KR20160082929A - 화학적 기계적 연마 패드, 연마층 분석기 및 방법 - Google Patents

화학적 기계적 연마 패드, 연마층 분석기 및 방법 Download PDF

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브이. 에이촐라 프란시스
완크 앤드류
가쩨 마크
창 스콧
차이 제프
에이. 히스첸 윌리엄
데이비드 테이트 제임스
에이치. 치앙 레오
친 스위-텡
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롬 앤드 하스 일렉트로닉 머티리얼스 씨엠피 홀딩스, 인코포레이티드
다우 글로벌 테크놀로지스 엘엘씨
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Abstract

화학적 기계적 연마패드, 연마층 분석기가 제공되고, 상기 분석기는 매크로불균일을 검출하고 폴리머시트를 허용가능한 또는 의심스러운것으로서 분류하도록구성된다.

Description

화학적 기계적 연마 패드, 연마 층 분석기 및 방법{A CHEMICAL MECHANICAL POLISHING PAD, POLISHING LAYER ANALYZER AND METHOD}
본 발명은 일반적으로 화학적 기계적 연마 패드의 제조 분야에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 화학적 기계적 연마 패드, 연마 층 분석기 및 관련된 방법에 대한 것이다.
집적회로 및 다른 전자 디바이스의 제작에서, 여러 층의 전도체, 반도체 및 유전체 물질이 반도체 웨이퍼 표면 상에 증착되거나 이로부터 제거된다. 박층의 도체, 반도체, 및 유전체 물질은 수많은 증착 기술에 의해 증착될 수 있다. 모뎀 가공에서의 일반적 증착 기술에는 스퍼터링으로도 알려져 있는 물리적 기상 증착(PVD), 화학적 기상 증착(CVD), 플라즈마-강화 화학적 기상 증착(PECVD), 및 전기화학적 도금(ECP)이 포함된다.
물질 층은 순차적으로 증착되고 제거되므로, 웨이퍼의 최상위 표면은 비-평면이 된다. 후속 반도체 가공(예를 들면, 금속화)은 웨이퍼가 평탄한 표면을 갖는 것을 요구하므로, 웨이퍼는 평탄화되어야 한다. 평면화는 원하지 않는 표면 형상 및 표면 불량, 예컨대 거친 표면, 덩어리가 된 물질, 결정 격자 손상, 스크래치, 및 오염된 층 또는 물질의 제거에 유용하다.
화학적 기계적 평탄화, 또는 화학적 기계적 연마(CMP)는 기판, 예컨대 반도체 웨이퍼를 평탄화하기 위해 사용되는 일반적 기술이다. 종래의 CMP에서, 웨이퍼는 캐리어 어셈블리 상에 실장되고 CMP 장치 내의 연마 패드와 접촉하여 배치된다. 캐리어 어셈블리는 웨이퍼에 대해 통제가능한 압력을 제공하며 이를 연마 패드 쪽으로 압착한다. 패드는 외부 추진력에 의해 웨이퍼에 대해 이동된다(예를 들면, 회전된다). 이와 동시에, 화학적 조성물("슬러리") 또는 다른 연마 용액이 웨이퍼 및 연마 패드 간에 제공된다. 따라서, 패드 표면 및 슬러리의 화학적 및 기계적 작용에 의해 웨이퍼 표면이 연마되고 평탄화된다.
미국 특허 번호 5,578,362(Reinhardt 등)에서는 당분야에 공지된 예시적인 연마 패드를 개시한다. Reinhardt의 연마 패드는 그에 걸쳐 분산된 마이크로구형체를 갖는 폴리머 매트릭스를 포함한다. 일반적으로, 마이크로구형체는 액체 폴리머 물질과 블렌딩되고 혼합되어 경화용 몰드로 수송된다. 이어서 성형된 물품이 슬라이스되어 연마 층을 형성한다. 불행하게도, 이런 식으로 형성된 연마 층은 연마 패드 내로 편입되는 경우, 이를 포함해서 연마된 기판에 대해 불량을 유도할 수 있는 원치 않는 불량을 나타낼 수 있다.
화학적 기계적 연마 패드의 연마 층에서의 잠재적 불량에 관한 우려를 해결하기 위해 주장되는 하나의 접근법이 Park 등의 미국 특허 번호 7,027,640에 개시된다. Park 등은 상부에 패드를 로딩하고 패드를 이동시키기 위한 패드 구동 디바이스; 패드 이미지를 전기적 신호로 전환하고 전환된 전기적 신호를 출력하기 위해 패드를 마주하여 설치된 카메라; 카메라로부터 전송된 전기적 신호를 디지털 신호로 전환하기 위한 디지털 이미지 데이터 획득 디바이스; 및 이미지 데이터를 처리하고 패드 상의 불량을 검출하기 위한 이미지 데이터 처리 장치를 포함하는, 웨이퍼의 화학적 기계적 연마의 수행에서 사용하기 위한 패드 상의 불량을 검출하거나 검사하기 위한 장치를 개시하며, 상기 이미지 데이터 처리 장치는 이미지 데이터 획득 디바이스로부터 획득된 임의의 한 지점 상의 이미지 데이터에 기반한 광의 하나 이상의 정량적 특징 값을 계산하고 하나 이상의 획득된 정량적 특징 값을 조합하여 수득된 수준 값 및 패드의 수직 표면으로부터 수득된 수준 값 간 차이가 예정된 값보다 큰 경우, 패드 상의 위치를 불량으로 결정한다.
그럼에도 불구하고, Park 등이 기재한 장치 및 방법은 반사광을 이용한 연마 입체배치를 할 준비가 된 완료된 화학적 기계적 연마 패드의 검사를 위해 설계된다. 특히 화학적 기계적 연마 패드 및 그와 같은 패드 내로 편입된 연마 층을 검사하기 위한 반사광의 이용은 상당한 결점을 갖는다. 반사광의 이용은 그 불량이 연마 층 표면에 인접하지 않은 편입된 연마 층 내의 하위표면 불량을 확인하는데 있어 제한된 능력을 갖는다. 그럼에도 불구하고, 화학적 기계적 연마 패드가 사용됨에 따라, 연마 층의 표면은 서서히 마모된다. 그러므로, 초기에 주어진 화학적 기계적 연마 패드의 연마 층 표면에서 멀리 있던 불량이 패드의 유용 수명 동안 연마 표면에 점점 더 인접하게 될 것이다. 게다가, 종래에 연마 입체배치의 준비가 된 화학적 기계적 연마 패드에는 기판(예를 들면, 홈, 천공)의 연마를 촉진하는 연마 층의 연마 표면에 대한 변형이 포함되며, 이 변형은 Park 등이 기재한 그레이 스케일을 이용한 자동화된 불량 검출을 복잡하게 만든다.
따라서, 증대된 연마 층 불량 확인능을 갖는, 자동화된 검사 방법을 이용하여 연마 층을 갖는 저 불량, 화학적 기계적 연마 패드의 개선된 제조 방법이 여전히 필요하다.
본 발명은 복수의 폴리머 시트를 보유하기 위한 저장소(각각의 폴리머 시트는 (i) 폴리머 및 복수의 미량요소를 포함하며, 상기 복수의 미량요소가 폴리머에 분산된 폴리머 미량요소 복합재를 포함하며; (ii) 투과 표면 및 충돌 표면 간 두께, T S 를 가지고, 상기 투과 표면 및 충돌 표면은 실질적으로 평행함); 시퀀서; 광원(상기 광원은 460 내지 490 nm의 방출 피크 파장 및 ≤ 50 nm의 반최대 전폭, FWHM을 나타내는 발광 스펙트럼을 갖는 빔을 방출함); 광 검출기; 광 검출기에 커플링된 디지털 이미지 데이터 획득 디바이스; 및 디지털 이미지 데이터 획득 디바이스에 커플링된 이미지 데이터 처리 장치를 포함하는 화학적 기계적 연마 패드, 연마 층 분석기를 제공하며; 상기 시퀀서는 복수의 폴리머 시트를 한 번에 하나의 폴리머 시트씩 저장소로부터 추출하여 광원 및 광 검출기 사이에 개재된 위치로 전달하도록 구성되며; 광원으로부터 방출된 상기 빔은 충돌 표면 상에 충돌하도록 배향되고; 상기 광 검출기는 투과 표면 밖으로 두께, T S 를 통해 투과되는 빔으로부터 투과된 광을 검출하도록 배향되고; 상기 광 검출기는 투과된 광의 세기를 전기적 신호로 전환하도록 구성되고; 광 검출기에 커플링된 상기 디지털 이미지 데이터 획득 디바이스는 광 검출기로부터의 전기적 신호를 디지털 신호로 전환하도록 구성되고; 디지털 이미지 데이터 획득 디바이스에 커플링된 상기 이미지 데이터 처리 장치는 디지털 이미지 데이터 획득 디바이스로부터의 디지털 신호를 처리하여 거시적 불균일성을 검출하고 폴리머 시트를 화학적 기계적 연마 패드에서 연마 층으로 사용하기 허용가능한 것으로 또는 불량 추정으로 분류하도록 구성되고; 상기 복수의 폴리머 시트는 허용가능한 시트 집단 및 불량 추정 시트 집단으로 구분된다.
