KR20100106469A - 화학-기계적 평탄화 패드 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 연마 패드에 관한 것이다. 연마 패드는 3차원 네트워크를 가지는 폴리머 층과, 연마 패드의 표면 전체에서(across), 압력을 균일하게 하는 능력을 가진, 제 1접착제를 포함하는 복합층을 포함하고, 여기서 복합층은 1 에서 50 psi의 압력 하에서, 1 에서 500 psi의 정수율(hydrostatic modulus)을 나타낸다.
Description
본 발명은, 이중 기능성(dual functionality)을 가지는 접착층(adhesive layer)을 포함하는 화학-기계적 평탄화(Chemical-Mechanical Planarization, CMP) 패드(pad)에 관한 것이다.
화학-기계적 평탄화(CMP)에 사용되는 종래의 연마 패드(polishing pad)는, 다공성(porous) 또는 필러 분산된(filler-dispered) 폴리머층(polymer layer)인 제 1층과 그 위에 적층된, 제2의 소프트(soft) 층의 복합구조를 포함할 수 있다. 미국 특허 제 5,257,478호에 보고된 것처럼, 소프트한 제 2층은 제 1층과는 다른 정수율 (hydrostatic modulus)을 가지며, 균일한 연마가 이루어질 수 있도록, 반도체 표면을 가로질러 동일한 압력을 제공하는 압력 이퀄라이저(equalizer) 역할을 한다. CMP 패드에 제2의 소프트 층이 없으면, 연마 후의 웨이퍼의 균일성(uniformity)이 떨어진다.
복합(composite) 패드를 연마 기구(tool)에 부착할 목적으로 제 2층에 제 3의 접착제층을 부가할 수 있다.
그러나, 종래의 패드에서 3층 구조를 사용하면, 연마하는 동안에 층들 사이가 분리되거나 갈라지는 위험이 증가될 수 있다. 부가적으로, 3층 구조의 층들 사이에 공기 버블(air bubbles) 또는 외부의 오염물질(contaminants)이 붙잡혀 질 수 있어, 결과적으로 패드 표면에서 돌기(protrusions)를 감지하기 어렵게 되고, 따라서 스크래칭 결함(scratching defects)과 연마의 불균일성(non-uniformity)을 일으키게 된다.
본 발명은 개선된 연마 패드와 그러한 개선된 연마 패드를 형성하는 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명은 연마 패드에 관한 것이다. 본 발명의 연마 패드는 3차원 네트워크 (three-dimensional network)를 가지는 폴리머 층과, 연마 패드의 표면 전체에서(표면을 가로질러)(across) 압력을 균일하게 하는 능력을 가진, 제 1접착제를 포함하는 복합층을 포함하고, 여기서 복합층(composite layer)은 1 에서 50 psi의 압력 하에서, 1 에서 500 psi의 정수율(hydrostatic modulus)을 나타낸다.
본 발명의 다른 측면은 연마 패드를 기구(tool)에 부착하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 연마 패드를 기구에 접착하는 것을 포함할 수 있다. 연마 패드는, 3차원 네트워크를 가지는 폴리머 층과, 연마 패드의 표면 전체에서(표면을 가로질러)(across) 압력을 균일하게 하는 능력을 가진, 제 1접착제를 포함하는 복합층을 포함한다. 복합층은 1 에서 50 psi의 압력 하에서, 1 에서 500 psi의 정수율(hydrostatic modulus)을 나타낸다.
본 발명의 또 다른 측면은 연마 패드를 형성하는(forming) 방법에 관한 것이다. 이 방법은 3차원 네트워크를 가지는 폴리머 층을 제공하고, 연마 패드의 표면 전체에서(표면을 가로질러)(across) 압력을 균일하게 하는 능력을 가진, 제 1접착제를 포함하는 복합층을 폴리머 층에 부착시키는 것을 포함한다. 복합층은 1 에서 50 psi의 압력 하에서, 1 에서 500 psi의 정수율(hydrostatic modulus)을 나타낸다.
