KR20130095430A - 연마패드 및 그 제조방법 - Google Patents

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KR20130095430A
KR20130095430A KR1020120016845A KR20120016845A KR20130095430A KR 20130095430 A KR20130095430 A KR 20130095430A KR 1020120016845 A KR1020120016845 A KR 1020120016845A KR 20120016845 A KR20120016845 A KR 20120016845A KR 20130095430 A KR20130095430 A KR 20130095430A
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장영준
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Abstract

본 발명은 연마패드 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 연마패드의 제조방법은, 연마층 형성 물질을 혼합하는 단계와; 상기 단계의 혼합물에 포어 사이즈 컨트롤이 각각 가능한 불활성 기체, 캡슐형 발포제, 화학적 발포제와 액상 미소요소 중 적어도 두 가지를 혼합하여, 두 종류 이상의 다공성 포어를 형성하는 단계와; 상기 단계를 통해 생성된 혼합물을 겔화 및 경화시켜 상기 두 종류 이상의 다공성 포어를 포함하는 연마층을 제조하는 단계와; 상기 연마층을 가공하여 표면에 상기 두 종류 이상의 다공성 포어의 개방에 의한 기공들을 분포시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

연마패드 및 그 제조방법{POLISHING PAD AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 연마패드 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 효과적인 슬러리 포집과 운송이 가능토록 하는 연마패드 및 그 제조방법에 관한 것이다.
화학기계적 평탄화/연마(CHEMICAL MECHANICAL PLANARIZATION / CHEMICAL MECHANICAL POLISHING, 이하, CMP라 한다) 공정은 반도체 소자의 글로벌 평탄화를 위해 도입된 공정으로, 웨이퍼의 대구경화, 고집적화, 선폭의 미세화 및 배선구조의 다층화 추세에 따라 더욱 중요한 공정으로 부각되고 있다.
CMP 공정에서는 연마속도와 평탄화도가 중요하며 이는 연마 장비의 공정조건 및 사용되는 소모성 부재인 연마 슬러리와 연마 패드에 의해 결정된다. 특히 연마 패드는 웨이퍼의 표면과 접촉한 상태에서 공급된 연마슬러리를 웨이퍼상에 균일하게 분산시키며 연마슬러리 내부의 연마 입자와 연마 패드의 표면돌기들에 의해 물리적인 제거 작용이 일어나도록 한다.
이 때 웨이퍼와 직접 접촉하는 연마 패드 표면은 연마 슬러리가 포화된 상태를 유지해서 연마 슬러리의 유동이 원활하도록 해야 한다. 이를 위해 연마 패드 표면에는 미세한 구멍(예를 들어 기공)이 형성되도록 하는 기술들이 미국 특허 제5,578,362호, 한국 특허 공개 제2001-2696호, 한국 특허 공개 제2001-55971호 등에 개시되어 있다.
이처럼 CMP 공정의 연마 패드의 역할 및 성능 증대를 위해서는 연마 패드 내에 연마 슬러리가 포화된 상태를 유지하는 것이 매우 중요한데, 따라서 연마패드상에 큰 슬러리 흐름을 형성하기 위한 여러 가지의 그루브(GROOVE)를 형성시키고 이에 더하여 상술한 바와 같이 연마패드 표면에 미세 구멍을 미세 다공성 물질의 개방에 의해 형성시키고 있는 것이다.
그런데 이 중 그루브 형성과 관련하여서는 다양한 패턴을 시도하는 형태로 그 기술이 발전되어 왔으나, 미세 구멍의 형성을 위한 다공성 포어 기술은 특정 포어 형성 방법을 제한적으로 이용하는 것에 국한되고 있는 실정이다.
즉, 종래의 포어 형성 방법에 따라 각 장점과 단점이 존재하는데 실제 CMP 공정에서는 이러한 장단점을 감안하여 공정을 조정하여 사용하고 있다.
