KR20120096476A

KR20120096476A - 연마 패드

Info

Publication number: KR20120096476A
Application number: KR1020127010969A
Authority: KR
Inventors: 다카시 가타야마; 데츠야 와타나베; 유키오 고토; 신야 가토; 도시야스 야지마
Original assignee: 마루이시 산교 가부시키가이샤; 가부시키가이샤 구라레
Priority date: 2009-10-14
Filing date: 2010-09-28
Publication date: 2012-08-30
Also published as: WO2011046017A1; US20120196515A1; KR101698633B1; CN102596506B; CN102596506A; TW201117917A; US8430719B2; JPWO2011046017A1; JP5602752B2; TWI451939B

Abstract

고경도의 반도체 재료의 연마에 적절한 연마 패드 (14) 를 제공한다.
상기 연마 패드 (14) 는, 유리 지립과 조합하여 연마를 실시하기 위해서 사용되고, 연마 대상물 (16) 을 연마하는 면 (15) 에, 인장 강도가 15 cN/dtex 이상인 고강력 유기 섬유로 이루어지는 직물을 구비한다. 이 직물에서는, 예를 들어 고강력 유기 섬유의 단섬유 섬도가 0.3 ? 15 dtex 정도여도 되고, 고강력 유기 섬유의 총섬도가 3 ? 3,000 dtex 정도여도 된다. 이와 같은 고강력 유기 섬유로는, 예를 들어 전체 방향족 폴리에스테르 섬유가 포함된다.

Description

연마 패드{POLISHING PAD}

관련출원

본원은, 일본에서 2009년 10월 14일에 출원한 일본 특허출원 2009-237120호의 우선권을 주장하는 것이며, 그 전체를 참조에 의해 본 출원의 일부를 이루는 것으로서 인용한다.

본 발명은, 피연마물을 연마하는 면이, 고강력 유기 섬유로 이루어지는 직물인 것을 특징으로 하는 연마 패드이고, 특히 반도체 재료나 금속의 랩 및 연마에 적절한 연마 패드에 관한 것이다.

반도체 기재로서 단결정 실리콘 웨이퍼가 주류로 사용되어 왔지만, LED 관계나 고효율의 파워 디바이스 등의 차세대 반도체 기재로서 실리콘 웨이퍼로는 대응할 수 없게 되고 있다. 특히, 고내압화 (신뢰성 향상), 저온저항화 (저손실화) 가 요구되게 되어, SiC 를 비롯한 각종 화합물 반도체, 사파이어 혹은 세라믹스계 기판을 사용한 반도체 디바이스의 개발, 양산화가 이루어지고 있다. 특히, SiC 및 GaN 은, Si 와 비교하여, 와이드 밴드갭이 넓어, 고온 동작이 가능 (Si 는 175 ℃ 이지만 SiC 는 200 ? 300 ℃) 할 뿐만 아니라, 절연 파괴 전계 강도가 Si 의 10 배 이상 높아 저저항화에 적절하기 때문에, 가까운 장래에는, 실리콘을 대신하여 주류가 될 것으로 기대되고 있다.

그리고, 단결정 및 다결정계 재료 (SiC, 사파이어 외) 등의 고경도 웨이퍼 기재에서는, 고도로 평탄화되어 있을 것 및 고(高)표면품질일 것이 요구된다. 이와 같은 가공에서는, 일반적으로 여러 차례의 랩 공정 및 연마 공정 (예 : 랩, 조(粗)연마, 중간 연마, 마무리 연마 등) 을 거쳐 마무리되고 있다.

현재, 랩 정반에는, 주석, 구리, 철 등의 금속이 주로 사용되고 있다. 또한 연마 패드에는, 우레탄계, 부직포계, 스웨이드계 등이 사용되어 있으며, 그리고, 연마 지립에는, 미세 다이아몬드 지립, 콜로이달 실리카 지립, 황화세륨 지립, 및 알루미나계 지립 등의 유리 지립이 사용되고 있다.

그러나, 고경도의 웨이퍼 소재를 사용한 경우, 종래의 연마 패드에서는, 랩 공정 및 연마 공정에 있어서, 이와 같은 소재를 고평탄화 및 고품위 표면으로 하는 것은 매우 어렵다. 게다가, 웨이퍼 소재가 딱딱하기 때문에, 랩 공정, 연마 공정에 걸리는 가공 시간도 길어지는 것이 알려져 있다. 일반적으로, 공정 중의 연마 가공 시간이 길어지면, 고평탄화 및 고표면품질의 확보가 어려워지기 때문에, 수율이 악화된다. 즉, 종래의 연마 패드에서는, 연마 레이트를 높이지 못하여 생산성이 열등하기 때문에, 연마 레이트를 높일 수 있는 랩 및 연마 시스템이 요구되고 있다. 또, 랩에 있어서는 금속 정반의 평탄성 관리에 시간이 걸렸기 때문에, 관리를 생력화할 수 있는 랩 및 연마 시스템이 요구되고 있다.

