KR20140037891A - 연마 패드 - Google Patents

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KR20140037891A
KR20140037891A KR20137034979A KR20137034979A KR20140037891A KR 20140037891 A KR20140037891 A KR 20140037891A KR 20137034979 A KR20137034979 A KR 20137034979A KR 20137034979 A KR20137034979 A KR 20137034979A KR 20140037891 A KR20140037891 A KR 20140037891A
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polishing rate
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KR20137034979A
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나나 다케우치
세이지 후쿠다
료지 오쿠다
시게타카 가사이
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도레이 카부시키가이샤
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    • B24B37/11—Lapping tools
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Abstract

본 발명의 연마 패드는 적어도 연마층과 쿠션층을 갖는 연마 패드이며, 상기 연마층은 연마면에 측면과 바닥면을 갖는 홈을 구비하고, 상기 측면의 적어도 한쪽은, 상기 연마면과 연속되며 상기 연마면과 이루는 각도가 α인 제1 측면, 및 상기 제1 측면과 연속되며 상기 연마면과 평행인 면과 이루는 각도가 β인 제2 측면으로 구성되고, 상기 연마면과 이루는 각도 α는 90도보다 크고, 상기 연마면과 평행인 면과 이루는 각도 β는 85도 이상이고, 상기 연마면과 평행인 면과 이루는 각도 β는 상기 연마면과 이루는 각도 α보다 작은 것이고, 상기 연마면으로부터 상기 제1 측면과 상기 제2 측면의 굴곡점까지의 굴곡점 깊이가 0.4 mm 이상 3.0 mm 이하이고, 상기 쿠션층의 왜곡 상수가 7.3×10-6 ㎛/Pa 이상 4.4×10-4 ㎛/Pa 이하인 것을 특징으로 한다.

Description

연마 패드{POLISHING PAD}
본 발명은 연마 패드에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 반도체, 유전/금속 복합체 및 집적 회로 등에 있어서 평탄면을 형성하기 위하여 바람직하게 사용되는 연마 패드에 관한 것이다.
반도체 디바이스가 고밀도화됨에 따라서, 다층 배선과, 이에 따른 층간 절연막 형성이나, 플러그, 상감(demascene) 등의 전극 형성 등의 기술이 중요도를 더하고 있다. 이에 따라, 이들 층간 절연막이나 전극의 금속막의 평탄화 공정의 중요도는 증가하고 있고, 이 평탄화 공정을 위한 효율적인 기술로서 CMP(Chemical Mechanical Polishing)라고 불리는 연마 기술이 보급되고 있다.
일반적으로 CMP 장치는 피처리물인 반도체 웨이퍼를 유지하는 연마 헤드, 피처리물의 연마 처리를 행하기 위한 연마 패드, 상기 연마 패드를 유지하는 연마 정반으로 구성되어 있다. 그리고, 반도체 웨이퍼의 연마 처리는 슬러리를 이용하여 반도체 웨이퍼와 연마 패드를 상대 운동시킴으로써, 반도체 웨이퍼 표면의 층에서 돌출된 부분을 제거하여 웨이퍼 표면의 층을 평탄화하는 것이다. 패드 표면은 다이아몬드 드레서 등을 이용한 드레싱에 의해 갱신되며, 클로깅 방지와 날 세움(setting)이 행해진다.
CMP의 연마 특성에 대해서는 웨이퍼의 국소 평탄성, 글로벌 평탄성의 확보, 스크래치의 방지, 높은 연마 레이트의 확보 등으로 대표되는 여러가지 요구 특성이 있다. 그 때문에, 이들의 달성을 위해 연마 특성에 영향을 주는 인자 중 큰 것의 하나인 연마 패드의 홈의 구성(홈의 패턴 및 홈의 단면 형상 등)에는 여러가지 고안이 이루어져 있다.
예를 들면, 연마층 표면에 실시된 홈의 패턴이 동심원상을 이루고 상기 홈의 단면 형상을 대략 직사각형으로 함으로써, 웨이퍼의 평탄성이나 연마 레이트의 향상을 도모하는 기술이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
그러나, 이 기술에서는 홈의 단면 형상에 있어서의 코너부나, 연마 전후나 연마 중에 행해지는 드레싱 등에 기인하여 코너부에 형성되는 버(bur) 형상 물질이 스크래치를 발생시키는 경우가 있다. 이 문제를 해소하기 위해서, 연마면과 홈의 경계부에 경사면을 설치하는 기술이 개시되어 있다(예를 들면, 특허문헌 2, 3 참조).
일본 특허 공개 제2002-144219호 공보 일본 특허 공개 제2004-186392호 공보 일본 특허 공개 제2010-45306호 공보
홈의 단면 형상이 대략 직사각형인 경우, 상기한 문제 이외에도 연마 레이트가 충분하지 않다는 문제나, 특히 연마 초기 내지 중기에 있어서 연마 레이트가 변동하기 쉽다는 문제가 있었다.
여기서, 본 발명자들은 연마면과 홈의 경계부에 경사면을 설치함으로써, 스크래치가 감소할 뿐만 아니라, 웨이퍼와 연마 패드 사이에서 흡인력이나 슬러리 흐름의 개선이 발견되고, 홈의 단면 형상이 대략 직사각형인 경우와 비교하여 연마 레이트가 높아지는 것을 발견하였다. 그러나, 이러한 구조의 홈은 다이아몬드 드레서의 드레싱에 의해 연마층이 깎이면 홈 폭이 서서히 좁아지기 때문에, 홈 부피가 작아져 연마 후기에 연마 레이트가 저하되는 것도 발견하였다. 또한, 쿠션층의 특정한 물성에 있어서 연마 레이트의 변동이 커지는 것도 발견하였다.
본 발명은 이러한 종래 기술의 과제를 감안하여, 연마 특성 중에서도 특히, 높은 연마 레이트를 유지하면서 연마 레이트의 변동을 억제할 수 있는 연마 패드를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은 연마면과 홈의 경계부의 각도가 연마 레이트의 변동에 영향을 미치고 있다고 생각하였다. 또한, 쿠션층의 영향을 받아 연마면의 흡인력이나 슬러리 흐름에 불균일이 발생하여, 연마 레이트에 변동을 미치고 있다고 생각하여, 그것을 방지하기 위해서 쿠션층에 강직성을 갖는 것을 조합함으로써 해소할 수 있는 것은 아닌가라고 생각하였다.
