KR20100028295A - 연마패드 및 그의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 실리콘 웨이퍼 등의 폴리싱 공정에 사용되는 연마패드에 관한 것으로서, 본 발명의 연마패드는 연마면의 반대측인 이면에 유체 흐름 조절용 홈(A4)을 1개 이상 갖는 연마층(A)를 포함한다.
본 발명에 따른 연마패드는 연마층의 이면에서의 유체(슬러리) 유동성을 조절할 수 있어서 연마공정시 연마조건 및 연마특성을 필요에 따라 섬세하게 조절 가능하다.
따라서, 본 발명은 실리콘 웨이퍼, 반도체 디바이스, 디스플레이용 판상유리 등의 폴리싱 공정에 사용되는 연마패드로 유용하다.
연마패드, 유체흐름, 홈, 폴리싱, 기공, 균일성

Description

연마패드 및 그의 제조방법{Polishing pad and method of manufacturing the same}
본 발명은 화학적 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing : 이하 "폴리싱"이라고 약칭한다), 특히 집적회로 칩이나 이와 유사한 물건의 제조에 사용되는 실리콘 웨이퍼 또는 디스플레이용 판상유리 또는 다른 기판을 평탄화하는 폴리싱 방법에 유용한 연마패드에 관한 것이다.
실리콘 웨이퍼 등은 폴리싱 연마 장치에 의해 매끄럽게 처리되며, 폴리싱 연마장치는 연마패드가 장착되는 원형 회전판을 갖는 하부 보드, 실리콘 웨이퍼를 연마패드에 밀착시키는 상부보드 및 슬러리를 연마패드로 공급하는 장치를 포함한다.
화학-기계적 연마인 폴리싱 작업은 웨이퍼를 구동하는 연마패드와 반대 방향으로 밀어 보내서 퇴적된 Si계열을 포함한 산화물을 제거하고, 웨이퍼상에 매우 평활하고 평탄한 면을 생성하는 작업으로서, 폴리싱 작업 동안에 탈이온수 및/또는 화학적으로 활성인 시약을 연마액과 함께 웨이퍼와 연마패드의 계면에 도포한다.
기존의 폴리싱에 사용되는 종래 연마패드로는 일본 공개특허 2006-043811호에 게재된 바와 같이 유체의 흐름을 조절하는 홈이 없는 연마패드나, 한국 공개특허 1996-7002787에 게재된 바와 같이 연마표면측에 유체의 흐름을 조절하는 홈이 있는 연마패드가 주로 사용되었다.
그러나 유체의 흐름을 조절하는 홈이 없는 패드는 유체의 흐름을 조절하는 기능이 없기 때문에 유체의 흐름을 조절하며 연마율을 조절하기가 매우 어려운 점이 있다.
또한 유체 흐름 조절용 홈이 표면에 있는 경우는 유체의 흐름을 조절하기 보다는 슬러리 유체와 연마된 찌꺼기의 배출에 초점이 맞추어져 있는 경향이 있다.
본 발명의 연마 패드는 이러한 기존의 연마패드가 충분히 유체의 흐름을 조절하기 어렵다는 문제점을 해결함으로써, 연마특성을 다양하게 조절할 수 있는 연마패드를 제공하고자 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은 연마면의 반대측인 이면에 유체 흐름 조절용 홈(A4)을 1개 이상 갖는 연마층(A)를 포함하는 연마패드를 제공 한다.
본 발명에 따른 연마패드는 연마층의 이면에서의 유체(슬러리) 유동성을 조절할 수 있어서 연마공정시 연마조건 및 연마특성을 필요에 따라 섬세하게 조절 가능하다.
따라서, 본 발명은 실리콘 웨이퍼, 반도체 디바이스, 디스플레이용 판상유리 등의 폴리싱 공정에 사용되는 연마패드로 유용하다.
이하, 첨부한 도면 등을 통하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
먼저, 본 발명에 따른 연마패드는 연마면의 반대측인 이면에 유체 흐름 조절용 홈(A4)을 1개 이상 갖는 연마층(A)를 포함한다.
도 1은 본 발명에 따른 연마패드 일례의 사시도 이다.
