KR20150087931A - A method for manufacturing flexible membrane for head of chemical-mechanical polisher using brushing type of coating and flexible membrane manufactured by the same - Google Patents

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박기웅
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Abstract

Provided are a method for manufacturing a flexible membrane for the head of a chemical-mechanical polisher using a brushing type of coating and a flexible membrane manufactured by the same. A method for manufacturing a flexible membrane for the head of a chemical-mechanical polisher according to the present invention includes a step of applying a polymer coating layer on a flexible membrane by a brushing type; and a step of thermally hardening the polymer coating layer. A flexible membrane according to the present invention can improve the yield of a chemical-mechanical polishing process with superior flatness compared to an existing flexible membrane. Moreover, the flexible membrane for the head of a chemical-mechanical polisher can effectively reduce yield loss and process time due to the non-detachment of a wafer by easily detaching the wafer after a process.

Description

브러싱 방식의 코팅을 이용한 화학기계 연마 헤드용 가요성 박막 제조방법 및 이에 의하여 제조된 화학기계 연마 헤드용 가요성 박막{A method for manufacturing flexible membrane for head of chemical-mechanical polisher using brushing type of coating and flexible membrane manufactured by the same}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a flexible thin film for a chemical mechanical polishing head using a brushing type coating and a flexible thin film for a chemical mechanical polishing head manufactured by the method. membrane manufactured by the same}

본 발명은 화학기계 연마 헤드용 가요성 박막 제조방법 및 이에 의하여 제조된 화학기계 연마 헤드용 가요성 박막에 관한 것으로, 보다 상세하게는 종래의 가요성 박막에 비하여, 보다 우수한 엣지 프로파일을 나타내어 화학기계 연마 공정의 수율을 향상시킬 수 있고, 더 나아가, 공정 후에도 용이한 웨이퍼 탈착이 가능하므로, 웨이퍼 미탈착에 의한 공정 시간, 수율 손실 등을 효과적으로 감소시킬 수 있는 화학기계 연마 헤드용 가요성 박막에 관한 것이다The present invention relates to a method of manufacturing a flexible thin film for a chemical mechanical polishing head and a flexible thin film for a chemical mechanical polishing head produced by the method. More particularly, the present invention relates to a flexible thin film for a chemical mechanical polishing head, The present invention relates to a flexible thin film for a chemical mechanical polishing head capable of effectively reducing the processing time, yield loss, and the like due to wafer undispersibility since the yield of the polishing process can be improved and furthermore, will be

집적 회로는 일반적으로 도체, 반도체 또는 절연층을 연속 증착함으로써 웨이퍼, 특히 실리콘 웨이퍼 상에 형성된다. 각 층이 증착된 이후에, 층은 회로 특성이 발생되도록 에칭된다. 일련의 층들이 연속적으로 증착되고 에칭됨에 따라, 웨이퍼의 외부 또는 최상층 표면, 즉 웨이퍼의 노출면은 점차 비평면화된다. 이와 같이 비평면인 외부면은 집적 회로 제조자에게 문제가 된다. 웨이퍼 외부면이 평면이 아니면, 그 위에 놓이는 포토레지스트 층도 평면이 아니다. 포토레지스트 층은 일반적으로 포토레지스트 상에 광 화상을 집중시키는 포토리소그래피 장치 (photolithographic devices)에 의해 패턴화된다. 웨이퍼의 외부면이 너무 울퉁불퉁하면, 외부면의 피크와 골 사이의 최대 높이 차이는 화상 장치의 포커스 깊이를 초과할 것이며, 웨이퍼 외부면에 광 화상을 적절하게 집중시킬 수 없다. 포커스 깊이가 개선된 새로운 포토리소그래피 장치를 설계하는 것은 상당히 비싼 작업이다. 또 집적 회로 내에 이용되는 최소배선폭이 더 작아짐에 따라, 보다 단거리의 광 파장이 이용되어야 하며, 이로 인해 이용 가능한 포커스 깊이는 더욱 축소된다. 따라서 실질적인 평면 층 표면을 제공하기 위해 웨이퍼 표면을 주기적으로 평탄하게 할 필요가 있다. An integrated circuit is generally formed on a wafer, in particular a silicon wafer, by successive deposition of a conductor, semiconductor or insulating layer. After each layer is deposited, the layer is etched to generate circuit characteristics. As a series of layers are sequentially deposited and etched, the outer or top layer surface of the wafer, i.e., the exposed surface of the wafer, is gradually non-planarized. This non-planar outer surface is a problem for the integrated circuit manufacturer. If the wafer outer surface is not planar, then the photoresist layer lying thereon is also not planar. The photoresist layer is typically patterned by photolithographic devices that focus the light image on the photoresist. If the outer surface of the wafer is too rough, the maximum height difference between the peak and the valley of the outer surface will exceed the focus depth of the imaging device and the light image can not be properly focused on the outer surface of the wafer. Designing a new photolithographic device with improved focus depth is a fairly expensive operation. Also, as the minimum wiring width used in the integrated circuit becomes smaller, a shorter wavelength of light must be used, which further reduces the available focus depth. Thus, there is a need to periodically planarize the wafer surface to provide a substantial planar layer surface.

