KR20140062164A - 적층 연마 패드의 제조 방법 - Google Patents

적층 연마 패드의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 휨이 없고, 또한 연마시에 연마층과 쿠션층의 사이에서 박리하지 않는 적층 연마 패드의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 적층 연마 패드의 제조 방법은, 열가소성 수지 기재(基材)가 쿠션층의 편면(片面)에 박리될 수 있도록 설치되어 있는 기재 부착 쿠션층의 상기 열가소성 수지 기재가 설치되어 있지 않은 면에, 핫멜트 접착제 시트를 적층하는 공정; 적층한 핫멜트 접착제 시트를 가열하여 용융 또는 연화시키는 공정; 용융 또는 연화한 핫멜트 접착제 상에 연마층을 적층하여 적층체를 제작하는 공정; 적층체를 연마층의 크기로 절단하여 적층 연마 시트를 제작하는 공정; 및 적층 연마 시트로부터 상기 열가소성 수지 기재를 박리하는 공정을 포함한다.

Description

적층 연마 패드의 제조 방법{METHOD FOR PRODUCING LAMINATED POLISHING PAD}
본 발명은 렌즈, 반사 미러 등의 광학 재료나 실리콘 웨이퍼, 하드디스크용 유리 기판, 알루미늄 기판, 및 일반적인 금속 연마 가공 등의 고도의 표면 평탄성이 요구되는 재료의 평탄화 가공을 안정적으로, 또한 높은 연마 효율로 행할 수 있는 적층 연마 패드에 관한 것이다. 본 발명의 적층 연마 패드는, 특히 실리콘 웨이퍼 및 그 위에 산화물층, 금속층 등이 형성된 디바이스를, 나아가서는 이들 산화물층이나 금속층을 적층·형성하기 전에 평탄화하는 공정에 바람직하게 사용된다.
반도체 장치를 제조할 때는, 웨이퍼 표면에 도전성 막을 형성하고, 포토리소그래피, 에칭 등을 행함으로써 배선층을 형성하는 공정이나, 배선층 상에 층간 절연막을 형성하는 공정 등이 행해지고, 이들 공정에 의해 웨이퍼 표면에 금속 등의 도전체나 절연체로 이루어지는 요철(凹凸)이 생긴다. 최근, 반도체 집적 회로의 고밀도화를 목적으로 하여 배선의 미세화나 다층 배선화가 진행되고 있으며, 이에 따라, 웨이퍼 표면의 요철을 평탄화하는 기술이 중요해지고 있다.
웨이퍼 표면의 요철을 평탄화하는 방법으로서는, 일반적으로 케미컬 메카니컬 폴리싱(이하,CMP라고 함)이 채용되고 있다. CMP는, 웨이퍼의 피연마면을 연마 패드의 연마면에 가압한 상태에서, 연마재가 분산된 슬러리 상태의 연마제(이하, 슬러리라고 함)를 사용하여 연마하는 기술이다. CMP에서 일반적으로 사용하는 연마 장치는, 예를 들면, 도 1에 나타낸 바와 같이, 연마 패드(1)를 지지하는 연마 정반(2)과, 피연마재(반도체 웨이퍼)(4)를 지지하는 지지대(폴리싱 헤드)(5)와, 웨이퍼에 대하여 균일한 가압을 행하기 위한 백킹재(backing material)와, 연마제 공급 기구를 구비하고 있다. 연마 패드(1)는, 예를 들면, 양면 테이프로 접착함으로써, 연마 정반(2)에 장착된다. 연마 정반(2)과 지지대(5)는, 각각에 지지된 연마 패드(1)와 피연마재(4)가 대향하도록 배치되고, 각각에 회전축(6, 7)을 구비하고 있다. 또한, 지지대(5) 측에는, 피연마재(4)를 연마 패드(1)에 가압하기 위한 가압 기구가 설치되어 있다.
종래, 양호한 정밀도의 연마에 사용되는 연마 패드로서는, 일반적으로 폴리우레탄 수지 발포체 시트가 사용되고 있다. 그러나, 폴리우레탄 수지 발포체 시트는, 국부적인 평탄화 능력은 우수하지만, 쿠션성이 부족하므로 웨이퍼 전체면에 균일한 압력을 부여하기 어렵다. 그러므로, 통상, 폴리우레탄 수지 발포체 시트의 배면에 연질의 쿠션층이 별도로 설치되어, 적층 연마 패드로서 연마 가공에 사용되고 있다.
그러나, 종래의 적층 연마 패드는, 통상, 연마층과 쿠션층을 양면 테이프로 접합하고 있으며, 연마 중에 연마층과 쿠션층의 사이에 슬러리가 침입하거나, 또는 연마 중에 발생하는 열(세리아(seria) 슬러리를 사용한 경우 또는 메탈 연마의 경우에는, 패드 표면 온도가 80℃ 정도까지 상승함)에 의해 양면 테이프의 내구성(耐久性)이 저하되어, 연마층과 쿠션층이 쉽게 박리되는 문제점이 있다.
상기 문제점을 해결하는 방법으로서, 예를 들면, 이하의 기술이 제안되어 있다.
특허 문헌 1에는, 연마층과 서브 패드 층의 사이에 미경화(未硬化)의 반응성 핫멜트 접착제를 배치하고, 2개의 층을 가압하여 미경화의 반응성 핫멜트 접착제를 경화시켜, 2개의 층의 사이에 반응성 핫멜트 접착제 결합을 형성하는 것을 포함하는 복수층 화학 기계 연마 패드의 제조 방법이 개시되어 있다.
특허 문헌 2에는, 연마층과 하층이, EVA를 포함하는 핫멜트 접착제에 의해 접합된 연마 패드가 개시되어 있다.
특허 문헌 3에는, 메쉬 크기 10∼100 ㎛의 직물 또는 개방형 격자 구조로 이루어지는 연마층이, 열가소성 수지의 융착에 의한 접착층을 통하여 지지체와 접착 적층되어 이루어지는 연마 패드가 개시되어 있다.
그러나, 종래의 제조 방법과 같이 핫멜트 접착제를 사용하여 연마층과 쿠션층을 접합하면, 적층 연마 패드에 휨이 생기기 쉬운 문제점이 있었다.