본 발명에 따르면, 개선된 연마 패드와 그러한 개선된 연마 패드를 형성하는 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 CMP(화학-기계적 평탄화) 패드(pad)의 예를 나타내는 도면,
도 2는 본 발명의 CMP(화학-기계적 평탄화) 패드(pad)의 예를 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 CMP(화학-기계적 평탄화) 패드(pad)의 예를 나타내는 도면.
본 발명은 2007년 12월 31일 출원된 미국 특허 가출원 번호 61/017,952의 우선권을 주장하며 여기에서 그 내용을 참고로 한다.
위에서 언급한 그리고 또 다른 본 발명의 실시 예는 위에 나타나는 도면을 함께 참조한 본 발명의 설명에 의해 보다 명확 해지고 좀 더 이해하기 쉬울 것이다.
본 발명은 제 1의 다공성 또는 필러 분산된(filler-dispered) 폴리머층을 포함하는 연마 패드에 관한 것이다. 그러나, 제 2의 소프트 층에 적층되는 대신에, 제 1층은 반도체 표면 전체에서(표면을 가로질러)(across) 압력을 균일하게 하는 능력을 가진 복합 층에 적층될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 연마하는 동안에, 반도체 표면 전체에서(표면을 가로질러)(across) 압력을 균일하게 하는 능력을 가진 복합 층은 시트(sheet)를 포함할 수 있으며, 시트는 시트의 표면에 코팅되는 하나 또는 그 이상의 접착제 층(14, 16)을 포함할 수 있다. 결과적인 복합 층은, 1 에서 50 psi의 압력 하에서 압축될 때, 1 에서 500 psi 까지의, 이 범위의 모든 값 및 각각의 값을 포함하여, 범위의 정수율 (hydrostatic modulus)을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 1 에서 10 psi의 압력 하에서 압축될 때, 150 에서 250 psi의 정수율(hydrostatic modulus)을 나타낼 수 있고, 이는 반도체 웨이퍼의 CMP(화학 기계적 평탄화) 과정에 널리 적용될 수 있다.
폴리머 층은, 바인더(binder)에 분산 또는 적어도 부분적으로 인캡슐레이트된(encapsulated), 가용성(용해성)(soluble) 또는 비가용성 (insoluble) 재료(물질, material)의 3차원 네트워크를 가지도록 형성될 수 있다. 폴리머 재료는 입자 (particles), 파이버(섬유)(fibers) 및/또는 패브릭(fabrics)의 형태일 수 있다. 바인더는 폴리우레탄(polyurethane)과 같은 폴리머(polymer) 재료를 포함할 수 있다. 바인더는 3차원 네트워크 재료의 경도(H2)보다 더 큰 경도(H1)을 나타낼 수 있다.
한 예로써, 3차원 네트워크는 몰드 캐비티(mold cavity)에 놓여질 수 있고, 바인더 재료 또한 몰드 캐비티에 부어질(be poured) 수 있다. 열 및/또는 압력이 몰드 캐비티 내의 바인더와 3차원 네트워크 혼합물(믹스쳐)(mixture)에 가해질 수 있으며, 연마 패드가 형성될 수 있다. 추가적인 가열 및/또는 큐어링(curing) 과정들이 또한 패드 형성과정에 적용될 수 있다. 더욱이, 패드는, 패드에 포함되거나 (contained) 인캡슐레이티드된(encapsulated) 3차원 네트워크를 드러내기(expose) 위하여 또한 비벼서 벗겨질수(abraded) 있다. 몇 몇의 예들에서는, 3차원 네트워크의 전부 또는 일부분이, 폴리머 층에서 상대적으로 다공성인(porous) 3차원 네트워크를 제공하기 위하여 패드로부터 제거될 수 있다.
위에서 언급한 것처럼, 복합 층은 하나의 접착층을 포함할 수 있다. 따라서, 다음에는 제1의 다공성 또는 필러 분산된 폴리머 층(20)에 부착된 접착층(adhesive layer)(16)을 포함하는, 또 다른 실시 예인 도 2에 대해 기술한다. 이 실시 예에서는, 시트(12)의 사용을 피한다. 그러나, 다시 한번, 결과적인 복합층은, 접착층 (16)과 폴리머층(20)의 결합을 통하여, 전반적인 정수율(hydrostatic modulus)을 1에서 500 psi 까지를 나타내도록 구현된다. 그러한 복합층의 정수율 값들은, 1 에서 50 psi의 압력 하에서 압축할 때, 1에서 500 psi 범위의 모든 값과 각각의 값들을 포함한다.