따라서, 본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해서 다음과 같은 수단을 채용하는 것이다. 즉, 적어도 연마층과 쿠션층을 갖는 연마 패드이며, 상기 연마층은 연마면에 측면과 바닥면을 갖는 홈을 구비하고, 상기 측면의 적어도 한쪽은, 상기 연마면과 연속되며 상기 연마면과 이루는 각도가 α인 제1 측면, 및 상기 제1 측면과 연속되며 상기 연마면과 평행인 면과 이루는 각도가 β인 제2 측면으로 구성되고, 상기 연마면과 이루는 각도 α는 90도보다 크고, 상기 연마면과 평행인 면과 이루는 각도 β는 85도 이상이고, 상기 연마면과 평행인 면과 이루는 각도 β는 상기 연마면과 이루는 각도 α보다 작은 것이고, 상기 연마면으로부터 상기 제1 측면과 상기 제2 측면의 굴곡점까지의 굴곡점 깊이가 0.4 mm 이상 3.0 mm 이하이고, 상기 쿠션층의 왜곡 상수가 7.3×10-6 ㎛/Pa 이상 4.4×10-4 ㎛/Pa 이하인 것을 특징으로 하는 연마 패드이다.
본 발명에 의해, 높은 연마 레이트를 유지하면서 연마 레이트의 변동을 억제할 수 있는 연마 패드를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 연마 패드의 주요부의 구성을 나타내는 부분 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 연마 패드의 주요부의 구성(제2 예)을 나타내는 부분 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 연마 패드의 주요부의 구성(제3 예)을 나타내는 부분 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 연마 패드의 주요부의 구성(제4 예)을 나타내는 부분 단면도이다.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태를 설명한다.
본 발명자는 높은 연마 레이트를 유지하면서 연마 레이트의 변동을 억제할 수 있는 연마 패드에 대해서 예의 검토하였다. 그 결과, 본 발명자는 적어도 연마층과 쿠션층을 갖는 연마 패드이며, 상기 연마층은 연마면에 측면과 바닥면을 갖는 홈을 구비하고, 상기 측면의 적어도 한쪽은, 상기 연마면과 연속되며 상기 연마면과 이루는 각도가 α인 제1 측면, 및 상기 제1 측면과 연속되며 상기 연마면과 평행인 면과 이루는 각도가 β인 제2 측면으로 구성되고, 상기 연마면과 이루는 각도 α는 90도보다 크고, 상기 연마면과 평행인 면과 이루는 각도 β는 85도 이상이며, 상기 연마면과 평행인 면과 이루는 각도 β는 상기 연마면과 이루는 각도 α보다 작은 것이고, 상기 연마면으로부터 상기 제1 측면과 상기 제2 측면의 굴곡점까지의 굴곡점 깊이가 0.4 mm 이상 3.0 mm 이하이고, 상기 쿠션층의 왜곡 상수가 7.3×10-6 ㎛/Pa 이상 4.4×10-4 ㎛/Pa 이하인 것을 특징으로 하는 연마 패드를 구성함으로써, 과제를 일거에 해결할 수 있음을 구명하였다.
본 발명에서, 연마 패드는 적어도 연마층과 쿠션층을 갖는 것이 중요하다. 쿠션층이 없는 경우, 연마층의 흡수(吸水) 등에 의한 왜곡을 완충시킬 수 없기 때문에 피연마재의 연마 레이트나 면내 균일성이 불안정하게 변동한다. 또한, 쿠션층을 갖고 있더라도 왜곡 상수가 너무 크면 피연마재의 연마 레이트나 면내 균일성이 불안정하게 변동하는 점에서, 왜곡 상수는 7.3×10-6 ㎛/Pa 이상 4.4×10-4 ㎛/Pa 이하의 범위이다. 쿠션층의 왜곡 상수가 이 범위임으로써, 경사를 갖는 홈에 의한 연마 레이트 향상 효과를 유지한 채로 연마 레이트 변동을 대폭 억제할 수 있다. 피연마재의 연마 레이트 변동 및 국소 평탄성의 관점에서 상한으로서는 3.0×10-4 ㎛/Pa 이하가 보다 바람직하고, 1.5×10-4 ㎛/Pa 이하가 더욱 바람직하다. 또한, 하한으로서는 1.0×10-5 ㎛/Pa 이상이 보다 바람직하고, 1.2×10-5 ㎛/Pa 이상이 더욱 바람직하다. 연마 레이트 변동이 큰 경우 피연마재의 연마량이 변동되고, 결과로서 피연마재의 잔막 두께가 변동하여 반도체 디바이스의 성능에 악영향을 미친다. 따라서 연마 레이트 변동률은 15％ 이하가 바람직하고, 10％ 이하가 보다 바람직하다.
또한, 본 발명에서의 왜곡 상수는 선단의 직경이 5 mm인 압자를 이용하여, 다이얼 게이지로 27 kPa의 압력을 60초간 가했을 때의 두께를 (T1)㎛로 하고, 계속하여 177 kPa에서의 압력을 60초간 가했을 때의 두께를 (T2)㎛로 하여, 이하의 계산식에 따라서 산출하는 값이다.
왜곡 상수(㎛/Pa)=(T1-T2)/(177-27)/1000
이와 같은 쿠션층으로서는 천연 고무, 니트릴 고무, "네오프렌(등록 상표)" 고무, 폴리부타디엔 고무, 열경화성 폴리우레탄 고무, 열가소성 폴리우레탄 고무, 실리콘 고무, "하이트렐(등록 상표)" 등의 무발포의 엘라스토머, "도레이페프(등록 상표, 도레이(주)제조 페프)" 등의 폴리올레핀 발포체, 닛타·하스(주)제조 "suba400" 등의 부직포를 들 수 있지만, 이들로 한정되는 것은 아니다.
쿠션층의 왜곡 상수는 그의 재질에 따라 조정이 가능하다. 예를 들면, 쿠션층이 발포체인 경우에는, 발포의 정도를 크게 하면 부드러워지는 경향이 있기 때문에, 왜곡 상수가 커지는 경향이 있다. 또한, 쿠션층이 무발포인 경우에는, 쿠션층 내의 가교의 정도를 조정함으로써, 경도의 조절이 가능하다.
쿠션층의 두께는 0.1 내지 2 mm의 범위가 바람직하다. 반도체 기판 전체면의 면내 균일성의 관점에서는 0.25 mm 이상이 바람직하고, 0.3 mm 이상이 보다 바람직하다. 또한, 국소 평탄성의 관점에서는 2 mm 이하가 바람직하고, 1 mm 이하가 보다 바람직하다.
본 발명에서의 연마 패드의 연마층 표면은 홈을 갖고 있다. 연마층 표면에서 본 홈의 형상으로서는 격자상, 방사상, 동심원상, 나선상 등을 들 수 있지만, 이들로 한정되지 않는다. 홈은 원주 방향으로 연장되는 개방계인 쪽이 보다 효율적으로 슬러리를 갱신할 수 있는 점에서, 격자상이 가장 바람직하다.
본 발명에서의 홈은 측면과 바닥면을 갖고, 상기 측면의 적어도 한쪽은, 연마면으로부터 연속되며 연마면과 이루는 각도가 α인 제1 측면, 및 상기 제1 측면으로부터 연속되며 연마면과 평행인 면과 이루는 각도가 β인 제2 측면으로 구성된다. 제1 측면, 제2 측면 및 바닥면은 각각 평면(홈의 단면 형상에 있어서 직선상)일 수도 곡면(홈의 단면 형상에 있어서 곡선상)일 수도 있다.