일본공개특허 제2010-28113호 공보 일본특표 2010-525956호 공보 일본공개특허 제2011-115935호 공보
본 발명은, 휨이 없고, 또한 연마시에 연마층과 쿠션층의 사이에서 박리되지 않는 적층 연마 패드의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은, 상기 문제점을 해결하기 위해 예의(銳意) 검토를 거듭한 결과, 이하에 나타내는 적층 연마 패드의 제조 방법에 의해 상기 목적을 달성할 수 있는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
즉, 본 발명은, 열가소성 수지 기재(基材)가 쿠션층의 편면(片面)에 박리될 수 있도록 설치되어 있는 기재 부착 쿠션층의 상기 열가소성 수지 기재가 설치되어 있지 않은 면에, 핫멜트 접착제 시트를 적층하는 공정; 적층한 핫멜트 접착제 시트를 가열하여 용융 또는 연화시키는 공정; 용융 또는 연화한 핫멜트 접착제 상에 연마층을 적층하여 적층체를 제작하는 공정; 적층체를 연마층의 크기로 절단하여 적층 연마 시트를 제작하는 공정; 및 적층 연마 시트로부터 상기 열가소성 수지 기재를 박리하는 공정을 포함하는 적층 연마 패드의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명은 또한, 열가소성 수지 기재가 쿠션층의 편면에 박리될 수 있도록 설치되어 있는 기재 부착 쿠션층의 상기 열가소성 수지 기재가 설치되어 있지 않은 면에, 용융 또는 연화한 핫멜트 접착제를 도포하는 공정; 용융 또는 연화한 핫멜트 접착제 상에 연마층을 적층하여 적층체를 제작하는 공정; 적층체를 연마층의 크기로 절단하여 적층 연마 시트를 제작하는 공정; 및 적층 연마 시트로부터 상기 열가소성 수지 기재를 박리하는 공정을 포함하는 적층 연마 패드의 제조 방법에 관한 것이다.
연속 생산 방식(라인 생산 방식)으로 연마층과 쿠션층을 접합하여 적층 연마 패드를 제조하는 경우, 쿠션층은 강성(剛性)이 부족하기 때문에 접착 시에 주름의 발생, 또는 접착 불량 등의 문제점이 일어나기 쉽다. 이와 같은 문제점을 방지하기 위하여, 쿠션층의 편면에 열가소성 수지 기재를 설치하여 강성을 부여한 기재부착 쿠션층이 사용되고 있다.
그러나, 연마층과 기재 부착 쿠션층을 핫멜트 접착제를 사용하여 접합하면, 얻어지는 적층 연마 패드에 큰 휨이 발생하는 경향이 있다. 그 원인으로서 본 발명자들은 하기와 같이 생각했다. 접착 시에 있어서, 핫멜트 접착제를 용융 또는 연화시키기 위해 150℃ 정도까지 가열할 필요가 있지만, 이 때 연마층 및 기재 부착 쿠션층에도 열이 가해진다. 열이 가해질 때의 연마층, 쿠션층, 및 열가소성 수지 기재의 선 팽창률의 상이에 의해 각 층의 거동(擧動)이 각각 상이하고, 이에 따라, 휨이 발생하는 것으로 생각했다. 상세하게 검토한 바, 연마층 및 쿠션층은 가열에 의해 팽창하고, 그 후 냉각시키면 원래의 형상으로 되돌아오지만, 한편, 열가소성 수지 기재는 가열에 의해 수축하고, 그 후 냉각시켜도 원래의 형상으로 되돌아오지 않고, 연마층 및 쿠션층과는 다른 거동을 나타내는 것을 발견하였다. 그리고, 가열 및 냉각 시에서의 연마층 및 쿠션층과 열가소성 수지 기재의 팽창·수축 거동의 상이에 의해, 얻어지는 적층 연마 패드에 휨이 발생하는 것을 발견하였다.
본 발명과 같이, 적층체를 연마층의 크기로 절단하여 적층 연마 시트를 제작하고, 그 후, 적층 연마 시트로부터 열가소성 수지 기재를 박리함으로써, 휨이 없는 적층 연마 패드를 제조할 수 있다.
본 발명에 있어서는, 용융 또는 연화한 핫멜트 접착제가 완전히 경화되기 전에 적층체를 연마층의 크기로 절단하여 적층 연마 시트를 제작하는 것이 바람직하다. 용융 또는 연화한 핫멜트 접착제가 완전히 경화되기 전에, 적층체를 연마층의 크기로 절단하여 적층 연마 시트를 제작함으로써, 연마층과 쿠션층이 양호한 정밀도로 적층된 적층 연마 패드를 제조할 수 있다. 핫멜트 접착제가 완전히 경화한 후에 적층체를 연마층의 크기로 절단하는 경우, 냉각에 의해 적층체의 휨이 크게 된 상태에서 절단하지 않으면 되지 않는다. 그러므로, 적층체를 연마층의 크기에 맞추어 양호한 정밀도로 절단하는 것이 곤란하게 된다. 즉, 연마층의 외주(外周)와 기재 부착 쿠션층의 외주를 일치시키도록 절단하는 것이 곤란하게 된다(구체적으로는, 기재 부착 쿠션층의 외주가 연마층의 외주보다 크게 절단됨).
또한, 본 발명에 있어서는, 핫멜트 접착제의 온도가 40℃ 이상일 때 적층체를 연마층의 크기로 절단하여 적층 연마 시트를 제작하는 것이 바람직하다. 핫멜트 접착제의 온도가 40℃ 미만으로 되었을 때 적층체를 연마층의 크기로 절단하는 경우, 냉각에 의해 적층체의 휨이 크게 된 상태에서 절단하는 것이 되므로, 적층체를 연마층의 크기에 맞추어서 양호한 정밀도로 절단하는 것이 곤란하게 되는 경향이 있다.
본 발명의 제조 방법은, 연신 성형된 열가소성 수지 기재를 사용한 경우에 특히 유효하다. 연신 성형된 열가소성 수지 기재를 사용하면 적층 연마 패드에 휨이 생기기 쉽지만, 본 발명의 제조 방법을 채용하면, 휨이 없는 적층 연마 패드를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서는, 핫멜트 접착제의 용융 온도가 140∼170 ℃인 것이 바람직하다. 핫멜트 접착제의 용융 온도가 140℃ 미만인 경우에는, 연마 중에 발생하는 열에 의해 핫멜트 접착제의 접착력이 저하되고, 연마층과 쿠션층의 사이에서 쉽게 박리하는 경향이 있다. 한편, 용융 온도가 170℃를 초과하는 경우에는, 그와 같은 온도에서 핫멜트 접착제를 용융시켰을 때, 연마층 및 쿠션층이 변형되거나 열화되기 쉬운 경향이 있다.
또한, 본 발명에 있어서는, 열가소성 수지 기재가 폴리에틸렌테레프탈레이트 기재인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 적층 연마 패드의 제조 방법은, 쿠션층의 열가소성 수지 기재를 박리한 면에, 열가소성 수지 시트의 양면에 점착제층을 가지는 감압형 양면 테이프를 설치하는 공정을 포함할 수도 있다. 상기 감압형 양면 테이프는, 적층 연마 패드를 연마 정반에 접착하기 위해 사용된다.
또한, 본 발명은, 상기 제조 방법에 의해 얻어지는 적층 연마 패드를 사용하여 반도체 웨이퍼의 표면을 연마하는 공정을 포함하는 반도체 디바이스의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 제조 방법에 의하면, 휨이 없고, 또한 연마시에 연마층과 쿠션층의 사이에서 박리하지 않는 적층 연마 패드를 용이하게 제조할 수 있다. 또한, 본 발명의 제조 방법에 의하면, 연마층과 쿠션층이 양호한 정밀도로 적층된 적층 연마 패드를 용이하게 제조할 수 있다.
도 1은 CMP 연마에서 사용하는 연마 장치의 일례를 나타낸 개략적인 구성도이다.