하지만 반도체 공정에서의 보다 더 세밀함과 정교함이 요구됨에 따라 CMP 공정 역시 이를 뒷받침하기 위한 한 단계 더 진화된 다공성 포어의 생성기술에 대한 요구가 커지고 있다.
본 발명은 상기한 종래의 요청에 부응하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은 CMP 공정시 연마 슬러리의 포집과 이용에 의한 연마성능과 평탄화 성능을 극대화할 수 있는 연마 패드 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 피연마 대상의 표면과 접촉하여 이동함으로써 연마 공정을 수행하는 연마 패드는, 상기 연마패드는 연마층을 포함하여 구성되고, 상기 연마층은 불활성 기체, 캡슐형 발포제, 화학적 발포제와 액상 미소요소 중 적어도 두 가지에 의해 각각 포어 사이즈 컨트롤이 이루어진 두 종류 이상의 다공성 포어를 포함하여 구성되며, 상기 연마층 표면에는 상기 두 종류 이상의 다공성 포어의 개방에 의한 기공들이 분포하는 것을 특징으로 한다.
또, 상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 연마 패드의 제조방법은, 연마층 형성 물질을 혼합하는 단계와; 상기 단계의 혼합물에 포어 사이즈 컨트롤이 각각 가능한 불활성 기체, 캡슐형 발포제, 화학적 발포제와 액상 미소요소 중 적어도 두 가지를 혼합하여, 두 종류 이상의 다공성 포어를 형성하는 단계와; 상기 단계를 통해 생성된 혼합물을 겔화 및 경화시켜 상기 두 종류 이상의 다공성 포어를 포함하는 연마층을 제조하는 단계와; 상기 연마층을 가공하여 표면에 상기 두 종류 이상의 다공성 포어의 개방에 의한 기공들을 분포시키는 단계를 포함하여 이루어진다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 단일 포어가 아닌 다중(2중) 포어를 제어함으로써 효율적인 슬러리 포집 및 이송을 가능하게 하여 보다 향상된 CMP 연마 성능을 구현할 수 있다. 이는 반도체 공정의 미세화에 따라 요구되는 CMP 공정의 정교함을 달성할 수 있게 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연마 패드의 단면도이고,
도 1은 도 1의 연마패드 연마층 단면의 확대 영상이고,
도 3은 도 1의 연마 패드가 장착된 연마 장치의 개략도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시에에 따른 연마패드의 연마층 제조 공정의 흐름도이고,
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 불활성 기체에 의한 포어와 액상 미소요소에 의한 포어를 포함하는 연마층의 표면 Pore 이미지이고,
도 7은 본 발명에 따른 방식(실시예 2 및 실시예 3)에 의해 형성된 연마패드의 연마 효율을 종래 방식과 비교하기 위해 나타낸 도면이다.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연마 패드의 단면도이다.
동 도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 연마 패드(100)는 지지층(110) 및 연마층(120)으로 구성된다. 지지층(110)은 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 연마 패드(100)가 플레이튼(3)에 부착되도록 하는 부분이다. 지지층(110)은 플레이튼(3)과 대향하는 헤드(5)에 로딩되어 있는 피연마 대상인 실리콘 웨이퍼(7)를 가압하는 힘에 대응하여 복원성을 갖는 물질로 구성되어 그 위에 형성된 연마층(120)을 실리콘 웨이퍼(7)에 대응하여 균일한 탄성력으로 지지하는 역할을 수행한다. 따라서 주로 비다공성의 고체 균일 탄성체 재질로 이루어지며, 그 위에 형성되는 연마층(120)보다 경도가 낮다.