본 발명은 각각의 폴리머 시트가 (i) 폴리머 및 복수의 미량요소를 포함하며, 상기 복수의 미량요소가 폴리머에 분산된 폴리머 미량요소 복합재를 포함하며; (ii) 투과 표면 및 충돌 표면 간 두께, T S 를 가지고, 상기 투과 표면 및 충돌 표면은 실질적으로 평행한, 복수의 폴리머 시트를 제공하는 단계; 광원(상기 광원은 460 내지 490 nm의 방출 피크 파장 및 ≤ 50 nm의 반최대 전폭, FWHM을 나타내는 발광 스펙트럼을 갖는 빔을 방출함); 광 검출기; 디지털 이미지 데이터 획득 디바이스; 및 이미지 데이터 처리 장치를 포함하는 자동화된 검사 시스템을 제공하는 단계; 복수의 폴리머 시트를 한 번에 하나씩 광원 및 광 검출기 사이로 전달하는 단계(광원으로부터 방출된 상기 빔은 충돌 표면 상에 충돌하도록 배향됨)를 포함하는, 화학적 기계적 연마 패드에서 연마 층으로 사용하기 위한 적합성에 대해 폴리머 시트를 분석하는 방법을 제공하며; 상기 광 검출기는 투과 표면 밖으로 두께, T S 를 통해 투과되는 빔으로부터 투과된 광을 검출하도록 배향되고; 상기 투과된 광은 적어도 하나의 검출가능한 특성을 가지며; 상기 적어도 하나의 검출가능한 특성에는 투과된 광의 세기가 포함되고; 상기 투과된 광의 세기는 광 검출기에 의해 전기적 신호로 전환되고; 광 검출기로부터의 상기 전기적 신호는 디지털 이미지 데이터 획득 디바이스에 의해 디지털 신호로 전환되고; 디지털 이미지 데이터 획득 디바이스로부터의 상기 디지털 신호는 이미지 데이터 처리 장치에 의해 처리되고, 상기 이미지 데이터 처리 장치는 거시적 불균일성을 검출하고 폴리머 시트를 허용가능한 것으로 또는 불량 추정으로 분류하도록 구성되고; 상기 복수의 폴리머 시트는 허용가능한 시트 집단 및 불량 추정 시트 집단으로 구분된다.
도 1은 폴리머 시트 투시도의 도시이다.
도 2는 폴리머 시트 투시도의 도시이다.
도 3은 연마 층으로 폴리머 시트를 편입한 화학적 기계적 연마 패드의 단면 절단도의 도시이다.
상세한 설명
본 발명의 방법은 마감된(즉시 사용가능한) 화학적 기계적 연마 패드의 품질에 유의미한 개선을 제공한다. 본 발명의 방법은 폴리머 시트의 제1 검사를 수행하여 복수의 폴리머 시트로부터 허용가능한 시트를 확인하고 불량 추정 시트의 투과 표면을 맵핑하여 불량 추정 시트의 거시적 불균일성 함유 부분의 집중적인 시각 검사를 촉진함으로써 폴리머 및 폴리머에 분산된 복수의 미량요소를 포함하는 폴리머 미량요소 복합재로 형성된 폴리머 시트를 이용한 화학적 기계적 연마 패드 생산의 품질 관리 측면을 크게 증강시킨다. 이런 식으로, 오퍼레이터의 피로가 크게 감소된다(즉, 오퍼레이터가 허용가능한 폴리머 시트를 주시하여 거시적 불균일성을 찾아내기 위해 무한한 시간을 소비할 필요가 없다). 그러므로, 가장 큰 값을 나타내는 지점에 오퍼레이터의 집중을 증가시킬(즉, 폴리머 시트에서 특정한 불균일성을 평가하여 사용 적합성을 결정할) 수 있다.
본원 및 첨부된 청구범위에서 사용된 용어 "폴리(우레탄)"은 (a) (i) 이소시아네이트 및 (ii) 폴리올(디올 포함)의 반응으로 형성된 폴리우레탄; 및 (b) (i) 이소시아네이트와 (ii) 폴리올(디올 포함) 및 (iii) 물, 아민 또는 물과 아민의 조합의 반응으로 형성된 폴리(우레탄)을 포괄한다.
투과 표면(14) 및 충돌 표면(17)을 갖는 폴리머 시트(20)에 대해 본원 및 첨부된 청구범위에서 사용된 용어 "평균 폴리머 시트 두께, T S- avg "는 폴리머 시트(20)의 투과 표면(14)에서 충돌 표면(17)으로의 투과 표면(14)의 수직 방향면(28)에서 측정된 폴리머 시트(20)의 두께, T S 의 평균을 의미한다(도 3 참고).
연마 표면(114)을 갖는 연마 층(120)으로 편입된 폴리머 시트와 마주하는 서브패드(125)를 갖는 화학적 기계적 연마 패드(110)에 대해 본원 및 첨부된 청구범위에서 사용된 용어 "평균 기저 층 두께, T B- avg "는 서브패드(125)의 하부 표면(127)에서 서브패드(125)의 상부 표면(126)으로의 연마 표면(114)에 대한 수직 방향에서 측정된 서브패드(125)의 두께, T B 의 평균을 의미한다(도 3 참고).
연마 표면(114)을 갖는 연마 층(120)으로 편입된 폴리머 시트를 갖는 화학적 기계적 연마 패드(110)에 대해 본원 및 첨부된 청구범위에서 사용된 용어 "평균 전체 두께, T T - avg "는 연마 표면(114)에서 서브패드(125)의 하부 표면(127)으로의 연마 표면(114)에 대한 수직 방향에서 측정된 화학적 기계적 연마 패드(110)의 두께, T T 의 평균을 의미한다(도 3 참고).
폴리머 시트(20)에 대해 본원 및 첨부된 청구범위에서 사용된 용어 "실질적으로 원형인 단면"은 폴리머 시트(20)의 외주(15)에 대한 중심 축, A로부터의 폴리머 시트(20)의 투과 표면(14)의 면(28) 상에 투영된 폴리머 시트(20)의 가장 긴 반경, r이 폴리머 시트(20)의 외주(15)에 대한 중심 축, A로부터의 폴리머 시트(20)의 투과 표면(14)의 면(28) 상에 투영된 폴리머 시트(20)의 가장 짧은 반경, r보다 ≤ 20% 더 길다는 것을 의미한다(도 1 & 2 참고).
폴리머 시트(20)에 대해 본원 및 첨부된 청구범위에서 사용된 용어 "실질적으로 평행한"은 폴리머 시트(20)의 충돌 표면(17)의 면(30)에 수직인 중심 축, A(그리고 이와 평행한 임의 선)가 투과 표면(14)의 면(28)과 각 γ로 교차할 것임을 의미하며; 상기 각 γ는 89 내지 91°이다(도 1 & 2 참고).
본원 및 첨부된 청구범위에서 사용된 용어 "거시적 불균일성"은 폴리머 시트의 투과 표면 상에서 인접한 영역에 의해 둘러싸인 폴리머 시트의 투과 표면 상의 국재화된 영역을 의미하며, 국재화된 영역을 통해 투과된 광의 상기 검출된 세기는 인접한 영역을 통해 투과된 광의 검출된 세기보다 광 검출기의 검출가능한 세기 범위의 ≥ 0.1%의 양만큼 더 높거나 더 낮고; 상기 국재화된 영역은 투과 표면의 면에서 15.875 mm의 직경을 갖는 원을 포함하기 충분히 큰 투과 표면 부분을 포괄한다.
본원 및 첨부된 청구범위에서 사용된 용어 "밀도 불량"은 폴리머 시트의 주변 영역에 비해 유의미하게 감소된 미량요소 농도를 갖는 폴리머 시트에서의 거시적 불균일성을 나타낸다. 밀도 불량은 폴리머 시트의 주변 영역에 비해 현저하게 더 높은 투명도(즉, 투과된 광의 더 높은 검출된 세기)를 나타낸다.
본원 및 첨부된 청구범위에서 사용된 용어 "에어 홀"은 폴리머 시트의 주변 영역에 비해 현저하게 더 높은 투명성(즉, 투과된 광의 더 높은 검출된 세기)을 생성하는 에어가 포함된 폴리머 시트에서의 거시적 불균일성을 나타낸다.
본원 및 첨부된 청구범위에서 사용된 용어 "포함 불량"은 폴리머 시트의 주변 영역에 비해 현저하게 더 낮은 투명성(즉, 투과된 광의 더 낮은 검출된 세기)을 생성하는 외부 오염물질이 포함된 폴리머 시트에서의 거시적 불균일성을 나타낸다.
