KR20080087012A - 화학 기계 연마 패드 및 그의 제조 방법 - Google Patents

화학 기계 연마 패드 및 그의 제조 방법 Download PDF

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유끼오 호사까
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Abstract

본 발명은 원형 연마면과 상기 연마면의 이면인 비연마면을 갖고, 내부에 전자파를 이용하여 비접촉으로 판독 또는 기록 가능한 정보 기록 매체를 포함하고, 바람직하게는 연마면의 반경 방향에서의 정보 기록 매체의 무게 중심 위치가 연마면의 반경 상의 중심에서 외주로 향하는 방향으로 연마면 반경의 0 내지 10 ％ 또는 80 내지 100 ％의 범위 내에 있는 화학 기계 연마 패드에 관한 것이다.
화학 기계 연마 패드, 정보 기록 매체, 연마면

Description

화학 기계 연마 패드 및 그의 제조 방법 {Chemical Mechanical Polishing Pad and Method for Manufacturing Same}
본 발명은 화학 기계 연마 패드 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 장치의 형성에 있어서, 실리콘 기판 또는 그 위에 배선이나 전극 등이 형성된 실리콘 기판(이하, 이들을 통합하여 「반도체 웨이퍼」라 하는 경우가 있음)에 대하여, 우수한 평탄성을 갖는 표면을 형성할 수 있는 연마 방법으로서, 화학 기계 연마 방법(Chemical Mechanical Polishing, 일반적으로 「CMP」라 약칭됨)이 널리 채용되었다. 이 화학 기계 연마 방법에 있어서는, 화학 기계 연마 패드의 성상 및 특성 등에 의해 연마 결과가 크게 좌우되는 것으로 알려져 있고, 종래부터 각종 화학 기계 연마 패드가 제안되었다.
일본 특허 공개 (평)11-70463호 공보 및 일본 특허 공개 (평)8-216029호 공보에는, 다수의 미세한 공공(空孔)을 함유하는 폴리우레탄폼을 화학 기계 연마 패드로서 이용하여, 이 패드의 표면에 개구되는 구멍(이하, 「포어」라고도 함)에 화학 기계 연마용 수계 분산체를 유지시켜 연마를 행하는 화학 기계 연마 방법이 제안되었다.
또한, 일본 특허 공표 (평)8-500622호 공보 및 일본 특허 공개 제2000-34416 호 공보에는, 매트릭스 수지 중에 수용성 중합체를 분산시킨 연마 패드가 제안되었다. 이 연마 패드는, 수용성 중합체가 연마시에 화학 기계 연마용 수계 분산체와의 접촉에 의해 용해 또는 팽윤되어 패드로부터 이탈되고, 이에 따라 형성된 공간이 화학 기계 연마용 수계 분산체를 유지하는 기능을 갖게 된다.
그런데, 화학 기계 연마 패드에서는, 제조 관리나 출하 관리, 유통 관리, 유지 관리 등의 목적으로, 그의 형번, 제조 번호, 제조 이력, 그 제품이 실제로 갖는 치수나 물리 특성의 실측값(형번에 의해서 특정된 제품 특성 허용 오차 범위 내에서 개별 제품이 갖는 개성), 사용 이력 등의 고유 정보를 알 필요가 생기는 경우가 있다.
개별 제품에 고유 정보를 부가하는 방법으로서는, 종래 화학 기계 연마 패드의 포장재에 바코드를 직접 인쇄하거나, 바코드를 인쇄한 스티커를 접착시키는 것이 행해졌다. 그러나, 바코드에 의하면 보유할 수 있는 정보량이 제한되고, 또한 바코드가 부착되어 있는 포장재를 일단 개봉하여 화학 기계 연마 패드의 사용을 개시한 후에 그 패드와 포장재 상의 바코드와의 대응을 관리하는 것은 번잡하다고 하는 문제가 있었다. 그 때문에, 전자파를 이용하여 비접촉으로 판독 또는 기록 및 판독 가능한 정보 기록 매체(일반적으로 「IC 태그」, 「전자 태그」,「RFID(Radio Frequency IDentification)」등이라 불림)를 패드에 매립시키고자 하는 요망이 계속되었다.
그러나, 그의 성상 및 특성 등에 의해 연마 결과가 크게 좌우되는 화학 기계 연마 패드에 있어서, 패드의 표면 또는 이면 또는 내부에 이물(異物)인 정보 기록 매체가 존재하면, 연마 성능에 바람직하지 않은 영향이 생긴다. 예를 들면, 피연마면의 균일성이 열악하고, 스크래치 또는 침식이라고 하는 표면 평활성의 불량이 발생하게 된다. 또한, 패드를 연마 장치에 장착시킬 때에 불가피하게 발생하는 패드 자체의 변이(歪)로 인해, 정보 기록 매체 자체가 파괴되어 버리는 경우가 있다.
또한, 이러한 정보 기록 매체는 최근 기술 진보에 의해 소형화가 추진되고 있다. 그러나, 판독 또는 기록 및 판독에 사용되는 전자파에 대하여 화학 기계 연마 공정에서 사용하기 쉬운 주파수의 제약이 있기 때문에, 정보 기록 매체가 가져야 하는 안테나는 일정 정도 큰 것이 필요하여, 화학 기계 연마 패드에 매립되어야 하는 정보 기록 매체의 소형화에는 한계가 있었다. 따라서, 정보 기록 매체를 매립한 패드의 연마 성능 저하의 문제는 매체의 소형화에 의해서는 해결할 수 없는 것으로 생각되었다.
<발명의 개시>
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 그의 목적은 전자파를 이용하여 비접촉으로 판독 또는 기록 가능한 정보 기록 매체를 가지면서 피연마면의 균일성이 우수하고 스크래치 또는 침식의 발생이 억제되어 피연마면의 표면 평활성이 우수한 등의, 연마 성능이 우수한 화학 기계 연마 패드 및 그의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명에 따르면, 본 발명의 상기 목적은 첫째로,
원형 연마면과 상기 연마면의 이면인 비연마면을 갖고, 내부에 전자파를 이용하여 비접촉으로 판독 또는 기록 가능한 정보 기록 매체를 포함하여 이루어지는 화학 기계 연마 패드에 의해서 해결된다.
본 발명의 상기 목적은 둘째, 상기 화학 기계 연마 패드를 제조하는 방법으로서,
(A1) 화학 기계 연마 패드용 조성물을 준비하는 공정,
(A2) 상기 조성물을 이용하여, 정보 기록 매체가 위치해야 할 부분이 패드의 비연마면이 되는 면에 개구된 패드 개형을 성형하는 공정,
(A3) 상기 개구부에 정보 기록 매체를 장전하고, 개구부의 나머지 공간에 상기 화학 기계 연마 패드용 조성물을 충전하는 공정,
(A4) 1 내지 20 MPa의 압력하에서 150 내지 180 ℃의 온도로 가열하는 공정
을 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 패드의 제조 방법에 의해서 달성된다.
본 발명의 상기 목적은 셋째로, 상기 화학 기계 연마 패드를 제조하는 방법으로서,
(B1) 화학 기계 연마 패드용 조성물을 준비하는 공정,
(B2) 상기 조성물을 이용하여, 정보 기록 매체가 위치해야 할 부분이 패드의 비연마면이 되는 면에 개구된 패드 개형을 성형하는 공정,
(B3) 상기 개구부에 정보 기록 매체를 접착시키는 공정
을 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 패드의 제조 방법에 의해서 달성된다.
<발명을 실시하기 위한 최선의 형태>
본 발명의 화학 기계 연마 패드는 원형 연마면과 상기 연마면의 이면인 비연마면을 갖는다. 본 발명의 패드 형상은 원반상(직원주상) 또는 이에 준하는 형상을 갖는 것이 바람직하다. 연마면과 비연마면을 규율하는 측면을 가질 수도 있고, 명확한 측면을 갖지 않고 패드의 최외주부 영역에서 두께가 점감(漸減)되는 것과 같은 형상일 수도 있다.
본 발명의 연마 패드는 연마면의 직경이 바람직하게는 150 내지 1,200 mm, 보다 바람직하게는 500 내지 800 mm이고, 두께가 바람직하게는 1.0 내지 5.0 mm, 보다 바람직하게는 1.5 내지 3.0 mm이다.
본 발명의 화학 기계 연마 패드는 그의 연마면에 임의 형상의 홈, 그 밖의 오목부를 구비할 수 있다. 홈의 형상으로서는, 예를 들면 동심원상 홈, 나선상 홈, 격자상 홈, 방사상 홈 등 및 이들을 조합한 형상의 홈을 들 수 있다. 홈의 폭 방향, 즉 홈의 법선 방향에서의 단면 형상은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 평탄한 측면과 경우에 따라서 저면으로 형성된 다각 형상, U자 형상 등으로 할 수 있다. 단면 형상은 좌우가 선대칭일 수도 있고, 비대칭일 수도 있다. 상기 그 밖의 오목부 형상으로서는, 예를 들면 원형 오목부, 다각형 오목부 등을 예를 들 수 있다. 여기서, 원형 오목부 및 다각형 오목부는, 상기 원 또는 상기 다각형으로 둘러싸인 내부도 오목한 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 화학 기계 연마 패드는 비연마면에 임의 형상의 홈 또는 그 밖의 오목부를 더 가질 수 있다. 이러한 홈 또는 그 밖의 오목부를 가짐으로써, 피연마물에서의 스크래치의 발생을 보다 억제하는 것이 가능해진다. 이들 비연마면에 형성할 수도 있는 홈 또는 그 밖의 오목부 형상에 대해서는, 상기 연마면에 형성할 수도 있는 홈 또는 그 밖의 오목부 형상과 동일하지만, 비연마면의 홈 또는 그 밖의 오목부는 패드 외주에 이르지 않은 것이 바람직하다.
