KR20110010727A

KR20110010727A - 연마 패드

Info

Publication number: KR20110010727A
Application number: KR1020107025576A
Authority: KR
Inventors: 구니야스 시로; 미유키 하나모토; 가즈히코 하시사카; 츠토무 고바야시; 아츠오 야마다
Original assignee: 도레이 카부시키가이샤
Priority date: 2008-05-16
Filing date: 2009-05-13
Publication date: 2011-02-07
Also published as: CN102026775A; JP5585081B2; US20110045753A1; TW201000262A; WO2009139401A1; JPWO2009139401A1

Abstract

본 발명은 연마층과 쿠션층의 적층체를 포함하는 연마 패드이고, 상기 연마층의 마이크로 고무 A 경도가 75도 이상이고, 그의 두께가 0.8 mm 내지 3.0 mm이며, 상기 쿠션층이 무발포 엘라스토머로 이루어지고, 그의 두께가 0.05 mm 내지 1.5 mm이고, 상기 연마층의 표면에는 적어도 2종의 홈군이 형성되고, 상기 2종의 홈군 중 하나는 제1 홈군이고, 다른 하나는 제2 홈군이며, 상기 제1 홈군의 각 홈의 홈폭이 0.5 mm 내지 1.2 mm이고, 각 홈의 홈 피치가 7.5 mm 내지 50 mm이며, 상기 제2 홈군의 각 홈의 홈폭이 1.5 mm 내지 3 mm이고, 각 홈의 홈 피치가 20 mm 내지 50 mm이며, 상기 제1 홈군의 각 홈 및 상기 제2 홈군의 각 홈이 상기 연마층의 측단면에 개구되어 있는 연마 패드이다.

Description

연마 패드 {POLISHING PAD}

본 발명은 연마 패드에 관한 것이다. 해당 연마 패드는 반도체 기판의 표면을 연마에 의해 평탄화하는 공정 또는 반도체 기판 상에 형성된 절연층의 표면이나 금속 배선의 표면을 연마에 의해 평탄화하는 공정에서, 해당 연마를 위해 바람직하게 사용되는 연마 패드에 관한 것이다.

반도체 메모리로 대표되는 대규모 집적 회로(LSI)는 해마다 거기에서의 회로의 고밀도화가 진행되고 있다. 이 고밀도화에 따라, 반도체 디바이스의 적층수도 증가하고 있다. 그 적층수의 증가에 따라, 종래에는 문제가 되지 않던 적층에 의해 발생하는 반도체 기판 주요면의 요철이 문제가 되고 있다. 이 때문에, 적층에 의해 발생하는 요철에 기인하는 노광시의 초점 심도 부족을 보충할 목적으로, 또는 관통 구멍부의 평탄화에 의한 배선 밀도를 향상시킬 목적으로, 화학적 기계 연마(CMP: Chemical Mechanical Polishing) 기술을 이용한 반도체 기판의 평탄화가 검토되고 있다.

일반적으로, 화학적 기계 연마 장치는 피연마물인 반도체 기판을 유지하는 연마 헤드, 피연마물의 연마 처리를 행하기 위한 연마 패드, 상기 연마 패드를 유지하는 연마 정반으로 구성되어 있다. 반도체 기판의 연마 처리는, 연마제(지립)와 약액을 포함하는 연마 슬러리를 이용하여, 반도체 기판과 연마 패드를 상대 운동시킴으로써, 반도체 기판 표면층의 돌출된 부분을 제거하여, 반도체 기판 표면의 층을 매끄럽게 하는 것이다.

화학적 기계 연마에서 사용되고 있는 대표적인 연마 패드로는, 미세 발포 구조(기포 직경: 약 30 ㎛ 내지 50 ㎛)를 가지는 경질 폴리우레탄을 포함하는 연마층에, 폴리우레탄 함침 부직포, 연질 발포 폴리우레탄 등을 포함하는 쿠션층이 접합된 2층 구조의 연마 패드(예를 들면, 특허문헌 1)나, 상기 연마층에 무발포 엘라스토머로 이루어지는 쿠션층이 접합된 2층 구조의 연마 패드(예를 들면, 특허문헌 2, 특허문헌 3)가 알려져 있다.

일본 특허 공개 (평)6-21028호 공보 일본 특허 제3685066호 공보 일본 특허 제3924952호 공보

종래의 2층 구조의 연마 패드에서, 폴리우레탄 함침 부직포 또는 연질 발포 폴리우레탄 등의 비교적 압축 탄성률이 낮은 발포형 쿠션층이 이용되고 있는 적층 패드에서는, 평탄화 특성이 불충분하거나, 연마층이 연마 경과에 따라 얇아지면 평탄화 특성이 저하된다는 문제가 있었다. 또한, 종래의 2층 구조의 연마 패드에서, 압축 탄성률이 높은 무발포 엘라스토머 또는 고밀도의 발포형 쿠션층이 이용되고 있는 적층 패드에서는, 평탄화 특성은 우수하지만, 연마층에 설치되어 있는 종래의 홈 형상으로는 연마가 안정적이지 못해, 패드간 연마 특성의 편차가 커지는 문제가 있었다.

즉, 종래의 연마 패드로는 연마 안정성에 문제가 있어, 평탄화 특성과 패드간 연마 특성 편차의 관점에서 불충분하였다.

본 발명의 목적은, 반도체 기판의 평탄화나 반도체 기판 상에 형성되는 절연층의 표면이나 금속 배선의 표면을 연마에 의해 평탄화하는 공정에서 바람직하게 사용되는 우수한 연마 안정성이나 평탄화 특성을 가지고, 패드간 연마 특성의 편차가 적은 연마 패드를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 연마 패드는 다음과 같다.

연마층과 쿠션층의 적층체를 포함하는 연마 패드이고,

(a) 상기 연마층의 마이크로 고무 A 경도가 75도 이상이고, 그의 두께가 0.8 mm 내지 3.0 mm이며,

(b) 상기 쿠션층이 무발포 엘라스토머로 이루어지고, 그의 두께가 0.05 mm 내지 1.5 mm이며,

(c) 상기 연마층의 표면에는 적어도 2종의 홈군이 형성되고, 상기 2종의 홈군 중 하나는 제1 홈군이고, 다른 하나는 제2 홈군이며,

(d) 상기 제1 홈군의 각 홈의 홈폭이 0.5 mm 내지 1.2 mm이고, 각 홈의 홈 피치가 7.5 mm 내지 50 mm이며,

(e) 상기 제2 홈군의 각 홈의 홈폭이 1.5 mm 내지 3 mm이고, 각 홈의 홈 피치가 20 mm 내지 50 mm이며,

(f) 상기 제1 홈군의 각 홈 및 상기 제2 홈군의 각 홈이 상기 연마층의 측단면(側端面)에 개구되어 있는 연마 패드.

본 발명의 연마 패드에서, 상기 마이크로 고무 A 경도가 80도 이상이고, 상기 쿠션층의 두께가 0.05 mm 내지 0.5 mm인 것이 바람직하다.

본 발명의 연마 패드에서, 상기 쿠션층의 인장 탄성률이 15 MPa 내지 50 MPa인 것이 바람직하다.

본 발명의 연마 패드에서, 상기 연마층과 상기 쿠션층간의 전단 접착력이 3000 gf/(20×20 ㎟) 이상인 것이 바람직하다.

본 발명의 연마 패드에서, 상기 제1 홈군을 형성하는 홈이 격자상으로 배열되고, 상기 제2 홈군을 형성하는 홈이 격자상으로 배열되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 이 연마 패드에서, 제1 홈군 및 제2 홈군의 각 홈이 직선상으로 배열되며, 또한 서로 평행하게 배열되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 연마 패드에서, 상기 연마층이 폴리우레탄과 비닐 화합물의 중합체를 함유하고 있는 발포 구조를 가지는 것이 바람직하다.

본 발명의 연마 패드에서, 상기 폴리우레탄과 상기 비닐 화합물의 중합체가 일체화한 상태에 있는 것이 바람직하다.

여기서, 폴리우레탄과 비닐 화합물의 중합체가 일체화한 상태에 있는 것은, 폴리우레탄의 상과 비닐 화합물의 중합체의 상이 서로 분리하여 존재하고 있지 않은 상태를 말한다. 이 상태는 연마층을 스폿의 크기가 50 ㎛인 현미 적외 분광 장치로 관찰한 적외 스펙트럼이, 폴리우레탄의 적외 흡수 스펙트럼과 비닐 화합물의 중합체의 적외 흡수 스펙트럼을 가지고 있으며, 연마층 전체에 걸쳐 각각의 적외 스펙트럼이 거의 동일한 상태로서 파악된다. 여기서 사용되는 현미 적외 분광 장치로서, 예를 들면 스페트라-테크(SPETRA-TECH)사 제조의 IRμs가 있다.

본 발명의 연마 패드에서, 상기 비닐 화합물의 중합체의 함유 비율이 23 중량％ 내지 66 중량％인 것이 바람직하다.

본 발명의 연마 패드에서, 상기 비닐 화합물이 CH₂=CR₁COOR₂(R₁: 메틸기, 에틸기, R₂: 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기)인 것이 바람직하다.

본 발명에 의해 우수한 연마 안정성이나 평탄화 특성을 가지고, 패드간 연마 특성의 편차가 적은 연마 패드가 제공된다.

본 발명의 연마 패드는 연마층과 쿠션층의 적층체를 포함한다.

상기 연마층은 마이크로 고무 A 경도가 75도 이상인 재료로 이루어지고, 그의 두께는 0.8 mm 내지 3.0 mm이다.

마이크로 고무 A 경도는 고분시 게이끼(주) 제조 마이크로 고무 경도계 MD-1로 측정한 경도이다. 마이크로 고무 경도계 MD-1은, 종래의 경도계에서는 측정이 곤란하였던 얇거나, 작은 시료의 경도 측정을 가능하게 한 것이다. 이 경도계는, 스프링식 고무 경도계(듀로미터) A형의 약 1/5의 축소 모델로서 설계, 제작되어 있다. 이 때문에, 그의 측정값은 스프링식 고무 경도계 A형에서의 측정값과 동일한 것으로서 생각할 수 있다. 또한, 통상의 연마 패드는 연마층 또는 경질층의 두께가 5 mm 이하로 지나치게 얇기 때문에, 스프링식 고무 경도계로는 평가할 수 없지만, 마이크로 고무 경도계 MD-1을 사용함으로써 평가할 수 있다.

연마층의 마이크로 고무 A 경도가 75도에 충족되지 않는 경우는, 평탄화 특성이 불충분하다. 연마층의 두께가 0.8 mm에 충족되지 않는 경우는, 평탄화 특성이 불충분하다. 연마층의 두께가 3.0 mm를 초과하는 경우는, 면내 균일성이 악화된다.

연마층을 형성하는 재료는 특별히 한정되지 않는다. 이러한 재료로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리우레아, 폴리스티렌, 폴리염화비닐, 폴리불화비닐리덴, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리카르보네이트, 폴리아미드, 폴리아세탈, 폴리이미드, 에폭시 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 멜라민 수지, 페놀 수지, ABS 수지, 베이크라이트, 에폭시 수지/종이, 에폭시 수지/섬유 등의 각종 적층판, FRP, 천연 고무, 네오프렌(등록상표) 고무, 클로로프렌 고무, 부타디엔 고무, 스티렌부타디엔 고무, 아크릴로니트릴부타디엔 고무, 에틸렌프로필렌 고무, 실리콘 고무, 불소 고무 등의 각종 고무 등이 있다.

연마층은 발포 구조 및 무발포 구조 중 어느 것일 수도 있다. 그러나 연마 속도, 면내 균일성 등의 연마 특성이 양호하고, 먼지, 스크래치 등의 결함이 적다는 점에서 발포 구조인 것이 바람직하다.

