KR20140110786A - 광범위 스펙트럼 종점 검출 윈도우를 갖는 다층 화학기계 연마 패드 - Google Patents

광범위 스펙트럼 종점 검출 윈도우를 갖는 다층 화학기계 연마 패드 Download PDF

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KR20140110786A
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polishing
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porous subpad
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앵거스 레퍼
데이비드 비 제임스
매리 에이 류저스
마티 드그루트
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롬 앤드 하스 일렉트로닉 머티리얼스 씨엠피 홀딩스, 인코포레이티드
다우 글로벌 테크놀로지스 엘엘씨
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Abstract

연마 표면, 카운터보어(counterbore) 개구부, 연마 표면에 평행한 연마 층 계면 영역을 갖는 연마 층; 하부 표면 및 하부 표면에 평행한 다공성 서브패드 층 계면 영역을 갖는 다공성 서브패드 층; 및 환식 올레핀 부가 중합체를 포함하는 광범위 스펙트럼 종점 검출 윈도우 블록을 갖고, 광범위 스펙트럼 종점 검출 윈도우 블록은 그의 두께를 가로질러 균일한 화학적 조성을 나타내고, 연마 층 계면 영역 및 다공성 서브패드 층 계면 영역은 공유 영역(coextensive region)을 형성하고, 다층 화학기계 연마 패드는 연마 표면으로부터 다공성 서브패드 층의 하부 표면까지 연장되는 관통 개구부를 갖고, 카운터보어 개구부는 연마 표면상에 열려 있고 관통 개구부를 확대하고 레지(ledge)를 형성하고, 윈도우 블록은 카운터보어 개구부 내부에 배치되는, 다층 화학기계 연마 패드가 제공된다.

Description

광범위 스펙트럼 종점 검출 윈도우를 갖는 다층 화학기계 연마 패드{A MULTILAYER CHEMICAL MECHANICAL POLISHING PAD WITH BROAD SPECTRUM, ENDPOINT DETECTION WINDOW}
본 발명은 일반적으로 화학기계 연마용 연마 패드 분야에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 40％ 이하의 스펙트럼 손실을 나타내는 플러그 인 플레이스(plug in place) 광범위 스펙트럼 종점 검출 윈도우 블록을 갖는 다층 화학기계 연마 패드에 관한 것이다. 본 발명은 또한 40％ 이하의 스펙트럼 손실을 나타내는 플러그 인 플레이스 광범위 스펙트럼 종점 검출 윈도우 블록을 갖는 다층 화학기계 연마 패드를 사용하는, 기판의 화학기계 연마 방법에 관한 것이다.
화학기계 평탄화, 또는 화학기계 연마(CMP)는 작업편, 예를 들어 반도체 웨이퍼의 평탄화 또는 연마에 사용되는 일반적인 기술이다. 통상의 CMP에서, 웨이퍼 캐리어, 또는 연마 헤드는 캐리어 조립체 상에 장착된다. 연마 헤드는 웨이퍼를 고정하고, 웨이퍼를 CMP 장치 내부의 테이블 또는 평판(platen)상에 장착된 연마 패드의 연마 층과 접촉하도록 위치시킨다. 캐리어 조립체는 웨이퍼와 연마 패드 사이의 제어가능한 압력을 제공한다. 연마 매질은 선택적으로 연마 패드상에 분배되고 웨이퍼와 연마 층 사이의 틈으로 흐른다. 연마를 실시하기 위해, 연마 패드 및 웨이퍼는 전형적으로 서로에 대해 회전한다. 웨이퍼 표면은 그 표면상의 연마 층과 연마 매질의 화학적 및 기계적 작용에 의해 연마되어 평탄하게 된다.
웨이퍼 평탄화에서 중요한 단계는 공정의 종점을 결정하는 것이다. 종점 검출을 위한 한 가지 잘 알려진 동일계(in situ) 방법은 광학 종점 결정 기술을 용이하게 하기 위해 빛의 파장을 선택하기 위한 투명한 윈도우를 갖는 연마 패드를 제공하는 것을 포함한다. 동일계 광학 종점 결정 기술은 2개의 기본 범주로 나뉠 수 있다: (1) 단일 파장에서의 반사된 광학 신호를 모니터링하는 것, 또는 (2) 다중 파장으로부터 반사된 광학 신호를 모니터링하는 것. 광학 종점 결정에 사용되는 전형적인 파장에는 가시광 스펙트럼(예를 들어, 400 내지 700 nm), 자외선 스펙트럼(315 내지 400 nm), 및 적외선 스펙트럼(예를 들어, 700 내지 1000 nm)의 파장들을 들 수 있다. 미국 특허 제5,433,651호에서, 루스틱(Lustig) 등은 레이저 공급원으로부터의 광을 웨이퍼 표면 상에 전달하고, 반사된 신호를 모니터링하는, 단일 파장을 이용한 중합체 종점 검출 방법을 개시하였다. 웨이퍼 표면에서의 조성이 한 금속에서 다른 금속으로 변경될 때, 반사율이 변화한다. 이어서, 이러한 반사율 변화는 연마 종점을 검출하는데 사용된다. 미국 특허 제6,106,662호에서, 비비(Bibby) 등은 가시광 범위의 광학 스펙트럼에서 반사광의 강도 스펙트럼을 획득하는 분광계를 사용하는 것을 개시하였다. 금속 CMP 응용에서, 비비 등은 연마 종점을 검출하기 위해 전체 스펙트럼을 사용하는 것을 교시한다.
이러한 광학 종점 기술을 수용하기 위해서, 화학기계 연마 패드는 윈도우를 갖도록 개발되었다. 예를 들어, 미국 특허 제5,605,760호에서, 로버츠(Roberts)는 패드의 적어도 일부가 소정 파장 범위에 걸쳐 레이저 광에 대해 투과성인 연마 패드를 개시한다. 개시된 실시양태의 일부에서, 로버츠는 불투명한 패드에 투명한 윈도우 조각을 포함하는 연마 패드를 교시한다. 윈도우 조각은 성형된 연마 패드 내의 투명한 중합체의 로드(rod) 또는 플러그(plug)일 수 있다. 로드 또는 플러그는 연마 패드 내에 삽입 성형되거나(즉, "통합된 윈도우"), 또는 성형 작업 후 연마 패드의 절단부 내에 설치될 수 있다(즉, "플러그 인 플레이스 윈도우(plug in place window)").
지방족 이소시아네이트계 폴리우레탄 재료, 예컨대 미국 특허 제6,984,163호에 기재된 것들은 광범위한 광 스펙트럼에 걸쳐 개선된 광 투과율을 제공하였다. 불운하게도, 이들 지방족 폴리우레탄 윈도우는 까다로운 연마 응용에 요구되는 필수적인 내구성이 부족한 경향이 있다.
통상적인 중합체계 종점 검출 윈도우는 흔히 파장이 330 내지 425 nm인 광에 노출 시 원하지 않는 분해를 나타낸다. 이는 특히 자외선 스펙트럼 내의 광에 노출시 분해 또는 황변되는 경향이 있는 방향족 폴리아민으로부터 유도된 중합체 종점 검출 윈도우에 해당된다. 역사적으로, 종점 검출 윈도우에 노출 전에 이러한 파장을 갖는 광을 감쇄시키기 위해 종종 필터가 종점 검출 목적으로 사용되는 광의 경로에 사용되었다. 그러나, 점점 더, 보다 얇은 재료층 및 보다 작은 소자 크기를 용이하게 하기 위해 반도체 연마 응용에서 종점 검출 목적으로 보다 짧은 파장을 갖는 광을 이용해야 한다는 압력이 있다.
연마 패드에서의 플러그 인 플레이스 윈도우의 사용과 연관된 문제는 윈도우 주위 및 다공성 서브패드 층으로의 연마액 누수를 포함하고, 이는 패드 표면을 가로질러서 및 패드의 수명 동안 연마 특성의 원치 않는 가변성을 야기할 수 있다.
연마 패드의 윈도우 누수를 완화하기 위한 한 접근법이 톨스(Tolles)의 미국 특허 제6,524,164호에 개시된다. 톨스는 화학기계 연마 장치 및 그의 제조 방법을 개시하며, 연마 패드는 하부 층, 상부 층의 연마 표면, 및 이들 두 층 사이에 개재된 투명 시트 재료를 갖는다. 투명 시트는 화학기계 연마 공정의 슬러리가 연마 패드의 하부 층으로 침투하는 것을 막는다고 톨스에 의해 개시되었다.
몇몇 다층 연마 패드와 연관된 층간박리 문제(즉, 연마 동안 연마 층이 서브패드 층으로부터 분리됨)를 완화하기 위해, 몇몇 다층 화학기계 연마 패드는 연마 패드를 다공성 서브패드 층에 직접 결합시킴으로써 구성되고, 다공성 서브패드 층은 연마 동안 사용되는 다양한 연마 매질(예를 들어, 슬러리)에 투과성이다. 톨스에 의해 개시된 윈도우 누수 완화를 위한 접근법은 연마 층과 다공성 서브패드 층 사이에 불투과성 층 재료의 포함이 용이하지 않은 구조로 된 연마 패드에는 적합하지 않다.
연마 패드의 윈도우 누수 완화를 위한 또 다른 접근법은 미국 특허 제7,163,437호(스웨덱(Swedek) 등)에 의해 개시된다. 스웨덱 등은 연마 표면을 갖는 연마 층, 천공 및 액체에 투과성인 제1 부분을 갖는 배킹(backing) 층, 및 천공과 인접하여 둘러싸는 배킹 층의 제2 부분에 침투하여 제2 부분이 실질적으로 액체 불투과성이 되도록 하는 실란트(sealant)를 포함하는 연마 패드를 개시한다. 실란트 재료가 침투한 제2 부분은 배킹 층의 나머지에 비해 감소된 압축력을 나타낸다. 윈도우 밀봉 영역이 연마 트랙 내부에 있음을 고려하면, 동일한 두께와 감소된 압축성의 제2 부분은 연마 공정 동안 과속방지턱처럼 작용하여 연마 결함의 생성 가능성을 증가시킨다.
따라서, 요구되는 것은 기판 연마 종점 검출 목적으로 400 nm 미만의 파장을 갖는 광을 사용할 수 있게 하고, 광에 노출 시 분해에 대한 내성이 있고, 까다로운 연마 응용에 필요한 내구성을 나타내는 광범위 스펙트럼 종점 검출 윈도우 블록이다. 또한, 서브패드 층으로의 윈도우 누수가 감소된 새로운 저 결함 다층 윈도우 연마 패드 구성에 대한 지속적인 필요성이 존재한다.