또한, 지지층(110)은 적어도 일부가 투명 또는 반투명하여 피연마대상 표면의 평탄도를 검출하기 위해 사용되는 광빔(170)의 투과가 가능하다. 도 3에서는 금속, 절연층 등의 피연마막이 형성되어 있는 웨이퍼(7)를 피연마 대상으로 예시하였으나, TFT-LCD가 형성될 기판, 유리 기판, 세라믹 기판, 폴리머 플라스틱 기판 등 다양한 기판이 피연마 대상으로 사용 가능함은 물론이다. 그리고 경우에 따라서는 지지층(110) 없이도 연마 패드(100)를 구성할 수 있다.
또한 도 3에서는 회전형 연마 장치(1)에 적합하도록 연마 패드(100)의 모양이 원형인 경우를 도시하였으나, 연마 장치(1)의 형태에 따라 직사각형, 정사각형 등의 다양한 형태로 변형이 가능함은 물론이다.
연마층(120)은 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 피연마 대상인 웨이퍼(7)와 직접 접촉하는 부분이다. 연마층(120)은 소정의 연마층 형성 물질을 혼합 또는 화학적 결합에 의한 이루어질 수 있다. 즉, 연마층(120)을 형성하는 폴리머 매트릭스(130)는 기 공지된 다양한 구성물로 이루어져 있는데, 공지된 재질 및 형성 물질에 대한 설명은 생략한다.
이러한 연마층(120)은 두 종류 이상의 다공성 포어를 포함할 수 있는데, 이러한 두 종류 이상의 다공성 포어는 불활성 기체, 캡슐형 발포제, 화학적 발포제와 액상 미소요소 중 적어도 두 가지에 의해 각각 포어 사이즈 컨트롤이 이루어진 것에 해당한다.
즉, 다공성 포어의 종류는 그 다공성 포어를 형성시킨 방법에 의해 서로 구별될 수 있는데, 불활성 기체에 의해 생성된 포어, 캡슐형 발포제에 의해 생성된 포어, 화학적 발포제에 의해 생성된 포어, 액상 미소요소에 의해 생성된 포어 중 적어도 두 종류의 포어가 본 발명에 따른 연마층(120)에 포함되어 있는 것이다.
여기서 각 종류별 포어는 서로 크기가 구별되도록 형성될 수도 있지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
이하에서는 본 발명의 일 예로써 연마층(120)에 두 종류의 다공성 포어 즉, 제1 다공성 포어와 제2 다공성 포어가 형성된 것으로 가정하고, 특히 그 중 제1 다공성 포어는 액상 미소요소에 의해 형성된 것이고 제2 다공성 포어는 불활성 기체에 의해 형성된 것으로 가정한다.
이처럼 액상 미소요소에 의한 제1 다공성 포어가 연마층에 포함된 경우 앞서 언급한 연마층 형성 물질의 혼합 등에 의해 생성된 물질은 예를 들어 폴리알킬렌글리콜을 함유하는 친수성 폴리머 매트릭스(이하 '폴리알킬렌글리콜 함유 친수성 폴리머 매트릭스'라 한다)(130)에 해당할 수 있다.
즉, 연마층은 이러한 폴리알킬렌글리콜 함유 친수성 폴리머 매트릭스(130) 내에는 일정영역을 차지하며 균일하게 분포된 즉, 임베디드(embeded)된 액상 미소요소(이하 '임베디드 액상 미소요소'라 함)로 이루어진 제1 다공성 포어(141)와 임베디드된 불활성 기체를 포함하는 기상 포어인 제2 다공성 포어(142)가 포함될 수 있다.
이처럼 연마층에 포함되는 제1 다공성 포어(액상 미소요소 포어)(141) 및 제2 다공성 포어(기상 포어)(142)의 실제 예는 도 2에 도시된 바와 같다.
웨이퍼(7)와 직접적으로 접촉하는 연마층 표면(160)에는 제1 다공성 포어(141)와 제2 다공성 포어(142)에 의해 정의되고 개방된 다수의 미세 기공들(141', 142')이 균일하게 배열되어 있다.