연마층의 발포 구조의 형성 방법으로는 공지된 방법을 사용할 수 있다. 예를 들면, 단량체 또는 중합체 중에 각종 발포제를 배합하고, 나중에 가열 등에 의해 발포시키는 방법, 단량체 또는 중합체 중에 중공의 마이크로 비드를 분산하여 경화시키고, 마이크로 비드 부분을 독립 기포로 하는 방법, 용융시킨 중합체를 기계적으로 교반하여 발포시킨 후, 냉각 경화시키는 방법, 중합체를 용매에 용해시킨 용액을 시트상으로 성막한 후, 중합체에 대한 빈용매 중에 침지하고 용매만을 추출하는 방법, 단량체를 발포 구조를 가지는 시트상 고분자 중에 함침시킨 후, 중합 경화시키는 방법 등을 들 수 있다. 이들 중에서, 연마층의 발포 구조의 형성이나 기포 직경의 조절이 비교적 간편하고, 또한 연마층의 제작도 간편하다는 점에서, 단량체를 발포 구조를 가지는 시트상 고분자 중에 함침시킨 후, 중합 경화시키는 방법이 바람직하다.

발포 구조를 가지는 시트상 고분자를 형성하는 재료는, 단량체를 함침할 수 있는 것이면 특별히 한정되지 않는다. 이러한 재료로서, 폴리우레탄, 폴리우레아, 연질 염화비닐, 천연 고무, 네오프렌(등록상표) 고무, 클로로프렌 고무, 부타디엔 고무, 스티렌부타디엔 고무, 아크릴로니트릴부타디엔 고무, 에틸렌프로필렌 고무, 실리콘 고무, 불소 고무 등의 각종 고무 등을 주성분으로 한 수지 시트나 천, 부직포, 종이 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 기포 직경을 비교적 용이하게 조절할 수 있다는 점에서, 폴리우레탄을 주성분으로 하는 재료가 바람직하다. 시트상 고분자에는, 제조되는 연마 패드의 특성 개선을 목적으로, 연마제, 윤활제, 대전 방지제, 산화 방지제, 안정제 등의 각종 첨가제가 첨가될 수도 있다.

단량체는 부가 중합, 중축합, 중부가, 부가 축합, 개환 중합 등의 중합 반응을 하는 것이면, 종류는 특별히 한정되지 않는다. 단량체로는 비닐 화합물, 에폭시 화합물, 이소시아네이트 화합물, 디카르복실산 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 시트상 고분자에 대한 함침, 중합이 용이하다는 점에서 비닐 화합물이 바람직하다. 비닐 화합물은 특별히 한정되지 않지만, 폴리우레탄에 대한 함침, 중합이 용이하다는 점에서도 바람직하다.

비닐 화합물로는 메틸아크릴레이트, 메틸메타크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, n-부틸아크릴레이트, n-부틸메타크릴레이트, 2-에틸헥실메타크릴레이트, 이소데실메타크릴레이트, n-라우릴메타크릴레이트, 2-히드록시에틸메타크릴레이트, 2-히드록시프로필메타크릴레이트, 2-히드록시부틸메타크릴레이트, 디메틸아미노에틸메타크릴레이트, 디에틸아미노에틸메타크릴레이트, 글리시딜메타크릴레이트, 에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산, 푸마르산, 푸마르산디메틸, 푸마르산디에틸, 푸마르산디프로필, 말레산, 말레산디메틸, 말레산디에틸, 말레산디프로필, 페닐말레이미드, 시클로헥실말레이미드, 이소프로필말레이미드, 아크릴로니트릴, 아크릴아미드, 염화비닐, 염화비닐리덴, 스티렌, α-메틸스티렌, 디비닐벤젠, 에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 디에틸렌글리콜디메타크릴레이트 등을 들 수 있다. 이들 단량체는 단독이어도 2종 이상을 혼합하여도 사용할 수 있다.

상술한 비닐 화합물 중에서, 메틸메타크릴레이트가 폴리우레탄에 대한 함침성이 양호하다는 점, 중합 경화가 용이하다는 점, 중합 경화된 폴리우레탄과 비닐 화합물로부터 중합되는 중합체의 경도가 높고 연마시 평탄화 특성이 양호하다는 점에서 특히 바람직하다.

연마층이 발포 구조를 가지는 경우의 평균 기포 직경은 특별히 한정되지 않지만, 20 ㎛ 내지 300 ㎛인 것이 바람직하다. 평균 기포 직경이 20 ㎛에 충족되지 않으면, 연마시의 연마 속도가 저하되거나, 연마 후 반도체 기판 표면에 스크래치, 먼지가 발생하기 쉬운 경향이 있다. 평균 기포 직경이 300 ㎛를 초과하면, 연마층의 강성이 저하됨으로써, 평탄화 특성 등의 연마 특성이 악화되거나, 연마 패드의 수명이 짧아지는 경향이 있다. 평균 기포 직경이 30 ㎛ 내지 250 ㎛인 것이 보다 바람직하다.

평균 기포 직경은, 연마층의 단면을 배율 200배로 SEM 관찰하고, 기록된 SEM 사진의 기포 직경을 화상 처리 장치로 측정하고, 그의 평균값을 취함으로써 구해진 값이다.

연마층의 밀도는 특별히 한정되지 않지만, 0.4 g/㎤ 내지 1.0 g/㎤인 것이 바람직하다. 밀도가 0.4 g/㎤보다 낮으면, 연마시 평탄화 특성이 악화되는 경향이 있다. 밀도가 1.0 g/㎤보다 높으면, 연마시 면내 균일성이 악화되거나, 연마 후 반도체 기판 표면에 스크래치, 먼지가 발생하기 쉬운 경향이 있다. 밀도가 0.5 g/㎤ 내지 0.8 g/㎤인 것이 더욱 바람직하다.

밀도는 일본 공업 규격 (JIS)K-7222에 기재된 방법에 의해 측정한 값이다.

쿠션층은 두께가 0.05 mm 내지 1.5 mm인 무발포 엘라스토머로 형성되어 있다. 상기 쿠션층에 의해, 안정적인 연마 속도와 우수한 면내 균일성이 달성된다. 두께가 0.05 mm 미만인 경우는, 면내 균일성이 악화되기 때문에 바람직하지 않다. 두께가 1.5 mm를 초과하는 경우도, 엣지부의 연마 속도가 불안정하고, 면내 균일성이 악화되기 때문에 바람직하지 않다.

무발포 엘라스토머의 쿠션층의 재료로는 천연 고무, 니트릴 고무, 네오프렌(등록상표) 고무, 폴리부타디엔 고무, 클로로프렌 고무, 열가소성 폴리우레탄 고무, 열경화성 폴리우레탄 고무, 실리콘 고무, 불소 고무 등을 들 수 있지만, 이들로 한정되지 않는다.

이들 중에서도, 폴리우레탄 고무가 바람직하고, 추가로 열가소성 폴리우레탄 고무가 비교적 두께 정밀도가 우수한 제품을 얻을 수 있고, 이형제를 사용하지 않고 성형할 수 있으며, 접착성이 우수하기 때문에 바람직하다. 열가소성 폴리우레탄은, 고무상 탄성을 나타내는 소프트 세그먼트 및 삼차원 메쉬의 매듭이 되는 하드 세그먼트로 구성되어, 상온에서는 고무 탄성을 나타내고, 고온에서는 가소화하기 때문에 압출 성형할 수 있다. 구체적으로는, 하드 세그먼트가 우레탄 결합을 가지는 폴리우레탄계 블록 중합체이고, 소프트 세그먼트가 폴리에스테르 또는 폴리에테르인 엘라스토머이다.

쿠션층을 형성하는 재료에는, 쿠션층에 필요로 하는 특성을 부여하기 위해서, 대전 방지제, 윤활제, 안정제, 염료 등의 각종 첨가제나, 다른 수지가 첨가될 수도 있다.

본 발명의 쿠션층의 인장 탄성률은 15 MPa 내지 50 MPa인 것이 연마 속도가 안정적이고, 패드간 연마 특성의 편차가 적기 때문에 바람직하다. 인장 탄성률이 15 MPa에 충족되지 않는 경우는, 엣지부의 연마 속도가 불안정하고, 면내 균일성이 나쁘기 때문에 바람직하지 않다. 인장 탄성률이 50 MPa을 초과하는 경우는, 연마 속도가 안정적이지 않기 때문에 바람직하지 않다.

연마층의 표면에는, 연마 슬러리의 유지성, 유동성의 향상, 연마층 표면으로부터의 연마 먼지 제거 효율의 향상을 목적으로 다수개의 홈이 형성된다. 이들 홈은, 홈폭의 차이에 의해서 구분되는 적어도 2종의 홈군으로 이루어진다. 상기 2종의 홈군 중 하나는 제1 홈군이라 불리고, 다른 하나는 제2 홈군이라 불린다.

제1 홈군에서의 각 홈의 홈폭은 0.5 mm 내지 1.2 mm이고, 각 홈의 홈 피치는 7.5 mm 내지 50 mm이다.

제2 홈군에서의 각 홈의 홈폭은 1.5 mm 내지 3 mm이고, 각 홈의 홈 피치는 20 mm 내지 50 mm이다.

연마층 표면의 전체면에는, 적어도 제1 홈군과 제2 홈군에 속하는 다수의 홈이 형성되고, 제1 홈군과 제2 홈군에 속하는 다수의 홈이 모두 연마층의 측단면에 개구하고 있다. 단, 전체면이라 해도, 실질적으로 문제없을 정도로 홈이 없는 영역이 있어도 관계없다. 또한, 모든 홈이 연마층의 측단면에 개구되어 있다고 해도, 실질적으로 문제없을 정도로 연마층의 측단부에 개구되지 않은 홈이 존재하여도 관계없다.

연마층 표면의 전체면에 존재하는 제1 홈군에서의 인접하는 홈끼리의 최소 거리가 홈 피치라 정의된다. 마찬가지로, 연마층 표면의 전체면에 존재하는 제2 홈군에서의 인접하는 홈끼리의 최소 거리가 홈 피치라 정의된다. 제1 홈군에서의 각 홈은 일정한 홈간 거리(홈 피치)로 연마층 표면의 전체면에 존재하고 있다. 제2 홈군의 홈 피치가 제1 홈군의 홈 피치의 정수배인 경우에는, 제1 홈군의 일부 홈이 제2 홈군의 홈과 중첩되어, 그 존재를 확인할 수 없는 경우가 있지만, 해당 홈은 존재하고 있는 것으로 한다. 일정한 홈간 거리(홈 피치)에 대해서는, 제작 상의 편차는 허용할 수 있는 것으로 한다.

제1 홈군에서의 홈폭이 0.5 mm 미만인 경우, 웨이퍼에 대한 흡착이 커지고, 웨이퍼가 연마 헤드로부터 박리되기 쉬워져, 연마가 안정적이지 못하다. 제1 홈군에서의 홈폭이 1.2 mm를 초과하는 경우, 연마 속도가 불안정해진다. 제1 홈군에서의 홈 피치가 7.5 mm에 충족되지 않는 경우는, 연마 속도가 불안정해진다. 제1 홈군에서의 홈 피치가 50 mm를 초과하는 경우는, 면내 균일성이 악화된다.

제2 홈군에서의 홈폭이 1.5 mm에 충족되지 않는 경우는, 연마 패드간 연마 특성의 편차가 커진다. 제2 홈군에서의 홈폭이 3 mm를 초과하는 경우는, 연마 속도가 불안정해진다. 제2 홈군에서의 홈 피치가 20 mm에 충족되지 않는 경우는, 연마 속도가 불안정해진다. 제2 홈군에서의 홈 피치가 50 mm를 초과하는 경우는, 면내 균일성이 악화된다.

홈의 배열 패턴은 특별히 한정되지 않지만, 격자상, 동심원상, 나선상, 방사선상 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 제1 홈군에서의 홈의 배열 패턴과 제2 홈군에서의 홈의 배열 패턴이 모두 격자상의 배열인 것이 바람직하다. 격자상의 배열임으로써, 연마 중 연마 먼지가 빠르게 제거되어, 스크래치의 발생이 억제되고 연마 속도도 안정된다. 홈의 격자상 배열에 있어서, 각 홈이 직선상으로 배열되고, 또한 각 홈이 서로 평행하게 배열되어 있는 것이 상기 이점에 추가로 홈 형성 위치의 정확성 및 홈 형성 작업의 용이성으로부터 바람직하다.