그리고, 본 발명에서 각도 α는 90도보다 크고, 각도 β는 85도 이상이며, 각도 β가 각도 α보다 작다. 이에 의해, 높은 연마 레이트를 유지하면서 연마 레이트의 변동을 억제할 수 있다. 이것은 이하와 같이 설명된다. 일반적으로, 연마 레이트의 변동은 연마 초기 내지 중기에 있어서의 것이 큰데, 연마면과 홈의 경계부에 90도보다 큰 경사면을 설치함으로써 연마 레이트가 높아질 뿐만 아니라, 그와 같은 초기 내지 중기에 있어서의 연마 레이트의 변동도 효과적으로 억제할 수 있다.
한편, 그와 같은 구조의 홈은 다이아몬드 드레서의 드레싱에 따라 연마층이 깎이면, 홈폭이 서서히 좁아져서 홈 부피가 작아진다. 홈 부피의 감소 속도는 일반적인 직사각형 형상인 경우와 비교하여 빠르다. 따라서, 연마가 진행되면 진행될수록, 슬러리의 배출 능력이 저하되어 피연마재 상의 결함이 증가하여, 연마 후기에서의 연마 레이트가 느려지는 것이 염려된다. 이 때문에, 홈은 어느 일정한 깊이 이후에는 홈 부피의 감소 속도가 작아지는 구조인 것이 바람직하다. 각도 α 및 각도 β를 상기한 바와 같이 조정함으로써, 그와 같은 목적을 달성할 수 있다. 각도 α와 각도 β의 차가 10도 이상 65도 이하인 것이 보다 바람직하고, 20도 이상 60도 이하인 것이 더욱 바람직하다.
슬러리의 유지성과 유동성의 관점에서, 각도 α는 하한으로서 105도 이상인 것이 바람직하고, 115도 이상인 것이 보다 바람직하다. 또한, 각도 α는 상한으로서 150도 이하인 것이 바람직하고, 140도 이하인 것이 보다 바람직하다. 홈을 형성하는 마주 보는 양 측면이 동일한 형상일 수도 있지만, 원심력에 의해 슬러리가 유동하는 점에서, 홈을 형성하는 마주 보는 측면 중 적어도 원주측에 있는 측면에 경사가 있는 쪽이 보다 효과적이다.
또한, 연마 레이트의 변동을 특히 안정시키기 위해서는, 제2 측면과 바닥면으로 구성되는 형상이 대략 직사각형(C자형)인 것이 바람직하다. 그렇게 함으로써, 연마 후기에서도 연마 레이트가 변동하지 않을 뿐만 아니라, 오히려 보다 장기간 연마 레이트를 안정화시킬 수 있기 때문이다. 종래 기술처럼 홈이 단순한 대략 직사각형인 경우에는 높은 연마 레이트를 유지할 수 없음을 고려하면, 이것은 예상 밖의 효과이다. 그 이유는 분명하지 않지만, 연마 후기에서는 홈폭이 거의 일정하게 유지되고, 홈 부피의 감소 속도가 특히 작은 것에 의한 연마의 안정화 효과가 보다 커지기 때문이라고 생각된다.
여기서 말하는 대략 직사각형이란, 완전한 정사각형 또는 직사각형인 것에 한하지 않고, 홈의 측면이 약간의 경사를 갖고 있거나, 홈의 측면이나 바닥부의 적어도 일부가 곡면일 수도 있다는 것을 말한다. 연마면과 평행인 면과 제2 측면이 이루는 각도 β는 85도 이상 95도 이하인 것이 바람직하고, 홈 가공의 간편성으로부터 88도 이상 92도 이하가 보다 바람직하고, 90도가 가장 바람직하다.
직사각형부의 홈 바닥의 폭은 슬러리 배출 능력의 관점에서 0.1 mm 이상이 바람직하고, 배출 능력이 너무 높아 연마면의 슬러리가 부족하지 않도록 4.0 mm 이하가 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.3 mm 이상 2 mm 이하, 더욱 바람직하게는 0.5 mm 이상 1.5 mm 이하이다. 또한, 홈 가공의 간편성에서 연마면 상의 홈 개구폭보다 작은 쪽이 바람직하다.
피연마재의 연마에 따라 연마층이 깎이고, 연마면이 제1 측면과 제2 측면의 경계인 굴곡점을 통과할 때에 연마 레이트의 변동이 관찰되는 점으로부터 연마 패드의 수명을 용이하게 인지할 수 있다. 연마면으로부터 굴곡점까지의 깊이는 연마면측의 경사진 홈 부분의 효과를 감소시키지 않을 정도의 깊이 이상이며, 직사각형 형상으로 하는 효과를 유지할 수 있는 정도의 깊이 이하가 바람직하고, 연마 패드의 수명이 긴 것이 바람직한 점에서, 구체적으로는 홈 전체의 깊이의 50％ 이상 95％ 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 66％ 이상 90％ 이하이다.
또한, 다이아몬드 드레서의 드레싱에 따라 연마층이 깎이고, 최천부(最淺部)의 홈 측면이 제1 측면으로부터 제2 측면으로 변할 때, 연마 레이트의 변동이 관찰됨과 동시에 슬러리 배출 능력도 변화한다. 연마 후기의 연마 레이트 변동을 안정시키는 것이 과제인 점에서, 연마면으로부터 제1 측면과 제2 측면의 굴곡점까지의 굴곡점 깊이는 0.4 mm 이상 3.0 mm 이하의 범위이다. 굴곡점 깊이가 깊은 경우에는 슬러리 배출 능력이 부족하다. 굴곡점 깊이가 얕은 경우에는, 안정된 연마 레이트가 얻어지는 굴곡점까지의 거리가 짧기 때문에 연마 패드의 수명이 짧아진다. 굴곡점 깊이의 상한으로서는 2.5 mm 이하가 바람직하고, 2.0 mm 이하가 보다 바람직하고, 1.8 mm 이하가 더욱 바람직하다. 하한으로서는 0.5 mm 이상이 바람직하고, 0.65 mm 이상이 보다 바람직하고, 1.0 mm 이상이 더욱 바람직하다.
이상과 같은 본 발명에서의 홈의 구체적인 형상에 대해서, 도면에 의해 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 연마 패드의 주요부의 구성을 나타내는 부분 단면도이다. 동 도면에 나타내는 연마 패드(1)는 연마층(10)과, 연마층(10)의 연마면(11)과 반대측의 면에 적층되는 쿠션층(30)을 갖는다. 연마층(10)의 연마면(11)에는 홈(12)이 형성되어 있다. 홈(12)은 연마면(11)과 연속되며 연마면(11)에 대하여 각도 α를 이루며 경사진 제1 측면(13), 상기 제1 측면(13)과 연속되며 제1 측면(13)에 대하여 굴곡점(14)을 통해 굴곡되는 제2 측면(15), 및 홈 최심부(16)를 갖는다. 제2 측면의 연마면(11)과 평행인 면에 대한 각도 β는 제1 측면(13)의 연마면(11)에 대한 각도 α보다 작다.