여기서, 기공(141', 142')이 각 다공성 포어(141, 142)에 의해 정의되고 개방되었다는 의미는, 연마층(120)에 임베디드된 액상 미소요소나 불활성 기체가 외부로 누출됨에 따라 해당 액상 미소요소나 불활성 기체가 포함되어 있던 영역이 기공(141')으로 남아 외부로부터 소정 물질들을 포획가능하게 되었음을 의미하는 것이다.
연마공정 중에 연마 패드(100)가 마모됨에 따라 임베디드된 다공성 포어들(141, 142)은 연속적으로 연마층 표면(160)으로 노출되어 기공(141', 142')을 형성하고 이는 연마 슬러리(13)에 의해 치환된다. 따라서 연마표면(160)에는 폴리머 매트릭스만이 존재하므로 연마 패드(100)의 불균일 마모가 일어나지 않고 피연마 대상인 실리콘 웨이퍼(7)를 균일하게 연마할 수 있다.
폴리알킬렌글리콜 함유 친수성 폴리머 매트릭스(130)는 평탄화를 위한 화학 용액인 연마 슬러리(13)에 불용성인 물질로 형성되는 것이 바람직하다. 예컨대, 도 3과 같이, 연마 장비(1)의 노즐(11)을 통해 공급되는 연마 슬러리(13)가 침투할 수 없는 물질로 형성된다.
폴리알킬렌글리콜 함유 친수성 폴리머 매트릭스(130)는 폴리머 매트릭스 형성용 물질, 친수성 물질과, 폴리알킬렌글리콜 화합물간의 화학적 결합 또는 물리적 혼합에 의해 형성될 수 있다.
여기서 폴리머 매트릭스 형성용 물질에 의해 생성되는 폴리머 매트릭스의 재질은 폴리우레탄, 폴리에테르, 폴리에스테르, 폴리술폰, 폴리아크릴, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌, 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리비닐 아세테이트, 폴리비닐 클로라이드, 폴리에틸렌 이민, 폴리에테르 술폰, 폴리에테르 이미드, 폴리케톤, 멜라민, 나일론 및 불화탄화수소로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나 또는 이들의 혼합물에 해당할 수 있다.
폴리알킬렌글리콜 함유 친수성 폴리머 매트릭스(130)는 이러한 폴리머 매트릭스에 친수성 물질과 폴리알킬렌글리콜 화합물을 화학적 방법으로 결합시키거나 물리적 방법으로 혼합시킨 것에 해당한다.
친수성 물질로는 폴리에틸렌글리콜, 폴리에틸렌프로필렌글리콜, 폴리옥시에틸렌 알킬페놀에테르, 폴리옥시에틸렌 알킬에테르, 폴리에틸렌글리콜 지방산에스테르, 폴리옥시에틸렌 알킬아민에테르, 글리세린지방산에스테르, 설탕지방산에스테르, 솔비톨지방산에스테르로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나 또는 이들의 혼합물 등을 일 예로 들 수 있다.
폴리알킬렌글리콜 화합물은 물 또는 활성수소를 포함하는 화합물에 알킬렌옥사이드가 부가된 형태의 화합물로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
상술한 바와 같은 연마층 형성용 물질은 설명한 이외에도 다양한 물질을 포함하여 구성될 수 있음은 물론이다.
제1 다공성 포어(141)를 형성하는 임베디드 액상 미소요소는 폴리알킬렌글리콜 함유 친수성 폴리머 매트릭스(130)와 상용성이 없는 액상 물질로 형성되는데, 지방족 광유, 방향족 광유, 분자 말단에 수산기가 없는 실리콘 오일, 대두유, 야자유, 팜유, 면실유, 동백유, 경화유로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나 또는 이들의 혼합물 등이 사용될 수 있다.