제1 홈군 및 제2 홈군의 모든 홈이 연마층의 측단부에 연결되어 있는, 즉 측단부에 개구되어 있음으로써, 연마 먼지가 연마 패드 표면으로부터 제거되어, 스크래치가 발생하기 어려워진다. 다만, 홈이 모두 연마층의 측단부에 연결되어 있어도, 실질적으로 문제없을 정도로 연마층의 측단부에 연결되어 있지 않은 홈이 존재하여도 관계없다.

홈의 깊이는 연마 패드의 수명을 가능한 한 길게 한다는 관점에서, 연마층의 두께와 홈 깊이의 차가 0.3 mm 내지 1.0 mm가 되도록 선정하는 것이 바람직하다. 연마층의 두께와 홈 깊이의 차가 0.3 mm 미만이면, 연마 패드의 역학적인 강도는 작고, 정반에서의 접합시에 홈 부분에서 접힌 주름이 발생하여 바람직하지 않다. 연마층의 두께와 홈 깊이의 차가 1.0 mm를 초과하는 경우는, 연마 패드의 수명이 짧아지기 때문에 바람직하지 않다.

홈의 횡단면 형상은 직사각형인 것이 연마 중에서의 횡단면 형상의 변형이 적기 때문에, 연마 특성이 안정되므로 바람직하다.

연마층 표면에 대한 홈의 형성 방법은 특별히 한정되지 않는다. 홈의 형성 방법으로는, 연마층의 표면을 라우터(router) 등의 장치를 사용하여 절삭 가공함으로써 홈을 형성하는 방법, 연마층의 표면에 가열된 금형, 열선 등을 접촉시키고, 접촉부를 용해시킴으로써 홈을 형성하는 방법, 홈이 형성된 금형 등을 사용하여, 처음부터 홈이 형성된 연마층을 성형하는 방법, 드릴, 톰슨칼 등으로 구멍을 형성하는 방법 등을 들 수 있다.

연마층과 쿠션층은 서로 적층되어 적층체를 형성한다. 이 적층체는 연마층과 쿠션층을 점착제 또는 접착제 등으로 직접 접합한 구조나 연마층과 쿠션층 사이에 고분자 시트를 개재시켜 각각을 점착제 또는 접착제 또는 자기 접착으로 접합한 구조일 수도 있다.

연마층과 쿠션층의 적층 방법은 특별히 한정되지 않는다. 적층 방법으로는, 라미네이터에 의한 연마층에의 양면 점착 테이프의 접합이나 각종 코터에 의한 연마층에의 접착제 도포 등의 방법에 의해, 점착재층, 접착제층을 연마층과 쿠션층 사이에 형성한 후, 라미네이터, 롤 프레스, 평판 프레스 등에 의해 가압하는 방법, 연마층과 쿠션층 사이에 고분자 시트를 개재시켜 점착제 또는 접착제 등을 도포한 후, 라미네이터, 롤 프레스, 평판 프레스 등에 의해 가압하는 방법을 들 수 있다. 또한, 그 때 연마층, 쿠션층에 악영향을 미치지 않는 범위에서 라미네이터나 프레스 자체를 가열할 수도 있다.

접착제는 특별히 한정되지 않는다. 접착제로는 우레탄계, 에폭시계, 아크릴계, 고무계 등의 각종 접착제, 이들 접착제를 필름, 부직포 등의 기재의 양면에 도포하여 제조된 각종 양면 테이프 등을 들 수 있다.

우레탄계 접착제로는, 예를 들면 시판되고 있는 1액형 또는 2액형을 이용할 수 있다.

에폭시계 접착제로는, 예를 들면 시판되고 있는 1액형 또는 2액형을 이용할 수 있다. 아크릴계 접착제 또는 고무계 접착제도 시판되고 있는 것을 이용할 수 있다.

접착제로는, 상술한 통상의 접착제 이외에, 환경, 작업성의 관점에서 무용제형의 가열 용융형 접착제도 바람직하게 사용된다. 가열 용융형 접착제는 종류에 따라서도 다르지만, 70 ℃ 내지 130 ℃ 정도의 온도에서 접착제를 용융시켜 피접착물의 한쪽 또는 양쪽에 롤 코터 등으로 도포하고, 점착성이 있는 사이에 접착하여 가압 처리 등을 실시한 후, 접착제가 냉각 고화함으로써 접착 기능이 얻어지는 것이다. 또한, 접착 후에 공기 중이나 피착체의 수분이나 습기에 의해서 가교 반응하여 경화하여, 접착 강도가 증대된 경우도 있다.

가열 용융형 접착제로는 폴리에스테르계, 변성 올레핀계, 우레탄계의 것 등을 들 수 있고, 유형도 상술한 용융 접착 후 냉각 경화시키는 유형, 용융 접착·냉각 경화 후, 추가로 공기 중의 습기와 반응하여 가교하는 2종의 유형이 있다. 폴리에스테르계 가열 용융형 접착제, 변성 올레핀계 가열 용융형 접착제 및 우레탄계 가열 용융형 접착제는 시판되고 있기 때문에, 이들을 이용할 수 있다. 양면 점착 테이프도 시판되고 있기 때문에, 이들을 이용할 수 있다.

연마층과 쿠션층의 전단 접착력의 측정:

연마층과 쿠션층의 적층체로부터 폭 20 mm, 길이 60 mm의 샘플을 잘라낸다. 샘플의 끝에서부터 40 mm의 위치에서 연마층측으로부터 접착제층 또는 고분자 시트가 완전히 절단되고, 또한 쿠션층이 완전히 절단되지 않은 깊이까지 면도기 등의 예리한 칼날로 칼자국을 넣는다. 샘플의 선단과는 반대측의 끝으로부터 40 mm의 위치에서, 쿠션층측으로부터 접착제층 또는 고분자 시트가 완전히 절단되며, 연마층이 완전히 절단되지 않은 깊이까지 마찬가지로 칼자국을 넣는다. 연마층 및 쿠션층의 각각의 표면에 접착제로 알루미늄판(360번, 내수 연마지로 표면을 연마한 것)을 첩부한다. 상기 알루미늄판을 첩부한 후 1일 이상 방치하고, 접착제가 완전히 고화된 후, 만능 시험기 "텐실론" RTG-1250(오리엔텍사 제조)을 이용하여, 상측 인장 지그에 연마층에 첩부한 알루미늄판, 하측 인장 지그에 쿠션층에 첩부한 알루미늄판을 취하고, 변위 속도 300 mm/분으로 샘플을 인장하고, 샘플 중앙부의 폭 20 mm, 길이 20 mm의 영역에서 연마층과 쿠션층이 박리했을 때의 하중을 측정하고, 그의 값을 전단 접착력이라 한다.

연마층과 쿠션층간의 전단 접착력은 3000 gf/(20×20 ㎟) 이상인 것이 바람직하다. 전단 접착력이 3000 gf/(20×20 ㎟)에 충족되지 않는 경우에는, 초기의 연마 특성에서의 면내 균일성이 불량이고, 연속 연마에서 연마 특성이 안정적이지 않기 때문에 바람직하지 않다. 전단 접착력은 6000 gf/(20×20 ㎟) 이상인 것이 더욱 바람직하다.

연마층과 쿠션층을 적층한 후, 쿠션층의 적층면과는 반대측의 면에, 연마 정반 고정용 양면 점착 테이프를 접합시키는 것이 바람직하다. 양면 점착 테이프로는 시판되고 있는 것을 이용할 수 있다.

연마층은 상술한 재료로부터 형성한 원연마층(미처리된 연마층)의 표면을 연삭함으로써 제조할 수 있다. 원연마층의 표면을 연삭함으로써, 연마층의 두께 불균일이 적어지기 때문에, 연마 특성의 안정성이 높아지고, 사용시 시작 시간의 단축이 가능해진다. 연마층과 쿠션층을 적층한 후에, 연마층의 표면을 연삭하여도 관계없다.

연마층 표면의 연삭 방법은 특별히 한정되지 않는다. 연삭 방법으로는, 샌드페이퍼에 의한 연삭, 다이아몬드 디스크나 바이트를 이용한 연삭 등을 예로 들 수 있다. 이들 중에서도 비용의 관점에서, 샌드페이퍼에 의한 연삭이 바람직하다. 또한, 샌드페이퍼를 이용한 연삭으로는, 생산성의 관점에서 와이드 벨트 샌더에 의한 연삭이 바람직하다.

연마 패드는, 연마 패드보다 큰 지그 롤을 가지는 연삭기로 연마층의 표면을 연삭함으로써 제조할 수 있다. 연마 패드보다 큰 지그 롤을 사용함으로써, 연마 패드를 전체면에 균일하게 유지하여, 두께 편차가 적은 연삭이 가능해진다. 지그 롤이 연마 패드보다 작은 경우, 연마 패드를 국부적으로 유지하기 때문에 균일하게 연삭할 수 없고, 두께 편차도 커지는 경향이 있기 때문에 바람직하지 않다.

샌드페이퍼의 번수(番手)는 특별히 한정되지 않지만, 60번 내지 400번인 것이 바람직하다. 60번보다 번수가 거칠면, 연삭 후의 표면 조도가 거칠어지고, 연마시 시작 시간이 증가하는 경향이 있기 때문에 바람직하지 않다. 한편, 400번보다 미세한 번수로는 연삭 능력이 부족하여, 작업성의 관점에서 바람직하지 않다.

샌드페이퍼 지립의 재료는 특별히 한정되지 않는다. 재료로는 알루미나, 화이트 알루미나, 알루미나 지르코니아, 탄화규소, 다이아몬드, 가넷, 에머리(emery), 플린트 등을 들 수 있다.

본 발명의 연마 패드를 이용하여, 슬러리로서 실리카계 슬러리, 산화알루미늄계 슬러리, 산화세륨계 슬러리 등을 이용하여, 반도체 웨이퍼 상에서의 절연막의 요철이나 금속 배선의 요철을 국소적으로 평탄화할 수 있다. 또한, 글로벌 단차를 작게 하거나, 디싱을 억제할 수 있다. 슬러리로는 시판되고 있는 것을 이용할 수 있다.

반도체 웨이퍼 상에 형성된 절연층으로는, 금속 배선의 층간 절연막이나 금속 배선의 하층 절연막이나 소자 분리에 사용되는 STI(Shallow Trench Isolation)가 있다. 반도체 웨이퍼 상에 형성된 금속 배선으로는 알루미늄, 텅스텐, 구리 등의 배선이 있고, 구조적으로는 상감, 듀얼 상감, 플러그가 있다. 구리가 금속 배선으로서 이용되는 경우에는, 질화규소 등의 배리어 금속도 연마 대상이 된다.

절연막은 현재 산화규소가 주류를 이루지만, 지연 시간의 문제로 저유전율 절연막이 이용되는 경우가 있다.

본 발명의 연마 패드를 이용하면 스크래치가 발생하기 어려운 상태이므로, 연마하면서 연마 상태를 양호하게 측정하는 것이 가능하다. 본 발명의 연마 패드는, 반도체 웨이퍼 이외에, 자기 헤드, 하드 디스크, 사파이어 등의 연마에 이용할 수도 있다.

이어서, 실시예 및 비교예를 이용하여 본 발명을 설명한다. 실시예 및 비교예에서 이용된 연마 패드의 각종 평가 수법은 다음과 같다.

쿠션층의 인장 탄성률:

만능 재료 시험기 "Model 5565"(인스트론(Instron)사 제조)를 이용하여 측정 온도 23 ℃, 속도 5 cm/분으로 행하고, 얻어진 선도로부터 구배를 구하여 인장 탄성률을 측정하였다. 시험편은 폭 5 mm, 길이 50 mm의 덤벨 형상으로 하였다.

연마층의 두께 및 쿠션층의 두께:

다이얼 게이지 "ID-125B"((주)미쯔토요 제조)를 사용하여, 측정압 230 gf로 연마 패드 면내의 49점에 대해서 측정하고, 이들의 평균값으로서 산출하였다.

연마층의 마이크로 고무 A 경도:

마이크로 고무 A 경도계 "MD-1"(고분시 게이끼(주) 제조)에 의해 측정하였다. 마이크로 고무 A 경도계 "MD-1"의 구성은 다음과 같다.

