KR20160045092A - 폐쇄 세공 구조를 갖는 초고 공극 부피 연마 패드 - Google Patents

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캐보트 마이크로일렉트로닉스 코포레이션
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Abstract

본 발명은 다공성 중합체성 물질을 포함하는 화학 기계적 연마를 위한 연마 패드를 제공하며, 여기서 연마 패드는 폐쇄 세공을 포함하고 연마 패드는 70% 이상의 공극 부피 분율을 갖는다. 또한 상기 연마 패드의 제조 방법 및 상기 연마 패드의 사용에 의한 기판의 연마 방법이 개시된다.

Description

폐쇄 세공 구조를 갖는 초고 공극 부피 연마 패드 {ULTRA HIGH VOID VOLUME POLISHING PAD WITH CLOSED PORE STRUCTURE}
화학-기계적 연마 ("CMP") 공정은 마이크로전자 장치의 제조에서 반도체 웨이퍼, 전계 방출 디스플레이, 및 많은 다른 마이크로전자 기판 상에 편평한 표면을 형성시키는데 사용되고 있다. 예를 들어, 반도체 장치의 제조는 일반적으로 다양한 공정 층을 형성하고, 이들 층 중 일부를 선택적으로 제거 또는 패턴화하고, 반도체성 기판의 표면 위에 다른 추가의 공정 층을 침착시켜 반도체 웨이퍼를 형성시키는 것을 포함한다. 공정 층은, 예로서 절연 층, 게이트 산화물 층, 전도성 층, 및 금속 또는 유리의 층 등을 포함할 수 있다. 웨이퍼 공정의 특정 단계에서 공정 층의 최상부 표면은 후속 층의 침착을 위해 평면인 것, 즉 편평한 것이 일반적으로 바람직하다. CMP는 공정 층을 평탄화하는데 사용되며 여기서 후속 공정 단계를 위해 침착된 물질, 예컨대 전도성 또는 절연 물질을 연마하여 웨이퍼를 평탄화한다.
전형적인 CMP 공정에서, 웨이퍼는 CMP 도구의 캐리어 상에 거꾸로 탑재된다. 일정 힘이 연마 패드를 향해 캐리어 및 웨이퍼를 하향 가압한다. 캐리어 및 웨이퍼는 CMP 도구의 연마 테이블 상의 회전하는 연마 패드 위에서 회전된다. 연마 공정 동안 회전하는 웨이퍼와 회전하는 연마 패드 사이에 연마 조성물 (연마 슬러리로도 지칭됨)이 도입된다. 연마 조성물은 전형적으로 최상부 웨이퍼 층(들) 중 일부와 상호작용하거나 그를 용해시키는 화학물질, 및 층(들) 중 일부를 물리적으로 제거하는 연마재 물질을 함유한다. 웨이퍼 및 연마 패드는 동일 방향 또는 반대 방향으로, 어느 것이든지 특정한 연마 공정을 수행하기에 바람직하게 회전될 수 있다. 캐리어는 또한 연마 테이블 상의 연마 패드를 가로질러 진동할 수 있다.
더 경성 물질로 제조된 연마 패드는 높은 제거 속도를 나타내고 긴 유용한 패드 수명을 갖지만, 연마되는 기판 상에 많은 스크래치를 생성하는 경향이 있다. 더 연성 물질로 제조된 연마 패드는 기판의 낮은 스크래칭을 나타내지만, 더 낮은 제거 속도를 나타내고 더 짧은 유용한 패드 수명을 갖는 경향이 있다. 따라서, 유효한 제거 속도를 제공하고 연장된 패드 수명을 갖고, 또한 제한된 스크래칭을 초래하는 연마 패드에 대한 필요성이 관련 기술분야에 남아있다.
<발명의 간단한 개요>
본 발명은 다공성 중합체성 물질을 포함하는 화학-기계적 연마를 위한 연마 패드를 제공하며, 여기서 연마 패드는 폐쇄 세공을 포함하고 연마 패드는 70% 이상의 공극 부피 분율을 갖는다.
본 발명은 또한 연마 패드의 제조 방법을 제공하며, 상기 방법은 (a) 중합체 수지를 포함하는 연마 패드 물질을 제공하고, (b) 제1 승압에서 연마 패드 물질을 불활성 기체에 노출시키고, (c) 연마 패드 물질의 온도를 연마 패드 물질의 유리 전이 온도 초과 및 연마 패드 물질의 융점 미만의 제1 온도로 높임으로써 연마 패드 물질을 발포시키고, (d) 제2 승압에서 연마 패드 물질을 불활성 기체에 노출시키고, (e) 연마 패드 물질의 온도를 연마 패드 물질의 유리 전이 온도 초과의 제2 온도로 높임으로써 연마 패드 물질을 발포시키는 것을 포함한다.
본 발명은 부가적으로 기판의 연마 방법을 제공하며, 상기 방법은 (a) 연마하고자 하는 기판을 제공하고, (b) 기판을 상기 연마 패드 및 연마 조성물을 포함하는 연마 시스템과 접촉시키고, (c) 기판의 적어도 일부분을 연마 시스템을 이용해 마모시켜 기판을 연마하는 것을 포함한다.
도 1a는 가압/발포의 1 주기를 겪었던 42D의 쇼어(Shore) D 경도를 갖는 열가소성 폴리우레탄을 포함하는 연마 패드 물질의 단면의 SEM 화상이다. 도 1b는 가압/발포의 제2 주기 후 상기 작업편의 도 1a보다 낮은 배율에서의 SEM 화상이다. 도 1c는 가압/발포의 제3 주기 후 상기 작업편의 도 1b와 동일한 배율에서의 SEM 화상이다.
도 2a는 가압/발포의 1 주기를 겪었던 25D의 쇼어 D 경도를 갖는 열가소성 폴리우레탄을 포함하는 연마 패드 물질의 단면의 SEM 화상이다. 도 2b는 가압/발포의 제2 주기 후 상기 작업편의 도 2a와 동일한 배율에서의 SEM 화상이다. 도 2c는 더 높은 배율에서의 도 2b에 나타낸 화상이다.
도 3a는 가압/발포의 1 주기를 겪었던 72D의 쇼어 D 경도를 갖는 열가소성 폴리우레탄을 포함하는 연마 패드 물질의 단면의 SEM 화상이다. 도 3b는 가압/발포의 제2 주기 후 상기 작업편의 도 3a보다 낮은 배율에서의 SEM 화상이다. 도 3c는 가압/발포의 제3 주기 후 상기 작업편의 도 3a 및 3b보다 낮은 배율에서의 SEM 화상이다.
도 4는 가압/발포의 1 주기를 겪었던 42D의 쇼어 D 경도를 갖는 열가소성 폴리우레탄을 포함하는 연마 패드 물질의 단면의 SEM 화상이다.
<발명의 상세한 설명>
본 발명은 다공성 중합체성 물질을 포함하는 화학-기계적 연마를 위한 연마 패드를 제공하며, 여기서 연마 패드는 폐쇄 세공을 포함하고 연마 패드는 70% 이상의 공극 부피 분율을 갖는다.