임베디드 액상 미소요소에 의한 제1 다공성 포어(141)는 미세한 구형으로 폴리알킬렌글리콜 함유 친수성 폴리머 매트릭스(130) 내에 분산되어 형성되는 것이 바람직하다. 구형의 평균 직경은 1 ~ 30㎛ 인 것이 바람직하며, 2 ~ 10㎛ 인 것이 더욱 바람직하다. 구형의 직경이 상기 범위내에 있을 때, 연마 슬러리(13)의 포집 및 공급에 가장 적합하다. 그러나 사용되는 연마 슬러리(13)의 종류에 따라 적합한 구형의 직경은 변화할 수 있으며, 임베디드 액상 미소요소(141)의 크기 또한 이에 맞추어 변화할 수 있다.
임베디드 액상 미소요소에 의한 제1 다공성 포어(141)의 형태, 즉 구형의 평균 직경 및 농도 등은 폴리알킬렌글리콜 함유 친수성 폴리머 매트릭스(130)의 친수성 정도의 변화에 의해 용이하고 다양하게 조절될 수 있다.
또, 임베디드 액상 미소요소에 의한 제1 다공성 포어(141)의 형태는 액상 물질의 중량비에 의해 용이하고 다양하게 조절된다. 바람직하게는 폴리머 매트릭스 형성용 물질, 예컨대 폴리 우레탄 기재의 총 중량을 기준으로 20 내지 50 중량%로, 더욱 바람직하게는 30 내지 40 중량%로 액상 물질을 혼합하여 원하는 형태의 미소요소에 의한 제1 다공성 포어(141)를 생성할 수 있다.
임베디드 액상 미소요소에 의한 제1 다공성 포어(141) 및 이에 의해 정의되는 기공(141')의 크기 및 농도는 폴리알킬렌글리콜 함유 친수성 폴리머 매트릭스(130)의 친수성 정도 및/또는 액상물질의 양에 의해 다양하게 조절이 가능하므로 피연마 대상의 종류 및/또는 연마 슬러리(13)의 종류에 따라 다양한 연마 성능을 가진 연마 패드(100)의 제조가 가능하다는 장점이 있다.
한편, 제2 다공성 포어(142)는 불활성 기체, 캡슐형 발포제와, 화학적 발포제 등의 주입에 의해 형성되는 것이다.
여기서 불활성 기체는 원자가가 '0'이어서 화학적으로 안정된 기체를 의미할 수 있는데, 헬륨(He), 네온(Ne), 알곤(Ar), 크립톤(Kr), 제논(Xe), 라돈(Rn) 등이 이러한 불활성 기체에 포함된다. 더 나아가 불활성 기체는 주기율표상 8족 원소 이외에도 N2 등과 같이 폴리머 매트릭스와 반응하지 않는, 예를 들어 우레탄 반응에 참여하지 않는 기체면 모두 해당한다.
그리고 발포제는 소정의 원료에 혼합되어 열에 의한 기화 또는 반응에 의해 다량의 기포를 발생시키는 것으로서, 크게는 화학적 발포제와 물리적 발포제로 구분될 수 있다.
화학적 발포제는 아이소사이아네이트기(基)의 활성을 이용해 물 등과의 반응으로 생기는 이산화탄소에서 발포하기 때문에 물이 발포제로 쓰이고, 물리적 발포제는 기체를 혼입하거나 분해형 또는 증발형 발포제를 사용해 반응열을 일으킴으로써 기포를 형성하기 때문에 고분자반응에는 참여하지 않는 것이다. 이러한 발포제의 종류 및 특징은 기 공지된 것에 불과하므로 보다 상세한 설명은 생략한다.
제2 다공성 포어(142)는 불활성 기체나 다양한 발포제(캡슐형 발포제나 화학적 발포제)의 혼합에 의해 연마층에 형성되는 것으로서, 제1 다공성 포어(141)보다는 더 큰 반경을 가질 수 있고, 바람직하게는 제2 다공 포어(142)는 제1 다공성 포어보다(141) 10배 이상의 부피를 가지도록 형성된다.