바람직하게는, 본 발명의 화학적 기계적 연마 패드, 연마 층 분석기는 복수의 폴리머 시트를 보유하기 위한 저장소(각각의 폴리머 시트는 (i) 폴리머 및 복수의 미량요소를 포함하며, 상기 복수의 미량요소가 폴리머에 분산된 폴리머 미량요소 복합재를 포함하며; (ii) 투과 표면 및 충돌 표면 간 두께, T S 를 가지고, 상기 투과 표면 및 충돌 표면은 실질적으로 평행함); 시퀀서; 광원(상기 광원은 460 내지 490 nm(바람직하게는, 460 내지 480 nm; 더 바람직하게는, 460 내지 470 nm; 가장 바람직하게는, 463 내지 467 nm)의 방출 피크 파장 및 ≤ 50 nm(바람직하게는, ≤ 40 nm; 더 바람직하게는, ≤ 35 nm; 가장 바람직하게는, ≤ 30 nm)의 반최대 전폭, FWHM을 나타내는 발광 스펙트럼을 갖는 빔을 방출함); 광 검출기; 광 검출기에 커플링된 디지털 이미지 데이터 획득 디바이스; 및 디지털 이미지 데이터 획득 디바이스에 커플링된 이미지 데이터 처리 장치를 포함하며; 상기 시퀀서는 복수의 폴리머 시트를 하나의 폴리머 시트씩 저장소로부터 추출하여 광원 및 광 검출기 사이에 개재된 위치로 전달하도록 구성되며; 광원으로부터 방출된 상기 빔은 충돌 표면 상에 충돌하도록 배향되고; 상기 광 검출기는 투과 표면 밖으로 두께, T S 를 통해 투과되는 빔으로부터 투과된 광을 검출하도록 배향되고; 상기 광 검출기는 투과된 광의 세기를 전기적 신호로 전환하도록 구성되고; 광 검출기에 커플링된 상기 디지털 이미지 데이터 획득 디바이스는 광 검출기로부터의 전기적 신호를 디지털 신호로 전환하도록 구성되고; 디지털 이미지 데이터 획득 디바이스에 커플링된 상기 이미지 데이터 처리 장치는 디지털 이미지 데이터 획득 디바이스로부터의 디지털 신호를 처리하여 거시적 불균일성을 검출하고 폴리머 시트를 화학적 기계적 연마 패드에서 연마 층으로 사용하기 허용가능한 것으로 또는 불량 추정으로 분류하도록 구성되고; 상기 복수의 폴리머 시트는 허용가능한 시트 집단 및 불량 추정 시트 집단으로 구분된다.
바람직하게는, 폴리머 시트는 폴리머 및 복수의 미량요소를 포함하는 폴리머 미량요소 복합재를 포함하며, 상기 복수의 미량요소는 폴리머에 분산된다. 바람직하게는, 폴리머 미량요소 복합재는 폴리머 및 복수의 미량요소를 포함하며, 상기 복수의 미량요소는 폴리머에 패턴으로 분산된다. 보다 바람직하게는, 폴리머 미량요소 복합재는 폴리머 및 복수의 미량요소를 포함하며, 상기 복수의 미량요소는 폴리머에 균일한 패턴 및 구배 패턴으로 구성된 그룹으로부터 선택된 패턴으로 분산된다. 가장 바람직하게는, 폴리머 미량요소 복합재는 폴리머 및 복수의 미량요소를 포함하며, 상기 복수의 미량요소는 폴리머에 균일하게 분산된다. 바람직하게는, 폴리머 미량요소 복합재는 액체 예비중합체를 이용해서 제조되며, 상기 복수의 미량요소는 액체 예비중합체에 분산되고; 상기 액체 예비중합체는 폴리머로 경화된다.
바람직하게는, 액체 예비중합체는 중합하여(즉, 경화하여) 폴리(우레탄), 폴리설폰, 폴리에테르 설폰, 나일론, 폴리에테르, 폴리에스테르, 폴리스티렌, 아크릴 폴리머, 폴리우레아, 폴리아미드, 폴리비닐 클로라이드, 폴리비닐 플루오라이드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부타디엔, 폴리에틸렌 이민, 폴리아크릴로니트릴, 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리올레핀, 폴리(알킬)아크릴레이트, 폴리(알킬)메타크릴레이트, 폴리아미드, 폴리에테르 이미드, 폴리케톤, 에폭시, 실리콘, 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머로 형성된 폴리머, 단백질, 다당류, 폴리아세테이트 및 전술된 적어도 2의 조합으로부터 선택된 물질을 형성한다. 바람직하게는, 액체 예비중합체는 중합하여 폴리(우레탄)을 포함하는 물질을 형성한다. 더 바람직하게는, 액체 예비중합체는 중합하여 폴리우레탄을 포함하는 물질을 형성한다. 가장 바람직하게는, 액체 예비중합체는 중합하여(경화하여) 폴리우레탄을 형성한다.
바람직하게는, 액체 예비중합체는 폴리이소시아네이트-함유 물질을 포함한다. 더 바람직하게는, 액체 예비중합체는 폴리이소시아네이트(예를 들면, 디이소시아네이트) 및 하이드록실-함유 물질의 반응 생성물을 포함한다.
바람직하게는, 폴리이소시아네이트는 메틸렌 비스 4,4'-사이클로헥실-이소시아네이트; 사이클로헥실 디이소시아네이트; 이소포론 디이소시아네이트; 헥사메틸렌 디이소시아네이트; 프로필렌-1,2-디이소시아네이트; 테트라메틸렌-1,4-디이소시아네이트; 1,6-헥사메틸렌-디이소시아네이트; 도데칸-1,12-디이소시아네이트; 사이클로부탄-1,3-디이소시아네이트; 사이클로헥산-1,3-디이소시아네이트; 사이클로헥산-1,4-디이소시아네이트; 1-이소시아네이토-3,3,5-트리메틸-5-이소시아네이토메틸사이클로헥산; 메틸 사이클로헥실렌 디이소시아네이트; 헥사메틸렌 디이소시아네이트의 트리이소시아네이트; 2,4,4-트리메틸-1,6-헥산 디이소시아네이트의 트리이소시아네이트; 헥사메틸렌 디이소시아네이트의 우르트디온; 에틸렌 디이소시아네이트; 2,2,4-트리메틸헥사메틸렌 디이소시아네이트; 2,4,4-트리-메틸헥사메틸렌 디이소시아네이트; 디사이클로헥실메탄 디이소시아네이트; 및 이들의 조합으로부터 선택된다. 가장 바람직하게는, 폴리이소시아네이트는 지방족이며, 14퍼센트 미만의 미반응된 이소시아네이트기를 갖는다.
바람직하게는, 본 발명과 함께 사용된 하이드록실-함유 물질은 폴리올이다. 예시적인 폴리올에는, 예를 들면 폴리에테르 폴리올, 하이드록시-종결된 폴리부타디엔(부분적으로 및 완전 수소첨가된 유도체 포함), 폴리에스테르 폴리올, 폴리카프로락톤 폴리올, 폴리카보네이트 폴리올, 및 이들의 혼합물이 포함된다.
바람직한 폴리올에는 폴리에테르 폴리올이 포함된다. 폴리에테르 폴리올의 예에는 폴리테트라메틸렌 에테르 글리콜("PTMEG"), 폴리에틸렌 프로필렌 글리콜, 폴리옥시프로필렌 글리콜, 및 이들의 혼합물이 포함된다. 탄화수소 사슬은 포화된 또는 불포화된 결합 및 치환된 또는 비치환된 방향족 및 사이클릭 기를 가질 수 있다. 바람직하게는, 본 발명의 폴리올에는 PTMEG가 포함된다. 적합한 폴리에스테르 폴리올에는 비제한적으로 폴리에틸렌 아디페이트 글리콜; 폴리부틸렌 아디페이트 글리콜; 폴리에틸렌 프로필렌 아디페이트 글리콜; o-프탈레이트-1,6-헥산디올; 폴리(헥사메틸렌 아디페이트) 글리콜; 및 이들의 혼합물이 포함된다. 탄화수소 사슬은 포화된 또는 불포화된 결합, 또는 치환된 또는 비치환된 방향족 및 사이클릭 기를 가질 수 있다. 적합한 폴리카프로락톤 폴리올에는 비제한적으로 1,6-헥산디올-개시된 폴리카프로락톤; 디에틸렌 글리콜 개시된 폴리카프로락톤; 트리메틸롤 프로판 개시된 폴리카프로락톤; 네오펜틸 글리콜 개시된 폴리카프로락톤; 1,4-부탄디올-개시된 폴리카프로락톤; PTMEG-개시된 폴리카프로락톤; 및 이들의 혼합물이 포함된다. 탄화수소 사슬은 포화된 또는 불포화된 결합, 또는 치환된 또는 비치환된 방향족 및 사이클릭 기를 가질 수 있다. 적합한 폴리카보네이트에는 비제한적으로 폴리프탈레이트 카보네이트 및 폴리(헥사메틸렌 카보네이트) 글리콜이 포함된다.
