KR20150112856A - 연마 층 및 윈도우를 갖는 화학 기계적 연마 패드 - Google Patents

연마 층 및 윈도우를 갖는 화학 기계적 연마 패드 Download PDF

Info

Publication number
KR20150112856A
KR20150112856A KR1020150041564A KR20150041564A KR20150112856A KR 20150112856 A KR20150112856 A KR 20150112856A KR 1020150041564 A KR1020150041564 A KR 1020150041564A KR 20150041564 A KR20150041564 A KR 20150041564A KR 20150112856 A KR20150112856 A KR 20150112856A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
polishing
window
layer
chemical mechanical
curing agent
Prior art date
Application number
KR1020150041564A
Other languages
English (en)
Inventor
제임스 머난
바이니안 첸
존 지 놀런드
미셸 케이 젠센
제프리 제임스 헨드런
마티 더블유 데그루트
데이비드 비 제임스
펑지 예
Original Assignee
롬 앤드 하스 일렉트로닉 머티리얼스 씨엠피 홀딩스, 인코포레이티드
다우 글로벌 테크놀로지스 엘엘씨
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 롬 앤드 하스 일렉트로닉 머티리얼스 씨엠피 홀딩스, 인코포레이티드, 다우 글로벌 테크놀로지스 엘엘씨 filed Critical 롬 앤드 하스 일렉트로닉 머티리얼스 씨엠피 홀딩스, 인코포레이티드
Publication of KR20150112856A publication Critical patent/KR20150112856A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/304—Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/005—Control means for lapping machines or devices
    • B24B37/013—Devices or means for detecting lapping completion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/11—Lapping tools
    • B24B37/20—Lapping pads for working plane surfaces
    • B24B37/205—Lapping pads for working plane surfaces provided with a window for inspecting the surface of the work being lapped
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B49/00—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation
    • B24B49/12—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation involving optical means
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/10—Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements
    • G02B1/12—Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements by surface treatment, e.g. by irradiation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02002—Preparing wafers
    • H01L21/02005—Preparing bulk and homogeneous wafers
    • H01L21/02008—Multistep processes
    • H01L21/0201—Specific process step
    • H01L21/02024—Mirror polishing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/30625—With simultaneous mechanical treatment, e.g. mechanico-chemical polishing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/34—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies not provided for in groups H01L21/0405, H01L21/0445, H01L21/06, H01L21/16 and H01L21/18 with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/46—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/428
    • H01L21/461—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/428 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/03—Manufacturing methods
    • H01L2224/036—Manufacturing methods by patterning a pre-deposited material
    • H01L2224/03602—Mechanical treatment, e.g. polishing, grinding

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Abstract

연마 층; 및 화학 기계적 연마 패드 내에 혼입되는 종점 검출 윈도우를 갖는 화학 기계적 연마 패드가 제공되고, 여기서 종점 검출 윈도우는 플러그 인 플레이스(plug in place) 윈도우이고; 종점 검출 윈도우는 윈도우 예비중합체, 및 적어도 5 중량%의 윈도우 이관능성 경화제; 적어도 5 중량%의 윈도우 아민 개시 폴리올 경화제; 및 25 내지 90 중량%의 윈도우 고분자량 폴리올 경화제를 포함하는 윈도우 경화제 시스템을 포함하는 성분의 반응 생성물을 포함한다.