1.1 센서부

(1) 하중 방식: 외팔보형 판스프링

(2) 스프링 하중: 0 포인트/2.24 gf 및 100 포인트/33.85 gf

(3) 스프링 하중 오차: ±0.32 gf

(4) 압침 치수: 직경: 0.16 mm 원주형. 높이: 0.5 mm

(5) 변위 검출 방식: 왜곡 게이지식

(6) 가압각 치수: 외경 4 mm, 내경 1.5 mm

1.2 센서 구동부

(1) 구동 방식: 스텝핑 모터에 의한 상하 구동. 에어 댐퍼에 의한 강하 속도 제어.

(2) 상하 이동 스트로크: 12 mm

(3) 강하 속도: 10 mm/초 내지 30 mm/초

(4) 높이 조정 범위: 0 mm 내지 67 mm(시료 테이블과 센서 가압면의 거리)

연마층의 밀도:

JIS K-7222에 기재된 방법에 의해 측정하였다.

연마층의 평균 기포 직경:

주사형 전자 현미경 "SEM2400"(히타치 세이사꾸쇼(주) 제조)을 사용하고, 연마층 절단면을 배율 200배로 관찰한 사진을 화상 처리 장치로 해석함으로써, 사진 중에 존재하는 모든 기포 직경을 계측하고, 그의 평균값을 평균 기포 직경으로 하였다.

연마층과 쿠션층의 전단 접착력:

연마층과 쿠션층의 적층체로부터, 폭 20 mm, 길이 60 mm의 샘플을 잘라내었다. 샘플의 끝으로부터 40 mm의 위치에서, 연마층측으로부터 접착제층 또는 고분자 시트가 완전히 절단되고, 또한 쿠션층이 완전히 절단되지 않은 깊이까지 면도기 등의 예리한 칼날로 칼자국을 넣었다. 샘플의 선단과는 반대측의 끝으로부터 40 mm의 위치에서, 쿠션층측으로부터 접착제층 또는 고분자 시트가 완전히 절단되고, 또한 연마층이 완전히 절단되지 않은 깊이까지 마찬가지로 칼자국을 넣었다.

연마층 및 쿠션층 표면의 각각의 표면에 접착제로 알루미늄판(360번, 내수 연마지로 표면을 연마한 것)을 첩부하였다. 상기 알루미늄판을 첩부한 후 1일 이상 방치하여, 접착제가 완전히 고화한 후, 만능 시험기 "텐실론" RTG-1250(오리엔텍사 제조)을 이용하고, 상측 인장 지그에 연마층에 첩부한 알루미늄판, 하측 인장 지그에 쿠션층에 접합시킨 알루미늄판을 취하고, 변위 속도 300 mm/분으로 샘플을 인장하고, 샘플 중앙부의 폭 20 mm, 길이 20 mm의 영역에서 연마층과 쿠션층이 박리했을 때의 하중을 측정하고, 그 값을 전단 접착력으로 하였다.

연마 상태의 평가는 산화막을 연마한 경우는 다음 평가 방법 (I)로, 금속(텅스텐)을 연마한 경우는 다음 평가 방법 (II)로 행하였다.

연마 상태의 평가 방법 (I):

제작한 연마 패드를 연마기(어플라이드 머티리얼즈 제조 "MIRRA(등록상표)")에 부착하고, 2배로 희석한 슬러리 "SS-25"(캐봇사 제조)를 150 mm/분의 유량으로 흘리면서, 압반 속도=93 rpm, 연마 헤드 속도=89 rpm, 멤브레인 압력=4 psi, 리테이닝 링(retaining ring) 압력=5.5 psi, 내측 튜브 압력=4 psi의 연마 조건으로, 연마 시간=1 분간 산화막이 부착된 웨이퍼를 300매 연속으로 연마하였다.

50매마다의 연마 결과를 연마 안정성의 평가 결과로 하고, 최대 연마 속도와 최소 연마 속도의 차를 평균값으로 나눠, 얻어진 값에 100을 곱한 값을 구하고, 구해진 값을 안정성의 지표로 하였다. 면내 균일성은 50매마다의 면내 균일성의 각 값의 평균값을 지표로 하였다. 연마 후 웨이퍼의 연마 속도, 면내 균일성은 다음과 같이 하여 구하였다.

"람다에이스(등록상표)" VM-2000(다이니폰 스크린 세이죠(주) 제조)을 사용하여, 웨이퍼의 엣지로부터 3 mm 이내의 범위에서, 결정된 198점을 측정하고, 하기 수학식 1에 의해 각각의 점에서의 연마 속도를 산출하였다. 또한, 하기 수학식 2에 의해 면내 균일성을 산출하였다.

<수학식 1>

연마 속도=(연마 전 산화막의 두께-연마 후 산화막의 두께)/연마 시간

<수학식 2>

면내 균일성(％)=(최대 연마 속도-최소 연마 속도)/(최대 연마 속도+최소 연마 속도)×100

각 사양의 연마 패드를 10매 제조하고, 300매의 연속 테스트를 각각 행하여 각 평균 연마 속도의 최대와 최소의 차를 산출하였다. 10매의 각각의 평균 연마 속도로부터 10매의 평균 연마 속도를 산출하고, 최대와 최소의 차를 10매의 평균 연마 속도로 나눈 것을 연마 패드간 편차의 지표로 하였다.

평탄화 특성의 평가:

8인치 실리콘 웨이퍼에 20 mm 변(角)의 다이를 배치하였다. 이 20 mm 변(角)의 다이의 좌측 절반에 30 ㎛ 폭, 높이 1.2 ㎛의 알루미늄 배선을 300 ㎛ 폭의 스페이스로 라인 앤드 스페이스로 배치하고, 상기 다이의 우측 절반에 300 ㎛ 폭, 높이 1.2 ㎛의 알루미늄 배선을 30 ㎛의 스페이스로 라인 앤드 스페이스로 배치하였다. 또한, 그 위에, 절연막으로서 테트라에톡시실란을 CVD로, 두께가 3 ㎛가 되도록 형성하였다. 얻어진 웨이퍼를 평탄화 특성 평가용 웨이퍼로 하였다. 이 평탄화 특성 평가용 웨이퍼를 상기 연마 조건으로 연마하고, 좌측 절반의 300 ㎛ 폭의 스페이스와 우측 절반의 300 ㎛ 폭의 라인의 높이의 차를 단차로 하고, 평탄화 특성의 지표로 하였다.

연마 상태의 평가 방법 (II):

제작한 연마 패드를 연마기(어플라이드 머티리얼즈 제조 "MIRRA(등록상표)")에 부착하고, 2배로 희석한 "W-2000"(캐봇사 제조)에 2 ％ 과산화수소수를 첨가하여 조정한 슬러리를 140 mm/분의 유량으로 흘리면서, 압반 속도=113 rpm, 연마 헤드 속도=110 rpm, 멤브레인 압력=3.8 psi, 리테이닝 링 압력=6.0 psi, 내측 튜브 압력=6.0 psi의 연마 조건으로, 연마 시간=1 분간 텅스텐이 부착된 웨이퍼를 300매 연속으로 연마하였다.

50매마다의 연마 결과를 연마 안정성의 평가 결과로 하고, 최대 연마 속도와 최소 연마 속도의 차를 평균값로 나눠, 얻어진 값에 100을 곱한 값을 구하고, 구해진 값을 안정성의 지표로 하였다. 면내 균일성은 50매마다의 면내 균일성의 각 값의 평균값을 지표로 하였다. 연마 후 웨이퍼의 연마 속도, 면내 균일성은 다음과 같이 하여 구하였다.

"금속막 두께계 VR-120S"(고꾸사이 덴끼(주) 제조)를 사용하여, 웨이퍼의 엣지로부터 5 mm 이내의 범위에서, 결정된 49점을 측정하고, 하기 수학식 3에 의해 각각의 점에서의 연마 속도를 산출하였다. 또한, 하기 수학식 4에 의해 면내 균일성을 산출하였다.

<수학식 3>

연마 속도=(연마 전 텅스텐막의 두께-연마 후 텅스텐막의 두께)/연마 시간

<수학식 4>

면내 균일성(％)=(최대 연마 속도-최소 연마 속도)/(최대 연마 속도+최소 연마 속도)÷2×100

평탄화 특성의 평가:

SKW 어소시에이트 인크(SKW Associate, Inc.)로부터 판매되고 있는 SKW5-4 패턴 웨이퍼를 이용하여 0.25 ㎛의 라인 앤드 스페이스 부분의 오목부(디싱)를 평가하였다. 상기 패턴 웨이퍼를 연마기(어플라이드 머티리얼즈 제조 "MIRRA(등록상표)")에 부착하고, 2배로 희석한 "W-2000"(캐봇사 제조)에 2 ％ 과산화수소수를 첨가하여 조정한 슬러리를 140 mm/분의 유량으로 흘리면서, 압반 속도=113 rpm, 연마 헤드 속도=110 rpm, 멤브레인 압력=3.8 psi, 리테이닝 링 압력=6.0 psi, 내측 튜브 압력=6.0 psi의 연마 조건으로 레이저의 종점 검출을 행하고, 텅스텐이 제거된 후 과연마를 16 초간 행하여 정지시켰다. 얻어진 연마 완료된 패턴 웨이퍼의 0.25 ㎛의 라인 앤드 스페이스 부분의 오목부(디싱)를 KLA-텐콜(KLA-Tenchol)사 제조 P-15로 평가하였다.

실시예 1

액체 온도를 40 ℃로 유지한 폴리에테르폴리올: "선닉스(등록상표) FA-909"(산요 가세이 고교(주) 제조) 100 중량부, 쇄신장제: 에틸렌글리콜 8 중량부, 아민 촉매: "Dabco(등록상표) 33LV"(에어프로덕트 재팬(주) 제조) 1 중량부, 아민 촉매: "Toyocat(등록상표) ET"(도소(주) 제조) 0.1 중량부, 실리콘 정포제: "TEGOSTAB(등록상표) B8462"(Th. 골드슈미트 아게(Th. Goldschmidt AG) 제조) 0.5 중량부, 발포제: 물 0.2 중량부를 혼합하여 이루어지는 A액과, 액체 온도를 40 ℃로 유지한 이소시아네이트: "선폼(등록상표) NC-703" 95 중량부를 포함하는 B액을, RIM 성형기에 의해 토출압 15 MPa로 충돌 혼합한 후, 60 ℃로 유지한 금형 내에 토출량 500 g/초로 토출하고, 10 분간 방치함으로써, 크기 700 mm×700 mm, 두께 10 mm의 발포 폴리우레탄 블록(마이크로 고무 A 경도: 47도, 밀도: 0.77 g/㎤, 평균 기포 직경: 37 ㎛)을 제작하였다. 그 후, 상기 발포 폴리우레탄 블록을 슬라이서로 두께 3 mm로 슬라이스하였다.

이어서, 상기 발포 폴리우레탄 시트를 아조비스이소부티로니트릴 0.1 중량부를 첨가한 메틸메타크릴레이트에 45 분간 침지하였다. 얻어진 메틸메타크릴레이트가 함침된 발포 폴리우레탄 시트를, 염화비닐제 가스켓을 개재시켜 2매의 유리판 사이에 끼우고, 60 ℃에서 10 시간, 120 ℃에서 3 시간 동안 가열함으로써 중합 경화시켰다. 유리판 사이로부터 이형한 후, 50 ℃에서 진공 건조를 행하고, 경질 발포 시트를 얻었다. 얻어진 경질 발포 시트의 양면을 두께가 2.0 mm가 될 때까지 연삭 가공하여 원연마층을 제작하였다. 얻어진 원연마층의 마이크로 고무 A 경도는 92도, 밀도는 0.77 g/㎤, 평균 기포 직경은 47 ㎛, 연마층 중 폴리메틸메타크릴레이트의 함유율은 54 중량％였다.