바람직하게는, 복수의 미량요소는 트랩핑된 기체 거품, 중공 코어 폴리머 물질(즉, 마이크로구형체), 액체 충전된 중공 코어 폴리머 물질, 수용성 물질(예를 들면, 사이클로덱스트린) 및 불용성 상 물질(예를 들면, 미네랄 오일)로부터 선택된다. 바람직하게는, 복수의 미량요소는 마이크로구형체, 예컨대 폴리비닐 알코올, 펙틴, 폴리비닐 피롤리돈, 하이드록시에틸셀룰로오스, 메틸셀룰로오스, 하이드로프로필메틸셀룰로오스, 카복시메틸셀룰로오스, 하이드록시프로필셀룰로오스, 폴리아크릴산, 폴리아크릴아미드, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리하이드록시에테르아크릴라이트, 전분, 말레산 코폴리머, 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리우레탄, 사이클로덱스트린 및 이들의 조합(예를 들면, Akzo Nobel, Sundsvall, Sweden의 Expancel™)이다. 마이크로구형체는, 예를 들면 분지화, 차단 및 가교결합에 의해 용해도, 팽윤 및 다른 특성을 변화시키도록 화학적으로 변형될 수 있다. 바람직하게는, 마이크로구형체는 150 ㎛ 미만인 평균 직경, 더 바람직하게는 50 ㎛ 미만인 평균 직경을 갖는다. 가장 바람직하게는, 마이크로구형체 48은 15 ㎛ 미만인 평균 직경을 갖는다. 마이크로구형체의 평균 직경이 변할 수 있고, 상이한 크기 또는 상이한 마이크로구형체 48의 혼합물이 사용될 수 있음을 주지하라. 마이크로구형체를 위해 가장 바람직한 물질은 아크릴로니트릴 및 비닐리덴 클로라이드의 코폴리머(예를 들면, Akzo Nobel에서 이용가능한 Expancel®)이다.
본 발명의 방법에서 사용된 액체 예비중합체는 임의로 경화제를 추가로 포함한다. 바람직한 경화제에는 디아민이 포함된다. 적합한 폴리디아민에는 일차 및 2차 아민이 모두 포함된다. 바람직한 폴리디아민에는 비제한적으로 디에틸 톨루엔 디아민("DETDA"); 3,5-디메틸티오-2,4-톨루엔디아민 및 이들의 이성질체; 3,5-디에틸톨루엔-2,4-디아민 및 이들의 이성질체(예를 들면, 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"); 폴리테트라메틸렌옥사이드-디-p-아미노벤조에이트; N,N'-디알킬디아미노 디페닐 메탄; p,p'-메틸렌 디아닐린("MDA"); m-페닐렌디아민("MPDA"); 메틸렌-비스 2-클로로아닐린("MBOCA"); 4,4'-메틸렌-비스-(2-클로로아닐린)("MOCA"); 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 혼합물이 포함된다. 바람직하게는, 디아민 경화제는 3,5-디메틸티오-2,4-톨루엔디아민 및 이들의 이성질체로부터 선택된다.
경화제에는 또한 디올, 트리올, 테트라올 및 하이드록시-종결된 경화제가 포함될 수 있다. 적합한 디올, 트리올, 및 테트라올 기에는 에틸렌 글리콜; 디에틸렌 글리콜; 폴리에틸렌 글리콜; 프로필렌 글리콜; 폴리프로필렌 글리콜; 저분자량 폴리테트라메틸렌 에테르 글리콜; 1,3-비스(2-하이드록시에톡시)벤젠; 1,3-비스-[2-(2-하이드록시에톡시)에톡시]벤젠; 1,3-비스-{2-[2-(2-하이드록시에톡시)에톡시]에톡시}벤젠; 1,4-부탄디올; 1,5-펜탄디올; 1,6-헥산디올; 레조르시놀-디-(베타-하이드록시에틸)에테르; 하이드로퀴논-디-(베타-하이드록시에틸)에테르; 및 이들의 혼합물이 포함된다. 바람직한 하이드록시-종결된 경화제에는 1,3-비스(2-하이드록시에톡시)벤젠; 1,3-비스-[2-(2-하이드록시에톡시)에톡시]벤젠; 1,3-비스-{2-[2-(2-하이드록시에톡시) 에톡시]에톡시}벤젠; 1,4-부탄디올; 및 이들의 혼합물이 포함된다. 하이드록시-종결된 디아민 경화제에는 하나 이상의 포화된, 불포화된, 방향족, 및 사이클릭 기가 포함될 수 있다. 추가로, 하이드록시-종결된 디아민 경화제에는 하나 이상의 할로겐 기가 포함될 수 있다.
바람직하게는 본 발명의 방법에서, 폴리머 시트는 500 내지 5,000 ㎛(바람직하게는, 750 내지 4,000 ㎛; 더 바람직하게는, 1,000 내지 3,000 ㎛; 가장 바람직하게는, 1,200 내지 2,100 ㎛)의 평균 두께, T S- avg 를 갖는다.
바람직하게는 본 발명의 방법에서, 자동화된 검사 시스템은 폴리머 시트를 보유하고, 저장하고, 분배하도록 설계된 저장소를 포함한다. 바람직하게는, 저장소는 적어도 10개의 폴리머 시트(더 바람직하게는, 적어도 15개의 폴리머 시트; 더욱더 바람직하게는, 적어도 20개의 폴리머 시트; 가장 바람직하게는, 적어도 30개의 폴리머 시트)를 보유하기 위한 설계 수용력을 갖는다. 저장소 설계 수용력은 오퍼레이터가 수많은 폴리머 시트를 자동화된 검사 시스템 내로 로딩할 수 있도록 한다. 복수의 폴리머 시트가 저장소 내로 로딩되면, 자동화된 검사 시스템이 복수의 폴리머 시트를 처리하고 허용가능한 것으로 또는 불량 추정으로 분류하는 동안 오퍼레이터는 다른 업무를 수행할 수 있다.
바람직하게는 본 발명의 방법에서, 자동화된 검사 시스템은 폴리머 시트를 저장소로부터 한 번에 하나씩 추출하고, 폴리머 시트를 한 번에 하나씩 광원 및 광 검출기 사이에 개재된 위치로 전달하고; 폴리머 시트를 한 번에 하나씩 저장소로 다시 복귀시키도록 구성된 시퀀서를 포함한다. 바람직하게는, 기전에는 적어도 하나의 선형 모터가 포함된다. 더 바람직하게는, 기전에는 선형 눈금 해상도 ≤ 1 ㎛를 갖는 적어도 하나의 라이너 모터가 포함된다.
바람직하게는, 광원은 좁은 밴드의 청색 광원이며, 이는 빔을 방출한다. 더 바람직하게는, 광원은 좁은 밴드의 청색 광원이며, 이것이 방출하는 상기 빔은 460 내지 490 nm(바람직하게는, 460 내지 480 nm; 더 바람직하게는, 460 내지 470; 가장 바람직하게는, 463 내지 467 nm)의 피크 파장 및 ≤ 50 nm(바람직하게는, ≤ 40 nm; 더 바람직하게는, ≤ 35 nm; 가장 바람직하게는, ≤ 30nm)의 반최대 전폭, FWHM을 갖는 방출 스펙트럼을 나타낸다. 당분야 숙련가 또는 일반 기술자는 원하는 영역에 방출 스펙트럼을 갖는 빔을 제공하기 위해 적절한 광원을 선택할 수 있을 것이다. 바람직하게는 본 발명의 방법에서, 자동화된 검사 시스템은 광원을 포함하며, 상기 광원은 발광 다이오드이다.
바람직하게는, 자동화된 검사 시스템은 폴리머 시트의 투과 표면 밖으로 두께, T S 를 통해 투과되는 빔으로부터 투과된 광의 적어도 하나의 검출가능한 특성을 전환할 수 있는 광 검출기를 포함한다. 더 바람직하게는, 광 검출기는 폴리머 시트의 투과 표면 밖으로 두께, T S 를 통해 투과되는 빔으로부터 투과된 광의 세기를 전환할 수 있다. 가장 바람직하게는, 광 검출기는 폴리머 시트의 투과 표면 밖으로 두께, T S 를 통해 투과되는 빔으로부터 투과된 광의 세기 및 파장 스펙트럼을 전환할 수 있다. 바람직하게는, 광 검출기는 광전자 전환 디바이스이며, 이는 그 위에 입사된 투과된 광의 적어도 하나의 검출가능한 특성을 전기적 신호로 전환한다. 바람직하게는, 광 검출기는 전하 커플링된 디바이스(CCDs)의 어레이이다. 바람직하게는, 사용된 전하 커플링된 디바이스(CCDs)는 단색 및 컬러 CCDs로부터 선택된다. 더 바람직하게는, 광 검출기는 적어도 5(가장 바람직하게는, 적어도 8)개의 광전자 전환 디바이스의 어레이를 포함한다. 가장 바람직하게는, 광 검출기는 ≤ 20 ㎛(바람직하게는, ≤ 16 ㎛)의 해상도 및 ≥ 100 mm(바람직하게는, ≥ 120 mm)의 뷰 필드를 갖는 적어도 8개의 전하 커플링된 디바이스(CCD) 이미지 센서의 어레이를 포함한다.
디지털 이미지 데이터 획득 디바이스는 광 검출기로부터의 디지털 신호를 전기적 신호 출력으로 전환한다. 본 발명과 함께 사용하기 적합한 디지털 이미지 데이터 획득 디바이스는 당해기술에 널리 공지되어 있다.
폴리머 미량요소 복합재를 포함하는 폴리머 시트의 이종성 조성 성질은 가상의 표준 시트에 대한 참조를 비현실적으로 만든다. 즉, 그와 같은 폴리머 시트에서 다양하고 무해한 생산 인공물의 존재는 화학적 기계적 연마 패드에서 연마 층으로서의 편입을 위해 폴리머 시트를 검사하기 위한 자동화된 시스템에서 사용하기 위한 표준 값에 대한 단순 그레이 스케일 비교를 비효과적으로 만든다.