도 1을 참조하면, 시트의 한 쪽 면에 적용된(부착된) 접착제(14)는 시트의 반대 쪽에 적용된 접착제와 동일하거나 그렇지 않을 수 있다. 일 실시 예에서, 시트의 한 쪽 면에 적용된 접착제(14)는, ASTM 표준 시험 D903-98(2004)에 따르면, 2.5 lbs/inch 를 초과하는 180도 필(peel) 강도(strength)(PS1)를 나타낼 수 있다. 시트의 반대 쪽 면에 적용된 접착제(16)는, ASTM 표준 시험에 따르면, 1에서 1.5 lbs/inch 의 더 낮은 180도 필(peel) 강도(strength)(PS2)를 나타낼 수 있다. 따라서,접착제 (14)의 강도는 접착제 (16)의 필(peel) 강도보다 클 수 있고, 즉, PS1은 PS2 보다 더 클 수 있다.
일 실시 예에서, 시트의 한 쪽면에 적용된 접착제는 아클릴릭(acrylic) 기초 (based)일 수 있고, 시트의 다른 쪽면에 적용된 접착제는 딘(diene) 타입 탄성중합체(elastomer)와 같은 다른 폴리머 구성으로부터 얻을 수 있다. 딘 타입 탄성중합체 접착제는 응집성(cohesive) 강도(strength)를 증가시키기 위하여 교차 링크 (cross-linked)될 수 있다. 더욱이, 아크릴릭 기초 접착제 쪽은 연마 패드에 부착될 수 있고, 딘 타입 탄성중합체 기초 쪽은 연마 기구(tool) 표면에 부착될 수 있다. 연마 과정의 끝에, 패드는, 더 낮은 필(peel)강도와 더 높은 응집성 강도로 인해 연마 기구로부터 비교적 쉽게 탈착될 수 있다. 이렇게 하여, 기구 표면에 접착제 잔유물이 남는 것을 방지할 수 있다.
따라서, 접착제는, 이들에 제한되지는 않지만, 폴리부타딘(polybutadiene) 및 폴리이소프렌 탄성중합체(polyisoprene elastomers)와 같은 재료(물질)를 하나 또는 그 이상 포함할 수 있다. 폴리이소프렌은 내추럴(natural)(예를 들어, cis-1,4 폴리이소프렌)이거나 합성일 수 있다. 추가하여, 접착제는 아크릴릭 (acrylic) 탄소중합체 및/또는 폴리우레탄(polyurethane) 타입(type) 탄소중합체를 포함할 수 있다. 추가로, 접착제는 비스날레마이드(bismaleimide) 타입 접착제와 같은, 에폭시(epoxy) 타입 폴리머 시스템 및/또는 폴리이미드(polyimide) 타입 시스템을 포함할 수 있다. 접착제 또는 접착제들은 1 mil에서 20 mil 범위 등과 같이, 1 mil에서 200 mils 범위의 모든 값들 및 각각의 값들의 두께로 적용될 수 있다. 접착제는 딥 코팅(dip coating), 스크린 프린팅(screen printing), 리버스 롤 코팅(reverse roll coating), 갭 코팅(gap coating), 미터링 로드 코팅(metering rod coating), 슬롯 다이 코팅(slot die coating), 에어 나이프 코팅(air knife coating), 스프레이 코팅(spray coating) 등과 같이, 다양한 스프레이(spray) 또는 코팅(coating) 공정에 의해 적용될 수 있다.
시트(sheet)는, 이들에 제한되지는 않지만, 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리에스터(polyester), 폴리아미드(polyamide), 폴리이미드 (polyimide), 폴리우레탄(polyurethane), 폴리설폰(polusulfone), 스티렌(styrene)과 같은 하나 또는 그 이상의 재료(물질) 및 그들의 고체(solid) 및 거품(foam) 형태를 포함할 수 있다. 시트는 또한, 짠(woven) 또는 짜지 않은(non-woven) 패브릭을 포함하는, 패브릭(fabric) 또는 다수의 가스 찬(gas filled) 셀(cells) 또는 공극 (pores)을 포함하는 거품을 포함할 수 있다. 시트의 두께는 1 mil에서 100 mils 범위 등과 같이, 0.1 mil에서 500 mils 범위의 모든 값들 및 각각의 값들을 포함하는 범위를 가진다.