화학 기계식 연마(CMP)는 평탄화의 한가지 방법으로서, 상기 화학 기계식 연마는 평탄화시키고자 하는 대상 웨이퍼(웨이퍼)가 연마 헤드에 장착되는데, 상기 웨이퍼의 연마 헤드 장착은 상기 연마 헤드의 하부면에 장착된 가요성 박막과 상기 웨이퍼의 접촉에 의하여 수행된다. 이후 가요성 박막과 접촉함으로써 헤드에 장착된 상기 웨이퍼는 상기 가요성 박막과의 접촉면에 대향하는 면이 회전하는 연마 패드에 접촉하게 된다. 이때 상기 헤드는 연마 패드에 대해 상기 웨이퍼를 가압하게 되며, 또한 상기 헤드는 웨이퍼와 연마 패드 사이에서 추가의 이동을 제공하도록 회전한다. 연마제 및 적어도 하나의 화학 반응제를 포함하는 연마 슬러리는 연마 패드 상에 분포되어 패드와 웨이퍼 사이 계면에서 연마 화학 용액을 제공한다. 이러한 CMP 공정은 상당히 복잡하며, 단순 습식 샌딩(wet sanding)과는 다르다. CMP 공정에서, 슬러리 내의 반응제는 반응 사이트를 형성하기 위해 웨이퍼의 외부면과 반응한다. 반응 장소를 갖는 연마 패드와 연마 입자의 상호 작용에 의해 연마가 이루어진다.Chemical mechanical polishing (CMP) is one method of planarization, in which the chemical mechanical polishing is mounted on a polishing head to be planarized, the polishing head mounting of the wafer being mounted on the lower surface of the polishing head And the contact of the wafer with the flexible thin film. Thereafter, the wafer mounted on the head by contact with the flexible thin film comes into contact with the rotating polishing pad, the surface of which faces the contact surface with the flexible thin film. Wherein the head urges the wafer against the polishing pad and the head also rotates to provide additional movement between the wafer and the polishing pad. A polishing slurry comprising an abrasive and at least one chemical reagent is distributed on the polishing pad to provide a polishing chemical solution at the interface between the pad and the wafer. This CMP process is quite complex and differs from simple wet sanding. In the CMP process, the reactants in the slurry react with the outer surface of the wafer to form reaction sites. The polishing is performed by the interaction of the polishing pad having the reaction site and the abrasive particles.

특히 CMP 공정은 연마 속도, 마무리 정도 및 편평도는 패드 및 슬러리 조합, 웨이퍼와 패드 사이의 상대 속도, 및 패드에 대해 웨이퍼를 누르는 힘에 의해 결정된다. 편평도 및 마무리 정도가 불충분하면 웨이퍼는 결함이 있게 되므로, 연마 패드와 슬러리의 조합은 필요한 마무리 정도 및 편평도에 의해 선택된다. 이러한 조건 하에서, 연마 속도에 의해 연마 장치의 최대 작업처리량이 정해진다. 연마 속도는 웨이퍼가 패드에 대해 압축되는 힘에 따라 달라진다. 특히, 이러한 힘이 커질수록, 연마 속도도 더 빨라진다. 캐리어 헤드가 불균일한 하중을 가한다면, 즉 캐리어 헤드가 웨이퍼의 한 영역에서만 더욱 큰 힘을 받게 된다면, 고압의 영역은 저압의 영역보다 더 신속하게 연마될 것이다. 따라서 하중이 불균일하면 웨이퍼는 불균일하게 연마될 것이다. 또환 CMP 공정의 한 가지 문제는 종종 웨이퍼의 엣지가 웨이퍼 중심과는 다른 속도(일반적으로 더 빠르고, 가끔씩 더 느린)로 연마되는 것이다. "엣지 효과(edge effect)"로 불리는 이 문제는 하중이 웨이퍼에 균일하게 적용되는 경우에도 발생한다. 엣지 효과는 웨이퍼의 주변부, 예를 들어 웨이퍼의 최외각 5 내지 10 mm에서 일반적으로 발생한다. 엣지 효과는 웨이퍼의 전체 편평도를 감소시키고, 웨이퍼의 주변부를 집적 회로 내에서 이용하기에 부적합하게 하며, 수율을 감소시킨다. 따라서, 연마 작업처리량을 최적화하고 소정의 편평도 및 마무리 정도를 제공하는 CMP 장치의 캐리어 헤드를 갖추고 있어야 한다. Particularly in the CMP process, the polishing rate, the degree of finishing and the degree of flatness are determined by the pad and slurry combination, the relative speed between the wafer and the pad, and the force pressing the wafer against the pad. If the degree of flatness and finishing is insufficient, the wafer will be defective, so that the combination of the polishing pad and the slurry is selected according to the required degree of finishing and flatness. Under these conditions, the maximum throughput of the polishing apparatus is determined by the polishing rate. The polishing rate depends on the force with which the wafer is compressed against the pad. In particular, the greater the force, the faster the polishing rate. If the carrier head imposes a non-uniform load, i. E. The carrier head is subjected to a greater force only in one area of the wafer, the area of high pressure will be polished faster than the area of low pressure. Therefore, if the load is uneven, the wafer will be unevenly polished. One problem with recirculating CMP processes is that the edges of the wafer are often polished at a different speed than the wafer center (usually faster, sometimes slower). This problem, called the "edge effect ", occurs even when the load is uniformly applied to the wafer. The edge effect generally occurs at the periphery of the wafer, e.g., 5 to 10 mm of the outermost edge of the wafer. The edge effect reduces the overall flatness of the wafer, makes the periphery of the wafer unsuitable for use in an integrated circuit, and reduces the yield. Therefore, it is necessary to have a carrier head of a CMP apparatus that optimizes the polishing work throughput and provides a certain level of flatness and finish.