본 발명은 연마 표면, 카운터보어(counterbore) 개구부, 외부 경계, 연마 표면에 평행한 연마 층 계면 영역, 및 연마 표면으로부터 연마 층 계면 영역까지 연마 표면에 수직인 방향으로 측정된 평균 비계면 영역 두께 TP-avg을 갖는 연마 층; 하부 표면, 외부 경계, 및 하부 표면에 평행한 다공성 서브패드 층 계면 영역을 갖는 다공성 서브패드 층; 감압성 접착제 층; 및 연마 표면의 면에 수직인 축을 따라 두께 TW를 갖는 광범위 스펙트럼 종점 검출 윈도우 블록을 포함하는, 자성 기판, 광학 기판 및 반도체 기판 중 하나 이상으로부터 선택된 기판을 연마하기 위한 다층 화학기계 연마 패드이며, 광범위 스펙트럼 종점 검출 윈도우 블록은 환식 올레핀 부가 중합체를 포함하고, 그의 두께 TW를 가로질러 균일한 화학적 조성을 나타내고, 40％ 이하의 스펙트럼 손실을 나타내고; 연마 층 계면 영역과 다공성 서브패드 층 계면 영역은 공유 영역을 형성하고; 공유 영역은 적층 접착제의 사용 없이 다공성 서브패드 층에 연마 층을 고정시키고; 감압성 접착제 층은 다공성 서브패드 층의 하부 표면에 적용되고; 다층 화학기계 연마 패드는 연마 표면으로부터 다공성 서브패드 층의 하부 표면까지 연장되는 관통 개구부를 갖고; 카운터보어 개구부는 연마 표면상에 열려 있고 관통 개구부를 확대하고 레지(ledge)를 형성하고; 카운터보어 개구부는 연마 표면의 면으로부터 레지까지 연마 표면에 수직인 방향으로 측정된 평균 깊이 DO-avg을 갖고; 평균 깊이 DO-avg은 평균 비계면 영역 두께 TP-avg 미만이고; 광범위 스펙트럼 종점 검출 윈도우 블록은 카운터보어 개구부 내부에 배치되고; 광범위 스펙트럼 종점 검출 윈도우 블록은 연마 층에 결합되고; 연마 표면은 기판을 연마하도록 구성된 다층 화학기계 연마 패드를 제공한다.
본 발명은 연마 표면, 카운터보어 개구부, 외부 경계, 연마 표면에 평행한 연마 층 계면 영역, 및 연마 표면으로부터 연마 층 계면 영역까지 연마 표면에 수직인 방향으로 측정된 평균 비계면 영역 두께 TP-avg을 갖는 연마 층; 하부 표면, 외부 경계, 및 하부 표면에 평행한 다공성 서브패드 층 계면 영역을 갖는 다공성 서브패드 층; 감압성 접착제 층; 및 연마 표면의 면에 수직인 축을 따라 두께 TW를 갖는 광범위 스펙트럼 종점 검출 윈도우 블록을 포함하는, 자성 기판, 광학 기판 및 반도체 기판 중 하나 이상으로부터 선택된 기판을 연마하기 위한 다층 화학기계 연마 패드이며, 광범위 스펙트럼 종점 검출 윈도우 블록은 90 중량％ 이상이 환식 올레핀 부가 중합체이고, 환식 올레핀 부가 중합체는 고리내 이중 결합을 갖는 지환족 단량체 및 고리외 이중 결합을 갖는 지환족 단량체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 지환족 단량체의 중합으로부터 생성되고, 고리내 이중 결합을 갖는 지환족 단량체는 노르보르넨; 트리시클로데센; 디시클로펜타디엔; 테트라시클로도데센; 헥사시클로헵타데센; 트리시클로운데센; 펜타시클로헥사데센; 에틸리덴 노르보르넨; 비닐 노르보르넨; 노르보르나디엔; 알킬노르보르넨; 시클로펜텐; 시클로프로펜; 시클로부텐; 시클로헥센; 시클로펜타디엔; 시클로헥사디엔; 시클로옥타트리엔; 및 인덴으로 이루어진 군으로부터 선택되고, 고리외 이중 결합을 갖는 지환족 단량체는 비닐 시클로헥센, 비닐 시클로헥산, 비닐 시클로펜탄, 및 비닐 시클로펜텐으로 이루어진 군으로 선택되고; 광범위 스펙트럼 종점 검출 윈도우 블록은 1 ppm 미만의 할로겐을 포함하고, 1개 미만의 액체 충전된 중합체 캡슐을 포함하고, 연마 표면의 면에 수직인 축을 따라 평균 두께 TW-avg가 5 내지 75 mil이고, 40％ 이하의 스펙트럼 손실을 나타내고; 연마 층 계면 영역과 다공성 서브패드 층 계면 영역은 공유 영역을 형성하고; 공유 영역은 적층 접착제의 사용 없이 다공성 서브패드 층에 연마 층을 고정시키고; 감압성 접착제 층은 다공성 서브패드 층의 하부 표면에 적용되고; 다층 화학기계 연마 패드는 연마 표면으로부터 다공성 서브패드 층의 하부 표면까지 연장되는 관통 개구부를 갖고; 카운터보어 개구부는 연마 표면상에 열려 있고 관통 개구부를 확대하고 레지를 형성하고; 카운터보어 개구부는 연마 표면의 면으로부터 레지까지 연마 표면에 수직인 방향으로 측정된 평균 깊이 DO-avg을 갖고; 평균 깊이 DO-avg은 평균 비계면 영역 두께 TP-avg 미만이고; 광범위 스펙트럼 종점 검출 윈도우 블록은 카운터보어 개구부 내부에 배치되고; 광범위 스펙트럼 종점 검출 윈도우 블록은 연마 층에 결합되고; 연마 표면은 기판을 연마하도록 구성된 다층 화학기계 연마 패드를 제공한다.
본 발명은 연마 표면, 카운터보어 개구부, 외부 경계, 연마 표면에 평행한 연마 층 계면 영역, 및 연마 표면으로부터 연마 층 계면 영역까지 연마 표면에 수직인 방향으로 측정된 평균 비계면 영역 두께 TP-avg을 갖는 연마 층; 하부 표면, 외부 경계, 및 하부 표면에 평행한 다공성 서브패드 층 계면 영역을 갖는 다공성 서브패드 층; 감압성 접착제 층; 및 연마 표면의 면에 수직인 축을 따라 두께 TW를 갖는 광범위 스펙트럼 종점 검출 윈도우 블록을 포함하는, 자성 기판, 광학 기판 및 반도체 기판 중 하나 이상으로부터 선택된 기판을 연마하기 위한 다층 화학기계 연마 패드이며, 광범위 스펙트럼 종점 검출 윈도우 블록은 환식 올레핀 부가 중합체를 포함하고; 환식 올레핀 부가 중합체는 1종 이상의 지환족 단량체와 1종 이상의 비환식 올레핀 단량체의 공중합으로부터 생성되고; 1종 이상의 지환족 단량체는 고리내 이중 결합을 갖는 지환족 단량체 및 고리외 이중 결합을 갖는 지환족 단량체로 이루어진 군으로부터 선택되고; 고리내 이중 결합을 갖는 지환족 단량체는 노르보르넨; 트리시클로데센; 디시클로펜타디엔; 테트라시클로도데센; 헥사시클로헵타데센; 트리시클로운데센; 펜타시클로헥사데센; 에틸리덴 노르보르넨; 비닐 노르보르넨; 노르보르나디엔; 알킬노르보르넨; 시클로펜텐; 시클로프로펜; 시클로부텐; 시클로헥센; 시클로펜타디엔; 시클로헥사디엔; 시클로옥타트리엔; 및 인덴으로 이루어진 군으로부터 선택되고, 고리외 이중 결합을 갖는 지환족 단량체는 비닐 시클로헥센, 비닐 시클로헥산, 비닐 시클로펜탄, 및 비닐 시클로펜텐으로 이루어진 군으로 선택되고, 1종 이상의 비환식 올레핀 단량체는 에틸렌; 프로필렌; 1-부텐; 이소부텐; 2-부텐; 1-펜텐; 1-헥센; 1-헵텐; 1-옥텐; 1-노넨; 1-데센; 2-메틸-1-프로펜; 3-메틸-1-펜텐; 4-메틸-1-펜텐; 2-부텐, 부타디엔; 이소프렌; 1,3-펜타디엔; 1,4-펜타디엔; 1,3-헥사디엔; 1,4-헥사디엔; 1,5-헥사디엔; 1,5-헵타디엔; 1,6-헵타디엔; 1,6-옥타디엔; 1,7-옥타디엔; 및 1,9-데카디엔으로 이루어진 군으로부터 선택되고, 광범위 스펙트럼 종점 검출 윈도우 블록은 그의 두께 TW를 가로질러 균일한 화학적 조성을 나타내고, 40％ 이하의 스펙트럼 손실을 나타내고; 연마 층 계면 영역과 다공성 서브패드 층 계면 영역은 공유 영역을 형성하고; 공유 영역은 적층 접착제의 사용 없이 다공성 서브패드 층에 연마 층을 고정시키고; 감압성 접착제 층은 다공성 서브패드 층의 하부 표면에 적용되고; 다층 화학기계 연마 패드는 연마 표면으로부터 다공성 서브패드 층의 하부 표면까지 연장되는 관통 개구부를 갖고; 카운터보어 개구부는 연마 표면상에 열려 있고 관통 개구부를 확대하고 레지를 형성하고; 카운터보어 개구부는 연마 표면의 면으로부터 레지까지 연마 표면에 수직인 방향으로 측정된 평균 깊이 DO-avg을 갖고; 평균 깊이 DO-avg은 평균 비계면 영역 두께 TP-avg 미만이고; 광범위 스펙트럼 종점 검출 윈도우 블록은 카운터보어 개구부 내부에 배치되고; 광범위 스펙트럼 종점 검출 윈도우 블록은 연마 층에 결합되고; 연마 표면은 기판을 연마하도록 구성된 다층 화학기계 연마 패드를 제공한다.