이상에서 언급한 바와 같이, 본 발명은, 종래기술의 패드에서의 제 2의 압력 균일 층을 필요로 하지 않는, 연마 패드에 관련한 것이다. 이상에서 기술한 바와 같이 접착제를 포함하는 복합층은 효율적으로, 접착제와 압력 이퀄라이저 (pressure equalizer)의 이중 기능을 제공할 수 있다. 따라서, 여기에서 패드는 3차원 네트워크를 가지는 폴리머 층과, 제 1 접착층을 가지며, 패드 표면 전체에서(표면을 가로질러)(across) 압력을 균일화 하는 능력을 가진 복합층으로 구성되며, 여기에서 복합층은 1 에서 50 psi의 압력 하에서 압축되면, 그러한 패드의 성능을 위한 다른 구성요소 없이, 1 에서 500 psi의 정수율(hydrostatic modulus)을 나타낸다. 또한, 패드의 복합층은 제 1 면과 제 2면을 포함하는 시트(sheet)만을 포함할 수 있으며, 여기서 제 1 접착제의 제1 층은 시트의 제 1면에 위치하고, 제 2 접착제의 제 2 층은 시트의 제 2면에 위치한다.
이상에서 언급한 몇 가지 방법들 및 실시 예들은 예시 목적으로 설명한 것이다. 이는 소모적인 것이 아니며, 발명의 청구를 여기에 기술한 과정과 형태와 정확한 것으로 제한하기 위한 것이 아니므로, 이상의 기술로부터 다양한 변화와 변동이 가능한 것은 확실하다. 본 발명의 범위는 이하의 청구항들에 의해 정의되고자 한다.
12: 시트(sheet)
14, 16: 접착층(layers)
20: 폴리머 층(polymer layer)
14, 16: 접착층(layers)
20: 폴리머 층(polymer layer)
Claims (19)
- 3차원 네트워크를 가지는 폴리머 층과,
연마 패드 표면 전체에서(across) 압력을 균일하게 하는 능력을 가진, 제 1접착제를 포함하는 복합층을 포함하고,
여기서 상기 복합층은 1 에서 50 psi의 압력 하에서, 1 에서 500 psi의 정수율(hydrostatic modulus)을 나타내는 연마 패드. - 제 1항에 있어서,
상기 3차원 네트워크는 적어도 부분적으로 다공성인 것을 특징으로하는 연마 패드. - 제 1항에 있어서,
상기 제 1 접착제는 아크릴릭(acrylic)임을 특징으로 하는 연마 패드. - 제 1항에 있어서,
상기 폴리머 층은 제 1 경도(hardness) H1을 가지는 바인딩 재료(binding material)를 포함하고, 상기 3차원 네트워크는 제 2 경도(hardness) H2을 나타내며, 여기서 H1 > H2 인 것을 특징으로하는 연마 패드. - 제 1항에 있어서,
상기 복합층은 제 1 면과 제 2면을 포함하는 시트(sheet)를 포함하고, 여기서 상기 제 1 접착제의 제1 층은 상기 시트의 상기 제 1면에 위치하고, 제 2 접착제의 제 2 층은 상기 시트의 상기 제 2면에 위치하는 것을 특징으로 하는 연마 패드. - 제 5항에 있어서,
상기 제 1 접착제는 제 1의 180도 필(peel) 강도 PS1을 나타내고, 상기 제 2 접착제는 제 2의 180도 필(peel) 강도 PS2을 나타내며, 여기서 PS1 > PS2 인 것을 특징으로 하는 연마 패드. - 제 5항에 있어서,
상기 제 1 접착제는 아크릴릭(acrylic)이고, 상기 제 2 접착제는 딘(diene) 타입(type) 폴리머이고, 여기서 상기 제 1 접착제는 상기 폴리머 층에 부착되는 것을 특징으로 하는 연마 패드. - 연마 패드를 기구(tool)에 부착하는 단계,