예를 들어, 특허문헌 1 (일본 공개특허공보 평9-117855호) 에는, 피연마물을 연마하는 연마제를 유지하기 위한 복수의 구멍을 갖는 연마 패드에 있어서, 상기 연마 패드는, 상기 피연마물을 연마하는 면에, 홈을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 것이 개시되어 있다. 이 문헌에서는, 연마 패드의 경질층으로서 발포 폴리우레탄을 사용하는 것이 기재되어 있다.

상기 연마 패드에서는, 이와 같은 홈을 가짐으로써, 반도체 웨이퍼의 연마 종료 후, 반도체 웨이퍼를 연마 패드로부터 제거하는 것이 용이해짐과 동시에, 연마제의 유지 능력을 조정할 수 있게 된다.

일본 공개특허공보 평9-117855호

그러나, 특허문헌 1 에 기재된 연마 패드에서는, 랩핑 도중에, 우레탄층 자체가 다이아몬드 등의 유리 지립에 의해 열화되어 버린다.

또, 고경도 웨이퍼 기재를 고평탄 및 고품위 표면으로 하기 위한 연마 가공은 매우 복잡하고, 각 연마 공정의 가공 시간도 길다. 이 가공 시간을 단축하여, 생산성을 높이기 위한 각종 시도가 이루어지고 있는데, 특히 고경도 웨이퍼 기재의 경우, 연마가 곤란하기 때문에, 연마 레이트를 높이지 못하여 생산성이 낮다.

본 발명의 목적은, 고경도의 웨이퍼나 금속 등의 피연마물을 효율적으로 연마하여, 생산성을 높일 수 있는 내절창성, 내마모성 및 유리 지립과의 적당한 친화성이 우수한 연마 패드를 제공하는 것이다.

본 발명자들은, 상기 목적을 달성하기 위해서 예의 검토한 결과, (1) 특정 강도를 갖는 고강력 섬유로 이루어지고, 특정 커버팩터를 갖는 직물을 연마면으로서 갖는 연마 패드에 대하여 유리 지립을 적용하면, 이들 지립에 의해 연마 패드가 열화되는 것을 최대한 억제할 수 있는 것, (2) 고경도의 피연마물을 연마하는 경우라도, 이와 같은 직물을 구비하는 연마 패드와 유리 지립과 조합하여 사용하면, 연마 레이트를 높일 수 있음과 함께, 고평탄 및 고표면품질을 확보할 수 있는 것, 또한 (3) 이와 같은 연마 패드에서는, 종래의 랩 연마에서 필요했던 시즈닝 시간을 단축할 수 있는 것을 알아내어, 본 발명을 완성하였다.

즉, 본 발명은, 유리 지립과 조합하여 연마를 실시하기 위한 연마 패드로서, 상기 연마 패드는, 피연마물을 연마하는 면에, 인장 강도 15 cN/dtex 이상인 고강력 유기 섬유로 이루어지는 직물을 구비하고, 상기 직물은, 하기 식 1 로 나타내는 커버팩터 K 가, 700 ? 4000 의 범위이다.

여기서, N1 : 경사의 밀도 (개/인치)

N2 : 위사의 밀도 (개/인치)

T1 : 경사의 총섬도 (dtex)

T2 : 위사의 총섬도 (dtex)

상기 고강력 유기 섬유는, 예를 들어 탄성률이 300 cN/dtex 이상이어도 된다. 또, 상기 고강력 유기 섬유는, 단섬유 섬도가 0.3 ? 15 dtex 정도여도 되고, 총섬도가 3 ? 3,000 dtex 정도여도 된다. 이와 같은 고강력 유기 섬유로는, 전체 방향족 폴리에스테르 섬유가 바람직하게 사용된다.

상기 연마 패드는, 폭넓은 연마 방식에 있어서 사용할 수 있고, 예를 들어 연마 패드, 랩 방식, MCP 방식 또는 CMP 방식에서 사용되어도 된다.

또한 본 발명은, 상기 연마 패드를 구비하는 연마 장치를 포함하며, 상기 연마 장치는,

연마 패드와,

연마 대상물을 유지하여, 연마 대상물과 연마 패드를 접촉시키기 위한 캐리어와,

연마 패드와 연마 대상물 사이의 연마면에 공급되는 유리 지립을 구비하고,

상기 연마 패드는, 상기 서술한 연마 패드이고, 연마 패드와 연마 대상물은 유리 지립을 개재시켜 상대 이동한다.

또, 본 발명은, 연마 대상물을 연마하는 연마 패드의 사용 방법도 포함하며, 상기 사용 방법은,

연마 패드를 연마 대상물에 접촉시키는 공정과,

연마 패드와 연마 대상물 사이에 유리 지립을 공급하는 공정을 구비하고,

본 발명의 연마 패드를 사용함으로써, 고경도의 반도체 재료 및 정밀 금속 가공에 있어서, 연마 레이트를 향상시킬 수 있음과 함께, 피연마면을 고평탄이며 고표면품질로 할 수 있다.