일반적으로 캐리어 헤드는 본체, 상기 본체 전면에 구비되어 웨이퍼가 로딩되는 가요성 박막(멤브레인), 및 상기 가요성 박막의 외주면에서 장착되어, 웨이퍼가 회전 중 이탈되는 문제를 방지하는 리테이너링을 구비한다. 이 중 가요성 박막은 웨이퍼가 직접 접촉하고, 접촉한 웨이퍼에 일정한 힘을 가압하는 역할을 수행하므로, 매우 중요한 부품 중 하나이다. 하지만, 종래 기술에 따른 가요성 박막은 공정 후 반도체 웨이퍼가 헤드로부터 탈착되지 않는 문제가 있었는데, 이는 가요성 박막과 반도체 웨이퍼 사이에 형성된 수막의 표면 장력에 기인한 것이다. 즉, 연마 공정 후 웨이퍼는 용이하게 언로딩(탈착)되어야 하는데, 물과 박막 사이의 수분에 의하여 웨이퍼가 쉽게 탈착되지 않게 되어, 공정 에러를 발생시키며, 이러한 공정 에러 비율은 현장에서 매우 빈번한 실정이다. 따라서, 엣지 효과를 효과적으로 제거할 수 있으며, 웨이퍼가 연마 공정 후에도 가요성 박막으로부터 용이하게 탈착될 수 있는 가요성 박막이 절실한 상황이다. In general, the carrier head includes a main body, a flexible thin film (membrane) provided on the front surface of the main body to which the wafer is loaded, and a retainer ring mounted on the outer circumferential surface of the flexible thin film to prevent the wafer from being detached . Among them, the flexible thin film plays a role of directly contacting the wafer and pressing a certain force on the contacted wafer, and thus it is one of the most important parts. However, the flexible thin film according to the prior art has a problem that the semiconductor wafer is not detached from the head after the process, which is caused by the surface tension of the water film formed between the flexible thin film and the semiconductor wafer. That is, after the polishing process, the wafer must be easily unloaded (desorbed), the wafer is not easily detached due to moisture between the water and the thin film, causing process errors, and such a process error rate is very frequent in the field . Therefore, the edge effect can be effectively removed, and a flexible thin film can be easily removed from the flexible thin film even after the polishing process.

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 보다 용이한 웨이퍼의 탈착, 연마된 웨이퍼가 우수한 엣지 프로파일을 갖는 화학기계 연마 헤드용 가요성 박막의 제조방법을 제공하는 데 있다. SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a flexible thin film for a chemical mechanical polishing head in which a wafer is easily detached and a polished wafer has an excellent edge profile.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 보다 용이한 웨이퍼의 탈착, 연마된 웨이퍼가 우수한 엣지 프로파일을 갖는 화학기계 연마 헤드용 가요성 박막을 제공하는 데 있다.Another object to be solved by the present invention is to provide a flexible thin film for a chemical mechanical polishing head in which a wafers can be easily detached and a polished wafer has an excellent edge profile.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 가요성 박막 기재상에 고분자 코팅액을 브러싱(brushing) 방식으로 도포하는 단계; 및 상기 고분자 코팅층을 열 경화시키는 단계를 포함한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a flexible thin film substrate, comprising: applying a polymer coating liquid on a flexible thin film substrate by a brushing method; And thermally curing the polymer coating layer.

본 발명의 일 실시예에서 상기 가요성 박막 기재는 실리콘 러버이며, 상기 고분자 코팅층은 실리콘 고분자이며, 상기 열 경화에 의하여 상기 실리콘 고분자는 가교 결합된다. 더 나악, 상기 열 경화에 의하여 상기 고분자 코팅층에는 요철의 굴곡이 형성되며, 본 발명의 일 실시예에서 상기 고분자 코팅액은 GE Bayer Silicones 사의 Silopren®LSR Topcoat TP 3719(상품명)이었다. 또한, 상기 열 경화는 100 내지 200℃ 온도범위에서 진행된다. In one embodiment of the present invention, the flexible thin film substrate is a silicon rubber, the polymer coating layer is a silicon polymer, and the silicone polymer is crosslinked by the thermal curing. Further, the polymer coating layer is curved in unevenness by the above-mentioned thermosetting. In one embodiment of the present invention, the polymer coating liquid was Silopren® LSR Topcoat TP 3719 (trade name) of GE Bayer Silicones. In addition, the thermosetting is performed at a temperature range of 100 to 200 캜.

본 발명은 더 나아가 상술한 방법에 의하여 제조된 화학기계 연마 헤드용 가요성 박막을 제공한다. The present invention further provides a flexible thin film for a chemical mechanical polishing head manufactured by the above-described method.