연마 패드는 임의의 적합한 물질을 포함하거나, 그것으로 본질적으로 이루어지거나, 그것으로 이루어질 수 있다. 바람직하게, 연마 패드는 중합체 수지를 포함하거나, 그것으로 본질적으로 이루어지거나, 그것으로 이루어진다. 중합체 수지는 임의의 적합한 중합체 수지일 수 있다. 전형적으로, 중합체 수지는 열가소성 엘라스토머, 열가소성 폴리우레탄, 폴리올레핀, 폴리카르보네이트, 폴리비닐알콜, 나일론, 엘라스토머성 고무, 스티렌계 중합체, 폴리방향족 화합물, 플루오로중합체, 폴리이미드, 가교된 폴리우레탄, 가교된 폴리올레핀, 폴리에테르, 폴리에스테르, 폴리아크릴레이트, 엘라스토머성 폴리에틸렌, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리이미드, 폴리아라미드, 폴리아릴렌, 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 그의 공중합체 및 블록 공중합체, 및 그의 혼합물 및 블렌드로 이루어진 군으로부터 선택된다. 바람직하게, 중합체 수지는 폴리우레탄이고, 보다 바람직하게는 열가소성 폴리우레탄이다.
중합체 수지는 전형적으로 예비성형된 중합체 수지이고; 그러나, 중합체 수지는 또한 임의의 적절한 방법에 따라 계내에서 형성될 수 있으며, 이들 중 다수는 관련 기술분야에 공지되어 있다 (예를 들어, 문헌 (Szycher's Handbook of Polyurethanes CRC Press: New York, 1999, Chapter 3)을 참조한다). 예를 들어, 열가소성 폴리우레탄은 우레탄 예비중합체, 예컨대 이소시아네이트, 디-이소시아네이트, 및 트리-이소시아네이트 예비중합체와 이소시아네이트 반응성 모이어티를 함유한 예비중합체와의 반응에 의해 계내에서 형성될 수 있다. 적절한 이소시아네이트 반응성 모이어티는 아민 및 폴리올을 포함한다.
전형적으로, 연마 패드의 공극 부피는 주로 폐쇄 셀 (즉, 세공)에 의해 형성되며; 그러나, 연마 패드는 또한 개방 셀도 포함할 수 있다. 바람직하게는, 연마 패드의 공극 부피의 적어도 75% 이상, 예를 들어, 80% 이상, 85% 이상, 90% 이상, 95% 이상, 98% 이상, 99% 이상, 또는 100%가 폐쇄 셀에 의해 제공된다.
중합체 수지는 15D 이상, 예를 들어, 20D 이상, 25D 이상, 30D 이상, 35D 이상, 40D 이상, 42D 이상, 45D 이상, 50D 이상, 55D 이상, 60D 이상, 65D 이상, 또는 70D 이상의 쇼어 D 경도를 가질 수 있다. 대안적으로, 또는 부가적으로, 중합체 수지는 75D 이하, 예를 들어, 72D 이하, 70D 이하, 65D 이하, 60D 이하, 55D 이하, 50D 이하, 또는 45D 이하의 쇼어 D 경도를 가질 수 있다. 따라서, 중합체 수지는 쇼어 D 경도에 대해 나열된 종점들 중 임의의 2개에 의해 한계가 이루어진 쇼어 D 경도를 가질 수 있다. 예를 들어, 중합체 수지는 15D 내지 75D, 20D 내지 75D, 25D 내지 75D, 25D 내지 72D, 30D 내지 72D, 35D 내지 72D, 40D 내지 72D, 42D 내지 72D, 15D 내지 72D, 15D 내지 70D, 15D 내지 65D, 15D 내지 60D, 15D 내지 55D, 15D 내지 50D, 15D 내지 45D, 20D 내지 45D, 25D 내지 45D, 50D 내지 75D, 55D 내지 75D, 60D 내지 75D, 65D 내지 75D, 또는 70D 내지 75D의 쇼어 D 경도를 가질 수 있다. 모든 쇼어 D 경도 값은 ASTM 2240-05 (2010)를 사용하여 측정된 바와 같다.
연마 패드는 전형적으로 5% 이상, 예를 들어, 10% 이상, 15% 이상, 또는 20% 이상의 압축성을 가질 수 있다. 대안적으로, 또는 부가적으로, 연마 패드는 25% 이하, 예를 들어, 20% 이하, 15% 이하, 또는 10% 이하의 압축성을 가질 수 있다. 따라서, 연마 패드는 압축성에 대해 나열된 종점들 중 임의의 2개에 의해 한계가 이루어진 압축성을 가질 수 있다. 예를 들어, 연마 패드는 5% 내지 25%, 5% 내지 20%, 5% 내지 15%, 5% 내지 10%, 10% 내지 25%, 10% 내지 20%, 또는 10% 내지 15%의 압축성을 가질 수 있다.
연마 패드는 70% 이상, 예를 들어, 72% 이상, 74% 이상, 76% 이상, 78% 이상, 80% 이상, 82% 이상, 84% 이상, 86% 이상, 88% 이상, 또는 90% 이상의 공극 부피 분율을 가질 수 있다. 대안적으로, 또는 부가적으로, 연마 패드는 90% 이하, 예를 들어, 88% 이하, 86% 이하, 84% 이하, 82% 이하, 또는 80% 이하의 공극 부피 분율을 가질 수 있다. 따라서, 연마 패드는 공극 부피에 대해 나열된 종점들 중 임의의 2개에 의해 한계가 이루어진 공극 부피 분율을 가질 수 있다. 예를 들어, 연마 패드는 70% 내지 90%, 70% 내지 88%, 70% 내지 86%, 70% 내지 84%, 70% 내지 82%, 70% 내지 80%, 72% 내지 90%, 72% 내지 88%, 72% 내지 86%, 72% 내지 84%, 72% 내지 82%, 74% 내지 90%, 74% 내지 88%, 74% 내지 86%, 74% 내지 84%, 74% 내지 82%, 76% 내지 90%, 76% 내지 88%, 76% 내지 86%, 76% 내지 84%, 76% 내지 82%, 78% 내지 90%, 78% 내지 88%, 78% 내지 86%, 78% 내지 84%, 또는 78% 내지 82%의 공극 부피 분율을 가질 수 있다.
연마 패드의 공극 부피 분율은 임의의 적합한 측정 방법을 사용하여 측정할 수 있다. 예를 들어, 연마 패드의 공극 부피 분율은 밀도 측정을 사용하여 측정할 수 있으며, 여기서 공극 부피 분율은: 공극 부피 % = (1 - ρ발포된 / ρ중실) x 100%에 의해 나타낼 수 있고, 여기서 ρ발포된은 연마 패드의 밀도이고 ρ중실은 연마 패드를 형성하는데 사용된 중합체성 수지의 밀도이다. 본원에서 사용된 바와 같은 "공극 부피", "공극 부피 분율", 또는 "공극 부피 퍼센트"란 용어는 공극률과 동의어일 수 있다.