상기 비연마면에 형성할 수도 있는 그 밖의 오목부(특히, 원형 오목부 또는 다각형 오목부)는 비연마면의 중앙부에 위치하는 것이 바람직하다. 여기서, 「중앙부에 위치하는」이란, 이들 오목부가 수학적으로 엄밀한 의미에 있어서 비연마면의 중심에 위치하는 경우뿐 아니라, 패드의 비연마면 중심이 상기 오목부의 범위 내에 위치하면 된다. 비연마면의 오목부 형상이 원형인 경우, 그의 직경의 상한은 피연마물의 최대 직경(예를 들면, 피연마물이 원반상 반도체 웨이퍼인 경우에는 상기 웨이퍼의 직경)의 바람직하게는 100 ％, 보다 바람직하게는 75 ％, 더욱 바람직하게는 50 ％이다. 피연마면의 오목부 형상이 원형인 경우, 그의 직경의 하한은 피연마물의 크기에 상관없이 바람직하게는 2 mm, 보다 바람직하게는 10 mm이다. 예를 들면 피연마물인 웨이퍼의 직경이 300 mm인 경우, 비연마면의 오목부가 원형인 경우의 직경으로서는, 바람직하게는 2 내지 300 mm이고, 보다 바람직하게는 10 내지 225 mm이고, 더욱 바람직하게는 10 내지 150 mm이다. 또한, 피연마물인 웨이퍼의 직경이 200 mm인 경우, 비연마면의 오목부가 원형인 경우의 직경으로서는, 바람직하게는 2 내지 200 mm이고, 보다 바람직하게는 10 내지 150 mm이고, 더욱 바람직하게는 10 내지 100 mm이다.
본 발명의 화학 기계 연마 패드는 비연마면에서 연마면으로 광학적으로 통과하는 투광성 영역을 갖는 것일 수도 있다. 이러한 투광성 영역을 갖는 패드로 함으로써, 광학식 연마 종점 검출기를 갖는 화학 기계 연마 장치에 장착하여 사용할 때에, 연마 종점을 광학적으로 검출하는 것이 가능해진다. 투광성 영역의 평면 형상은 특별히 한정되지 않지만, 영역의 외주 형상으로서, 예를 들면 원형, 타원형, 부채형, 다각 형상 등으로 할 수 있다. 투광성 영역의 위치는, 본 발명의 화학 기계 연마 패드가 장착되고 사용되는 화학 기계 연마 장치가 갖는 광학적 연마 종점 검출기의 위치에 적합한 위치로 해야 한다. 투광성 영역의 수는 1개 또는 복수개로 할 수 있다. 투광성 영역을 복수개 설치하는 경우에는, 그의 배치는 상기 위치 관계를 충족시키는 한, 특별히 한정되지 않는다. 투광성 영역의 형성 방법은 상관없지만, 예를 들면 투광성을 갖는 것으로 해야 하는 패드 영역을 투광성을 갖는 부재로 구성하는 방법을 사용할 수 있고, 또는 패드가 어느 정도의 투광성을 갖는 재료로 이루어지는 경우에는, 패드 비연마면 중, 투광성을 갖는 것으로 해야 하는 패드의 영역에 상당하는 부분에 오목부를 형성하고, 상기 부분을 얇게 함으로써 연마 종점의 검출에 요구되는 투광성을 확보하는 방법에 의할 수도 있다. 후자의 방법에 의한 경우에는, 상기 투광성 영역의 오목부는 상기 스크래치 발생을 억제하기 위한 오목부의 역할도 겸할 수 있다.
본 발명에서 사용되는, 전자파를 이용하여 비접촉으로 판독 또는 기록 가능한 정보 기록 매체(이하, 「IC 태그」라 함)는 적어도 IC 칩(집적 회로 칩) 및 안테나를 갖는다.
상기 IC 칩은 적어도 정보 기억 장치(메모리) 및 무선 회로를 갖는다. 정보 기억 장치는 판독 전용 메모리(ROM)일 수도 있고, 판독 외 기록이 가능한 메모리(RAM)일 수도 있다. IC 칩은, 이외 필요에 따라서 CPU(Central Processing Unit) 등을 구비한 것일 수도 있다. 무선 회로는 장파(LF)대, 단파(VHF)대, 극초단파(UHF)대, 준마이크로파대 또는 마이크로파대에서 통신 가능한 것이 바람직하다. 본 발명의 화학 기계 연마 패드를 사용하여 행하는 화학 기계 연마 공정의 도중에 정보의 판독 또는 기록을 하는 경우에는, 상기 무선 회로는 장파대 또는 단파대에서 통신 가능한 것이 바람직하다.
본 발명에서 사용되는 IC 태그는 전지를 내장한 액티브형일 수도 있고, 전지를 갖지 않는 패시브형일 수도 있다.
IC 태그에는, 각종 측정 장치가 접속될 수도 있다. 측정 장치로서는, 예를 들면 온도계, 압력 센서 등을 들 수 있다.
IC 태그는 임의의 형상일 수 있지만, 비접촉으로 판독 또는 기록 및 판독하기 위한 전자파를 수신 및 송신하는 데 소요되는 안테나를 그의 내부에 수용할 수 있고, 또한 IC 태그가 본 발명의 화학 기계 연마 패드 두께의 범위 내에 수용될 수 있는 형상과 크기일 필요가 있기 때문에, 카드상인 것이 바람직하다. 카드의 평면 형상은 원형, 타원형, 다각형 등을 들 수 있다. 다각형으로서는, 예를 들면 삼각형, 정방형, 직사각형, 마름모형 등을 예로 들 수 있다. 여기서 말하는 다각형은, 각 정점이 라운딩을 띠는 형상의 것도 포함하는 개념이다.
IC 태그의 크기는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 정방형 카드상의 IC 태그인 경우, 정방형의 한 변이 10 내지 300 mm인 것이 바람직하고, 10 내지 50 mm인 것이 보다 바람직하다. 두께로서는, 0.1 내지 4.0 mm인 것이 바람직하고, 0.2 내지 2.5 mm인 것이 보다 바람직하다.
직사각형 카드상의 IC 태그인 경우, 장경이 10 내지 300 mm인 것이 바람직하고, 10 내지 200 mm인 것이 보다 바람직하다. 단경은 3 내지 200 mm인 것이 바람직하고, 3 내지 150 mm인 것이 보다 바람직하다. 직사각형 카드상 IC 태그의 바람직한 두께는 정방형 카드상 ID 태그의 경우와 동일하다.
본 발명의 화학 기계 연마 패드는 상기와 같은 IC 태그를 포함하여 이루어진다. 연마면의 반경 방향에서의 상기 IC 태그의 무게 중심(重心) 위치는 특별히 한정되지 않지만, 연마면의 반경 상의 중심에서 외주로 향하는 방향으로 연마면 반경의 0 내지 10 ％ 또는 80 내지 100 ％의 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 여기서 말하는 IC 태그의 무게 중심이란, 역학적인 질량 중심의 의미가 아니라 기하학적인 무게 중심을 의미한다(이하, 동일). IC 태그가 카드상인 경우에는, IC 태그의 두께 방향이 패드의 두께 방향과 평행한 것이 바람직하다.
본 발명의 화학 기계 연마 패드가 투광성 영역을 갖는 것인 경우, IC 태그를 비연마면에 투영한 형상의 전부가 상기 투광성 영역 밖에 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 화학 기계 연마 패드가 그의 비연마면측에 오목부를 갖는 것인 경우(단, 상기 오목부가 투광성 영역을 겸하는 경우를 제외함), IC 태그를 비연마면에 투영한 형상의 일부 또는 전부가 상기 오목부 영역 내에 있는 것이 바람직하고, 전부가 상기 오목부 영역 내에 있는 것이 보다 바람직하다. 또한, 패드가 비연마면의 중앙부에 원형 또는 다각 형상의 오목부를 갖고, IC 태그를 비연마면에 투영한 형상의 일부 또는 전부가 상기 오목부 영역 내에 있는 것이 더욱 바람직하고, 전부가 상기 오목부 영역 내에 있는 것이 특히 바람직하다. IC 태그를 비연마면에 투영한 형상의 전부가 상기 오목부 영역 내에 있는 경우에는, IC 태그를 비연마면에 투영한 형상 및 크기와 상기 오목부의 형상 및 크기는 일치할 수도 있지만, 상기 오목부가 IC 태그를 비연마면에 투영한 형상 및 크기를 포함하고, 이보다 큰 것이 바람직하다.