상기 연마층(A)은 합성수지 또는 부직포에 합성수지가 함침된 재료 등으로 구성되며, 상기 연마층(A)에는 도 1에 도시된 바와 같이 열린기공(A1)과 닫힌기공(A2)들이 분산된 상태로 형성된 구조를 갖는 것이 바람직하다. 본 발명에서는연마층(A) 내 기공(A1, A2) 들의 구조를 특별하게 한정하는 것은 아니다.
또한, 상기 연마층(A)의 이면에 형성된 유체 흐름 조절용 홈(A4)은 연마층 이면의 길이방향, 폭방향 또는 길이방향과 폭방향을 따라 도 2에 도시된 바와 같이 연속적으로 형성되거나, 도 3에 도시된 바와 같이 불연속적으로 형성되거나, 도 4에 도시된 바와 같이 점(dot) 형태 등으로 형성된다.
도 2에 도시된 바와 같이 상기 유체 흐름 조절용 홈(A4)이 연속적으로 형성되면 유체의 흐름이 매우 양호해지고, 도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이 유체 흐름 조절용 홈(A4)이 불연속적으로 형성되면 유체의 보유 기능이 향상되어 연마율이 개선되고, 유체(슬러리)의 사용량이 감소된다.
따라서, 연마공정시 요구되는 연마특성에 따라 상기 유체 흐름 조절용(A4) 형태를 적절하게 선택하는 것이 바람직하다.
도 2는 유체 흐름용 홈이 연속적으로 연마층(A)의 저면도이고, 도 3은 유체 흐름용 홈이 불연속적으로 연마층(A)의 저면도이고, 도 4는 유체 흐름용 홈이 점(dot) 형태로 연마층(A)의 저면도 이다.
한편, 본 발명은 상기 연마층(A)의 이면에 접착보조층(B)과 접착층(C)이 차례로 접착되어 있는 연마패드를 포함한다.
상기 접착보조층(B)은 합성수지 필름, 직물, 부직포 등이다.
이하, 실시예 및 비교실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 살펴본다.
그러나, 본 발명은 하기 실시예에 의해 그의 권리범위가 특별하게 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
부직포에 폴리우레탄수지가 함침된 재질로 구성되며, 통상의 반도체 연마용으로 사용되는 1.5㎜ 두께의 연마층 이면에 연마층 이면의 길이방향과 폭방향을 따라 깊이 0.5㎜이고 폭이 2㎜인 유체 흐름 조절용 홈들을 도 2에 도시된 것과 같이 4㎝의 간격으로 서로 교차되게 연속적으로 형성시킨 다음, 상기 연마층 이면에 열접착성 필름 시트를 열융착한 다음, 계속해서 상기 열접착성 필름시트 하면에 양연접착시트를 붙인 후 직경 500밀리미터의 원형으로 절개하여 연마패드를 제조하였다.
실시예 2
부직포에 폴리우레탄수지가 함침된 재질로 구성되며, 통상의 반도체 연마용으로 사용되는 1.5㎜ 두께의 연마층 이면에 연마층 이면의 길이방향과 폭방향을 따라 깊이 0.5㎜이고 폭이 2㎜인 유체 흐름 조절용 홈들을 도 3에 도시된 것과 같이 4㎝의 간격으로 서로 교차되게 불연속적으로 형성시킨 다음, 상기 연마층 이면에 열접착성 필름 시트를 열융착한 다음, 계속해서 상기 열접착성 필름시트 하면에 양연접착시트를 붙인 후 직경 500밀리미터의 원형으로 절개하여 연마 패드를 제조하였다.
실시예 3
부직포에 폴리우레탄수지가 함침된 재질로 구성되며, 통상의 반도체 연마용 으로 사용되는 1.5㎜ 두께의 연마층 이면에 연마층 이면의 길이방향과 폭방향을 따라 깊이 0.5㎜이고 폭이 2㎜인 점(det) 형태의 유체 흐름 조절용 홈들을 도 4에 도시된 것과 같이 5㎝의 간격으로 서로 교차되게 불연속적으로 형성시킨 다음, 상기 연마층 이면에 열접착성 필름 시트를 열융착한 다음, 계속해서 상기 열접착성 필름시트 하면에 양연접착시트를 붙인 후 직경 500밀리미터의 원형으로 절개하여 연마 패드를 제조하였다.