연마 패드, 보다 구체적으로 연마 패드의 폐쇄 세공은, 5 ㎛ 이상, 예를 들어, 10 ㎛ 이상, 15 ㎛ 이상, 20 ㎛ 이상, 25 ㎛ 이상, 30 ㎛ 이상, 35 ㎛ 이상, 40 ㎛ 이상, 45 ㎛ 이상, 50 ㎛ 이상, 55 ㎛ 이상, 60 ㎛ 이상, 65 ㎛ 이상, 70 ㎛ 이상, 75 ㎛ 이상, 100 ㎛ 이상, 125 ㎛ 이상, 또는 150 ㎛ 이상의 평균 세공 크기를 가질 수 있다. 대안적으로, 또는 부가적으로, 연마 패드는 200 ㎛ 이하, 예를 들어, 190 ㎛ 이하, 180 ㎛ 이하, 175 ㎛ 이하, 170 ㎛ 이하, 160 ㎛ 이하, 150 ㎛ 이하, 140 ㎛ 이하, 130 ㎛ 이하, 125 ㎛ 이하, 120 ㎛ 이하, 110 ㎛ 이하, 100 ㎛ 이하, 90 ㎛ 이하, 80 ㎛ 이하, 70 ㎛ 이하, 60 ㎛ 이하, 50 ㎛ 이하, 40 ㎛ 이하, 30 ㎛ 이하, 또는 20 ㎛ 이하의 평균 세공 크기를 가질 수 있다. 따라서, 연마 패드는 평균 세공 크기에 대해 나열된 종점들 중 임의의 2개에 의해 한계가 이루어진 평균 세공 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 연마 패드는 5 ㎛ 내지 200 ㎛, 5 ㎛ 내지 20 ㎛, 25 ㎛ 내지 75 ㎛, 50 ㎛ 내지 100 ㎛, 75 ㎛ 내지 125 ㎛, 100 ㎛ 내지 150 ㎛, 125 ㎛ 내지 175 ㎛, 또는 150 ㎛ 내지 200 ㎛의 평균 세공 크기를 가질 수 있다.
본원에서 사용된 바와 같이, 평균 세공 크기는 연마 패드에서 각각의 세공의 대표적인 샘플의 최장 직경의 평균을 나타낸다. 최장 직경은 페렛(Feret) 직경과 동일하다. 최장 직경은 수동적으로 또는 화상 분석 소프트웨어를 사용하여, 샘플의 화상, 예컨대 투과 전자 현미경 화상으로부터 얻을 수 있다. 전형적으로, 샘플은 연마 패드의 일부분을 구획화(sectioning)함으로써 얻어진다.
본원에서 사용된 바와 같은 평균 세공 크기는 연마 패드의 벌크 일부분, 즉, 연마 패드의 표면(들) 사이이나, 표면(들)을 포함하지 않는 연마 패드의 일부분 내의 평균 세공 크기를 지칭한다. 표면은 스카이빙(skiving), 드레싱 등과 같은 임의의 마무리 작업 전의 제조된 바와 같은 패드 표면의 5 ㎜ 이내, 예를 들어, 4 ㎜ 이내, 3 ㎜ 이내, 2 ㎜ 이내, 또는 1 ㎜ 이내의 패드의 영역일 수 있다.
한 실시양태에서, 연마 패드는 0.01 ㎫ 이상, 예를 들어, 0.05 ㎫ 이상, 0.1 ㎫ 이상, 0.2 ㎫ 이상, 0.3 ㎫ 이상, 0.4 ㎫ 이상, 0.5 ㎫ 이상, 0.6 ㎫ 이상, 0.8 ㎫ 이상, 또는 0.9 ㎫ 이상의 저장 탄성률(storage modulus of elasticity)을 가질 수 있다. 대안적으로, 또는 부가적으로, 연마 패드는 1 ㎫ 이하, 예를 들어, 0.9 ㎫ 이하, 0.8 ㎫ 이하, 0.7 ㎫ 이하, 0.6 ㎫ 이하, 또는 0.5 ㎫ 이하의 저장 탄성률을 가질 수 있다. 따라서, 연마 패드는 저장 탄성률에 대해 나열된 종점들 중 임의의 2개에 의해 한계가 이루어진 저장 탄성률을 가질 수 있다. 예를 들어, 연마 패드는 0.01 ㎫ 내지 1 ㎫, 0.05 ㎫ 내지 1 ㎫, 0.1 ㎫ 내지 1 ㎫, 0.2 ㎫ 내지 1 ㎫, 0.3 ㎫ 내지 1 ㎫, 0.4 ㎫ 내지 1 ㎫, 또는 0.5 ㎫ 내지 1 ㎫의 저장 탄성률을 가질 수 있다. 저장 탄성률은 전형적으로 연마 작업 동안에 연마 패드의 표면과 연마되는 기판 사이에 존재하는 연마 구역에 존재하는 온도에서의 저장 탄성률을 지칭한다. 전형적으로, 온도는 40℃ 내지 80℃, 40℃, 45℃, 50℃, 55℃, 60℃, 65℃, 70℃, 75℃, 또는 80℃이다.
본 발명은 또한 연마 패드의 제조 방법을 제공한다. 상기 방법은 (a) 중합체 수지를 포함하는 연마 패드 물질을 제공하고, (b) 제1 승압에서 연마 패드 물질을 불활성 기체에 노출시키고, (c) 연마 패드 물질의 온도를 연마 패드 물질의 유리 전이 온도 초과 및 연마 패드 물질의 융점 미만의 제1 온도로 높임으로써 연마 패드 물질을 발포시키고, 이어서 임의로 (d) 제2 승압에서 연마 패드 물질을 불활성 기체에 노출시키고, (e) 연마 패드 물질의 온도를 연마 패드 물질의 유리 전이 온도 초과 및 연마 패드 물질의 융점 미만의 제2 온도로 높임으로써 연마 패드 물질을 발포시키는 것을 포함한다.
연마 패드 물질을, (a) 승압에서 연마 패드 물질을 불활성 기체에 노출시키고, 이어서 (b) 연마 패드 물질을 연마 패드 물질의 유리 전이 온도 (Tg) 초과 및 연마 패드 물질의 융점 (Tm) 미만인 온도에 적용하는, 적어도 한 번의 주기, 바람직하게는 적어도 두 번의 주기에 노출시킨다. 제1 및 제2 승압 및 제1 및 제2 승온은 동일하거나 상이할 수 있다. 불활성 기체는 탄화수소, 클로로플루오로카본, 히드로클로로플루오로카본 (예를 들어, 프레온(FREON)™ 히드로클로로플루오로카본) 질소, 이산화탄소, 일산화탄소, 또는 그의 조합일 수 있다. 바람직하게, 불활성 기체는 질소 또는 이산화탄소이거나 이를 포함하고, 보다 바람직하게, 기체는 이산화탄소이거나, 이를 포함한다.
적절한 양의 불활성 기체를 연마 패드 물질 내에 용해시키기에 충분한 시간 동안 연마 패드 물질을 승압(들)에서 유지시킨다. 연마 패드 물질에 용해되는 기체의 양은 헨리(Henry)의 법칙에 따라 적용된 압력에 정비례한다. 승압(들)에서 연마 패드 물질의 온도를 높이는 것은 연마 패드 물질 내로의 기체의 확산 속도를 증가시키지만, 또한 연마 패드 물질에 용해될 수 있는 기체의 양을 감소시킨다. 불활성 기체의 압력이 높을수록 더 작은 세공 크기의 제조를 초래하고, 한편 불활성 기체의 압력이 낮을수록 더 큰 세공 크기의 제조를 초래한다. 바람직하게는, 불활성 기체가 완전히 연마 패드 물질을 포화시킨다. 그 후, 연마 패드 물질을 감압시킨다. 얻어지는 연마 패드 물질은 전형적으로 불활성 기체로 과포화된다.