본 발명의 화학 기계 연마 패드는, 패드의 두께 방향에서의 IC 태그의 무게 중심 위치가 연마면에서 비연마면으로 향하는 방향으로 패드 두께의 50 내지 100 ％의 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 즉, 연마면 상의 점 A로부터 IC 태그의 무게 중심 B를 통과하여 비연마면 상의 점 C에 이르는 연마면에 수직인 선분 AC를 상정한 경우, IC 태그의 무게 중심 B의 위치가, 점 A에서 출발하여 점 C에 이르는 거리의 50 내지 100 ％의 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 이 값은 보다 바람직하게는 70 내지 100 ％이고, 더욱 바람직하게는 80 내지 100 ％이다.
IC 태그를 비연마면에 투영한 형상의 일부 또는 전부가 패드의 비연마면에 형성된 오목부 영역 내에 있는 경우, 상기 오목부의 깊이는 0.1 내지 3.0 mm로 하는 것이 바람직하고, 0.2 내지 2.0 mm로 하는 것이 보다 바람직하다.
또한, IC 태그는 그의 전부가 본 발명의 화학 기계 연마 패드의 내부에 있고, 외부로 노출되지 않은 것이 바람직하다.
본 발명의 화학 기계 연마 패드에 포함되는 IC 태그를 이러한 위치로 함으로써, 화학 기계 연마의 때에 피연마면의 균일성이나 표면 평활성을 손상시키는 일이 한층 더 적어져, 고품위의 피연마면을 제공하는 화학 기계 연마 패드로 할 수 있고, 또한 패드를 연마 장치에 장착할 때 등의 패드 핸들링시에도, IC 태그의 파괴를 가급적으로 방지할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 화학 기계 연마 패드는 적절한 방법으로 제조할 수 있지만, 예를 들면 하기의 제조 방법 A 또는 제조 방법 B를 사용할 수 있다.
제조 방법 A는
(A1) 화학 기계 연마 패드용 조성물을 준비하는 공정,
(A2) 상기 조성물을 이용하여, 원형 연마면이 되는 면과 그의 이면인 비연마면이 되는 면을 갖고, IC 태그가 위치해야 할 부분이 패드의 비연마면이 되는 면에 개구된 패드 개형(槪形)을 성형하는 공정,
(A3) 상기 개구부에 IC 태그를 장전하고, 개구부의 나머지 공간에 상기 화학 기계 연마 패드용 조성물을 충전하는 공정,
(A4) 1 내지 20 MPa의 압력하에서 150 내지 180 ℃의 온도로 가열하는 공정
의 각 공정을 포함한다.
제조 방법 B는
(B1) 화학 기계 연마 패드용 조성물을 준비하는 공정,
(B2) 상기 조성물을 이용하여, 원형 연마면이 되는 면과 그의 이면인 비연마면이 되는 면을 갖고, IC 태크가 위치해야 할 부분이 패드의 비연마면이 되는 면에 개구된 패드 개형을 성형하는 공정,
(B3) 상기 개구부에 IC 태그를 접착시키는 공정
의 각 공정을 포함한다.
이하, 상기 각 제조 방법의 각 공정에 대하여 상술한다.
제조 방법 A
(A1) 화학 기계 연마 패드용 조성물을 준비하는 공정
화학 기계 연마 패드용 조성물로서는, 예를 들면
(a) 열가소성 수지, 엘라스토머, 고무 및 경화성 수지로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상, 및 (b) 수용성 입자를 함유하는 화학 기계 연마 패드용 조성물(이하, 「제1 조성물」이라 하는 경우가 있음), 및
(1) 폴리올, (2) 폴리이소시아네이트 및 (3) 발포제를 함유하는 화학 기계 연마 패드용 조성물(이하, 「제2 조성물」이라 하는 경우가 있음) 등을 들 수 있다.
제1 조성물에 있어서 (a) 성분으로서 사용할 수 있는 열가소성 수지로서는, 예를 들면 1,2-폴리부타디엔 수지; 폴리에틸렌과 같은 폴리올레핀 수지; 폴리스티렌 수지; (메트)아크릴레이트계 수지와 같은 폴리아크릴 수지; 비닐에스테르 수지(폴리아크릴 수지를 제외함); 폴리에스테르 수지; 폴리아미드 수지; 폴리불화비닐리덴과 같은 불소 수지; 폴리카르보네이트 수지; 폴리아세탈 수지 등을 들 수 있다.
엘라스토머로서는, 예를 들면 1,2-폴리부타디엔과 같은 디엔 엘라스토머; 폴리올레핀 엘라스토머(TPO); 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체(SBS), 그의 수소 첨가 블록 공중합체(SEBS)와 같은 스티렌계 엘라스토머; 열가소성 폴리우레탄 엘라스토머(TPU), 열가소성 폴리에스테르 엘라스토머(TPEE), 폴리아미드엘라스토머(TPAE)와 같은 열가소성 엘라스토머; 실리콘 수지 엘라스토머; 불소 수지 엘라스토머 등을 들 수 있다.
고무로서는, 예를 들면 부타디엔 고무(고(高) 시스 부타디엔 고무, 저(低) 시스 부타디엔 고무 등), 이소프렌 고무, 스티렌-부타디엔 고무, 스티렌-이소프렌 고무와 같은 공액 디엔 고무; 아크로니트릴 부타디엔 고무와 같은 니트릴 고무; 아크릴 고무; 에틸렌-프로필렌 고무, 에틸렌-프로필렌-디엔 고무와 같은 에틸렌-α-올레핀 고무; 부틸 고무, 실리콘 고무, 불소 고무와 같은 기타 고무를 들 수 있다.
경화성 수지는 열경화성 수지 및 광 경화성 수지 중 어느 것일 수도 있고, 예를 들면 우레탄 수지, 에폭시 수지, 아크릴 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 폴리우레탄-우레아 수지, 우레아 수지, 규소 수지, 페놀 수지, 비닐에스테르 수지 등을 들 수 있다.
상기와 같은 (a) 성분은 그의 일부 또는 전부가 산 무수물기, 카르복실기, 히드록실기, 에폭시기, 아미노기 등에 의해 변성된 것일 수도 있다.
(a) 성분으로서는 상기 중, 고무, 경화성 수지, 열가소성 수지 또는 엘라스토머를 이용하는 것이 바람직하고, 열가소성 수지 또는 엘라스토머가 보다 바람직하고, 1,2-폴리부타디엔이 더욱 바람직하다. (a) 성분은 그의 일부가 가교된 가교 중합체일 수도 있다. 가교는, 예를 들면 유기 과산화물, 황, 황 화합물 등을 이용한 화학 가교, 전자선 조사 등에 의한 방사선 가교 등에 의해 행할 수 있다.
제1 조성물에 있어서 (b) 수용성 입자를 구성하는 재료로서는, 당류(예를 들면, 전분, 덱스트린 및 시클로덱스트린과 같은 다당류, 젖당, 만니트 등), 셀룰로오스류(예를 들면, 히드록시프로필셀룰로오스, 메틸셀룰로오스 등), 단백질, 폴리비닐알코올, 폴리비닐피롤리돈, 폴리아크릴산, 폴리에틸렌옥시드, 수용성의 감광성 수지, 술폰화폴리이소프렌, 술폰화이소프렌 공중합체 등을 들 수 있다. 무기 수용성 입자의 소재로서는, 예를 들면 황산칼륨, 질산칼륨, 탄산칼륨, 탄산수소칼륨, 염화칼륨, 브롬화칼륨, 인산칼륨, 질산마그네슘 등을 들 수 있다. 이들 수용성 입자는 상기 각 소재를 단독 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 또한, 소정의 소재로 이루어지는 1종의 수용성 입자일 수도 있고, 다른 소재로 이루어지는 2종 이상의 수용성 입자일 수도 있다.
수용성 입자는 연마 패드 내에서 표층에 노출된 경우에만 물에 용해되고, 연마 패드 내부에서는 흡습하지 않고, 팽윤되지 않는 것이 바람직하다. 이 때문에 수용성 입자는 최외부의 적어도 일부에 흡습을 억제하는 외각(外殼)을 구비할 수 있다. 이 외각은 수용성 입자에 물리적으로 흡착될 수도, 수용성 입자와 화학 결합할 수도, 상기 둘다에 의해 수용성 입자에 결합될 수도 있다. 이러한 외각을 구성하는 재료로서는, 예를 들면 에폭시 수지, 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리실리케이트 등을 들 수 있다. 이 경우, 수용성 입자는 외각을 갖는 수용성 입자와 외각을 갖지 않는 수용성 입자로 이루어질 수도 있고, 외각을 갖는 수용성 입자는 그 표면의 전부가 외각으로 피복되지 않아도 충분히 상기 효과를 얻을 수 있다.