Description

연마 층 및 윈도우를 갖는 화학 기계적 연마 패드 {CHEMICAL MECHANICAL POLISHING PAD WITH POLISHING LAYER AND WINDOW}
본 발명은 화학 기계적 연마 패드 및 상기를 제조 및 사용하는 방법에 관한 것이다. 보다 특히, 본 발명은 연마 층; 및 화학 기계적 연마 패드 내에 혼입되는 종점 검출 윈도우를 포함하는 화학 기계적 연마 패드에 관한 것이고, 여기서 종점 검출 윈도우는 플러그 인 플레이스(plug in place) 윈도우이고; 종점 검출 윈도우는 윈도우 예비중합체, 및 적어도 5 중량%의 윈도우 이관능성 경화제; 적어도 5 중량%의 윈도우 아민 개시 폴리올 경화제; 및 25 내지 90 중량%의 윈도우 고분자량 폴리올 경화제를 포함하는 윈도우 경화제 시스템을 포함하는 성분의 반응 생성물을 포함한다.
집적 회로 및 다른 전자 장치의 제작 시, 도체, 반도체 및 유전 물질의 여러 층들을 반도체 웨이퍼의 표면 상에 피착시키고 그로부터 제거한다. 도체, 반도체 및 유전 물질의 박층은 다수의 피착 기술을 사용하여 피착될 수 있다. 현대 웨이퍼 가공에서의 통상의 피착 기술은 특히, 스퍼터링으로서도 또한 공지되어 있는 물리 증착 (PVD), 화학 증착 (CVD), 플라즈마-강화 화학 증착 (PECVD) 및 전기화학 도금을 포함한다. 통상의 제거 기술은 특히 습식 및 건식의 등방성 및 이방성 에칭을 포함한다.
물질의 층이 순차적으로 피착되고 제거될 때, 웨이퍼의 최상위 표면은 비평면이 된다. 후속 반도체 가공 (예를 들어, 금속화)이 웨이퍼의 편평한 표면을 요구하기 때문에, 웨이퍼는 평탄화될 필요가 있다. 평탄화는 원치 않는 표면 지형 및 표면 결함, 예컨대 거친 표면, 응집된 물질, 결정 격자 손상, 스크래치, 및 오염된 층 또는 물질을 제거하는데 유용하다.
화학 기계적 평탄화 또는 화학 기계적 연마 (CMP)는 가공물, 예컨대 반도체 웨이퍼를 평탄화 또는 연마하는데 사용되는 통상의 기술이다. 통상적인 CMP에서는, 웨이퍼 캐리어 또는 연마 헤드를 캐리어 조립체 상에 장착한다. 연마 헤드는 웨이퍼를 유지시키고, 웨이퍼를 CMP 장치 내 테이블 또는 압반 상에 장착된 연마 패드의 연마 층과 접촉하도록 위치시킨다. 캐리어 조립체는 웨이퍼와 연마 패드 사이에 제어가능한 압력을 제공한다. 동시에, 연마 매질 (예를 들어, 슬러리)이 연마 패드 상에 분배되고, 웨이퍼와 연마 패드 사이의 간극으로 인도된다. 연마를 실시하기 위해, 연마 패드 및 웨이퍼는 전형적으로 서로에 대하여 회전한다. 연마 패드가 웨이퍼 아래에서 회전할 때, 웨이퍼는 전형적으로 환상 연마 트랙 또는 연마 영역을 스위핑하고, 여기서 웨이퍼의 표면은 직접적으로 연마층과 대면한다. 웨이퍼 표면은 연마 층 및 표면 상의 연마 매질의 화학적 및 기계적 작용에 의해 연마되고 평면이 된다.
패드 표면 "컨디셔닝" 또는 "드레싱"은 안정한 연마 성능을 위해 일정한 연마 표면을 유지하는데 중요하다. 시간이 경과함에 따라 연마 패드의 연마 표면이 마모되면서, 연마 표면의 마이크로텍스쳐 상의 평활화가 일어나는데, 이러한 현상을 "글레이징(glazing)"이라 한다. 연마 패드 컨디셔닝은 전형적으로 연마 표면을 컨디셔닝 디스크로 기계적으로 연삭시킴으로써 달성된다. 컨디셔닝 디스크는, 전형적으로 내장된 다이아몬드 포인트로 구성된 거친 컨디셔닝 표면을 갖는다. 컨디셔닝 디스크는 연마가 정지된 CMP 공정에서의 간헐적인 중단 동안에 ("현장외") 또는 CMP 공정이 진행 중인 동안에 ("현장") 연마 표면과 접촉하게 된다. 전형적으로, 컨디셔닝 디스크는 연마 패드의 회전 축에 대하여 고정된 위치에서 회전하고, 연마 패드가 회전할 때 환상 컨디셔닝 영역을 스위핑한다. 기재된 바와 같은 컨디셔닝 공정은 패드 물질을 연삭시키고 갈고 연마 텍스쳐를 재생시키면서, 미시적 퍼로우(furrow)를 패드 표면 내로 절삭시킨다.
반도체 장치는 피쳐(feature)가 보다 미세해지고 금속화 층이 보다 많아짐에 따라 점점 더 복잡해지고 있다. 이러한 경향은 평면성을 유지하고 연마 결함을 제한하기 위해 연마 소모품의 개선된 성능을 요구한다. 연마 결함은 전도성 배선의 전기 절연 또는 단락을 생성시킬 수 있고, 이는 반도체 장치를 기능하지 않게 할 것이다. 일반적으로, 연마 결함, 예컨대 미세-스크래치 또는 채터 마크(chatter mark)를 감소시키기 위한 하나의 접근법은 보다 연질의 연마 패드를 사용하는 것임이 공지되어 있다.
연질 폴리우레탄 연마 층의 패밀리가 미국 특허 번호 7,074,115 (James, et al.)에 개시되어 있다. 제임스(James) 등은 이소시아네이트-말단 우레탄 예비중합체와 방향족 디아민 또는 폴리아민 경화제와의 반응 생성물을 포함하는 연마 패드를 개시하며, 여기서 반응 생성물은 적어도 0.1 부피 퍼센트의 기공률, 385 내지 750 l/Pa의, 40℃ 및 1 rad/sec에서의 KEL 에너지 손실 인자, 및 100 내지 400 MPa의, 40℃ 및 1 rad/sec에서의 탄성률 E'를 나타낸다.
상기 기재된 바와 같이, 최적의 연마 성능을 위해서는 화학 기계적 연마 패드의 표면을 다이아몬드 컨디셔닝하여 유리한 마이크로텍스쳐를 생성시키는 것이 필요하다. 그러나, 이러한 텍스쳐를 제임스 등에 의해 기재된 것과 같은 통상의 연마 층 물질에는 생성시키기가 어려운데, 이는 이러한 물질이 인장 파단 신율 값에 의해 측정된 바와 같은 높은 연성을 나타내기 때문이다. 결과적으로, 이들 물질이 다이아몬드 컨디셔닝 디스크에 의한 컨디셔닝에 적용되는 경우에, 컨디셔닝 디스크의 다이아몬드가 퍼로우를 패드 표면 내로 절삭시키기 보다는, 패드 물질을 절삭시키지 않고 단순히 밀어내기만 한다. 따라서, 다이아몬드 컨디셔닝 디스크에 의한 컨디셔닝의 결과, 이러한 통상의 물질의 표면에 텍스쳐가 거의 생성되지 않는다.
이러한 통상의 화학 기계적 연마 패드 물질과 관련된 또다른 문제가 패드 표면에 거대 홈 패턴을 형성하기 위한 기계 가공 동안 발생한다. 통상의 화학 기계적 연마 패드는 전형적으로 슬러리 유동을 촉진하고 패드-웨이퍼 계면으로부터 연마 파편을 제거하기 위해 그의 연마 표면에 홈 패턴 절삭부가 제공된다. 보통 이러한 홈은 선반 작업 또는 CNC 밀링 기계에 의해 연마 패드의 연마 표면 내에 절삭한다. 그러나, 연질의 패드 물질을 사용하는 경우에는, 다이아몬드 컨디셔닝의 문제와 유사한 문제가 발생하여, 절삭 비트가 지나간 후에, 패드 물질은 간단히 다시 복귀되고, 형성된 홈은 자체적으로 좁혀지게 된다. 따라서, 홈 품질이 불량하고, 이러한 연질 물질을 사용하여 상업적으로 허용되는 패드를 성공적으로 제조하기가 더욱 어려워진다. 이러한 문제는 패드 물질의 경도가 감소함에 따라 악화된다.
화학 기계적 연마에 대해 제시되는 또 다른 도전 과제는 기판이 원하는 정도로 연마되었을 때를 결정하는 것이다. 연마 종점을 결정하는 현장 방법이 개발되었다. 현장 광학 종점 검사 기술은 2개의 기본 카테고리: (1) 단일 파장에서의 반사된 광학 신호를 모니터링하는 것, 또는 (2) 다중 파장으로부터의 반사된 광학 신호를 모니터링하는 것으로 나뉠 수 있다. 광학 종점 검사에 사용되는 전형적인 파장은 가시 스펙트럼 (예를 들어, 400 내지 700 nm), 자외선 스펙트럼 (315 내지 400 nm) 및 적외선 스펙트럼 (예를 들어, 700 내지 1000 nm)의 파장을 포함한다. 미국 특허 번호 5,433,651에서, 루스티크(Lustig) 등은 레이저 공급원으로부터의 광을 웨이퍼 표면 상에 투과시키고, 반사된 신호를 모니터링하는, 단일 파장을 사용하는 중합체성 종점 검출 방법을 개시하였다. 웨이퍼 표면에서의 조성이 하나의 금속에서 다른 금속으로 변할 때, 반사율이 변한다. 이러한 반사율 변화는 이어서 연마 종점을 검출하는데 사용된다. 미국 특허 번호 6,106,662에서, 비비(Bibby) 등은 가시 범위의 광학 스펙트럼에서 반사광의 강도 스펙트럼을 획득하는 분광계를 사용하는 것을 개시하였다. 금속 CMP 적용에서, 비비 등은 연마 종점을 검출하기 위해 전체 스펙트럼을 사용하는 것을 교시한다.
이러한 광학 종점 기술을 수용하기 위해, 윈도우를 구비한 화학 기계적 연마 패드가 개발되었다. 예를 들어, 미국 특허 번호 5,605,760에서, 로버츠(Roberts)는 패드의 적어도 일부가 다양한 파장에 걸친 레이저 광에 대해 투과성인 연마 패드를 개시한다. 개시된 실시양태의 일부에서, 로버츠는 불투명한 패드에 투명한 윈도우 부분이 포함되는 연마 패드를 교시한다. 윈도우 부분은 성형된 연마 패드 내의 투명한 중합체의 로드(rod) 또는 플러그일 수 있다. 로드 또는 플러그는 연마 패드 내에 삽입 성형될 수 있거나 (즉, "일체형 윈도우"), 또는 성형 작업 후에 연마 패드의 절삭부 내로 설치될 수 있다 (즉, "플러그 인 플레이스 윈도우").
지방족 이소시아네이트 기재 폴리우레탄 물질, 예컨대 미국 특허 번호 6,984,163에 기재된 것은 넓은 광 스펙트럼에 걸쳐 개선된 광 투과율을 제공하였다. 불행하게도, 특히 이러한 지방족 폴리우레탄 윈도우는 까다로운 연마 적용에 요구되는 필수적인 내구성이 부족한 경향이 있다.
통상적인 중합체 기재 종점 검출 윈도우는 종종 330 내지 425 nm의 파장을 갖는 광에 대한 노출 시 바람직하지 않은 열화를 나타낸다. 그러나, 점점 더, 보다 얇은 물질 층 및 보다 소형의 장치 크기를 용이하게 하기 위해 반도체 연마 적용 시 종점 검출 목적으로 보다 짧은 파장을 갖는 광을 이용해야 한다는 압력이 있다.
또한, 반도체 장치는 피쳐가 보다 미세해지고 금속화 층이 보다 많아짐에 따라 점점 더 복잡해지고 있다. 이러한 경향은 평면성을 유지하고 연마 결함을 제한하기 위해 연마 소모품의 개선된 성능을 요구한다. 연마 결함은 전도성 배선의 전기 절연 또는 단락을 생성시킬 수 있고, 이는 반도체 장치를 기능하지 않게 할 것이다. 일반적으로, 연마 결함, 예컨대 미세-스크래치 또는 채터 마크를 감소시키기 위한 하나의 접근법은 보다 연질의 연마 층 물질을 사용하는 것임이 공지되어 있다. 따라서, 개선된 결함성 성능을 용이하게 하기 위해 보다 연질의 연마 층 물질을 사용하는 것에 대한 경향이 있다. 그럼에도 불구하고, 통상적인 윈도우 제제는 이러한 보다 연질의 연마 층 물질과 충분히 상용적이지 않고, 이는 연마 결함성의 증가를 일으키는 경향이 있다.
따라서, 낮은 결함 제제와 연관된 것과 밀접한 상관성이 있는 물리적 특성 프로파일을 제공할 뿐만 아니라, 또한 연마 층에 증진된 컨디셔닝 능력을 부여하는 (즉, 25 내지 150 μm/hr의 절삭 속도를 나타내는) 화학 기계적 연마 패드 및 이러한 화학 기계적 연마 패드에 사용하기 위한 개선된 중합체성 종점 검출 윈도우 제제에 대한 지속적인 필요성이 있다. 특히, ≤ 50 쇼어(Shore) D의 경도 및 또한 ≤ 400%의 파단 신율을 나타내고; 까다로운 연마 적용에 요구되는 내구성을 갖는 중합체성 종점 검출 윈도우 제제에 대한 지속적인 필요성이 있다.
본 발명은 연마 표면, 저부 표면, 및 연마 표면에서부터 저부 표면까지 연마 표면에 대하여 수직인 방향으로 측정된 평균 두께 TP- avg를 갖는 연마 층; 화학 기계적 연마 패드 내에 혼입되는 종점 검출 윈도우를 포함하는 화학 기계적 연마 패드를 제공하고, 여기서 종점 검출 윈도우는 플러그 인 플레이스 윈도우이고; 종점 검출 윈도우는 2 내지 6.5 중량%의 미반응 NCO 기를 갖는 이소시아네이트 말단 우레탄 예비중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 윈도우 예비중합체; 및, 적어도 5 중량%의 윈도우 이관능성 경화제; 적어도 5 중량%의, 분자당 적어도 1개의 질소 원자 및 분자당 평균 적어도 3개의 히드록실 기를 갖는 윈도우 아민 개시 폴리올 경화제; 및 25 내지 90 중량%의, 2,000 내지 100,000의 수 평균 분자량 MN 및 분자당 평균 3 내지 10개의 히드록실 기를 갖는 윈도우 고분자량 폴리올 경화제를 포함하는 윈도우 경화제 시스템을 포함하는 성분의 반응 생성물을 포함한다.
본 발명은 연마 표면, 저부 표면, 및 연마 표면에서부터 저부 표면까지 연마 표면에 대하여 수직인 방향으로 측정된 평균 두께 TP- avg를 갖는 연마 층; 화학 기계적 연마 패드 내에 혼입되는 종점 검출 윈도우를 포함하는 화학 기계적 연마 패드를 제공하고, 여기서 종점 검출 윈도우는 플러그 인 플레이스 윈도우이고; 종점 검출 윈도우는 2 내지 6.5 중량%의 미반응 NCO 기를 갖는 이소시아네이트 말단 우레탄 예비중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 윈도우 예비중합체; 및, 적어도 5 중량%의 윈도우 이관능성 경화제; 적어도 5 중량%의, 분자당 적어도 1개의 질소 원자 및 분자당 평균 적어도 3개의 히드록실 기를 갖는 윈도우 아민 개시 폴리올 경화제; 및 25 내지 90 중량%의, 2,000 내지 100,000의 수 평균 분자량 MN 및 분자당 평균 3 내지 10개의 히드록실 기를 갖는 윈도우 고분자량 폴리올 경화제를 포함하는 윈도우 경화제 시스템을 포함하는 성분의 반응 생성물을 포함하고; 여기서 윈도우 경화제 시스템은 반응성 수소 모이어티 농도를 갖고, 윈도우 예비중합체는 미반응 NCO 모이어티 농도를 갖고; 여기서 반응성 수소 모이어티 농도를 미반응 NCO 모이어티 농도로 나눈 값은 0.7 내지 1.2이다.
본 발명은 연마 표면, 저부 표면, 및 연마 표면에서부터 저부 표면까지 연마 표면에 대하여 수직인 방향으로 측정된 평균 두께 TP- avg를 갖는 연마 층; 화학 기계적 연마 패드 내에 혼입되는 종점 검출 윈도우를 포함하는 화학 기계적 연마 패드를 제공하고, 여기서 종점 검출 윈도우는 플러그 인 플레이스 윈도우이고; 종점 검출 윈도우는 2 내지 6.5 중량%의 미반응 NCO 기를 갖는 이소시아네이트 말단 우레탄 예비중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 윈도우 예비중합체; 및, 적어도 5 중량%의 윈도우 이관능성 경화제; 적어도 5 중량%의, 분자당 적어도 1개의 질소 원자 및 분자당 평균 적어도 3개의 히드록실 기를 갖는 윈도우 아민 개시 폴리올 경화제; 및 25 내지 90 중량%의, 2,000 내지 100,000의 수 평균 분자량 MN 및 분자당 평균 3 내지 10개의 히드록실 기를 갖는 윈도우 고분자량 폴리올 경화제를 포함하는 윈도우 경화제 시스템을 포함하는 성분의 반응 생성물을 포함하고; 여기서 윈도우 경화제 시스템은 반응성 수소 모이어티 농도를 갖고, 윈도우 예비중합체는 미반응 NCO 모이어티 농도를 갖고; 여기서 반응성 수소 모이어티 농도를 미반응 NCO 모이어티 농도로 나눈 값은 0.7 내지 1.2이고; 종점 검출 윈도우는 ≥ 1 g/cm3의 밀도; 0.1 부피% 미만의 기공률; 10 내지 50의 쇼어 D 경도; ≤ 400%의 파단 신율; 및 50 내지 100%의 800 nm에서의 광학 투과율을 나타낸다.