본 발명에서의 연마층은, 미세 기포를 가지는 발포체 이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 폴리우레탄 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리아미드 수지, 아크릴 수지, 폴리카보네이트 수지, 할로겐계 수지(폴리염화비닐, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리불화 비닐리덴 등), 폴리스티렌, 올레핀계 수지(폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등), 에폭시 수지, 감광성 수지 등의 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 들 수 있다. 폴리우레탄 수지는 내마모성이 우수하고, 원료 조성을 다양하게 변경함으로써 원하는 물성을 가지는 폴리머를 용이하게 얻을 수 있으므로, 연마층의 형성 재료로서 특히 바람직한 재료이다. 이하에서, 상기 발포체를 대표하여 폴리우레탄 수지에 대하여 설명한다.
상기 폴리우레탄 수지는, 이소시아네이트 성분, 폴리올 성분(고분자량 폴리올, 저분자량 폴리올 등), 및 쇄연장제로 이루어지는 것이다.
이소시아네이트 성분으로서는, 폴리우레탄의 분야에 있어서 공지의 화합물을 특별히 한정없이 사용할 수 있다. 이소시아네이트 성분으로서는, 2,4-톨루엔 디이소시아네이트, 2,6-톨루엔 디이소시아네이트, 2,2'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 2,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 1,5-나프탈렌 디이소시아네이트, p-페닐렌 디이소시아네이트, m-페닐렌 디이소시아네이트, p-크실렌 디이소시아네이트, m-크실렌 디이소시아네이트 등의 방향족 디이소시아네이트; 에틸렌 디이소시아네이트, 2,2,4-트리메틸헥사메틸렌 디이소시아네이트, 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트 등의 지방족 디이소시아네이트; 1,4-시클로헥산 디이소시아네이트, 4,4'-디시클로헥실메탄 디이소시아네이트, 이소포론 디이소시아네이트, 노르보르난 디이소시아네이트 등의 지환식 디이소시아네이트를 예로 들 수 있다. 이들은 1종으로 사용할 수도 있고, 2종 이상을 혼합하여 사용할 수도 있다.
고분자량 폴리올로서는, 폴리우레탄의 기술 분야에 있어서, 통상적으로 사용되는 것을 예로 들 수 있다. 예를 들면, 폴리테트라메틸렌에테르글리콜, 폴리에틸렌글리콜으로 대표되는 폴리에테르 폴리올, 폴리부틸렌아디페이트로 대표되는 폴리에스테르 폴리올, 폴리카프로락톤 폴리올, 폴리카프로락톤과 같은 폴리에스테르 글리콜과 알킬렌 카보네이트와의 반응물 등으로 예시되는 폴리에스테르 폴리카보네이트 폴리올, 에틸렌카보네이트를 다가 알코올과 반응시키고, 이어서, 얻어진 반응 혼합물을 유기 디카르본산과 반응시킨 폴리에스테르 폴리카보네이트 폴리올, 폴리하이드록실 화합물과 아릴 카보네이트와의 에스테르 교환 반응에 의해 얻어지는 폴리카보네이트 폴리올 등이 있다. 이들은 단독으로 사용할 수도 있고, 2종 이상을 병용할 수도 있다.
폴리올 성분으로서 전술한 고분자량 폴리올 외에, 에틸렌글리콜, 1,2-프로필렌글리콜, 1,3-프로필렌글리콜, 1,2-부탄디올, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 2,3-부탄디올, 1,6-헥산디올, 네오펜틸글리콜, 1,4-시클로헥산디메탄올, 3-메틸-1,5-펜탄디올, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 1,4-비스(2-하이드록시에톡시)벤젠, 트리메틸올프로판, 글리세린, 1,2,6-헥산트리올, 펜타에리트리톨, 테트라메틸올시클로헥산, 메틸글리코시드, 소르비톨, 만니톨, 덜시톨, 수크로오스, 2,2,6,6-테트라키스(하이드록시메틸)시클로헥사놀, 디에탄올 아민, N-메틸디에탄올아민, 및 트리에탄올아민 등의 저분자량 폴리올을 병용할 수 있다. 또한, 에틸렌디아민, 톨릴렌디아민, 디페닐메탄디아민, 및 디에틸렌트리아민 등의 저분자량 폴리아민을 병용할 수도 있다. 또한, 모노에탄올아민, 2-(2-아미노에틸아미노)에탄올, 및 모노프로판올아민 등의 알코올아민을 병용할 수도 있다. 이들 저분자량 폴리올, 저분자량 폴리아민 등은 1종 단독으로 사용할 수도 있고, 2종 이상을 병용할 수도 있다. 저분자량 폴리올이나 저분자량 폴리아민 등의 배합량은 특별히 한정되지 않고, 제조되는 연마층에 요구되는 특성에 따라 적절하게 결정된다.
폴리우레탄 수지 발포체를 프리 폴리머법에 의해 제조하는 경우에 있어서, 프리 폴리머의 경화에는 쇄연장제를 사용한다. 쇄연장제는, 적어도 2개 이상의 활성 수소기를 가지는 유기 화합물이며, 활성 수소기로서는, 수산기, 제1급 또는 제2급 아미노기, 티올기(SH) 등을 예시할 수 있다. 구체적으로는, 4,4'-메틸렌비스(o-클로로아닐린)(MOCA), 2,6-디클로로-p-페닐렌디아민, 4,4'-메틸렌비스(2,3-디클로로아닐린), 3,5-비스(메틸티오)-2,4-톨루엔디아민, 3,5-비스(메틸티오)-2,6-톨루엔디아민, 3,5-디에틸톨루엔-2,4-디아민, 3,5-디에틸톨루엔-2,6-디아민, 트리메틸렌글리콜-디-p-아미노벤조에이트, 폴리테트라메틸렌옥시드-다-p-아미노벤조에이트, 4,4'-디아미노-3,3',5,5'-테트라에틸디페닐메탄, 4,4'-디아미노-3,3'-디이소프로필-5,5'-디메틸디페닐메탄, 4,4'-디아미노-3,3',5,5'-테트라이소프로필디페닐메탄, 1,2-비스(2-아미노페닐티오)에탄, 4,4'-디아미노-3,3'-디에틸-5,5'-디메틸디페닐메탄, N,N'-디-sec-부틸-4,4'-디아미노디페닐메탄, 3,3'-디에틸-4,4'-디아미노디페닐메탄, m-크실렌디아민, N,N'-디-sec-부틸-p-페닐렌디아민, m-페닐렌디아민, 및 p-크실렌디아민 등으로 예시되는 폴리아민류, 또는 전술한 저분자량 폴리올이나 저분자량 폴리아민을 예로 들 수 있다. 이들은 1종으로 사용할 수도 있고, 2종 이상을 혼합하여 사용할 수도 있다.