수용성 입자의 평균 입경은 바람직하게는 0.1 내지 500 ㎛, 보다 바람직하게는 0.5 내지 100 ㎛이다. 포어의 크기는 바람직하게는 0.1 내지 500 ㎛, 보다 바람직하게는 0.5 내지 100 ㎛이다. 수용성 입자의 평균 입경이 0.1 ㎛ 미만이면, 형성되는 포어의 크기가 사용되는 지립보다 작아지기 때문에 슬러리를 충분히 유지할 수 있는 연마 패드가 얻어지기 어려워지는 경향이 있다. 한편, 500 ㎛를 초과하면, 형성되는 포어의 크기가 너무 커져, 얻어지는 연마 패드의 기계적 강도 및 연마 속도가 저하되는 경향이 있다.
(b) 수용성 입자의 함유량은 (a) 성분과 (b) 수용성 입자의 합계를 100 부피％로 한 경우에, 바람직하게는 2 내지 90 부피％, 보다 바람직하게는 2 내지 60 부피％, 더욱 바람직하게는 2 내지 40 부피％이다. (b) 수용성 입자의 함유량을 상기 범위 내로 함으로써, 얻어지는 연마 패드의 연마 속도와, 적정한 경도 및 기계적 강도를 양립시키는 것이 가능해진다.
제1 조성물은 (c) 가교제를 더 함유할 수 있다. (c) 가교제로서는, 예를 들면 유기 과산화물, 황, 황 화합물 등을 들 수 있다. 이들 중에서 유기 과산화물을 사용하는 것이 바람직하다. 유기 과산화물로서는, 예를 들면 과산화디쿠밀, 과산화디에틸, 과산화디-t-부틸, 과산화디아세틸, 과산화디아실 등을 들 수 있다. 가교제의 사용량은 (a) 성분 중의 가교성 중합체의 사용량 100 질량부에 대하여 바람직하게는 0.01 내지 5.0 질량부이고, 보다 바람직하게는 0.2 내지 4.0 질량부이다. (c) 가교제의 사용량을 상기 범위로 함으로써, 화학 기계 연마 공정에서 스크래치의 발생이 억제되고, 또한 연마 속도가 높은 화학 기계 연마 패드를 얻을 수 있다.
제2 조성물에서의 (1) 폴리올로서는, 예를 들면 다가 알코올, 폴리에테르폴리올, 폴리에스테르폴리올 등을 들 수 있다. 상기 다가 알코올로서는, 예를 들면 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 글리세린, 트리메틸올프로판, 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 펜타에리스리톨 등을 들 수 있다. 상기 폴리에스테르폴리올은 적합하게는 다가 카르복실산 또는 그의 유도체와, 다가 히드록실 화합물과의 반응에 의해서 제조할 수 있다.
(2) 폴리이소시아네이트로서는, 예를 들면 2,4-톨루일렌디이소시아네이트, 2,6-톨루일렌디이소시아네이트, 폴리페닐폴리메틸렌폴리이소시아네이트 등을 들 수 있다. 이들 폴리이소시아네이트는 그의 일부 또는 전부가 카르보이미드, 우레탄, 이소시아누레이트기 등을 갖는 것일 수도 있다. (2) 폴리이소시아네이트의 사용량은 (1) 폴리올이 갖는 수산기 1 당량에 대한 이소시아네이트기의 양으로서, 바람직하게는 0.9 내지 1.4 당량이고, 보다 바람직하게는 0.95 내지 1.3 당량이다.
(3) 발포제로서는 물, 프레온 등을 들 수 있다. (3) 발포제의 사용량은 (1) 폴리올 100 질량부에 대하여 바람직하게는 4 내지 10 질량부이다.
제2 조성물은 상기 외에 (4) 촉매를 함유할 수 있다. (4) 촉매로서는, 예를 들면 아민 화합물, 유기 금속 화합물 등을 들 수 있다. 아민 화합물로서는, 예를 들면 트리에틸렌디아민, 트리에틸아민, 테트라메틸 헥사메틸렌디아민, 펜타메틸디에틸렌트리아민, 디메틸시클로헥실아민 등, 유기 금속 화합물로서는, 예를 들면 염화 제1 주석, 디부틸주석라우레이트 등을 각각 들 수 있다. (4) 촉매의 사용량으로서는, (1) 폴리올 100 질량부에 대하여 바람직하게는 1 질량부 이하이고, 보다 바람직하게는 0.05 내지 1 질량부이고, 더욱 바람직하게는 0.05 내지 0.5 질량부이다.
제2 조성물은 상기 이외에도, 정포제(整泡劑), 그 밖의 수지, 난연제, 계면활성제 등을 함유할 수도 있다.
상기와 같은 화학 기계 연마 패드용 조성물을 제조하는 방법은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 소정의 재료를 혼련기 등에 의해 혼련하여 얻을 수 있다. 혼련기로서는, 예를 들면 롤, 혼련기, 밴버리 믹서, 압출기(단축, 다축) 등을 들 수 있다.
화학 기계 연마 패드용 조성물이 제1 조성물인 경우에는, 혼련시에 수용성 입자는 고체인 것이 바람직하다. 미리 상술한 바람직한 평균 입경 범위로 분급한 (b) 수용성 입자를 이용하여 (b) 수용성 입자를 고체인 조건하에서 혼련함으로써, (b) 수용성 입자와 (a) 성분과의 상용성 정도에 상관없이 (b) 수용성 입자를 상기 바람직한 평균 입경으로 분산시킬 수 있다. 따라서, 사용되는 (a) 성분의 가공 온도에 따라서, 그 가공 온도보다 높은 융점의 (b) 수용성 입자의 종류를 선택하는 것이 바람직하다.
(A2) 상기 조성물을 이용하여, 원형 연마면이 되는 면과 그의 이면인 비연마면이 되는 면을 갖고, IC 태그가 위치해야 할 부분이 패드의 비연마면이 되는 면에 개구된 패드 개형을 성형하는 공정
상기 화학 기계 연마 패드용 조성물을 패드 개형으로 성형하기 위해서는, 예를 들면 원하는 패드 개형과 계합(契合)하는 형상을 갖는 금형을 이용하여 금형 성형하는 방법, 화학 기계 연마용 조성물을 시트 상에 성형하고, 이것을 목적하는 개형으로 펀칭하는 방법 등을 들 수 있다. IC 태그가 위치해야 할 부분을 패드의 비연마면이 되는 면에 개구시키기 위해서는, 상기 금형 성형인 경우에는 개구부와 계합하는 볼록부를 갖는 금형을 사용하거나, 또는 개구부를 갖지 않는 상기 형태를 금형 성형한 후에 절삭 가공에 의해서 개구부를 형성하는 방법을 사용할 수 있다. 한편, 시트 성형을 거치는 방법을 채용하는 경우에는, 상기 형태를 펀칭한 후에 절삭 가공을 사용할 수 있다.
비연마면이 되는 면에 개구되는 부분의 형상 및 크기는, 사용되는 IC 태그가 패드 내부의 상태를 비연마면에 투영한 형상 및 크기와 일치하는 것일 수 있지만, 반드시 일치하지 않을 수도 있다. 후속 공정(A3)에 있어서 사용되는 IC 태그를 사용되는 방향으로 개구부 내에 장전할 수 있는 것인 한, 개구부의 형상 및 크기는 상관없지만, 개구부는, 사용되는 IC 태크가 패드 내부에 있는 상태를 비연마면에 투영한 형상의 대략 상사형(相似形)으로서, 패드의 반경 방향의 크기 및 접선 방향의 크기 모두 IC 태그보다 O.1 내지 5.0 mm 정도 큰 것이 바람직하다.
본 발명의 화학 기계 연마 패드가 그의 비연마면측에 오목부를 갖는 것이고, IC 태그를 비연마면에 투영한 형상의 전부가 상기 오목부 영역 내에 있는 경우이며, 비연마면에 개구되는 오목부의 크기가 IC 태그를 비연마면에 투영한 크기보다 유의하게 큰 경우에는, 오목부가 되는 개구부를 비연마면측에 갖고, 또한 상기 오목부의 저면이 되는 면의 일부에 IC 태그를 장전해야 하는 개구부가 더 형성된 2 단계의 개구부로 할 수도 있다. 이러한 2 단계의 개구부는, 패드 개형을 성형할 때 원하는 개구 형상과 계합하는 2 단계의 볼록부를 갖는 금형을 이용하여 성형하거나, 개구가 없는 개형을 성형한 후, 2 단계의 절삭 가공을 실시함으로써 형성할 수 있다. 1 단의 볼록부를 갖는 금형을 이용하여 개형을 성형한 후, IC 태그용 개구부를 절삭 가공에 의해서 형성할 수도 있다.
(A3) 상기 개구부에 IC 태그를 장전하고, 개구부의 나머지 공간에 상기 화학 기계 연마 패드용 조성물을 충전하는 공정
이어서, 상기와 같이 형성한 개구부에 IC 태그를 원하는 방향에서 장전하고, 나머지 공간에 상기 화학 기계 연마 패드용 조성물을 충전한다. 여기서 사용하는 화학 기계-연마 패드용 조성물로서는, 패드 개형을 성형하기 위해서 이용한 조성물과 동일한 것인 것이 바람직하다.