본 발명은 연마 표면, 저부 표면, 및 연마 표면에서부터 저부 표면까지 연마 표면에 대하여 수직인 방향으로 측정된 평균 두께 TP- avg를 갖는 연마 층; 화학 기계적 연마 패드 내에 혼입되는 종점 검출 윈도우를 포함하는 화학 기계적 연마 패드를 제공하고, 여기서 종점 검출 윈도우는 플러그 인 플레이스 윈도우이고; 종점 검출 윈도우는 2 내지 6.5 중량%의 미반응 NCO 기를 갖는 이소시아네이트 말단 우레탄 예비중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 윈도우 예비중합체; 및, 적어도 5 중량%의 윈도우 이관능성 경화제; 적어도 5 중량%의, 분자당 적어도 1개의 질소 원자 및 분자당 평균 적어도 3개의 히드록실 기를 갖는 윈도우 아민 개시 폴리올 경화제; 및 25 내지 90 중량%의, 2,000 내지 100,000의 수 평균 분자량 MN 및 분자당 평균 3 내지 10개의 히드록실 기를 갖는 윈도우 고분자량 폴리올 경화제를 포함하는 윈도우 경화제 시스템을 포함하는 성분의 반응 생성물을 포함하고; 여기서 윈도우 경화제 시스템은 반응성 수소 모이어티 농도를 갖고, 윈도우 예비중합체는 미반응 NCO 모이어티 농도를 갖고; 여기서 반응성 수소 모이어티 농도를 미반응 NCO 모이어티 농도로 나눈 값은 0.7 내지 1.2이고; 종점 검출 윈도우는 ≥ 1 g/cm3의 밀도; 0.1 부피% 미만의 기공률; 10 내지 50의 쇼어 D 경도; ≤ 400%의 파단 신율; 50 내지 100%의 800 nm에서의 광학 투과율; 및 25 내지 100%의 400 nm에서의 광학 투과율을 나타낸다.
본 발명은 연마 표면, 저부 표면, 및 연마 표면에서부터 저부 표면까지 연마 표면에 대하여 수직인 방향으로 측정된 평균 두께 TP- avg를 갖는 연마 층; 화학 기계적 연마 패드 내에 혼입되는 종점 검출 윈도우를 포함하는 화학 기계적 연마 패드를 제공하고, 여기서 종점 검출 윈도우는 플러그 인 플레이스 윈도우이고; 종점 검출 윈도우는 2 내지 6.5 중량%의 미반응 NCO 기를 갖는 이소시아네이트 말단 우레탄 예비중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 윈도우 예비중합체; 및, 적어도 5 중량%의 윈도우 이관능성 경화제; 적어도 5 중량%의, 분자당 적어도 1개의 질소 원자 및 분자당 평균 적어도 3개의 히드록실 기를 갖는 윈도우 아민 개시 폴리올 경화제; 및 25 내지 90 중량%의, 2,000 내지 100,000의 수 평균 분자량 MN 및 분자당 평균 3 내지 10개의 히드록실 기를 갖는 윈도우 고분자량 폴리올 경화제를 포함하는 윈도우 경화제 시스템을 포함하는 성분의 반응 생성물을 포함하고; 여기서 윈도우 경화제 시스템은 반응성 수소 모이어티 농도를 갖고, 윈도우 예비중합체는 미반응 NCO 모이어티 농도를 갖고; 여기서 반응성 수소 모이어티 농도를 미반응 NCO 모이어티 농도로 나눈 값은 0.7 내지 1.2이고; 연마 층은 2 내지 12 중량%의 미반응 NCO 기를 갖는 이소시아네이트 말단 우레탄 예비중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 연마 층 예비중합체; 및, 적어도 5 중량%의, 분자당 적어도 1개의 질소 원자 및 분자당 평균 적어도 3개의 히드록실 기를 갖는 연마 층 아민 개시 폴리올 경화제; 25 내지 95 중량%의, 2,500 내지 100,000의 수 평균 분자량 MN 및 분자당 평균 3 내지 10개의 히드록실 기를 갖는 연마 층 고분자량 폴리올 경화제; 및 0 내지 70 중량%의 연마 층 이관능성 경화제를 포함하는 연마 층 경화제 시스템을 포함하는 연마 층 성분의 반응 생성물을 포함하고; 연마 층은 ≥ 0.6 g/cm3의 밀도; 5 내지 40의 쇼어 D 경도; 100 내지 450%의 파단 신율; 및 25 내지 150 μm/hr의 절삭 속도를 나타내고; 연마 표면은 자기 기판, 광학 기판 및 반도체 기판으로부터 선택된 기판을 연마하도록 구성된다.
본 발명은, 압반, 광원 및 광센서를 갖는 화학 기계적 연마 장치를 제공하고; 적어도 하나의 기판을 제공하고; 본 발명의 화학 기계적 연마 패드를 제공하고; 압반 상에 화학 기계적 연마 패드를 설치하고; 임의로, 연마 표면과 기판 사이의 계면에 연마 매질을 제공하고; 연마 표면과 기판 사이의 동적 접촉을 생성시키고, 여기서 기판으로부터 적어도 일부 물질이 제거되고; 광원으로부터의 광을 종점 검출 윈도우를 통과해 투과시키고, 기판의 표면으로부터 반사되어 다시 종점 검출 윈도우를 통과해 광센서 상에 입사하는 광을 분석함으로써 연마 종점을 결정하는 것을 포함하는, 기판을 연마하는 방법을 제공한다.
도 1은 본 발명의 화학 기계적 연마 패드의 사시도의 도면이다.
도 2는 본 발명의 화학 기계적 연마 패드의 단면 절단면도의 도면이다.
도 3은 본 발명의 화학 기계적 연마 패드의 상면도이다.
도 4는 본 발명의 연마 층의 측면 사시도이다.
도 5는 본 발명의 화학 기계적 연마 패드의 단면의 측면 입면도이다.
도 6은 본 발명의 플러그 인 플레이스 종점 검출 윈도우의 측면 입면도이다.
도 7은 본 발명의 화학 기계적 연마 패드의 단면 절단면도의 도면이다.
도 8은 본 발명의 화학 기계적 연마 패드의 단면 절단면도의 도면이다.
도 9는 본 발명의 화학 기계적 연마 패드의 단면 절단면도의 도면이다.
도 10은 본 발명의 화학 기계적 연마 패드의 단면 절단면도의 도면이다.
도 11-12는 본 발명의 화학 기계적 연마 패드의 단면 절단면도의 도면이다.
도 13은 본 발명의 화학 기계적 연마 패드의 단면 절단면도의 도면이다.
도 14는 본 발명의 화학 기계적 연마 패드의 단면 절단면도의 도면이다.
도 15는 본 발명의 화학 기계적 연마 패드의 단면 절단면도의 도면이다.
40 미만의 쇼어 D 경도를 나타내는 통상의 연마 층은 전형적으로 매우 높은 파단 신율 값 (즉, > 600%)을 갖는다. 이러한 높은 파단 신율 값을 나타내는 물질은 기계가공 조작에 적용되는 경우에 가역적으로 변형되며, 이는 허용불가능하게 불량한 홈 형성 및 다이아몬드 컨디셔닝 동안의 불충분한 텍스쳐 생성을 초래한다. 본 발명의 화학 기계적 연마 패드는 바람직하게는 낮은 결함 연마 성능을 제공하기 위한 낮은 경도 (즉, 쇼어 D ≤ 40) 및 낮은 인장 신율 (즉, 파단 신율 ≤ 450%)의 특유의 조합 (이는 연마 층에서의 홈 형성을 용이하게 하기 위한 기계가공성 및 다이아몬드 컨디셔닝 디스크를 사용한 마이크로텍스쳐의 형성을 용이하게 하기 위한 컨디셔닝 능력 둘 다를 제공함)을 나타내는 연마 층을 갖는다. 또한, 본 발명의 연마 층에 의해 가능해진 특성들의 균형은, 예를 들어 반도체 장치의 전기적 완전성을 손상시킬 수 있는 미세-스크래치 결함의 생성에 의한 웨이퍼 표면의 손상 없이 반도체 웨이퍼를 연마하는 능력을 제공한다.
본 발명의 화학 기계적 연마 패드 (10)는 또한, 낮은 결함 연마 성능을 제공하기 위한 낮은 경도 (즉, 쇼어 D ≤ 50) 및 낮은 인장 신율 (즉, 파단 신율 ≤ 400%), 및 또한 연마 종점 검출을 용이하게 하기 위한 우수한 광학 특성의 특유의 조합을 나타내고; 까다로운 연마 적용에 요구되는 내구성을 갖는 종점 검출 윈도우 (30)를 갖는다.
본원 및 첨부된 청구범위에서 연마 표면 (14)을 갖는 화학 기계적 연마 패드 (10)에 관하여 사용된 용어 "평균 전체 두께, TT - avg"는 연마 표면 (14)에서부터 강성 층 (25)의 하부 표면 (27)까지 연마 표면 (14)에 대하여 법선 방향으로 측정된 화학 기계적 연마 패드의 평균 두께 TT를 의미한다. (도 1, 2, 5 및 7-15 참조).
본원 및 첨부된 청구범위에서 화학 기계적 연마 패드 (10)에 관하여 사용된 용어 "실질적으로 원형인 단면"은 중심 축 (12)에서부터 연마 층 (20)의 연마 표면 (14)의 외주 (15)까지의 단면의 가장 긴 반경 r이 중심 축 (12)에서부터 연마 표면 (14)의 외주 (15)까지의 단면의 가장 짧은 반경 r보다 ≤ 20% 더 긴 것을 의미한다. (도 1 참조).
본원 및 첨부된 청구범위에 사용된 용어 "연마 매질"은 입자 함유 연마 용액 및 비-입자-함유 연마 용액, 예컨대 연마제 무함유 및 반응성 액체 연마 용액을 포괄한다.
종점 검출 윈도우에 관하여 본원 및 첨부된 청구범위에 사용된 용어 "이중 통과 투과율" 또는 "DPT"는 하기 식을 사용하여 결정된다:
Figure pat00001
상기 식에서, IWSi, IWD, IASi 및 IAD는, SD1024F 분광사진기, 크세논 플래쉬 램프 및 3 mm 광섬유 케이블을 포함하는 베리티(Verity) SP2006 스펙트럼 간섭계를 사용하여, 원래 지점에서 종점 검출 윈도우의 제1 면에 대해 (수직으로) 3mm 광섬유 케이블의 발광 표면을 배치하고, 광을 윈도우의 두께 TW (도 6, 11-12 및 14-15 참조)에 관통시키고, 제1 면에 실질적으로 평행한 종점 검출 윈도우의 제2 면에 대해 위치된 표면으로부터 다시 윈도우의 두께 TW를 통과해 반사되는 광의 강도를 원래 지점에서 측정함으로써 측정되고; 여기서 IWSi는, 원래 지점으로부터 윈도우를 통과하고, 윈도우의 제2 면에 대해 배치된 규소 블랭킷 웨이퍼의 표면으로부터 다시 윈도우를 통과해 원래 지점으로 반사되는 광의 강도의 측정치이고; IWD는, 원래 지점으로부터 윈도우를 통과하고, 흑체의 표면으로부터 다시 윈도우를 통과해 원래 지점으로 반사되는 광의 강도의 측정치이고; IASi는, 원래 지점으로부터 종점 검출 윈도우의 두께 TW와 동일한 두께의 공기를 통과하고, 3 mm 광섬유 케이블의 발광 표면에 수직으로 배치된 규소 블랭킷 웨이퍼의 표면으로부터 반사되고, 다시 공기의 두께를 통과해 원래 지점으로 반사되는 광의 강도의 측정치이고; IAD는 3 mm 광섬유 케이블의 발광 표면에서의, 흑체로부터 반사된 광의 강도의 측정치이다.
본원 및 첨부된 청구범위에 사용된 용어 "DPT400"은 400 nm의 파장을 갖는 광에 대해 종점 검출 윈도우에 의해 나타난 DPT이다.
본원 및 첨부된 청구범위에 사용된 용어 "DPT800"은 800 nm의 파장을 갖는 광에 대해 종점 검출 윈도우에 의해 나타난 DPT이다.
본 발명의 화학 기계적 연마 패드 (10)는 바람직하게는 중심 축 (12)을 중심으로 회전하도록 구성된다. (도 1 및 9-10 참조). 바람직하게는, 연마 층 (20)의 연마 표면 (14)은 중심 축 (12)에 대하여 수직인 평면 (28)에 있다. 화학 기계적 연마 패드 (10)는 임의로, 중심 축 (12)에 대하여 85 내지 95°, 바람직하게는 중심 축 (12)에 대하여 90°의 각도 γ로 있는 평면 (28)에서 회전하도록 구성된다. 바람직하게는, 연마 층 (20)은 중심 축 (12)에 대하여 수직인, 실질적으로 원형인 단면을 갖는 연마 표면 (14)을 갖는다. 바람직하게는, 중심 축 (12)에 대하여 수직인 연마 표면 (14)의 단면의 반경 r은 단면에 대해 ≤ 20%만큼, 보다 바람직하게는 단면에 대해 ≤ 10%만큼 달라진다.
본 발명의 화학 기계적 연마 패드 (10)는 바람직하게는 자기 기판, 광학 기판 및 반도체 기판 중 적어도 하나로부터 선택된 기판의 연마를 용이하게 하도록 설계된다.
본 발명의 화학 기계적 연마 패드 (10)는 연마 표면 (14), 저부 표면 (17), 및 연마 표면 (14)에서부터 저부 표면 (17)까지 연마 표면 (14)에 대하여 수직인 방향으로 측정된 평균 두께 TP- avg를 갖는 연마 층 (20); 화학 기계적 연마 패드 (10) 내에 혼입되는 종점 검출 윈도우 (30)를 포함하고 (바람직하게는, 이로 이루어지고), 여기서 종점 검출 윈도우 (30)는 플러그 인 플레이스 윈도우이고; 종점 검출 윈도우 (30)는 2 내지 6.5 중량% (바람직하게는, 3 내지 6 중량%; 보다 바람직하게는, 5 내지 6 중량%; 가장 바람직하게는, 5.5 내지 6 중량%)의 미반응 NCO 기를 갖는 이소시아네이트 말단 우레탄 예비중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 윈도우 예비중합체; 및, 적어도 5 중량% (바람직하게는, 5 내지 70 중량%; 보다 바람직하게는, 10 내지 60 중량%; 가장 바람직하게는, 20 내지 40 중량%)의 윈도우 이관능성 경화제; 적어도 5 중량% (바람직하게는, 5 내지 25 중량%; 보다 바람직하게는, 5 내지 20 중량%; 가장 바람직하게는, 5 내지 15 중량%)의, 분자당 적어도 1개의 질소 원자 (바람직하게는, 1 내지 4개의 질소 원자; 보다 바람직하게는, 2 내지 4개의 질소 원자; 가장 바람직하게는, 2개의 질소 원자) 및 분자당 평균 적어도 3개 (바람직하게는, 3 내지 6개; 보다 바람직하게는, 3 내지 5개; 가장 바람직하게는, 4개)의 히드록실 기를 갖는 윈도우 아민 개시 폴리올 경화제; 및 25 내지 90 중량% (바람직하게는, 35 내지 90 중량%; 보다 바람직하게는, 40 내지 75 중량%; 가장 바람직하게는, 50 내지 65 중량%)의, 2,000 내지 100,000 (바람직하게는 2,500 내지 100,000; 보다 바람직하게는 5,000 내지 50,000; 가장 바람직하게는 7,500 내지 15,000)의 수 평균 분자량 MN 및 분자당 3 내지 10개 (바람직하게는, 4 내지 8개; 보다 바람직하게는, 5 내지 7개; 가장 바람직하게는, 6개)의 히드록실 기를 갖는 윈도우 고분자량 폴리올 경화제를 포함하는 윈도우 경화제 시스템을 포함하는 성분의 반응 생성물을 포함하고; 연마 층 (20)은 ≥ 0.6 g/cm3 (바람직하게는, 0.6 내지 1.2 g/cm3; 보다 바람직하게는 0.7 내지 1.1 g/cm3; 가장 바람직하게는 0.75 내지 1.0 g/cm3)의 밀도; 5 내지 40 (바람직하게는 5 내지 30; 보다 바람직하게는 5 내지 20; 가장 바람직하게는 5 내지 15)의 쇼어 D 경도; 100 내지 450% (바람직하게는 125 내지 425%; 보다 바람직하게는 150 내지 300%; 가장 바람직하게는 150 내지 200%)의 파단 신율; 및 25 내지 150 μm/hr (바람직하게는 30 내지 125 μm/hr; 보다 바람직하게는 30 내지 100 μm/hr; 가장 바람직하게는 30 내지 60 μm/hr)의 절삭 속도를 나타낸다.
화학 기계적 연마 패드 (10)는 바람직하게는, 0.6 g/cm3 초과의 밀도, 낮은 결함 연마 성능을 제공하기 위한 낮은 경도 (즉, 쇼어 D ≤ 40), 낮은 인장 신율 (즉, 파단 신율 ≤ 450%) 및 25 내지 150 μm/hr의 절삭 속도의 특유의 조합을 나타내는 연마 층 (20)을 갖고; 상기 특성들의 조합은 연마 층에서의 홈의 형성을 용이하게 하기 위한 기계가공성 및 다이아몬드 컨디셔닝 디스크를 사용한 마이크로텍스쳐 형성을 용이하게 하기 위한 컨디셔닝 능력 둘 다를 제공한다. 또한, 본 발명의 연마 층에 의해 가능해진 특성들의 균형은, 예를 들어 반도체 장치의 전기적 완전성을 손상시킬 수 있는 미세-스크래치 결함의 형성에 의한 웨이퍼 표면의 손상 없이 반도체 웨이퍼를 연마하는 능력을 제공한다.