또한, 홈의 제2 측면(15)과 최심부(16)로 구성되는 형상은 도 1에 나타내는 형상으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 도 2에 나타내는 연마 패드(2)의 홈(17)과 같이, 최심부(18)가 연마면(11)과 대략 평행인 바닥면을 가질 수도 있다. 또한, 도 3에 나타내는 연마 패드(3)의 홈(19)과 같이, 제2 측면(15)과 최심부(20)의 경계 부분이 곡면을 이루고 있을 수도 있다. 또한, 도 4에 나타내는 연마 패드(4)의 홈(21)과 같이, 제2 측면(15)과 최심부(22)의 단면 형상이 U자상(대략 직사각형의 일부)을 하고 있을 수도 있다.
도 1 내지 4에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 홈의 단면 형상을 구체화하면, 대략 Y자형으로 표시할 수 있다. 또한, 이들 형상은 예시로, 본 발명에서의 대략 직사각형의 형상은 이들로 한정되지 않는다.
연마 패드를 구성하는 연마층으로서는 독립 기포를 갖는 구조의 것이, 반도체, 유전/금속 복합체 및 집적 회로 등에 있어서 평탄면을 형성하기 때문에 바람직하다. 또한, 연마층의 경도는 아스커 D 경도계로 45 내지 65도인 것이 바람직하다. 아스커 D 경도가 45도 미만인 경우에는 피연마재의 평탄화 특성(planarity)이 저하되며, 또한 65도보다 큰 경우에는 평탄화 특성(planarity)은 양호하지만, 피연마재의 연마 레이트의 웨이퍼면 내에서의 균일성(uniformity)의 저하에 따라, 웨이퍼면 내에서 평탄화 특성(planarity)의 균일성(uniformity)이 저하되는 경향이 있다.
특별히 한정되지 않지만, 이러한 구조체를 형성하는 재료로서는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리우레아, 폴리아미드, 폴리염화비닐, 폴리아세탈, 폴리카보네이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리테트라플루오로에틸렌, 에폭시 수지, ABS 수지, AS 수지, 페놀 수지, 멜라민 수지, "네오프렌(등록 상표)" 고무, 부타디엔 고무, 스티렌부타디엔 고무, 에틸렌프로필렌 고무, 실리콘 고무, 불소 고무 및 이들을 주성분으로 한 수지 등을 들 수 있다. 이들을 2종 이상 이용할 수도 있다. 이러한 수지에 있어서도, 독립 기포 직경을 비교적 용이하게 제어할 수 있는 점에서 폴리우레탄을 주성분으로 하는 소재가 보다 바람직하다.
폴리우레탄이란, 폴리이소시아네이트의 중부가 반응 또는 중합 반응에 의해 합성되는 고분자이다. 폴리이소시아네이트의 대칭으로서 이용되는 화합물은 활성 수소 함유 화합물, 즉 2개 이상의 폴리히드록시기, 또는 아미노기 함유 화합물이다. 폴리이소시아네이트로서, 톨릴렌디이소시아네이트, 디페닐메탄디이소시아네이트, 나프탈렌디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트 등을 들 수 있지만 이것으로 한정되는 것은 아니다. 이들을 2종 이상 이용할 수도 있다.
폴리히드록시기 함유 화합물로서는 폴리올이 대표적이고, 폴리에테르폴리올, 폴리테트라메틸렌에테르글리콜, 에폭시 수지 변성 폴리올, 폴리에스테르폴리올, 아크릴폴리올, 폴리부타디엔폴리올, 실리콘폴리올 등을 들 수 있다. 이들을 2종 이상 이용할 수도 있다. 경도, 기포 직경 및 발포 배율에 따라, 폴리이소시아네이트와 폴리올, 및 촉매, 발포제, 정포제의 조합이나 최적량을 결정하는 것이 바람직하다.
이들 폴리우레탄 중으로의 독립 기포의 형성 방법으로서는, 폴리우레탄 제조시에 있어서의 수지 중으로의 각종 발포제의 배합에 의한 화학 발포법이 일반적이지만, 기계적인 교반에 의해 수지를 발포시킨 후 경화시키는 방법도 바람직하게 사용할 수 있다. 또한, 폴리우레탄 제조시에 내부에 공극을 갖는 중공 입자 중합체를 혼련할 수도 있다.
독립 기포의 평균 기포 직경은 스크래치를 감소하는 관점에서 30 ㎛ 이상이 바람직하다. 한편, 피연마재의 국소적 요철의 평탄성의 관점에서, 평균 기포 직경은 150 ㎛ 이하가 바람직하고, 140 ㎛ 이하가 보다 바람직하고, 130 ㎛ 이하가 더욱 바람직하다. 또한, 평균 기포 직경은 샘플 단면을 기엔스 제조 VK-8500의 초심도 현미경으로 배율 400배로 관찰했을 때에 일 시야 내에 관찰되는 기포 중, 시야 단부에 결손된 원형으로 관찰되는 기포를 제외한 원형 기포를 화상 처리 장치에서 단면 면적으로 원 상당 직경을 측정하여, 수 평균값을 산출함으로써 구해진다.
본 발명에서의 연마 패드의 일 실시 양태로서 바람직한 것은, 비닐 화합물의 중합체 및 폴리우레탄을 함유하고 독립 기포를 갖는 패드이다. 비닐 화합물로부터의 중합체만으로는 인성과 경도를 높일 수 있지만, 독립 기포를 갖는 균질한 연마 패드를 얻는 것이 곤란하다. 또한, 폴리우레탄은 경도를 높게 하면 취약해진다. 폴리우레탄 중에 비닐 화합물을 함침시킴으로써, 독립 기포를 포함하고, 인성과 경도가 높은 연마 패드로 할 수 있다.
비닐 화합물은 중합성의 탄소-탄소 이중 결합을 갖는 화합물이다. 구체적으로는 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. 이들을 2종 이상 이용할 수도 있다.
상술한 비닐 화합물 중에서, CH2=CR1COOR2(R1: 메틸기 또는 에틸기, R2: 메틸기, 에틸기, 프로필기 또는 부틸기)가 바람직하다. 그 중에서도 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, n-부틸메타크릴레이트, 이소부틸메타크릴레이트는 폴리우레탄으로의 독립 기포의 형성이 용이한 점, 단량체의 함침성이 양호한 점, 중합 경화가 용이한 점, 중합 경화된 비닐 화합물의 중합체와 폴리우레탄을 함유하고 있는 발포 구조체의 경도가 높고 평탄화 특성이 양호한 점에서 바람직하다.
이들 비닐 화합물의 중합체를 얻기 위하여 바람직하게 이용되는 중합 개시제로서는 아조비스이소부티로니트릴, 아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴), 아조비스시클로헥산카르보니트릴, 벤조일퍼옥시드, 라우로일퍼옥시드, 이소프로필퍼옥시디카보네이트 등의 라디칼 개시제를 들 수 있다. 이들을 2종 이상 이용할 수도 있다. 또한, 산화 환원계의 중합 개시제, 예를 들면 퍼옥시드와 아민류의 조합을 사용할 수도 있다.