본 발명은 또한 실리콘 러버로 이루어진 가요성 박막 기재; 및 상기 기재상에 구비되며, 소정의 요철 굴곡부를 갖는 실리콘 러버 코팅층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 화학기계 연마 헤드용 가요성 박막을 제공하며, 상기 실리콘 러버 코팅층은 실리콘 고분자액이 상기 기재상에 브러싱 방식에 의해 분산된 후, 열 경화됨으로써 제조될 수 있다.The present invention also relates to a flexible thin film substrate made of silicone rubber; And The present invention provides a flexible thin film for a chemical mechanical polishing head comprising a silicon rubber coating layer provided on the substrate and having a predetermined concavo-convex curvature portion, wherein the silicon rubber coating layer is formed by applying a silicone polymer liquid onto the substrate in a brushing manner , And then thermally cured.

본 발명에 따른 가요성 박막은 종래의 가요성 박막에 비하여 보다 우수한 엣지 프로파일을 나타내어 화학기계 연마 공정의 수율을 향상시킬 수 있고, 더 나아가, 공정 후에도 용이한 웨이퍼 탈착이 가능하므로, 웨이퍼 미탈착에 의한 공정 시간, 수율 손실 등을 효과적으로 감소시킬 수 있는 화학기계 연마 헤드용 가요성 박막에 관한 것이다The flexible thin film according to the present invention exhibits a superior edge profile as compared with the conventional flexible thin film to improve the yield of the chemical mechanical polishing process and further enables easy wafer detachment even after the process, To a flexible thin film for a chemical mechanical polishing head capable of effectively reducing processing time, yield loss, etc.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가요성 박막의 제조방법에 대한 단계도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가요성 박막의 제조 공정을 나타내는 모식도이다.
도 3은 본 실시예에 따라 제조된 가요성 박막의 표면 사진이다.
도 4, 5는 각각 비교예 1, 비교예 3의 가요성 박막에 대한 표면사진이다.
1 is a diagram illustrating a method of manufacturing a flexible thin film according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic view showing a manufacturing process of a flexible thin film according to an embodiment of the present invention.
3 is a photograph of the surface of the flexible thin film produced according to this embodiment.
4 and 5 are surface photographs of the flexible thin films of Comparative Examples 1 and 3, respectively.

이하 도면을 이용하여 본 발명을 상세히 설명한다. 하지만, 하기의 내용은 모두 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이에 제한되거나, 한정되지 않는다. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the following contents are intended to illustrate the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.

본 발명은 종래의 단일 평탄면의 실리콘 러버 계열의 화학기계 연마 헤드용 가요성 박막의 코팅 특성이 단순히 소수성 특징만으로는 복잡한 화학기계 연마 헤드의 구동 메커니즘을 커버하지 못하는 점에 주목하였다. 특히 단순히 가요성 박막과 반도체 웨이퍼 사이에는 수막이 형성됨과 동시에, 상기 가요성 박막의 회전에 따라 반도체 웨이퍼가 회전하는 복잡한 화학적, 기계적 메커니즘에는 종래기술과 같이 소수성 물질만으로는 충분한 연마 효과와 동시에 웨이퍼의 효과적인 탈착을 달성하기 어렵다. 또한 페릴렌(Parylene) 등과 같은 유기물질을 박막 표면에 코팅하는 종래 기술의 경우도, 충분한 연마속도와 웨이퍼 비탈착의 문제를 손쉽게 해결할 수 없으며, 유기 물질의 증착이라는 화학공정이 요구되므로, 경제성 등이 떨어진다. The present invention has noted that the coating characteristics of a flexible thin film for a conventional single-sided silicon rubber series chemical mechanical polishing head do not cover the driving mechanism of a complicated chemical mechanical polishing head merely by a hydrophobic characteristic. Particularly, a water film is formed between the flexible thin film and the semiconductor wafer, and the complicated chemical and mechanical mechanism in which the semiconductor wafer rotates in accordance with the rotation of the flexible thin film includes a hydrophobic material alone and a sufficient polishing effect It is difficult to achieve desorption. In addition, even in the case of the prior art in which an organic material such as parylene is coated on the surface of a thin film, a problem of sufficient polishing rate and wafer non-desorption can not be easily solved, and a chemical process of deposition of an organic material is required. .