본 발명과 함께 사용하기 적합한 일반 목적 및 특수 목적의 이미지 데이터 처리 장치는 당해기술에 널리 공지되어 있다. 바람직하게는, 본 발명에서 사용된 자동화된 검사 시스템에서의 이미지 데이터 처리 장치는 비휘발성 데이터 저장 장치에 커플링된 중앙 처리 장치를 포함한다.
바람직하게는, 중앙 처리 장치는 하나 이상의 사용자 입력 인터페이스 컨트롤러(예를 들면, 마우스, 키보드) 및 적어도 하나의 출력 디스플레이에 추가 커플링된다.
바람직하게는, 이미지 데이터 처리 장치는 폴리머 시트에서 거시적 불균일성을 검출하고 폴리머 시트를 허용가능한 것으로 또는 불량 추정으로 분류하도록 구성된다. 바람직하게는, 폴리머 시트의 허용가능한 것으로 또는 불량 추정으로의 분류는 품질 관리 기준 메뉴에 기반한 이미지 데이터 처리 장치에 의해 수행된다. 폴리머 시트의 제조 동안, 예를 들면, 밀도 불량, 에어 홀 불량 및 포함 불량을 포함하는 다양한 불량이 일어날 수 있다. 이들 불량의 임의의 하나 또는 조합은 투과 표면의 해당 부분의 크기에 따라 폴리머 시트에서 거시적 불균일성을 구성할 수 있음을 주지하라. 다양한 불량 유형이 광 검출기에 상이하게 존재할 것임을 주지하라. 밀도 불량 및 에어 홀에 있어서, 불량 영역은 폴리머 시트의 주변 영역에 비해 더 투명할 것이다. 포함 불량에 있어서, 불량 영역은 폴리머 시트의 주변 영역에 비해 덜 투명할 것이다. 그와 같은 불량이 허용가능한지 여부는, 예를 들면 폴리머 시트를 편입하는 화학적 기계적 연마 패드가 연마를 위한 대상이 될 기판을 포함하는 수많은 조건에 의존한다. 어떤 기판은 다른 것에 비해 더 민감하므로, 이들의 연마를 위해 제조된 화학적 기계적 연마 패드에서 연마 층으로 사용될 폴리머 시트의 균질성에 있어 더 엄격한 제어를 필요로 한다.
바람직하게는, 본 발명의 분석기에서, 이미지 데이터 처리 장치는 바람직하게는 또한 적어도 하나의 불량 추정 시트의 맵을 비휘발성 메모리에 생성하고 저장하도록 구성되며, 불량 추정 시트의 상기 집단에는 적어도 하나의 불량 추정 시트가 포함되고, 상기 적어도 하나의 불량 추정 시트는 적어도 하나의 검출된 거시적 불균일성을 함유하고; 적어도 하나의 검출된 거시적 불균일성에 대한 위치가 정해진다.
바람직하게는, 본 발명의 분석기에서, 이미지 데이터 처리 장치는 바람직하게는 또한 적어도 하나의 불량 추정 시트의 맵을 비휘발성 메모리에 생성하고 저장하도록 구성되며, 불량 추정 시트의 상기 집단에는 적어도 하나의 불량 추정 시트가 포함되고, 상기 적어도 하나의 불량 추정 시트는 적어도 하나의 검출된 거시적 불균일성을 함유하고; 적어도 하나의 검출된 거시적 불균일성에 대한 위치가 정해지며; 상기 분석기는 디스플레이를 추가로 포함하며; 선택 시트의 이미지가 상기 디스플레이 상에 표시된다. 디스플레이 상의 선택 시트의 표시된 이미지는 선택 시트의 투과 표면의 전체 이미지일 수 있다. 바람직하게는, 선택 시트의 이미지는 적어도 하나의 검출된 거시적 불균일성의 확대를 나타내는 부분 이미지이다. 바람직하게는, 디스플레이 상에 표시된 선택 시트의 부분 이미지에는 전체 거시적 불균일성 및 선택 시트의 투과 표면의 주변 영역이 포함된다. 바람직하게는, 디스플레이 상에 표시된 선택 시트의 부분 이미지가 확대되어 표시된 이미지의 상세내용을 증강시켜서 선택 시트의 시각 검사를 촉진할 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 화학적 기계적 연마 패드에서 연마 층으로 사용하기 위한 적합성에 대해 폴리머 시트를 분석하는 방법은 각각의 폴리머 시트가 (i) 투과 표면 및 충돌 표면 간 두께, T S 를 가지고(상기 투과 표면 및 충돌 표면은 실질적으로 평행함), (ii) 폴리머 및 복수의 미량요소를 포함하며, 상기 복수의 미량요소가 폴리머에 분산된 폴리머 미량요소 복합재를 포함하는 복수의 폴리머 시트를 제공하는 단계; 광원(상기 광원은 460 내지 490 nm(바람직하게는 460 내지 480 nm; 보다 바람직하게는 460 내지 470 nm; 가장 바람직하게는 463 내지 467 nm)의 방출 피크 파장 및 ≤ 50 nm(바람직하게는, ≤ 40 nm; 더 바람직하게는, ≤ 35 nm; 가장 바람직하게는, ≤ 30 nm)의 반최대 전폭, FWHM을 나타내는 발광 스펙트럼을 갖는 빔을 방출함), 광 검출기, 디지털 이미지 데이터 획득 디바이스, 및 이미지 데이터 처리 장치를 포함하는 자동화된 검사 시스템을 제공하는 단계; 복수의 폴리머 시트를 한 번에 하나씩 광원 및 광 검출기 사이로 전달하는 단계(광원으로부터 방출된 상기 빔은 충돌 표면 상에 충돌하도록 배향되고; 상기 광 검출기는 투과 표면 밖으로 두께, T S 를 통해 투과되는 빔으로부터 투과된 광을 검출하도록 배향되고; 상기 투과된 광은 적어도 하나의 검출가능한 특성을 갖고; 상기 적어도 하나의 검출가능한 특성에는 투과된 광의 세기가 포함되고; 투과된 광의 상기 세기는 광 검출기에 의해 전기적 신호로 전환되고; 광 검출기로부터의 상기 전기적 신호는 디지털 이미지 데이터 획득 디바이스에 의해 디지털 신호로 전환되고; 디지털 이미지 데이터 획득 디바이스로부터의 상기 디지털 신호는 이미지 데이터 처리 장치에 의해 처리되고, 상기 이미지 데이터 처리 장치는 거시적 불균일성을 검출하고 폴리머 시트를 허용가능한 것으로 또는 불량 추정으로 분류하도록 구성되고; 상기 복수의 폴리머 시트는 허용가능한 시트 집단 및 불량 추정 시트 집단으로 구분됨)을 포함한다.
바람직하게는 본 발명의 방법에서, 자동화된 검사 시스템은 폴리머 시트를 보유하고, 저장하고, 분배하도록 설계된 저장소를 추가로 포함한다. 바람직하게는, 저장소는 적어도 10개의 폴리머 시트(더 바람직하게는, 적어도 15개의 폴리머 시트; 더욱더 바람직하게는, 적어도 20개의 폴리머 시트; 가장 바람직하게는, 적어도 30개의 폴리머 시트)를 보유하기 위한 설계 수용력을 갖는다. 저장소 설계 수용력은 오퍼레이터가 수많은 폴리머 시트를 자동화된 검사 시스템으로 로딩할 수 있게 한다. 복수의 폴리머 시트가 저장소 내로 로딩되면, 자동화된 검사 시스템이 복수의 폴리머 시트를 처리하고 허용가능한 것으로 또는 불량 추정으로 분류하는 동안 오퍼레이터는 다른 업무를 수행할 수 있다.
바람직하게는 본 발명의 방법에서, 자동화된 검사 시스템은 폴리머 시트를 저장소로부터 한 번에 하나씩 추출하고, 폴리머 시트를 한 번에 하나씩 광원 및 광 검출기 사이에 개재된 위치로 전달하고; 폴리머 시트를 한 번에 하나씩 저장소로 다시 복귀시키도록 구성된 시퀀서를 포함한다. 바람직하게는, 기전에는 적어도 하나의 선형 모터가 포함된다. 더 바람직하게는, 기전에는 선형 눈금 해상도 ≤ 1 ㎛를 갖는 적어도 하나의 라이너 모터가 포함된다.
바람직하게는 본 발명의 방법에서, 시퀀서는 복수의 폴리머 시트를 한 번에 하나의 폴리머 시트씩 저장소로부터 추출하고, 광원 및 광 검출기 사이에 개재된 위치로 전달하도록 구성되며; 광원으로부터 방출된 상기 빔은 충돌 표면 상에 충돌하도록 배향되고; 상기 광 검출기는 투과 표면 밖으로 두께, T S 를 통해 투과되는 빔으로부터 투과된 광을 검출하도록 배향되고; 상기 광 검출기는 투과된 광의 세기를 전기적 신호로 전환하도록 구성되고; 광 검출기에 커플링된 상기 디지털 이미지 데이터 획득 디바이스는 광 검출기로부터의 전기적 신호를 디지털 신호로 전환하도록 구성되고; 디지털 이미지 데이터 획득 디바이스에 커플링된 상기 이미지 데이터 처리 장치는 디지털 이미지 데이터 획득 디바이스로부터의 디지털 신호를 처리하여 거시적 불균일성을 검출하고 폴리머 시트를 화학적 기계적 연마 패드에서 연마 층으로 사용하기 허용가능한 것으로 또는 불량 추정으로 분류하도록 구성되고; 상기 복수의 폴리머 시트는 허용가능한 시트 집단 및 불량 추정 시트 집단으로 구분된다.