연마 패드 물질을 이어서 연마 패드 물질의 유리 전이 온도 (Tg) 초과 및 연마 패드 물질의 융점 (Tm) 미만인 온도(들)에 노출시킨다. 얻어진 열역학적 불안정성은 연마 패드 물질에서 핵생성 자리의 형성을 초래하고, 핵생성 자리는 불활성 기체의 용해된 분자가 클러스터를 형성하는 자리이고, 클러스터는 연마 패드 물질에서 성장하여 공극 (즉, 셀 또는 세공, 이것은 전형적으로 폐쇄 세공임)을 형성한다.
연마 패드의 제조 이후에, 연마 패드를 일정 기간의 시간 동안 Tg 초과의 온도로 가열함으로써 어닐링할 수 있다. 임의의 적합한 기술을 사용하여 연마 패드를 더 가공할 수 있다. 예를 들어, 연마 패드를 스카이빙 또는 밀링하여 연마 표면을 제공할 수 있다. 이와 같이 제조된 연마 표면은 연마 표면을 컨디셔닝하는 것과 같은 기술을 사용하여, 예를 들어, 다이아몬드 컨디셔닝에 의해 더 가공할 수 있다.
두 단계 이상의 발포에 의해 제조되는, 본 발명의 연마 패드는 바람직하게 높은 공극 부피를 가져, 세공이 함께 조밀하게 패킹되는 결과는 갖는다. 각 단계에서 가스발생 및 발포 조건을 달리함으로써, 다양한 세공 모폴로지를 얻을 수 있다. 많은 경우에, 모폴로지는 허니콤 구조와 유사한 조밀한 패킹의 거의 육각형 세공과 비슷하다.
도 1a-1c는 가압/발포의 1, 2, 및 3 주기를 겪었던 42D의 쇼어 D 경도를 갖는 열가소성 폴리우레탄을 포함하는 연마 패드 물질의 단면의 주사 전자 현미경 ("SEM") 화상을 나타낸다. 도 1a는 제1 가압/발포 단계 후 열가소성 폴리우레탄의 SEM 화상이다. 공극 부피 분율은 65%이고, 평균 세공 직경은 5 ㎛이다. 도 1b는 제2 가압/발포 단계 후 열가소성 폴리우레탄의 도 1a보다 낮은 배율에서의 SEM 화상이다. 공극 부피 분율은 85%이고, 평균 세공 직경은 10 ㎛이다. 도 1c는 제3 가압/발포 단계 후 열가소성 폴리우레탄의 도 1b와 동일한 배율에서의 SEM 화상이다. 공극 부피 분율은 87%이고, 평균 세공 직경은 9 ㎛이다.
도 2a-2c는 가압/발포의 1 및 2 주기를 겪었던 25D의 쇼어 D 경도를 갖는 열가소성 폴리우레탄을 포함하는 작업편의 단면의 SEM 화상을 나타낸다. 도 2a는 제1 가압/발포 단계 후 열가소성 폴리우레탄의 SEM 화상이다. 공극 부피 분율은 72%이고, 평균 세공 직경은 40 ㎛이다. 도 2b는 제2 가압/발포 단계 후 열가소성 폴리우레탄의 도 2a와 동일한 배율에서의 SEM 화상이다. 공극 부피 분율은 75%이고, 평균 세공 직경은 40 ㎛이다. 도 2c는 더 높은 배율에서의 도 2b의 화상이다.
도 3a-3c는 가압/발포의 1, 2, 및 3 주기를 겪었던 72D의 쇼어 D 경도를 갖는 열가소성 폴리우레탄을 포함하는 작업편의 단면의 SEM 화상을 나타낸다. 도 3a는 제1 가압/발포 단계 후 열가소성 폴리우레탄의 SEM 화상이다. 공극 부피 분율은 50%이고, 평균 세공 직경은 57 ㎛이다. 도 3b는 제2 가압/발포 단계 후 열가소성 폴리우레탄의 도 3a보다 낮은 배율에서의 SEM 화상이다. 공극 부피 분율은 80%이고, 평균 세공 직경은 92 ㎛이다. 도 3c는 제3 가압/발포 단계 후 열가소성 폴리우레탄의 도 3a 및 3b보다 낮은 배율에서의 SEM 화상이다. 공극 부피 분율은 89%이고, 평균 세공 직경은 109 ㎛이다.
바람직하게, 높은 공극 부피 및 조밀한 패킹의 세공의 조합은 본 발명의 연마 패드의 표면에서 매우 다수의 돌기(asperity)를 발생시키는 것으로 생각된다. 본 발명의 연마 패드가 기판을 연마하는데 사용된 경우 매우 다수의 돌기는 높은 제거 속도를 허용한다. 또한, 높은 공극 부피 및 높은 압축성은 이로써 본 발명의 연마 패드에 연성 연마 패드 물질과 관련된 낮은 스크래칭과 함께 경성 연마 패드 물질과 관련된 높은 제거 속도 및 긴 패드 수명을 부여한다.
전형적으로, 세공은 연마 표면과 동일 평면상의 평면에서 다각형 형상 및 모폴로지를 갖는다. 세공은 얇은 셀 벽을 통해 서로로부터 분리된다. 다각형 형상은 연마 패드 내에 세공의 더 조밀한 패킹을 허용하고 본 발명의 연마 패드의 높은 공극 부피 분율과 관련이 있을 수 있다.
본 발명은 (a) 연마하고자 하는 기판을 제공하고, (b) 기판을 청구항 1의 연마 패드 및 연마 조성물을 포함하는 연마 시스템과 접촉시키고, (c) 기판의 적어도 일부분을 연마 시스템을 이용해 마모시켜 기판을 연마하는 것을 포함하는, 기판의 연마 방법을 추가로 제공한다.
본 발명의 연마 패드는 화학-기계적 연마 (CMP) 장치와 함께 사용하는데 특히 적합하다. 전형적으로, 장치는, 사용 중일 때, 움직이고 궤도, 선형, 또는 원형 움직임에 기인한 속도를 갖는 플래튼(platen), 움직일 때 플래튼과 접촉하여 플래튼에 의해 움직이는 본 발명의 연마 패드, 및 연마되는 기판과 접촉하도록 의도된 연마 패드의 표면과 접촉하고 연마 패드의 표면에 대해 움직임으로써 연마되는 기판을 유지시키는 캐리어를 포함한다. 기판의 연마는 기판을 연마 패드와 접촉하게 놓고 이어서 연마 패드를 기판에 대해, 전형적으로는 그들 사이의 연마 조성물과 함께 움직여서, 기판의 적어도 일부분을 마모시켜 기판을 연마함으로써 수행한다. CMP 장치는 임의의 적합한 CMP 장치일 수 있고, 이들 중 다수는 관련 기술분야에 공지되어 있다. 본 발명의 연마 패드는 또한 선형 연마 도구와 함께 사용할 수 있다.