또, 본 발명의 연마 패드에서는, 연마 효율이 높기 때문에, 폭넓은 연마 공정에 대하여 사용할 수 있고, 연마 공정의 공정 횟수를 저감시킬 수 있다.

또, 본 발명의 연마 패드에서는, 연마 패드 자체의 내구성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 랩핑에 있어서의 시즈닝 시간의 단축을 달성할 수 있다.

또한, 본 발명의 연마 패드를 사용함으로써, 연마 장치에 있어서 정반의 평탄성을 고도로 관리하지 않아도, 양호한 연마를 실시할 수 있게 된다.

이 발명은, 첨부된 도면을 참고로 한 이하의 바람직한 실시예의 설명으로부터 보다 명료하게 이해될 것이다. 그러나, 실시예 및 도면은 단순한 도시 및 설명을 위한 것이지, 이 발명의 범위를 정하기 위해서 이용되어야 하는 것은 아니다. 이 발명의 범위는 첨부된 청구의 범위에 의해 정해진다.
도 1 은, 본 발명의 연마 장치의 일 실시양태를 설명하기 위한 개략 단면도이다.

(연마 패드)

본 발명의 연마 패드는, 유리 지립과 함께 사용되어 피연마면의 연마를 실시하는 것으로, 피연마물을 연마하는 면에 있어서, 고강력 유기 섬유로 이루어지는 직물을 구비하고 있다. 유리 지립에서 유래하여 발생하는 열화를 억제하는 관점에서, 고강력 유기 섬유의 인장 강도는 15 cN/dtex 이상일 필요가 있고, 바람직하게는 18 cN/dtex 이상, 보다 바람직하게는 20 cN/dtex 이상이다. 또, 그 상한은 특별히 한정되지 않지만, 100 cN/dtex 이하인 경우가 많다. 한편, 강도 15 cN/dtex 미만의 유기 섬유를 사용하여 얻어지는 연마 패드는, 연마 공정에서 사용 중에 섬유가 끊어져, 연마 불능이 되는 경우가 있다.

또, 유리 지립이 응집되는 것을 억제하는 관점에서, 상기 고강력 유기 섬유의 탄성률은, 예를 들어, 300 cN/dtex 이상 (예를 들어, 350 ? 2000 cN/dtex 정도) 이어도 되고, 바람직하게는 400 cN/dtex 이상 (예를 들어, 450 ? 1800 cN/dtex 정도) 이어도 된다.

이와 같은 고강력 유기 섬유로 형성한 직물을 연마 패드로서 이용함으로써, (1) 연마 대상 재료의 연마면을 고평탄화로 할 수 있을 뿐만 아니라, (2) 각종 연마 대상 재료에 있어서 연마 지립을 변경함으로써 고연마 레이트나 고품위 표면을 만들어 낼 수 있다.

본 발명에 있어서의 고강력 유기 섬유로는, 인장 강도가 본 발명에서 규정되는 범위인 한 특별히 한정은 되지 않지만, 예를 들어, 전체 방향족 폴리아미드계 섬유, 전체 방향족 폴리에스테르계 섬유, 초(超)고분자량 폴리에틸렌계 섬유, 폴리비닐알코올계 섬유 및 헤테로고리 방향족 섬유 등을 들 수 있다. 이들 섬유는, 단독 섬유여도 되고, 2 성분 이상의 복합 섬유여도 된다. 또한 별개의 섬유로부터 형성한 사조를 직물 단계에서 조합하여 사용할 수도 있다.

보다 구체적으로는, 상기 전체 방향족 폴리아미드계 섬유로는, 예를 들어 파라계 폴리아미드 섬유 (상품명 : 케블라, 트와론, 테크노라)；전체 방향족 폴리에스테르계 섬유로는, 폴리아릴레이트 섬유 (상품명 : 벡토란, 벡클리)；초고분자량 폴리에틸렌 섬유로는, 예를 들어, 상품명으로서 다이니마, 스펙토라；폴리비닐알코올계 섬유로는, 예를 들어, 상품명으로서 비닐론, 크라론；헤테로고리 방향족 섬유로는, 폴리파라페닐렌벤조비스옥사졸 섬유 (상품명 : 자이론) 등을 들 수 있다.

이들 중, 전체 방향족 폴리에스테르계 섬유, 초고중합도 폴리에틸렌계 섬유가 바람직하고, 특히, 전체 방향족 폴리에스테르계 섬유 (특히 폴리아릴레이트 섬유) 는, 내절창성, 내마모성, 내열성 및 내약품성이 우수하며, 또한 연마 중에 물리적 저하가 거의 없는 점에서 바람직하다.