비교실시예 1
부직포에 폴리우레탄수지가 함침된 재질로 구성되며, 통상의 반도체 연마용으로 사용되는 1.5㎜ 두께의 연마층(유체흐름 조절용 홈이 형성안됨) 이면에 열접착성 필름 시트를 열융착한 다음, 계속해서 상기 열접착성 필름시트 하면에 양연접착시트를 붙인 후 직경 500밀리미터의 원형으로 절개하여 연마 패드를 제조하였다.
연마시험
상기의 실시예 1 내지 실시예 3 및 비교실시예 1의 연마패드를 사용하여 200밀리미터 직경의 실리콘 웨이퍼를 아래와 같은 조건으로 각각 연마하였다.
(연마조건)
- 폴리싱 기계 : GNP Technology사의 Poli-500 Polisher
- 연마시간 : 10분
- 하방력 : 웨이퍼 표면에서 250g/㎠(3.5psi)
- 연마정반 속도 : 120rpm
- 웨이퍼 캐리어 속도 : 120rpm
- 슬러리 유동량 : 700㎖/분
- 슬러리 타입 : 날코(Nalco)2371, DIW와 슬러리를 15:1로 희석시킨 실리카계 슬러리
- 다이아몬드 드레서를 이용하여 10분간 드레싱 후 연마시험을 실시
- 초기 3회의 시험값은 버리고 이후의 연마시험을 3회 반복시험하여 평균 연마율을 구하여 1기 연마율(1st Removal Rate, nm/min)을 구함
- Dummy Wafer를 사용하여 2시간 연마시험을 실시
- 초기 3회의 시험값은 버리고 이후의 연마시험을 3회 반복시험하여 평균 연마율을 구하여 2기 연마율(2nd Removal Rate, nm/min)을 구함
- 다시 Dummy Wafer를 사용하여 2시간 연마시험을 실시
- 초기 3회의 시험값은 버리고 이후의 연마시험을 3회 반복시험하여 평균 연마율을 구하여 3기 연마율(3rd Removal Rate, nm/min)을 구함
상기와 같이 연마(폴리싱) 처리된 실리콘 웨이퍼의 연마율을 측정한 결과는 표 1과 같다.
연마 처리된 웨이퍼 연마율 측정결과
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교실시예 1
1기 연마율(1stRR) 510㎚ 556㎚ 535㎚ 500㎚
2기 연마율(2ndRR) 508㎚ 550㎚ 540㎚ 490㎚
3기 연마율(3rdRR) 512㎚ 563㎚ 536㎚ 475㎚
도 1은 본 발명에 따른 연마패드 일례의 사시도.
도 2는 유체 흐름 조절용 홈(A4)이 연속적으로 형성된 연마층(A)의 저면도.
도 3은 유체 흐름 조절용 홈(A4)이 불연속적으로 형성된 연마층(A)의 저면도.
도 4는 유체 흐름 조절용 홈(A4)이 점 형태로 형성된 연마층(A)의 저면도.
* 도면 중 주요부분에 대한 부호설명
A : 연마층 B : 접착보조층
C : 접착층
A1 : 열린기공 A2 : 닫힌 기공
A3 : 연마층을 구성하는 수지 A4 : 유체 흐름 조절용
A5 : 유체 흐름 조절용 홈이 없는 연마층의 이면부

Claims (6)

  1. 연마면의 반대측인 이면에 유체 흐름 조절용 홈(A4)을 1개 이상 갖는 연마층(A)를 포함하는 것을 특징으로 하는 연마패드.
  2. 제1항에 있어서, 상기 연마층(A)은 합성수지 및 합성수지가 함침된 부직포 중에서 선택된 1종으로 구성되는 것을 특징으로 하는 연마패드.
  3. 제1항에 있어서, 상기 연마층(A)은 기공들이 분산된 상태로 형성되어 있는 구조인 것을 특징으로 하는 연마패드.
  4. 제1항에 있어서, 상기 연마층(A)의 이면에는 접착보조층(B)과 접착층(C)이 차례로 접착되어 있는 것을 특징으로 하는 연마패드.
  5. 제1항에 있어서, 상기 유체 흐름 조절용 홈(A4)은 연마층 이면의 길이방향 및 폭방향 중에서 선택된 1개 이상의 방향을 따라 연속적으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 연마패드.
  6. 제1항에 있어서, 상기 유체 흐름 조절용 홈(A4)은 연마층 이면의 길이방향 및 폭방향 중에서 선택된 1개 이상의 방향을 따라 불연속적으로 형성되어 있는 것 을 특징으로 하는 연마패드.
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