본원에 기재된 연마 패드는 단독으로 사용할 수 있거나 임의로는 다층 적층된 연마 패드의 한 층으로서 사용할 수 있다. 예를 들어, 연마 패드는 서브패드와의 조합으로 사용할 수 있다. 서브패드는 임의의 적합한 서브패드일 수 있다. 적합한 서브패드는 폴리우레탄 발포체 서브패드 (예를 들어, 로저스 코포레이션(Rogers Corporation)으로부터의 포론(PORON)™ 발포체 서브패드), 함침된 펠트 서브패드, 미세다공성 폴리우레탄 서브패드, 및 소결된 우레탄 서브패드를 포함한다. 서브패드는 임의로 그루브, 채널, 중공 섹션, 윈도우, 개구(aperature) 등을 포함한다. 본 발명의 연마 패드를 서브패드와의 조합으로 사용한 경우, 전형적으로는 연마 패드 및 서브패드와 같은 공간을 차지하고 그들 사이에 있는, 중간 후면 층, 예컨대 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름이 있다. 대안적으로, 본 발명의 다공성 발포체는 또한 종래의 연마 패드와 함께 서브패드로서 사용할 수 있다.
본원에 기재된 연마 패드는 많은 유형의 기판 및 기판 물질을 연마하는데 사용하기에 적합하다. 예를 들어, 연마 패드는 메모리 저장 장치, 반도체 기판, 및 유리 기판을 비롯한 다양한 기판을 연마하는데 사용할 수 있다. 연마 패드로 연마하는데 적합한 기판은 메모리 디스크, 경질 디스크, 마그네틱 헤드, MEMS 장치, 반도체 웨이퍼, 전계 방출 디스플레이, 및 다른 마이크로전자 기판, 특히 절연 층 (예를 들어, 이산화규소, 질화규소, 또는 저 유전 물질) 및/또는 금속-함유 층 (예를 들어, 구리, 탄탈륨, 텅스텐, 알루미늄, 니켈, 티타늄, 플래티넘, 루테늄, 로듐, 이리듐, 또는 다른 귀금속)을 포함하는 기판을 포함한다.
하기 실시예는 본 발명을 추가로 예시하나, 물론, 임의의 방식으로도 본 발명의 범주를 제한하는 것으로 해석해서는 안 된다.
실시예 1
본 실시예에서, 평균 세공 크기는 다음의 절차에 따라 결정하였다: 샘플은 면도날을 사용하여 각 샘플 정사각형으로부터 작은 직사각형을 절단함으로써 제조하였다. 샘플을 탄소 테이프 상에 지지하고 3.5 - 5.0 ㎚ 코팅 층으로 30 초 동안 스퍼터링하였다. 각 샘플의 화상은 주사 전자 현미경관찰법 ("SEM")을 사용하여 포착하였다. 적절한 해상도를 사용하여 현장에서의 측정에 충분한 세공이 있음을 보장하였다. 화상을 수득하고 저장하였다.
화상 분석을 위해, 최소 30개의 세공을 PAX-IT™ 화상 분석 소프트웨어 (일리노이주 빌라 파크 소재 엠아이에스 인코포레이티드(MIS, Inc.))를 사용하여 측정하였다. 이것은 세공의 한 에지에서 다른 에지까지 손으로 수평선을 그리고 소프트웨어를 사용하여 각각의 기포에 대한 세공 크기를 계산함으로써 수행하였다. 결과는 최소, 최대, 평균 크기 및 표준 편차를 비롯하여 샘플의 세공 크기 분포를 제공하는 보고서로 요약하였다.
연마 패드의 공극 부피는 연마 패드로부터 절단된 샘플 상의 밀도 측정을 수행하고 액체 매질로서 무수 에탄올을 사용하여 피크노미터를 이용함으로써 측정하였다. 공극 부피는: 공극 부피 % = (1 - ρ발포된 / ρ중실) x 100%에 의해 나타내고, 여기서 ρ발포된은 연마 패드의 밀도이고 ρ중실은 연마 패드를 형성하는데 사용된 중합체성 수지의 밀도이다.
본 실시예는 본 발명의 연마 패드의 제조 방법을 보여주었다.
일련의 열가소성 폴리우레탄 (TPU) 시트에 불활성 기체로서 이산화탄소를 사용하여 가스발생 및 발포의 2회 연속 주기 (주기 1 및 2)를 실시하였다. 두 주기에 있어서, 가스발생 압력은 2.42-3.45 ㎫의 범위였고, 발포 온도는 115-155℃의 범위였고, 가스발생 온도는 10℃였다. 주기 2 대 주기 1에서의 가스발생 압력의 비 (P2/P1), 주기 2 대 주기 1에서의 가스발생 시간의 비 (t기체2/t기체1), 주기 2 대 주기 1에서의 발포 온도의 비 (T2/T1), 주기 2 대 주기 1에서의 CO2 농도의 비 ([CO2]2/[CO2]1), 제1 주기 후 및 제2 주기 후의 벌크 세공 크기의 비 (dp2/dp1), 제2 주기 후의 벌크 세공 크기 (dp2), 제1 주기 후 및 제2 주기 후의 공극 부피의 비 (ε2/ε1), 및 제2 주기 후의 공극 부피 분율은 표 1에 제시하였다.
<표 1>
Figure pct00001
표 1에 제시된 데이터로부터 명백한 바와 같이, TPU 시트는 대략 1.21 내지 1.52의 공극 부피 비 ε2/ε1에 의해 입증된 바와 같은 가압/발포의 제2 주기 후 공극 부피에서의 증가를 나타냈다. 모든 TPU 시트는 가압/발포의 제2 주기 후 87.0% 초과의 공극 부피를 나타냈다. 가압/발포의 제2 주기 후 TPU 시트의 벌크 부분에서의 평균 세공 크기는 34.4 ㎛ 내지 279.9 ㎛에서 달라졌다.
실시예 2
본 실시예는 본 발명의 실시양태에 따른 연마 패드로 달성될 수 있는 TEOS 제거 속도를 입증하였다.
TEOS의 블랭킷 층을 포함하는 유사한 기판을 동일한 연마 조성물 및 4개의 상이한 연마 패드 (연마 패드 2a-2d)를 사용하여 연마하였다. 연마 조성물은 11의 pH에서 물 중에 12.5 중량% 흄드 실리카를 포함하였다. 연마 패드 2a (본 발명)는 42D의 쇼어 D 경도를 갖는 열가소성 폴리우레탄을 포함하였고 85%의 공극 부피를 가졌다. 연마 패드 2b (비교)는 72D의 쇼어 D 경도를 갖는 열가소성 폴리우레탄을 포함하였고 15%의 공극 부피를 가졌다. 연마 패드 2c (본 발명)는 72D의 쇼어 D 경도를 갖는 열가소성 폴리우레탄을 포함하였고 85%의 공극 부피를 가졌다. 연마 패드 2D (비교)는 65D의 쇼어 D 경도를 갖는 미세다공성 폴리우레탄을 포함한 IC1010™ 연마 패드였고 다우 케미칼(Dow Chemical) (미시건주 미들랜드 소재)로부터 상업적으로 입수가능하였다. 연마 도구는 리플렉션(REFLEXION)™ 시스템 (캘리포니아주 산타 클라라 소재 어플라이드 머티리얼스(Applied Materials))이었다.