본 발명에 있어서의 고강력 유기 섬유의 단섬유 섬도는, 예를 들어 0.3 ? 15 dtex 정도여도 되고, 1 ? 10 dtex 정도가 보다 바람직하고, 3 ? 8 dtex 정도가 특히 바람직하다. 단섬유 섬도가 지나치게 작으면, 고강력 섬유라 하더라도, 연마 중에 섬유가 지립에 의해 끊어지는 경우가 있다. 또한 단섬유 섬도가 지나치게 크면, 연마포로 하였을 때의 직물의 요철이 지나치게 커져, 유리 지립이 효율적으로 피연마물에 접촉하여 연마할 수 없을 뿐만 아니라, 가공 부스러기도 효율적으로 배출할 수 없게 되어, 연마 효율이 저하되는 경우가 있다.

본 발명에 있어서의 고강력 유기 섬유의 총섬도는, 예를 들어, 3 ? 3,000 dtex 정도여도 되고, 5 ? 1,500 dtex 정도가 바람직하고, 25 ? 1,000 dtex 정도가 특히 바람직하다. 총섬도가 지나치게 작으면, 연마포를 제조할 때의 제직성이 곤란해지고, 매우 비용이 높은 것이 될 뿐만 아니라, 양호한 품위의 연마포가 얻어지지 않는 경우가 있다. 또, 직물의 품위는, 연마성에 크게 영향을 미치기 때문에, 제직시의 찌꺼기나 보풀 등의 혼입은 결점이 되므로 사용할 수 없다. 한편, 총섬도가 지나치게 크면, 역시 연마포로 하였을 때의 직물의 요철이 지나치게 커지거나, 요철의 각각의 범위가 지나치게 커지기 때문에, 유리 지립이 효율적으로 피연마물에 접촉하여 연마할 수 없을 뿐만 아니라, 가공 부스러기도 효율적으로 배출할 수 없게 되어, 연마 효율이 저하되는 경우가 있다.

본 발명의 연마 패드는, 연마 효율을 높이기 위해서 고압에서 사용되는 경우가 많다. 따라서, 편물이나 부직포는, 연마시에 변형되거나, 벗겨지거나 하는 경우가 있기 때문에 사용할 수 없다. 또, 본 발명의 연마 패드는, 섬유 자체에 대한 미세 가공 (예를 들어, 지립을 유지하기 위한 구멍의 형성 등) 은 실시하지 않아도, 양호한 연마가 가능하다.

본 발명에 사용하는 직물의 직조직은 특별히 한정되지 않는다. 평직, 주자직, 능직 혹은 이중직 등, 각종 직물을 사용할 수 있다. 또, 2색직과 같이 여러 종류의 상이한 섬유를 조합한 직물이어도 된다.

또, 본 발명에서 사용하는 직물은, 식 1 로 나타내는 커버팩터 K 가, 700 ? 4000 의 범위인 직물이다. 조직이 평직인 경우, 커버팩터 K 는, 바람직하게는 800 ? 3000, 보다 바람직하게는 1000 ? 2500 이다. 또, 조직이 주자직인 경우, 커버팩터 K 는, 바람직하게는 2500 내지 4000, 보다 바람직하게는 3000 ? 3800 이다.

여기서, N1 : 경사의 밀도 (개/인치)

N2 : 위사의 밀도 (개/인치)

T1 : 경사의 총섬도 (dtex)

T2 : 위사의 총섬도 (dtex)

커버팩터 K 가 700 미만이면, 직물이 슬립하거나, 연마시에 지립이 직물의 섬유속(束)의 내측에 비집고 들어가, 유효하게 연마할 수 없는 경우가 있다. 또, 커버팩터 K 가 4000 을 초과하면, 지나치게 고밀도가 되어 제직이 어려워질 뿐만 아니라, 지나치게 딱딱해지기 때문에 직물 연마포의 특징인 쿠션성이 저하되어, 고평탄이며 고품질면이 얻어지지 않는 경우가 있다.

평직은, 경사와 위사가 거의 반반으로 연마면에 나타나고, 약간 딱딱한 연마 패드가 된다. 그 때문에, 유리 지립의 분포가 균일해지기 쉽고, 연마 레이트를 높일 수 있기 때문에, 중간 연마에 적절하다. 주자직은, 경사가 표면을 덮기 때문에, 경사 커버팩터를 크게 할 수 있다. 그 때문에, 치밀하고 탄력성이 있는 연마 패드가 되어, 마무리 연마에 적절하다.

또한, 본 발명의 연마포에 사용되는 직물은, 제직 후에 정련 처리를 실시해도 된다. 또, 지립 슬러리와의 친화성을 높이기 위한 친수화를 실시해도 되고, 유연 마무리제를 부여해도 된다. 그리고 또한, 직물을 압축 가공 (예를 들어, 캘린더 처리) 하는 것은, 연마면을 평활하게 하고, 연마 효과를 높이는 데에 유효하다.