본 발명은 연마 표면, 카운터보어 개구부, 외부 경계, 연마 표면에 평행한 연마 층 계면 영역, 및 연마 표면으로부터 연마 층 계면 영역까지 연마 표면에 수직인 방향으로 측정된 평균 비계면 영역 두께 TP-avg을 갖는 연마 층; 하부 표면, 외부 경계, 및 하부 표면에 평행한 다공성 서브패드 층 계면 영역을 갖는 다공성 서브패드 층; 감압성 접착제 층; 및 연마 표면의 면에 수직인 축을 따라 두께 TW를 갖는 광범위 스펙트럼 종점 검출 윈도우 블록을 포함하는, 자성 기판, 광학 기판 및 반도체 기판 중 하나 이상으로부터 선택된 기판을 연마하기 위한 다층 화학기계 연마 패드이며, 광범위 스펙트럼 종점 검출 윈도우 블록은 하기 화학식 I 내지 화학식 IV로 이루어진 군으로부터 선택된 화학식으로 표시되는 환식 올레핀 부가 중합체를 포함하고, 그의 두께 TW를 가로질러 균일한 화학적 조성을 나타내고, 40％ 이하의 스펙트럼 손실을 나타내고; 연마 층 계면 영역과 다공성 서브패드 층 계면 영역은 공유 영역을 형성하고; 공유 영역은 적층 접착제의 사용 없이 다공성 서브패드 층에 연마 층을 고정시키고; 감압성 접착제 층은 다공성 서브패드 층의 하부 표면에 적용되고; 다층 화학기계 연마 패드는 연마 표면으로부터 다공성 서브패드 층의 하부 표면까지 연장되는 관통 개구부를 갖고; 카운터보어 개구부는 연마 표면상에 열려 있고 관통 개구부를 확대하고 레지를 형성하고; 카운터보어 개구부는 연마 표면의 면으로부터 레지까지 연마 표면에 수직인 방향으로 측정된 평균 깊이 DO-avg을 갖고; 평균 깊이 DO-avg은 평균 비계면 영역 두께 TP-avg 미만이고; 광범위 스펙트럼 종점 검출 윈도우 블록은 카운터보어 개구부 내부에 배치되고; 광범위 스펙트럼 종점 검출 윈도우 블록은 연마 층에 결합되고; 연마 표면은 기판을 연마하도록 구성된 다층 화학기계 연마 패드를 제공한다:
[화학식 I]
Figure pat00001
식 중, y는 20 내지 20,000이고; R1 및 R2는 각각 독립적으로 H, 히드록실기, C1 -10 알킬기, C1 -10 히드록시알킬기, C1 -10 알콕실기, C1 -10 알콕시알킬기, C1 -10 카르복시알킬기, C1-10 알콕시카르보닐기 및 C1 -10 알킬카르보닐기로 이루어진 군으로부터 선택되고;
[화학식 II]
Figure pat00002
식 중, a:b 비는 0.5:99.5 내지 30:70이고; R3은 H 및 C1 -10 알킬기로 이루어진 군으로부터 선택되고; R4 및 R5는 각각 독립적으로 H, 히드록실기, C1 -10 알킬기, C1-10 히드록시알킬기, C1 -10 알콕실기, C1 -10 알콕시알킬기, C1 -10 카르복시알킬기, C1 -10 알콕시카르보닐기 및 C1 -10 알킬카르보닐기로 이루어진 군으로부터 선택되고;
[화학식 III]
Figure pat00003
식 중, 환식 올레핀 부가 공중합체에서 c:d 비는 0.5:99.5 내지 50:50이고; R6은 H 및 C1 -10 알킬기로 이루어진 군으로부터 선택되고; R7 및 R8은 각각 독립적으로 H, 히드록실기, C1 -10 알킬기, C1 -10 히드록시알킬기, C1 -10 알콕실기, C1 -10 알콕시알킬기, C1 -10 카르복시알킬기, C1 -10 알콕시카르보닐기 및 C1 -10 알킬카르보닐기로 이루어진 군으로부터 선택되고;
[화학식 IV]
Figure pat00004
식 중, h는 20 내지 20,000이고; R9 및 R10은 각각 독립적으로 H, 히드록실기, C1 -10 알킬기, C1 -10 히드록시알킬기, C1 -10 알콕실기, C1 -10 알콕시알킬기, C1 -10 카르복시알킬기, C1-10 알콕시카르보닐기 및 C1 -10 알킬카르보닐기로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 발명은 기판을 연마하도록 구성된 연마 표면, 외부 경계, 연마 표면에 평행한 연마 층 계면 영역, 및 연마 표면으로부터 연마 층 계면 영역까지 연마 표면에 수직인 방향으로 측정된 평균 비계면 영역 두께 TP-avg을 갖는 연마 층을 제공하는 단계; 하부 표면, 외부 경계, 및 하부 표면에 평행한 다공성 서브패드 층 계면 영역을 갖는 다공성 서브패드 층을 제공하는 단계; 감압성 접착제 층을 제공하는 단계; 환식 올레핀 부가 중합체를 포함하는 광범위 스펙트럼 종점 검출 윈도우 블록을 제공하는 단계; 연마 층과 다공성 서브패드 층을 상호 접촉시켜 적층체를 형성하며, 연마 층의 외부 경계는 다공성 서브패드 층의 외부 경계와 일치하고, 연마 층 계면 영역과 다공성 서브패드 층 계면 영역은 공유 영역을 형성하는 단계; 연마 표면으로부터 하부 표면까지 적층체를 통해 연장되는 관통 개구부를 제공하는 단계; 연마 표면상에 열려 있고 관통 개구부를 확대하고 레지를 형성하는 카운터보어 개구부를 제공하며, 카운터보어 개구부는 연마 표면의 면으로부터 레지까지 연마 표면에 수직인 방향으로 측정된 평균 깊이 DO-avg을 갖고, 상기 평균 깊이 DO-avg은 평균 비계면 영역 두께 TP-avg 미만인 단계; 카운터보어 개구부 내부에 광범위 스펙트럼 종점 검출 윈도우 블록을 배치하고 광범위 스펙트럼 종점 검출 윈도우 블록을 연마 층에 결합시키는 단계; 및 감압성 접착제 층을 다공성 서브패드 층의 하부 표면에 적용하는 단계를 포함하는, 자성 기판, 광학 기판 및 반도체 기판 중 하나 이상으로부터 선택된 기판의 연마를 위한 다층 화학기계 연마 패드의 제조 방법을 제공한다.
본 발명은 자성 기판, 광학 기판 및 반도체 기판 중 하나 이상으로부터 선택된 기판을 제공하는 단계; 본 발명에 따른 다층 화학기계 연마 패드를 제공하는 단계; 연마 표면과 기판 사이의 계면에 연마 매질을 제공하는 단계; 및 연마 표면과 기판 사이의 계면에 동적 접촉(dynamic contact)을 생성하는 단계를 포함하고; 다공성 서브패드 층으로의 연마 매질의 침투가 연마 층 및 비가역적으로 붕괴되고 치밀화된 영역에 의해 지연되는, 기판의 연마 방법을 제공한다.
도 1은 본 발명의 다층 화학기계 연마 패드의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 다층 화학기계 연마 패드의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다층 화학기계 연마 패드의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 연마 층의 측면 사시도이다.
도 5는 본 발명의 다층 화학기계 연마 패드의 연마 층의 단면의 측면도이다.
도 6은 광범위 스펙트럼 종점 검출 윈도우 블록의 측면도이다.
연마 표면을 갖는 다층 화학기계 연마 패드에 관하여 본원 명세서 및 특허청구범위에서 사용된 "평균 총 두께, TT-avg"라는 용어는 연마 표면에 수직인 방향으로 측정된 다층 화학기계 연마 패드의 평균 두께를 의미한다.
본원 명세서 및 특허청구범위에서 사용된 "연마 매질"이라는 용어는 입자 함유 연마 용액 및 입자 무함유 용액, 예를 들어 무연마제 반응성 액체 연마 용액을 포괄한다.
다층 화학기계 연마 패드(10)에 관하여 본원 및 첨부된 특허청구범위에서 사용된 "실질적으로 원형인 단면"이라는 용어는 연마 층(20)의 연마 표면(14)의 중심축(12)으로부터 외부 경계(15)까지 단면의 최장 반경 r이 연마 표면(14)의 중심축(12)으로부터 외부 경계(15)까지 단면의 최단 반경 r보다 20％ 이하로 더 길다는 것을 의미한다(도 1 참조).
본원 명세서 및 특허청구범위에서 사용된 "폴리(우레탄)"이라는 용어는 (a) (i) 이소시아네이트와 (ii) 폴리올(디올 포함)의 반응으로부터 형성된 폴리우레탄; 및 (b) (i) 이소시아네이트와 (ii) 폴리올(디올 포함) 및 (iii) 물, 아민 또는 물과 아민의 조합의 반응으로부터 형성된 폴리(우레탄)을 포괄한다.
본원 명세서 및 특허청구범위에서 사용된 "으깰 수 있는(crushable) 다공성 재료"는 임계 압축력을 받으면 치밀화된(즉, 덜 다공성) 재료를 남기는 다공성 재료를 지칭한다.
본원 명세서 및 특허청구범위에서 사용된 "임계 압축력"이라는 용어는 주어진 으깰 수 있는 다공성 재료를 붕괴시키기에 충분한 압축력을 지칭한다. 통상의 기술자는 임계 압축력의 크기는 으깰 수 있는 다공성 재료의 온도를 포함하는 다양한 인자에 좌우됨을 인식할 것이다. 또한, 통상의 기술자라면 임계 압축력의 크기는 으깰 수 있는 다공성 재료상에 가해진 힘의 종류(즉, 정적인 힘 또는 동적인 힘)에 좌우될 것임을 인식할 것이다.
연마 층에 관한 본원 명세서 및 특허청구범위에서 사용된 "실질적으로 물에 불투과성"이라는 용어는 대기압 조건에서 연마 표면 상에 투여된 물이 적어도 24 시간 동안 연마 층을 통해 다공성 서브패드로 침투하지 않을 것임을 의미한다.
광범위 스펙트럼 종점 검출 윈도우 블록에 관하여 본원 명세서 및 특허청구범위에서 사용된 "할로겐 무함유"라는 용어는 광범위 스펙트럼 종점 검출 윈도우 블록이 100 ppm 미만의 할로겐 농도를 함유하는 것을 의미한다.
광범위 스펙트럼 종점 검출 윈도우 블록에 관하여 본원 명세서 및 특허청구범위에서 사용된 "액체 무함유"라는 용어는 광범위 스펙트럼 종점 검출 윈도우 블록이 대기압 조건 하의 액체 상태에서 0.001 중량％ 미만의 재료를 함유하는 것을 의미한다.
본원 명세서 및 특허청구범위에서 사용된 "액체 충전 중합체 캡슐"이라는 용어는 액체 코어를 둘러싸는 중합체 쉘을 포함하는 재료를 지칭한다.
광범위 스펙트럼 종점 검출 윈도우 블록에 관하여 본원 명세서 및 특허청구범위에서 사용된 "액체 충전 중합체 캡슐 무함유"라는 용어는 광범위 스펙트럼 종점 검출 윈도우 블록이 1개 미만의 액체 충전 중합체 캡슐을 함유하는 것을 의미한다.
소정의 재료에 관하여 본원 명세서 및 특허청구범위에서 사용된 "스펙트럼 손실"이라는 용어는 하기 식을 사용하여 결정된다.
식 중, SL은 스펙트럼 손실의 절대 값(％)이고; TL300은 300 nm에서의 투과율 손실이고; TL800은 800 nm에서의 투과율 손실이다.
소정의 재료에 관하여 본원 명세서 및 특허청구범위에서 사용된 "λ에서의 투과율 손실" 또는 "TLλ"라는 용어는 하기 식을 사용하여 결정된다.