여기서 상기 연마 패드는 3차원 네트워크를 가지는 폴리머 층과, 상기 연마 패드 표면 전체에서(across) 압력을 균일하게 하는 능력을 가진, 제 1접착제를 포함하는 복합층을 포함하고,
여기서 상기 복합층은 1 에서 50 psi의 압력 하에서, 1 에서 500 psi의 정수율(hydrostatic modulus)을 나타내는,를 포함하는 연마 패드를 기구(tool)에 부착하는 방법. - 제 8항에 있어서,
상기 제 1 접착제는 아크릴릭(acrylic)임을 특징으로 하는 연마 패드를 기구에 부착하는 방법. - 제 8항에 있어서,
상기 폴리머 층은 제 1 경도(hardness) H1을 가지는 바인딩 재료(binding material)를 포함하고, 상기 3차원 네트워크는 제 2 경도(hardness) H2을 나타내며, 여기서 H1 > H2 인 것을 특징으로하는 연마 패드를 기구에 부착하는 방법. - 제 8항에 있어서,
상기 복합층은 제 1 면과 제 2면을 포함하는 시트(sheet)를 포함하고, 여기서 상기 제 1 접착제의 제1 층은 상기 시트의 상기 제 1면에 위치하고, 제 2 접착제의 제 2 층은 상기 기구에 접착된 상기 시트의 상기 제 2면에 위치하는 것을 특징으로 하는 연마 패드를 기구에 부착하는 방법. - 제 11항에 있어서,
상기 제 1 접착제는 제 1의 180도 필(peel) 강도 PS1을 나타내고, 상기 제 2 접착제는 제 2의 180도 필(peel) 강도 PS2을 나타내며, 여기서 PS1 > PS2 인 것을 특징으로 하는 연마 패드를 기구에 부착하는 방법. - 제 12항에 있어서,
상기 제 1 접착제는 아크릴릭(acrylic)이고, 상기 제 2 접착제는 딘(diene) 타입(type) 폴리머임을 특징으로 하는 연마 패드를 기구에 부착하는 방법. - 3차원 네트워크를 가지는 폴리머 층을 제공하는 단계;
연마 패드 표면 전체에서(across) 압력을 균일하게 하는 능력을 가진, 제 1접착제를 포함하는 복합층을 상기 폴리머 층에 부착하는 단계를 포함하고,
여기서 상기 복합층은 1 에서 50 psi의 압력 하에서, 1 에서 500 psi의 정수율(hydrostatic modulus)을 나타내는, 연마 패드 형성 방법. - 제 14항에 있어서,
상기 제 1 접착제는 아크릴릭(acrylic)임을 특징으로 하는 연마 패드 형성 방법. - 제 14항에 있어서,
상기 폴리머 층은 제 1 경도(hardness) H1을 가지는 바인딩 재료(binding material)를 포함하고, 상기 3차원 네트워크는 제 2 경도(hardness) H2을 나타내며, 여기서 H1 > H2 인 것을 특징으로하는 연마 패드 형성 방법. - 제 14항에 있어서,
상기 복합층은 제 1 면과 제 2면을 포함하는 시트(sheet)를 더 포함하고, 여기서 상기 제 1 접착제의 제1 층은 상기 시트의 상기 제 1면에 위치하고, 제 2 접착제의 제 2 층은 상기 기구에 접착된 상기 시트의 상기 제 2면에 위치하는 것을 특징으로 하는 연마 패드 형성 방법. - 제 17항에 있어서,
상기 제 1 접착제는 제 1의 180도 필(peel) 강도 PS1을 나타내고, 상기 제 2 접착제는 제 2의 180도 필(peel) 강도 PS2을 나타내며, 여기서 PS1 > PS2 인 것을 특징으로 하는 연마 패드 형성 방법. - 제 14항에 있어서,
상기 제 1 접착제는 아크릴릭(acrylic)이고, 상기 제 2 접착제는 딘(diene) 타입(type) 폴리머임을 특징으로 하는 연마 패드 형성 방법.
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