바람직하게는, 연마 층 (20)은 2 내지 12 중량%의 미반응 NCO 기를 갖는 이소시아네이트 말단 우레탄 예비중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 연마 층 예비중합체; 및, 적어도 5 중량% (바람직하게는 5 내지 30 중량%; 보다 바람직하게는 5 내지 25 중량%; 가장 바람직하게는 5 내지 20 중량%)의, 분자당 적어도 1개의 질소 원자 (바람직하게는, 1 내지 4개의 질소 원자; 보다 바람직하게는, 2 내지 4개의 질소 원자; 가장 바람직하게는, 2개의 질소 원자) 및 분자당 평균 적어도 3개 (바람직하게는, 3 내지 6개; 보다 바람직하게는, 3 내지 5개; 가장 바람직하게는, 4개)의 히드록실 기를 갖는 연마 층 아민 개시 폴리올 경화제; 25 내지 95 중량% (바람직하게는, 35 내지 90 중량%; 보다 바람직하게는, 50 내지 75 중량%; 가장 바람직하게는, 60 내지 75 중량%)의, 2,500 내지 100,000 (바람직하게는, 5,000 내지 50,000; 보다 바람직하게는, 7,500 내지 25,000; 가장 바람직하게는, 10,000 내지 15,000)의 수 평균 분자량 MN 및 분자당 평균 3 내지 10개 (바람직하게는, 4 내지 8개; 보다 바람직하게는, 5 내지 7개; 가장 바람직하게는, 6개)의 히드록실 기를 갖는 연마 층 고분자량 폴리올 경화제; 및 0 내지 70 중량% (바람직하게는, 5 내지 60 중량%; 보다 바람직하게는, 10 내지 50 중량%; 보다 더 바람직하게는, 10 내지 30 중량%; 가장 바람직하게는, 10 내지 20 중량%)의 연마 층 이관능성 경화제를 포함하는 연마 층 경화제 시스템을 포함하는 연마 층 성분의 반응 생성물을 포함한다.
연마 층 예비중합체로서 및 윈도우 예비중합체로서 사용하기 위한 이소시아네이트 말단 우레탄 예비중합체는 바람직하게는 다관능성 이소시아네이트 및 예비중합체 폴리올을 포함하는 성분의 반응 생성물을 포함한다.
이소시아네이트 말단 우레탄 예비중합체의 제조에 사용되는 다관능성 이소시아네이트는 바람직하게는 지방족 다관능성 이소시아네이트, 방향족 다관능성 이소시아네이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다. 보다 바람직하게는, 다관능성 이소시아네이트는 2,4-톨루엔 디이소시아네이트; 2,6-톨루엔 디이소시아네이트; 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트; 나프탈렌-1,5-디이소시아네이트; 톨리딘 디이소시아네이트; 파라-페닐렌 디이소시아네이트; 크실릴렌 디이소시아네이트; 이소포론 디이소시아네이트; 헥사메틸렌 디이소시아네이트; 4,4'-디시클로헥실메탄 디이소시아네이트; 시클로헥산디이소시아네이트; 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 디이소시아네이트이다. 가장 바람직하게는, 다관능성 이소시아네이트는 2,4-톨루엔 디이소시아네이트; 2,6-톨루엔 디이소시아네이트; 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 디이소시아네이트이다.
이소시아네이트 말단 우레탄 예비중합체의 제조에 사용되는 예비중합체 폴리올은 바람직하게는 디올, 폴리올, 폴리올 디올, 이들의 공중합체 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다. 보다 바람직하게는, 예비중합체 폴리올은 폴리에테르 폴리올 (예를 들어, 폴리(옥시테트라메틸렌)글리콜, 폴리(옥시프로필렌)글리콜, 폴리(옥시에틸렌)글리콜); 폴리카르보네이트 폴리올; 폴리에스테르 폴리올; 폴리카프로락톤 폴리올; 이들의 혼합물; 및, 이들과 에틸렌 글리콜; 1,2-프로필렌 글리콜; 1,3-프로필렌 글리콜; 1,2-부탄디올; 1,3-부탄디올; 2-메틸-1,3-프로판디올; 1,4-부탄디올; 네오펜틸 글리콜; 1,5-펜탄디올; 3-메틸-1,5-펜탄디올; 1,6-헥산디올; 디에틸렌 글리콜; 디프로필렌 글리콜; 및 트리프로필렌 글리콜로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 저분자량 폴리올과의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다. 보다 더 바람직하게는, 예비중합체 폴리올은, 에틸렌 글리콜; 1,2-프로필렌 글리콜; 1,3-프로필렌 글리콜; 1,2-부탄디올; 1,3-부탄디올; 2-메틸-1,3-프로판디올; 1,4-부탄디올; 네오펜틸 글리콜; 1,5-펜탄디올; 3-메틸-1,5-펜탄디올; 1,6-헥산디올; 디에틸렌 글리콜; 디프로필렌 글리콜; 및 트리프로필렌 글리콜로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 저분자량 폴리올과 임의로 혼합된, 폴리테트라메틸렌 에테르 글리콜 (PTMEG); 폴리프로필렌 에테르 글리콜 (PPG); 및 폴리에틸렌 에테르 글리콜 (PEG) 중 적어도 하나로 이루어진 군으로부터 선택된다. 가장 바람직하게는, 예비중합체 폴리올은, 에틸렌 글리콜; 1,2-프로필렌 글리콜; 1,3-프로필렌 글리콜; 1,2-부탄디올; 1,3-부탄디올; 2-메틸-1,3-프로판디올; 1,4-부탄디올; 네오펜틸 글리콜; 1,5-펜탄디올; 3-메틸-1,5-펜탄디올; 1,6-헥산디올; 디에틸렌 글리콜; 디프로필렌 글리콜; 및 트리프로필렌 글리콜 중 적어도 하나와 혼합된 PPG를 포함한다.
상업적으로 입수가능한 PTMEG 기재 이소시아네이트 말단 우레탄 예비중합체의 예는 이뮤탄(Imuthane)® 예비중합체 (코임 유에스에이, 인크.(COIM USA, Inc.)로부터 입수가능함, 예컨대 PET-80A, PET-85A, PET-90A, PET-93A, PET-95A, PET-60D, PET-70D, PET-75D); 아디프렌(Adiprene)® 예비중합체 (켐투라(Chemtura)로부터 입수가능함, 예컨대 LF 800A, LF 900A, LF 910A, LF 930A, LF 931A, LF 939A, LF 950A, LF 952A, LF 600D, LF 601D, LF 650D, LF 667, LF 700D, LF750D, LF751D, LF752D, LF753D 및 L325); 안두르(Andur)® 예비중합체 (앤더슨 디벨롭먼트 캄파니(Anderson Development Company)로부터 입수가능함, 예컨대 70APLF, 80APLF, 85APLF, 90APLF, 95APLF, 60DPLF, 70APLF, 75APLF)를 포함한다.
상업적으로 입수가능한 PPG 기재 이소시아네이트 말단 우레탄 예비중합체의 예는 이뮤탄® 예비중합체 (코임 유에스에이, 인크.로부터 입수가능함, 예컨대 PPT-80A, PPT-90A, PPT-95A, PPT-65D, PPT-75D); 아디프렌® 예비중합체 (켐투라로부터 입수가능함, 예컨대 LFG 963A, LFG 964A, LFG 740D); 및 안두르® 예비중합체 (앤더슨 디벨롭먼트 캄파니로부터 입수가능함, 예컨대 8000APLF, 9500APLF, 6500DPLF, 7501DPLF)를 포함한다.
비-TDI 기재 이소시아네이트 말단 우레탄 예비중합체가 또한 사용될 수 있다. 예를 들어, 이소시아네이트 말단 우레탄 예비중합체는 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트 (MDI)와 폴리올, 예컨대 폴리테트라메틸렌 글리콜 (PTMEG) (임의적인 디올, 예컨대 1,4-부탄디올 (BDO)도 허용됨)의 반응에 의해 형성된 것을 포함한다. 이러한 이소시아네이트 말단 우레탄 예비중합체가 사용되는 경우에, 미반응 이소시아네이트 (NCO) 농도는 바람직하게는 4 내지 10 중량% (보다 바람직하게는 4 내지 8 중량%, 가장 바람직하게는 5 내지 7 중량%)이다. 이러한 카테고리의 상업적으로 입수가능한 이소시아네이트 말단 우레탄 예비중합체의 예는 이뮤탄® 예비중합체 (코임 유에스에이, 인크.로부터 입수가능함, 예컨대 27-85A, 27-90A, 27-95A); 안두르® 예비중합체 (앤더슨 디벨롭먼트 캄파니로부터 입수가능함, 예컨대 IE75AP, IE80AP, IE 85AP, IE90AP, IE95AP, IE98AP); 및 비브라탄(Vibrathane)® 예비중합체 (켐투라로부터 입수가능함, 예컨대 B625, B635, B821)를 포함한다.
연마 층 예비중합체 및 윈도우 예비중합체는 바람직하게는, 0.1 중량% 미만의 유리 톨루엔 디이소시아네이트 (TDI) 단량체 함량을 갖는 이소시아네이트 말단 우레탄 예비중합체로부터 선택된다.
연마 층 예비중합체 및 윈도우 예비중합체는 바람직하게는, 분자당 평균 2개의 반응성 이소시아네이트 기 (즉, NCO)를 갖는 이소시아네이트 말단 우레탄 예비중합체로부터 선택된다.
연마 층 이관능성 경화제 및 윈도우 이관능성 경화제는 바람직하게는 각각 독립적으로 이관능성 디올 경화제 및 이관능성 디아민 경화제로 이루어진 군으로부터 선택된다. 보다 바람직하게는, 연마 층 이관능성 경화제 및 윈도우 이관능성 경화제는 각각 독립적으로 디에틸톨루엔디아민 (DETDA); 3,5-디메틸티오-2,4-톨루엔디아민 및 그의 이성질체; 3,5-디에틸톨루엔-2,4-디아민 및 그의 이성질체 (예를 들어, 3,5-디에틸톨루엔-2,6-디아민); 4,4'-비스-(sec-부틸아미노)-디페닐메탄; 1,4-비스-(sec-부틸아미노)-벤젠; 4,4'-메틸렌-비스-(2-클로로아닐린); 4,4'-메틸렌-비스-(3-클로로-2,6-디에틸아닐린) (MCDEA); 폴리테트라메틸렌옥시드-디-p-아미노벤조에이트; N,N'-디알킬디아미노 디페닐 메탄; p,p'-메틸렌 디아닐린 (MDA); m-페닐렌디아민 (MPDA); 4,4'-메틸렌-비스-(2-클로로아닐린) (MBOCA); 4,4'-메틸렌-비스-(2,6-디에틸아닐린) (MDEA); 4,4'-메틸렌-비스-(2,3-디클로로아닐린) (MDCA); 4,4'-디아미노-3,3'-디에틸-5,5'-디메틸 디페닐메탄, 2,2',3,3'-테트라클로로 디아미노 디페닐메탄; 트리메틸렌 글리콜 디-p-아미노벤조에이트; 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다. 보다 더 바람직하게는, 연마 층 이관능성 경화제 및 윈도우 이관능성 경화제는 각각 독립적으로 4,4'-메틸렌-비스-(2-클로로아닐린) (MBOCA); 4,4'-메틸렌-비스-(3-클로로-2,6-디에틸아닐린) (MCDEA); 및 이들의 이성질체로 이루어진 군으로부터 선택된다. 가장 바람직하게는, 연마 층 이관능성 경화제 및 윈도우 이관능성 경화제는 각각 4,4'-메틸렌-비스-(2-클로로아닐린) (MBOCA)이다.
연마 층 아민 개시 경화제 및 윈도우 아민 개시 경화제는 바람직하게는 각각 독립적으로 분자당 적어도 1개의 질소 원자 (바람직하게는, 1 내지 4개의 질소 원자; 보다 바람직하게는, 2 내지 4개의 질소 원자; 가장 바람직하게는, 2개의 질소 원자) 및 분자당 평균 적어도 3개 (바람직하게는, 3 내지 6개; 보다 바람직하게는, 3 내지 5개; 가장 바람직하게는, 4개)의 히드록실 기를 갖는 아민 개시 폴리올 경화제로 이루어진 군으로부터 선택된다. 연마 층 아민 개시 경화제 및 윈도우 아민 개시 경화제가 선택되는 아민 개시 폴리올 경화제는 바람직하게는 ≤ 700 (보다 바람직하게는, 150 내지 650; 보다 더 바람직하게는, 200 내지 500; 가장 바람직하게는, 250 내지 300)의 수 평균 분자량 MN을 갖는다.
연마 층 아민 개시 경화제 및 윈도우 아민 개시 경화제가 선택되는 아민 개시 폴리올 경화제는 바람직하게는 350 내지 1,200 mg KOH/g (보다 바람직하게는, 400 내지 1,000 mg KOH/g; 가장 바람직하게는, 600 내지 850 mg KOH/g)의 히드록실가 (ASTM 시험 방법 D4274-11에 의해 결정된 바와 같음)를 갖는다.
상업적으로 입수가능한 아민 개시 폴리올 경화제의 예는 보라놀(Voranol)® 패밀리의 아민 개시 폴리올 (더 다우 케미칼 캄파니(The Dow Chemical Company)로부터 입수가능함); 쿼드롤(Quadrol)® 특수 폴리올 (N,N,N',N'-테트라키스 (2-히드록시프로필 에틸렌 디아민))(바스프(BASF)로부터 입수가능함); 플러라콜(Pluracol)® 아민 기재 폴리올 (바스프로부터 입수가능함); 멀트라놀(Multranol)® 아민 기재 폴리올 (바이엘 머티리얼사이언스 엘엘씨(Bayer MaterialScience LLC)로부터 입수가능함); 트리이소프로판올아민 (TIPA) (더 다우 케미칼 캄파니로부터 입수가능함); 및 트리에탄올아민 (TEA) (말린크로트 베이커 인크.(Mallinckrodt Baker Inc.)로부터 입수가능함)을 포함한다. 다수의 바람직한 아민 개시 폴리올 경화제는 표 1에 열거되어 있다.
<표 1>
Figure pat00002
연마 층 고분자량 폴리올 경화제 및 윈도우 고분자량 폴리올 경화제는 바람직하게는 각각 독립적으로 분자당 평균 3 내지 10개 (보다 바람직하게는, 4 내지 8개; 보다 더 바람직하게는, 5 내지 7개; 가장 바람직하게는, 6개)의 히드록실 기를 갖는 고분자량 폴리올 경화제로 이루어진 군으로부터 선택된다.
연마 층 고분자량 폴리올 경화제가 선택되는 고분자량 폴리올 경화제는 바람직하게는 연마 층 경화제 시스템에 사용되는 연마 층 아민 개시 폴리올 경화제의 수 평균 분자량 MN보다 높은 수 평균 분자량 MN을 갖고; 바람직하게는 연마 층 경화제 시스템에 사용되는 연마 층 아민 개시 경화제의 히드록실가보다 낮은 히드록실가를 갖는다. 바람직하게는, 연마 층 (20)의 형성에 사용되는 연마 층 고분자량 폴리올 경화제는 2,500 내지 100,000 (보다 바람직하게는, 5,000 내지 50,000; 보다 더 바람직하게는, 7,500 내지 25,000; 가장 바람직하게는, 10,000 내지 15,000)의 수 평균 분자량 MN을 갖는다.
윈도우 고분자량 폴리올 경화제가 선택되는 고분자량 폴리올 경화제는 바람직하게는 윈도우 경화제 시스템에 사용되는 윈도우 아민 개시 폴리올 경화제의 수 평균 분자량 MN보다 높은 수 평균 분자량 MN을 갖고; 바람직하게는 윈도우 경화제 시스템에 사용되는 윈도우 아민 개시 경화제의 히드록실가보다 낮은 히드록실가를 갖는다. 바람직하게는, 윈도우 (30)의 형성에 사용되는 윈도우 고분자량 폴리올 경화제는 2,000 내지 100,000 (보다 바람직하게는, 2,500 내지 100,000; 보다 더 바람직하게는 5,000 내지 50,000; 가장 바람직하게는, 7,500 내지 15,000)의 수 평균 분자량 MN을 갖는다.
상업적으로 입수가능한 고분자량 폴리올 경화제의 예는 스펙플렉스(Specflex)® 폴리올, 보라놀® 폴리올 및 보랄룩스(Voralux)® 폴리올 (더 다우 케미칼 캄파니로부터 입수가능함); 멀트라놀® 특수 폴리올 및 울트라셀(Ultracel)® 가요성 폴리올 (바이엘 머티리얼사이언스 엘엘씨로부터 입수가능함); 및 플러라콜® 폴리올 (바스프로부터 입수가능함)을 포함한다. 다수의 바람직한 고분자량 폴리올 경화제는 표 2에 열거되어 있다.
<표 2>
Figure pat00003
바람직하게는, 윈도우 경화제 시스템의 성분에 함유된 반응성 수소 기의 총합 (즉, 아민 (NH2) 기 및 히드록실 (OH) 기의 총합)을 본 발명의 화학 기계적 연마 패드 (10)의 종점 검출 윈도우 (30)의 형성에 사용되는 윈도우 예비중합체 내의 미반응 이소시아네이트 (NCO) 기로 나눈 값 (즉, 화학량론적 비)은 0.7 내지 1.2 (보다 바람직하게는, 0.8 내지 1.10; 보다 더 바람직하게는, 0.95 내지 1.05; 가장 바람직하게는, 0.98 내지 1.02)이다.