본 발명에서의 이소시아네이트 성분, 폴리올 성분, 및 쇄연장제의 비율은, 각각의 분자량이나 적층 연마 패드의 원하는 물성 등에 의해 다양하게 변경할 수 있다. 원하는 연마 특성을 가지는 적층 연마 패드를 얻기 위해서는, 폴리올 성분과 쇄연장제의 합계 활성 수소기(수산기＋아미노기) 수에 대한 이소시아네이트 성분의 이소시아네이트 기수는, 0.80∼1.20인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.99∼1.15이다. 이소시아네이트 기수가 전술한 범위를 벗어나는 경우에는, 경화 불량이 생겨 요구되는 비중 및 경도를 얻지 못하고, 연마 특성이 저하되는 경향이 있다.
폴리우레탄 수지 발포체는, 용융법, 용액법 등 공지의 우레탄화 기술을 응용하여 제조할 수 있지만, 비용, 작업 환경 등을 고려한 경우, 용융법으로 제조하는 것이 바람직하다.
폴리우레탄 수지 발포체는, 프리 폴리머법, 원샷법 중 어느 쪽 방법을 사용하여 제조 가능하지만, 사전에 이소시아네이트 성분과 폴리올 성분으로부터 이소시아네이트 말단 프리 폴리머를 합성해 두고, 여기에 쇄연장제를 반응시키는 프리 폴리머법이, 얻어지는 폴리우레탄 수지의 물리적 특성이 우수하여 바람직하다.
폴리우레탄 수지 발포체의 제조 방법으로서는, 중공 비즈를 첨가시키는 방법, 기계적 발포법, 화학적 발포법 등을 예로 들 수 있다.
특히, 폴리알킬실록산과 폴리에테르의 공중합체로서 활성 수소기를 가지고 있지 않은 실리콘계 계면활성제를 사용한 기계적 발포법이 바람직하다.
그리고, 필요에 따라, 산화 방지제 등의 안정제, 윤활제, 안료, 충전제, 대전(帶電) 방지제, 그 외의 첨가제를 가할 수도 있다.
폴리우레탄 수지 발포체는 독립 기포 타입이라도 되고, 연속 기포 타입이라도 된다.
폴리우레탄 수지 발포체의 제조는, 각 성분을 계량하여 용기에 투입하고, 교반하는 배치(batch) 방식에 의해 행할 수도 있고, 또한 교반 장치에 각각의 성분과 비반응성 기체(氣體)를 연속적으로 공급하여 교반하고, 기포 분산액을 내보내어 성형품을 제조하는 연속 생산 방식에 의해 행할 수도 된다.
또한, 폴리우레탄 수지 발포체의 원료가 되는 프리 폴리머를 반응 용기에 넣고, 그 후 쇄연장제를 투입하고, 교반한 후, 소정의 크기의 주형(注型)에 주입하여 블록을 제작하고, 그 블록을 대패형, 또는 밴드 소(band saw)형의 슬라이서를 사용하여 슬라이싱하는 방법을 사용할 수도 있고, 또는 전술한 주형의 단계에서, 얇은 시트형으로 만들 수도 있다. 또한, 원료가 되는 수지를 용해하고, T 다이로부터 압출 성형하여 직접 시트형의 폴리우레탄 수지 발포체를 얻을 수도 있다.
상기 폴리우레탄 수지 발포체의 평균 기포 직경은, 30∼80 ㎛인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 30∼60 ㎛이다. 전술한 범위로부터 벗어나는 경우에는, 연마 속도가 저하되거나, 연마 후의 피연마재(웨이퍼)의 평탄성(planarity)이 저하되는 경향이 있다.
상기 폴리우레탄 수지 발포체의 비중은, 0.5∼1.3인 것이 바람직하다. 비중이 0.5 미만인 경우, 연마층의 표면 강도가 저하되고, 피연마재의 평탄성이 저하되는 경향이 있다. 또한, 1.3보다 큰 경우에는, 연마층 표면의 기포수가 적어지고, 평탄성은 양호하지만, 연마 속도가 저하되는 경향이 있다.
상기 폴리우레탄 수지 발포체의 경도는, 아스카 D 경도계로, 40∼75 도인 것이 바람직하다. 아스카 D 경도가 40도 미만인 경우에는, 피연마재의 평탄성이 저하되고, 또한, 75도보다 큰 경우에는, 평탄성은 양호하지만, 피연마재의 균일성(uniformity)가 저하되는 경향이 있다.
연마층의 피연마재와 접촉하는 연마 표면은, 슬러리를 유지·갱신하기 위한 요철 구조를 가지는 것이 바람직하다. 발포체로 이루어지는 연마층은, 연마 표면에 많은 개구를 가지고, 슬러리를 유지·갱신하는 기능을 가지고 있지만, 연마 표면에 요철 구조를 형성함으로써, 슬러리의 유지와 갱신을 보다 효율적으로 행할 수 있고, 또한 피연마재와의 흡착에 의한 피연마재의 파괴를 방지할 수 있다. 요철 구조는, 슬러리를 유지·갱신하는 형상이면 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, XY 격자 홈, 동심원형 홈, 관통공, 관통되지 않는 구멍, 다각기둥, 원기둥, 나선형 홈, 편심원형 홈, 방사형 홈, 및 이들 홈을 조합한 것dl 있다. 또한, 이들 요철 구조는 규칙성이 있는 것이 일반적이지만, 슬러리의 유지·갱신성을 바람직한 것으로 하기 위해, 소정 범위마다 홈 피치, 홈 폭, 홈 깊이 등을 변화시킬 수도 있다.
연마층의 두께는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 통상 0.8∼4 ㎜ 정도이며, 1.2∼2.5 ㎜인 것이 바람직하다.
연마층에는, 연마를 행하고 있는 상태로 광학 종점 검지를 하기 위한 투명 부재가 설치되어 있어도 된다.
한편, 기재 부착 쿠션층은, 쿠션층의 편면에, 열가소성 수지 기재가 박리될 수 있도록 설치되어 있는 것이다.
쿠션층은, CMP에 있어서, 트레이드 오프(trade off)의 관계에 있는 평탄성과 균일성의 양자를 양립시키기 위해 필요한 것이다. 평탄성이란, 패턴 형성시에 발생하는 미소 요철이 있는 피연마재를 연마했을 때의 패턴부의 평탄성을 말하여, 균일성이란, 피연마재 전체의 균일성을 말한다. 연마층의 특성에 의해 평탄성을 개선하고, 쿠션층의 특성에 의해 균일성를 개선한다.
쿠션층으로서는, 예를 들면, 폴리에스테르 부직포, 나일론 부직포, 및 아크릴 부직포 등의 섬유 부직포; 폴리우레탄을 함침한 폴리에스테르 부직포와 같은 수지 함침 부직포; 폴리우레탄 폼 및 폴리에틸렌 폼 등의 고분자 수지 발포체; 부타디엔 고무 및 이소프렌 고무 등의 고무성 수지; 감광성 수지 등이 있다. 이들 중, 특히 폴리우레탄 폼을 사용하는 것이 바람직하다.
열가소성 수지 기재로서는, 예를 들면, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 등의 폴리에스테르 필름; 폴리에틸렌 필름 및 폴리프로필렌 필름 등의 폴리올레핀 필름; 폴리아미드 필름; 아크릴 수지 필름; 메타크릴 수지 필름; 폴리스티렌 필름 등이 있다. 이들 중, 특히 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름을 사용하는 것이 바람직하다.