Figure pat00006
식 중, λ는 광의 파장이고; TLλ는 λ에서의 투과율 손실(％)이고; PATLλ는 샘플의 연마 후 본원 실시예에 기재된 조건 하에 ASTM D1044-08에 따라 분광계를 사용하여 측정된 소정 재료의 샘플을 통과한 파장 λ를 갖는 광의 투과율이고; ITLλ는 샘플의 연마 전 ASTM D1044-08에 따라 분광계를 사용하여 측정된 샘플을 통과한 파장 λ를 갖는 광의 투과율이다.
소정의 재료에 관하여 본원 명세서 및 특허청구범위에서 사용된 "300 nm에서의 투과율 손실" 또는 "TL300"이라는 용어는 하기 식을 사용하여 결정된다.
Figure pat00007
식 중, TL300은 300 nm에서의 투과율 손실(％)이고; PATL300은 샘플의 연마 후 본원 실시예에 기재된 조건 하에 ASTM D1044-08에 따라 분광계를 사용하여 측정된 소정 재료의 샘플을 통과한 파장 300 nm에서의 광의 투과율이고; ITL300은 샘플의 연마 전 ASTM D1044-08에 따라 분광계를 사용하여 측정된 샘플을 통과한 파장 300 nm에서의 광의 투과율이다.
소정의 재료에 관하여 본원 명세서 및 특허청구범위에서 사용된 "800 nm에서의 투과율 손실" 또는 "TL800"이라는 용어는 하기 식을 사용하여 결정된다.
Figure pat00008
식 중, TL800은 800 nm에서의 투과율 손실(％)이고; PATL800은 샘플의 연마 후 본원 실시예에 기재된 조건 하에 ASTM D1044-08에 따라 분광계를 사용하여 측정된 소정 재료의 샘플을 통과한 파장 800 nm에서의 광의 투과율이고; ITL800은 샘플의 연마 전 ASTM D1044-08에 따라 분광계를 사용하여 측정된 샘플을 통과한 파장 800 nm에서의 광의 투과율이다.
본 발명의 다층 화학기계 연마 패드(10)는 바람직하게는 중심축(12)에 대해 회전하도록 구성된다(도 1 참조). 바람직하게는, 연마 층(20)의 연마 표면(14)은 중심축(12)에 수직인 면(28)상에 존재한다. 다층 화학기계 연마 패드(10)는 선택적으로 중심축(12)에 대해 85 내지 95˚, 바람직하게는 중심축(12)에 대해 90˚의 각 γ에 있는 면(28)에서 회전하도록 구성된다. 바람직하게는, 연마 층(20)은 중심축(12)에 수직인 실질적으로 원형인 단면을 갖는 연마 표면(14)을 갖는다. 바람직하게는, 중심축(12)에 수직인 연마 표면(14)의 단면의 반경 r은 그 단면에서 20％ 이하, 더 바람직하게는 단면에 대해 10％ 이하로 변한다.
본 발명의 다층 화학기계 연마 패드는 특히 자성 기판, 광학 기판 및 반도체 기판 중 하나 이상으로부터 선택된 기판의 연마를 용이하게 하도록 설계된다.
바람직하게는, 본 발명의 다층 화학기계 연마 패드(10)는 연마 표면(14), 카운터보어 개구부(40), 외부 경계(21), 연마 표면(14)에 평행한 연마 층 계면 영역(24), 및 연마 표면(14)으로부터 연마 층 계면 영역(24)까지의 연마 표면(14)에 수직인 방향으로 측정된 평균 비계면 영역 두께 TP-avg을 갖는 연마 층(20); 하부 표면(55), 외부 경계(52) 및 하부 표면(55)에 평행한 다공성 서브패드 층 계면 영역(27)을 갖는 다공성 서브패드 층(50); 감압성 접착제 층(70); 및 광범위 스펙트럼 종점 검출 윈도우 블록(30)을 포함하고, 연마 층 계면 영역 및 다공성 서브패드 층 계면 영역은 공유 영역(25)을 형성하고(바람직하게는, 공유 영역은 혼합 영역임), 공유 영역(25)은 적층 접착제의 사용 없이 다공성 서브패드 층(50)에 연마 층(20)을 고정시키고, 감압성 접착제 층(70)은 다공성 서브패드 층(50)의 하부 표면(55)에 적용되고, 다층 화학기계 연마 패드(10)는 연마 표면(14)으로부터 다공성 서브패드 층(50)의 하부 표면(55)까지 연장되는 관통 개구부(35)를 갖고, 카운터보어 개구부(40)은 연마 표면(14)상에 열려 있고 관통 개구부(35)를 확대하고 레지(45)를 형성하고(바람직하게는, 레지(45)는 연마 표면(14)에 평행함), 카운터보어 개구부(40)은 연마 표면(14)에 수직인 방향으로 측정된, 연마 표면(14)의 면(28)으로부터 레지(45)까지의 평균 깊이 DO-avg을 갖고, 평균 깊이 DO-avg은 평균 비계면 영역 두께 TP-avg 미만이고, 광범위 스펙트럼 종점 검출 윈도우 블록(30)은 카운터보어 개구부(40) 내에 배치되고, 광범위 스펙트럼 종점 검출 윈도우 블록(30)은 연마 층(20)에 결합되고, 연마 표면(14)은 기판을 연마하도록 구성된다(도 1 내지 5 참조).
바람직하게는, 본 발명의 다층 화학기계 연마 패드에서 연마 층(20)의 외부 경계(21)는 중심축(12)에 수직인 연마 표면(14)의 면(28)을 따르는 방향으로 다공성 서브패드 층(50)의 외부 경계(52)를 넘어 연장된다.
바람직하게는, 연마 층(20)의 외부 경계(21) 및 다공성 서브패드 층(50)의 외부 경계(52)는 일치하며, 상기 연마 층(20)의 외부 경계(21) 및 다공성 서브패드 층(50)의 외부 경계(52)는 중심축(12)으로부터 수직으로 측정된 동일 거리로 중심축(12)으로부터 연장된다.
바람직하게는, 공유 영역(25)은 연마 층(20)과 다공성 서브패드 층(50) 사이의 직접적인 결합을 포함하며, 이때 층 간에는 실질적으로 어떠한 혼합도 존재하지 않는다(즉, 공유 영역 < 다층 화학기계 연마 패드의 평균 총 두께 TT-avg의 0.001％). 바람직하게는, 연마 층(20)과 다공성 서브패드 층(50) 사이에는 상호 침투(interpenetration)가 발생하며, 연마 층 계면 영역(24)과 다공성 서브패드 층 계면 영역(27)은 혼합되어 공유 영역(25)을 형성한다. 바람직하게는, 공유 영역(25)은 평균 총 두께 TT-avg의 0.001 내지 5％(더 바람직하게는 0.05 내지 5％, 가장 바람직하게는 0.1 내지 5％)를 포함한다.
바람직하게는, 본 발명의 다층 화학기계 연마 패드는 추가로 다공성 서브패드 층(50)의 외부 경계(52)를 따라 다공성 서브패드 층(50)의 비가역적으로 붕괴되고 치밀화된 영역(60)을 포함한다. 바람직하게는, 다층 화학기계 연마 패드는 다공성 서브패드 층(50)의 외부 경계(52)를 따라 임계 압축력을 받아 비가역적으로 붕괴되고 치밀화된 영역(60)을 형성한다(도 2 참조).
본 발명의 다층 화학기계 연마 패드의 카운터보어 개구부(40)은 바람직하게는 중심축(12)과 평행한 축 B를 갖는 원통형 부피를 형성한다(도 5 참조).
본 발명의 다층 화학기계 연마 패드의 카운터보어 개구부(40)은 바람직하게는 비원통형 부피를 형성한다.
본 발명의 다층 화학기계 연마 패드의 광범위 스펙트럼 종점 검출 윈도우 블록(30)은 카운터보어 개구부(40) 내부에 배치된다. 바람직하게는, 광범위 스펙트럼 종점 검출 윈도우 블록(30)은 카운터보어 개구부(40) 내에 배치되고 연마 층(20)에 결합된다. 바람직하게는, 광범위 스펙트럼 종점 검출 윈도우 블록(30)은 열 결합, 용융 결합, 초음파 용접 및 접착제 중 하나 이상을 사용하여 연마 층(20)에 결합된다(바람직하게는, 광범위 스펙트럼 종점 검출 윈도우 블록은 열 결합을 제공하는 열 및 압력의 조합을 사용하여 연마 층에 결합됨). 바람직하게는, 축 A와 평행하고 연마 표면(14)의 면(28)에 수직인 축 B를 따르는 카운터보어 개구부의 평균 깊이 DO-avg은 5 내지 75 mil(바람직하게는 10 내지 60 mil; 더 바람직하게는 15 내지 50 mil; 가장 바람직하게는 20 내지 40 mil)이다. 바람직하게는, 카운터보어 개구부의 평균 깊이 DO-avg은 광범위 스펙트럼 종점 검출 윈도우 블록(30)의 평균 두께 TW-avg 이하이다(도 5 참조). 더 바람직하게는, 카운터보어 개구부의 평균 깊이 DO-avg은 하기 식을 만족한다.
0.90*TW-avg ≤ DO-avg ≤ TW-avg
가장 바람직하게는, 카운터보어 개구부의 평균 깊이 DO-avg은 하기 식을 만족한다.
0.95*TW-avg ≤ DO-avg < TW-avg
본 발명의 화학기계 연마 패드에서 사용된 광범위 스펙트럼 종점 검출 윈도우 블록은 환식 올레핀 부가 중합체를 포함한다. 바람직하게는, 광범위 스펙트럼 종점 검출 윈도우 블록은 90 중량％ 이상이 환식 올레핀 부가 중합체(보다 바람직하게는 95 중량％ 이상이 환식 올레핀 부가 중합체; 가장 바람직하게는 98 중량％ 이상이 환식 올레핀 부가 중합체)이다. 바람직하게는, 광범위 스펙트럼 종점 검출 윈도우 블록은 할로겐을 함유하지 않는다. 보다 바람직하게는, 광범위 스펙트럼 종점 검출 윈도우 블록은 1 ppm 미만의 할로겐을 포함한다. 가장 바람직하게는, 광범위 스펙트럼 종점 검출 윈도우 블록은 0.5 ppm 미만의 할로겐을 포함한다. 바람직하게는, 광범위 스펙트럼 종점 검출 윈도우 블록은 액체를 함유하지 않는다. 바람직하게는, 광범위 스펙트럼 종점 검출 윈도우 블록은 액체 충전 중합체 캡슐을 함유하지 않는다.
환식 올레핀 부가 중합체는 바람직하게는 환식 올레핀 부가 중합체 및 환식 올레핀 부가 공중합체로부터 선택된다.