바람직하게는 본 발명의 방법에서, 자동화된 검사 시스템은 광원을 포함하며, 상기 광원은 좁은 밴드의 청색 광원이며, 이는 빔을 방출한다. 더 바람직하게는 광원은 좁은 밴드의 청색 광원이며, 이것이 방출하는 상기 빔은 460 내지 490 nm(바람직하게는, 460 내지 480 nm; 더 바람직하게는, 460 내지 470; 가장 바람직하게는, 463 내지 467 nm)의 피크 파장 및 ≤ 50 nm(바람직하게는, ≤ 40 nm; 더 바람직하게는, ≤ 35 nm; 가장 바람직하게는, ≤ 30nm)의 반최대 전폭, FWHM을 갖는 방출 스펙트럼을 나타낸다. 당분야 숙련가 또는 일반 기술자는 원하는 영역에 방출 스펙트럼을 갖는 빔을 제공하기 적절한 광원을 선택할 수 있을 것이다. 바람직하게는 본 발명의 방법에서, 자동화된 검사 시스템은 광원을 포함하며, 상기 광원은 발광 다이오드이다.
바람직하게는 본 발명의 방법에서, 자동화된 검사 시스템은 폴리머 시트의 투과 표면 밖으로 두께, T S 를 통해 투과되는 빔으로부터 투과된 광의 적어도 하나의 검출가능한 특성을 전환할 수 있는 광 검출기를 포함한다. 더 바람직하게는, 본 발명의 방법에서, 자동화된 검사 시스템은 폴리머 시트의 투과 표면 밖으로 두께, T S 를 통해 투과되는 빔으로부터 투과된 광의 세기를 전환할 수 있는 광 검출기를 포함한다. 가장 바람직하게는, 본 발명의 방법에서, 자동화된 검사 시스템은 폴리머 시트의 투과 표면 밖으로 두께, T S 를 통해 투과되는 빔으로부터 투과된 광의 세기 및 파장 스펙트럼을 전환할 수 있는 광 검출기를 포함한다. 바람직하게는, 광 검출기는 광전자 전환 디바이스이며, 이는 그 위에 입사된 투과된 광의 적어도 하나의 검출가능한 특성을 전기적 신호로 전환한다. 바람직하게는, 광 검출기는 전하 커플링된 디바이스(CCDs)의 어레이이다. 바람직하게는, 사용된 전하 커플링된 디바이스(CCDs)는 단색 및 컬러 CCDs로부터 선택된다. 더 바람직하게는, 광 검출기는 적어도 5(가장 바람직하게는, 적어도 8)개의 광전자 전환 디바이스의 어레이를 포함한다. 가장 바람직하게는, 광 검출기는 ≤ 20 ㎛(바람직하게는, ≤ 16 ㎛)의 해상도 및 ≥ 100 mm(바람직하게는, ≥ 120 mm)의 뷰 필드를 갖는 적어도 8개의 전하 커플링된 디바이스(CCD) 이미지 센서 어레이를 포함한다.
디지털 이미지 데이터 획득 디바이스는 광 검출기로부터의 전기적 신호 출력을 디지털 신호로 전환한다. 본 발명과 함께 사용하기 적합한 디지털 이미지 데이터 획득 디바이스는 당해기술에 널리 공지되어 있다.
폴리머 미량요소 복합재를 포함하는 폴리머 시트의 이종성 조성 성질은 가상의 표준 시트에 대한 참조를 비현실적으로 만든다. 즉, 그와 같은 폴리머 시트에서 다양하고 무해한 생산 인공물의 존재는 화학적 기계적 연마 패드에서 연마 층으로서의 편입을 위한 폴리머 시트의 검사를 위한 자동화된 시스템에서 사용하기 위한 표준 값에 대한 단순 그레이 스케일 비교를 비효과적으로 만든다.
본 발명과 함께 사용하기 적합한 일반 목적 및 특수 목적의 이미지 데이터 처리 장치는 당해기술에 널리 공지되어 있다. 바람직하게는, 본 발명에서 사용된 자동화된 검사 시스템에서의 이미지 데이터 처리 장치는 비휘발성 데이터 저장 장치에 커플링된 중앙 처리 장치를 포함한다.
바람직하게는, 중앙 처리 장치는 하나 이상의 사용자 입력 인터페이스 컨트롤러(예를 들면, 마우스, 키보드) 및 적어도 하나의 출력 디스플레이에 추가 커플링된다.
바람직하게는, 이미지 데이터 처리 장치는 폴리머 시트에서 거시적 불균일성을 검출하고 폴리머 시트를 허용가능한 것으로 또는 불량 추정으로 분류하도록 구성된다. 바람직하게는, 폴리머 시트의 허용가능한 것으로 또는 불량 추정으로의 분류는 품질 관리 기준 메뉴에 기반한 이미지 데이터 처리 장치에 의해 수행된다. 폴리머 시트의 제조 동안, 예를 들면, 밀도 불량, 에어 홀 불량 및 포함 불량을 포함하는 다양한 불량이 일어날 수 있다. 이들 불량의 임의의 하나 또는 조합이 투과 표면의 해당 부분의 크기에 따라 폴리머 시트에서 거시적 불균일성을 구성할 수 있음을 주지하라. 다양한 불량 유형이 광 검출기에 상이하게 존재할 것임을 주지하라. 밀도 불량 및 에어 홀에 있어서, 불량 영역은 폴리머 시트의 주변 영역에 비해 더 투명할 것이다. 포함 불량에 있어서, 불량 영역은 폴리머 시트의 주변 영역에 비해 덜 투명할 것이다. 그와 같은 불량이 허용가능한지 여부는, 예를 들면 폴리머 시트를 편입하는 화학적 기계적 연마 패드가 연마를 위한 대상이 될 기판을 포함하는 수많은 조건에 의존한다. 어떤 기판은 다른 것에 비해 더 민감하므로, 이들의 연마를 위해 제조된 화학적 기계적 연마 패드에서 연마 층으로 사용될 폴리머 시트의 균질성에 있어 더 엄격한 제어를 필요로 한다.
바람직하게는 본 발명의 방법에서, 불량 추정 시트의 상기 집단에는 적어도 하나의 불량 추정 시트가 포함되며, 상기 적어도 하나의 불량 추정 시트는 적어도 하나의 검출된 거시적 불균일성을 함유하고; 이미지 데이터 처리 장치는 바람직하게는 적어도 하나의 불량 추정 시트의 맵을 비휘발성 메모리에 생성하고 저장하도록 추가 구성되며, 적어도 하나의 검출된 거시적 불균일성에 대한 위치가 정해진다.
바람직하게는, 본 발명의 방법은 불량 추정 시트 집단으로부터 선택 시트를 선택하는 단계를 추가로 포함하며, 불량 추정 시트의 상기 집단에는 적어도 하나의 불량 추정 시트가 포함되며, 상기 적어도 하나의 불량 추정 시트는 적어도 하나의 검출된 거시적 불균일성을 함유하며; 상기 이미지 데이터 처리 장치는 바람직하게는 적어도 하나의 불량 추정 시트의 맵을 비휘발성 메모리에 생성하고 저장하도록 추가 구성되며, 적어도 하나의 검출된 거시적 불균일성에 대한 위치가 정해진다.
바람직하게는, 본 발명의 방법은 불량 추정 시트 집단으로부터 선택 시트를 선택하는 단계를 추가로 포함하며, 불량 추정 시트의 상기 집단에는 적어도 하나의 불량 추정 시트가 포함되며, 상기 적어도 하나의 불량 추정 시트는 적어도 하나의 검출된 거시적 불균일성을 함유하며; 상기 이미지 데이터 처리 장치는 바람직하게는 적어도 하나의 불량 추정 시트의 맵을 비휘발성 메모리에 생성하고 저장하도록 추가 구성되며, 적어도 하나의 검출된 거시적 불균일성에 대한 위치가 정해지고; 상기 자동화된 검사 시스템은 디스플레이를 추가로 포함하며; 선택 시트의 이미지가 상기 디스플레이 상에 표시된다. 디스플레이 상의 선택 시트의 표시된 이미지는 선택 시트의 투과 표면의 전체 이미지일 수 있다. 바람직하게는, 선택 시트의 이미지는 적어도 하나의 검출된 거시적 불균일성의 확대를 나타내는 부분 이미지이다. 바람직하게는, 디스플레이 상에 표시된 선택 시트의 부분 이미지에는 전체 거시적 불균일성 및 선택 시트의 투과 표면의 주변 영역이 포함된다. 바람직하게는, 디스플레이 상에 표시된 선택 시트의 부분 이미지가 확대되어 표시된 이미지의 상세내용을 증강시켜 선택 시트의 시각 검사를 촉진할 수 있다. 바람직하게는, 본 발명의 방법은 선택 시트의 시각 검사를 수행하는 단계(상기 시각 검사는 디스플레이 상에 표시된 선택 시트의 이미지에 의해 촉진됨); 및 (i) 시각 검사에 기반하여 선택 시트를 허용가능한 것으로 재분류하는 단계(이어서 상기 선택 시트는 허용가능한 시트 집단으로 부가됨); 또는 (ii) 시각 검사에 기반하여 선택 시트를 불량으로 분류하는 단계(이어서 상기 선택 시트는 불량 시트 집단으로 부가됨)를 추가로 포함한다.