열가소성 수지 기재의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 10∼150 ㎛인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 20∼100 ㎛이다.
기재 부착 쿠션층은, 예를 들면, 쿠션층의 편면에 박리성 점착제를 사용하여 열가소성 수지 기재를 접합하는 방법, 및 박리 표면 처리를 행한 열가소성 수지 기재의 상기 처리 면에 쿠션층 형성 재료를 도포하고 경화시켜 쿠션층을 형성하는 방법 등에 의해 제작할 수 있다.
본 발명의 적층 연마 패드의 제조 방법에 있어서는, 먼저 상기 기재 부착 쿠션층의 열가소성 수지 기재가 설치되어 있지 않은 면에, 핫멜트 접착제 시트를 적층한다.
핫멜트 접착제 시트의 원료인 핫멜트 접착제는, 공지된 것을 특별히 제한없이 사용할 수 있다. 예를 들면, 폴리에스테르계, 에틸렌-아세트산 비닐 수지계, 폴리아미드 수지계, 폴리우레탄 수지계, 및 폴리올레핀 수지계 등이 있지만, 특히 폴리에스테르계 핫멜트 접착제를 사용하는 것이 바람직하다.
폴리에스테르계 핫멜트 접착제는, 적어도 베이스 폴리머인 폴리에스테르 수지와, 가교 성분인 1분자 중에 글리시딜 기를 2개 이상 가지는 에폭시 수지를 함유한다.
상기 폴리에스테르 수지로서는, 산 성분 및 폴리올 성분의 중축합 반응 등에 의해 얻어지는 공지의 것을 사용할 수 있으며, 특히 결정성 폴리에스테르 수지를 사용하는 것이 바람직하다.
산 성분으로서는, 방향족 디카르본산, 지방족 디카르본산 및 지환족 디카르본산 등을 예로 들 수 있다. 이들은, 1종만 사용할 수도 있고 2종 이상을 병용할 수도 있다.
방향족 디카르본산의 구체예로서는, 테레프탈산, 이소프탈산, 무수 프탈산, α-나프탈렌디카르본산, β-나프탈렌디카르본산, 및 그의 에스테르 형성체 등을 들 수 있다.
지방족 디카르본산의 구체예로서는, 숙신산, 글루타르산, 아디프산, 피멜산, 수베르산, 아젤라산, 세바스산, 운데실렌산, 도데칸 이산, 및 그의 에스테르 형성체 등을 들 수 있다.
지환족 디카르본산의 구체예로서는, 1,4-시클로헥산디카르본산, 테트라하이드로 무수 프탈산, 헥사하이드로 무수 프탈산 등을 들 수 있다.
또한, 산 성분으로서, 말레산, 푸마르산, 다이머산 등의 불포화산, 트리멜리트산, 피로멜리트산 등의 다가 카르본산 등을 병용할 수도 있다.
폴리올 성분으로서는, 지방족 글리콜, 지환족 글리콜 등의 2가 알코올 및 다가 알코올을 예로 들 수 있다. 이들은, 1종만 사용할 수도 있고 2종 이상을 병용할 수도 있다.
지방족 글리콜의 구체예로서는, 에틸렌글리콜, 1,2-프로필렌글리콜, 1,3-프로필렌글리콜, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 1,8-옥탄디올, 1,9-노난디올, 네오펜틸글리콜, 3-메틸펜탄디올, 2,2,3-트리메틸펜탄디올, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 디프로필렌글리콜 등을 들 수 있다.
지환족 글리콜의 구체예로서는, 1,4-시클로헥산디메탄올, 수첨 비스페놀 A 등을 들 수 있다.
다가 알코올로서는, 글리세린, 트리메틸올에탄, 트리메틸올프로판, 펜타에리트리톨 등을 예로 들 수 있다.
결정성 폴리에스테르 수지는, 공지의 방법에 의해 합성할 수 있다. 예를 들면, 원료 및 촉매를 투입하고, 생성물의 융점 이상의 온도에서 가열하는 용융 중합법, 생성물의 융점 이하에서 중합하는 고상(固相) 중합법, 용매를 사용하는 용액 중합법 등이 있으며, 어느 방법을 채용해도 된다.
결정성 폴리에스테르 수지의 수평균 분자량은 5000∼50000인 것이 바람직하다. 수평균 분자량이 5000 미만인 경우는, 핫멜트 접착제의 기계적 특성이 저하되므로, 충분한 접착성 및 내구성을 얻지 못하며, 50000을 초과하는 경우에는, 결정성 폴리에스테르 수지를 합성할 때 겔화가 생기는 등의 제조 상의 문제점이 발생하거나, 핫멜트 접착제로서의 성능이 저하되는 경향이 있다.
상기 에폭시 수지로서는, 예를 들면, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 브롬화 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비스페놀 AD형 에폭시 수지, 스틸벤형 에폭시 수지, 비페닐형 에폭시 수지, 비스페놀 A 노볼락형 에폭시 수지,크레졸 노볼락형 에폭시 수지, 디아미노디페닐메탄형 에폭시 수지, 및 테트라키스(하이드록시페닐)에탄 베이스 등의 폴리페닐 베이스 에폭시 수지, 플루오렌 함유 에폭시 수지, 트리글리시딜 이소시아누레이트, 복소 방향환(예를 들면, 트리아진환 등)을 함유하는 에폭시 수지 등의 방향족 에폭시 수지, 지방족 글리시딜 에테르형 에폭시 수지, 지방족 글리시틸에스테르형 에폭시 수지, 지환족 글리시딜 에테르형 에폭시 수지, 지환족 글리시틸에스테르형 에폭시 수지 등의 비방향족 에폭시 수지가 있다. 이들은 1종 단독으로 사용할 수도 있고, 2종 이상을 병용할 수도 있다.
이들 중, 연마 시의 연마층 및 쿠션층과의 접착성의 관점에서, 크레졸 노볼락형 에폭시 수지를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 에폭시 수지는, 베이스 폴리머인 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여, 2∼10 중량부 첨가하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 3∼7 중량부이다.
핫멜트 접착제는, 올레핀계 수지 등의 연화제, 점착 부여제, 충전제, 안정제, 및 커플링제 등의 공지의 첨가제를 함유하고 있어도 된다. 또한, 탈크 등의 공지의 무기 필러(filler)도 함유하고 있어도 된다.
핫멜트 접착제의 용융 온도는, 140∼170 ℃인 것이 바람직하다.
또한, 핫멜트 접착제의 비중은, 1.1∼1.3인 것이 바람직하다.
또한, 핫멜트 접착제의 멜트플로우인덱스(MI)는, 150℃, 하중 2.16 kg의 조건에서, 16∼26 g/10 min인 것이 바람직하다.
핫멜트 접착제 시트의 두께는 10∼200 ㎛인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 30∼150 ㎛이다.