얻어진 원연마층으로부터 직경 508 mm의 원형 연마층을 잘라내었다. 얻어진 원형의 연마층 표면에 홈폭 1 mm, 홈 피치 10 mm, 홈 깊이 1.5 mm의 격자상으로 배열된 홈으로 이루어지는 제1 홈군과, 홈폭 2 mm, 홈 피치 30 mm, 홈 깊이 1.5 mm의 격자상으로 배열된 홈으로 이루어지는 제2 홈군을, 제1 홈군과 제2 홈군의 각 홈이 서로 평행해지는 상태에서 수치 제어 라우터(NC 라우터)를 이용하여 형성하였다. 각 홈의 횡단면 형상은 거의 직사각형이었다.

이어서, 상기 연마층에 양면 점착 테이프 "442JS"(스미또모 쓰리엠(주) 제조)를 라미네이터를 사용하여 선압 1 kg/cm로 접합시킨 후, 박리지를 박리하고, 그것을 두께 0.5 mm의 열가소성 우레탄 고무 시트(인장 탄성률: 16 MPa)를 포함하는 쿠션층 위에, 라미네이터를 사용하여 선압 1 kg/cm로 접합시켜 연마 패드를 제작하였다. 제작된 연마 패드에서의 연마층과 쿠션층간의 전단 접착력은 3000 gf/(20×20 ㎟)였다. 또한, 쿠션층의 하면에 양면 점착 테이프 "442JS"(스미또모 쓰리엠(주) 제조)를 라미네이터를 사용하여 선압 1 kg/cm로 접합시켰다.

여기에 제작된 연마 패드를 연마기에 첩부하고, 상기 연마 평가 방법 (I)에 기재된 연마 조건으로 산화막이 부착된 웨이퍼 300매의 연속 연마 테스트를 행하였다. 50매마다의 연마 속도의 평균은 2530(옹스트롬/분)이고, 면내 균일성은 8.3 ％로 양호하였다. 연마 속도의 최대와 최소의 차는 120(옹스트롬/분)이었기 때문에, 안정성의 지표는 4.7 ％로 양호하였다.

절연막으로서 테트라에톡시실란을 CVD로, 두께가 3 ㎛가 되도록 형성하여 얻어진 상기 평탄화 특성용 웨이퍼를 상기 연마 조건으로 4 분간 연마하고, 단차를 측정하였다. 측정된 단차는 1200 옹스트롬으로 양호하였다. 동일한 사양의 연마 패드를 그 외에 9매 제조하여 산화막이 부착된 웨이퍼 300매의 연속 연마 테스트를 행하고, 10매의 연마 특성을 산출하였다. 연마 특성은 2510(옹스트롬/분)이었다. 최대 연마 속도와 최소 연마 속도의 차는 130(옹스트롬/분)이고, 패드간 편차는 5.1 ％로, 편차가 적은 결과가 얻어졌다.

실시예 2

실시예 1과 동일하게 하여 제작한 원연마층으로부터 직경 508 mm의 원형 연마층을 잘라내었다. 얻어진 원형의 연마층 표면에 홈폭 1.2 mm, 홈 피치 12.5 mm, 홈 깊이 1.5 mm의 격자상으로 배열된 홈으로 이루어지는 제1 홈군과, 홈폭 3 mm, 홈 피치 37.5 mm, 홈 깊이 1.5 mm의 격자상으로 배열된 홈으로 이루어지는 제2 홈군을, 제1 홈군과 제2 홈군의 각 홈이 서로 평행해지는 상태에서 NC 라우터를 이용하여 형성하였다. 각 홈의 횡단면 형상은 거의 직사각형이었다.

이어서, 상기 연마층에 양면 점착 테이프 "442JS"(스미또모 쓰리엠(주) 제조)를 라미네이터를 사용하여 선압 1 kg/cm로 접합시킨 후, 박리지를 박리하고, 그것을 두께 0.2 mm의 열가소성 우레탄 고무 시트(인장 탄성률: 20 MPa)를 포함하는 쿠션층 위에, 라미네이터를 사용하여 선압 1 kg/cm로 접합시켜 연마 패드를 제작하였다. 제작된 연마 패드에서의 연마층과 쿠션층간의 전단 접착력은 3000 gf/(20×20 ㎟)였다. 또한, 쿠션층의 하면에 양면 점착 테이프 "442JS"(스미또모 쓰리엠(주) 제조)를 라미네이터를 사용하여 선압 1 kg/cm로 접합시켰다.

여기에 제작된 연마 패드를 연마기에 첩부하고, 상기 연마 평가 방법 (I)에 기재된 연마 조건으로 산화막이 부착된 웨이퍼 300매의 연속 연마 테스트를 행하였다. 50매마다의 연마 속도의 평균은 2570(옹스트롬/분)이고, 면내 균일성은 6.3 ％로 양호하였다. 연마 속도의 최대와 최소의 차는 115(옹스트롬/분)이었기 때문에, 안정성의 지표는 4.5 ％로 양호하였다.

절연막으로서 테트라에톡시실란을 CVD로, 두께가 3 ㎛가 되도록 형성하여 얻어진 상기 평탄화 특성용 웨이퍼를 상기 연마 조건으로 4 분간 연마하고, 단차를 측정하였다. 측정된 단차는 1000 옹스트롬으로 양호하였다. 동일한 사양의 연마 패드를 그 외에 9매 제조하여 산화막이 부착된 웨이퍼 300매의 연속 연마 테스트를 행하고, 10매의 연마 특성을 산출하였다. 연마 특성은 2580(옹스트롬/분)이었다. 최대 연마 속도와 최소 연마 속도의 차는 130(옹스트롬/분)이고, 패드간 편차는 5.0 ％로, 편차가 적은 결과가 얻어졌다.

실시예 3

실시예 1과 동일하게 하여 제작한 원연마층으로부터 직경 508 mm의 원형 연마층을 잘라내었다. 얻어진 원형의 연마층 표면에 홈폭 0.7 mm, 홈 피치 7.5 mm, 홈 깊이 1.2 mm의 격자상으로 배열된 홈으로 이루어지는 제1 홈군과, 홈폭 2 mm, 홈 피치 45 mm, 홈 깊이 1.5 mm의 격자상으로 배열된 홈으로 이루어지는 제2 홈군을, 제1 홈군과 제2 홈군의 각 홈이 서로 평행해지는 상태에서 NC 라우터를 이용하여 형성하였다. 각 홈의 횡단면 형상은 거의 직사각형이었다.

이어서, 상기 연마층에 양면 점착 테이프 "442JS"(스미또모 쓰리엠(주) 제조)를 라미네이터를 사용하여 선압 1 kg/cm로 접합시킨 후, 박리지를 박리하고, 그것을 두께 0.05 mm의 열가소성 우레탄 고무 시트(인장 탄성률: 35 MPa)를 포함하는 쿠션층 위에, 라미네이터를 사용하여 선압 1 kg/cm로 접합시켜 연마 패드를 제작하였다. 제작된 연마 패드에서의 연마층과 쿠션층간의 전단 접착력은 3000 gf/(20×20 ㎟)였다. 또한, 쿠션층의 하면에 양면 점착 테이프 "442JS"(스미또모 쓰리엠(주) 제조)를 라미네이터를 사용하여 선압 1 kg/cm로 접합시켰다.

여기에 제작된 연마 패드를 연마기에 첩부하고, 상기 연마 평가 방법 (I)에 기재된 연마 조건으로 산화막이 부착된 웨이퍼 300매의 연속 연마 테스트를 행하였다. 50매마다의 연마 속도의 평균은 2500(옹스트롬/분)이고, 면내 균일성은 5.3 ％로 양호하였다. 연마 속도의 최대와 최소의 차는 100(옹스트롬/분)이었기 때문에, 안정성의 지표는 4.0 ％로 양호하였다.

절연막으로서 테트라에톡시실란을 CVD로, 두께가 3 ㎛가 되도록 형성하여 얻어진 상기 평탄화 특성용 웨이퍼를 상기 연마 조건으로 4 분간 연마하여 단차를 측정하였다. 측정된 단차는 900 옹스트롬으로 양호하였다. 동일한 사양의 연마 패드를 그 외에 9매 제조하여 산화막이 부착된 웨이퍼 300매의 연속 연마 테스트를 행하고, 10매의 연마 특성을 산출하였다. 연마 특성은 2490(옹스트롬/분)이었다. 최대 연마 속도와 최소 연마 속도의 차는 130(옹스트롬/분)이고, 패드간 편차는 5.2 ％로, 편차가 적은 결과가 얻어졌다.

실시예 4

실시예 1에서 제작된 경질 발포 시트의 양면을 두께가 1.0 mm가 될 때까지 연삭 가공하여 원연마층을 제작하였다. 얻어진 원연마층으로부터 직경 508 mm의 원형 연마층을 잘라내었다. 얻어진 원형의 연마층 표면에 홈폭 0.8 mm, 홈 피치 10.0 mm, 홈 깊이 0.4 mm의 격자상으로 배열된 홈으로 이루어지는 제1 홈군과, 홈폭 2.3 mm, 홈 피치 30 mm, 홈 깊이 0.4 mm의 격자상으로 배열된 홈으로 이루어지는 제2 홈군을, 제1 홈군과 제2 홈군의 각 홈이 서로 평행해지는 상태에서 NC 라우터를 이용하여 형성하였다. 각 홈의 횡단면 형상은 거의 직사각형이었다.

우레탄이 주성분인 반응성 핫멜트 접착제로서 "하이본(등록상표) YR713-1W"(히타치 가세이 폴리머(주) 제조)를, 롤 온도 120 ℃로 가열된 롤 코터 상에서 용융하고, 롤 코터 상에 연마층을 접촉시켜 연마층에 접착제를 도포하였다. 접착제를 도포한 후 1 분 이내에, 도포한 접착제 위에 두께 0.05 mm의 열경화성 우레탄 고무 시트(인장 탄성률: 48 MPa)를 포함하는 쿠션층을 접합시키고, 롤 프레스 선압 1.5 kg/cm로 빠르게 쌍방을 압착시켜 연마 패드를 제작하였다. 고화 후 접착제의 두께는 80 ㎛였다. 제작된 연마 패드에서의 연마층과 쿠션층간의 전단 접착력은 12500 gf/(20×20 ㎟)였다. 또한, 쿠션층의 하면에 양면 점착 테이프 "442JS"(스미또모 쓰리엠(주) 제조)를 라미네이터를 사용하여 선압 1 kg/cm로 접합시켰다.

여기에 제작된 연마 패드를 연마기에 첩부하고, 상기 연마 평가 방법 (I)에 기재된 연마 조건으로 산화막이 부착된 웨이퍼 300매의 연속 연마 테스트를 행하였다. 50매마다의 연마 속도의 평균은 2700(옹스트롬/분)이고, 면내 균일성은 7.5 ％로 양호하였다. 연마 속도의 최대와 최소의 차는 100(옹스트롬/분)이었기 때문에, 안정성의 지표는 3.7 ％로 양호하였다.

절연막으로서 테트라에톡시실란을 CVD로, 두께가 3 ㎛가 되도록 형성하여 얻어진 상기 평탄화 특성용 웨이퍼를 상기 연마 조건으로 4 분간 연마하여 단차를 측정하였다. 측정된 단차는 1000 옹스트롬으로 양호하였다. 동일한 사양의 연마 패드를 그 외에 9매 제조하여 산화막이 부착된 웨이퍼 300매의 연속 연마 테스트를 행하고, 10매의 연마 특성을 산출하였다. 연마 특성은 2690(옹스트롬/분)이었다. 최대 연마 속도와 최소 연마 속도의 차는 110(옹스트롬/분)이고, 패드간 편차는 4.1 ％로, 편차가 적은 결과가 얻어졌다.

실시예 5

실시예 1에서 제작된 경질 발포 시트의 양면을 두께가 0.8 mm가 될 때까지 연삭 가공하여 원연마층을 제작하였다. 얻어진 원연마층으로부터 직경 508 mm의 원형 연마층을 잘라내었다. 얻어진 원형의 연마층 표면에 홈폭 1.0 mm, 홈 피치 10.0 mm, 홈 깊이 0.2 mm의 격자상으로 배열된 홈으로 이루어지는 제1 홈군과, 홈폭 2.0 mm, 홈 피치 30 mm, 홈 깊이 0.2 mm의 격자상으로 배열된 홈으로 이루어지는 제2 홈군을, 제1 홈군과 제2 홈군의 각 홈이 서로 평행해지는 상태에서 NC 라우터를 이용하여 형성하였다. 각 홈의 횡단면 형상은 거의 직사각형이었다.