비닐 화합물의 폴리우레탄 중으로의 함침 방법으로서는, 비닐 화합물이 들어 있는 용기 중에 폴리우레탄을 침지시키는 방법을 들 수 있다. 또한, 그 때 함침 속도를 빠르게 할 목적으로, 가열, 가압, 감압, 교반, 진탕, 초음파 진동 등의 처리를 실시하는 것도 바람직하다.
비닐 화합물의 폴리우레탄 중으로의 함침량은, 사용하는 비닐 화합물 및 폴리우레탄의 종류나, 제조되는 연마 패드의 특성에 따라 정해져야 되는 것이어서 일률적으로는 말할 수 없지만, 예를 들면 중합 경화된 발포 구조체 중 비닐 화합물로부터 얻어지는 중합체와 폴리우레탄의 함유 비율이 중량비로 30/70 내지 80/20인 것이 바람직하다. 비닐 화합물로부터 얻어지는 중합체의 함유 비율이 중량비로 30/70 이상이면, 연마 패드의 경도를 충분히 높게 할 수 있다. 또한, 함유 비율이 80/20 이하이면, 연마층의 탄력성을 충분히 높게 할 수 있다.
또한, 폴리우레탄 중의 중합 경화된 비닐 화합물로부터 얻어지는 중합체 및 폴리우레탄의 함유율은 열 분해 가스크로마토그래피/질량 분석 수법에 의해 측정할 수 있다. 본 수법에서 사용할 수 있는 장치로서는 열 분해 장치로서 더블 샷 파일로라이져 "PY-2010D"(프론티어·래보(주) 제조)를, 가스 크로마토그래피·질량 분석 장치로서 "TRIO-1"(VG사 제조)을 들 수 있다.
본 발명에서, 반도체 기판의 국소적 요철의 평탄성의 관점에서, 비닐 화합물로부터 얻어지는 중합체의 상과 폴리우레탄의 상이 분리되지 않고 함유되어 있는 것이 바람직하다. 정량적으로 표현하면, 연마 패드를 스폿의 크기가 50 ㎛인 현미 적외 분광 장치로 관찰한 적외 스펙트럼이 비닐 화합물로부터 중합되는 중합체의 적외 흡수 피크와 폴리우레탄의 적외 흡수 피크를 갖고 있고, 여러 가지 개소의 적외 스펙트럼이 거의 동일한 것이 바람직하다. 여기서 사용되는 현미 적외 분광 장치로서, SPECTRA-TEC사 제조의 IRμs를 들 수 있다.
연마 패드는 특성 개량을 목적으로 하여, 연마제, 대전 방지제, 윤활제, 안정제, 염료 등의 각종 첨가제를 함유할 수도 있다.
본 발명에서, 연마층의 밀도는 국소적인 평탄성 불량이나 전반적인 단차를 감소시키는 관점에서 0.3 g/㎤ 이상이 바람직하고, 0.6 g/㎤ 이상이 보다 바람직하고, 0.65 g/㎤ 이상이 더욱 바람직하다. 한편, 스크래치를 감소시키는 관점에서 1.1 g/㎤ 이하가 바람직하고, 0.9 g/㎤ 이하가 보다 바람직하고, 0.85 g/㎤ 이하가 더욱 바람직하다. 또한, 본 발명에서의 연마층의 밀도는 하버드형 피크노미터(JIS R-3503 기준)를 이용하고, 물을 매체로 하여 측정한 값이다.
본 발명에서 연마되는 피연마재로서는, 예를 들면 반도체 웨이퍼 상에 형성된 절연층 또는 금속 배선의 표면을 들 수 있다. 절연층으로서는 금속 배선의 층간 절연막이나 금속 배선의 하층 절연막이나 소자 분리에 사용되는 얕은 트렌치 소자 격리(Shallow Trench Isolation)를 들 수 있다. 금속 배선으로서는 알루미늄, 텅스텐, 구리, 및 이들의 합금 등을 들 수 있고, 구조적으로는 상감, 듀얼 상감, 플러그 등이 있다. 구리를 금속 배선으로 한 경우에는 질화규소 등의 배리어 메탈도 연마 대상이 된다. 절연막은 현재 산화실리콘이 주류인데, 저유전율 절연막도 이용된다. 반도체 웨이퍼 이외에 자기 헤드, 하드 디스크, 사파이어, SiC, MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 등의 연마에 이용할 수도 있다.
본 발명의 연마 방법은 유리, 반도체, 유전/금속 복합체 및 집적 회로 등에 평탄면을 형성하기 위하여 바람직하게 사용된다.
<실시예>
이하, 실시예에 의해 추가로 본 발명의 상세를 설명한다. 그러나, 본 실시예에 의해 본 발명이 한정되어 해석되는 것은 아니다. 또한, 측정은 이하와 같이 행하였다.
<기포 직경 측정>
샘플 단면을 기엔스 제조 VK-8500의 초심도 현미경으로 배율 400배로 관찰했을 때에 일 시야 내에 관찰되는 기포 중, 시야 단부에 결손된 원형으로 관찰되는 기포를 제외한 원형 기포를 화상 처리 장치에서 단면 면적으로부터 원 상당 직경을 측정하여, 산출한 수 평균값을 평균 기포 직경으로 하였다.
<경도 측정>
JIS K6253-1997에 준거하여 행하였다. 제작한 폴리우레탄 수지를 2 cm×2 cm(두께: 임의)의 크기로 잘라낸 것을 경도 측정용 시료로 하고, 온도 23℃±2℃, 습도 50％±5％의 환경에서 16시간 정치시켰다. 측정시에는 시료를 중첩시켜, 두께 6 mm 이상으로 하였다. 경도계(고분시 케이끼(주) 제조, 아스커 D형 경도계)를 이용하여, 경도를 측정하였다.
<마이크로 고무 A 경도 측정>
쿠션층을 3 cm×3 cm의 크기로 잘라낸 것을 경도 측정용 시료로 하고, 온도 23℃±2℃, 습도 50％±5％의 환경에서 16시간 정치시켰다. 고분시 케이끼(주) 제조 마이크로 고무 경도계 MD-1을 이용하여, 시료 1매 중에서 다른 3점을 측정하여, 산출한 평균값을 마이크로 고무 A 경도로 하였다.
<경사 각도 측정>
연마층 표면에 홈을 형성한 패드를, 면도날이 홈 방향에 대하여 수직이 되도록 배치하여 홈 깊이 방향으로 슬라이스하고, 홈의 단면을 기엔스 제조 VK-8500의 초심도 현미경으로 관찰하여, 연마면과 상기 홈의 연마면과 연속되는 측면이 이루는 각도(각도 α)를 측정하였다. 패드의 중심으로부터 반경의 1/3인 위치와 2/3인 위치에서 가장 가까운 홈을 측정하고, 각 1개소 합계 2점의 평균을 경사 각도로 하였다. 각도 β도 마찬가지로 측정하였다.