(A4) 1 내지 20 MPa의 압력하에서 150 내지 180 ℃의 온도로 가열하는 공정
다음에, 1 내지 20 MPa의 압력하에서 150 내지 180 ℃의 온도로 가열함으로써, IC 태그를 패드 내에 매립한다. 여기서 인가되는 압력은 바람직하게는 1 내지 18 MPa이고, 보다 바람직하게는 2 내지 15 MPa 이다. 또한, 가해지는 온도는 바람직하게는 160 내지 180 ℃이다. 가열 시간은 바람직하게는 1 내지 60 분, 보다 바람직하게는 10 내지 30 분이다. 공정(A4)는 바람직하게는 금형 내에서 행해진다.
공정(A3) 및 공정(A4)를 통해, IC 태그 및 패드 개형에 20 MPa를 초과하는 압력 및 180 ℃를 초과하는 온도 중 어떤 것도 가해지지 않는다. 이러한 압력 및 온도의 조건하에서 가공함으로써 IC 태그의 기능이 파괴되지 않고, 바람직하게 비접촉의 정보 기록 매체로서의 역할을 할 수 있다.
상기와 같이 하여 본 발명의 화학 기계 연마 패드를 제조할 수 있다. 본 발명의 패드가 연마면 및 비연마면측 중 어느 쪽이든 한쪽 또는 둘다에 홈 이외의 오목부를 갖는 것일 때는, 상기 공정(A2)시에 원하는 홈 또는 그 밖의 오목부 형상과 계합하는 볼록부를 갖는 금형을 사용하거나, 또는 상기 공정(A4) 후에 적절한 절삭 가공을 실시함으로써, 홈 또는 그 밖의 오목부를 갖는 화학 기계 연마 패드로 할 수 있다.
제조 방법 B
(B1) 화학 기계 연마 패드용 조성물을 준비하는 공정
제조 방법 B에서는, IC 태그를 패드 개형에 장전한 후의 공정을 모두 상압하에 실온으로부터 180 ℃ 미만의 저온하에서 행할 수 있다. 그 때문에, 공정(B1)에서 사용되는 화학 기계 연마 패드용 조성물로서는, 상기 공정(A1)에서 사용되는 것과 동일한 것을 사용할 수 있을 뿐 아니라, 180 ℃를 초과하는 고온에서 가공이 필요한 조성에 대해서도 바람직하게 사용할 수 있다.
(B2) 상기 조성물을 이용하여, 원형 연마면이 되는 면과 그의 이면인 비연마면이 되는 면을 갖고, IC 태그가 위치해야 할 부분이 패드의 비연마면이 되는 면에 개구된 패드 개형을 성형하는 공정
공정(B2)는 상기 공정(A2)과 거의 동일하다.
단, 개구부의 형상 및 크기는, IC 태그가 패드 내부의 상태를 비연마면에 투영한 형상 및 크기와 대략 동일하게 하고, IC 태그 측면의 적어도 대부분이 개구부의 측면과 밀착되는 형상 및 크기로 하는 것이 바람직하다.
개구부의 깊이로서는, 사용되는 IC 태그가 패드 내부에 있어서 패드 두께 방향에서 차지해야 하는 거리와 대략 동일하게 하거나, 이보다 깊은 것이 바람직하다.
본 발명의 화학 기계 연마 패드가 그의 비연마면측에 오목부를 갖는 것이고, IC 태그를 비연마면에 투영한 형상의 전부가 상기 오목부 영역 내에 있는 경우이며, 비연마면에 개구되는 오목부의 크기가 IC 태그를 비연마면에 투영한 크기보다 유의하게 큰 경우에는, 오목부가 되는 개구부를 비연마면측에 갖고, 또한 상기 오목부의 저면이 되는 면의 일부에 IC 태그를 장전해야 하는 개구부가 더 형성된 2 단계의 개구부로 할 수도 있다. 이러한 2 단계의 개구부는 제조 방법 A의 공정(A2)에서 설명한 바와 동일하게 하여 형성할 수 있다.
(B3) 상기 개구부에 IC 태그를 접착시키는 공정
이어서, 형성된 개구부 및 IC 태그 중의 하나 이상에 접착층을 형성한 후, 개구부에 IC 태그를 소정의 방향에서 장전함으로써 접착시킨다. 접착층을 형성하는 방법으로서는, 접착제를 도포하는 방법, 양면 테이프를 접착시키는 방법 등을 들 수 있지만, 양면 테이프에 의한 것이 바람직하다.
양면 테이프의 점착 강도로서는, JIS Z1528에서 정하는 방법에 의해 측정한 강도로서, 100 내지 3,000 g/25 mm인 것이 바람직하고, 500 내지 2,000 g/25 mm인 것이 보다 바람직하다. 양면 테이프는 양면의 점착 강도가 동일한 것일 수도 있고, 양면의 점착 강도가 다른 것이어도 바람직하게 사용할 수 있다.
본 발명의 화학 기계 연마 패드가 연마면 및 비연마면측 중의 하나 또는 둘다에 홈 이외의 오목부를 갖는 것일 때는, 상기 공정(A2)시에 원하는 홈 또는 그 밖의 오목부 형상과 계합하는 볼록부를 갖는 금형을 사용하거나, 또는 상기 공정(A2) 또는 (B3) 후에 적절한 절삭 가공을 실시함으로써 홈 또는 그 밖의 오목부를 갖는 화학 기계 연마 패드로 할 수 있다.
본 발명의 화학 기계 연마 패드는 상기와 같이 하여 제조된 패드를 그대로 이용하는 단층형 패드로 할 수 있을 뿐 아니라, 비연마면 상에 지지층을 갖는 복층형 패드로 할 수 있다. 상기 지지층은 화학 기계 연마 패드를 연마면의 이면측에서 지지하는 층이다. 이 지지층의 특성은 특별히 한정되지 않지만, 패드 본체에 비해 보다 연질인 것이 바람직하다. 지지층은 다공질체(발포체)일 수도, 비다공질체일 수도 있다. 또한, 그의 평면 형상은, 예를 들면 원형, 다각형 등으로 할 수 있지만, 연마 패드의 평면 형상과 동일한 평면 형상이고, 또한 동일한 크기인 것이 바람직하다. 그 두께도 특별히 한정되지 않지만, 0.1 내지 5 mm인 것이 바람직하고, 또한 0.5 내지 2 mm로 하는 것이 바람직하다.
지지층을 구성하는 재료는 특별히 한정되지 않지만, 소정의 형상 및 성상으로의 성형이 용이하고, 적절한 탄성 등을 부여할 수 있는 것 등 때문에 유기 재료를 이용하는 것이 바람직하다. 유기 재료로서는, 상기 공정(A1)에서의 제1 조성물의 (a) 성분으로서 예시한 것을 사용할 수 있다.
비연마면 상에 지지층을 설치하기 위해서는, 양면 테이프에 의하거나 라미네이트 가공 등의 적절한 방법을 채용할 수 있다.
본 발명의 화학 기계 연마 패드는 시판용 연마 장치에 장착하여 공지된 방법에 의해 화학 기계 연마 공정에 사용할 수 있을 뿐 아니라, 내부에 갖는 IC 태그에 각종 정보를 기록하여 필요에 따라서 그 정보를 이용할 수 있다. IC 태그에 기록하는 정보로서는, 예를 들면 화학 기계 연마 패드의 형번, 제조 번호, 제조 이력, 그 제품이 실제로 갖는 치수나 물리 특성 및 형상에 따른 품질 검사 결과 등을 들 수 있다. 또한, IC 태그가 갖는 정보 기억 장치가 RAM인 경우에는, 패드의 사용을 개시한 후의 사용 이력 등을 순차로 기록해 갈 수도 있다.
본 발명의 화학 기계 연마 패드는 피연마면의 균일성이나 표면 평활성이 우수하고, 고품위의 피연마면을 제공한다고 하는 화학 기계 연마 패드로서의 기능이 우수할 뿐 아니라, IC 태그에 기록한 상기와 같은 정보를 필요에 따라서 판독함으로써, 제조 관리나 출하 관리, 유통 관리, 유지 보수 관리, 개별 제품이 갖는 개성을 반영한 최적인 연마 조건의 설정 등에 이용할 수 있고, 또한 IC 태그에 각종 측정 장치가 접속되어 있는 경우에는 화학 기계 연마 공정 중의 패드가 놓여진 구체적인 환경에 즉응한 연마 조건의 미세 조정 등에 이용할 수 있다.