그 후, 적층한 핫멜트 접착제 시트를 가열하여 용융 또는 연화시킨다. 연화시키는 경우에는, 핫멜트 접착제의 용융 온도로부터 -10℃ 이내의 온도가 되도록 가열하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 용융 온도로부터 -5℃ 이내의 온도로 되도록 가열한다. 핫멜트 접착제 시트를 용융 또는 연화시키는 방법은 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 컨베이어 벨트 상에서 시트를 반송하면서, 적외선 히터로 핫멜트 접착제 시트 표면을 가열하는 방법이 있다.
그 후, 용융 또는 연화한 핫멜트 접착제 상에 연마층을 적층하여 적층체를 제작한다. 다른 방법으로서, 기재 부착 쿠션층의 열가소성 수지 기재가 설치되어 있지 않은 면에, 용융 또는 연화한 핫멜트 접착제를 도포하고, 용융 또는 연화한 핫멜트 접착제 상에 연마층을 적층하여 적층체를 제작할 수도 있다.
용융 또는 연화한 핫멜트 접착제 상에 연마층을 적층한 후, 적층체를 롤 사이에 통과시키고 프레스하여, 쿠션층 및 연마층을 용융 또는 연화한 핫멜트 접착제에 밀착시키는 것이 바람직하다.
그리고, 적층체를 연마층의 크기로 절단하여 적층 연마 시트를 제작한다.
본 발명의 제조 방법에 있어서는, 용융 또는 연화한 핫멜트 접착제가 완전히 경화되기 전에, 적층체를 연마층의 크기로 절단하는 것이 바람직하다. 또한, 핫멜트 접착제의 온도가 40℃ 이상일 때 적층체를 연마층의 크기로 절단하는 것이 바람직하고, 50℃ 이상의 일 때 적층체를 연마층의 크기로 절단하는 것이 더욱 바람직하다.
그 후, 적층 연마 시트로부터 열가소성 수지 기재를 박리한다. 열가소성 수지 기재를 박리함으로써, 휨이 없는 적층 연마 패드를 얻을 수 있다. 열가소성 수지 기재의 박리는, 핫멜트 접착제가 완전히 경화되기 전에 행할 수도 있고, 완전히 경화한 후에 행할 수도 있다.
열가소성 수지 기재를 박리한 후에, 쿠션층의 열가소성 수지 기재를 박리한 면(플라텐(platen) 접착면)에, 열가소성 수지 시트의 양면에 점착제층을 가지는 감압형 양면 테이프를 설치할 수도 있다.
상기 열가소성 수지 시트 및 점착제층은, 일반적인 것을 특별히 제한없이 사용할 수 있지만, 열가소성 수지 시트는 PET 시트인 것이 바람직하다. 또한, 열가소성 수지 시트의 두께는 10∼200 ㎛인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 20∼150 ㎛이다. 열가소성 수지 시트의 두께를 전술한 범위 내로 함으로써, 적층 연마 패드를 연마 정반에 용이하게 접착하고, 또한 사용후의 적층 연마 패드를 연마 정반으로부터 용이하게 박리할 수 있다.
쿠션층의 플라텐 접착면에 감압형 양면 테이프를 설치하는 방법으로서는, 예를 들면, 사전에 쿠션층의 크기로 절단한 감압형 양면 테이프를 접합하는 방법, 또는 쿠션층에 감압형 양면 테이프를 접합하고, 그 후 쿠션층의 크기로 감압형 양면 테이프를 절단하는 방법을 들 수 있다. 그리고, 적층 연마 시트로부터 열가소성 수지 기재를 박리하지 않고, 열가소성 수지 기재에 감압형 양면 테이프를 접합하고, 그 후 적층 연마 시트의 크기로 감압형 양면 테이프를 절단하는 경우에는, 적층 연마 시트가 휘어져 있으므로, 절단시에 커터의 날이 감압형 양면 테이프의 점착제층의 표면에 설치된 이형지(離型紙)에 걸리기 쉬워, 이형지가 점착제층으로부터 박리되는 등의 문제점이 생긴다.
본 발명의 적층 연마 패드는, 원형상일 수도 있고, 장척형(長尺形)일 수도 있다. 적층 연마 패드의 크기는 사용하는 연마 장치에 따라, 적절하게 조정할 수 있지만, 원형상인 경우에는 직경은 30∼150 cm 정도이며, 장척형인 경우에는 길이 5∼15 m 정도, 폭 60∼250 cm 정도이다.
반도체 디바이스는, 상기 연마 패드를 사용하여 반도체 웨이퍼의 표면을 연마하는 공정을 거쳐 제조된다. 반도체 웨이퍼는, 일반적으로 실리콘 웨이퍼 상에 배선 금속 및 산화막을 적층한 것이다. 반도체 웨이퍼의 연마 방법, 연마 장치는 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 도 1에 나타낸 바와 같이 적층 연마 패드(1)를 지지하는 연마 정반(2)과, 반도체 웨이퍼(4)를 지지하는 지지대(폴리싱 헤드)(5)와, 웨이퍼에 대하여 균일한 가압을 행하기 위한 백킹재와, 연마제(3) 공급 기구를 구비한 연마 장치 등을 사용하여 행해진다. 적층 연마 패드(1)는, 예를 들면, 양면 테이프로 접착함으로써, 연마 정반(2)에 장착된다. 연마 정반(2)과 지지대(5)는, 각각에 지지된 적층 연마 패드(1)와 반도체 웨이퍼(4)가 대향하도록 배치되고, 각각에 회전축(6, 7)을 구비하고 있다. 또한, 지지대(5) 측에는, 반도체 웨이퍼(4)를 적층 연마 패드(1)에 가압하기 위한 가압 기구가 설치되어 있다. 연마 시에는, 연마 정반(2)과 지지대(5)를 회전시키면서 반도체 웨이퍼(4)를 적층 연마 패드(1)에 가압하고, 슬러리를 공급하면서 연마를 행한다. 슬러리의 유량, 연마 하중, 연마 정반 회전수, 및 웨이퍼 회전수는 특별히 제한되지 않고, 적절하게 조정하여 행한다.
이에 따라, 반도체 웨이퍼(4)의 표면의 돌출된 부분이 제거되어 평탄형으로 연마된다. 그 후, 다이싱(dicing), 본딩, 패키징 등에 의해 반도체 디바이스가 제조된다. 반도체 디바이스는, 연산 처리 장치나 메모리 등에 사용된다.
[실시예]
이하에서, 본 발명을 실시예에 따라 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.
[측정, 평가 방법]
(용융 온도의 측정)
폴리에스테르계 핫멜트 접착제의 용융 온도(융점)는, TOLEDO DSC822(METTLER사 제조)를 사용하여, 승온(昇溫) 속도 20℃/min로 측정하였다.
(비중의 측정)
JIS Z8807-1976에 준거하여 행하였다. 폴리에스테르계 핫멜트 접착제로 이루어지는 접착제층을 4 cm×8.5 cm의 직사각형(두께: 임의)으로 잘라낸 것을 비중 측정용 시료로 하고, 온도 23℃±2℃, 습도 50%±5%의 환경에서 16시간 정치했다. 측정에는 비중계(사토리우스사 제조)를 사용하여, 비중을 측정하였다.