바람직하게는, 연마 층 경화제 시스템의 성분에 함유된 반응성 수소 기의 총합 (즉, 아민 (NH2) 기 및 히드록실 (OH) 기의 총합)을 본 발명의 화학 기계적 연마 패드 (10)의 연마 층 (20)의 형성에 사용되는 연마 층 예비중합체 내의 미반응 이소시아네이트 (NCO) 기로 나눈 값 (즉, 화학량론적 비)은 0.85 내지 1.15 (보다 바람직하게는 0.90 내지 1.10; 가장 바람직하게는 0.95 내지 1.05)이다.
본 발명의 화학 기계적 연마 패드 (10)의 종점 검출 윈도우 (30)는 바람직하게는 ≥ 1 g/cm3 (바람직하게는, 1.05 내지 1.2 g/cm3; 보다 바람직하게는 1.1 내지 1.2 g/cm3; 가장 바람직하게는 1.1 내지 1.15 g/cm3)의 밀도; 0.1 부피% 미만의 기공률; 10 내지 50 (바람직하게는, 15 내지 45; 보다 바람직하게는, 20 내지 40; 가장 바람직하게는, 25 내지 35)의 쇼어 D 경도; 및 ≤ 400% (바람직하게는, 150 내지 400%; 보다 바람직하게는, 200 내지 400%; 가장 바람직하게는, 250 내지 400%)의 파단 신율을 나타낸다.
본 발명의 화학 기계적 연마 패드 (10)의 종점 검출 윈도우 (30)는 바람직하게는 실시예에서 본원에 제시된 조건 하에 측정된 바와 같은 30 내지 100% (바람직하게는, 30 내지 85%; 보다 바람직하게는, 50 내지 85%; 가장 바람직하게는, 60 내지 80%)의 800 nm에서의 이중 통과 투과율 DPT800을 나타낸다. 바람직하게는, 본 발명의 화학 기계적 연마 패드 (10)의 종점 검출 윈도우 (30)는 실시예에서 본원에 제시된 조건 하에 측정된 바와 같은 30 내지 100% (바람직하게는, 30 내지 85%; 보다 바람직하게는, 50 내지 85%; 가장 바람직하게는, 60 내지 85%)의 DPT800; 및 실시예에서 본원에 제시된 조건 하에 측정된 바와 같은 25 내지 100% (바람직하게는, 25 내지 85%; 보다 바람직하게는, 40 내지 85%; 가장 바람직하게는, 45 내지 85%)의 400 nm에서의 이중 통과 투과율 DPT400을 나타낸다.
바람직하게는, 본 발명의 화학 기계적 연마 패드 (10) 내에 혼입되는 종점 검출 윈도우 (30)는 플러그 인 플레이스 윈도우이다. (도 7-9 및 11-15 참조). 플러그 인 플레이스 종점 검출 윈도우 (30)는 연마 표면 (14)의 평면 (28)에 대하여 수직인 축 B를 따라 측정된 두께 TW를 갖는다. (도 6, 11-12 및 14-15 참조).
임의로, 종점 검출 윈도우 (30)는 연마 층 (20) 내에 혼입된다. (도 7-9 및 13 참조). 플러그 인 플레이스 종점 검출 윈도우 (30)가 연마 층 (20) 내에 혼입되는 경우에, 연마 층 (20)은 연마 층 (20)의 두께 TP를 통해 연장되는 관통 통로 (35)를 확장시키는 카운터보어(counterbore) 개구부 (40)를 추가로 포함하고, 여기서 카운터보어 개구부 (40)는 연마 표면 (14) 상에서 개방되고, 카운터보어 개구부 (40)와 관통 통로 (35) 사이의 계면에서, 축 A에 평행하고 연마 표면 (14)의 평면 (28)에 대하여 수직인 축 B를 따른 깊이 DO에 레지 (45)를 형성한다. 바람직하게는, 레지 (45)는 연마 표면 (14)에 평행이다. 바람직하게는, 카운터보어 개구부는 축 A에 평행한 축을 갖는 원통형 체적을 한정한다. 바람직하게는, 카운터보어 개구부는 비-원통형 체적을 한정한다. 바람직하게는, 플러그 인 플레이스 종점 검출 윈도우 (30)는 카운터보어 개구부 (40) 내에 배치된다. 바람직하게는, 플러그 인 플레이스 종점 검출 윈도우 (30)는 카운터보어 개구부 (40) 내에 배치되고, 연마 층 (20)에 부착된다. 바람직하게는, 플러그 인 플레이스 종점 검출 윈도우 블록 (30)은 초음파 용접 및 접착제 중 적어도 하나를 사용하여 연마 층 (20)에 부착된다. 바람직하게는, 축 A에 평행하고 연마 표면 (14)의 평면 (28)에 대하여 수직인 축 B를 따른 카운터보어 개구부의 평균 깊이 DO- avg는 5 내지 75 mil (바람직하게는 10 내지 60 mil; 보다 바람직하게는 15 내지 50 mil; 가장 바람직하게는, 20 내지 40 mil)이다. 바람직하게는, 카운터보어 개구부의 평균 깊이 DO- avg는 플러그 인 플레이스 종점 검출 윈도우 (30)의 평균 두께 TW - avg 이상이다. 보다 바람직하게는, 카운터보어 개구부의 평균 깊이 DO- avg는 하기 관계를 만족시킨다.
Figure pat00004
보다 바람직하게는, 카운터보어 개구부의 평균 깊이 DO- avg는 하기 관계를 만족시킨다.
Figure pat00005
연마 층 (20)은 임의로 복수의 미세요소를 추가로 포함한다. 바람직하게는, 복수의 미세요소는 연마 층 (20) 전체에 걸쳐 균일하게 분산된다. 바람직하게는, 복수의 미세요소는 포획된 기포, 중공 코어 중합체성 물질, 액체 충전된 중공 코어 중합체성 물질, 수용성 물질 및 불용성 상 물질 (예를 들어, 미네랄 오일)로부터 선택된다. 보다 바람직하게는, 복수의 미세요소는 연마 층 (20) 전체에 걸쳐 균일하게 분포된 포획된 기포 및 중공 코어 중합체성 물질로부터 선택된다. 바람직하게는, 복수의 미세요소는 150 μm 미만 (보다 바람직하게는 50 μm 미만; 가장 바람직하게는 10 내지 50 μm)의 중량 평균 직경을 갖는다. 바람직하게는, 복수의 미세요소는 폴리아크릴로니트릴 또는 폴리아크릴로니트릴 공중합체의 쉘 벽을 갖는 중합체성 마이크로벌룬 (예를 들어, 악조 노벨(Akzo Nobel)로부터의 엑스판셀(Expancel)®)을 포함한다. 바람직하게는, 복수의 미세요소는 0 내지 35 부피% 기공률 (보다 바람직하게는 10 내지 25 부피%의 기공률)로 연마 층 (20) 내에 혼입된다.
연마 층 (20)은 다공성 및 비다공성 (즉, 비충전) 구조 둘 다로 제공될 수 있다. 바람직하게는, 연마 층 (20)은 ASTM D1622에 따라 측정된 바와 같은 ≥ 0.6 g/cm3의 밀도를 나타낸다. 보다 바람직하게는, 연마 층 (20)은 ASTM D1622에 따라 측정된 바와 같은 0.6 내지 1.2 g/cm3 (보다 더 바람직하게는 0.7 내지 1.1 g/cm3; 가장 바람직하게는 0.75 내지 1.0 g/cm3)의 밀도를 나타낸다.
본 발명의 화학 기계적 연마 패드 (10)의 연마 층 (20)의 형성에 바람직하게 사용되는 특유한 연마 층 경화제 시스템은 낮은 경도 및 또한 ASTM D412에 따라 측정된 바와 같은 100 내지 450%의 파단 신율을 제공한다. 바람직하게는, 연마 층 (20)은 ASTM D412에 따라 측정된 바와 같은 125 내지 425% (보다 더 바람직하게는 150 내지 300%; 가장 바람직하게는 150 내지 200%)의 파단 신율을 나타낸다.
바람직하게는, 연마 층 (20)은 ASTM D2240에 따라 측정된 바와 같은 5 내지 40의 쇼어 D 경도를 나타낸다. 보다 바람직하게는, 연마 층 (20)은 ASTM D2240에 따라 측정된 바와 같은 5 내지 30 (보다 더 바람직하게는 5 내지 20; 가장 바람직하게는 5 내지 15)의 쇼어 D 경도를 나타낸다.
바람직하게는, 연마 층 (20)은 실시예에서 본원에 기재된 방법을 사용하여 측정된 바와 같은 25 내지 150 μm/hr의 절삭 속도를 나타낸다. 보다 바람직하게는, 연마 층 (20)은 실시예에서 본원에 기재된 방법을 사용하여 측정된 바와 같은 30 내지 125 μm/hr (보다 더 바람직하게는 30 내지 100 μm/hr; 가장 바람직하게는 30 내지 60 μm/hr)의 절삭 속도를 나타낸다.
통상의 기술자는 주어진 연마 조작을 위한 화학 기계적 연마 패드 (10)에 사용하기에 적합한 두께 TP를 갖는 연마 층 (20)을 선택하는 방법을 이해할 것이다. 바람직하게는, 연마 층 (20)은 연마 표면 (14)의 평면 (28)에 대하여 수직인 축 (A)을 따라 평균 두께 TP- avg를 나타낸다. 보다 바람직하게는, 평균 두께 TP- avg는 20 내지 150 mil (보다 바람직하게는 30 내지 125 mil; 가장 바람직하게는 40 내지 120 mil)이다. (도 2, 5 및 7-15 참조).
바람직하게는, 연마 층 (20)의 연마 표면 (14)은 기판을 연마하도록 구성된다. 바람직하게는, 연마 표면 (14)은 자기 기판, 광학 기판 및 반도체 기판 중 적어도 하나로부터 선택된 기판 (보다 바람직하게는, 반도체 기판; 가장 바람직하게는, 반도체 웨이퍼)을 연마하도록 구성된다. 연마 층 (20)의 연마 표면 (14)은 바람직하게는 기판의 연마를 용이하게 하는 마크로텍스쳐 및 마이크로텍스쳐 중 적어도 하나를 나타낸다. 바람직하게는, 연마 표면 (14)는 마크로텍스쳐를 나타내며, 여기서 마크로텍스쳐는 (i) 수막현상 중 적어도 하나를 완화시키는 것; (ii) 연마 매질 유동에 영향을 주는 것; (iii) 연마 층의 강성을 변형시키는 것; (iv) 에지 효과(edge effect)를 감소시키는 것; 및 (v) 연마 표면 (14)과 연마되는 기판 사이의 영역으로부터의 연마 파편의 전달을 용이하게 하는 것 중 적어도 하나를 수행하도록 설계된다.
연마 표면 (14)은 바람직하게는 천공 및 홈 중 적어도 하나로부터 선택된 마크로텍스쳐를 나타낸다. 바람직하게는, 천공은 연마 표면 (14)으로부터 연마 층 (20)의 두께를 통해 일부분 또는 끝까지 연장될 수 있다. 바람직하게는, 홈은 연마 동안 패드 (10)의 회전 시 적어도 하나의 홈이 기판 위를 스위핑하도록 연마 표면 (14) 상에 배열된다. 바람직하게는, 홈은 곡선형 홈, 선형 홈 및 이들의 조합으로부터 선택된다. 홈은 ≥ 10 mil (바람직하게는, 10 내지 150 mil)의 깊이를 나타낸다. 바람직하게는, 홈은, ≥ 10 mil, ≥ 15 mil 및 15 내지 150 mil로부터 선택된 깊이; ≥ 10 mil 및 10 내지 100 mil로부터 선택된 폭; 및 ≥ 30 mil, ≥ 50 mil, 50 내지 200 mil, 70 내지 200 mil 및 90 내지 200 mil로부터 선택된 피치의 조합을 갖는 적어도 2개의 홈을 포함하는 홈 패턴을 형성한다.
바람직하게는, 연마 층 (20)은 그에 혼입되는 < 1 ppm의 연삭 입자를 함유한다.
바람직하게는, 본 발명의 화학 기계적 연마 패드 (10)는 상부 표면 (26) 및 하부 표면 (27)을 갖는 강성 층 (25); 및, 연마 층 (20)의 저부 표면 (17)과 강성 층 (25)의 상부 표면 (26) 사이에 개재되는 핫 멜트 접착제 (23)를 추가로 포함하고; 여기서 핫 멜트 접착제 (23)는 연마 층 (20)을 강성 층 (25)에 접합시킨다. (도 2, 5 및 7-15 참조).
바람직하게는, 연마 종점 검출을 용이하게 하기 위해, 관통 통로 (35)는 강성 층 (25)을 통해 연장된다. (도 8 및 10-15 참조).
바람직하게는, 강성 층 (25)은 중합체, 금속, 강화 중합체 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 물질로 제조된다. 보다 바람직하게는, 강성 층 (25)은 중합체로 제조된다. 가장 바람직하게는, 강성 층 (25)은 폴리에스테르, 나일론, 에폭시, 섬유유리 강화 에폭시; 및 폴리카르보네이트로 이루어진 군으로부터 선택된 중합체 (보다 바람직하게는, 폴리에스테르; 보다 더 바람직하게는, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 폴리에스테르; 가장 바람직하게는, 이축 연신 폴리에틸렌 테레프탈레이트 폴리에스테르)로 제조된다.
임의로, 연마 종점 검출을 용이하게 하기 위해, 강성 층 (25)은 광의 검출 파장 (또는 파장들)에서의 광 (본 발명의 화학 기계적 연마 패드 (10)가 이에 대해 설계됨)에 투과성인 물질로부터 선택된다. 강성 층 (25)이 이러한 투과성 물질로 구성된 경우에, 관통 통로 (35)는 임의로 강성 층 (25)을 통해 연장되지 않는다. (도 7 및 9 참조).
바람직하게는, 강성 층 (25)은 > 5 내지 60 mil (보다 바람직하게는, 6 내지 30 mil; 보다 더 바람직하게는, 6 내지 15 mil; 가장 바람직하게는, 6 내지 10 mil)의 평균 두께를 갖는다.
바람직하게는, 강성 층 (25)의 상부 표면 (26) 및 하부 표면 (27)은 둘 다 홈을 갖지 않는다. 보다 바람직하게는, 상부 표면 (26) 및 하부 표면 (27)은 둘 다 평활면이다. 가장 바람직하게는, 상부 표면 (26) 및 하부 표면 (27)은 광학 프로필로미터를 사용하여 결정된 바와 같은 1 내지 500 nm (바람직하게는, 1 내지 100 nm; 보다 바람직하게는, 10 내지 50 nm; 가장 바람직하게는 20 내지 40 nm)의 조도 Ra를 갖는다.
바람직하게는, 강성 층 (25)은 ASTM D882-12에 따라 측정된, ≥ 100 MPa (보다 바람직하게는, 1,000 내지 10,000 MPa; 보다 더 바람직하게는, 2,500 내지 7,500 MPa; 가장 바람직하게는, 3,000 내지 7,000 MPa)의 영률(Young's Modulus)을 나타낸다.
바람직하게는, 강성 층 (25)은 < 0.1 부피% (보다 바람직하게는, < 0.01 부피%)의 공극 분율을 나타낸다.
바람직하게는, 강성 층 (25)은 > 5 내지 60 mil (바람직하게는, 6 내지 30 mil; 보다 바람직하게는, 6 내지 15 mil; 가장 바람직하게는, 6 내지 10 mils)의 평균 두께; 및 ASTM D882-12에 따라 측정된, ≥ 100 MPa (바람직하게는, 1,000 내지 10,000 MPa; 보다 바람직하게는, 2,500 내지 7,500 MPa; 가장 바람직하게는, 3,000 내지 7,000 MPa)의 영률을 갖는 이축 연신 폴리에틸렌 테레프탈레이트로 제조된다.
통상의 기술자는 화학 기계적 연마 패드 (10)에 사용하기에 적절한 핫 멜트 접착제 (23)를 선택하는 방법을 알 것이다. 바람직하게는, 핫 멜트 접착제 (23)는 경화된 반응성 핫 멜트 접착제이다. 보다 바람직하게는, 핫 멜트 접착제 (23)는, 그의 비경화 상태에서 50 내지 150℃, 바람직하게는 115 내지 135℃의 용융 온도를 나타내고, 용융 후에 ≤ 90분의 포트 수명을 나타내는 경화된 반응성 핫 멜트 접착제이다. 가장 바람직하게는, 비경화 상태의 핫 멜트 접착제 (23)는 폴리우레탄 수지 (예를 들어, 롬 앤드 하스 캄파니(Rohm and Haas Company)로부터 입수가능한 모르-멜트(Mor-Melt)™ R5003)를 포함한다.
화학 기계적 연마 패드 (10)는 바람직하게는 연마 기계의 압반과 상호연결되도록 구성된다. 바람직하게는, 화학 기계적 연마 패드 (10)는 연마 기계의 압반에 부착되도록 구성된다. 화학 기계적 연마 패드 (10)는 감압성 접착제 및 진공 중 적어도 하나를 사용하여 압반에 부착될 수 있다.
바람직하게는, 화학 기계적 연마 패드 (10)는 강성 층 (25)의 하부 표면 (27)에 적용되는 감압성 압반 접착제 (70)를 포함한다. 통상의 기술자는 감압성 압반 접착제 층 (70)으로서 사용하기에 적절한 감압성 접착제를 선택하는 방법을 알 것이다. 바람직하게는, 화학 기계적 연마 패드 (10)는 감압성 압반 접착제 층 (70) 상에 적용되는 이형 라이너 (75)를 또한 포함할 것이고, 여기서 감압성 압반 접착제 층 (70)은 강성 층 (25)의 하부 표면 (27)과 이형 라이너 (75) 사이에 개재된다. (도 2, 5, 7-8 및 11-15 참조).