본 발명을 상술한 문제를 해결하기 위하여 액화된 고분자 물질, 예를 들면 실리콘 고분자액을 가요성 박막 표면에 브러싱 형태로 분사한 후, 이를 다시 경화시키는 방식으로, 표면에 조밀한 굴곡 구조가 형성된 화학기계 연마(CMP) 헤드용 가요성 박막을 제조하였다. 즉, 본 발명자는 종래의 가요성 박막으로 사용되는 실리콘 고분자인 실리콘 러버에, 경화가 되지 않은 액상 실리콘 고분자를 도포, 증착시킨 후, 증착된 상태에서 상기 액상 실리콘 고분자를 경화, 가교결합시켜, 또 다른 실리콘 러버 코팅층을 형성시킨다. 이와 같은 방식으로 제조된 본 발명의 가요성 박막은 표면의 조밀한 굴곡 구조(낮은 표면 조도)를 가짐과 동시에 하부 가요성 박막과의 균질한 접착을 통하여, 고속으로 회전하는 헤드에서도 안정된 구조를 가지며, 동시에 낮은 연마속도, 웨이퍼의 미탈착 문제를 해결하였다. In order to solve the above-described problems of the present invention, a method of spraying a liquefied polymer material, for example, a silicon polymer liquid onto a surface of a flexible thin film in a brushing form and then hardening the same, A flexible thin film for a mechanical polishing (CMP) head was prepared. That is, the inventor of the present invention coated and vapor-deposited a non-cured liquid silicone polymer on a silicon rubber, which is a silicone polymer used as a conventional flexible thin film, and cured and crosslinked the liquid silicone polymer in a vapor- Another silicone rubber coating layer is formed. The flexible thin film of the present invention manufactured in this manner has a densely curved structure (low surface roughness) on the surface and has a stable structure even in a head rotating at a high speed through homogeneous adhesion with the lower flexible thin film , While simultaneously solving the problem of low polishing rate and undesirable wafers.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 화학기계 연마 헤드용 가요성 박막의 제조공정을 나타내는 단계도이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a diagram showing a process for manufacturing a flexible thin film for a chemical mechanical polishing head according to an embodiment of the present invention. FIG.

도 1을 참조하면, 먼저 실리콘 러버(Silicon Rubber)로 이루어진 화학기계 연마 헤드용 가요성 박막 기재의 표면에 코팅물질, 즉, 실리콘 고분자 물질을 브러싱 방식으로 도포한다. 상기 도포된 액상 실리콘 러버는 실리콘 러버 재질의 평탄 박막 표면에 흡착되게 된다. 본 발명의 일 실시예에서는 혼합된 두 종류의 고분자 물질과 희석제를 표면에 동시 도포하고, 이를 열처리로 가교결합시키는 실리콘 러버인, GE Bayer Silicones 사의 Silopren®LSR Topcoat TP 3719(상품명, 이하 TP 3719)를 실리콘 코팅층으로 사용하였으며, 이를 통하여 마찰력의 증가, 웨이퍼 미탈착 문제의 개선을 동시에 달성하였다. 하지만, 본 발명의 범위는 이에 제한되지 않으며, 요철의 굴곡부를 갖는 코팅층을 형성시킬 수 있는 또 다른 물질이 사용될 수 있으며, 이는 본 발명의 범위에 속한다. 본 발명의 일 실시예에서 사용된 TP 3719는 열에 의하여 진행되는 경화에 따라 하부의 실리콘 러버와도 결합하게 되며, 이로써 코팅 물질이 하부의 가요성 박막 기재와 완전히 결합시키게 된다. Referring to FIG. 1, a coating material, that is, a silicon polymer material is first applied to the surface of a flexible thin film substrate for a chemical mechanical polishing head made of silicon rubber in a brushing manner. The applied liquid silicone rubber is adsorbed on the flat thin film surface of the silicone rubber material. In one embodiment of the present invention, Silopren® LSR Topcoat TP 3719 (trade name, hereinafter, TP 3719) manufactured by GE Bayer Silicones, which is a silicone rubber which simultaneously applies two kinds of mixed polymer materials and a diluent on the surface and cross- As a silicon coating layer, the increase of frictional force and the improvement of wafer undispersed problem were simultaneously achieved. However, the scope of the present invention is not limited to this, and another material capable of forming a coating layer having irregular bends can be used, and this is within the scope of the present invention. TP 3719 used in one embodiment of the present invention is also bonded to the underlying silicon rubber in accordance with thermal curing, thereby allowing the coating material to fully engage the underlying flexible thin film substrate.

이후, 상기 액상 고분자 물질을 경화시킨다. 상기 경화온도는 100 내지 200℃인 것이 바람직하며, 이는 TP 3719의 경화온도에 대응된다. 특히 본 발명의 일 실시예에서 상기 경화에 의하여 액상 실리콘 고분자는 서로 가교 결합되어, 또 다른 실리콘 러버 코팅층을 형성하며, 상기 실리콘 러버 코팅층은 우수한 웨이퍼 탈착 특성, 연마 속도를 나타낸다. 만약, 경화온도가 상기 범위 미만인 경우 가교결합이 충분한 속도로 진행되기 어렵고, 상기 범위를 초과하는 경우, 하부 기재에 영향을 주게 된다. Thereafter, the liquid polymeric material is cured. The curing temperature is preferably 100 to 200 ° C, which corresponds to the curing temperature of TP 3719. In particular, in one embodiment of the present invention, the liquid silicone polymer is crosslinked to form another silicone rubber coating layer by the curing, and the silicone rubber coating layer exhibits excellent wafer desorption characteristics and polishing rate. If the curing temperature is lower than the above range, crosslinking is difficult to proceed at a sufficient rate, and if it exceeds the above range, the lower substrate is affected.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가요성 박막의 제조 공정을 나타내는 모식도이다.2 is a schematic view showing a manufacturing process of a flexible thin film according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 먼저 가요성 박막 기재(310)가 개시된다(A). 상기 가요성 박막 기재(310)에 고분자 코팅액(320)이 도포된다(B). 여기에서, 고분자 코팅액(320)의 공급에 사용되는 브러쉬(330)는 레일(340)을 따라 이동함으로써 가요성 박막 기재(310) 상에 고분자 코팅액(320)을 균일하게 도포하게 한다. 상기 도포 방식은 다양한 방식이될 수 있으나, 본 발명은 특히 브러싱 방식으로 도포를 진행하여 경제성을 향상시켰으며, 요철 굴곡을 보다 조밀하게 구성시킨다. Referring to Figure 2, a flexible thin film substrate 310 is first disclosed (A). The polymeric coating liquid 320 is applied to the flexible thin film substrate 310 (B). The brush 330 used to supply the polymer coating liquid 320 moves along the rail 340 to uniformly coat the polymeric coating liquid 320 on the flexible thin film substrate 310. The coating method may be various methods. However, the present invention particularly improves the economical efficiency by applying the coating method by the brushing method, and makes the irregular bending more densely.