연마 이후에, TEOS 제거 속도를 결정하였고, 결과는 표 2에 제시하였다.
<표 2>
Figure pct00002
표 2에 제시된 결과로부터 명백한 바와 같이, 72D의 쇼어 D 경도 및 85%의 공극 부피를 갖는 연마 패드 2c는, 72D의 쇼어 D 경도 및 15%의 공극 부피를 갖는 연마 패드 2b에 의해 나타난 TEOS 제거 속도보다 대략 1.9배 더 높은 TEOS 제거 속도를 나타냈다. 또한, 연마 패드 2c는 42D의 쇼어 D 경도 및 85%의 공극 부피를 갖는 연마 패드 2a에 의해 나타난 TEOS 제거 속도보다 대략 1.54배 더 높은 TEOS 제거 속도를 나타냈다. 연마 패드 2c는 또한 유사한 쇼어 D 경도를 갖지만 상당히 더 낮은 공극 부피를 갖는 연마 패드 2D에 의해 나타난 TEOS 제거 속도보다 대략 1.32배 더 높은 TEOS 제거 속도를 나타냈다.
실시예 3
본 실시예는 본 발명의 실시양태에 따른 연마 패드로 달성될 수 있는 텅스텐 제거 속도를 입증하였다.
텅스텐의 블랭킷 층을 포함하는 유사한 기판을 동일한 연마 조성물 및 3개의 상이한 연마 패드 (연마 패드 3a-3c)를 사용하여 연마하였다. 연마 조성물은 2.3의 pH에서 물 중에 2.5 중량% 콜로이드 습윤-공정 실리카, 0.0123 중량% 질산제2철, 0.0267 중량% 말론산, 0.16 중량% 글리신, 및 2 중량% 과산화수소를 포함하였다. 연마 패드 3a (비교)는 42D의 쇼어 D 경도를 갖는 열가소성 폴리우레탄을 포함하였고 50%의 공극 부피를 가졌다. 연마 패드 3b (본 발명)는 42D의 쇼어 D 경도를 갖는 열가소성 폴리우레탄을 포함하였고 85%의 공극 부피를 가졌다. 연마 패드 3c (비교)는 65D의 쇼어 D 경도를 갖는 미세다공성 폴리우레탄을 포함한 IC1010™ 연마 패드였고 다우 케미칼 (미시건주 미들랜드 소재)로부터 상업적으로 입수가능하였다. 연마 도구는 리플렉션™ 시스템 (캘리포니아주 산타 클라라 소재 어플라이드 머티리얼스)이었다.
연마 이후에, 텅스텐 제거 속도를 결정하였고, 결과는 표 3에 제시하였다.
<표 3>
Figure pct00003
표 3에 제시된 결과로부터 명백한 바와 같이, 42D의 쇼어 D 경도 및 85%의 공극 부피를 갖는 연마 패드 3b는, 42D의 쇼어 D 경도 및 50%의 공극 부피를 갖는 연마 패드 2a에 의해 나타난 텅스텐 제거 속도보다 대략 2.1배 더 높은 텅스텐 제거 속도를 나타냈다. 또한, 연마 패드 3b는 상당히 더 높은 쇼어 D 경도를 갖는, 연마 패드 3c에 의해 나타난 텅스텐 제거 속도와 대략 동일한 텅스텐 제거 속도를 나타냈다.
실시예 4
본 실시예는 본 발명의 실시양태에 따른 연마 패드로 달성될 수 있는 감소한 결함성을 입증하였다.
4개의 연마 실행은 동일한 연마 조성물 및 4개의 상이한 연마 패드 (연마 패드 4A-4D)를 사용하여 60개의 유사한 기판 상에서 수행하였다. 연마 조성물은 2.3의 pH에서 물 중에 2.5 중량% 콜로이드 습윤-공정 실리카, 0.0123 중량% 질산제2철, 0.0267 중량% 말론산, 및 0.16 중량% 글리신을 포함하였다. 연마 패드 4A (본 발명)는 42D의 쇼어 D 경도를 갖는 열가소성 폴리우레탄을 포함하였고 85%의 공극 부피를 가졌다. 연마 패드 4B (비교)는 42D의 쇼어 D 경도를 갖는 열가소성 폴리우레탄을 포함하였고 50%의 공극 부피를 가졌다. 연마 패드 4C (비교)는 25D의 쇼어 D 경도를 갖는 열가소성 폴리우레탄을 포함하였고 50%의 공극 부피를 가졌다. 연마 패드 4D (비교)는 후지보 에히메 캄파니 리미티드(Fujibo Ehime Co., Ltd.) (일본 도쿄)로부터 수득되는 개방-셀 폴리우레탄 패드였다. 연마 도구는 미라(MIRRA)™ 시스템 (캘리포니아주 산타 클라라 소재 어플라이드 머티리얼스)이었다.
연마 이후에, 각각 상이한 연마 패드를 사용한 각각의 연마 실행으로부터의 기판(20, 40, 및 60)을 서프스캔(SURFSCAN)™ SP2 도구 (캘리포니아주 밀피타스 소재 KLA-텐코르(Tencor))를 사용하여 기판 상의 4개의 상이한 영역에서 조사하였다. 스크래치 카우트를 정규화하고, 결과는 표 4에 제시하였다.
<표 4>
Figure pct00004
표 4에 제시된 결과로부터 명백한 바와 같이, 42D의 쇼어 D 경도 및 85%의 공극 부피를 갖는 열가소성 폴리우레탄을 포함하는 연마 패드 4A는, 42D의 쇼어 D 경도 및 50%의 공극 부피를 갖는 열가소성 폴리우레탄을 포함하는 연마 패드 4B보다 상당히 덜한 스크래칭을 나타냈다. 연마 패드 4A는 25D의 쇼어 D 경도 및 50%의 공극 부피를 갖는 열가소성 폴리우레탄을 포함한 연마 패드 4C에 의해 나타난 스크래칭과 비슷한 스크래칭을 나타냈고, 산업 표준 연성 연마 패드인 연마 패드 4D에 의해 나타난 스크래칭과 비슷한 스크래칭을 나타냈다.
실시예 5
본 실시예는 한 실시양태에 따른, 가스발생 및 발포의 단일 단계를 사용한 본 발명의 연마 패드의 제조 방법을 보여주었다.
42D 경도 TPU 물질의 시료를 -1℃에서 24 시간 동안 2.41 ㎫에서 CO2로 포화시켰다. 시료를 143℃에서 70 초 동안 오일 욕에서 발포시켰다. 발포된 시료의 평균 벌크 세공 크기는 19 마이크로미터였고 공극 부피 분율은 85.5%였다. 대표적인 시료의 단면의 SEM 현미경사진은 도 4에 도시하였다.
본원에 인용된 간행물, 특허 출원, 및 특허를 비롯한 모든 참고문헌은, 각각의 참고문헌이 개별적으로 그리고 구체적으로 참고로 포함되는 것을 나타내며 그 전문이 본원에 제시된 것과 동일한 정도로, 본원에 참고로 포함된다.