또, 본 연마 패드는, 그 비연마면에 각종 층 (지지층 등) 을 구비해도 된다. 예를 들어, 정반에 고정시키기 위한 양면 테이프형의 시트, 핸들링성을 높이기 위한 PET 시트나 발포 시트로 이루어지는 쿠션층 등을 구비하고 있어도 된다. 또, 각종 층을 고정시키기 위한 접착용 수지 등을 구비하고 있어도 된다.

연마를 실시하는 방식은, 유리 지립과 조합하여 연마를 실시하는 한 제한되지 않지만, 예를 들어, 랩 방식이나 MCP (Mechano-Chemical Polishing) 방식에 의한 편면 연마나 양면 연마, CMP 방식 (Chemical Mechanical Polishing) 등에 있어서 사용해도 된다.

유리 지립은 미세 다이아몬드 지립, 콜로이달 실리카 지립, 산화세륨 지립, 및 알루미나계 지립 등의 입자를 사용할 수 있다. 특히 다결정 다이아몬드 지립은, 연마 중에 결정이 붕괴되어 미세한 지립이 되어, 정밀 연마에 적절하다. 또, 지립의 입경은, 목적에 따라 평균 입자경 1 ㎚ ? 100 ㎛ 정도의 넓은 범위에서 선택할 수 있고, 바람직하게는 5 ㎚ ? 80 ㎛, 보다 바람직하게는 10 ㎚ ? 50 ㎛ 여도 된다.

또, 랩 공정 중 또는 랩 공정 후에 본 발명의 패드를 사용하는 경우, 지립이 직물의 섬유 사이에서 유지되는 것으로 생각되며, 적절한 지립을 선택함과 함께 고연마 레이트로 연마함으로써, 목적에 맞는 연마 표면품질을 만들어 낼 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 패드를 사용함으로써, 이하의 관리 및 패드 기동 작업의 단축이 가능하다. 즉, (i) 종래의 랩 정반과 비교하여, 본 발명의 연마 패드에서는, 랩 정반의 평탄성 관리가 불필요해진다. (ii) 종래의 연마 패드 (부직포계, 우레탄계, 스웨이드계 등) 와 비교하여, 본 발명의 직물 패드를 사용하면, 패드의 초기의 기동 작업 (이하, 시즈닝라고 칭한다) 시간을 단시간에 완료할 수 있게 된다.

이와 같은 짧은 시즈닝 시간은, 종래 사용된 연마 패드와 비교하여 매우 유리하며, 작업의 고효율화로 이어진다.

(연마 장치 및 연마 패드의 사용 방법)

본 발명은, 상기 서술한 연마 패드를 도입한 연마 장치도 포함한다. 또한, 본 발명에서는, 연마 장치란, 랩 방식이나 MCP (Mechano-Chemical polishing) 방식에 의한 편면 연마나 양면 연마, CMP (Chemical Mechanical Polishing) 방식 등에 대하여 적용 가능한 장치 전반을 의미하는 것으로 한다.

예를 들어, 본 발명의 연마 장치의 일 실시양태를 나타내는 도 1 에 기초하여 설명하면, 도 1 에서는, 연마 장치 (10) 는, 정반 (12) 과, 이 정반 (12) 상에 배치 형성된 연마 패드 (14) 와, 연마하기 위한 연마 대상물 (16) 을 유지함과 함께, 이 연마 패드 (14) 의 연마면 (15) 에 대하여 연마 대상물 (16) 의 피연마면 (17) 을 접촉시켜 상대 이동시키기 위한 캐리어 (18) 와, 이 캐리어 (18) 를 구동하기 위한 스핀들 (20) 과, 유리 지립을 포함하는 연마제의 공급 노즐 (24) 을 구비하고 있고, 연마 패드 (14) 의 연마면 (15) 에는 직물이 배치 형성되어 있다.

보다 상세하게는, 연마 장치 (10) 는, 표면이 적어도 대략 평탄하게 가공되고, 원반상의 회전 정반 (12) 이 원반의 중심을 회전축으로 하여 회전 운동이 자유롭게 배치 형성되고, 이 정반 (12) 상에는 연마 패드 (14) 가 배치 형성되어 있다. 그리고, 연마 패드 (14) 의 상방에는, 연마하기 위한 연마 대상물 (16) 을 유지함과 함께, 이 연마 패드 (14) 의 연마면 (15) 에 대하여 연마 대상물 (16) 의 피연마면 (17) 을 소정의 압력으로 접촉시켜 (또는 소정의 압력으로 연마 패드에 대하여 눌러 대어) 회전 운동시키기 위한 캐리어 (18) 와, 이 캐리어를 구동하기 위한 스핀들 (20) 이 배치 형성되어 있다. 또, 이 연마 장치에는, 연마 대상물 (16) 과 연마 패드 사이에 액상의 연마제 (22) 를 공급하기 위한 공급 노즐 (24) 이 형성되어 있고, 이 연마제 (22) 는 유리 지립을 포함하고 있다. 또, 공급용 노즐 (24) 은, 연마제 (22) 를 저류하는 탱크 (도시 생략) 에 접속되어 있다.