이후, 상기 도포된 고분자 코팅액(320)을 열처리하여, 경화시켜, 소정의 요철 굴곡부를 갖는 코팅층(320)을 형성시킨다(C). 본 발명의 일 실시예에서 상기 코팅층은 실리콘 러버이며, TP 3719와 같은 실리콘 고분자액을 박막 기재 상에 브러싱 도포한 후, 이를 열처리한다. 이로써 표면 마찰력의 증가와 함께 웨이퍼 미탈착의 문제를 해결한다. Thereafter, the coated polymer coating liquid 320 is thermally treated and cured to form a coating layer 320 having a predetermined concavo-convex curved portion (C). In one embodiment of the present invention, the coating layer is a silicone rubber, and a silicone polymer solution such as TP 3719 is applied on the thin film substrate by a brush and then heat-treated. This solves the problem of wafer undispersed with increasing surface frictional force.

본 발명에 따른 가요성 박막 표면의 요철 굴곡 구조는 본 발명이 적용되는 화학기계 연마 공정에 있어서 매우 중요한데, 이하 이를 상세히 설명한다. The concavo-convex curvature structure of the flexible thin film surface according to the present invention is very important in the chemical mechanical polishing process to which the present invention is applied.

상술한 바와 같이, 본 발명은 증착 후 경화되는 실리콘 러버에 의하여 표면의 조밀한 구조(이것은 보다 작은 높낮이의 굴곡이 형성되어 있다는 것을 의미하며, 이는 낮은 표면조도로서도 표현된다)를 형성시킨다. 상기 조밀한 구조(즉, 낮은 높이차의 요철구조)는 웨이퍼와 가요성 박막 사이의 단위 접촉 면적을 감소시키게 되며, 이와 같은 접촉 면적 감소에 의하여 웨이퍼의 미탈착 문제를 해결하였다. 상술한 방법에 의하여 제조되는 가요성 박막은 더 나아가, 조밀해진 굴곡 구조뿐만 아니라, 조밀해진 요철 굴곡에 의하여 가요성 박막의 마찰 또한 증가되며, 증가된 상기 마찰력에 의하여 본 발명에 따른 화학기계 연마 헤드용 가요성 박막은 우수한 연마 특성, 엣지 연마 특성 등을 달성한다. As described above, the present invention forms a dense structure of the surface (this means that a smaller elevation bend is formed, which is also expressed as a lower surface roughness) by the silicon rubber which is cured after deposition. The dense structure (i.e., the concavo-convex structure of the low height car) reduces the unit contact area between the wafer and the flexible thin film, and the problem of wafer detachment due to the reduction of the contact area is solved. In addition to the compacted bending structure, the flexible thin film produced by the above-described method further increases the friction of the flexible thin film due to the dense concavo-convex bending, and by the increased frictional force, The flexible thin film achieves excellent polishing properties, edge polishing properties, and the like.

이를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다. This will be described in more detail as follows.

일반적으로 화학기계 연마 헤드는 그 자체가 높은 rpm으로 회전하지만, 실제 연마 대상인 웨이퍼는 접촉하여 회전하는 가요성 박막에 의하여 회전하게 된다. 즉, 비록 사이에 수막이 형성되어 있다고 가요성 박막과 웨이퍼 사이의 상대적 마찰력이 바로 웨이퍼를 회전시키는 기본 구동력이 된다. 따라서, 가요성 박막의 마찰력이 충분히 확보된 경우라면, 상기 가요성 박막과 이에 접촉하는 웨이퍼의 회전수는 헤드 자체의 회전수에 근접하게 되므로, 이를 통하여 충분한 연마 효과를 달성할 수 있다. 즉, 비록 물에 의한 수막이 웨이퍼와 가요성 박막 사이에 형성되어 있다고 하더라도, 가요성 박막 표면의 증가된 마찰력은 실제 웨이퍼 연마에 영향을 주는데, 이하 실험예를 통하여 보다 자세히 설명한다.
In general, the chemical mechanical polishing head itself rotates at a high rpm, but the wafer to be actually polished is rotated by the flexible thin film which contacts and rotates. That is, the relative frictional force between the flexible thin film and the wafer that the water film is formed in between becomes the basic driving force for rotating the wafer. Therefore, if the frictional force of the flexible thin film is sufficiently secured, the number of revolutions of the flexible thin film and the wafer in contact with the flexible thin film becomes close to the number of revolutions of the head itself, thereby achieving a sufficient abrasive effect. That is, even if a water film due to water is formed between the wafer and the flexible thin film, the increased frictional force of the flexible thin film surface affects the actual wafer polishing.