본 발명을 기재하는 문맥 (특히 하기 청구범위의 문맥)에서의 단수형 용어 및 "적어도 하나"라는 용어 및 유사 언급의 사용은 본원에 달리 나타내거나 문맥상 명백하게 모순되지 않는 한, 단수 및 복수 모두를 포괄하는 것으로 간주되어야 한다. 하나 이상 항목의 목록이 후속하는 "적어도 하나"라는 용어의 사용 (예를 들어, "A 및 B 중 적어도 하나")은 본원에 달리 나타내거나 문맥상 명백하게 모순되지 않는 한, 열거된 항목으로부터 선택된 하나의 항목 (A 또는 B), 또는 열거된 항목 중 둘 이상의 임의의 조합 (A 및 B)을 의미하는 것으로 간주되어야 한다. "포함하는", "갖는", "비롯한", 및 "함유하는"이라는 용어는 달리 언급되지 않는 한, 개방형 용어 (즉, "포함하나, 이에 제한되지는 않는 것"을 의미함)로 간주되어야 한다. 본원에서 값의 범위의 언급은 본원에 달리 나타내지 않는 한, 단순히 범위 내에 속하는 각 개별 값을 개별적으로 언급하는 것의 약식 방법으로서 역할을 하고자 하는 것이며, 각각의 개별 값은 그것이 본원에 개별적으로 언급된 것처럼 본 명세서에 포함된다. 본원에 기재된 모든 방법은 본원에 달리 나타내거나 문맥상 달리 명백하게 모순되지 않는 한, 임의의 적합한 순서로 수행될 수 있다. 본원에 제공된 임의의 및 모든 예, 또는 예시적 언어 (예를 들어, "예컨대")의 사용은 단순히 본 발명을 더 잘 예시하려는 것이며, 달리 주장되지 않는 한, 본 발명의 범주에 제한을 두는 것은 아니다. 본 명세서의 어떠한 언어도 임의의 청구되지 않은 요소를 본 발명의 실시에 필수적인 것으로 나타내는 것으로서 간주되어서는 안 된다.
본 발명을 수행함에 있어서 본 발명자들에게 공지된 최선의 방식을 비롯한, 본 발명의 바람직한 실시양태가 본원에 기재되어 있다. 상기 설명을 읽으면, 그러한 바람직한 실시양태의 변형이 통상의 기술자에게 명백해질 수 있다. 본 발명자들은 통상의 기술자가 적절한 경우에 이러한 변형을 사용할 것으로 예상하며, 본 발명자들은 본 발명이 본원에 구체적으로 기재된 것과 달리 실시되게 의도한다. 따라서, 본 발명은 적용 법령에 의해 허용되는 바와 같이, 본원에 첨부된 청구범위에 언급된 주제의 모든 변형 및 등가물을 포함한다. 또한, 본원에 달리 나타내거나 문맥상 달리 명백하게 모순되지 않는 한, 그의 모든 가능한 변형으로의 상기-기재된 요소의 임의의 조합이 본 발명에 의해 포괄된다.

Claims (15)

  1. 다공성 중합체성 물질을 포함하는 화학-기계적 연마를 위한 연마 패드이며, 폐쇄 세공을 포함하고 70% 이상의 공극 부피 분율을 갖는 연마 패드.
  2. 제1항에 있어서, 80% 이상의 공극 부피 분율을 갖는 연마 패드.
  3. 제1항에 있어서, 다공성 중합체성 물질이 15D 내지 75D의 ASTM D2240에 따른 쇼어(Shore) D 경도를 갖는 중합체 수지로부터 형성된 것인 연마 패드.
  4. 제3항에 있어서, 다공성 중합체성 물질이 25D 내지 72D의 ASTM D2240에 따른 쇼어 D 경도를 갖는 중합체 수지로부터 형성된 것인 연마 패드.
  5. 제1항에 있어서, 세공이 약 5 ㎛ 내지 200 ㎛의 평균 세공 크기를 갖는 것인 연마 패드.
  6. 제1항에 있어서, 5% 이상의 압축성을 갖는 연마 패드.
  7. 제1항에 있어서, 1 ㎫ 이하의 저장 탄성률(storage modulus of elasticity)을 갖는 연마 패드.
  8. 제1항에 있어서, 열가소성 엘라스토머, 열가소성 폴리우레탄, 폴리올레핀, 폴리카르보네이트, 폴리비닐알콜, 나일론, 엘라스토머성 고무, 스티렌계 중합체, 폴리방향족 화합물, 플루오로중합체, 폴리이미드, 가교된 폴리우레탄, 가교된 폴리올레핀, 폴리에테르, 폴리에스테르, 폴리아크릴레이트, 엘라스토머성 폴리에틸렌, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리이미드, 폴리아라미드, 폴리아릴렌, 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 그의 공중합체 및 블록 공중합체, 및 그의 혼합물 및 블렌드로 이루어진 군으로부터 선택되는 중합체 수지를 포함하는 연마 패드.
  9. 제8항에 있어서, 중합체 수지가 열가소성 폴리우레탄인 연마 패드.
  10. (a) 중합체 수지를 포함하는 연마 패드 물질을 제공하고,
    (b) 제1 승압에서 연마 패드 물질을 불활성 기체에 노출시키고,
    (c) 연마 패드 물질의 온도를 연마 패드 물질의 유리 전이 온도 초과 및 연마 패드 물질의 용융 온도 미만의 제1 온도로 높임으로써 연마 패드 물질을 발포시키고,
    (d) 제2 승압에서 연마 패드 물질을 불활성 기체에 노출시키고,
    (e) 연마 패드 물질의 온도를 연마 패드 물질의 유리 전이 온도 초과 및 연마 패드 물질의 용융 온도 미만의 제2 온도로 높임으로써 연마 패드 물질을 발포시키는 것
    을 포함하는, 연마 패드의 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서, 기체가 질소, 이산화탄소, 또는 그의 조합을 포함하는 것인 방법.
  12. 제11항에 있어서, 기체가 이산화탄소이고, 제1 및 제2 압력이 1 ㎫ 내지 20 ㎫인 방법.
  13. 제10항에 있어서, 연마 패드가 열가소성 엘라스토머, 열가소성 폴리우레탄, 폴리올레핀, 폴리카르보네이트, 폴리비닐알콜, 나일론, 엘라스토머성 고무, 스티렌계 중합체, 폴리방향족 화합물, 플루오로중합체, 폴리이미드, 가교된 폴리우레탄, 가교된 폴리올레핀, 폴리에테르, 폴리에스테르, 폴리아크릴레이트, 엘라스토머성 폴리에틸렌, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리이미드, 폴리아라미드, 폴리아릴렌, 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 그의 공중합체 및 블록 공중합체, 및 그의 혼합물 및 블렌드로 이루어진 군으로부터 선택되는 중합체 수지를 포함하는 것인 방법.
  14. 제12항에 있어서, 중합체 수지가 열가소성 폴리우레탄인 방법.
  15. (a) 연마하고자 하는 기판을 제공하고,
    (b) 기판을 제1항의 연마 패드 및 연마 조성물을 포함하는 연마 시스템과 접촉시키고,
    (c) 기판의 적어도 일부분을 연마 시스템을 이용해 마모시켜 기판을 연마하는 것
    을 포함하는, 기판의 연마 방법.