연마 패드의 사용 방법의 일 실시형태로는, 예를 들어, 사용 방법은, 유리 지립 (22) 을 연마 패드 (14) 에 대하여 공급하는 공정과, 연마 대상물 (16) 을 소정의 압력으로 연마 패드 (14) 에 대하여 눌러 대면서 연마 패드 (14) 를 회전 운동시키는 공정을 포함하고 있으며, 연마 패드 (14) 의 연마면 (15) 에는 직물이 배치 형성되어 있다.

보다 상세하게는, 연마시에는, 공급 노즐 (24) 로부터 유리 지립을 포함하는 연마제 (22) 를 연마 패드에 대하여 공급하고, 연마 대상물 (16) 을 소정의 압력 (예를 들어, 0.05 ? 0.5 ㎏f/㎠) 으로 연마 패드 (14) 에 대하여 눌러 대면서 회전 운동시켜, 연마 대상물 (16) 을 연마할 수 있다.

본 발명의 연마 패드 (및 연마 장치) 를 사용하여 랩이나 연마를 실시함으로써, 고경도의 반도체 재료 및 금속 재료의 고평탄, 고표면품질, 고정밀도 끝면을 실현할 수 있다. 예를 들어, 연마 대상물로는, (1) SiC, 사파이어, 각종 화합물 반도체 등의 단결정 및 다결정 재료, (2) 석영이나 각종 세라믹스 등의 재료, (3) Cu, SUS, Ti 등의 금속 재료 등의 각종 재료를 들 수 있고, 이들 연마 대상물에 대하여, 고평탄이나 고품위 표면, 고정밀도 끝면을 필요로 하는 모든 정밀 연마 및 랩 공정에서 사용할 수 있음과 함께, 그 연마 효율을 높일 수 있다.

실시예

이하, 실시예에 의해 본 발명을 보다 상세하게 설명하지만, 본 발명은 본 실시예에 의해 전혀 한정되는 것은 아니다.

[강도 및 탄성률]

JIS L 1013 에 준하여, 25 ℃ 분위기하에서, 시험 길이 20 ㎝, 초하중 0.1 g/d, 인장 속도 10 ㎝/min 의 조건으로 파단 강신도 및 탄성률 (초기 인장 저항도) 을 구하고, 5 점 이상의 평균치를 채용하였다.

(실시예 1?비교예 1)

전체 방향족 폴리에스테르 섬유 ((주) 쿠라레 제조 「벡토란 HT」 : 단섬유 섬도 5.5 dtex, 총섬도 560 dtex, 강도 25 cN/dtex, 탄성률 510 cN/dtex) 를 사용하여, 경사 밀도 45 개/인치, 위사 밀도 45 개/인치의 평직 조직에 의한 직물을 만들었다. 이 직물의 커버팩터 K 는 2,130 이었다.

그리고, 이 직물의 편면에 PET 필름 (토레 (주) 제조, 「루미라」, 두께 50 ㎛) 을 아크릴계 바인더로 첩부(貼付)하고, 이것을 톰슨날로 원형으로 타발(打拔)하여, 연마 패드 (A) 로 하였다.

GaN 웨이퍼의 기판이 되는 사파이어 기판을 연마함에 있어, 종래부터 사용되고 있는 주석 정반과 다이아몬드 슬러리 (입자경 1 ㎛ 전후를 여러 종류) 를 사용하여 랩 연마를 실시하고, 계속해서 실크 직물과 콜로이달 실리카를 사용하여 파이널 연마를 실시한 결과, 파이널 연마 공정에 30 시간을 필요로 하였다 (비교예 1).

한편, 동일하게 사파이어 기판을 연마함에 있어, 랩 연마와 파이널 연마 사이에, 상기 연마 패드 (A) 와 다이아몬드 슬러리를 사용한 연마 공정을 넣은 결과, 파이널 연마 공정에 필요로 하는 시간이 20 시간밖에 걸리지 않았다 (실시예 1).

따라서, 본 발명의 연마 패드 (A) 를 사용함으로써, 연마 레이트를 비약적으로 높일 수 있고 (3 ㎛/hr), 게다가, 파이널 연마 공정에 필요로 하는 시간을 종래의 30 시간에서 20 시간으로 대폭 단축할 수 있었다.

또, 이 연마 패드에서는, 섬유와 섬유 사이에 지립이 박히기 쉽기 때문인지, 시즈닝 시간을 종래의 3 시간에서 2.5 시간으로 단축할 수 있었다.

(실시예 2)

실시예 1 에서 얻어진 연마 패드와 다이아몬드 슬러리 (입자경 15 ㎛) 를 사용하여, 도전층 (Au, Cu), 땜납층, 절연층 (SiO₂), 및 수지층을 구비한 SiC 기판의 단면을 연마하였다.