실시예Example 1 One

실시예Example 1-1 1-1

표면 코팅Surface Coating

어플라이트의 CMP 장비의 가요성 박막(멤브레인) 표면에 실리콘 고분자 물질인 GE Bayer Silicones사의 Silopren®LSR Topcoat TP 3719를 브러싱 방식으로 도포하였다. 이후, 상기 도포된 코팅물질을 180℃에서 30분간 경화시켰다. 상기 코팅물질은 열로써 가교결합이 가능한 실리콘 고분자액 및 그 희석제를 포함한다.Silopren® LSR Topcoat TP 3719 from GE Bayer Silicones, a silicone polymer material, was applied to the flexible thin film (membrane) surface of the CMP equipment of the Appllite by brushing. Thereafter, the applied coating material was cured at 180 DEG C for 30 minutes. The coating material includes a silicone polymer liquid capable of crosslinking by heat, and a diluent thereof.

도 3은 본 실시예에 따라 제조된 가요성 박막의 표면 사진이다. 3 is a photograph of the surface of the flexible thin film produced according to this embodiment.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 가요성 박막의 표면은 상당히 조밀한 표면 굴곡을 가지며, 이로써 낮은 표면 조도가 얻어지는 것을 알 수 있다.
Referring to FIG. 3, it can be seen that the surface of the flexible thin film according to the present invention has a fairly dense surface curvature, thereby obtaining a low surface roughness.

비교예Comparative Example 1 One

금형 표면상에 모래를 뿌린 후, 상기 금형에 기초하여, 상기 모래의 형상의 굴곡부가 형성된 가요성 박막을 제조하였다.
Sand was sprinkled on the surface of the mold, and a flexible thin film was formed on the basis of the mold, in which the curved portion of the sand was formed.

비교예Comparative Example 2 2

비교예 2는 코팅되지 않은 가요성 박막(어플라이드 머티어리얼즈, 미국)을 사용하였다.
In Comparative Example 2, an uncoated flexible film (Applied Materials, USA) was used.

비교예Comparative Example 3 3

페릴렌(parylene)이 코팅된 가요성 박막(어플라이드 머티어리얼즈, 미국)을 비교예 3으로 사용하였다.
A flexible film coated with parylene (Applied Materials, USA) was used as Comparative Example 3.

실험예Experimental Example 1 One

마찰력 측정 결과Frictional force measurement result

본 발명에 측정된 가요성 박막의 마찰력에 해당하는 마찰 지수(Coefficient of Friction)는 아래와 같다. 본 실험예에서는 물이 뿌려진 상태와 물이 뿌려지지 않은 상태로 나누어, 마찰력을 측정하였다. The coefficient of friction corresponding to the frictional force of the flexible thin film measured in the present invention is as follows. In this experiment, the frictional force was measured by dividing the water sprayed state and the water sprayed state.

먼저 물이 뿌려지지 않은 상태에서의 마찰력은 아래 표 1과 같다.Table 1 shows the frictional force in the state where no water is sprayed first.

마찰지수Friction index 비교예 1Comparative Example 1 0.0520.052 비교예 2Comparative Example 2 0.0760.076 비교예 3Comparative Example 3 0.9320.932 실시예 1Example 1 0.9370.937

또한 물이 뿌려진 상태에서의 마찰력은 아래 표2와 같다. Table 2 shows the frictional force of the water sprayed.

샘플Sample 마찰지수Friction index 비교예 1Comparative Example 1 0.0530.053 비교예 2Comparative Example 2 0.1540.154 비교예 3Comparative Example 3 0.8210.821 실시예 1Example 1 0.9610.961

상기 결과를 참조하면, 실리콘 계열의 고분자 물질을 브러싱 방식으로 도포한 후, 이를 경화시킨 본 발명의 가요성 박막(실시예 1)의 마찰지수가 상당히 높으며, 특히 물이 뿌려진 상태(이것은 실제 작업환경에 대응한다)에서는 유사한 표면 굴곡을 갖는 비교예 3보다도 월등히 높은 마찰력을 나타내는 것을 알 수 있다.
With reference to the above results, it can be seen that the friction coefficient of the flexible thin film of the present invention (i.e., the flexible thin film of the present invention obtained by applying the silicone based polymer material by the brushing method and curing the same) ) Exhibits far higher frictional force than Comparative Example 3 having similar surface curvature.

실험예Experimental Example 2 2

웨이퍼 탈착 Wafer removal

본 실험예에서는 더미 웨이퍼로 21회 싸이클 동안 어플라이드 머티어리얼즈의 CMP 장비로 CMP 공정을 진행하였다. 각 싸이클 후 물로 웨이퍼를 세정하고, 다시 이를 헤드에 로딩시킴으로써, 웨이퍼 표면에 물이 있도록 하였다. In this experimental example, the CMP process was performed with CMP equipment of Applied Materials during 21 cycles with a dummy wafer. After each cycle, the wafer was cleaned with water and again loaded on the head to allow water to remain on the wafer surface.

아래 표 3은 상기 샘플 #1-4의 박막에 대한 상기 웨이퍼 탈착 테스트 결과이다. Table 3 below shows the wafer desorption test results for the thin film of Sample # 1-4.