환식 올레핀 부가 중합체는 바람직하게는 1종 이상의 지환족 단량체의 중합으로부터 생성된다. 바람직한 지환족 단량체는 고리내 이중 결합을 갖는 지환족 단량체 및 고리외 이중 결합을 갖는 지환족 단량체로부터 선택된다. 바람직한 고리내 이중 결합을 갖는 지환족 단량체는 노르보르넨; 트리시클로데센; 디시클로펜타디엔; 테트라시클로도데센; 헥사시클로헵타데센; 트리시클로운데센; 펜타시클로헥사데센; 에틸리덴 노르보르넨; 비닐 노르보르넨; 노르보르나디엔; 알킬노르보르넨; 시클로펜텐; 시클로프로펜; 시클로부텐; 시클로헥센; 시클로펜타디엔; 시클로헥사디엔; 시클로옥타트리엔; 및 인덴으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 바람직한 고리외 이중 결합을 갖는 지환족 단량체로는 예를 들어 환식 올레핀 (예를 들어, 비닐 시클로헥센, 비닐 시클로헥산, 비닐 시클로펜탄, 비닐 시클로펜텐)의 알킬 유도체를 들 수 있다.
환식 올레핀 부가 공중합체는 바람직하게는 1종 이상의 지환족 단량체(상기 기재된 바와 같음)와 1종 이상의 비환식 올레핀 단량체의 공중합으로부터 생성된다. 바람직한 비환식 올레핀 단량체는 1-알켄 (예를 들어, 에틸렌; 프로필렌; 1-부텐; 이소부텐; 2-부텐; 1-펜텐; 1-헥센; 1-헵텐; 1-옥텐; 1-노넨; 1-데센; 2-메틸-1-프로펜; 3-메틸-1-펜텐; 4-메틸-1-펜텐); 및 2-부텐으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 비환식 올레핀 단량체는 선택적으로 디엔을 포함한다. 바람직한 디엔은 부타디엔; 이소프렌; 1,3-펜타디엔; 1,4-펜타디엔; 1,3-헥사디엔; 1,4-헥사디엔; 1,5-헥사디엔; 1,5-헵타디엔; 1,6-헵타디엔; 1,6-옥타디엔; 1,7-옥타디엔; 및 1,9-데카디엔으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
환식 올레핀 부가 공중합체는 바람직하게는 에틸렌-노르보르넨 공중합체; 에틸렌-디시클로펜타디엔 공중합체; 에틸렌-시클로펜텐 공중합체; 에틸렌-인덴 공중합체; 에틸렌-테트라시클로도데센 공중합체; 프로필렌-노르보르넨 공중합체; 프로필렌-디시클로펜타디엔 공중합체; 에틸렌-노르보르넨-디시클로펜타디엔 삼원공중합체; 에틸렌-노르보르넨-에틸리덴 노르보르넨 삼원공중합체; 에틸렌-노르보르넨-비닐노르보르넨 삼원공중합체; 에틸렌-노르보르넨-1,7-옥타디엔 삼원공중합체; 에틸렌노르보르넨-비닐시클로헥센 삼원공중합체; 및 에틸렌노르보르넨-7-메틸-1,6-옥타디엔 삼원공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된다.
환식 올레핀 부가 중합체는 바람직하게는 하기 화학식 I 내지 화학식 IV로 이루어진 군으로부터 선택된 화학식으로 표시된다.
[화학식 I]
Figure pat00009
식 중, y는 분자당 반복 단위의 중량 평균 수이고 20 내지 20,000(바람직하게는 50 내지 15,000; 보다 바람직하게는 75 내지 10,000; 가장 바람직하게는 200 내지 5,000)이고; R1 및 R2는 각각 독립적으로 H, 히드록실기, C1 -10 알킬기, C1 -10 히드록시알킬기, C1 -10 알콕실기, C1 -10 알콕시알킬기, C1 -10 카르복시알킬기, C1 -10 알콕시카르보닐기 및 C1 -10 알킬카르보닐기로 이루어진 군으로부터 선택되고(바람직하게는, R1 및 R2는 각각 독립적으로 H, 히드록실기, C1 -4 알킬기, C1 -4 히드록시알킬기, C1 -4 알콕실기, C1 -4 알콕시알킬기, C1 -4 카르복시알킬기, C1 -4 알콕시카르보닐기 및 C1 -4 알킬카르보닐기로 이루어진 군으로부터 선택되고; 보다 바람직하게는, R1 및 R2는 각각 독립적으로 H, 메틸기, C1 -3 히드록시알킬기, C1 -3 알콕실기, C1 -3 알콕시알킬기, C1 -3 카르복시알킬기, C1 -3 알콕시카르보닐기 및 C1 -3 알킬카르보닐기로 이루어진 군으로부터 선택되고; 가장 바람직하게는, R1 및 R2는 각각 독립적으로 H, 메틸기 및 -C(O)OCH2로 이루어진 군으로부터 선택됨);
[화학식 II]
Figure pat00010
식 중, a:b 비는 0.5:99.5 내지 30:70이고; R3은 H 및 C1 -10 알킬기(바람직하게는, H 및 C1 -4 알킬기; 보다 바람직하게는 H 및 메틸기; 가장 바람직하게는 H)로 이루어진 군으로부터 선택되고; R4 및 R5는 각각 독립적으로 H, 히드록실기, C1 -10 알킬기, C1 -10 히드록시알킬기, C1 -10 알콕실기, C1 -10 알콕시알킬기, C1 -10 카르복시알킬기, C1 -10 알콕시카르보닐기 및 C1 -10 알킬카르보닐기로 이루어진 군으로부터 선택되고(바람직하게는, R4 및 R5는 각각 독립적으로 H, 히드록실기, C1 -4 알킬기, C1 -4 히드록시알킬기, C1 -4 알콕실기, C1 -4 알콕시알킬기, C1 -4 카르복시알킬기, C1 -4 알콕시카르보닐기 및 C1 -4 알킬카르보닐기로 이루어진 군으로부터 선택되고; 보다 바람직하게는, R4 및 R5는 각각 독립적으로 H, 메틸기, C1 -3 히드록시알킬기, C1 -3 알콕실기, C1 -3 알콕시알킬기, C1 -3 카르복시알킬기, C1 -3 알콕시카르보닐기 및 C1 -3 알킬카르보닐기로 이루어진 군으로부터 선택되고; 가장 바람직하게는, R4 및 R5는 각각 독립적으로 H, 메틸기 및 -C(O)OCH2로 이루어진 군으로부터 선택됨);
[화학식 III]
Figure pat00011
식 중, 환식 올레핀 부가 공중합체에서 c:d 비는 0.5:99.5 내지 50:50(바람직하게는, 0.5:99.5 내지 20:80)이고; R6은 H 및 C1 -10 알킬기(바람직하게는, H 및 C1-4 알킬기; 보다 바람직하게는, H 및 메틸기; 가장 바람직하게는, H)로 이루어진 군으로부터 선택되고; R7 및 R8은 각각 독립적으로 H, 히드록실기, C1 -10 알킬기, C1 -10 히드록시알킬기, C1 -10 알콕실기, C1 -10 알콕시알킬기, C1 -10 카르복시알킬기, C1 -10 알콕시카르보닐기 및 C1 -10 알킬카르보닐기로 이루어진 군으로부터 선택되고(바람직하게는, R7 및 R8은 각각 독립적으로 H, 히드록실기, C1 -4 알킬기, C1 -4 히드록시알킬기, C1 -4 알콕실기, C1 -4 알콕시알킬기, C1 -4 카르복시알킬기, C1 -4 알콕시카르보닐기 및 C1 -4 알킬카르보닐기로 이루어진 군으로부터 선택되고; 보다 바람직하게는, R7 및 R8은 각각 독립적으로 H, 메틸기, C1 -3 히드록시알킬기, C1 -3 알콕실기, C1 -3 알콕시알킬기, C1-3 카르복시알킬기, C1 -3 알콕시카르보닐기 및 C1 -3 알킬카르보닐기로 이루어진 군으로부터 선택되고; 가장 바람직하게는, R7 및 R8은 각각 독립적으로 H, 메틸기 및 -C(O)OCH2로 이루어진 군으로부터 선택됨);
[화학식 IV]
Figure pat00012
식 중, h는 20 내지 20,000(바람직하게는, 50 내지 15,000; 보다 바람직하게는 75 내지 10,000; 가장 바람직하게는 200 내지 5,000)이고; R9 및 R10은 각각 독립적으로 H, 히드록실기, C1 -10 알킬기, C1 -10 히드록시알킬기, C1 -10 알콕실기, C1 -10 알콕시알킬기, C1 -10 카르복시알킬기, C1 -10 알콕시카르보닐기 및 C1 -10 알킬카르보닐기로 이루어진 군으로부터 선택된다(바람직하게는, R9 및 R10은 각각 독립적으로 H, 히드록실기, C1 -4 알킬기, C1 -4 히드록시알킬기, C1 -4 알콕실기, C1 -4 알콕시알킬기, C1 -4 카르복시알킬기, C1 -4 알콕시카르보닐기 및 C1 -4 알킬카르보닐기로 이루어진 군으로부터 선택되고; 보다 바람직하게는, R9 및 R10은 각각 독립적으로 H, 메틸기, C1 -3 히드록시알킬기, C1 -3 알콕실기, C1 -3 알콕시알킬기, C1 -3 카르복시알킬기, C1 -3 알콕시카르보닐기 및 C1 -3 알킬카르보닐기로 이루어진 군으로부터 선택되고; 가장 바람직하게는, R9 및 R10은 각각 독립적으로 H, 메틸기 및 -C(O)OCH2로 이루어진 군으로부터 선택됨).
환식 올레핀 부가 중합체는 바람직하게는 통상적인 시차 주사 열량측정법을 사용하여 측정시 100 내지 200℃(보다 바람직하게는 130 내지 150℃)의 유리 전이 온도를 나타낸다.
환식 올레핀 부가 중합체는 바람직하게는 1,000 내지 1,000,000 g/mol (보다 바람직하게는, 5,000 내지 500,000 g/mol; 가장 바람직하게는 10,000 내지 300,000 g/mol)의 수 평균 분자량 Mn을 나타낸다.
본 발명의 다층 화학기계 연마 패드는 바람직하게는 연마 장치의 평판과 상호 접촉되도록 구성된다. 바람직하게는, 다층 화학기계 연마 패드는 연마 기계의 평판에 부착되도록 구성된다. 다층 화학기계 연마 패드는 감압성 접착제 및 진공 중 하나 이상을 사용하여 평판에 부착시킬 수 있다.
다층 화학기계 연마 패드는 선택적으로 하나 이상의 부가적인 층을 추가로 포함한다. 바람직하게는, 하나 이상의 부가적인 층은 발포체, 필름, 직물, 및 부직물로부터 선택될 수 있다. 하나 이상의 부가적인 층은 바람직하게는 직접적인 결합 또는 접착제의 사용에 의해 다공성 서브패드 층의 하부 표면과 상호 접촉될 수 있다. 접착제는 감압성 접착제, 핫 멜트 접착제, 접촉 접착제 및 이들의 조합으로부터 선택될 수 있다. 바람직하게는, 접착제는 감압성 접착제 및 고온 용융 접착제으로부터 선택된다. 몇몇 연마 공정에서, 접착제는 바람직하게는 감압성 접착제가다. 몇몇 연마 공정에서, 접착제는 바람직하게는 고온 용융 접착제이다.