바람직하게는, 본 발명의 방법은 적어도 하나의 허용가능한 시트를 가공하여 화학적 기계적 연마 패드(110)의 연마 층(120)을 형성하는 단계를 추가로 포함하며; 상기 연마 층(120)은 기판의 연마를 위해 채용되며, (a) 허용가능한 시트 내로 적어도 하나의 홈을 가공하여 홈 패턴을 형성하는 단계 및 (b) 허용가능한 시트의 두께, T s 를 통해 적어도 일부 연장되는 천공을 형성하는 단계 중 적어도 하나에 의해 연마 표면(114)을 형성하는 단계를 포함한다. 더 바람직하게는 본 발명의 방법에서, 화학적 기계적 연마 패드(110)의 연마 층(120)을 형성하기 위한 적어도 하나의 허용가능한 시트의 가공 단계(상기 연마 층(120)은 기판의 연마를 위해 채용됨)는 허용가능한 시트 내로 적어도 하나의 홈을 가공하여 홈 패턴을 형성함으로써 연마 표면(114)을 형성하는 단계를 포함한다. 가장 바람직하게는 본 발명의 방법에서, 화학적 기계적 연마 패드(110)의 연마 층(120)을 형성하기 위한 적어도 하나의 허용가능한 시트의 가공 단계(상기 연마 층(120)은 기판의 연마를 위해 채용됨)는 허용가능한 시트 내로 적어도 하나의 홈을 가공하여 홈 패턴을 형성함으로써 연마 표면(114)을 형성하는 단계를 포함하며; 상기 홈 패턴은 기판의 연마를 위해 채용된다(도 3 참고).
바람직하게는, 본 발명의 방법은 바람직하게는 중심 축(112)에 대한 회전을 위해 채용된 화학적 기계적 연마 패드(110)를 제공한다(도 3 참고). 바람직하게는, 연마 동안 중심 축(112)에 대한 패드(110)의 회전 시 적어도 하나의 홈이 기판에 걸쳐 지나가도록 적어도 하나의 홈이 배열되어 연마 표면(114)을 형성한다. 바람직하게는, 적어도 하나의 홈은 곡선의 홈, 선형 홈 및 이들의 조합으로부터 선택된다. 바람직하게는, 적어도 하나의 홈은 ≥ 10 mils(바람직하게는, 10 내지 150 mils)의 깊이를 나타낸다. 바람직하게는, 적어도 하나의 홈은 ≥ 10 mils, ≥ 15 mils 및 15 내지 150 mils로부터 선택된 깊이; ≥ 10 mils 및 10 내지 100 mils로부터 선택된 폭; 및 ≥ 30 mils, ≥ 50 mils, 50 내지 200 mils, 70 내지 200 mils, 및 90 내지 200 mils로부터 선택된 피치의 조합을 갖는 적어도 2개의 홈을 포함하는 홈 패턴을 형성한다.
바람직하게는, 화학적 기계적 연마 패드(110) 내로 연마 층(120)으로 편입된 폴리머 시트는 내부에 편입된 < 1 ppm의 연마제 입자를 함유한다.
바람직하게는 본 발명의 방법에서, 적어도 하나의 허용가능한 시트의 가공은 상부 표면(126) 및 하부 표면(127)을 갖는 서브패드(125)를 제공하는 단계; 접착제(123)를 제공하는 단계(바람직하게는, 상기 접착제는 감압성 접착제, 핫 멜트 접착제 및 접촉 접착제 중 적어도 하나로부터 선택되고; 더 바람직하게는 상기 접착제는 감압성 접착제 및 핫 멜트 접착제로부터 선택되고; 가장 바람직하게는, 상기 접착제는 핫 멜트 접착제임); 및 서브패드(125)의 상부 표면(126)을 연마 층(120)의 기저 표면(117)으로 접착제(123)를 이용해서 적층하는 단계를 추가로 포함한다(도 3 참고).
바람직하게는 본 발명의 방법에서, 적어도 하나의 허용가능한 시트를 가공하여 화학적 기계적 연마 패드(110)의 연마 층(120)을 형성하는 단계(상기 연마 층(120)은 기판을 연마하기 위해 채용됨)는 서브패드(125)의 하부 표면(127)에 적용된 감압성 평탄화 접착제 층(170)을 제공하는 단계를 추가로 포함한다.
바람직하게는 본 발명의 방법에서, 적어도 하나의 허용가능한 시트를 가공하여 화학적 기계적 연마 패드(110)의 연마 층(120)을 형성하는 단계(상기 연마 층(120)은 기판을 연마하기 위해 채용됨)는 서브패드(125)의 하부 표면(127)에 적용된 감압성 평탄화 접착제 층(170)을 제공하는 단계; 및 감압성 평탄화 접착제 층(170)에 걸쳐 적용된 이형 라이너(175)를 제공하는 단계(상기 감압성 평탄화 접착제 층(170)은 서브패드(125)의 하부 표면(127) 및 이형 라이너(175) 사이에 끼어듬)를 추가로 포함한다(도 3 참고).
본 발명의 화학적 기계적 연마 패드(110) 내로의 서브패드(125)의 편입은 특정 연마 적용을 위해 바람직하다. 당해분야의 숙련가는 의도된 연마 공정에서 사용하기 위해 서브패드(125)에 있어서, 적절한 구성 물질 및 서브패드 두께, T B 를 선택할 줄 알 것이다. 바람직하게는, 서브패드(150)는 ≥ 15 mils(더 바람직하게는, 30 내지 100 mils; 가장 바람직하게는 30 내지 75 mils)의 평균 서브패드 두께, T B-avg 를 갖는다.
바람직하게는 접착제(123)는 감압성 접착제, 핫 멜트 접착제, 접촉 접착제 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 더 바람직하게는, 접착제(123)는 감압성 접착제 및 핫 멜트 접착제로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 가장 바람직하게는, 접착제(123)는 반응성 핫 멜트 접착제이다.
바람직하게는 본 발명의 방법에서, 적어도 하나의 허용가능한 시트를 가공하여 화학적 기계적 연마 패드(110)의 연마 층(120)을 형성하는 단계는(상기 연마 층(120)은 기판을 연마하기 위해 채용됨) 연마 층(120) 및 감압성 평탄화 접착제 층(170)과 마주하고 그 사이에 개재된 적어도 하나의 추가의 층(도시되지 않음)을 제공하는 단계를 추가로 포함한다. 적어도 하나의 추가의 층(도시되지 않음)은 추가의 층 접착제(도시되지 않음)를 이용해서 화학적 기계적 연마 패드(110) 내로 편입될 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. 더 바람직하게는, 추가의 층 접착제는 핫 멜트 접착제이다.
바람직하게는, 본 발명의 방법은 자성 기판, 광학 기판 및 반도체 기판 중 적어도 하나로부터 선택된 기판의 연마를 촉진하기 위해 특이적으로 설계된 화학적 기계적 연마 패드(110)를 제공한다. 바람직하게는, 폴리머 시트는 자성 기판, 광학 기판 및 반도체 기판(더 바람직하게는, 반도체 기판; 가장 바람직하게는, 반도체 웨이퍼) 중 적어도 하나로부터 선택된 기판의 연마를 위해 채용된다.
본 발명의 방법에서, 불량 추정 시트의 상기 집단에는 적어도 하나의 불량 추정 시트가 포함되며, 상기 적어도 하나의 불량 추정 시트는 적어도 하나의 검출된 거시적 불균일성을 함유하며; 이미지 데이터 처리 장치는 바람직하게는 적어도 하나의 불량 추정 시트의 맵을 비휘발성 메모리에 생성하고 저장하도록 추가 구성되며, 적어도 하나의 검출된 거시적 불균일성에 대한 위치가 정해진다.
바람직하게는, 본 발명의 방법은 불량 추정 시트 집단으로부터 선택 시트를 선택하는 단계를 추가로 포함하며; 불량 추정 시트의 상기 집단에는 적어도 하나의 불량 추정 시트가 포함되며, 상기 적어도 하나의 불량 추정 시트는 적어도 하나의 검출된 거시적 불균일성을 함유하고; 이미지 데이터 처리 장치는 바람직하게는 적어도 하나의 불량 추정 시트의 맵을 비휘발성 메모리에 생성하고 저장하도록 추가 구성되며, 적어도 하나의 검출된 거시적 불균일성에 대한 위치가 정해진다.