연마 조건

회전수 : 150 rpm

연마 하중 : 2.5 ㎏/개

사용 시간 : 4 시간

이 연마 패드는 연마 효율이 높기 때문에, 종래의 각종 연마 패드를 사용하여 연마한 9 공정의 연마 공정에서, 4 공정으로 공정을 줄일 수 있었다. 또, 얻어진 SiC 기판의 단면을 광학 현미경 관찰하면, 연마면에 늘어짐이 없는 매우 샤프한 연마면을 확인할 수 있음과 함께, SiC 기판, 특히 SiO₂ 절연층, Au 전극 등을 명확하게 관찰할 수 있고, 디바이스의 단면 관찰이 가능하였다.

(실시예 3)

방향족 폴리에스테르 섬유 ((주) 쿠라레 제조 「벡토란 HT」 : 단섬유 섬도 5.5 dtex, 총섬도 220 dtex, 강도 26 cN/dtex, 탄성률 520 cN/dtex) 를 사용하여, 경사 밀도 55 개/인치, 위사 밀도 55 개/인치의 평직 조직에 의한 직물을 만들었다. 이 직물의 커버팩터 K 는 1,632 였다. 이 직물로부터 실시예 1 과 동일한 방법으로 연마 패드를 제조하였다.

또, 입자경 9 ㎛ 의 다이아몬드 슬러리를 사용한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여, SiC 기반을 연마 패드로 연마하였다.

그 결과, 사용한 섬유의 총섬도가 작아, 직물의 밀도가 높기 때문인지, 입자경이 작은 9 ㎛ 의 다이아몬드 슬러리로 효율적으로 연마할 수 있고, SiC 기판 단면도 실시예 2 와 동등 이상으로 선명하게 관찰할 수 있었다.

(실시예 4)

실시예 1 에서 얻어진 직물을 사용하여, SUS, 구리, Ti 의 금속 재료에 대하여, 각각 이 직물로 구성된 연마 패드를 구비하는 랩 장치를 사용하여 연마하였다. 먼저, 현행 이용되고 있는 랩 장치의 랩 정반을 랩 장치로부터 떼어내고, 이어서, 실시예 1 에서 얻어진 연마 패드를 랩 정반이 부착되어 있던 장소에 양면 테이프로 고정시키고, 랩 장치를 가동하여 연마를 실시하였다. 또한, 슬러리는, 입자경 3 ㎛ 의 다이아몬드 슬러리를 사용하였다.

그 결과, SUS 재 및 구리재에 관해서는, 상기 연마 패드를 사용한 경우, 랩 정반에서 실시하는 현행의 랩 정반 가공과 비교하여, 보다 단시간에 동등한 연마면을 마무리할 수 있었다.

또, 동일한 조건으로 Ti 금속을 본 발명의 연마 패드로 연마 가공한 결과, 현행의 랩 정반 가공에서 얻어지는 연마면보다 흠집이 적고, 고평탄도의 연마면을 만들 수 있었다. 또한, 본 발명의 연마 패드를 사용함으로써, 현행의 가공 시간을 절반 정도로 단축할 수 있었다.

본 발명의 연마 패드는, 현행의 랩 장치에 대하여 간단하게 장착할 수 있기 때문에, 특별한 장치 개조를 행하지 않아도, 본 발명의 패드를 이용할 수 있었다.

(실시예 5 ? 9 및 비교예 2, 3)

총섬도가 각각 110 dtex, 220 dtex, 560 dtex 로 상이한 전체 방향족 폴리에스테르 섬유 (「벡토란 HT」, 단섬유 섬도는 모두 5.5 dtex) 를 사용하여, 표 1 에 나타내는 바와 같이, 커버팩터 K 가 상이한 평직물을 만들고, 실시예 1 과 동일한 방법으로 연마 패드를 제작하였다 (또한, 실시예 5 는, 실시예 1 에서 제조한 연마 패드 A 를, 또한 실시예 7 은 실시예 3 에서 제조한 연마 패드를 제공하였다).

이들 연마 패드를 사용하여, 하기 조건으로 SiC 연마 시험을 실시하고 평가하였다. 결과를 표 1 에 나타낸다.

[연마 시험 조건]

피연마재 : 2 인치 SiC 웨이퍼, Tannke Blue 사 제조, Lap 마무리품, 마이크로파이프 50 개/㎠ 이하, 두께 400 ㎛

연마 장치 : MAT 사 제조 BC-15 (탁상 소형 연마 시험 장치)

지립 :

?다이아몬드 슬러리, 단결정 0.1 ㎛φ, KOMET 사 제조 1/10-W2-MA-STD

?다이아몬드 슬러리, 다결정 1 ㎛φ, KOMET 사 제조 1-W2-PC-STD

슬러리 공급 유량 : 1 cc/분

헤드 하중 : 0.15 ㎏/㎠

플라텐 회전수 : 40 rpm

연마 헤드 회전수 : 39 rpm

연마 시간 : 15 분

[평가 방법]

연마 속도 : 마이크로미터에 의해 기판의 두께를 측정 (㎛/15 분)

연마 흠집 (스크래치) : 디지털 현미경에 의한 육안 판정

표 1 에 나타내는 바와 같이, 실시예 5 내지 9 의 연마 패드는, 모두 양호 또는 실질적으로 문제가 되지 않는 정도로 웨이퍼를 연마할 수 있다. 이들 중, 실시예 7 및 8 은 양호한 표면 상태이고, 실시예 7 은 특히 양호하였다. 또한, 실시예 9 에서는, 지립의 입경이 작아도, 높은 연마 레이트를 달성할 수 있었지만, 약간 연마 흠집의 발생이 보였다.