(멜트플로우인덱스(MI)의 측정)
ASTM-D-1238에 준하여 150℃, 2.16 kg의 조건 하에서, 폴리에스테르계 핫멜트 접착제의 멜트플로우인덱스를 측정하였다.
(적층 연마 패드의 휨의 측정)
제작한 적층 연마 패드를 수평한 테이블 상에 정치하고, 패드 단부의 가장 휨이 큰 부분의 테이블로부터의 높이(들뜸)를 측정하였다.
(적층 연마 패드의 외관의 평가)
제작한 적층 연마 패드의 쿠션층 표면의 주름의 유무를 육안으로 관찰했다. 또한, 감압형 양면 테이프의 이형지의 절단 부분에 「박리」가 있는지의 여부를 육안으로 관찰했다. 또한, 연마층과 쿠션층의 적층 상태를 하기 기준으로 평가했다.
○: 연마층의 외주와 쿠션층의 외주가 일치하고 있다.
×: 쿠션층의 외주가 연마층의 외주보다 훨씬 크게 절단되어 있다.
(전단(剪斷) 응력의 측정)
제작한 적층 연마 패드로부터 25 ㎜×25 ㎜의 샘플을 3장 잘라내고, 80℃의 환경 하에서 각 샘플의 연마층과 쿠션층을 인장 속도 300 ㎜/min로 인장하고, 이 때 전단 응력(N/25 ㎜)을 측정하였다. 샘플 3장의 평균값을 표 1에 나타내었다. 전단 응력은 250 N/25 ㎜ 이상인 것이 바람직하다.
제조예 1
(연마층의 제작)
용기에 톨루엔 디이소시아네이트(2,4-체/2,6-체 = 80/20의 혼합물) 1229 중량부, 4,4'-디시클로헥실메탄 디이소시아네이트 272 중량부, 수평균 분자량 1018의 폴리테트라메틸렌에테르글리콜 1901 중량부, 디에틸렌글리콜 198 중량부를 넣고, 70℃에서 4시간 반응시켜 이소시아네이트 말단 프리 폴리머를 얻었다.
상기 프리 폴리머 100 중량부 및 실리콘계 계면활성제(도레이 다우코닝 실리콘사 제조, SH-192) 3 중량부를 중합 용기 내에 가하여 혼합하고, 80℃로 조정하여 감압하에서 탈포했다. 그 후, 교반 날개를 사용하여, 회전수 900 rpm으로 반응계 내에 기포를 받아들일 수 있도록 격렬하게 약 4분간 교반을 행하였다. 거기에 사전에 120℃로 온도 조정한 MOCA(이하라케미칼사 제조, 큐아민 MT) 26 중량부를 첨가하였다. 상기 혼합액을 약 1분간 교반한 후, 빵틀형의 오픈 몰드(주형 용기)에 주입하였다. 이 혼합액의 유동성이 없어진 시점에서 오븐 내에 넣고, 100℃에서 16시간 후경화를 행하여, 폴리우레탄 수지 발포체 블록을 얻었다.
약 80℃로 가열한 상기 폴리우레탄 수지 발포체 블록을 슬라이서(아미텍사 제조, VGW-125)를 사용하여 슬라이싱하여, 폴리우레탄 수지 발포체 시트(평균 기포 직경: 50㎛, 비중: 0.86, 경도: 52도)를 얻었다. 다음으로, 버핑기(아미텍사 제조)를 사용하여, #120번, #240번, 및 #400의 차례의 샌드페이퍼에 의해 순차적으로 절삭 가공하고, 두께 2 ㎜가 될 때까지 상기 시트의 표면 버핑 처리를 행하여, 두께 정밀도를 균일하게 한 시트로 만들었다. 이 버핑 처리를 행한 시트를 직경 61 cm의 크기로 펀칭하고, 홈 가공기(테크노사 제조)를 사용하여 표면에 홈 폭 0.25 ㎜, 홈 피치 1.5 ㎜, 홈 깊이 0.6 ㎜의 동심원형의 홈 가공을 행하여 연마층을 제작하였다.
제조예 2
(박리 가능한 기재 부착 쿠션층의 제작)
박리 처리한 두께 50㎛의 PET 기재(테이진 듀퐁 필름사 제조, 뷰렉스) 상에 발포 우레탄 조성물을 도포하고, 경화시켜 쿠션층(비중: 0.5, 아스카 C 경도: 50도, 두께: 125㎛)을 형성하여 기재 부착 쿠션층을 제작하였다.
제조예 3
(박리 불가능한 기재 부착 쿠션층의 제작)
코로나 처리한 두께 50㎛의 PET 기재(테이진 듀퐁 필름사 제조, 테트론 G2) 상에 발포 우레탄 조성물을 도포하고, 경화시켜 쿠션층(비중: 0.5, 아스카 C 경도: 50도, 두께: 125㎛)을 형성하여 기재 부착 쿠션층을 제작하였다.
실시예 1
제조예 2에서 제작한 박리 가능한 기재 부착 쿠션층의 쿠션층 상에, 결정성 폴리에스테르 수지(도요 방적(주) 사 제조, 바이론 GM420) 100 중량부, 및 1분자 중에 글리시딜 기를 2개 이상 가지는 o-크레졸 노볼락형 에폭시 수지(일본 화약(주) 사 제조, EOCN4400) 5 중량부를 포함하는 폴리에스테르계 핫멜트 접착제로 이루어지는 핫멜트 접착제 시트(두께 50㎛)를 적층하고, 적외선 히터를 사용하여 시트 표면을 150℃로 가열하여 핫멜트 접착제를 용융시켰다. 그 후, 용융시킨 핫멜트 접착제 상에 라미네이터를 사용하여 제조예 1에서 제작한 연마층을 적층하고, 롤 사이를 통과시키고 압착하여 적층체를 제작하였다. 그리고, 적층체를 냉각하면서 핫멜트 접착제의 온도가 40℃ 이상일 때, 커터를 사용하여 적층체를 연마층의 크기로 절단하여 적층 연마 시트를 제작하였고, 또한 적층 연마 시트로부터 PET 기재를 박리하였다. 그 후, 쿠션층의 PET 기재 박리면에, 라미네이터를 사용하여 두께 25㎛의 PET 시트의 양면에 점착제층을 가지는 감압형 양면 테이프(3M사 제조, 442JA)를 접합시키고, 커터를 사용하여 감압형 양면 테이프를 연마층의 크기로 절단하여 적층 연마 패드를 제작하였다. 그리고, 폴리에스테르계 핫멜트 접착제의 용융 온도는 142℃, 비중은 1.22, 멜트플로우인덱스는 21 g/10 min였다.
실시예 2
적외선 히터를 사용하여 시트 표면을 140℃로 가열하여 핫멜트 접착제를 연화시킨 점 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 적층 연마 패드를 제작하였다.
실시예 3
적외선 히터를 사용하여 시트 표면을 170℃로 가열하여 핫멜트 접착제를 용융시킨 점 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 적층 연마 패드를 제작하였다.