본 발명의 다층 화학기계 연마 패드에서, 연마 층은 다공성 서브패드 층과 직접 결합된다. 즉, 연마 층은 적층 접착제의 사용 없이 다공성 서브패드 층에 결합된다. 연마 층 전구체 재료는 액체 형태로 다공성 서브패드 층의 표면상에 직접 배치된다. 연마 층 전구체 재료는 다공성 서브패드 층에 결합된다. 연마 층과 다공성 서브패드 층 사이의 결합은 물리적, 화학적, 또는 이들 둘의 조합일 수 있다. 연마 층 전구체 재료는 고화 전에 다공성 서브패드 층으로 흐를 수 있다. 다공성 서브패드 층으로의 전구체 재료의 침투 정도는 시스템 온도, 시스템 온도에서의 전구체 재료의 점도, 다공성 서브패드 층 계면 영역의 다공성 서브패드 층의 노출 기공률(open porosity), 전구체 재료를 다공성 서브패드 층으로 밀어 넣는 압력, 전구체 재료의 반응 속도론(즉, 고화 속도)에 좌우된다. 연마 층 전구체 재료는 다공성 서브패드 층과 화학적으로 결합할 수 있다. 연마 층 전구체 재료와 다공성 서브패드 층 사이에 형성된 화학 결합의 정도는 각각의 층의 조성 및 층 간의 반응도를 포함하는 다양한 요인에 좌우된다. 전구체 재료는 하나의 코팅으로 다공성 서브패드 층에 적용될 수 있다. 전구체 재료는 복수의 코팅으로 다공성 서브패드 층에 적용될 수 있다.
연마 층은 폴리(우레탄), 폴리술폰, 폴리에테르 술폰, 나일론, 폴리에테르, 폴리에스테르, 폴리스티렌, 아크릴 중합체, 폴리우레아, 폴리아미드, 폴리비닐 클로라이드, 폴리비닐 플루오라이드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부타디엔, 폴리에틸렌 이민, 폴리아크릴로니트릴, 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리올레핀, 폴리(알킬)아크릴레이트, 폴리(알킬)메타크릴레이트, 폴리아미드, 폴리에테르 이미드, 폴리케톤, 에폭시, 실리콘, EPDM, 단백질, 폴리사카라이드, 폴리아세테이트 및 상기 재료 중 2종 이상의 조합으로부터 선택된 고화된/중합된 재료를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 연마 층은 폴리(우레탄)을 포함한다. 더 바람직하게는, 연마 층은 폴리우레탄을 포함한다. 바람직하게는, 연마 층은 실질적으로 물에 불투과성이다.
연마 층은 바람직하게는 수계 유체 전구체 재료로부터 생성된다. 본 발명의 용도로 적합한 수계 유체 전구체 재료는 예를 들어 수계 우레탄 분산액, 아크릴 분산액 및 이들의 조합을 포함한다. 수계 유체 전구체 재료는 바람직하게는 수계 우레탄 분산액(예를 들어, Chemtura Corporation으로부터 입수 가능한 Witcobond-290H, Witcobond-293, Witcobond-320 및 Witcobond-612)을 포함한다.
연마 층은 바람직하게는 복수의 미세요소를 함유한다. 바람직하게는, 복수의 미세요소는 연마 표면에 인접 및 일치하는 연마 층의 적어도 일부 내에 균일하게 분산된다. 복수의 미세요소는 포획 기포, 중공형 중합체 재료, 액체 충전된 중공형 중합체 재료, 수용성 재료 및 불용성 상 재료(예를 들어, 미네랄 오일)로부터 선택될 수 있다. 복수의 미세요소는 중공형 중합체 재료를 포함할 수 있다. 복수의 미세요소는 폴리아크릴로니트릴과 폴리비닐리덴 클로라이드의 중공형 공중합체를 포함할 수 있다(예를 들어, 스웨덴 선즈발의 Akso Nobel의 Expancel™).
연마 표면은 바람직하게는 마크로텍스쳐(macrotexture)를 나타낸다. 바람직하게는, 마크로텍스쳐는 적어도 하나의 수막 현상을 완화하고, 연마 매질 흐름에 영향을 주고, 연마 층의 강성도를 개선하고, 에지 효과를 줄이고, 연마 표면과 기판 사이의 영역으로부터 연마 파편 제거 전달을 용이하게 하도록 설계된다. 바람직하게는, 연마 표면은 천공 및 홈 중 하나 이상으로부터 선택된 마크로텍스쳐를 나타낸다. 천공은 연마 표면으로부터 다층 화학기계 연마 패드의 총 두께 TT의 일부 또는 전체를 통해 연장될 수 있다. 홈은 연마 동안 패드의 회전시 적어도 하나의 홈이 기판 위를 휩쓸도록 연마 표면 상에 배열될 수 있다. 홈은 바람직하게는 만곡된 홈, 선형 홈 및 이들의 조합으로부터 선택된다.
연마 표면은 바람직하게는 홈 패턴을 포함한다. 홈 패턴은 하나 이상의 홈을 포함할 수 있다. 하나 이상의 홈은 만곡된 홈, 반듯한 홈 및 이들의 조합으로부터 선택될 수 있다. 홈 패턴은 예를 들어 동심원 홈(원형 또는 나선형일 수 있음), 만곡된 홈, 크로스-해치 홈(예를 들어, 패드 표면을 가로지르는 X-Y 격자로 배열), 다른 규칙적인 디자인(예를 들어, 육각형, 삼각형), 타이어 트레드형 패턴, 불규칙적 디자인(예를 들어, 프렉탈 패턴), 및 상기 중 둘 이상의 조합을 포함하는 홈 디자인으로부터 선택될 수 있다. 홈 패턴은 무작위, 동심원, 나선형, 크로스-해치 X-Y 격자, 육각형, 삼각형, 프렉탈 및 상기 중 둘 이상의 조합으로부터 선택될 수 있다. 하나 이상의 홈은 반듯한 측벽을 갖는 직사각형으로부터 선택된 홈 프로파일을 나타내거나, 또는 "V"형, "U"형, 삼각형, 톱니형, 및 이들 중 둘 이상의 조합일 수 있다. 홈 패턴은 연마 표면을 가로질러 변할 수 있다. 홈 패턴은 특정 응용에 맞춰 조작될 수 있다. 특정 홈 패턴의 홈 치수는 연마 표면을 가로질러 변하여 상이한 홈 밀도의 영역들을 생성할 수 있다.
하나 이상의 홈은 바람직하게는 20 mil 이상의 깊이를 나타낸다.
홈 패턴은 바람직하게는 15 mil 이상의 깊이, 10 mil 이상의 폭 및 50 mil 이상의 피치를 나타내는 2개 이상의 홈을 포함한다.
다공성 서브패드 층은 으깰 수 있는 다공성 재료를 포함한다. 다공성 서브패드 층은 개포형 발포체, 직물, 및 부직물(예를 들어, 펠트화, 스펀본딩, 및 니들 펀칭된 재료)로부터 선택된 재료를 포함할 수 있다. 본 발명의 다공성 서브패드 층에 사용하기 적합한 부직물은 예를 들어 중합체 함침 펠트(예를 들어, 폴리우레탄 함침 폴리에스테르 펠트)를 포함한다. 본 발명의 다공성 서브패드 층에 사용하기 적합한 직물은 예를 들어 두꺼운 플란넬(flannel) 재료를 포함한다.
본 발명의 다층 화학기계 연마 패드는 기판의 연마 동안 연마 표면과 기판 사이의 계면에 제공되는 연마 매질과 함께 사용되도록 설계된다. 연마 동안 다공성 서브패드 층으로의 연마 매질 침투는 연마 표면을 가로질러 및 연마 패드의 수명 동안 연마 특성의 원치 않는 가변성을 야기할 수 있다. 연마 동안 다공성 서브패드 층으로의 연마 매질 침투 가능성을 완화하기 위해, 다공성 서브패드 층의 외부 경계를 바람직하게는 다공성 서브패드 층의 일부를 비가역적으로 붕괴시키는 방법에 의해 밀봉한다. 다공성 서브패드 층의 비가역적으로 붕괴되고 치밀화된 영역은 다공성 서브패드 층의 나머지에 비해 감소된 두께를 나타낸다. 즉, 비가역적으로 붕괴되고 치밀화된 영역의 다공성 서브패드 층은 다공성 서브패드 층의 나머지의 평균 두께보다 작은 두께를 갖는다(즉, 감소된 두께, 감소된 압축성을 갖는 영역). 본 발명의 다층 화학기계 연마 패드의 다공성 서브패드 층의 감소된 두께, 감소된 압축성 영역의 도입은 일부 선행 기술의 밀봉 방법에 의해 생성된 동일한 두께, 감소된 압축성 영역과 관련된 과속방지턱 효과의 도입 없이 밀봉을 제공한다. 다공성 서브패드 재료는 20 내지 80％, 바람직하게는 50 내지 60％의 평균 공극 부피를 나타낸다. 다공성 서브패드 층의 비가역적으로 붕괴되고 치밀화된 영역은 붕괴되어 공극 부피를 20％ 이하, 바람직하게는 10％ 이하로 감소시킨다. 다공성 서브패드 층의 나머지의 평균 공극 부피와 에지 밀봉된 영역의 평균 공극 부피의 상대적인 차이는 비교 두께 측정을 사용하여 측정될 수 있다. 바람직하게는, 다공성 서브패드 재료는 50 내지 60％의 평균 공극 부피를 나타내며, 다공성 서브패드 층의 제1 및 제2의 비가역적으로 붕괴되고 치밀화된 영역은 다공성 서브패드 층의 평균 두께의 75％ 이하, 더 바람직하게는 70％ 이하의 두께를 나타낸다.