바람직하게는, 본 발명의 방법은 불량 추정 시트 집단으로부터 선택 시트를 선택하는 단계를 추가로 포함하며; 불량 추정 시트의 상기 집단에는 적어도 하나의 불량 추정 시트가 포함되며, 상기 적어도 하나의 불량 추정 시트는 적어도 하나의 검출된 거시적 불균일성을 함유하고; 이미지 데이터 처리 장치는 바람직하게는 적어도 하나의 불량 추정 시트의 맵을 비휘발성 메모리에 생성하고 저장하도록 추가 구성되며, 적어도 하나의 검출된 거시적 불균일성에 대한 위치가 정해지고; 상기 자동화된 검사 시스템은 디스플레이를 추가로 포함하고; 선택 시트의 이미지가 상기 디스플레이 상에 표시된다. 디스플레이 상의 선택 시트의 표시된 이미지는 선택 시트의 투과 표면의 전체 이미지일 수 있다. 바람직하게는, 선택 시트의 이미지는 적어도 하나의 검출된 거시적 불균일성의 확대를 나타내는 부분 이미지이다. 바람직하게는, 디스플레이 상에 표시된 선택 시트의 부분 이미지에는 전체 거시적 불균일성 및 선택 시트의 투과 표면의 주변 영역이 포함된다. 바람직하게는, 디스플레이 상에 표시된 선택 시트의 부분 이미지는 확대되어 표시된 이미지의 상세내용을 증강시켜 선택 시트의 시각 검사를 촉진할 수 있다. 바람직하게는, 본 발명의 방법은 선택 시트의 시각 검사를 수행하는 단계(상기 시각 검사는 디스플레이 상에 표시된 선택 시트의 이미지에 의해 촉진됨); 및 (i) 시각 검사에 기반하여 선택 시트를 허용가능한 것으로 재분류하는 단계(이어서 상기 선택 시트는 허용가능한 시트 집단으로 부가됨); 또는 (ii) 시각 검사에 기반하여 선택 시트를 불량으로 분류하는 단계(이어서 상기 선택 시트는 불량 시트 집단으로 부가됨)를 추가로 포함한다.

Claims (9)

  1. 화학적 기계적 연마 패드, 연마 층 분석기로서,
    복수의 폴리머 시트를 보유하기 위한 저장소로서, 각각의 폴리머 시트는 (i) 폴리머 및 상기 폴리머에 분산된 복수의 미량요소를 포함하는 폴리머 미량요소 복합재를 포함하며; (ii) 투과 표면과 충돌 표면(impinging surface) 간 두께(T S )를 가지고, 상기 투과 표면과 상기 충돌 표면은 실질적으로 평행한, 상기 저장소;
    시퀀서;
    460 내지 490 nm의 방출 피크 파장 및 50 nm 이하의 반최대 전폭(FWHM)을 나타내는 발광 스펙트럼을 갖는 빔을 방출하는 광원;
    광 검출기;
    상기 광 검출기에 커플링된 디지털 이미지 데이터 획득 디바이스; 및
    상기 디지털 이미지 데이터 획득 디바이스에 커플링된 이미지 데이터 처리 장치를 포함하되,
    상기 시퀀서는 상기 복수의 폴리머 시트를 한 번에 하나의 폴리머 시트씩 저장소로부터 추출하여 상기 광원과 상기 광 검출기 사이에 개재된 위치로 전달하도록 구성되며; 상기 광원으로부터 방출된 상기 빔은 상기 충돌 표면 상에 충돌하도록 배향되고; 상기 광 검출기는 상기 투과 표면 밖으로 상기 두께(T S )를 통해 투과되는 상기 빔으로부터 투과된 광을 검출하도록 배향되고; 상기 광 검출기는 상기 투과된 광의 세기를 전기적 신호로 전환하도록 구성되고; 상기 광 검출기에 커플링된 상기 디지털 이미지 데이터 획득 디바이스는 상기 광 검출기로부터의 상기 전기적 신호를 디지털 신호로 전환하도록 구성되고; 상기 디지털 이미지 데이터 획득 디바이스에 커플링된 상기 이미지 데이터 처리 장치는 상기 디지털 이미지 데이터 획득 디바이스로부터의 상기 디지털 신호를 처리하여 거시적 불균일성을 검출하고 상기 폴리머 시트를 화학적 기계적 연마 패드에서 연마 층으로 사용하기 위하여 허용가능한 것으로 또는 불량 추정으로 분류하도록 구성되고; 상기 복수의 폴리머 시트는 허용가능한 시트 집단 및 불량 추정 시트 집단으로 구분되는, 화학적 기계적 연마 패드, 연마 층 분석기.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 시퀀서가 상기 복수의 폴리머 시트를 상기 저장소로 복귀시키도록 추가 구성되는, 화학적 기계적 연마 패드, 연마 층 분석기.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 저장소가 적어도 10개의 폴리머 시트를 보유하기 위한 설계 보유력을 갖는, 화학적 기계적 연마 패드, 연마 층 분석기.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 복수의 폴리머 시트의 시각 검사를 촉진하기 위한 디스플레이를 추가로 포함하는, 화학적 기계적 연마 패드, 연마 층 분석기.
  5. 화학적 기계적 연마 패드에서 연마 층으로서의 적합성에 대해 폴리머 시트를 분석하는 방법으로서,
    복수의 폴리머 시트를 제공하는 단계로서, 각각의 폴리머 시트가 (i) 폴리머 및 상기 폴리머에 분산된 복수의 미량요소를 포함하는 폴리머 미량요소 복합재를 포함하며; (ii) 투과 표면과 충돌 표면 간 두께(T S )를 가지고, 상기 투과 표면 및 충돌 표면은 실질적으로 평행한, 복수의 폴리머 시트를 제공하는 단계;
    460 내지 490 nm의 방출 피크 파장 및 50 nm 이하의 반최대 전폭(FWHM)을 나타내는 발광 스펙트럼을 갖는 빔을 방출하는 광원, 광 검출기, 디지털 이미지 데이터 획득 디바이스, 및 이미지 데이터 처리 장치를 포함하는 자동화된 검사 시스템을 제공하는 단계;
    복수의 폴리머 시트를 한 번에 하나씩 상기 광원과 상기 광 검출기 사이로 전달하는 단계를 포함하되,
    상기 광원으로부터 방출된 상기 빔은 상기 충돌 표면 상에 충돌하도록 배향되고; 상기 광 검출기는 상기 투과 표면 밖으로 상기 두께(T S )를 통해 투과되는 상기 빔으로부터 투과된 광을 검출하도록 배향되고; 상기 투과된 광은 적어도 하나의 검출가능한 특성을 가지며; 상기 적어도 하나의 검출가능한 특성에는 상기 투과된 광의 세기가 포함되고; 상기 투과된 광의 세기는 상기 광 검출기에 의해 전기적 신호로 전환되고; 상기 광 검출기로부터의 상기 전기적 신호는 상기 디지털 이미지 데이터 획득 디바이스에 의해 디지털 신호로 전환되고; 상기 디지털 이미지 데이터 획득 디바이스로부터의 상기 디지털 신호는 상기 이미지 데이터 처리 장치에 의해 처리되고, 상기 이미지 데이터 처리 장치는 거시적 불균일성을 검출하고 폴리머 시트를 허용가능한 것으로 또는 불량 추정으로 분류하도록 구성되고; 상기 복수의 폴리머 시트는 허용가능한 시트 집단 및 불량 추정 시트 집단으로 구분되는, 화학적 기계적 연마 패드에서 연마 층으로서의 적합성에 대해 폴리머 시트를 분석하는 방법.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 불량 추정 시트 집단으로부터 선택 시트를 선택하는 단계를 추가로 포함하는, 화학적 기계적 연마 패드에서 연마 층으로서의 적합성에 대해 폴리머 시트를 분석하는 방법.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 자동화된 검사 시스템이 디스플레이를 추가로 포함하며, 상기 선택 시트의 이미지가 상기 디스플레이 상에 표시되는, 화학적 기계적 연마 패드에서 연마 층으로서의 적합성에 대해 폴리머 시트를 분석하는 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 선택 시트의 시각 검사를 수행하는 단계로서, 상기 시각 검사는 상기 디스플레이 상에 표시된 상기 선택 시트의 상기 이미지에 의해 촉진되는, 상기 시각 검사를 수행하는 단계; 및
    (i) 상기 시각 검사에 기반하여 상기 선택 시트를 허용가능한 것으로 재분류하는 단계로서, 상기 선택 시트는 상기 허용가능한 시트 집단에 부가되는, 상기 재분류하는 단계; 또는 (ii) 상기 시각 검사에 기반하여 상기 선택 시트를 불량으로 분류하는 단계로서, 상기 선택 시트는 상기 불량 시트 집단에 부가되는, 상기 분류하는 단계를 추가로 포함하는, 화학적 기계적 연마 패드에서 연마 층으로서의 적합성에 대해 폴리머 시트를 분석하는 방법.
  9. 청구항 5에 있어서,
    적어도 하나의 홈을 허용가능한 시트 내에 가공하여 홈 패턴을 형성함으로써 연마 표면을 형성하는 단계로서, 상기 홈 패턴은 기판의 연마를 위해 채용되는, 상기 연마 표면을 형성하는 단계; 및
    상기 허용가능한 시트를 연마 층으로서 상기 화학적 기계적 연마 패드 내로 편입하는 단계를 추가로 포함하는, 화학적 기계적 연마 패드에서 연마 층으로서의 적합성에 대해 폴리머 시트를 분석하는 방법.
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