이하에서는 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 연마 패드(100)의 연마층(120)의 제조방법의 과정을 설명한다.
먼저, 연마층(120) 형성용 물질들을 혼합한다(S100). 구체적으로, 앞서 설명한 폴리알킬렌글리콜 함유 친수성 폴리머 매트릭스(130) 형성용 물질을 서로 혼합할 수 있다(단계 S100).
여기서 폴리알킬렌글리콜 함유 친수성 폴리머 매트릭스(130) 형성용 물질은 폴리머 매트릭스 형성용 물질에 친수성 물질과 폴리알킬렌글리콜 화합물의 혼합 또는 반응에 의해 생성된 물질이다. 이는 교반 방식에 의해 진행하는 것이 바람직하다.
혼합과정에서, 광유 등과 같은 액상 물질이 함께 혼합되고, 이때 아르곤과 같은 불활성 기체(또는 이를 대체하는 특정 발포제)를 함께 투여하여 혼합할 수 있다.
여기서 혼합되는 액상 물질 및 불활성 기체의 양은 생성하고자 하는 종류별 포어 크기에 따라 얼마든지 조절 가능하다.
이어서, 겔화 및 경화 반응을 진행한다(S110). 즉, 혼합물을 소정 형상의 주형 내부에 주입하여 겔화 및 경화 과정을 통하여 고체화한다. 이때 겔화 반응은 80 내지 90도 에서 5 내지 30분간 진행하고, 경화 반응은 80 내지 120도에서 20 내지 24시간 진행되도록 할 수도 있지만, 구체적인 공정 온도 및 시간은 최적 조건을 찾기 위해 다양하게 변화될 수 있음은 물론이다.
마지막으로, 소정 형상으로 경화된 결과물을 가공한다(S120). 가공은 탈형, 재단, 표면가공처리 및 세정 과정 등을 포함한다. 먼저, 경화된 반응물을 주형에서 꺼내어 소정 두께와 모양 및 형상을 갖도록 절단한다. 생산성의 향상을 위해 주물 및 압출 성형 등의 폴리머 시트(sheet) 제조 분야의 당업계에 공지된 임의의 방법에 의해서 연마층(120)을 시트상으로 형성할 수 있음은 물론이다. 그리고 연마층(120)의 표면에는 연마 슬러리(13)가 연마층(120)의 작업 표면에 골고루 공급되도록 할 수 있는 다양한 형태의 그루브(groove)를 형성하는 것이 바람직하다.
그 후, 세정 공정을 거쳐 연마층(120)을 완성한다. 세정 공정시 연마층 표면(160)의 액상 미소요소(141)가 용출되어 연마층 표면(160)에 개방된 기공(141')이 분포되게 된다. 이때, 용출된 액상 미소요소(141)가 연마층 표면(160)에 잔류하지 않도록 하는 세정액을 사용하여 세정 공정을 진행하는 것이 바람직하다.
연마층(120)만으로도 연마 패드(100)를 완성할 수도 있으나, 필요에 따라서는 연마 패드(100) 제조 공정 분야에서 널리 알려진 방법에 의해 지지층(110)을 제조하고 지지층(110)과 연마층(120)을 결합시켜 연마 패드(100)를 완성할 수도 있다.
본 발명에 관한 보다 상세한 내용은 다음의 구체적인 실험예들의 비교를 통하여 설명하며, 여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 설명을 생략한다. 물론 이하의 실험예들에 의해 본 발명의 범주가 제한되는 것은 아니다.
<실험예 1>
200kg 반응기에 폴리테트라메칠렌글리콜(분자량 1000) 50kg, 폴리에틸렌글리콜(분자량 1000) 50kg, 톨루엔디이소시아네이트 52kg을 투입하고 70 ~ 80℃의 온도에서 4 ~ 5시간 반응시키며 최종 제품의 NCO함량을 11.0%로 하였다. 이에 따라 제조된 이소시아네이트 예비중합체의 점도는 6,900 cPs(25℃)였다.