실시예 1
(1) 화학 기계 연마 패드의 제조
(1-1) 화학 기계 연마 패드용 조성물의 제조
1,2-폴리부타디엔(JSR(주) 제조, 상품명 「JSR RB830」) 80 부피부(72.2 질량부에 상당함) 및 β-시클로덱스트린((주)요꼬하마 곡사이 바이오겡뀨쇼 제조, 상품명 「덱시펄 β-100」, 평균 입경 20 ㎛) 20 부피부(27.2 질량부에 상당함)를, 160 ℃로 조온(調溫)된 루더에 의해 60 rpm에서 2 분간 혼련하였다. 이어서, 「퍼 쿠밀 D40」(상품명, 닛본 유시(주) 제조. 과산화디쿠밀을 40 질량％ 함유함)을 O.6 질량부(1,2-폴리부타디엔 100 질량부당 과산화디쿠밀량으로 환산하여 0.33 질량부에 상당함)를 첨가하고, 또한 120 ℃에서 60 rpm에서 2 분간 혼련하여 화학 기계 연마 패드용 조성물의 펠릿을 얻었다.
(1-2) 개구부를 갖는 패드 개형의 제조
이 펠릿을, 하반(下盤)의 중심에 원형 볼록부(직경 75 mm, 높이 1.2 mm)를 갖는 금형 내에서 160 ℃에서 5 분간 가열하고, 가교시켜 직경 600 mm, 두께 2.5 mm, 이면(비연마면)이 되는 면의 중앙부에 개구부를 갖는 원반상 성형체를 얻었다.
(1-3) 패드 개형의 제조
상기에서 제조한 원반상 성형체를, 내면에 볼록부를 갖지 않는 금형에, 개구부를 위로 향해 넣었다. 개구부의 저면 중심에, 시판용 IC 태그(대략 정방형 카드상, 크기: 50 mm×50 mm×0.2 mm, 작동 주파수: 13.5 MHz, 카드 외피의 재질: ABS 수지, 메모리 용량: 512 bit, 메모리에 미리 512 bit의 데이터를 기록해 둔 것)를, IC 태그의 50 mm×50 mm 면의 한쪽을 하면으로 해 두고, 개구부의 나머지 공간에 상기 (1-1)에서 제조한 펠릿을 충전하여 금형을 닫았다.
이어서, 상기 금형을 14 MPa, 170 ℃에서 18 분간 가열하여 직경 600 mm, 두께 2.5 mm의 원반형 패드 개형을 얻었다.
(1-4) 화학 기계 연마 패드의 제조
이어서, 시판용 절삭 가공기를 이용하여, 상기 성형체의 연마면측에 폭이 0.5 mm, 피치가 2.0 mm, 깊이가 1.0 mm인 동심원상의 홈(단면 형상은 직사각형임) 을 형성하였다.
또한 시판용 절삭 가공기에 의해, 성형체의 비연마면측 중앙에 직경 75 mm, 깊이 0.6 mm의 원형 오목부를 형성하여 화학 기계 연마 패드를 얻었다. 이 화학 기계 연마 패드에 포함되는 IC 태그의 무게 중심 위치는 연마면의 반경 방향에서 연마면의 중심이고, 패드의 두께 방향에서 연마면으로부터 비연마면으로 향하는 방향으로 패드 두께의 56 ％의 위치이다. 또한, 이 화학 기계 연마 패드는 비연마면의 중앙부에 원형 오목부를 갖고, 상기 IC 태그의 형상을 비연마면에 투영한 형상의 전부가 상기 오목부의 범위 내에 있다.
(2) IC 태그 기능의 평가
상기에서 제조한 화학 기계 연마 패드에 대하여 시판용 IC 태그용 리더 라이터(출력: 0.1 W)의 판독부를 패드의 비연마면 중앙의 오목부에서 5 cm의 위치에 가깝게 하고, 판독 가능한지 어떤지 조사한 결과, 미리 기록해 둔 512 bit의 데이터가 그대로 기록된 것이 확인되었다.
(3) 연마 성능의 평가
상기에서 제조한 화학 기계 연마 패드를 화학 기계 연마 장치「EPO112」((주)에바라 세이사꾸쇼 제조)의 정반 상에 장착하고, 패턴이 없는 PETEOS막(테트라에틸오르토실리케이트를 원료로 하고, 촉진 조건으로서 플라즈마를 이용하여 화학 기상 성장법에 의해 제막한 산화 실리콘막임)을 표면에 갖는 직경 200 mm의 웨이퍼를 피연마체로 하고, 이하의 조건에서 화학 기계 연마하였다.
화학 기계 연마용 수계 분산체: CMS-1101(상품명, JSR(주) 제조. 실리카를 지립으로서 함유함)을 이온 교환수로써 3배로 희석한 것
수계 분산체 공급 속도: 200 mL/분
정반 회전수: 70 rpm
헤드 회전수: 63 rpm
헤드 압박압: 4 psi
연마 시간: 2 분
상기 화학 기계 연마에 있어서 연마 속도는 200 nm/분이고, 연마량의 면 내 균일성은 1.2 ％이고, 스크래치수는 웨이퍼 전체면당 3개였다.
또한, 상기 연마 속도, 연마량의 면 내 균일성 및 스크래치수는 이하와 동일하게 하여 측정하였다.
웨이퍼의 단부로부터 10 mm 내측으로 들어간 점에서 직경 방향으로 3.75 mm 간격으로 취한 49점에 대하여, 광학식 막 두께계에 의해 연마 전후의 막 두께를 측정하고, 이들 49점에서의 연마 전후의 막 두께차의 평균값을 연마 속도로 하여, 이들 49점에서의 막 두께차를 하기 식에 따라서 계산한 결과를 면 내 균일성으로 하였다.
면 내 균일성(％)=(막 두께차의 표준 편차)÷(막 두께차의 평균값)×100
또한, 스크래치는 연마 후의 웨이퍼 피연마면의 전체면에 대하여 웨이퍼 결함 검사 장치(KLA-텐커(Tencor)사 제조, 형식「KLA235l」, 임계값(threshold)은 100으로 설정)를 사용하여 생성된 스크래치의 전체수를 계측하였다.
실시예 2
(1) 화학 기계 연마 패드의 제조
(1-1) 화학 기계 연마 패드용 조성물의 제조
실시예 1의 「(1-1) 화학 기계 연마 패드용 조성물의 제조」와 동일하게 하여 화학 기계 연마 패드용 조성물의 펠릿을 얻었다.
(1-2) 개구부를 갖는 패드 개형의 제조
이 펠릿을, 하반의 중심에 원형 볼록부(직경 75 mm, 높이 1.2 mm)를 갖는 금형 내에서 170 ℃에서 18 분간 가열하고, 가교시켜 직경 600 mm, 두께 2.5 mm, 이면(비연마면)이 되는 면의 중앙부에 개구부를 갖는 원반상 성형체를 얻었다.
(1-3) 개구부에의 IC 태그의 접착
70 mm×4.8 mm의 직사각형으로 잘라낸 양면 테이프(니또 덴꼬(주) 제조, 품명 「N0.500」, 점착 강도: 양면 모두 1,550 g/25 mm)를, 직사각형의 무게 중심이 상기 개구부의 중심과 일치하도록 접착시켰다.
이어서, 시판용 IC 태그(대략 직사각형의 카드상, 크기: 70 mm×4.8 mm×0.2 mm, 작동 주파수: 2.45 GHz, 메모리 용량: 128 byte, 메모리에 미리 11O byte의 데이터를 기록해 둔 것)를, 70 mm×4.8 mm 면의 한쪽이 상기 양면 테이프의 직사각형과 일치하도록 접착시켰다.
(1-4) 화학 기계 연마 패드의 제조
이어서, 시판용 절삭 가공기를 이용하여, 상기 성형체의 연마면측에 폭이 0.5 mm, 피치가 2.0 mm, 깊이가 1.0 mm인 동심원상의 홈(단면 형상은 직사각형임)를 형성함으로써 화학 기계 연마 패드를 제조하였다. 이 화학 기계 연마 패드에 포함되는 IC 태그의 무게 중심 위치는 연마면의 반경 방향에서 연마면의 중심이고, 패드의 두께 방향에서 연마면으로부터 비연마면으로 향하는 방향으로, 패드 두께의 64 ％의 위치이다. 또한, 이 화학 기계 연마 패드는 비연마면의 중앙부에 원형 오목부를 갖고, 상기 IC 태그의 형상을 비연마면에 투영한 형상의 전부가 상기 오목부의 범위 내에 있다.
(2) IC 태그 기능의 평가
상기에서 제조한 화학 기계 연마 패드에 대하여 시판용 IC 태그용 리더 라이터(출력: 0.1 W)의 판독부를 패드의 비연마면 중앙의 오목부에서 5 cm의 위치에 가깝게 하고, 판독 가능한지 어떤지 조사한 결과, 미리 기록해 둔 110 bit의 데이터가 그대로 기록된 것이 확인되었다.
(3) 연마 성능의 평가
상기에서 제조한 화학 기계 연마 패드를 이용한 것 외에는 실시예 1과 동일하게 하여 화학 기계 연마 성능의 평가를 행한 결과, 연마 속도는 210 nm/분이고, 연마량의 면 내 균일성은 1.5 ％이고, 스크래치수는 웨이퍼 전체면당 5개였다.
실시예 3
(1) 화학 기계 연마 패드의 제조
(1-1) 화학 기계 연마 패드용 조성물의 제조
실시예 1의 「(1-1) 화학 기계 연마 패드용 조성물의 제조」와 동일하게 화학 기계 연마 패드용 조성물의 펠릿을 얻었다.