바람직하게는, 본 발명의 다층 화학기계 연마 패드의 제조 방법은 기판을 연마하도록 구성된 연마 표면, 외부 경계, 연마 표면에 평행한 연마 층 계면 영역, 및 연마 표면으로부터 연마 층 계면 영역까지 연마 표면에 수직인 방향으로 측정된 평균 비계면 영역 두께 TP-avg을 갖는 연마 층을 제공하는 단계; 하부 표면, 외부 경계, 및 하부 표면에 평행한 다공성 서브패드 층 계면 영역을 갖는 다공성 서브패드 층을 제공하는 단계; 감압성 접착제 층을 제공하는 단계; 광범위 스펙트럼 종점 검출 윈도우 블록을 제공하는 단계; 연마 층과 다공성 서브패드 층을 상호 접촉시켜 적층체를 형성하며, 연마 층의 외부 경계는 다공성 서브패드 층의 외부 경계와 일치하고, 연마 층 계면 영역과 다공성 서브패드 층 계면 영역은 공유 영역을 형성하는 단계; 연마 표면으로부터 하부 표면까지 적층체를 통해 연장되는 관통 개구부를 제공하는 단계; 연마 표면상에 열려 있고 관통 개구부를 확대하고 레지를 형성하는 카운터보어 개구부를 제공하며(바람직하게는, 상기 레지는 연마 표면에 평행함), 카운터보어 개구부는 연마 표면의 면으로부터 레지까지 연마 표면에 수직인 방향으로 측정된 평균 깊이 DO-avg을 갖고, 상기 평균 깊이 DO-avg은 평균 비계면 영역 두께 TP-avg 미만인 단계; 카운터보어 개구부 내부에 광범위 스펙트럼 종점 검출 윈도우 블록을 배치하고 광범위 스펙트럼 종점 검출 윈도우 블록을 연마 층에 결합시키는 단계; 및 감압성 접착제 층을 다공성 서브패드 층의 하부 표면에 적용하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 본 발명의 다층 화학기계 연마 패드의 관통 개구부는 레이저, 기계적 절단 공구(예를 들어, 드릴, 밀링 비트(milling bit), 절단 다이(cutting die)) 및 플라즈마 중 하나 이상을 사용하여 형성된다. 더 바람직하게는, 본 발명의 다층 화학기계 연마 패드의 관통 개구부는 절단 다이를 사용하여 형성된다. 가장 바람직하게는, 본 발명의 다층 화학기계 연마 패드의 관통 개구부는 마스크를 위치시키고, 연마 패드 위에 연마 표면에 평행한 관통 개구부의 단면을 형성하고, 플라즈마를 사용하여 관통 개구부를 형성하는 것에 의해 형성된다.
바람직하게는, 본 발명의 다층 화학기계 연마 패드의 카운터보어 개구부는 레이저, 기계적 절단 공구(예를 들어, 드릴, 밀링 비트) 중 하나 이상을 사용하여 형성된다. 더 바람직하게는, 본 발명의 다층 화학기계 연마 패드의 관통 개구부는 레이저를 사용하여 형성된다. 가장 바람직하게는, 본 발명의 다층 화학기계 연마 패드의 카운터보어 개구부는 마스크를 위치시키고, 연마 패드 위에 연마 표면에 평행한 카운터보어 개구부의 단면을 형성하고, 플라즈마를 사용하여 카운터보어 개구부를 형성하는 것에 의해 형성된다.
카운터보어 개구부는 바람직하게는 관통 개구부의 형성의 전, 후 또는 동시에 형성된다. 바람직하게는, 카운터보어 개구부 및 관통 개구부는 동시에 형성된다. 가장 바람직하게는, 카운터보어 개구부가 먼저 형성되고 관통 개구부가 다음에 형성된다.
본 발명의 다층 화학기계 연마 패드의 제조 방법은 선택적으로, 밀봉 다이(sealing die)를 사용하여 다공성 서브패드 층의 외부 경계에 대응하는 적층체 영역의 온도를 상승시키고 그에 임계 압축력을 가하며, 상승된 온도 및 임계 압축력의 크기는 다공성 서브패드 층의 외부 경계를 따라 다공성 서브패드 층에 비가역적으로 붕괴되고 치밀화된 영역을 형성하기에 종합적으로 충분한 것인 단계를 추가로 포함한다. 감압성 접착제 층은 비가역적으로 붕괴되고 치밀화된 영역의 형성 전 또는 후에 다공성 서브패드 층의 하부 표면에 적용될 수 있다.
본 발명의 다층 화학기계 연마 패드의 제조 방법은 선택적으로 결합 표면을 제공하는 단계; 비가역적으로 붕괴되고 치밀화된 영역에 대응하는 양각 특징부를 갖는 스탬퍼를 제공하고; 결합 표면 및 스탬퍼를 함께 압축시켜 다공성 서브패드 층에 비가역적으로 붕괴되고 치밀화된 영역을 형성하는 임계 압축력을 생성하는 단계를 추가로 포함한다.
결합 표면은 평평할 수 있다. 별법으로, 결합 표면은 특징, 예를 들어 하나 이상의 양각부 또는 윤곽을 포함하도록 설계될 수 있다. 결합 표면에 포함된 특징부는 다공성 서브패드 층의 비가역적으로 붕괴되고 치밀화된 영역의 형성을 용이하게 하도록 설계될 수 있다. 결합 표면에 포함된 특징부는 연마 층의 조작을 용이하게 하도록 설계되어, 다층 화학기계 연마 패드가 편향되어 연마 동안 연마 장치의 평판 상에 평평하게 놓이도록 할 수 있다.
본 발명의 다층 화학기계 연마 패드의 제조 방법은 선택적으로, 다공성 서브패드 층 중 적어도 일부를 가열하여 다공성 서브패드 층의 비가역적으로 붕괴되고 치밀화된 영역의 형성을 용이하게 하는 단계를 추가로 포함할 수 있다(즉, 열과 압력을 둘 다 사용하여 비가역적으로 붕괴되고 치밀화된 영역을 형성함).
바람직하게는, 다공성 서브패드 층의 비가역적으로 붕괴되고 치밀화된 영역의 형성을 용이하게 하기 위해 무선 주파수 용접 기술 및 장비를 사용한다.
바람직하게는, 다공성 서브패드 층의 비가역적으로 붕괴되고 치밀화된 영역의 형성을 용이하게 하기 위해 초음파 용접 기술 및 장비를 사용한다.
기판의 연마를 위한 본 발명의 방법은 자성 기판, 광학 기판 및 반도체 기판 중 하나 이상으로부터 선택된 기판을 제공하는 단계; 본 발명의 다층 화학기계 연마 패드를 제공하는 단계; 연마 표면과 기판 사이의 계면에 연마 매질을 제공하는 단계; 및 연마 표면과 기판 사이의 계면에 동적 접촉을 생성하는 단계를 포함하고, 상기 다공성 서브패드 층으로의 연마 매질의 침투가 연마 층 및 비가역적으로 붕괴되고 치밀화된 영역에 의해 지연된다. 바람직하게는, 공유 영역은 혼합된 영역이다. 다공성 서브패드 층으로의 연마 매질의 임의의 침투는 다층 화학기계 연마 패드의 연마 성능에 부정적인 영향을 주지 않는 수준으로 지연된다. 바람직하게는, 다공성 서브패드 층으로의 연마 매질의 침투는 기판 연마에 사용된 연마 조건하에서 연마 층 및 비가역적으로 붕괴되고 치밀화된 영역에 의해 불가능하게 된다.
바람직하게는, 기판 연마를 위한 본 발명의 방법은 광원을 제공하는 단계; 광 검출기를 제공하는 단계; 제어 시스템을 제공하는 단계를 추가로 포함하며, 광원은 기판 상의 다층 화학기계 연마 패드의 광범위 스펙트럼 종점 검출 윈도우 블록을 통해 광을 보내고, 광 검출기는 기판으로부터 반사된 광을 검출하고, 제어 시스템은 광 검출기로부터 입력을 받아 연마 종점에 도달한 때를 결정한다.
이제, 본 발명의 일부 실시양태는 하기 실시예에서 보다 상세하게 기재될 것이다.
비교예 WBC
종점 검출 윈도우 블록의 제조
폴리우레탄 축합 중합체 종점 검출 윈도우 블록을 하기와 같이 제조하였다. 디에틸 톨루엔 디아민 "DETDA" (Albemarle로부터 입수가능한 Ethacure® 100 LC)를 이소시아네이트 종결된 예비중합체 폴리올(Chemtura로부터 입수가능한 LW570 예비중합체 폴리올)과 105％의 -NH2 대 -NCO의 화학량론적 비로 배합하였다. 이어서, 생성된 재료를 몰드에 도입하였다. 이어서, 몰드의 내용물을 18시간 동안 오븐에서 경화시켰다. 오븐의 설정점 온도는 처음 20분 동안 93℃로; 후속 15시간 40분 동안 104℃로; 이어서 최종 2시간 동안 21℃로 떨어지도록 설정하였다. 이어서, 직경이 10.795 cm이고 평균 두께가 30 mil인 윈도우 블록을 경화된 몰드 내용물로부터 절단해냈다.
실시예 WB1 : 종점 검출 윈도우 블록의 제조
직경이 10.795 cm인 원형 시험 윈도우를 폴리디시클로펜타디엔 환식 올레핀 중합체의 두께 20 mil의 시트(Zeon Corporation으로부터 Zeonor® 1420R로서 입수가능함)로부터 절단해냈다.
실시예 WB2 : 종점 검출 윈도우 블록의 제조
직경이 10.795 cm인 원형 시험 윈도우를 메탈로센 촉매를 사용하여 노르보르넨 및 에틸렌으로부터 제조한 환식 올레핀 공중합체의 두께 20 mil의 시트(Topas Advanced Polymers, Inc.로부터 Topas® 6013으로서 입수가능함)로부터 절단해냈다.
실시예 T1 : 윈도우 블록 스펙트럼 손실 분석
이어서, 비교예 WBC 및 실시예 WB1 내지 WB2에 따라 제조된 윈도우 블록 재료를 ASTM D1044-08에 따라 Verity FL2004 플래쉬 램프 및 Spectraview 1 소프트웨어 버전 VI 4.40이 구비된 Verity SD1024D 분광기, 및 타입 H22 연마 휠을 갖고, 500 g 중량, 60 rpm 및 10 주기인 Taber 5150 Abraser 모델 연마 도구를 사용하여 시험하였다. 윈도우 블록 재료에 대해 측정된 다양한 파장에서의 투과율 손실을 표 1에 기록하였다. 또한, 윈도우 블록 재료 각각에 대한 스펙트럼 손실도 또한 표 1에 기록하였다.