임의로, 화학 기계적 연마 패드 (10)는 적층물 표면 (52) 및 압반 표면 (55)을 갖는 서브패드 (50); 및, 강성 층 (25)의 하부 표면 (27)과 서브패드 (50)의 적층물 표면 (52) 사이에 개재되는 적층물 접착제 (60)를 추가로 포함하고; 여기서 적층물 접착제 (60)는 강성 층 (25)을 서브패드 (50)에 접합시키고, 감압성 압반 접착제 층 (70)은 서브패드 (50)의 압반 표면 (55)에 적용된다. 바람직하게는, 화학 기계적 연마 패드 (10)는 감압성 압반 접착제 층 (70) 상에 적용되는 이형 라이너 (75)를 또한 포함할 것이고, 여기서 감압성 압반 접착제 층 (70)은 서브패드 (50)의 압반 표면 (55)과 이형 라이너 (75) 사이에 개재된다. (도 5 및 12-15 참조).
주어진 연마 적용에 따라 임의적인 서브패드 (50)를 본 발명의 화학 기계적 연마 패드 (10) 내에 혼입시키는 것이 때로는 바람직하다. 통상의 기술자는 목적하는 연마 공정에 사용하기에 적절한, 서브패드 (50)의 구조 및 서브패드 두께 TS의 물질을 선택하는 방법을 알 것이다. 바람직하게는, 서브패드 (50)는 ≥ 15 mil (보다 바람직하게는, 30 내지 100 mil; 가장 바람직하게는 30 내지 75 mil)의 평균 서브패드 두께 TS- avg를 갖는다.
화학 기계적 연마 패드 (10)가 서브패드 (50)를 포함하는 경우에, 관통 통로 (35)는 바람직하게는 종점 검출을 용이하게 하기 위해 서브패드 (50)를 통해 연장된다. 이러한 구성에서, 관통 통로 (35)는 서브패드 (50) 상에의 플러그 인 플레이스 종점 검출 윈도우의 안착을 용이하기 하기 위해 임의로 서브패드 (50)에서는 보다 좁아진다. (도 12 참조). 이러한 구성에서, 관통 통로 (35)는 임의로, 압반 표면 상에 또는 감압성 압반 접착제 층 (70)의 적층물 측면 (78) 상에 플러그 인 플레이스 종점 검출 윈도우의 안착을 용이하게 하기 위해 연마 표면 (14)의 평면 (28)에 평행한 실질적으로 균일한 단면을 갖는다. (도 14 참조).
바람직하게는 적층물 접착제 (60)는 감압성 접착제, 핫 멜트 접착제, 접촉 접착제 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 보다 바람직하게는, 적층물 접착제 (60)는 감압성 접착제 및 핫 멜트 접착제로 이루어진 군으로부터 선택된다. 가장 바람직하게는, 적층물 접착제 (60)는 반응성 핫 멜트 접착제이다.
임의로, 본 발명의 화학 기계적 연마 패드 (10)는 연마 층 (20)과 감압성 압반 접착제 층 (70) 사이에 개재되고 그와 상호연결되는 적어도 1개의 추가의 층을 추가로 포함한다. 적어도 1개의 추가의 층 (도시되지 않음)은 추가의 층 접착제 (도시되지 않음)를 사용하여 연마 패드 (10) 내에 혼입될 수 있다. 추가의 층 접착제는 감압성 접착제, 핫 멜트 접착제, 접촉 접착제 및 이들의 조합으로부터 선택될 수 있다. 바람직하게는, 추가의 층 접착제는 핫 멜트 접착제 또는 감압성 접착제이다. 보다 바람직하게는, 추가의 층 접착제는 핫 멜트 접착제이다.
기판의 화학 기계적 연마를 위한 본 발명의 방법은 바람직하게는, 압반, 광원 및 광센서 (바람직하게는 다중센서 분광사진기)를 갖는 화학 기계적 연마 장치를 제공하고; 적어도 하나의 연마할 기판 (바람직하게는, 여기서 기판은 자기 기판, 광학 기판 및 반도체 기판 중 적어도 하나로 이루어진 군으로부터 선택되고; 보다 바람직하게는, 기판은 반도체 기판이고; 가장 바람직하게는, 기판은 반도체 웨이퍼임)을 제공하고; 본 발명의 화학 기계적 연마 패드를 제공하고; 압반 상에 화학 기계적 연마 패드를 설치하고; 임의로, 연마 매질 (바람직하게는, 여기서 연마 매질은 연마 슬러리 및 비-연마제 함유 반응성 액체 제제로 이루어진 군으로부터 선택됨)을 화학 기계적 연마 패드의 연마 표면과 기판 사이의 계면에 제공하고; 연마 표면과 기판 사이의 동적 접촉을 생성시키고, 여기서 기판으로부터 적어도 일부 물질이 제거되고; 광원으로부터의 광을 종점 검출 윈도우를 통과해 투과시키고, 기판의 표면으로부터 반사되어 다시 종점 검출 윈도우를 통과해 광센서 상에 입사하는 광을 분석함으로써 연마 종점을 결정하는 것을 포함한다. 바람직하게는, 연마 종점은 기판의 표면으로부터 반사되어 종점 검출 윈도우를 통과해 투과되는 광의 파장의 분석에 기초하여 결정되고, 여기서 광의 파장은 > 370 nm 내지 800 nm의 파장을 갖는다. 보다 바람직하게는, 연마 종점은 기판의 표면으로부터 반사되어 종점 검출 윈도우를 통과해 투과되는 광의 다중 파장의 분석에 기초하여 결정되고, 여기서 분석된 파장 중 하나는 > 370 nm 내지 800 nm의 파장을 갖는다.
본 발명의 기판 연마 방법은 임의로, 연삭 컨디셔너로 연마 표면 (14)을 주기적으로 컨디셔닝하는 것을 추가로 포함한다.
이제, 본 발명의 일부 실시양태는 하기 실시예에 상세히 설명될 것이다.
연마 층: 비교 실시예 A-B 및 실시예 1-19
연마 층을 표 3에 제공된 제제 상세사항에 따라 제조하였다. 구체적으로, 51℃에서의 연마 층 예비중합체 (즉, 비교 실시예 A 및 실시예 1-9의 경우에는 아디프렌® LF667; 및 비교 실시예 B 및 실시예 10-19의 경우에는 아디프렌® LFG963A; 둘 다 켐투라 코포레이션으로부터 입수가능함)와 연마 층 경화제 시스템의 성분과의 제어 혼합에 의해 폴리우레탄 케이크를 제조하였다. 아민 개시 폴리올 경화제 (즉, 더 다우 케미칼 캄파니로부터 입수가능한 보라놀® 800) 및 고분자량 폴리올 경화제 (즉, 더 다우 케미칼 캄파니로부터 입수가능한 보랄룩스® HF505)를 예비혼합한 후에, 다른 원료와 블렌딩하였다. MBOCA를 제외한 원료 모두를 51℃의 예비혼합 온도에서 유지하였다. MBOCA는 116℃의 예비혼합 온도에서 유지하였다. 연마 층 예비중합체에 대한 연마 층 경화제 시스템의 비는, 연마 층 예비중합체 내의 미반응 이소시아네이트 (NCO) 기에 대한 경화제 시스템 내의 반응성 수소 기 (즉, -OH 기 및 -NH2 기의 총합)의 비로서 정의된 바와 같은 화학량론이 표 3에 언급된 바와 같도록 설정하였다.
목적하는 기공률 및 밀도를 달성하기 위해, 연마 층 경화제 시스템과 배합하기 전에 연마 층 예비중합체에 엑스판셀® 마이크로구체를 첨가함으로써 연마 층에 기공성을 도입하였다.
임의의 혼입되는 엑스판셀® 마이크로구체를 포함하는 연마 층 예비중합체 및 연마 층 경화제 시스템을 고전단 믹스 헤드를 사용하여 함께 혼합하였다. 믹스 헤드를 배출시킨 후에, 배합물을 5분의 기간에 걸쳐 86.4 cm (34 인치) 직경의 원형 몰드 내에 분배하여, 대략 10 cm (4 인치)의 전체 주입물 두께를 제공하였다. 분배된 배합물을 15분 동안 겔화되도록 한 후에, 몰드를 경화 오븐에 넣었다. 이어서, 몰드를 경화 오븐에서 하기 사이클을 사용하여 경화시켰다: 주위 온도에서 104℃의 설정점으로의 30분 승온, 이어서 104℃에서 15.5시간 동안 유지, 이어서 104℃에서 21℃로의 2시간 강온.
이어서, 경화된 폴리우레탄 케이크를 몰드로부터 제거하고, 30 내지 80℃의 온도에서 대략 40개의 분리된 2.0 mm (80 mil) 두께의 시트로 스카이빙 (이동 블레이드를 사용한 절삭)하였다. 스카이빙은 각 케이크의 상부로부터 개시하였다. 임의의 불완전한 시트는 폐기하였다.
실시예에 사용된 아디프렌® LF667은 켐투라로부터 입수가능한 아디프렌® LF950A 및 아디프렌® LF600D의 50/50 중량 퍼센트 블렌드를 포함하는 PTMEG 기재 이소시아네이트 말단 우레탄 예비중합체임에 주목한다. 또한, 아디프렌® LFG963A는 켐투라로부터 입수가능한 PPG 기재 이소시아네이트 말단 우레탄 예비중합체임에 주목한다.
<표 3>
Figure pat00006
각각의 비교 실시예 A-B 및 실시예 1-19로부터의, 홈을 갖지 않는 연마 층 물질을 분석하여 표 4에 보고된 바와 같은 그들의 물리적 특성을 결정하였다. 보고된 밀도 데이터는 ASTM D1622에 따라 결정하고; 보고된 쇼어 D 경도 데이터는 ASTM D2240에 따라 결정하고; 보고된 쇼어 A 경도 데이터는 ASTM D2240에 따라 결정하고; 보고된 파단 신율 데이터는 ASTM D412에 따라 결정하였음에 주목한다.
표 4에 보고된 절삭 속도 데이터는 어플라이드 머티리얼스(Applied Materials)로부터의 200 mm 미라(Mirra)® 연마 도구를 사용하여 측정하였다. 이러한 연마 도구는 51 cm (20 인치)의 공칭 직경을 갖는 원형 화학 기계적 연마 패드를 수용하도록 설계되었다. 원형 단면을 갖는 연마 층을 실시예에서 본원에 기재된 바와 같이 제조하였다. 이어서, 이들 연마 층에 대해 기계가공으로 홈을 파서, 120 mil (3.05 mm) 피치, 20 mil (0.51 mm) 폭 및 30 mil (0.76 mm) 깊이의 치수를 갖는 복수의 동심 원형 홈을 포함하는 홈 패턴을 연마 표면에 제공하였다. 이어서, 연마 층을 폼 서브-패드 층 (롬 앤드 하스 일렉트로닉 머티리얼스 씨엠피 인크.(Rohm and Haas Electronic Materials CMP Inc.)로부터 입수가능한 SP2310)에 적층하였다.
다이아몬드 컨디셔닝 디스크 (키니크 캄파니(Kinik Company)에 의해 제조된 다이아그리드(DiaGrid)® AD3CL-150840-3 패드 컨디셔너)를 사용하여 홈을 갖는 연마 층의 연마 표면을 하기 공정 조건을 사용하여 연삭시켰다: 연마 층의 연마 표면을 다이아몬드 컨디셔닝 디스크로부터 2시간의 기간 동안 100 rpm의 압반 속도, 150 cm3/분의 탈이온수 유량 및 48.3 kPa (7 psi)의 컨디셔닝 디스크 하강력으로 연속적으로 연삭시킴. 절삭 속도는 시간 경과에 따른 평균 홈 깊이의 변화를 측정함으로써 결정하였다. 홈 깊이는 제이버 테크놀로지스(Zaber Technologies)의 전동 슬라이드 상에 장착된 엠티아이 인스트루먼츠(MTI Instruments)의 마이크로트랙 II 레이저 삼각측량 센서를 사용하여 각 연마 층의 연마 표면을 중심부터 외연부까지 프로파일링함으로써 측정하였다 (μm/시간). 슬라이드 상의 센서의 스위핑 속도는 0.732 mm/s였고, 센서에 대한 샘플링 속도 (측정 횟수/스위핑 mm)는 6.34 포인트/mm였다. 표 4에 보고된 절삭 속도는 연마 층의 연마 표면을 가로질러 > 2,000 포인트로서 취한 수집된 두께 측정치에 기초한, 시간 경과에 따른 홈 깊이의 산술 평균 감소이다.
<표 4>
Figure pat00007
윈도우: 비교 실시예 C1-C23 및 실시예 20-31
종점 검출 윈도우를 표 5에 제공된 제제 상세사항에 따라 제조하였다. 구체적으로, 1,000 rpm에서 볼텍스 믹서를 30초 동안 사용하여 윈도우 예비중합체를 윈도우 경화제 시스템의 성분과 혼합하였다. 이관능성 방향족 경화제 (즉, MBOCA 및 MCDEA)를 제외한 원료 모두를 60℃의 예비혼합 온도에서 유지하였다. MBOCA 및 MCDEA는 사용되는 경우에, 120℃의 예비혼합 온도에서 유지하였다.
종점 검출 윈도우에 사용되는 윈도우 예비중합체와 윈도우 경화제 시스템 사이의 화학량론적 비는 윈도우 예비중합체 내의 미반응 이소시아네이트 (NCO)기에 대한 윈도우 경화제 시스템 내의 반응성 수소 기 (즉, -OH 기 및 -NH2 기의 총합)의 비로서 표 5에 제공된다.
각각의 비교 실시예 C1-C23 및 실시예 20-31에서, 윈도우 예비중합체 및 윈도우 경화제 시스템을 고전단 믹스 헤드를 사용하여 혼합하였다. 믹스 헤드를 배출시킨 후에, 배합물을 2 mm x 125 mm x 185 mm의 치수를 갖는 포켓 몰드 내에 분배하였다. 이어서, 분배된 배합물을 포함하는 포켓 몰드를 18시간 동안 오븐에서 경화시켰다. 오븐에 대한 설정점 온도를 초기에는 처음 20분 동안 93℃; 다음 15시간 40분 동안 104℃에서; 이어서 최종 2시간 동안 21℃로 하강하도록 설정하였다. 이어서, 포켓 몰드 및 그의 내용물을 오븐으로부터 제거한 다음, 생성물 종점 검출 윈도우를 포켓 몰드로부터 제거하였다.
<표 5>
Figure pat00008
Figure pat00009
비교 실시예 C1-C23 및 실시예 20-31 각각에 따라 제조한 종점 검출 윈도우를 분석하여 표 6에 보고된 바와 같은 물리적 특성을 결정하였다.
종점 검출 윈도우에 대해 보고된 DPT400 및 DPT800 투과율 데이터는 하기 식을 사용하여 결정하였다:
Figure pat00010
상기 식에서, IWSi, IWD, IASi 및 IAD는, SD1024F 분광사진기, 크세논 플래쉬 램프 및 3 mm 광섬유 케이블을 포함하는 베리티 SP2006 스펙트럼 간섭계를 사용하여, 원래 지점에서 종점 검출 윈도우의 제1 면에 대해 (수직으로) 3mm 광섬유 케이블의 발광 표면을 배치하고, 주어진 파장에서의 (즉, 각각 400 nm 및 800 nm에서의) 광을 윈도우의 두께 TW에 관통시키고, 제1 면에 실질적으로 평행한 종점 검출 윈도우의 제2 면에 대해 위치된 표면으로부터 다시 윈도우의 두께 TW를 통과해 반사되는 주어진 파장의 광의 강도를 원래 지점에서 측정함으로써 측정되고; 여기서 IWSi는, 원래 지점으로부터 윈도우를 통과하고, 윈도우의 제2 면에 대해 배치된 규소 블랭킷 웨이퍼의 표면으로부터 다시 윈도우를 통과해 원래 지점으로 반사되는, 주어진 파장에서의 광의 강도의 측정치이고; IWD는, 원래 지점으로부터 윈도우를 통과하고, 흑체의 표면으로부터 다시 윈도우를 통과해 원래 지점으로 반사되는, 주어진 파장에서의 광의 강도의 측정치이고; IASi는, 원래 지점으로부터 종점 검출 윈도우의 두께 TW와 동일한 두께의 공기를 통과하고, 3 mm 광섬유 케이블의 발광 표면에 수직으로 배치된 규소 블랭킷 웨이퍼의 표면으로부터 반사되고, 다시 공기의 두께를 통과해 원래 지점으로 반사되는, 주어진 파장에서의 광의 강도의 측정치이고; IAD는 3 mm 광섬유 케이블의 발광 표면에서의, 흑체로부터 반사된 주어진 파장의 광의 강도의 측정치이다.
종점 검출 윈도우에 대해 보고된 밀도 데이터는 ASTM D1622에 따라 결정하였다.
종점 검출 윈도우에 대해 보고된 쇼어 D 경도 데이터는 ASTM D2240에 따라 결정하였다.
종점 검출 윈도우의 인장 특성 (즉, 인장 강도 및 파단 신율)은 엠티에스 시스템즈 코포레이션(MTS Systems Corporation)으로부터 입수가능한 얼라이언스(Alliance) RT/5 기계적 시험기를 사용하여 2.54 cm/분의 크로스헤드 속도로서 ASTM D1708-10에 따라 측정하였다. 모든 인장 특성 시험을 23℃ 및 50%의 상대 습도로 설정된 온도 및 습도 제어된 실험실에서 수행하였다. 시험 샘플 모두를 5일 동안 상기 언급된 실험실 조건 하에 조건화시킨 후에, 시험을 수행하였다. 각각의 종점 검출 윈도우 물질에 대해 보고된 인장 강도 (MPa) 및 파단 신율 (%)은 4개의 복제 샘플의 응력-변형 곡선으로부터 결정하였다.
<표 6>
Figure pat00011