샘플Sample 미탈착회수No desorption number 비교예 1Comparative Example 1 88 비교예 2Comparative Example 2 66 비교예 3Comparative Example 3 1One 실시예 1Example 1 00

상기 결과를 참조하면, 표면에 실리콘 러버를 브러싱 방식으로 공급한 후, 경화시킴으로써 표면 조도가 발생한 본 발명의 가요성 박막은 웨이퍼 미탈착의 문제를 효과적으로 제거할 수 있음을 알 수 있다.
Referring to the above results, it can be seen that the flexible thin film of the present invention, in which the surface roughness is generated by supplying silicone rubber to the surface in a brushing manner and then curing, can effectively remove the problem of wafer undispersed.

실험예Experimental Example 3 3

표면 사진Surface Photo

도 4, 5는 각각 비교예 1, 비교예 3의 가요성 박막에 대한 표면사진이다. 4 and 5 are surface photographs of the flexible thin films of Comparative Examples 1 and 3, respectively.

본 발명에 따른 가요성 박막의 표면과 비교예 3의 가요성 박막은 보다 덜 조밀한 표면 굴곡을 가지는 것을 알 수 있다. 이러한 덜 조밀한 표면 굴곡에 의하여 웨이퍼와 박막 사이의 단위 접촉 면적이 커지며, 이에 따라 웨이퍼 언로딩시 웨이퍼가 표면장력에 의하여 박막에 붙게 되는 문제가 발생한다. 비교예 1의 경우 매우 평탄한 표면 구조를 가지며, 이로써 웨이퍼는 보다 강한 힘으로 박막에 붙게 되며, 이는 실험예 2의 결과로부터 알 수 있다.It can be seen that the surface of the flexible thin film according to the present invention and the flexible thin film of Comparative Example 3 have less dense surface curvature. Such a less dense surface curvature increases the unit contact area between the wafer and the thin film, thereby causing a problem that the wafer adheres to the thin film due to the surface tension when the wafer is unloaded. Comparative Example 1 has a very flat surface structure, whereby the wafer adheres to the thin film with a stronger force, as can be seen from the results of Experimental Example 2.

Claims (9)

화학기계 연마 헤드용 가요성 박막 제조방법으로, 상기 방법은
가요성 박막 기재상에 고분자 코팅층을 브러싱(brushing) 방식으로 도포하는 단계; 및
상기 고분자 코팅층을 열 경화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가요성 박막 제조방법.
A method of manufacturing a flexible thin film for a chemical mechanical polishing head,
Applying a polymer coating layer on a flexible thin film substrate by a brushing method; And
And thermally curing the polymer coating layer.
제 1항에 있어서,
상기 가요성 박막 기재는 실리콘 러버인 것을 특징으로 하는 가요성 박막 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the flexible thin film substrate is a silicon rubber.
제 2항에 있어서,
상기 고분자 코팅층은 실리콘 고분자이며, 상기 열 경화에 의하여 상기 실리콘 고분자는 가교 결합되는 것을 특징으로 하는 가요성 박막 제조방법.
3. The method of claim 2,
Wherein the polymer coating layer is a silicon polymer, and the silicone polymer is crosslinked by the thermal curing.
제 3항에 있어서,
상기 열 경화에 의하여 상기 고분자 코팅층에는 요철의 굴곡이 형성되는 것을 특징으로 하는 가요성 박막 제조방법.
The method of claim 3,
Wherein the polymer coating layer is formed with unevenness of curvature by the thermal curing.
제 3항에 있어서,
상기 실리콘 고분자는 GE Bayer Silicones 사의 Silopren®LSR Topcoat TP 3719(상품명)인 것을 특징으로 하는 가요성 박막 제조방법.
The method of claim 3,
Wherein the silicon polymer is Silopren 占 LSR Topcoat TP 3719 (trade name) manufactured by GE Bayer Silicones.
제 3항에 있어서,
상기 열 경화는 100 내지 200℃ 온도범위에서 진행되는 것을 특징으로 하는 가요성 박막 제조방법.
The method of claim 3,
Wherein the thermosetting is performed at a temperature ranging from 100 to 200 < 0 > C.
제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의하여 제조된 화학기계 연마 헤드용 가요성 박막.A flexible thin film for a chemical mechanical polishing head produced by the method according to any one of claims 1 to 6. 실리콘 러버로 이루어진 가요성 박막 기재; 및
상기 기재상에 구비되며, 소정의 요철 굴곡부를 갖는 실리콘 러버 코팅층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 화학기계 연마 헤드용 가요성 박막.
A flexible thin film substrate made of silicone rubber; And
And a silicon rubber coating layer provided on the substrate and having a predetermined concavo-convex curvature portion.
제 8항에 있어서,
상기 실리콘 러버 코팅층은 실리콘 고분자액이 상기 기재상에 브러싱 방식으로 분산된 후, 열 경화됨으로써 제조된 것을 특징으로 하는 화학기계 연마 헤드용 가요성 박막.
9. The method of claim 8,
Wherein the silicone rubber coating layer is prepared by dispersing a silicone polymer liquid on the substrate in a brushing manner and then thermally curing the silicone rubber coating layer.
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