우레탄이 주성분인 반응성 핫멜트 접착제로서 "하이본(등록상표) YR713-1W"(히타치 가세이 폴리머(주) 제조)를 롤 온도 120 ℃로 가열된 롤 코터 상에서 용융하고, 롤 코터 상에 연마층을 접촉시켜 연마층에 접착제를 도포하였다. 접착제를 도포한 후 1 분 이내에, 도포한 접착제 위에 두께 0.2 mm의 열가소성 우레탄 고무 시트(인장 탄성률: 18 MPa)를 포함하는 쿠션층을 접합시키고, 롤 프레스 선압 1.5 kg/cm로 빠르게 쌍방을 압착시켜 연마 패드를 제작하였다. 고화 후 접착제의 두께는 50 ㎛였다. 제작된 연마 패드에서의 연마층과 쿠션층간의 전단 접착력은 9500 gf/(20×20 ㎟)였다. 또한, 쿠션층 아래에 양면 점착 테이프 "442JS"(스미또모 쓰리엠(주) 제조)를 라미네이터를 사용하여 선압 1 kg/cm로 접합시켰다.

여기에 제작된 연마 패드를 연마기에 첩부하고, 상기 연마 평가 방법 (I)에 기재된 연마 조건으로 산화막이 부착된 웨이퍼 300매의 연속 연마 테스트를 행하였다. 50매마다의 연마 속도의 평균은 2300(옹스트롬/분)이고, 면내 균일성은 8.5 ％로 양호하였다. 연마 속도의 최대와 최소의 차는 80(옹스트롬/분)이었기 때문에, 안정성의 지표는 3.5 ％로 양호하였다.

절연막으로서 테트라에톡시실란을 CVD로, 두께가 3 ㎛가 되도록 형성하여 얻어진 상기 평탄화 특성용 웨이퍼를 상기 연마 조건으로 4 분간 연마하여 단차를 측정하였다. 측정된 단차는 1350 옹스트롬으로 양호하였다. 동일한 사양의 연마 패드를 그 외에 9매 제조하여 산화막이 부착된 웨이퍼 300매의 연속 연마 테스트를 행하고, 10매의 연마 특성을 산출하였다. 연마 특성은 2340(옹스트롬/분)이었다. 최대 연마 속도와 최소 연마 속도의 차는 90(옹스트롬/분)이고, 패드간 편차는 3.8 ％로, 편차가 적은 결과가 얻어졌다.

실시예 6

실시예 1에서 제작된 경질 발포 시트의 양면을 두께가 1.5 mm가 될 때까지 연삭 가공하여 원연마층을 제작하였다. 얻어진 원연마층으로부터 직경 508 mm의 원형 연마층을 잘라내었다. 얻어진 원형의 연마층 표면에 홈폭 1.0 mm, 홈 피치 45.0 mm, 홈 깊이 0.7 mm의 격자상으로 배열된 홈으로 이루어지는 제1 홈군과, 홈폭 2.0 mm, 홈 피치 45 mm, 홈 깊이 0.9 mm의 격자상으로 배열된 홈으로 이루어지는 제2 홈군 B를, 제1 홈군의 홈 피치와 제2 홈군의 홈 피치가 피치의 1/2씩 어긋나 쌍방의 홈군의 홈끼리 중첩되지 않고, 또한 각 홈이 서로 평행해지는 상태에서 NC 라우터를 이용하여 형성하였다. 각 홈의 횡단면 형상은 거의 직사각형이었다.

우레탄이 주성분인 반응성 핫멜트 접착제로서 "하이본(등록상표) YR713-1W"(히타치 가세이 폴리머(주) 제조)를, 롤 온도 120 ℃로 가열된 롤 코터 상에서 용융하고, 롤 코터 상에 연마층을 접촉시켜 연마층에 접착제를 도포하였다. 접착제를 도포한 후 1 분 이내에, 도포한 접착제 위에 두께 0.15 mm의 열가소성 우레탄 고무 시트(인장 탄성률: 24 MPa)를 포함하는 쿠션층을 접합시키고, 롤 프레스 선압 1.5 kg/cm로 빠르게 쌍방을 압착시켜 연마 패드를 제작하였다. 고화 후 접착제의 두께는 50 ㎛였다. 제작된 연마 패드에서의 연마층과 쿠션층간의 전단 접착력은 9500 gf/(20×20 ㎟)였다. 또한, 쿠션층의 하면에 양면 점착 테이프 "442JS"(스미또모 쓰리엠(주) 제조)를 라미네이터를 사용하여 선압 1 kg/cm로 접합시켰다.

여기에 제작된 연마 패드를 연마기에 첩부하고, 연마 평가 방법 (II)에 기재된 연마 조건으로, 300매의 텅스텐막의 연속 연마 테스트를 행하였다. 50매마다의 연마 속도의 평균은 4500(옹스트롬/분)이고, 면내 균일성은 3.5 ％로 양호하였다. 연마 속도의 최대와 최소의 차는 144(옹스트롬/분)이었기 때문에, 안정성의 지표는 3.2 ％로 양호하였다.

텅스텐용 평탄화 특성용 웨이퍼를 상기 연마 조건으로 연마하고, 단차를 측정하였다. 측정된 단차는 350 옹스트롬으로 양호하였다. 동일한 사양의 연마 패드를 그 외에 9매 제조하여 텅스텐막 300매의 연속 연마 테스트를 행하고, 10매의 연마 특성을 산출하였다. 연마 특성은 4480(옹스트롬/분)이었다. 최대 연마 속도와 최소 연마 속도의 차는 188(옹스트롬/분)이고, 패드간 편차는 4.2 ％로, 편차가 적은 결과가 얻어졌다.

실시예 7

액체 온도를 40 ℃로 유지한 폴리에테르폴리올: "선닉스(등록상표) FA-909"(산요 가세이 고교(주) 제조) 100 중량부, 쇄신장제: 에틸렌글리콜 8 중량부, 아민 촉매: "Dabco(등록상표) 33LV"(에어프로덕트 재팬(주) 제조) 1 중량부, 아민 촉매: "Toyocat(등록상표) ET"(도소(주) 제조) 0.1 중량부, 실리콘 정포제: "TEGOSTAB(등록상표) B8462"(Th. 골드슈미트 아게 제조) 0.5 중량부, 발포제: 물 1.0 중량부를 혼합하여 이루어지는 A액과, 액체 온도를 40 ℃로 유지한 이소시아네이트: "선폼(등록상표) NC-703" 95 중량부로 이루어지는 B액을, RIM 성형기에 의해 토출압 15 MPa로 충돌 혼합한 후, 60 ℃로 유지한 금형 내에 토출량 500 g/초로 토출하고 10 분간 방치함으로써, 크기 700×700 mm, 두께 10 mm의 발포 폴리우레탄 블록(마이크로 고무 A 경도: 38도, 밀도: 0.55 g/㎤, 평균 기포 직경: 63 ㎛)을 제작하였다. 그 후, 상기 발포 폴리우레탄 블록을 슬라이서로 두께 3 mm로 슬라이스하여 발포 폴리우레탄 시트를 제작하였다.

이어서, 상기 발포 폴리우레탄 시트를 아조비스이소부티로니트릴 0.1 중량부를 첨가한 메틸메타크릴레이트에 10 분간 침지하였다. 얻어진 메틸메타크릴레이트가 함침된 발포 폴리우레탄 시트를 염화비닐제 가스켓을 개재시켜 2매의 유리판 사이에 끼우고, 60 ℃에서 10 시간, 120 ℃에서 3 시간 동안 가열함으로써 중합 경화시켰다. 유리판 사이로부터 이형한 후, 50 ℃에서 진공 건조를 행하여 경질 발포 시트를 얻었다. 얻어진 경질 발포 시트의 양면을 두께 1.5 mm까지 연삭 가공하여 원연마층을 제작하였다. 얻어진 원연마층의 마이크로 고무 A 경도는 80도, 밀도는 0.56 g/㎤, 평균 기포 직경은 65 ㎛, 연마층 중 폴리메틸메타크릴레이트의 함유율은 47 중량％였다.

얻어진 원연마층으로부터 직경 508 mm의 원형 연마층을 잘라내었다. 얻어진 원형의 연마층 표면에 홈폭 1.0 mm, 홈 피치 40.0 mm, 홈 깊이 0.9 mm의 격자상으로 배열된 홈으로 이루어지는 제1 홈군과, 홈폭 2.0 mm, 홈 피치 40 mm, 홈 깊이 0.9 mm의 격자상으로 배열된 홈으로 이루어지는 제2 홈군을, 제1 홈군의 홈 피치와 제2 홈군의 홈 피치가 피치의 1/2씩 어긋나 쌍방의 홈군의 홈끼리 중첩되지 않고, 또한 각 홈이 서로 평행해지는 상태에서 NC 라우터를 이용하여 형성하였다. 각 홈의 횡단면 형상은 거의 직사각형이었다.

우레탄이 주성분인 반응성 핫멜트 접착제로서 "하이본(등록상표) YR713-1W"(히타치 가세이 폴리머(주) 제조)를, 롤 온도 120 ℃로 가열된 롤 코터 상에서 용융하고, 롤 코터 상에 연마층을 접촉시켜 연마층에 접착제를 도포하였다. 접착제를 도포한 후 1 분 이내에, 도포한 접착제 위에 두께 0.1 mm의 폴리에스테르 필름을 접합시키고, 롤 프레스 선압 1.5 kg/cm로 빠르게 쌍방을 압착시켰다. 또한, 연마층과 0.1 mm의 폴리에스테르 필름 접합품의 폴리에스테르 필름면에, 접착제로서 "하이본(등록상표) YR713-1W"(히타치 가세이 폴리머(주) 제조)를, 롤 온도 120 ℃로 가열된 롤 코터 상에서 용융하고, 롤 코터로 도포하였다.

접착제를 도포한 후 1 분 이내에 롤 프레스 선압 1.5 kg/cm로, 폴리에스테르 필름면에 두께 0.5 mm의 열가소성 우레탄 고무 시트(인장 탄성률: 24 MPa)를 포함하는 쿠션층을 빠르게 접합시키고, 롤 프레스 선압 1.5 kg/cm로 쌍방을 빠르게 압착시켜 연마 패드를 제작하였다. 고화 후 접착제의 두께는 50 ㎛였다. 제작된 연마 패드에서의 연마층과 쿠션층간의 전단 접착력은 9500 gf/(20×20 ㎟)였다. 또한, 쿠션층의 하면에 양면 점착 테이프 "442JS"(스미또모 쓰리엠(주) 제조)를 라미네이터를 사용하여 선압 1 kg/cm로 접합시켰다.

여기에 제작된 연마 패드를 연마기에 첩부하고, 상기 연마 평가 방법 (II)에 기재된 연마 조건으로 300매의 텅스텐막의 연속 연마 테스트를 행하였다. 50매마다의 연마 속도의 평균은 4700(옹스트롬/분)이고, 면내 균일성은 5.0 ％로 양호하였다. 연마 속도의 최대와 최소의 차는 146(옹스트롬/분)이었기 때문에, 안정성의 지표는 3.1 ％로 양호하였다.

텅스텐용 평탄화 특성용 웨이퍼를 상기 연마 조건으로 연마하고, 단차를 측정하였다. 측정된 단차는 400 옹스트롬으로 양호하였다. 동일한 사양의 연마 패드를 그 외에 9매 제조하여 텅스텐막 300매의 연속 연마 테스트를 행하고, 10매의 연마 특성을 산출하였다. 연마 특성은 4780(옹스트롬/분)이었다. 최대 연마 속도와 최소 연마 속도의 차는 177(옹스트롬/분)이고, 패드간 편차는 3.7 ％로, 편차가 적은 결과가 얻어졌다.

실시예 8

실시예 7과 동일한 발포 폴리우레탄 블록을 제조하고, 슬라이서로 두께 3 mm로 슬라이스하여 발포 폴리우레탄 시트를 제작하였다.