Figure pat00013

Claims (10)

  1. 연마 표면, 카운터보어(counterbore) 개구부, 외부 경계, 연마 표면에 평행한 연마 층 계면 영역, 및 연마 표면으로부터 연마 층 계면 영역까지 연마 표면에 수직인 방향으로 측정된 평균 비계면 영역 두께 TP-avg을 갖는 연마 층;
    하부 표면, 외부 경계, 및 하부 표면에 평행한 다공성 서브패드 층 계면 영역을 갖는 다공성 서브패드 층;
    감압성 접착제 층; 및
    연마 표면의 면에 수직인 축을 따라 두께 TW를 갖는 광범위 스펙트럼 종점 검출 윈도우 블록을 포함하는, 자성 기판, 광학 기판 및 반도체 기판 중 하나 이상으로부터 선택된 기판을 연마하기 위한 다층 화학기계 연마 패드이며,
    광범위 스펙트럼 종점 검출 윈도우 블록은 환식 올레핀 부가 중합체를 포함하고, 그의 두께 TW를 가로질러 균일한 화학적 조성을 나타내고, 40％ 이하의 스펙트럼 손실을 나타내고,
    연마 층 계면 영역 및 다공성 서브패드 층 계면 영역은 공유 영역(coextensive region)을 형성하고;
    공유 영역은 적층 접착제의 사용 없이 다공성 서브패드 층에 연마 층을 고정시키고;
    감압성 접착제 층은 다공성 서브패드 층의 하부 표면에 적용되고;
    다층 화학기계 연마 패드는 연마 표면으로부터 다공성 서브패드 층의 하부 표면까지 연장되는 관통 개구부를 갖고;
    카운터보어 개구부는 연마 표면상에 열려 있고 관통 개구부를 확대하고 레지(ledge)를 형성하고;
    카운터보어 개구부는 연마 표면의 면으로부터 레지까지 연마 표면에 수직인 방향으로 측정된 평균 깊이 DO-avg을 갖고;
    평균 깊이 DO-avg은 평균 비계면 영역 두께 TP-avg 미만이고;
    광범위 스펙트럼 종점 검출 윈도우 블록은 카운터보어 개구부 내부에 배치되고;
    광범위 스펙트럼 종점 검출 윈도우 블록은 연마 층에 결합되고;
    연마 표면은 기판을 연마하도록 구성된 다층 화학기계 연마 패드.
  2. 제1항에 있어서, 광범위 스펙트럼 종점 검출 윈도우 블록은 90 중량％ 이상이 환식 올레핀 부가 중합체이고, 1 ppm 미만의 할로겐을 포함하고, 1개 미만의 액체 충전 중합체 캡슐을 포함하고, 연마 표면의 면에 수직인 축을 따라 평균 두께 TW-avg가 5 내지 75 mil인 다층 화학기계 연마 패드.
  3. 제1항에 있어서, 환식 올레핀 부가 중합체가 고리내 이중 결합을 갖는 지환족 단량체 및 고리외 이중 결합을 갖는 지환족 단량체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 지환족 단량체의 중합으로부터 생성된 것인 다층 화학기계 연마 패드.
  4. 제3항에 있어서, 고리내 이중 결합을 갖는 지환족 단량체가 노르보르넨; 트리시클로데센; 디시클로펜타디엔; 테트라시클로도데센; 헥사시클로헵타데센; 트리시클로운데센; 펜타시클로헥사데센; 에틸리덴 노르보르넨; 비닐 노르보르넨; 노르보르나디엔; 알킬노르보르넨; 시클로펜텐; 시클로프로펜; 시클로부텐; 시클로헥센; 시클로펜타디엔; 시클로헥사디엔; 시클로옥타트리엔; 및 인덴으로 이루어진 군으로부터 선택되고; 고리외 이중 결합을 갖는 지환족 단량체는 비닐 시클로헥센, 비닐 시클로헥산, 비닐 시클로펜탄 및 비닐 시클로펜텐으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 다층 화학기계 연마 패드.
  5. 제1항에 있어서, 환식 올레핀 부가 중합체가 1종 이상의 지환족 단량체와 1종 이상의 비환식 올레핀 단량체의 공중합으로부터 생성된 것인 다층 화학기계 연마 패드.
  6. 제5항에 있어서, 1종 이상의 지환족 단량체가 고리내 이중 결합을 갖는 지환족 단량체 및 고리외 이중 결합을 갖는 지환족 단량체로 이루어진 군으로부터 선택되고;
    고리내 이중 결합을 갖는 지환족 단량체가 노르보르넨; 트리시클로데센; 디시클로펜타디엔; 테트라시클로도데센; 헥사시클로헵타데센; 트리시클로운데센; 펜타시클로헥사데센; 에틸리덴 노르보르넨; 비닐 노르보르넨; 노르보르나디엔; 알킬노르보르넨; 시클로펜텐; 시클로프로펜; 시클로부텐; 시클로헥센; 시클로펜타디엔; 시클로헥사디엔; 시클로옥타트리엔; 및 인덴으로 이루어진 군으로부터 선택되고;
    고리외 이중 결합을 갖는 지환족 단량체가 비닐 시클로헥센, 비닐 시클로헥산, 비닐 시클로펜탄 및 비닐 시클로펜텐으로 이루어진 군으로부터 선택되고;
    1종 이상의 비환식 올레핀 단량체가 에틸렌; 프로필렌; 1-부텐; 이소부텐; 2-부텐; 1-펜텐; 1-헥센; 1-헵텐; 1-옥텐; 1-노넨; 1-데센; 2-메틸-1-프로펜; 3-메틸-1-펜텐; 4-메틸-1-펜텐; 2-부텐; 부타디엔; 이소프렌; 1,3-펜타디엔; 1,4-펜타디엔; 1,3-헥사디엔; 1,4-헥사디엔; 1,5-헥사디엔; 1,5-헵타디엔; 1,6-헵타디엔; 1,6-옥타디엔; 1,7-옥타디엔; 및 1,9-데카디엔으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 다층 화학기계 연마 패드.
  7. 제1항에 있어서, 환식 올레핀 부가 중합체가 하기 화학식 I 내지 IV로 이루어진 군으로부터 선택된 화학식으로 표시되는 것인 다층 화학기계 연마 패드.
    [화학식 I]
    Figure pat00014

    식 중, y는 20 내지 20,000이고; R1 및 R2는 각각 독립적으로 H, 히드록실기, C1 -10 알킬기, C1 -10 히드록시알킬기, C1 -10 알콕실기, C1 -10 알콕시알킬기, C1 -10 카르복시알킬기, C1-10 알콕시카르보닐기 및 C1 -10 알킬카르보닐기로 이루어진 군으로부터 선택되고;
    [화학식 II]
    Figure pat00015

    식 중, a:b 비는 0.5:99.5 내지 30:70이고; R3은 H 및 C1 -10 알킬기로 이루어진 군으로부터 선택되고; R4 및 R5는 각각 독립적으로 H, 히드록실기, C1 -10 알킬기, C1-10 히드록시알킬기, C1 -10 알콕실기, C1 -10 알콕시알킬기, C1 -10 카르복시알킬기, C1 -10 알콕시카르보닐기 및 C1 -10 알킬카르보닐기로 이루어진 군으로부터 선택되고;
    [화학식 III]
    Figure pat00016

    식 중, 환식 올레핀 부가 공중합체에서 c:d 비는 0.5:99.5 내지 50:50이고; R6은 H 및 C1 -10 알킬기로 이루어진 군으로부터 선택되고; R7 및 R8은 각각 독립적으로 H, 히드록실기, C1 -10 알킬기, C1 -10 히드록시알킬기, C1 -10 알콕실기, C1 -10 알콕시알킬기, C1 -10 카르복시알킬기, C1 -10 알콕시카르보닐기 및 C1 -10 알킬카르보닐기로 이루어진 군으로부터 선택되고;
    [화학식 IV]
    Figure pat00017

    식 중, h는 20 내지 20,000이고; R9 및 R10은 각각 독립적으로 H, 히드록실기, C1 -10 알킬기, C1 -10 히드록시알킬기, C1 -10 알콕실기, C1 -10 알콕시알킬기, C1 -10 카르복시알킬기, C1-10 알콕시카르보닐기 및 C1 -10 알킬카르보닐기로 이루어진 군으로부터 선택된다.
  8. 기판을 연마하도록 구성된 연마 표면, 외부 경계, 연마 표면에 평행한 연마 층 계면 영역, 및 연마 표면으로부터 연마 층 계면 영역까지 연마 표면에 수직인 방향으로 측정된 평균 비계면 영역 두께 TP-avg을 갖는 연마 층을 제공하는 단계;
    하부 표면, 외부 경계, 및 하부 표면에 평행한 다공성 서브패드 층 계면 영역을 갖는 다공성 서브패드 층을 제공하는 단계;
    감압성 접착제 층을 제공하는 단계;
    환식 올레핀 부가 중합체를 포함하는 광범위 스펙트럼 종점 검출 윈도우 블록을 제공하는 단계;
    연마 층과 다공성 서브패드 층을 상호 접촉시켜 적층체를 형성하며, 연마 층의 외부 경계는 다공성 서브패드 층의 외부 경계와 일치하고, 연마 층 계면 영역과 다공성 서브패드 층 계면 영역은 공유 영역을 형성하는 단계;
    연마 표면으로부터 하부 표면까지 적층체를 통해 연장되는 관통 개구부를 제공하는 단계;
    연마 표면상에 열려 있고 관통 개구부를 확대하고 레지를 형성하는 카운터보어 개구부를 제공하며, 카운터보어 개구부는 연마 표면의 면으로부터 레지까지 연마 표면에 수직인 방향으로 측정된 평균 깊이 DO-avg을 갖고, 평균 깊이 DO-avg은 평균 비계면 영역 두께 TP-avg 미만인 단계;
    카운터보어 개구부 내부에 광범위 스펙트럼 종점 검출 윈도우 블록을 배치하고 광범위 스펙트럼 종점 검출 윈도우 블록을 연마 층에 결합시키는 단계; 및
    감압성 접착제 층을 다공성 서브패드 층의 하부 표면에 적용하는 단계를 포함하는, 자성 기판, 광학 기판 및 반도체 기판 중 하나 이상으로부터 선택된 기판의 연마를 위한 다층 화학기계 연마 패드의 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    결합 표면(mating surface)을 제공하는 단계;
    비가역적으로 붕괴되고 치밀화된 영역에 대응하는 양각 특징부를 갖는 스탬퍼(stamper)를 제공하는 단계;
    결합 표면 상에 적층체를 위치시키고, 스탬퍼를 적층체에 대해 눌러서 다공성 서브패드 층의 외부 경계에 대응하는 적층체의 영역에 임계 압축력을 생성하며, 임계 압축력의 크기는 다공성 서브패드 층의 외부 경계를 따라 다공성 서브패드 층에 비가역적으로 붕괴되고 치밀화된 영역을 형성하기에 충분한 단계를 추가로 포함하는 방법.
  10. 자성 기판, 광학 기판 및 반도체 기판 중 하나 이상으로부터 선택된 기판을 제공하는 단계;
    제1항에 따른 다층 화학기계 연마 패드를 제공하는 단계;
    연마 표면과 기판 사이의 계면에 연마 매질을 제공하는 단계; 및
    연마 표면과 기판 사이의 계면에 동적 접촉을 생성하는 단계를 포함하고,
    다공성 서브패드 층으로의 연마 매질의 침투가 연마 층 및 비가역적으로 붕괴되고 치밀화된 영역에 의해 지연되는, 기판의 연마 방법.
KR1020140027129A 2013-03-07 2014-03-07 광범위 스펙트럼 종점 검출 윈도우를 갖는 다층 화학기계 연마 패드 KR20140110786A (ko)

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