<실험예 2>
캐스팅 머신(Casting Machine)을 이용하여 실험예 1의 이소시아네이트 예비중합체 100kg과 광유(이하 KF-70)(서진화학 제조) 46kg, MOCA 33kg을 5000rpm의 Mixing head를 거쳐 토출하여준다. 이때 불활성기체인 Ar gas를 10% 부피비로 Mixing Head로 투여해 준다.
이 후 혼합물은 곧 바로 사각의 주형에 주입한다. 주입된 반응액은 30분 동안 겔화시킨 후 100℃ 오븐에서 20시간 동안 경화시킨다.
제조된 경화물을 주형에서 꺼내어 표면을 재단하여 연마 패드의 연마층을 제조하였다.
이러한 연마층의 표면 Pore 이미지는 도 5에 나타내었다.
제조된 Pad의 연마성능과 평탄화 성능은 도 7(본 실시예에 따른 연마패드는 일명 "하이브리드포어1")에 나타내었다.
<실험예 3>
Casting Machine을 이용하여 실험예 1의 이소시아네이트 예비중합체 100kg과 광유(이하 KF-70)(서진화학 제조) 46kg, MOCA 33kg을 5000rpm의 Mixing head를 거쳐 토출하여준다. 이 때 불활성기체인 Ar gas를 부피비 20%로 Mixing Head로 투여해 준다.
이 후 혼합물은 곧 바로 사각의 주형에 주입한다. 주입된 반응액은 30분 동안 겔화시킨 후 100℃ 오븐에서 20시간 동안 경화시킨다.
제조된 경화물을 주형에서 꺼내어 표면을 재단하여 연마 패드의 연마층을 제조하였다.
이러한 연마층의 표면 Pore 이미지는 도 6에 나타내었다.
제조된 Pad의 연마성능과 평탄화 성능은 도 7 (본 실시예에 따른 연마패드는 일명 "하이브리드포어2")에 나타내었다. 동 도면들에서 "고상 캡슐 포어"는 본 발명과 같이 서로 다른 종류의 복합 포어(즉, 제1 다공성 포어 및 제2 다공성 포어)를 이용하는 것이 아니라 단일의 고상 캡슐 포어만을 이용한 연마패드의 경우를 나타낸 것이고(여기서 고상 캡슐은 내부가 비어있는 미세 분말을 의미할 수 있음), "액상 미소 요소 포어" 역시 본 발명과 같이 서로 다른 종류의 복합 포어(즉, 제1 다공성 포어 및 제2 다공성 포어)를 이용하는 것이 아니라 단일의 액상 미소 요소만을 포함하는 연마패드의 경우를 나타낸 것이다.
이와 같이 서로 다른 크기를 갖는 복합 포어를 이용하는 경우 상대적으로 크기가 작은 제1 다공성 포어는 작은 양의 연마 슬러리 입자를 포집함으로써 정밀한 연마가 가능하도록 하고, 상대적으로 크기가 큰 제2 다공성 포어는 한꺼번에 많은 양의 연마 슬러리 입자를 포집함으로서 높은 연마 속도의 처리가 가능하도록 한다.
이처럼 서로 다른 종류의 포어를 동시에 연마패드의 연마층에 포함되도록 함으로써 보다 정교한 연마 작업이 가능해질 수 있다.
상술한 실시예에서는 두 종류의 다공성 포어가 형성되는 것을 위주로 설명하였으나 본 발명이 이에 한정되는 것이 아님은 앞서 설명한 바와 같다.
즉, 본 발명에 따른 연마패드에는 액상 미소요소에 의해 형성된 포어, 고상 캡슐에 의해 형성된 포어, 불활성 기체의 주입 의해 형성된 포어, 화학적 발포제에 의해 형성된 포어 중 세 종류 이상이 포함될 수도 있는 것이다. 이때 생성되는 다공성 포어 종류별 크기 등에 대해서는 앞서 설명한 바와 같을 수도 있고, 포어 형성용 물질의 종류에 따라 또는 연마 효율을 높이기 위해 변경될 수도 있음은 물론이다.
