙적으로 형성이 된다. 단위 구조 및 단위 구조의 접착은 단위 구조 층의 접착과 동일한 방법으로 이루어질 수 있다.
폴리우레탄 나노 섬유 층(14) 및 친수성 나노 섬유 층(15)은 독립된 층이 될 수 있지만 하나의 층으로 형성될 수 있다. 하나의 층으로 형성이 되는 경우에는 폴리우레탄 나노 섬유를 제조하기 위한 전기 방사 용액에 친수성 성분을 나타낼 수 있는 PGAL 또는 PHA가 첨가된다. 이 경우 PGAL 또는 PHA는 친수성을 가지도록 개질 화가 되어 첨가가 되어야 한다.
도 2는 본 발명에 따른 연마 패드(1)의 평면도를 도시한 것이다. 개방 홀(12) 또는 적어도 하나의 열(column)이 슬러리 홈(12) 사이에 규칙으로 배열이 된다. 개방 홀(12) 사이의 간격은 임의의 크기가 될 수 있지만 적절하게는 50 내지 300 ㎛가 될 수 있다.
위에서 본 발명은 실시 예를 이용하여 상세하게 설명이 되었다. 제시된 실시 예는 예시적인 것으로 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 제시된 실시 예에 대한 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명의 범위는 제시된 실시 예에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한이 된다.
본 발명에 따른 연마 패드는 친수성을 가진 층을 포함하여 연마 과정에서 발생하는 습기가 용이하게 제거될 수 있도록 한다. 그리고 친수성을 가진 층은 환경적인 문제를 발생시키지 않는 장점을 가진다. 아울러 본 발명에 따른 연마 패드는 연마 과정에서 다수 개의 단위 구조를 포함하여 CMP 공정 과정에서 별도의 층의 제거 공정이 필요하지 않도록 한다.

Claims (5)

  1. 연마패드에 있어서,
    폴리우레탄 나노 섬유 층 및 친수성 나노 섬유 층을 가진 단위구조;
    단위구조 사이에 규칙적으로 형성된 다수 개의 공극 홀; 및
    다수 개의 공극 홀 사이에 형성된 슬러리 홈을 포함하고,
    상기에서 단위구조는 다수 개가 반복되어 적층이 되는 것을 특징으로 하는 연마패드.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 폴리우레탄 나노 섬유 층 및 친수성 나노 섬유 층은 일체가 되는 것을 특징으로 하는 연마 패드.
  3. 청구항 1에 있어서, 친수성 나노 섬유 층은 천연 폴리에스터를 포함하는 연마 패드.
  4. 청구항 1에 있어서, 슬러리 홈의 너비는 150 내지 400 ㎛ 그리고 깊이는 400 내지 800 ㎛가 되는 것을 특징으로 하는 연마 패드.
  5. 청구항 1에 있어서, 공극 홀 사이의 간격은 50 내지 300 ㎛가 되는 것을 특 징으로 하는 연마 패드.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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