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Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB201409248D0 (en) * 2014-05-23 2014-07-09 Zotefoams Plc Method for producing three dimensional foam articles
US9873180B2 (en) 2014-10-17 2018-01-23 Applied Materials, Inc. CMP pad construction with composite material properties using additive manufacturing processes
US10399201B2 (en) 2014-10-17 2019-09-03 Applied Materials, Inc. Advanced polishing pads having compositional gradients by use of an additive manufacturing process
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
KR102436416B1 (ko) 2014-10-17 2022-08-26 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 애디티브 제조 프로세스들을 이용한 복합 재료 특성들을 갖는 cmp 패드 구성
US10875145B2 (en) 2014-10-17 2020-12-29 Applied Materials, Inc. Polishing pads produced by an additive manufacturing process
US10875153B2 (en) 2014-10-17 2020-12-29 Applied Materials, Inc. Advanced polishing pad materials and formulations
US9776361B2 (en) 2014-10-17 2017-10-03 Applied Materials, Inc. Polishing articles and integrated system and methods for manufacturing chemical mechanical polishing articles
US10821573B2 (en) 2014-10-17 2020-11-03 Applied Materials, Inc. Polishing pads produced by an additive manufacturing process
TWI769988B (zh) * 2015-10-07 2022-07-11 美商3M新設資產公司 拋光墊與系統及其製造與使用方法
TWI690388B (zh) * 2015-10-30 2020-04-11 日商古河電氣工業股份有限公司 硏磨墊、使用硏磨墊的硏磨方法及該硏磨墊的使用方法
CN113103145B (zh) 2015-10-30 2023-04-11 应用材料公司 形成具有期望ζ电位的抛光制品的设备与方法
US10593574B2 (en) 2015-11-06 2020-03-17 Applied Materials, Inc. Techniques for combining CMP process tracking data with 3D printed CMP consumables
KR102629800B1 (ko) 2016-01-19 2024-01-29 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 다공성 화학적 기계적 연마 패드들
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
US11471999B2 (en) 2017-07-26 2022-10-18 Applied Materials, Inc. Integrated abrasive polishing pads and manufacturing methods
WO2019032286A1 (en) 2017-08-07 2019-02-14 Applied Materials, Inc. ABRASIVE DISTRIBUTION POLISHING PADS AND METHODS OF MAKING SAME
JP2019160996A (ja) 2018-03-13 2019-09-19 東芝メモリ株式会社 研磨パッド、半導体製造装置、および半導体装置の製造方法
US11826876B2 (en) 2018-05-07 2023-11-28 Applied Materials, Inc. Hydrophilic and zeta potential tunable chemical mechanical polishing pads
KR20210042171A (ko) 2018-09-04 2021-04-16 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 진보한 폴리싱 패드들을 위한 제형들
US11851570B2 (en) 2019-04-12 2023-12-26 Applied Materials, Inc. Anionic polishing pads formed by printing processes
US11813712B2 (en) 2019-12-20 2023-11-14 Applied Materials, Inc. Polishing pads having selectively arranged porosity
JP2021112808A (ja) * 2020-01-21 2021-08-05 ニッタ・デュポン株式会社 研磨パッド
US20210323116A1 (en) * 2020-04-18 2021-10-21 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Offset pore poromeric polishing pad
US11806829B2 (en) 2020-06-19 2023-11-07 Applied Materials, Inc. Advanced polishing pads and related polishing pad manufacturing methods
US11878389B2 (en) 2021-02-10 2024-01-23 Applied Materials, Inc. Structures formed using an additive manufacturing process for regenerating surface texture in situ

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5564965A (en) * 1993-12-14 1996-10-15 Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. Polishing member and wafer polishing apparatus
US6126532A (en) * 1997-04-18 2000-10-03 Cabot Corporation Polishing pads for a semiconductor substrate
US7378454B2 (en) * 2001-04-09 2008-05-27 Toyo Tire & Rubber Co., Ltd. Polyurethane composition and polishing pad
US20050276967A1 (en) * 2002-05-23 2005-12-15 Cabot Microelectronics Corporation Surface textured microporous polishing pads
US6913517B2 (en) * 2002-05-23 2005-07-05 Cabot Microelectronics Corporation Microporous polishing pads
US7267607B2 (en) * 2002-10-28 2007-09-11 Cabot Microelectronics Corporation Transparent microporous materials for CMP
US7311862B2 (en) * 2002-10-28 2007-12-25 Cabot Microelectronics Corporation Method for manufacturing microporous CMP materials having controlled pore size
US7066801B2 (en) * 2003-02-21 2006-06-27 Dow Global Technologies, Inc. Method of manufacturing a fixed abrasive material
US6998166B2 (en) * 2003-06-17 2006-02-14 Cabot Microelectronics Corporation Polishing pad with oriented pore structure
US20040259479A1 (en) * 2003-06-23 2004-12-23 Cabot Microelectronics Corporation Polishing pad for electrochemical-mechanical polishing
US8075372B2 (en) * 2004-09-01 2011-12-13 Cabot Microelectronics Corporation Polishing pad with microporous regions
US7220167B2 (en) * 2005-01-11 2007-05-22 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Gentle chemical mechanical polishing (CMP) liftoff process
US20060277371A1 (en) * 2005-06-01 2006-12-07 Intel Corporation System and method to instrument references to shared memory
KR101276962B1 (ko) * 2006-07-28 2013-06-19 도레이 카부시키가이샤 상호 침입 고분자 그물형 구조체의 제조 방법 및 이를 이용한 연마 패드의 제조 방법
WO2008087797A1 (ja) * 2007-01-15 2008-07-24 Toyo Tire & Rubber Co., Ltd. 研磨パッド及びその製造方法
JP5078527B2 (ja) * 2007-09-28 2012-11-21 富士紡ホールディングス株式会社 研磨布
US20110076416A1 (en) * 2008-05-26 2011-03-31 Basf Se Method of making porous materials and porous materials prepared thereof
US8383003B2 (en) * 2008-06-20 2013-02-26 Nexplanar Corporation Polishing systems
US20100015895A1 (en) * 2008-07-15 2010-01-21 Hendron Jeffrey J Chemical mechanical polishing pad having electrospun polishing layer
CN102159361B (zh) * 2008-07-18 2014-11-05 3M创新有限公司 具有浮动单元的抛光垫以及制造和使用该抛光垫的方法
US8303375B2 (en) * 2009-01-12 2012-11-06 Novaplanar Technology, Inc. Polishing pads for chemical mechanical planarization and/or other polishing methods
JP5184448B2 (ja) * 2009-06-23 2013-04-17 富士紡ホールディングス株式会社 研磨パッド、その製造方法および研磨加工方法
US8162728B2 (en) * 2009-09-28 2012-04-24 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Dual-pore structure polishing pad
JPWO2012077592A1 (ja) * 2010-12-07 2014-05-19 Jsr株式会社 化学機械研磨パッドおよびそれを用いた化学機械研磨方法
US9211628B2 (en) * 2011-01-26 2015-12-15 Nexplanar Corporation Polishing pad with concentric or approximately concentric polygon groove pattern
JP5687118B2 (ja) * 2011-04-15 2015-03-18 富士紡ホールディングス株式会社 研磨パッド及びその製造方法
RU2595788C2 (ru) * 2012-03-16 2016-08-27 Сэнт-Гобэн Эбрейзивс, Инк. Абразивные продукты и способы чистовой обработки поверхностей

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