(1-2) 개구부를 갖는 패드 개형의 제조
이 펠릿을, 하반의 중심으로부터 540 mm의 지점을 중심으로 하여 원주형 금속 블록(직경 75 mm, 높이 0.6 mm)을 둔 금형 내에서 170 ℃에서 18 분간 가열하고, 가교시켜 직경 600 mm, 두께 2.5 mm, 이면(비연마면)이 되는 면의 중앙부에 개구부를 갖는 원반상 성형체를 얻었다.
(1-3) 패드 개형의 제조
상기에서 제조한 원반상 성형체를, 내부에 금속 블록을 갖지 않는 금형에, 개구부를 위를 향해 넣었다. 개구부의 저면 중심에, 시판용 IC 태그(대략 정방형 카드상, 크기: 50 mm×50 mm×0.2 mm, 작동 주파수: 13.5 MHz, 카드 외피의 재질: ABS 수지, 메모리 용량: 512 bit, 메모리에 미리 512 bit의 데이터를 기록해 둔 것)을, IC 태그의 50 mm×50 mm의 한변이 비연마면의 접선 방향과 평행해지도록, 50 mm×50 mm 면의 한쪽을 하면으로 해 두고, 개구부의 나머지 공간에 상기 (1-1)에서 제조한 펠릿을 충전하여 금형을 닫았다.
이어서, 상기 금형을 14 MPa, 170 ℃에서 18 분간 가열하여 직경 600 mm, 두께 2.5 mm의 원반형 패드 개형을 얻었다.
(1-4) 화학 기계 연마 패드의 제조
이어서, 시판용 절삭 가공기를 이용하여, 상기 성형체의 연마면측에 폭이 0.5 mm, 피치가 2.0 mm, 깊이가 1.0 mm인 동심원상의 홈(단면 형상은 직사각형임)을 형성함으로써 화학 기계 연마 패드를 제조하였다. 이 화학 기계 연마 패드에 포함되는 IC 태그의 무게 중심 위치는 연마면의 반경 방향에서 연마면의 중심으로부터 외주로 향하는 방향으로 90 ％의 위치이고, 패드의 두께 방향에서 연마면으로 부터 비연마면으로 향하는 방향으로 패드 두께의 80 ％의 위치이다.
(2) IC 태그 기능의 평가
상기에서 제조한 화학 기계 연마 패드에 대하여 시판용 IC 태그용 리더 라이터(출력: 0.1 W)의 판독부를 패드의 비연마면 중앙의 오목부에서 5 cm의 위치에 가깝게 하고, 판독 가능한지 어떤지 조사한 결과, 미리 기록해 둔 512 bit의 데이터가 그대로 기록된 것이 확인되었다.
(3) 연마 성능의 평가
상기에서 제조한 화학 기계 연마 패드를 이용한 것 외에는 실시예 1과 동일하게 하여 화학 기계 연마 성능의 평가를 행한 결과, 연마 속도는 210 nm/분이고, 연마량의 면 내 균일성은 1.2 ％이고, 스크래치수는 웨이퍼 전체면당 3개였다.
실시예 4
(1) 화학 기계 연마 패드의 제조
(1-1) 화학 기계 연마 패드용 조성물의 제조
실시예 1의 「(1-1) 화학 기계 연마 패드용 조성물의 제조」와 동일하게 하여 화학 기계 연마 패드용 조성물의 펠릿을 얻었다.
(1-2) 개구부를 갖는 패드 개형의 제조
이 펠릿을, 하반의 중심으로부터 48 mm의 지점을 중심으로 하여 원주형 금속 블록(직경 75 mm, 높이 1.1 mm)을 둔 금형 내에서 170 ℃에서 18 분간 가열하고, 가교시켜 직경 600 mm, 두께 2.5 mm, 이면(비연마면)이 되는 면의 중앙부에 개구부를 갖는 원반상 성형체를 얻었다.
(1-3) 패드 개형의 제조
상기에서 제조한 원반상 성형체를, 내부에 금속 블록을 갖지 않는 금형에, 개구부를 위를 향해 넣었다. 개구부의 저면 중심에, 시판용 IC 태그(대략 정방형 카드상, 크기: 50 mm×50 mm×0.2 mm, 작동 주파수: 13.5 MHz, 카드 외피의 재질: ABS 수지, 메모리 용량: 512 bit, 메모리에 미리 512 bit의 데이터를 기록해 둔 것)를, IC 태그의 50 mm×50 mm의 한변이 비연마면의 접선 방향과 평행해지도록, 50 mm×50 mm 면의 중 한쪽을 하면으로 해 두고, 개구부의 나머지 공간에 상기 (1-1)에서 제조한 펠릿을 충전하여 금형을 닫았다.
이어서, 상기 금형을 14 MPa, 170 ℃에서 18 분간 가열하여 직경 600 mm, 두께 2.5 mm의 원반형 패드 개형을 얻었다.
(1-4) 화학 기계 연마 패드의 제조
이어서, 시판용 절삭 가공기를 이용하여, 상기 성형체의 연마면측에 폭이 0.5 mm, 피치가 2.0 mm, 깊이가 1.0 mm인 동심원상의 홈(단면 형상은 직사각형임)를 형성하였다.
또한 시판용 절삭 가공기에 의해, 성형체의 비연마면측의 중앙으로부터 48 mm의 지점을 중심으로 하고, 직경 75 mm, 깊이 0.6 mm의 원형 오목부를 형성하여 화학 기계 연마 패드를 얻었다. 이 화학 기계 연마 패드에 포함되는 IC 태그의 무게 중심 위치는 연마면의 반경 방향에서 연마면의 중심으로부터 외주로 향하는 방향으로 8 ％의 지점이고, 패드의 두께 방향에서 연마면으로부터 비연마면으로 향하는 방향으로 패드 두께의 60 ％의 위치이다. 또한, 이 화학 기계 연마 패드는 비 연마면의 중심으로부터 외주로 향하는 방향으로 48 mm의 지점을 중심으로 하는 원형 오목부를 갖고, 상기 IC 태그의 형상을 비연마면에 투영한 형상의 전부가 상기 오목부의 범위 내에 있다.
(2) IC 태그 기능의 평가
상기에서 제조한 화학 기계 연마 패드에 대하여 시판용 IC 태그용 리더 라이터(출력: 0.1 W)의 판독부를 패드의 비연마면 중앙의 오목부에서 5 cm의 위치에 가깝게 하고, 판독 가능한지 어떤지 조사한 결과, 미리 기록해 둔 512 bit의 데이터가 그대로 기록된 것이 확인되었다.
(3) 연마 성능의 평가
상기에서 제조한 화학 기계 연마 패드를 이용한 것 외에는 실시예 1과 동일하게 하여 화학 기계 연마 성능의 평가를 행한 결과, 연마 속도는 190 nm/분이고, 연마량의 면 내 균일성은 1.5 ％이고, 스크래치수는 웨이퍼 전체면당 3개였다.
비교예 1
실시예 1의 「(1-3) 패드 개형의 제조」에 있어서 금형 온도를 250 ℃로 한 것 외에는 실시예 1과 동일하게 하여 화학 기계 연마 패드를 제조하였다.
실시예 1과 동일하게 하여 IC 태그의 기능을 평가한 결과, 미리 기록해 둔 데이터는 판독할 수 없게 되었다.
비교예 2
(1) 화학 기계 연마 패드의 제조
(1-1) 화학 기계 연마 패드용 조성물의 제조
실시예 1의 「(1-1) 화학 기계 연마 패드용 조성물의 제조」와 동일하게 하여 화학 기계 연마 패드용 조성물의 펠릿을 얻었다.
(1-2) 개구부를 갖는 패드 개형의 제조
이 펠릿을, 하반의 중심으로부터 300 mm의 지점을 중심으로 하여 원주형 금속 블록(직경 75 mm, 높이 0.6 mm)을 둔 금형 내에서 170 ℃에서 18 분간 가열하고, 가교시켜 직경 600 mm, 두께 2.5 mm, 이면(비연마면)이 되는 면의 중앙부에 개구부를 갖는 원반상 성형체를 얻었다.
(1-3) 패드 개형의 제조
상기에서 제조한 원반상 성형체를 이용한 것 외에는, 실시예 3과 동일하게 하여 직경 600 mm, 두께 2.5 mm의 원반형 패드 개형을 얻었다.
(1-4) 화학 기계 연마 패드의 제조
상기에서 제조한 패드 개형을 이용한 것 외에는 실시예 3과 동일하게 하여 화학 기계 연마 패드를 얻었다. 이 화학 기계 연마 패드에 포함되는 IC 태그의 무게 중심 위치는, 연마면의 반경 방향에서 연마면의 중심으로부터 외주로 향하는 방향으로 50 ％의 위치이고, 패드의 두께 방향에서 연마면으로부터 비연마면으로 향하는 방향으로 패드 두께의 80 ％의 위치이다.