이들 연마 패드에서는, 커버팩터 K 가 커질수록, 연마 속도가 향상되는 경향이 있다.

비교예 2 에서는, 연마 후의 직물에 직물눈의 슬립이 보이고, 또한 직물눈의 공극부에 지립이 모인 부분이 있었기 때문에, 이것이 연마 흠집의 원인인 것으로 생각되었다. 또, 비교예 3 은, 커버팩터가 지나치게 커서 평직물의 제작이 불가능하였다.

(실시예 10)

경사에 단섬유 섬도 5.5 dtex, 총섬도 220 dtex, 위사에 단섬유 섬도 5.5 dtex, 총섬도 440 dtex 의 전체 방향족 폴리에스테르 섬유 (「벡토란 HT」) 를 사용하고, 세로 밀도 150 개/인치, 가로 밀도 50 개/인치의 5 장 주자 직물을 만들었다. 이 직물의 커버팩터 K 는 3274 였다. 이 직물의 경사가 덮고 있는 면을 연마면이 되도록 하여, 실시예 1 과 동일한 방법으로 연마 패드를 제조하였다.

이 연마 패드를, 비교예 1 에서 사용한 실크 직물로 이루어지는 패드 대신에 사용하여, 콜로이달 실리카와 파이널 연마를 실시하였다. 실크 직물로 이루어지는 패드에 비해, 연마 시간이 3 할 단축되며, 또한 양호한 표면 상태인 것이 확인되었다.

산업상 이용가능성

본 발명의 연마 패드는, (1) 반도체 소자 분야 (실리콘 다이오드, 정류 소자, 트랜지스터, 사이리스터, 서미스터, 배리스터, 광전 변환 소자 등), (2) 집적 회로 분야 (반도체 집적 회로 (선형 회로, 계산 회로 등), 혼성 집적 회로 (SiP, CoC 등)), (3) 고평탄 및 고품위 표면을 필요로 하는 금속 가공 산업 분야에서 사용할 수 있고, 연마 효율을 높일 수 있다.

이상과 같이 본 발명의 바람직한 실시형태를 설명하였는데, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서, 여러 가지의 추가, 변경 또는 삭제가 가능하고, 그러한 것도 본 발명의 범위 내에 포함된다.

Claims

유리 지립과 조합하여 연마를 실시하기 위한 연마 패드로서, 상기 연마 패드는, 연마 대상물을 연마하는 면에, 인장 강도 15 cN/dtex 이상인 고강력 유기 섬유로 이루어지는 직물을 구비하고, 상기 직물은, 하기 식 1 로 나타내는 커버팩터 K 가, 700 ? 4000 의 범위인 연마 패드.
[수학식 1]

여기서, N1 : 경사의 밀도 (개/인치)
N2 : 위사의 밀도 (개/인치)
T1 : 경사의 총섬도 (dtex)
T2 : 위사의 총섬도 (dtex)
제 1 항에 있어서,
단섬유 섬도가 0.3 ? 15 dtex 인 고강력 유기 섬유로 이루어지는 직물인 연마 패드.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
총섬도가 3 ? 3,000 dtex 인 고강력 유기 섬유사로 이루어지는 직물인 연마 패드.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
고강력 유기 섬유의 탄성률이 300 cN/dtex 이상인 연마 패드.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
고강력 유기 섬유가, 전체 방향족 폴리에스테르 섬유인 연마 패드.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
랩 방식, MCP 방식 또는 CMP 방식에서 사용되는 연마 패드.
연마 패드와,
연마 대상물을 유지하여, 연마 대상물과 연마 패드를 접촉시키기 위한 캐리어와,
연마 패드와 연마 대상물 사이의 연마면에 공급되는 유리 지립을 구비하고,
상기 연마 패드는, 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 연마 패드이고, 연마 패드와 연마 대상물은 유리 지립을 개재시켜 상대 이동하는 연마 장치.
연마 대상물을 연마하는 연마 패드의 사용 방법으로서,
연마 패드를 연마 대상물에 접촉시키는 공정과,
연마 패드와 연마 대상물 사이에 유리 지립을 공급하는 공정을 구비하고,
상기 연마 패드는, 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 연마 패드이고, 연마 패드와 연마 대상물은 유리 지립을 개재시켜 상대 이동하는 연마 패드의 사용 방법.