실시예 4
두께 100㎛의 PET 시트의 양면에 점착제층을 가지는 감압형 양면 테이프를 사용한 점 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 적층 연마 패드를 제작하였다.
비교예 1
제조예 3에서 제작한 박리 불가능한 기재 부착 쿠션층의 쿠션층 상에, 실시예 1에서 사용한 핫멜트 접착제 시트를 적층하고, 적외선 히터를 사용하여 시트 표면을 150℃로 가열하여 핫멜트 접착제를 용융시켰다. 그 후, 용융시킨 핫멜트 접착제 상에 라미네이터를 사용하여 제조예 1에서 제작한 연마층을 적층하고, 롤 사이를 통과시키고 압착하여 적층체를 제작하였다. 그리고, 적층체를 냉각하여 핫멜트 접착제를 완전히 경화시켰다. 그 후, 커터를 사용하여 적층체를 연마층의 크기로 절단하였다. 또한, 기재 부착 쿠션층의 PET 기재에 라미네이터를 사용하여 상기 감압형 양면 테이프(3M사 제조, 442JA)를 접합시키고, 커터를 사용하여 감압형 양면 테이프를 연마층의 크기로 절단하여 적층 연마 패드를 제작하였다.
비교예 2
폴리우레탄 폼으로 이루어지는 두께 1.25 ㎜의 쿠션층(일본 스프링사 제조, 닙파레이 EXG)의 상에, 실시예 1에서 사용한 핫멜트 접착제 시트를 적층하고, 적외선 히터를 사용하여 시트 표면을 150℃로 가열하여 핫멜트 접착제를 용융시켰다. 그 후, 용융시킨 핫멜트 접착제 상에 라미네이터를 사용하여 제조예 1에서 제작한 연마층을 적층하고, 롤 사이를 통과시켜 압착하여 적층체를 제작하였다. 그리고, 적층체를 냉각하여 핫멜트 접착제를 완전히 경화시켰다. 그 후, 커터를 사용하여 적층체를 연마층의 크기로 절단하였다. 또한, 쿠션층의 다른 면에 라미네이터를 사용하여 상기 감압형 양면 테이프(3M사 제조, 442JA)를 접합시키고, 커터를 사용하여 감압형 양면 테이프를 연마층의 크기로 절단하여 적층 연마 패드를 제작하였다.
비교예 3
적외선 히터를 사용하여 시트 표면을 120℃로 가열하여 핫멜트 접착제를 연화시킨 점 이외에는 비교예 1과 동일한 방법으로 적층 연마 패드를 제작하였다.
[표 1]
Figure pct00001
실시예 1∼4의 적층 연마 패드는, 휨이 없고, 쿠션층 표면에 주름이 없으며, 고온 환경 하에 있어서 연마층과 쿠션층과의 접착성이 우수하였다. 한편, 비교예 1의 적층 연마 패드는, 박리 불가능한 기재 부착 쿠션층을 사용하였으므로, 큰 휨이 발생하였다. 또한, 감압형 양면 테이프의 이형지의 절단 부분에 「박리」가 생겼다. 비교예 2의 적층 연마 패드는, 기재가 설치되어 있지 않은 쿠션층을 사용하였으므로, 쿠션층 표면에 주름이 발생하였다. 비교예 3의 적층 연마 패드는, 핫멜트 접착제를 연화시킬 때의 온도가 낮았기 때문에, 고온 환경 하에 있어서 연마층과 쿠션층과의 접착성이 불충분했다.
[산업상 이용가능성]
본 발명의 적층 연마 패드는 렌즈, 반사 미러 등의 광학 재료나 실리콘 웨이퍼, 하드디스크용 유리 기판, 알루미늄 기판, 및 일반적인 금속 연마 가공 등의 고도의 표면 평탄성이 요구되는 재료의 평탄화 가공을 안정적으로, 또한 높은 연마 효율로 행할 수 있다. 본 발명의 적층 연마 패드는, 특히 실리콘 웨이퍼 및 그 위에 산화물층, 금속층 등이 형성된 디바이스를, 나아가서는 이들 산화물층이나 금속층을 적층·형성하기 전에 평탄화하는 공정에 바람직하게 사용할 수 있다.
1: 적층 연마 패드
2: 연마 정반
3: 연마제(슬러리)
4: 피연마재(반도체 웨이퍼)
5: 지지대(폴리싱 헤드)
6, 7: 회전축

Claims (10)

  1. 열가소성 수지 기재(基材)가 쿠션층의 편면(片面)에 박리될 수 있도록 설치되어 있는 기재 부착 쿠션층의 상기 열가소성 수지 기재가 설치되어 있지 않은 면에, 핫멜트 접착제 시트를 적층하는 공정;
    적층한 핫멜트 접착제 시트를 가열하여 용융 또는 연화시키는 공정;
    용융 또는 연화한 핫멜트 접착제 상에 연마층을 적층하여 적층체를 제작하는 공정;
    적층체를 연마층의 크기로 절단하여 적층 연마 시트를 제작하는 공정; 및
    적층 연마 시트로부터 상기 열가소성 수지 기재를 박리하는 공정
    을 포함하는 적층 연마 패드의 제조 방법.
  2. 열가소성 수지 기재가 쿠션층의 편면에 박리될 수 있도록 설치되어 있는 기재 부착 쿠션층의 상기 열가소성 수지 기재가 설치되어 있지 않은 면에, 용융 또는 연화한 핫멜트 접착제를 도포하는 공정;
    용융 또는 연화한 핫멜트 접착제 상에 연마층을 적층하여 적층체를 제작하는 공정;
    적층체를 연마층의 크기로 절단하여 적층 연마 시트를 제작하는 공정; 및
    적층 연마 시트로부터 상기 열가소성 수지 기재를 박리하는 공정
    을 포함하는 적층 연마 패드의 제조 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    용융 또는 연화한 핫멜트 접착제가 완전히 경화되기 전에 적층체를 연마층의 크기로 절단하여 적층 연마 시트를 제작하는, 적층 연마 패드의 제조 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    핫멜트 접착제의 온도가 40℃ 이상일 때 적층체를 연마층의 크기로 절단하여 적층 연마 시트를 제작하는, 적층 연마 패드의 제조 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 열가소성 수지 기재는, 연신(延伸) 성형된 것인, 적층 연마 패드의 제조 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    핫멜트 접착제의 용융 온도가 140∼170 ℃인, 적층 연마 패드의 제조 방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 열가소성 수지 기재가 폴리에틸렌테레프탈레이트 기재인, 적층 연마 패드의 제조 방법.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    쿠션층의 열가소성 수지 기재를 박리한 면에, 열가소성 수지 시트의 양면에 점착제층을 가지는 감압형 양면 테이프를 설치하는 공정을 더 포함하는 적층 연마 패드의 제조 방법.
  9. 제1항 또는 제2항에 기재된 적층 연마 패드의 제조 방법에 의해 얻어지는 적층 연마 패드.
  10. 제9항에 기재된 적층 연마 패드를 사용하여 반도체 웨이퍼의 표면을 연마하는 공정을 포함하는 반도체 디바이스의 제조 방법.
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