이어서, 상기 발포 폴리우레탄 시트를 아조비스이소부티로니트릴 0.1 중량부를 첨가한 메틸메타크릴레이트에 8 분간 침지하였다. 얻어진 메틸메타크릴레이트가 함침된 발포 폴리우레탄 시트를, 염화비닐제 가스켓을 개재시켜 2매의 유리판 사이에 끼우고, 60 ℃에서 10 시간, 120 ℃에서 3 시간 동안 가열함으로써 중합 경화시켰다. 유리판 사이로부터 이형한 후, 50 ℃에서 진공 건조를 행하여 경질 발포 시트를 얻었다. 얻어진 경질 발포 시트의 양면을 두께 1.5 mm까지 연삭 가공하여 원연마층을 제작하였다. 얻어진 원연마층의 마이크로 고무 A 경도는 76도, 밀도는 0.54 g/㎤, 평균 기포 직경은 62 ㎛, 연마층 중 폴리메틸메타크릴레이트의 함유율은 41 중량％였다.

우레탄이 주성분인 반응성 핫멜트 접착제로서 "하이본(등록상표) YR713-1W"(히타치 가세이 폴리머(주) 제조)를, 롤 온도 120 ℃로 가열된 롤 코터 상에서 용융하고, 롤 코터 상에 연마층을 접촉시켜 연마층에 접착제를 도포하였다. 접착제를 도포한 후 1 분 이내에, 도포한 접착제 위에 두께 0.1 mm의 폴리에스테르 필름을 접합시키고, 롤 프레스 선압 1.5 kg/cm로 빠르게 쌍방을 압착시켰다. 또한, 연마층과 0.1 mm의 폴리에스테르 필름 접합품의 폴리에스테르 필름면에, 접착제로서 "하이본(등록상표) YR713-1W"(히타치 가세이 폴리머(주) 제조)를, 롤 온도 120 ℃로 가열된 롤 코터 상에서 용융하고 롤 코터로 도포하였다.

접착제를 도포한 후 1 분 이내에 롤 프레스 선압 1.5 kg/cm로, 폴리에스테르 필름면에 두께 1.5 mm의 열가소성 우레탄 고무 시트(인장 탄성률: 18 MPa)를 포함하는 쿠션층을 빠르게 접합시키고, 롤 프레스 선압 1.5 kg/cm로 쌍방을 빠르게 압착시켜 연마 패드를 제작하였다. 고화 후 접착제의 두께는 50 ㎛였다. 제작된 연마 패드에서의 연마층과 쿠션층간의 전단 접착력은 9300 gf/(20×20 ㎟)였다. 또한, 쿠션층의 하면에 양면 점착 테이프 "442JS"(스미또모 쓰리엠(주) 제조)를 라미네이터를 사용하여 선압 1 kg/cm로 접합시켰다.

여기에 제작된 연마 패드를 연마기에 첩부하고, 상기 연마 평가 방법 (II)에 기재된 연마 조건으로 300매의 텅스텐막의 연속 연마 테스트를 행하였다. 50매마다의 연마 속도의 평균은 4900(옹스트롬/분)이고, 면내 균일성은 5.0 ％로 양호하였다. 연마 속도의 최대와 최소의 차는 157(옹스트롬/분)이었기 때문에, 안정성의 지표는 3.2 ％로 양호하였다.

텅스텐용 평탄화 특성용 웨이퍼를 상기 연마 조건으로 연마하고, 단차를 측정하였다. 측정된 단차는 450 옹스트롬으로 양호하였다. 동일한 사양의 연마 패드를 그 외에 9매 제조하여 텅스텐막 300매의 연속 연마 테스트를 행하고, 10매의 연마 특성을 산출하였다. 연마 특성은 4850(옹스트롬/분)이었다. 최대 연마 속도와 최소 연마 속도의 차는 175(옹스트롬/분)이고, 패드간 편차는 3.6 ％로, 편차가 적은 결과가 얻어졌다.

비교예 1

실시예 1과 동일하게 하여 제작한 원연마층으로부터 직경 508 mm의 원형 연마층을 잘라내었다. 얻어진 원형의 연마층 표면에 홈폭 0.4 mm, 홈 피치 3 mm, 홈 깊이 1.5 mm의 격자상으로 배열된 홈으로 이루어지는 제1 홈군과, 홈폭 1.5 mm, 홈 피치 20 mm, 홈 깊이 1.5 mm의 격자상으로 배열된 홈으로 이루어지는 제2 홈군을, 제1 홈군과 제2 홈군의 각 홈이 서로 평행해지는 상태에서 NC 라우터를 이용하여 형성하였다. 각 홈의 횡단면 형상은 직사각형이었다.

이어서, 상기 연마층에 양면 점착 테이프 "442JS"(스미또모 쓰리엠(주) 제조)를 라미네이터를 사용하여 선압 1 kg/cm로 접합시킨 후, 박리지를 박리하고, 그것을 두께 0.3 mm의 열가소성 우레탄 고무 시트(인장 탄성률: 25 MPa)를 포함하는 쿠션층 위에 라미네이터를 사용하여 선압 1 kg/cm로 접합시켜 연마 패드를 제작하였다. 제작된 연마 패드에서의 연마층과 쿠션층간의 전단 접착력은 3000 gf/(20×20 ㎟)였다. 또한, 쿠션층의 하면에 양면 점착 테이프 "442JS"(스미또모 쓰리엠(주) 제조)를, 라미네이터를 사용하여 선압 1 kg/cm로 접합시켰다.

여기에 제작된 연마 패드를 연마기에 첩부하여 상기 연마 평가 방법 (I)에 기재된 연마 조건으로 산화막이 부착된 웨이퍼 300매의 연속 연마 테스트를 행하였다. 그러나, 테스트 도중에 웨이퍼가 연마층에 흡착되어, 안정적인 연속 연마가 불가능하였다.

비교예 2

실시예 1에서 제작된 경질 발포 시트의 양면을 두께가 1.5 mm가 될 때까지 연삭 가공하여 원연마층을 제작하였다. 얻어진 원연마층으로부터 직경 508 mm의 원형 연마층을 잘라내었다. 얻어진 원형의 연마층 표면에 홈폭 1.3 mm, 홈 피치 5.0 mm, 홈 깊이 0.9 mm의 격자상으로 배열된 홈으로 이루어지는 제1 홈군과, 홈폭 2.0 mm, 홈 피치 25 mm, 홈 깊이 0.9 mm의 격자상으로 배열된 홈으로 이루어지는 제2 홈군을, 제1 홈군과 제2 홈군의 각 홈이 서로 평행해지는 상태에서 NC 라우터를 이용하여 형성하였다. 각 홈의 횡단면 형상은 거의 직사각형이었다.

우레탄이 주성분인 반응성 핫멜트 접착제로서 "하이본(등록상표) YR713-1W"(히타치 가세이 폴리머(주) 제조)를, 롤 온도 120 ℃로 가열된 롤 코터 상에서 용융하고, 롤 코터 상에 연마층을 접촉시켜 연마층에 접착제를 도포하였다. 접착제를 도포한 후 1 분 이내에, 도포한 접착제 위에 두께 0.3 mm의 열가소성 우레탄 고무 시트(인장 탄성률: 25 MPa)를 포함하는 쿠션층을 접합시키고, 롤 프레스 선압 1.5 kg/cm로 빠르게 쌍방을 압착시켜 연마 패드를 제작하였다. 고화 후 접착제의 두께는 60 ㎛였다. 제작된 연마 패드에서의 연마층과 쿠션층간의 전단 접착력은 10500 gf/(20×20 ㎟)였다. 또한, 쿠션층의 하면에 양면 점착 테이프 "442JS"(스미또모 쓰리엠(주) 제조)를 라미네이터를 사용하여 선압 1 kg/cm로 접합시켰다.

여기에 제작된 연마 패드를 연마기에 첩부하고, 상기 연마 평가 방법 (I)에 기재된 연마 조건으로 산화막이 부착된 웨이퍼 300매의 연속 연마 테스트를 행하였다. 50매마다의 연마 속도의 평균은 2600(옹스트롬/분)이고, 면내 균일성은 6.5 ％로 양호하였다. 연마 속도의 최대와 최소의 차는 300(옹스트롬/분)이었기 때문에, 안정성의 지표는 11.5 ％이고, 연마가 안정적이지 않다는 결과가 얻어졌다.

비교예 3

실시예 1에서 제작된 경질 발포 시트의 양면을 두께가 1.5 mm가 될 때까지 연삭 가공하여 원연마층을 제작하였다. 얻어진 원연마층으로부터 직경 508 mm의 원형 연마층을 잘라내었다. 얻어진 원형의 연마층 표면에 홈폭 1 mm, 홈 피치 5.0 mm, 홈 깊이 0.9 mm의 격자상으로 배열된 홈으로 이루어지는 제1 홈군과, 홈폭 2.0 mm, 홈 피치 15 mm, 홈 깊이 0.9 mm의 격자상으로 배열된 홈으로 이루어지는 제2 홈군을, 제1 홈군과 제2 홈군의 각 홈이 서로 평행해지는 상태에서 NC 라우터를 이용하여 형성하였다. 각 홈의 횡단면 형상은 거의 직사각형이었다.

여기에 제작된 연마 패드를 연마기에 첩부하고, 상기 연마 평가 방법 (I)에 기재된 연마 조건으로 산화막이 부착된 웨이퍼 300매의 연속 연마 테스트를 행하였다. 50매마다의 연마 속도의 평균은 2600(옹스트롬/분)이고, 면내 균일성은 6.5 ％로 양호하였다. 연마 속도의 최대와 최소의 차는 400(옹스트롬/분)이었기 때문에, 안정성의 지표는 15.4 ％이고, 연마가 안정적이지 않다는 결과가 얻어졌다.

비교예 4

실시예 1에서 제작된 경질 발포 시트의 양면을 두께가 1.5 mm가 될 때까지 연삭 가공하여 원연마층을 제작하였다. 얻어진 원연마층으로부터 직경 508 mm의 원형 연마층을 잘라내었다. 얻어진 원형의 연마층 표면에 홈폭 1 mm, 홈 피치 2.0 mm, 홈 깊이 0.9 mm의 격자상으로 배열된 홈으로 이루어지는 제1 홈군과, 홈폭 2.0 mm, 홈 피치 20 mm, 홈 깊이 0.9 mm의 격자상으로 배열된 홈으로 이루어지는 제2 홈군을, 제1 홈군과 제2 홈군의 각 홈이 서로 평행해지는 상태에서 NC 라우터를 이용하여 형성하였다. 각 홈의 횡단면 형상은 거의 직사각형이었다.

우레탄이 주성분인 반응성 핫멜트 접착제로서 "하이본(등록상표) YR713-1W"(히타치 가세이 폴리머(주) 제조)를, 롤 온도 120 ℃로 가열된 롤 코터 상에서 용융하여 롤 코터 상에 연마층을 접촉시키고, 연마층에 접착제를 도포하였다. 접착제를 도포한 후 1 분 이내에, 도포한 접착제 위에 두께 0.3 mm의 열가소성 우레탄 고무 시트(인장 탄성률: 25 MPa)를 포함하는 쿠션층을 접합시키고, 롤 프레스 선압 1.5 kg/cm로 빠르게 쌍방을 압착시켜 연마 패드를 제작하였다. 고화 후 접착제의 두께는 60 ㎛였다. 제작된 연마 패드에서의 연마층과 쿠션층간의 전단 접착력은 10500 gf/(20×20 ㎟)였다. 또한, 쿠션층의 하면에 양면 점착 테이프 "442JS"(스미또모 쓰리엠(주) 제조)를 라미네이터를 사용하여 선압 1 kg/cm로 접합시켰다.

여기에 제작된 연마 패드를 연마기에 첩부하고, 상기 연마 평가 방법 (I)에 기재된 연마 조건으로 산화막이 부착된 웨이퍼 300매의 연속 연마 테스트를 행하였다. 50매마다의 연마 속도의 평균은 2500(옹스트롬/분)이고, 면내 균일성은 6.5 ％로 양호하였다. 연마 속도의 최대와 최소의 차는 350(옹스트롬/분)이었기 때문에, 안정성의 지표는 14 ％이고, 연마가 안정적이지 않다는 결과가 얻어졌다.