Claims (10)

  1. 연마 표면, 저부 표면, 및 연마 표면에서부터 저부 표면까지 연마 표면에 대하여 수직인 방향으로 측정된 평균 두께 TP- avg를 갖는 연마 층;
    화학 기계적 연마 패드 내에 혼입되고, 플러그 인 플레이스(plug in place) 윈도우인 종점 검출 윈도우
    를 포함하며, 여기서 종점 검출 윈도우는
    2 내지 6.5 중량%의 미반응 NCO 기를 갖는 이소시아네이트 말단 우레탄 예비중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 윈도우 예비중합체; 및,
    적어도 5 중량%의 윈도우 이관능성 경화제;
    적어도 5 중량%의, 분자당 적어도 1개의 질소 원자 및 분자당 평균 적어도 3개의 히드록실 기를 갖는 윈도우 아민 개시 폴리올 경화제; 및
    25 내지 90 중량%의, 2,000 내지 100,000의 수 평균 분자량 MN 및 분자당 평균 3 내지 10개의 히드록실 기를 갖는 윈도우 고분자량 폴리올 경화제
    를 포함하는 윈도우 경화제 시스템
    을 포함하는 성분의 반응 생성물을 포함하는 것인 화학 기계적 연마 패드.
  2. 제1항에 있어서, 윈도우 경화제 시스템이 반응성 수소 모이어티 농도를 갖고, 윈도우 예비중합체가 미반응 NCO 모이어티 농도를 가지며; 여기서 반응성 수소 모이어티 농도를 미반응 NCO 모이어티 농도로 나눈 값은 0.7 내지 1.2인 화학 기계적 연마 패드.
  3. 제2항에 있어서, 종점 검출 윈도우가 ≥ 1 g/cm3의 밀도; 0.1 부피% 미만의 기공률; 10 내지 50의 쇼어(Shore) D 경도; ≤ 400%의 파단 신율; 50 내지 100%의 800 nm에서의 광학 투과율; 및 25 내지 100%의 400 nm에서의 광학 투과율을 나타내는 것인 화학 기계적 연마 패드.
  4. 제1항에 있어서, 연마 층이
    2 내지 12 중량%의 미반응 NCO 기를 갖는 이소시아네이트 말단 우레탄 예비중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 연마 층 예비중합체; 및,
    적어도 5 중량%의, 분자당 적어도 1개의 질소 원자 및 분자당 평균 적어도 3개의 히드록실 기를 갖는 연마 층 아민 개시 폴리올 경화제;
    25 내지 95 중량%의, 2,500 내지 100,000의 수 평균 분자량 MN 및 분자당 평균 3 내지 10개의 히드록실 기를 갖는 연마 층 고분자량 폴리올 경화제; 및
    0 내지 70 중량%의 연마 층 이관능성 경화제
    를 포함하는 연마 층 경화제 시스템
    을 포함하는 연마 층 성분의 반응 생성물을 포함하고;
    연마 층이 ≥ 0.6 g/cm3의 밀도; 5 내지 40의 쇼어 D 경도; 100 내지 450%의 파단 신율; 및 25 내지 150 μm/hr의 절삭 속도를 나타내며; 연마 표면은 자기 기판, 광학 기판 및 반도체 기판으로부터 선택된 기판을 연마하도록 구성된 것인 화학 기계적 연마 패드.
  5. 제4항에 있어서,
    연마 층이 카운터보어(counterbore) 개구부 및 관통 개구부를 갖고;
    종점 검출 윈도우가 연마 표면의 평면에 대하여 수직인 축을 따라 평균 두께 TW - avg를 가지며;
    관통 개구부는 연마 표면에서부터 저부 표면까지 연마 층을 통해 연장되고;
    카운터보어 개구부는 연마 표면 상에서 개방되고, 관통 개구부를 확장시켜 레지를 형성하고;
    카운터보어 개구부는 연마 표면의 평면에 대하여 수직인 방향으로 측정된, 연마 표면의 평면에서부터 레지까지의 평균 깊이 DO- avg를 갖고;
    평균 깊이 DO- avg는 평균 두께 TW - avg 이상이고;
    종점 검출 윈도우는 카운터보어 개구부 내에 배치되고;
    종점 검출 윈도우는 연마 층에 접합되는, 화학 기계적 연마 패드.
  6. 제5항에 있어서, 연마 층 경화제 시스템이
    5 내지 20 중량%의, 분자당 2개의 질소 원자, 분자당 평균 4개의 히드록실 기 및 200 내지 400의 수 평균 분자량 MN을 갖는 연마 층 아민 개시 폴리올 경화제;
    50 내지 75 중량%의, 10,000 내지 12,000의 수 평균 분자량 MN; 및 분자당 평균 6개의 히드록실 기를 갖는 연마 층 고분자량 폴리올 경화제;
    10 내지 30 중량%의, 4,4'-메틸렌-비스-(2-클로로아닐린) (MBOCA); 4,4'-메틸렌-비스-(3-클로로-2,6-디에틸아닐린) (MCDEA); 및 이들의 이성질체로 이루어진 군으로부터 선택된 디아민 경화제인 연마 층 이관능성 경화제
    를 함유하고;
    연마 층 경화제 시스템이 복수의 반응성 수소 모이어티를 갖고, 연마 층 예비중합체가 복수의 미반응 NCO 모이어티를 가지며;
    여기서 연마 층 예비중합체 내의 미반응 이소시아네이트 모이어티에 대한 연마 층 경화제 시스템 내의 반응성 수소 모이어티의 몰비는 0.95 내지 1.05이고;
    연마 층이 0.75 내지 1.0 g/cm3의 밀도; 5 내지 20의 쇼어 D 경도; 150 및 300%의 파단 신율; 및 30 내지 60 μm/hr의 절삭 속도를 나타내는 것인 화학 기계적 연마 패드.
  7. 제4항에 있어서,
    상부 표면 및 하부 표면을 갖는 강성 층; 및
    연마 층의 저부 표면과 강성 층의 상부 표면 사이에 개재되고, 연마 층을 강성 층에 접합시키는 핫 멜트 접착제
    를 추가로 포함하는 화학 기계적 연마 패드.
  8. 제7항에 있어서,
    강성 층의 하부 표면 상에 배치되는 감압성 압반 접착제; 및
    이형 라이너
    를 추가로 포함하며, 여기서 감압성 압반 접착제는 강성 층의 하부 표면과 이형 라이너 사이에 개재되는, 화학 기계적 연마 패드.
  9. 압반, 광원 및 광센서를 갖는 화학 기계적 연마 장치를 제공하고;
    적어도 하나의 기판을 제공하고;
    제1항에 따른 화학 기계적 연마 패드를 제공하고;
    압반 상에 화학 기계적 연마 패드를 설치하고;
    임의로, 연마 매질을 연마 표면과 기판 사이의 계면에 제공하고;
    연마 표면과 기판 사이의 동적 접촉을 생성시키고, 여기서 기판으로부터 적어도 일부 물질이 제거되고;
    광원으로부터의 광을 종점 검출 윈도우를 통과해 투과시키고, 기판의 표면으로부터 반사되어 다시 종점 검출 윈도우를 통과해 광센서 상에 입사하는 광을 분석함으로써 연마 종점을 결정하는 것
    을 포함하는, 기판을 연마하는 방법.
  10. 제9항에 있어서, 적어도 하나의 기판이 자기 기판, 광학 기판 및 반도체 기판 중 적어도 하나로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 방법.
KR1020150041564A 2014-03-28 2015-03-25 연마 층 및 윈도우를 갖는 화학 기계적 연마 패드 KR20150112856A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/228,660 2014-03-28
US14/228,660 US9259820B2 (en) 2014-03-28 2014-03-28 Chemical mechanical polishing pad with polishing layer and window