<굴곡점 깊이 측정>
연마층 표면에 홈을 형성한 패드를, 면도날이 홈 방향에 대하여 수직이 되도록 배치하여 홈 깊이 방향으로 슬라이스하고, 홈의 단면을 기엔스 제조 VK-8500의 초심도 현미경으로 관찰하여, 연마면으로부터, 제1 측면과 제2 측면을 포함하는 마주 보는 2개의 굴곡점의 중점까지의 수직 거리를 측정하였다. 패드의 중심으로부터 반경의 1/3인 위치와 2/3인 위치에서 가장 가까운 홈을 측정하고, 각 1개소 합계 2점의 평균을 굴곡점 깊이로 하였다.
<왜곡 상수 산출>
선단의 직경이 5 mm인 압자를 이용하여, 다이얼 게이지로 27 kPa의 압력을 60초간 가했을 때의 두께를 (T1)㎛로 하고, 계속하여 177 kPa에서의 압력을 60초간 가했을 때의 두께를 (T2)㎛로 하여, 이하의 계산식에 따라서 왜곡 상수를 산출하였다.
왜곡 상수(㎛/Pa)=(T1-T2)/(177-27)/1000
<평균 연마 레이트 산출>
어플라이드 머터리얼즈(주)사 제조의 300 mm 웨이퍼용 연마기 "Reflexion"을 이용하여, 소정의 연마 조건으로 종점 검출을 행하면서 연마를 행하였다. 연마 특성은 12인치 웨이퍼의 최외주 16 mm 미만을 제외하고 측정하였다.
웨이퍼 중심 1점, 웨이퍼 중심으로부터 직경 방향으로 반경 5 mm의 위치를 2점, 5 mm 초과 125 mm 이하를 20.0 mm마다 12점, 125 mm 초과 130 mm 이하의 면내를 5.0 mm마다 4점, 134 mm의 2점을 측정하여 평균 연마 레이트(nm/분)를 산출하였다.
<연마 레이트의 면내 균일성 산출>
200매째에 연마한 웨이퍼의 연마 특성을 상기와 같이 측정하고, 이하의 계산식에 따라서 산출하였다.
연마 레이트의 면내 균일성(％)={(면내의 최대 연마 레이트)-(면내의 최소 연마 레이트)}/(평균 연마 레이트)×100
<연마 레이트 변동률 산출>
(200매를 연마한 경우)
웨이퍼를 200매 연마하고, 웨이퍼마다의 평균 연마 레이트를 측정한 후, 이하의 계산식에 따라서 1매째부터 200매째까지의 연마 레이트 변동률(200매 연마 후의 연마 레이트 변동률)을 산출하였다.
연마 레이트 변동률(％)={(최대 웨이퍼 평균 연마 레이트)-(최소 웨이퍼 평균 연마 레이트)}/(200매째 웨이퍼 평균 연마 레이트)
(추가 500매를 연마한 경우)
웨이퍼를 추가로 500매 연마하고, 웨이퍼마다의 평균 연마 레이트를 측정한 후, 이하의 계산식에 따라서 1매째부터 700매째까지의 연마 레이트 변동률(700매 연마 후의 연마 레이트 변동률)을 산출하였다.
연마 레이트 변동률(％)={(최대 웨이퍼 평균 연마 레이트)-(최소 웨이퍼 평균 연마 레이트)}/(700매째 웨이퍼 평균 연마 레이트)
연마 레이트의 변동이 큰 경우, 연마 부족이나 연마 과다에 의해 디바이스에 문제점을 야기하는 경우가 있기 때문에, 연마 레이트 변동률은 작은 쪽이 좋고, 30％ 이하가 바람직하고, 20％ 이하가 보다 바람직하다.
이하, 실시예 1 내지 16, 비교예 1 내지 5를 설명한다.
(실시예 1)
폴리프로필렌글리콜 30 중량부와 디페닐메탄디이소시아네이트 40 중량부와 물 0.5 중량부와 트리에틸아민 0.3 중량부와 실리콘 정포제 1.7 중량부와 옥틸산주석 0.09 중량부를 RIM 성형기로 혼합하고, 금형으로 토출시켜 가압 성형을 행하여, 독립 기포의 발포 폴리우레탄 시트를 제작하였다.
상기 발포 폴리우레탄 시트를, 아조비스이소부티로니트릴 0.2 중량부를 첨가한 메틸메타크릴레이트에 60분간 침지시켰다. 다음으로 상기 발포 폴리우레탄 시트를, 폴리비닐알코올 "CP"(중합도: 약 500, 나카라이 테스크(주) 제조) 15 중량부, 에틸알코올(시약 특급, 가타야마 가가꾸(주) 제조) 35 중량부, 물 50 중량부를 포함하는 용액 중에 침지시킨 후 건조시킴으로써, 상기 발포 폴리우레탄 시트 표층을 폴리비닐알코올로 피복하였다.
다음으로 상기 발포 폴리우레탄 시트를, 염화비닐제 가스켓을 통해 2매의 유리판 사이에 끼우고, 65℃에서 6시간, 120℃에서 3시간 가열함으로써 중합 경화시켰다. 유리판 사이로부터 이형시키고 수세한 후, 50℃에서 진공 건조를 행하였다. 이와 같이 하여 얻어진 경질 발포 시트를 두께 약 2 mm로 슬라이스 가공함으로써 연마층을 제작하였다. 연마층 중의 메틸메타크릴레이트 함유율은 66 중량％였다. 또한 연마층의 D 경도는 54도, 밀도는 0.81 g/㎤, 독립 기포의 평균 기포 직경은 45 ㎛였다.
얻어진 경질 발포 시트를 양면 연삭하여, 두께가 2 mm인 연마층을 제작하였다.
상기 방법에 의해 얻어진 연마층에, 쿠션층으로서 왜곡 상수 1.5×10-5 ㎛/Pa(마이크로 고무 A 경도 89)의 니혼 마타이(주) 제조의 열가소성 폴리우레탄(쿠션층 두께: 0.3 mm, 쿠션층 A로 함)을 롤 코터를 이용하여 미쓰이 가가꾸 폴리우레탄(주) 제조 MA-6203 접착층을 통해 적층하고, 추가로 이면에 이면 테이프로서 세키스이 가가꾸 고교(주) 제조 양면 테이프 5604TDM을 접합시켰다. 이 적층체를 775 mm의 직경의 원으로 펀칭하고, 연마층 표면에 홈 피치가 15 mm, 각도 α가 135도, 각도 β가 90도, 최심부의 홈 깊이가 1.5 mm, 굴곡점 깊이가 1 mm, 홈 바닥부 형상이 직사각형이며 홈 폭이 1 mm이고, 홈을 XY 격자 형상으로 형성하여, 연마 패드로 하였다.