비교예 5

실시예 1에서 제작된 경질 발포 시트의 양면을 두께가 1.5 mm가 될 때까지 연삭 가공하여 원연마층을 제작하였다. 얻어진 원연마층으로부터 직경 508 mm의 원형 연마층을 잘라내었다. 얻어진 원형의 연마층 표면에 홈폭 1 mm, 홈 피치 5.0 mm, 홈 깊이 0.9 mm의 격자상으로 배열된 홈으로 이루어지는 제1 홈군과, 홈폭 2.0 mm, 홈 피치 55 mm, 홈 깊이 0.9 mm의 격자상으로 배열된 홈으로 이루어지는 제2 홈군을, 제1 홈군과 제2 홈군의 각 홈이 서로 평행해지는 상태에서 NC 라우터를 이용하여 형성하였다. 각 홈의 횡단면 형상은 거의 직사각형이었다.

여기에 제작된 연마 패드를 연마기에 첩부하고, 상기 연마 평가 방법 (I)에 기재된 연마 조건으로 산화막이 부착된 웨이퍼 300매의 연속 연마 테스트를 행하였다. 50매마다의 연마 속도의 평균은 2500(옹스트롬/분)이고, 면내 균일성은 13.0 ％로 불량이었다.

비교예 6

실시예 1에서 제작된 경질 발포 시트의 양면을 두께가 1.5 mm가 될 때까지 연삭 가공하여 원연마층을 제작하였다. 얻어진 원연마층으로부터 직경 508 mm의 원형 연마층을 잘라내었다. 얻어진 원형의 연마층 표면에 홈폭 1 mm, 홈 피치 5.0 mm, 홈 깊이 0.9 mm의 격자상으로 배열된 홈으로 이루어지는 제1 홈군과, 홈폭 1.4 mm, 홈 피치 25 mm, 홈 깊이 0.9 mm의 격자상으로 배열된 홈으로 이루어지는 제2 홈군을, 제1 홈군과 제2 홈군의 각 홈이 서로 평행해지는 상태에서 NC 라우터를 이용하여 형성하였다. 각 홈의 횡단면 형상은 거의 직사각형이었다.

여기에 제작된 연마 패드를 연마기에 첩부하여 상기 연마 평가 방법 (I)에 기재된 연마 조건으로 산화막이 부착된 웨이퍼 300매의 연속 연마 테스트를 행하였다. 50매마다의 연마 속도의 평균은 2500(옹스트롬/분)이고, 면내 균일성은 7.5 ％로 양호하였다. 연마 속도의 최대와 최소의 차는 100(옹스트롬/분)이었기 때문에, 안정성의 지표는 3.7 ％로 양호하였다.

절연막으로서 테트라에톡시실란을 CVD로, 두께가 3 ㎛가 되도록 형성하여 얻어진 상기 평탄화 특성용 웨이퍼를 상기 연마 조건으로 4 분간 연마하여 단차를 측정하였다. 측정된 단차는 1100 옹스트롬으로 양호하였다. 동일한 사양의 연마 패드를 그 외에 9매 제조하여 산화막이 부착된 웨이퍼 300매의 연속 연마 테스트를 행하고, 10매의 연마 특성을 산출하였다. 연마 특성은 2790(옹스트롬/분)이었다. 최대 연마 속도와 최소 연마 속도의 차는 350(옹스트롬/분)이고, 패드간 편차는 12.5 ％로, 편차가 많다는 결과가 얻어졌다.

비교예 7

실시예 1에서 제작된 경질 발포 시트의 양면을 두께가 1.5 mm가 될 때까지 연삭 가공하여 원연마층을 제작하였다. 얻어진 원연마층으로부터 직경 508 mm의 원형 연마층을 잘라내었다. 얻어진 원형의 연마층 표면에 홈폭 1 mm, 홈 피치 5.0 mm, 홈 깊이 0.9 mm의 격자상으로 배열된 홈으로 이루어지는 제1 홈군과, 홈폭 3.2 mm, 홈 피치 25 mm, 홈 깊이 0.9 mm의 격자상으로 배열된 홈으로 이루어지는 제2 홈군을, 제1 홈군과 제2 홈군의 각 홈이 서로 평행해지는 상태에서 NC 라우터를 이용하여 형성하였다. 각 홈의 횡단면 형상은 거의 직사각형이었다.

여기에 제작된 연마 패드를 연마기에 첩부하고, 상기 연마 평가 방법 (I)에 기재된 연마 조건으로 산화막이 부착된 웨이퍼 300매의 연속 연마 테스트를 행하였다. 50매마다의 연마 속도의 평균은 2600(옹스트롬/분)이고, 면내 균일성은 7.5 ％로 양호하였다. 연마 속도의 최대와 최소의 차는 400(옹스트롬/분)이었기 때문에, 안정성의 지표는 15.3 ％로 불량이었다.

비교예 8

실시예 1에서 제작한 원연마층으로부터 직경 508 mm의 원형 연마층을 잘라내었다. 얻어진 원형의 연마층 표면에 홈폭 1.2 mm, 홈 피치 12.5 mm, 홈 깊이 1.5 mm의 격자상으로 배열된 홈으로 이루어지는 제1 홈군과, 홈폭 3 mm, 홈 피치 37.5 mm, 홈 깊이 1.5 mm의 격자상으로 배열된 홈을 포함하는 제2 홈을, 제1 홈군과 제2 홈군의 각 홈이 서로 평행해지는 상태에서 NC 라우터를 이용하여 형성하였다. 각 홈의 횡단면 형상은 거의 직사각형이었다.

우레탄이 주성분인 반응성 핫멜트 접착제로서 "하이본(등록상표) YR713-1W"(히타치 가세이 폴리머(주) 제조)를, 롤 온도 120 ℃로 가열된 롤 코터 상에서 용융하여 롤 코터 상에 연마층을 접촉시키고, 연마층에 접착제를 도포하였다. 접착제를 도포한 후 1 분 이내에, 도포한 접착제 위에 두께 1.7 mm의 열가소성 폴리우레탄우레탄 시트(인장 탄성률: 25 MPa)를 포함하는 쿠션층을 접합시키고, 롤 프레스 선압 1.5 kg/cm로 빠르게 쌍방을 압착시켜 연마 패드를 제작하였다. 고화 후 접착제의 두께는 70 ㎛였다. 제작된 연마 패드에서의 연마층과 쿠션층간의 전단 접착력은 9500 gf/(20×20 ㎟)였다. 또한, 쿠션층의 하면에 양면 점착 테이프 "442JS"(스미또모 쓰리엠(주) 제조)를 라미네이터를 사용하여 선압 1 kg/cm로 접합시켰다.

여기에 제작된 연마 패드를 연마기에 첩부하고, 상기 연마 평가 방법 (I)에 기재된 연마 조건으로 산화막이 부착된 웨이퍼 300매의 연속 연마 테스트를 행하였다. 50매마다의 연마 속도의 평균은 2570(옹스트롬/분)이고, 면내 균일성은 13.0 ％로 불량이었다.

비교예 9

실시예 1에서 제작한 원연마층으로부터 직경 508 mm의 원형 연마층을 잘라내었다. 얻어진 원형의 연마층 표면에 홈폭 1.2 mm, 홈 피치 12.5 mm, 홈 깊이 1.5 mm의 격자상으로 배열된 홈으로 이루어지는 제1 홈군과, 홈폭 3 mm, 홈 피치 37.5 mm, 홈 깊이 1.5 mm의 격자상으로 배열된 홈으로 이루어지는 제2 홈군을, 제1 홈군과 제2 홈군의 각 홈이 서로 평행해지는 상태에서 NC 라우터를 이용하여 형성하였다. 각 홈의 횡단면 형상은 거의 직사각형이었다.

우레탄이 주성분인 반응성 핫멜트 접착제로서 "하이본(등록상표) YR713-1W"(히타치 가세이 폴리머(주) 제조)를, 롤 온도 120 ℃로 가열된 롤 코터 상에서 용융하여 롤 코터 상에 연마층을 접촉시키고, 연마층에 접착제를 도포하였다. 접착제를 도포한 후 1 분 이내에, 도포한 접착제 위에 두께 0.5 mm의 열경화성 경질 폴리우레탄우레탄 시트(인장 탄성률: 53 MPa)를 포함하는 쿠션층을 접합시키고, 롤 프레스 선압 1.5 kg/cm로 빠르게 쌍방을 압착시켜 연마 패드를 제작하였다. 고화 후 접착제의 두께는 70 ㎛였다. 제작된 연마 패드에서의 연마층과 쿠션층간의 전단 접착력은 8500 gf/(20×20 ㎟)였다. 또한, 쿠션층의 하면에 양면 점착 테이프 "442JS"(스미또모 쓰리엠(주) 제조)를 라미네이터를 사용하여 선압 1 kg/cm로 접합시켰다.

여기에 제작된 연마 패드를 연마기에 첩부하고, 상기 연마 평가 방법 (I) 기재의 연마 조건으로 산화막이 부착된 웨이퍼 300매의 연속 연마 테스트를 행하였다. 50매마다의 연마 속도의 평균은 2500(옹스트롬/분)이고, 면내 균일성은 7.5 ％로 양호하였다. 연마 속도의 최대와 최소의 차는 400(옹스트롬/분)이었기 때문에, 안정성의 지표는 16 ％로 불량이었다.

이상에서 설명한 각 실시예 및 각 비교예에 등장하는 대표적인 수치를, 서로 비교 대비하기 쉽게 하기 위해서, 이들 수치를 하기 표 1, 표 2 및 표 3에 나타낸다.

<산업상 이용 가능성>

Claims

연마층과 쿠션층의 적층체를 포함하는 연마 패드이고,
(a) 상기 연마층의 마이크로 고무 A 경도가 75도 이상이고, 그의 두께가 0.8 mm 내지 3.0 mm이며,
(b) 상기 쿠션층이 무발포 엘라스토머로 이루어지고, 그의 두께가 0.05 mm 내지 1.5 mm이며,
(c) 상기 연마층의 표면에는 적어도 2종의 홈군이 형성되고, 상기 2종의 홈군 중 하나는 제1 홈군이고, 다른 하나는 제2 홈군이며,
(d) 상기 제1 홈군의 각 홈의 홈폭이 0.5 mm 내지 1.2 mm이고, 각 홈의 홈 피치가 7.5 mm 내지 50 mm이며,
(e) 상기 제2 홈군의 각 홈의 홈폭이 1.5 mm 내지 3 mm이고, 각 홈의 홈 피치가 20 mm 내지 50 mm이며,
(f) 상기 제1 홈군의 각 홈 및 상기 제2 홈군의 각 홈이 상기 연마층의 측단면에 개구되어 있는 연마 패드.
제1항에 있어서, 상기 마이크로 고무 A 경도가 80도 이상이고, 상기 쿠션층의 두께가 0.05 mm 내지 0.5 mm인 연마 패드.
제1항에 있어서, 상기 쿠션층의 인장 탄성률이 15 MPa 내지 50 MPa인 연마 패드.
제1항에 있어서, 상기 연마층과 상기 쿠션층간의 전단 접착력이 3000 gf/(20×20 ㎟) 이상인 연마 패드.
제1항에 있어서, 상기 제1 홈군을 형성하는 홈이 격자상으로 배열되고, 상기 제2 홈군을 형성하는 홈이 격자상으로 배열되어 있는 연마 패드.
제5항에 있어서, 상기 제1 홈군 및 상기 제2 홈군의 각 홈이 직선상으로 배열되고, 또한 서로 평행하게 배열되어 있는 연마 패드.
제1항에 있어서, 상기 연마층이 폴리우레탄과 비닐 화합물의 중합체를 함유하고 있는 발포 구조를 가지는 것인 연마 패드.
제7항에 있어서, 상기 폴리우레탄과 상기 비닐 화합물의 중합체가 일체화한 상태에 있는 연마 패드.
제7항에 있어서, 상기 비닐 화합물의 중합체의 함유 비율이 23 중량％ 내지 66 중량％인 연마 패드.
제9항에 있어서, 상기 비닐 화합물이 CH₂=CR₁COOR₂(R₁: 메틸기, 에틸기, R₂: 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기)인 연마 패드.