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20150112856A true KR20150112856A (ko) 2015-10-07

Family

ID=54066887

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150041564A KR20150112856A (ko) 2014-03-28 2015-03-25 연마 층 및 윈도우를 갖는 화학 기계적 연마 패드

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9259820B2 (ko)
JP (1) JP6487249B2 (ko)
KR (1) KR20150112856A (ko)
CN (1) CN104942702B (ko)
DE (1) DE102015003240A1 (ko)
FR (1) FR3019076B1 (ko)
TW (1) TWI641447B (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200066316A (ko) * 2017-10-12 2020-06-09 후지보홀딩스가부시끼가이샤 연마 패드 및 그 제조 방법

Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6587464B2 (ja) * 2014-09-29 2019-10-09 富士紡ホールディングス株式会社 研磨パッド
US9873180B2 (en) 2014-10-17 2018-01-23 Applied Materials, Inc. CMP pad construction with composite material properties using additive manufacturing processes
US10875153B2 (en) 2014-10-17 2020-12-29 Applied Materials, Inc. Advanced polishing pad materials and formulations
KR102630261B1 (ko) 2014-10-17 2024-01-29 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 애디티브 제조 프로세스들을 이용한 복합 재료 특성들을 갖는 ｃｍｐ 패드 구성
US11745302B2 (en) 2014-10-17 2023-09-05 Applied Materials, Inc. Methods and precursor formulations for forming advanced polishing pads by use of an additive manufacturing process
US10399201B2 (en) 2014-10-17 2019-09-03 Applied Materials, Inc. Advanced polishing pads having compositional gradients by use of an additive manufacturing process
US10821573B2 (en) 2014-10-17 2020-11-03 Applied Materials, Inc. Polishing pads produced by an additive manufacturing process
US10875145B2 (en) 2014-10-17 2020-12-29 Applied Materials, Inc. Polishing pads produced by an additive manufacturing process
US20160144477A1 (en) * 2014-11-21 2016-05-26 Diane Scott Coated compressive subpad for chemical mechanical polishing
US9484212B1 (en) * 2015-10-30 2016-11-01 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Chemical mechanical polishing method
JP6940495B2 (ja) 2015-10-30 2021-09-29 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ 所望のゼータ電位を有する研磨用物品を形成するための装置及び方法
US9868185B2 (en) * 2015-11-03 2018-01-16 Cabot Microelectronics Corporation Polishing pad with foundation layer and window attached thereto
CN108698206B (zh) 2016-01-19 2021-04-02 应用材料公司 多孔化学机械抛光垫
US10391605B2 (en) 2016-01-19 2019-08-27 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for forming porous advanced polishing pads using an additive manufacturing process
US9802292B2 (en) * 2016-02-19 2017-10-31 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Advanced polishing system
US10086494B2 (en) * 2016-09-13 2018-10-02 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. High planarization efficiency chemical mechanical polishing pads and methods of making
US10596763B2 (en) 2017-04-21 2020-03-24 Applied Materials, Inc. Additive manufacturing with array of energy sources
KR101945878B1 (ko) * 2017-07-11 2019-02-11 에스케이씨 주식회사 연마층과 유사 경도를 갖는 윈도우를 포함하는 연마패드
US11471999B2 (en) 2017-07-26 2022-10-18 Applied Materials, Inc. Integrated abrasive polishing pads and manufacturing methods
US11072050B2 (en) 2017-08-04 2021-07-27 Applied Materials, Inc. Polishing pad with window and manufacturing methods thereof
WO2019032286A1 (en) 2017-08-07 2019-02-14 Applied Materials, Inc. ABRASIVE DISTRIBUTION POLISHING PADS AND METHODS OF MAKING SAME
TWI650202B (zh) * 2017-08-22 2019-02-11 智勝科技股份有限公司 研磨墊、研磨墊的製造方法及研磨方法
CN112654655A (zh) 2018-09-04 2021-04-13 应用材料公司 先进抛光垫配方
US20210069860A1 (en) * 2019-09-11 2021-03-11 Applied Materials, Inc. Compositions and Methods of Additive Manufacturing of Polishing Pads
KR102293781B1 (ko) * 2019-11-11 2021-08-25 에스케이씨솔믹스 주식회사 연마패드, 이의 제조방법 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조방법
US11813712B2 (en) 2019-12-20 2023-11-14 Applied Materials, Inc. Polishing pads having selectively arranged porosity
US11806829B2 (en) 2020-06-19 2023-11-07 Applied Materials, Inc. Advanced polishing pads and related polishing pad manufacturing methods
CN111834119B (zh) * 2020-08-06 2021-04-06 佛山市顺德区乔晶电子股份有限公司 一种干式变压器铁芯成型加工设备及成型加工工艺
KR102421208B1 (ko) * 2020-09-10 2022-07-14 에스케이씨솔믹스 주식회사 연마 패드 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조 방법
US11878389B2 (en) 2021-02-10 2024-01-23 Applied Materials, Inc. Structures formed using an additive manufacturing process for regenerating surface texture in situ
KR102488101B1 (ko) * 2021-05-04 2023-01-12 에스케이엔펄스 주식회사 연마 패드, 연마 패드의 제조 방법 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조 방법

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5433651A (en) 1993-12-22 1995-07-18 International Business Machines Corporation In-situ endpoint detection and process monitoring method and apparatus for chemical-mechanical polishing
US5605760A (en) 1995-08-21 1997-02-25 Rodel, Inc. Polishing pads
US6106662A (en) 1998-06-08 2000-08-22 Speedfam-Ipec Corporation Method and apparatus for endpoint detection for chemical mechanical polishing
US6171181B1 (en) 1999-08-17 2001-01-09 Rodel Holdings, Inc. Molded polishing pad having integral window
JP2002001647A (ja) 2000-06-19 2002-01-08 Rodel Nitta Co 研磨パッド
US7195539B2 (en) 2003-09-19 2007-03-27 Cabot Microelectronics Coporation Polishing pad with recessed window
US7101275B2 (en) * 2003-09-26 2006-09-05 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Resilient polishing pad for chemical mechanical polishing
US7074115B2 (en) 2003-10-09 2006-07-11 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Polishing pad
US7258602B2 (en) 2003-10-22 2007-08-21 Iv Technologies Co., Ltd. Polishing pad having grooved window therein and method of forming the same
US6984163B2 (en) 2003-11-25 2006-01-10 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Polishing pad with high optical transmission window
JP3754436B2 (ja) * 2004-02-23 2006-03-15 東洋ゴム工業株式会社 研磨パッドおよびそれを使用する半導体デバイスの製造方法
US7018581B2 (en) 2004-06-10 2006-03-28 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Method of forming a polishing pad with reduced stress window
JP5110677B2 (ja) 2006-05-17 2012-12-26 東洋ゴム工業株式会社 研磨パッド
JP2007307639A (ja) 2006-05-17 2007-11-29 Toyo Tire & Rubber Co Ltd 研磨パッド
US8257153B2 (en) * 2007-01-15 2012-09-04 Toyo Tire & Rubber Co., Ltd. Polishing pad and a method for manufacturing the same
JP4261586B2 (ja) * 2007-01-15 2009-04-30 東洋ゴム工業株式会社 研磨パッドの製造方法
US8083570B2 (en) * 2008-10-17 2011-12-27 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Chemical mechanical polishing pad having sealed window
US8257544B2 (en) 2009-06-10 2012-09-04 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Chemical mechanical polishing pad having a low defect integral window
US9017140B2 (en) * 2010-01-13 2015-04-28 Nexplanar Corporation CMP pad with local area transparency
JP5620141B2 (ja) * 2010-04-15 2014-11-05 東洋ゴム工業株式会社 研磨パッド
US8257545B2 (en) * 2010-09-29 2012-09-04 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Chemical mechanical polishing pad with light stable polymeric endpoint detection window and method of polishing therewith
US8512427B2 (en) * 2011-09-29 2013-08-20 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Acrylate polyurethane chemical mechanical polishing layer
US9156125B2 (en) * 2012-04-11 2015-10-13 Cabot Microelectronics Corporation Polishing pad with light-stable light-transmitting region
US9238296B2 (en) * 2013-05-31 2016-01-19 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Multilayer chemical mechanical polishing pad stack with soft and conditionable polishing layer
US9233451B2 (en) * 2013-05-31 2016-01-12 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Soft and conditionable chemical mechanical polishing pad stack
US9238295B2 (en) * 2013-05-31 2016-01-19 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Soft and conditionable chemical mechanical window polishing pad
US9064806B1 (en) * 2014-03-28 2015-06-23 Rohm and Haas Electronics Materials CMP Holdings, Inc. Soft and conditionable chemical mechanical polishing pad with window

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200066316A (ko) * 2017-10-12 2020-06-09 후지보홀딩스가부시끼가이샤 연마 패드 및 그 제조 방법

Also Published As

Publication number Publication date
CN104942702A (zh) 2015-09-30
US20150273652A1 (en) 2015-10-01
DE102015003240A8 (de) 2015-11-26
CN104942702B (zh) 2018-01-19
DE102015003240A1 (de) 2015-10-01
US9259820B2 (en) 2016-02-16
TW201607677A (zh) 2016-03-01
TWI641447B (zh) 2018-11-21
FR3019076B1 (fr) 2019-06-14
JP6487249B2 (ja) 2019-03-20
FR3019076A1 (fr) 2015-10-02
JP2015189002A (ja) 2015-11-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9259820B2 (en) Chemical mechanical polishing pad with polishing layer and window
KR102458170B1 (ko) 화학 기계적 연마 패드
KR102195526B1 (ko) 연성이고 컨디셔닝가능한 화학 기계적 창 연마 패드
KR102411323B1 (ko) 윈도우를 갖는 연질의 컨디셔닝가능한 화학 기계적 연마 패드
KR102208278B1 (ko) 연성이고 컨디셔닝가능한 연마층을 갖는 다층의 화학 기계적 연마 패드 적층물
TWI590919B (zh) 見窗之軟且可調質化學機械硏磨墊及研磨基板之方法
KR102191947B1 (ko) 연성이고 컨디셔닝가능한 화학 기계적 연마 패드 적층물
KR20150124898A (ko) 종점 검출 윈도우를 갖는 화학 기계적 연마 패드
KR20150112855A (ko) 종점 검출 윈도우를 갖는 화학 기계적 연마 패드

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application