(2) IC 태그 기능의 평가
상기에서 제조한 화학 기계 연마 패드에 대하여 시판용 IC 태그용 리더 라이터(출력: 0.1 W)의 판독부를 패드의 비연마면 중앙의 오목부에서 5 cm의 위치에 가깝게 하고, 판독 가능한지 어떤지 조사한 결과, 미리 기록해 둔 512 bit의 데이터 가 그대로 기록된 것이 확인되었다.
(3) 연마 성능의 평가
상기에서 제조한 화학 기계 연마 패드를 이용한 것 외에는 실시예 1과 동일하게 하여 화학 기계 연마 성능의 평가를 행한 결과, 연마 속도는 200 nm/분이고, 연마량의 면 내 균일성은 5.0 ％이고, 스크래치수는 웨이퍼 전체면당 52개였다.
비교예 3
(1) 화학 기계 연마 패드의 제조
(1-1) 화학 기계 연마 패드용 조성물의 제조
실시예 1의 「(1-1) 화학 기계 연마 패드용 조성물의 제조」와 동일하게 하여 화학 기계 연마 패드용 조성물의 펠릿을 얻었다.
(1-2) 개구부를 갖는 패드 개형의 제조
이 펠릿을, 하반의 중심으로부터 120 mm의 지점을 중심으로 하여 원주형 금속 블록(직경 75 mm, 높이 1.6 mm)을 둔 금형 내에서 170 ℃에서 18 분간 가열하고, 가교시켜 직경 600 mm, 두께 2.5 mm, 이면(비연마면)이 되는 면의 중앙부에 개구부를 갖는 원반상 성형체를 얻었다.
(1-3) 패드 개형의 제조
상기에서 제조한 원반상 성형체를 이용한 것 외에는, 실시예 3과 동일하게 하여 직경 600 mm, 두께 2.5 mm의 원반형 패드 개형을 얻었다.
(1-4) 화학 기계 연마 패드의 제조
이어서, 시판용 절삭 가공기를 이용하여, 상기 성형체의 연마면측에 폭이 0.5 mm, 피치가 2.0 mm, 깊이가 1.0 mm인 동심원상의 홈(단면 형상은 직사각형임)을 형성하였다.
또한 시판용 절삭 가공기에 의해, 성형체의 비연마면측의 중앙으로부터 120 mm의 지점을 중심으로 하고, 직경 75 mm, 깊이 1.0 mm의 원형 오목부를 형성하여 화학 기계 연마 패드를 얻었다. 이 화학 기계 연마 패드에 포함되는 IC 태그의 무게 중심 위치는 연마면의 반경 방향에서 연마면의 중심으로부터 외주로 향하는 방향으로 20 ％의 지점이고, 패드의 두께 방향에서 연마면으로부터 비연마면으로 향하는 방향으로 패드 두께의 40 ％의 위치이다. 또한, 이 화학 기계 연마 패드는 비연마면의 중심으로부터 외주로 향하는 방향으로 120 mm의 지점을 중심으로 하는 원형 오목부를 갖고, 상기 IC 태그의 형상을 비연마면에 투영한 형상의 전부가 상기 오목부의 범위 내에 있다.
(2) IC 태그 기능의 평가
상기에서 제조한 화학 기계 연마 패드에 대하여 시판용 IC 태그용 리더 라이터(출력: 0.1 W)의 판독부를 패드의 비연마면 중앙의 오목부에서 5 cm의 위치에 가깝게 하고, 판독 가능한지 어떤지 조사한 결과, 미리 기록해 둔 512 bit의 데이터가 그대로 기록된 것이 확인되었다.
(3) 연마 성능의 평가
상기에서 제조한 화학 기계 연마 패드를 이용한 것 외에는 실시예 1과 동일하게 하여 화학 기계 연마 성능의 평가를 행한 결과, 연마 속도는 190 nm/분이고, 연마량의 면 내 균일성은 4.0 ％이고, 스크래치수는 웨이퍼 전체면당 43개였다.
비교예 4
(1) 화학 기계 연마 패드의 제조
(1-1) 화학 기계 연마 패드용 조성물의 제조
실시예 1의 「(1-1) 화학 기계 연마 패드용 조성물의 제조」와 동일하게 하여 화학 기계 연마 패드용 조성물의 펠릿을 얻었다.
(1-2) 개구부를 갖는 패드 개형의 제조
이 펠릿을, 하반의 중심으로부터 420 mm의 지점을 중심으로 하여 원주형 금속 블록(직경 75 mm, 높이 1.9 mm)을 둔 금형 내에서 170 ℃에서 18 분간 가열하고, 가교시켜 직경 600 mm, 두께 2.5 mm, 이면(비연마면)이 되는 면의 중앙부에 개구부를 갖는 원반상 성형체를 얻었다.
(1-3) 패드 개형의 제조
상기에서 제조한 원반상 성형체를 이용한 것 외에는, 실시예 3과 동일하게 하여 직경 600 mm, 두께 2.5 mm의 원반형 패드 개형을 얻었다.
(1-4) 화학 기계 연마 패드의 제조
상기에서 제조한 패드 개형을 이용한 것 외에는 비교예 3과 동일하게 하여 화학 기계 연마 패드를 얻었다. 이 화학 기계 연마 패드에 포함되는 IC 태그의 무게 중심 위치는 연마면의 반경 방향에서 연마면의 중심으로부터 외주로 향하는 방향으로 70 ％의 위치이고, 패드의 두께 방향에서 연마면으로부터 비연마면으로 향하는 방향으로 패드 두께의 28 ％의 위치이다.
(2) IC 태그 기능의 평가
상기에서 제조한 화학 기계 연마 패드에 대하여 시판용 IC 태그용 리더 라이터(출력: 0.1 W)의 판독부를 패드의 비연마면 중앙의 오목부에서 5 cm의 위치에 가깝게 하고, 판독 가능한지 어떤지 조사한 결과, 미리 기록해 둔 512 bit의 데이터가 그대로 기록된 것이 확인되었다.
(3) 연마 성능의 평가
상기에서 제조한 화학 기계 연마 패드를 이용한 것 외에는 실시예 1과 동일하게 하여 화학 기계 연마 성능의 평가를 행한 결과, 연마 속도는 180 nm/분이고, 연마량의 면 내 균일성은 6.0 ％이고, 스크래치수는 웨이퍼 전체면당 100개였다.

Claims (8)

  1. 원형 연마면과 상기 연마면의 이면인 비연마면을 갖고, 내부에 전자파를 이용하여 비접촉으로 판독 또는 기록 가능한 정보 기록 매체를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 패드.
  2. 제1항에 있어서, 연마면의 반경 방향에서의 정보 기록 매체의 무게 중심 위치가 연마면의 반경 상의 중심에서 외주로 향하는 방향으로 연마면 반경의 0 내지 10 ％ 또는 80 내지 100 ％의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 패드.
  3. 제1항에 있어서, 패드의 두께 방향에서의 정보 기록 매체의 무게 중심 위치가 연마면에서 비연마면으로 향하는 방향으로 패드 두께의 50 내지 100 ％의 범위 내에 있는 화학 기계 연마 패드.
  4. 제1항에 있어서, 패드가 그의 비연마면측에 오목부를 갖고, 정보 기록 매체를 비연마면에 투영한 형상의 일부 또는 전부가 상기 오목부 영역 내에 있는 화학 기계 연마 패드.
  5. (A1) 화학 기계 연마 패드용 조성물을 준비하는 공정,
    (A2) 상기 조성물을 이용하여, 원형 연마면이 되는 면과 그의 이면인 비연마면이 되는 면을 갖고, 정보 기록 매체가 위치해야 할 부분이 패드의 비연마면이 되는 면에 개구된 패드 개형을 성형하는 공정,
    (A3) 상기 개구부에 정보 기록 매체를 장전하고, 개구부의 나머지 공간에 상기 화학 기계 연마 패드용 조성물을 충전하는 공정,
    (A4) 1 내지 20 MPa의 압력하에서 150 내지 180 ℃의 온도로 가열하는 공정
    의 각 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 제1항에 기재된 화학 기계 연마 패드의 제조 방법.
  6. (B1) 화학 기계 연마 패드용 조성물을 준비하는 공정,
    (B2) 상기 조성물을 이용하여, 원형 연마면이 되는 면과 그의 이면인 비연마면이 되는 면을 갖고, 정보 기록 매체가 위치해야 할 부분이 패드의 비연마면이 되는 면에 개구된 패드 개형을 성형하는 공정,
    (B3) 상기 개구부에 정보 기록 매체를 접착시키는 공정
    의 각 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 제1항에 기재된 화학 기계 연마 패드의 제조 방법.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 화학 기계 연마 패드용 조성물이 (a) 열가소성 수지, 엘라스토머, 고무 및 경화성 수지로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상, 및 (b) 수용성 입자를 함유하는 화학 기계 연마 패드의 제조 방법.
  8. 제5항 또는 제6항에 있어서, 화학 기계 연마 패드용 조성물이 (1) 폴리올, (2) 폴리이소시아네이트 및 (3) 발포제를 함유하는 화학 기계 연마 패드의 제조 방법.
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