상기 방법에 의해 얻어진 연마 패드를, 연마기(어플라이드 머터리얼즈(주) 제조 "Reflexion")의 정반에 첩부하였다. 산화막의 12인치 웨이퍼를 리테이닝(retaining) 압력=67 kPa(9.7 psi), 구역 1 압력=48 kPa(7 psi), 구역 2 압력=28 kPa(4 psi), 구역 3 압력=28 kPa(4 psi), 정반(platen) 회전수=59 rpm, 연마 헤드 회전수=60 rpm, 슬러리(캐봇사 제조, SS-25)를 300 mL/분의 유량으로 흘리고, 세솔사 제조 드레서로 하중 17.6N(4 lbf), 연마 시간 1분의 조건으로 200매를 연마하였다. 200매째의 산화막의 평균 연마 레이트는 307.7 nm/분, 연마 레이트의 면내 균일성은 6.2％였다. 200매 연마 후의 연마 레이트 변동률은 7.2％였다. 적어도 웨이퍼 700매를 연마할 수 있는 패드 수명이 필요한 점에서, 추가로 웨이퍼를 500매를 연마했을 때의 700매 연마 후의 연마 레이트 변동률은 11.3％로, 양호한 결과였다.
(실시예 2)
연마층 표면의 홈의 각도 α를 145도로, 홈 바닥부의 홈 폭을 0.7 mm, 굴곡점 깊이를 1.15 mm로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 연마하였다. 평균 연마 레이트는 326.4 nm/분, 연마 레이트의 면내 균일성은 8.3％, 200매 연마 후의 연마 레이트 변동률은 8.5％였다. 500매를 더 연마했을 때의 700매 연마 후의 연마 레이트 변동률은 13.2％로, 양호한 결과였다.
(실시예 3)
연마층 표면의 홈의 각도 α를 113도로, 홈 바닥부의 홈 폭을 0.7 mm, 굴곡점 깊이를 1.15 mm로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 연마하였다. 평균 연마 레이트는 279.6 nm/분, 연마 레이트의 면내 균일성은 8.3％, 200매 연마 후의 연마 레이트 변동률은 8.2％였다. 500매를 더 연마했을 때의 700매 연마 후의 연마 레이트 변동률은 14.6％로, 양호한 결과였다.
(실시예 4)
연마층 표면의 홈의 각도 α를 120도로, 홈 바닥부의 홈 폭을 0.7 mm, 굴곡점 깊이를 1.15 mm로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 연마하였다. 평균 연마 레이트는 288.6 nm/분, 연마 레이트의 면내 균일성은 7.6％, 200매 연마 후의 연마 레이트 변동률은 7.8％였다. 500매를 더 연마했을 때의 700매 연마 후의 연마 레이트 변동률은 12.7％로, 양호한 결과였다.
(실시예 5)
연마층 표면의 홈의 각도 α를 100도로, 홈 바닥부의 홈 폭을 0.7 mm, 굴곡점 깊이를 1.15 mm로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 연마하였다. 평균 연마 레이트는 267.1 nm/분, 연마 레이트의 면내 균일성은 12.1％, 200매 연마 후의 연마 레이트 변동률은 11.8％였다. 500매를 더 연마했을 때의 700매 연마 후의 연마 레이트 변동률은 13.8％로, 양호한 결과였다.
(실시예 6)
연마층 표면의 홈의 각도 α를 155도로, 홈 바닥부의 홈 폭을 0.7 mm, 굴곡점 깊이를 1.15 mm로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 연마하였다. 평균 연마 레이트는 327.8 nm/분, 연마 레이트의 면내 균일성은 9.5％, 200매 연마 후의 연마 레이트 변동률은 10.9％였다. 500매를 더 연마했을 때의 700매 연마 후의 연마 레이트 변동률은 19.9％로, 양호한 결과였다.
(실시예 7)
왜곡 상수가 2.6×10-4 ㎛/Pa(마이크로 고무 A 경도 65도)인 폴리올레핀 발포체(도레이(주) 제조 페프, 발포 배율 3배, 쿠션층 두께: 1.0 mm)의 쿠션층(쿠션층 B로 함)으로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 연마하였다. 평균 연마 레이트는 275.8 nm/분, 연마 레이트의 면내 균일성은 6.3％, 200매 연마 후의 연마 레이트 변동률은 15.4％였다. 500매를 더 연마했을 때의 700매 연마 후의 연마 레이트 변동률은 14.8％로, 양호한 결과였다.
(실시예 8)
연마층 표면의 홈 피치를 11.5 mm, 굴곡점 깊이를 1.15 mm, 홈 바닥부의 홈 폭을 0.7 mm로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 연마하였다. 평균 연마 레이트는 307.2 nm/분, 연마 레이트의 면내 균일성은 4.4％, 200매 연마 후의 연마 레이트 변동률은 3.9％였다. 500매를 더 연마했을 때의 700매 연마 후의 연마 레이트 변동률은 6.6％로, 양호한 결과였다.
(실시예 9)
연마층 두께를 2.7 mm, 굴곡점 깊이를 1.8 mm로 변경한 것 이외에는 실시예 8과 동일하게 하여 연마하였다. 평균 연마 레이트는 300.4 nm/분, 연마 레이트의 면내 균일성은 4.6％, 200매 연마 후의 연마 레이트 변동률은 4.4％였다. 500매를 더 연마했을 때의 700매 연마 후의 연마 레이트 변동률은 9.3％로, 양호한 결과였다.
(실시예 10)
연마층 두께를 3.1 mm, 굴곡점 깊이를 2.2 mm로 변경한 것 이외에는 실시예 8과 동일하게 하여 연마하였다. 평균 연마 레이트는 298.0 nm/분, 연마 레이트의 면내 균일성은 4.8％, 200매 연마 후의 연마 레이트 변동률은 4.7％였다. 또한 500매를 더 연마했을 때의 700매 연마 후의 연마 레이트 변동률은 9.4％로, 양호한 결과였다.
(실시예 11)
연마층 두께를 3.6 mm, 굴곡점 깊이를 2.7 mm로 변경한 것 이외에는 실시예 8과 동일하게 하여 연마하였다. 평균 연마 레이트는 297.7 nm/분, 연마 레이트의 면내 균일성은 5.2％, 200매 연마 후의 연마 레이트 변동률은 5.1％였다. 500매를 더 연마했을 때의 700매 연마 후의 연마 레이트 변동률은 9.9％로, 양호한 결과였다.
(실시예 12)
굴곡점 깊이를 0.8 mm로 변경한 것 이외에는 실시예 8과 동일하게 하여 연마하였다. 평균 연마 레이트는 287.8 nm/분, 연마 레이트의 면내 균일성은 6.1％, 200매 연마 후의 연마 레이트 변동률은 8.1％였다. 500매를 더 연마했을 때의 700매 연마 후의 연마 레이트 변동률은 16.6％로, 양호한 결과였다.
(실시예 13)
굴곡점 깊이를 0.45 mm로 변경한 것 이외에는 실시예 8과 동일하게 하여 연마하였다. 평균 연마 레이트는 287.2 nm/분, 연마 레이트의 면내 균일성은 6.5％, 200매 연마 후의 연마 레이트 변동률은 8.8％였다. 500매를 더 연마했을 때의 700매 연마 후의 연마 레이트 변동률은 19.1％이고, 양호한 결과였다.