특히 각 포어 형성 방법이 혼합 물질의 농도나 반응 온도 등에 의해 포어 사이즈를 컨트롤할 수 있기는 하지만, 각 종류별 포어가 반드시 서로 다른 사이즈를 가져야만 하는 것은 아니다.
한편, 본 발명은 상기한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 변형 및 수정하여 실시할 수 있는 것이다. 이러한 변형 및 수정이 첨부되는 특허청구범위에 속한다면 본 발명에 포함된다는 것은 자명할 것이다.
1 : 연마 장치 3 : 플레이튼
5 : 헤드 7 : 실리콘 웨이퍼
11 : 노즐 13 : 연마 슬러리
100 : 연마 패드 110 : 지지층
120 : 연마층
130 : 폴리알킬렌글리콜 함유 친수성 폴리머 매트릭스
141 : 제1 다공성 포어 141' : 제1 다공성 포어에 의한 기공
142 : 제2 다공성 포어 142' : 제2 다공성 포어에 의한 기공
160 : 연마층 표면

Claims (7)

  1. (a) 연마층 형성 물질을 혼합하는 단계와;
    (b) 상기 (a) 단계의 혼합물에 포어 사이즈 컨트롤이 각각 가능한 불활성 기체, 캡슐형 발포제, 화학적 발포제와 액상 미소요소 중 적어도 두 가지를 혼합하여, 두 종류 이상의 다공성 포어를 형성하는 단계와;
    (c) 상기 (b) 단계를 통해 생성된 혼합물을 겔화 및 경화시켜 상기 두 종류 이상의 다공성 포어를 포함하는 연마층을 제조하는 단계와;
    (d) 상기 연마층을 가공하여 표면에 상기 두 종류 이상의 다공성 포어의 개방에 의한 기공들을 분포시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 패드의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 불활성 기체는 주기율표 8족 원소와, 상기 연마층 형성 물질과 반응하지 않는 기체 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 연마 패드의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 액상 미소요소를 구성하는 액상 물질은 지방족 광유, 방향족 광유, 분자말단에 수산기가 없는 실리콘 오일, 대두유, 야자유, 팜유, 면실유, 동백유 및 경화유로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 연마패드의 제조방법.
  4. 피연마 대상의 표면과 접촉하여 이동함으로써 연마 공정을 수행하는 연마 패드에 있어서,
    상기 연마패드는 연마층을 포함하여 구성되고,
    상기 연마층은 불활성 기체, 캡슐형 발포제, 화학적 발포제와 액상 미소요소 중 적어도 두 가지에 의해 각각 포어 사이즈 컨트롤이 이루어진 두 종류 이상의 다공성 포어를 포함하여 구성되며,
    상기 연마층 표면에는 상기 두 종류 이상의 다공성 포어의 개방에 의한 기공들이 분포하는 것을 특징으로 하는 연마패드.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 불활성 기체는 주기율표 8족 원소와, 상기 연마층 형성 물질과 반응하지 않는 기체 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 연마 패드.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 액상 미소요소를 구성하는 액상 물질은 지방족 광유, 방향족 광유, 분자말단에 수산기가 없는 실리콘 오일, 대두유, 야자유, 팜유, 면실유, 동백유 및 경화유로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 연마패드.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 연마층은 상기 액상 미소요소에 의한 제1 다공성 포어와, 상기 제1 다공성 포어보다는 크기가 더 크고 상기 불활성 기체의 주입, 상기 캡슐형 발포제의 주입, 상기 화학적 발포제의 주입 중 적어도 어느 하나에 의해 형성된 제2 다공성 포어를 포함하는 것을 특징으로 하는 연마패드.
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