(실시예 14)
연마층 표면의 홈을 사이에 두고 마주 보는 2개의 각도 α를 135도와 130도로 하여 마주 보는 2개의 각도를 상이하게 변경한 것 이외에는 실시예 8과 동일하게 하여 연마하였다. 평균 연마 레이트는 306.7 nm/분, 연마 레이트의 면내 균일성은 4.6％, 200매 연마 후의 연마 레이트 변동률은 4.1％였다. 500매를 더 연마했을 때의 700매 연마 후의 연마 레이트 변동률은 6.9％로, 양호한 결과였다.
(실시예 15)
연마층 이면에 접착제를 통해 두께 188 ㎛의 폴리에스테르 필름을 접합시키고, 폴리에스테르 필름면에 쿠션층을 접합시킨 것 이외에는 실시예 8과 동일하게 하여 연마하였다. 평균 연마 레이트는 312.6 nm/분, 연마 레이트의 면내 균일성은 4.1％, 200매 연마 후의 연마 레이트 변동률은 4.2％였다. 500매를 더 연마했을 때의 700매 연마 후의 연마 레이트 변동률은 6.5％로, 양호한 결과였다.
(실시예 16)
왜곡 상수가 3.8×10-4 ㎛/Pa(마이크로 고무 A 경도 57도)인 폴리올레핀 발포체(도레이(주) 제조 페프, 발포 배율 4배, 쿠션층 두께: 1.0 mm)의 쿠션층(쿠션층 C로 함)으로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 연마하였다. 평균 연마 레이트는 279.8 nm/분, 연마 레이트의 면내 균일성은 11.3％, 200매 연마 후의 연마 레이트 변동률은 18.3％였다. 500매를 더 연마했을 때의 700매 연마 후의 연마 레이트 변동률은 17.3％로, 양호한 결과였다.
(비교예 1)
연마층 표면의 홈의 각도 α를 90도로 변경하고, 홈을 단순한 C자형의 형상으로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 연마하였다. 평균 연마 레이트는 255.3 nm/분, 연마 레이트의 면내 균일성은 14.2％, 200매 연마 후의 연마 레이트 변동률은 42.3％였다. 연마 레이트가 작고, 연마 레이트의 면내 균일성이 나쁘고, 연마 레이트 변동률이 컸다. 즉, 웨이퍼 200매까지에서 바람직하게 연마를 할 수 없게 되어, 200매째 이후(예를 들면 700매)의 연마에 제공할 수 없었다.
(비교예 2)
왜곡 상수가 6.5×10-4 ㎛/Pa인 부직포(쿠션층 두께: 1.3 mm)를 쿠션층(쿠션층 D로 함)으로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 연마하였다. 평균 연마 레이트는 275.8 nm/분, 연마 레이트의 면내 균일성은 8.9％, 200매 연마 후의 연마 레이트 변동률은 78.8％여서 연마 레이트 변동률이 컸다. 즉, 웨이퍼 200매까지에서 바람직하게 연마를 할 수 없게 되어, 200매째 이후(예를 들면 700매)의 연마에 제공할 수 없었다.
(비교예 3)
굴곡점 깊이를 0.2 mm로 변경한 것 이외에는 실시예 8과 동일하게 하여 연마하였다. 평균 연마 레이트는 286.9 nm/분, 연마 레이트의 면내 균일성은 10.4％, 200매 연마 후의 연마 레이트 변동률은 11.4％이었지만, 700매 연마 후의 연마 레이트 변동률은 35.5％여서 연마 레이트 변동률이 컸다.
(비교예 4)
굴곡점 깊이를 0.3 mm로 변경한 것 이외에는 실시예 8과 동일하게 하여 연마하였다. 평균 연마 레이트는 285.5 nm/분, 연마 레이트의 면내 균일성은 9.8％, 200매 연마 후의 연마 레이트 변동률은 10.9％이었지만, 500매를 더 연마했을 때의 700매 연마 후의 연마 레이트 변동률은 32.7％여서 연마 레이트 변동률이 컸다.
(비교예 5)
쿠션층을 왜곡 상수가 5.2×10-4 ㎛/Pa(마이크로 고무 A 경도 59도)인 닛본 하쯔조(주) 제조 닛팔론 EXT(쿠션층 두께: 0.8 mm, 쿠션층 E로 함)로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 연마하였다. 평균 연마 레이트는 280.6 nm/분, 연마 레이트의 면내 균일성은 12.8％, 200매 연마 후의 연마 레이트 변동률은 74.8％여서 연마 레이트 변동률이 컸다. 즉, 웨이퍼 200매까지에서 바람직하게 연마를 할 수 없게 되어, 200매째 이후(예를 들면 700매)의 연마에 제공할 수 없었다.
이상 설명한 실시예 1 내지 16, 비교예 1 내지 5에서 얻어진 결과를 표 1에 나타내었다.
Figure pct00001
1, 2, 3, 4 연마 패드
10 연마층
11 연마면
12, 17, 19, 21 홈
13 제1 측면
14 굴곡점
15 제2 측면
16, 18, 20, 22 최심부
30 쿠션층

Claims (5)

  1. 적어도 연마층과 쿠션층을 갖는 연마 패드이며,
    상기 연마층은 연마면에 측면과 바닥면을 갖는 홈을 구비하고,
    상기 측면의 적어도 한쪽은, 상기 연마면과 연속되며 상기 연마면과 이루는 각도가 α인 제1 측면, 및 상기 제1 측면과 연속되며 상기 연마면과 평행인 면과 이루는 각도가 β인 제2 측면으로 구성되고,
    상기 연마면과 이루는 각도 α는 90도보다 크고, 상기 연마면과 평행인 면과 이루는 각도 β는 85도 이상이며, 상기 연마면과 평행인 면과 이루는 각도 β는 상기 연마면과 이루는 각도 α보다 작은 것이고,
    상기 연마면으로부터 상기 제1 측면과 상기 제2 측면의 굴곡점까지의 굴곡점 깊이가 0.4 mm 이상 3.0 mm 이하이고,
    상기 쿠션층의 왜곡 상수가 7.3×10-6 ㎛/Pa 이상 4.4×10-4 ㎛/Pa 이하인 것을 특징으로 하는 연마 패드.
  2. 제1항에 있어서, 상기 연마면과 이루는 각도 α와 상기 연마면과 평행인 면과 이루는 각도 β의 차가 10도 이상 65도 이하인 것을 특징으로 하는 연마 패드.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 연마면과 이루는 각도 α가 105도 이상 150도 이하인 것을 특징으로 하는 연마 패드.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연마면과 평행인 면과 이루는 각도 β가 85도 이상 95도 이하인 것을 특징으로 하는 연마 패드.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연마면 홈의 패턴이 격자상인 것을 특징으로 하는 연마 패드.
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