KR20180096125A - CMP Pad having mixed cavity structure - Google Patents

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KR20180096125A
KR20180096125A KR1020170022394A KR20170022394A KR20180096125A KR 20180096125 A KR20180096125 A KR 20180096125A KR 1020170022394 A KR1020170022394 A KR 1020170022394A KR 20170022394 A KR20170022394 A KR 20170022394A KR 20180096125 A KR20180096125 A KR 20180096125A
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송기철
김성민
장수진
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주식회사 리온에스엠아이
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Abstract

According to the present invention, a polishing pad for a CMP process having a mixed cavity structure comprises a plurality of first cavities opened in an exposed state on the polishing pad for the CMP process; and a second cavity in a form of a pore less than the first cavity and unexposed on the polishing pad for the CMP process. The plurality of first cavities are disposed to be mutually isolated on the polishing pad for CMP process. Each of the plurality of first cavities has a circular cavity form having a diameter ranging from 100 μm to 1000 μm or a polygonal or oval structure having the same area as the circular cavity. Therefore, the polishing pad may maximize polishing efficiency and wafer flatness.

Description

혼합된 캐비티 구조를 갖는 CMP 공정용 연마 패드{CMP Pad having mixed cavity structure}[0001] The present invention relates to a polishing pad for a CMP process having a mixed cavity structure,

본 발명은 혼합된 캐비티 구조를 갖는 CMP 공정용 연마 패드에 관한 것으로서, 구체적으로는 연마 패드의 표면 상에 개방된 구조로 형성된 제1 캐비티 및 상기 연마 패드의 내부 상에 상기 제1 캐비티보다는 작은 크기의 기공 형태로 형성되는 제2 캐비티를 동시에 포함하는 반도체 CMP 공정용 연마 패드에 관한 것이다.The present invention relates to a polishing pad for a CMP process having a mixed cavity structure, and more particularly, to a polishing pad which has a first cavity formed in a structure opened on the surface of a polishing pad and a second cavity formed on the inside of the polishing pad, And a second cavity formed in the pore shape of the polishing pad.

반도체는 실리콘과 같은 반도체 기판 위에 트랜지스터나 캐패시터와 같은 전자소자를 고밀도로 집적한 소자로 증착 기술, 포토리소그라피 기술 및 에칭 기술 등을 이용하여 제조된다. 이와 같이 증착, 포토리소그라피, 에칭 공정이 반복되면 기판에는 특정한 모양의 패턴이 형성되는데, 이러한 패턴의 형성이 층을 이루며 반복되면 상부에는 단차가 점차 심해지게 된다. 상부에 단차가 심해지면 이후의 포토리소그라피 공정에서 포토마스크 패턴의 초점이 흐려져 결과적으로 세밀한 패턴 형성이 어려워진다.Semiconductors are manufactured by deposition technology, photolithography technology, etching technology, etc., on a semiconductor substrate such as silicon with high density integration of electronic devices such as transistors and capacitors. When the deposition, the photolithography, and the etching process are repeated, a pattern of a specific shape is formed on the substrate. When the pattern is repeatedly formed as a layer, the step is gradually increased in the upper part. If the step is increased on the upper part, the focus of the photomask pattern is blurred in the subsequent photolithography step, resulting in difficulty in forming a fine pattern.

기판 위의 단차를 줄여 포토리소그라피의 해상도를 증가시킬 수 있는 기술 중 하나가 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 공정이다. CMP 공정은 단차가 형성된 기판을 화학적 기계적으로 연마하여 기판의 상부를 평탄화하는 기술이다.One of the techniques that can reduce the step on the substrate to increase the resolution of the photolithography is the CMP (Chemical Mechanical Polishing) process. The CMP process is a technique for flattening the top of the substrate by chemically and mechanically polishing the substrate having the stepped portion formed thereon.

CMP 공정을 간단하게 설명하면 다음과 같다. 회전하는 CMP 연마 패드 상에 웨이퍼가 접촉한 상태로 회전하며 웨이퍼 상에 형성된 층이 폴리싱됨으로써 진행된다. CMP 연마 패드는 회전하는 평판 테이블 위에 결합되고, 웨이퍼는 캐리어에 의하여 CMP 연마 패드에 접촉한 상태로 회전한다. 이때, CMP 연마 패드의 상부에는 슬러리 공급노즐로부터 슬러리가 공급된다.The CMP process will be briefly described as follows. The layer formed on the wafer is polished by rotating while the wafer is in contact with the rotating CMP polishing pad. The CMP polishing pad is coupled onto a rotating flat table, and the wafer is rotated by the carrier in contact with the CMP polishing pad. At this time, slurry is supplied from the slurry supply nozzle to the upper part of the CMP polishing pad.

CMP 연마 패드는 웨이퍼의 표면을 연마하는데 사용되는 소모품으로 없어서는 안 될 중요한 부품이다. 슬러리는 CMP 공정이 진행되는 동안 CMP 연마 패드와 웨이퍼 표면 사이에 존재하며 웨이퍼의 표면을 화학적 기계적으로 연마하게 되고, 사용된 슬러리는 외부로 배출된다. 슬러리가 일정시간 동안 CMP 연마 패드 위에 남기 위하여, CMP 연마 패드는 슬러리를 저장할 수 있어야 한다. The CMP polishing pad is an important part of the consumable used to polish the surface of the wafer. The slurry is present between the CMP polishing pad and the wafer surface during the CMP process, and the surface of the wafer is chemically mechanically polished, and the used slurry is discharged to the outside. In order for the slurry to remain on the CMP polishing pad for a period of time, the CMP polishing pad should be able to store the slurry.

이러한 CMP 연마 패드의 슬러리 저장 기능은 연마 패드에 형성된 기공이나 구멍에 의하여 수행될 수 있다. 즉, CMP 연마 패드에 형성된 기공이나 구멍에 슬러리가 침투하여 장시간 효율적으로 반도체 표면을 연마하게 되는 것이다. CMP 연마 패드가 슬러리의 유출을 최대한 억제하고 좋은 연마 효율을 내기 위해서는 기공이나 구멍의 형상이 잘 제어되어야 하고, 연마 패드의 경도와 같은 물성이 최적의 조건을 유지할 수 있어야 한다.The slurry storing function of the CMP polishing pad can be performed by pores or holes formed in the polishing pad. That is, the slurry penetrates into the pores or holes formed in the CMP polishing pad, and the semiconductor surface is polished efficiently for a long time. In order for the CMP polishing pad to suppress the outflow of the slurry as much as possible and to obtain a good polishing efficiency, the shape of the pores and holes must be well controlled and the physical properties such as the hardness of the polishing pad must be maintained.

종래의 CMP 연마 패드는 물리적인 방법이나 화학적인 방법에 의하여 연마 패드 내부에 불규칙한 크기와 배열의 기공을 형성함으로써 제조되었다. 즉, 일반적으로 다공성 패드로 호칭되는 CMP 연마 패드를 이용하여 웨이퍼에 대한 연마 작업을 진행하였다.Conventional CMP polishing pads were made by forming pores of irregular size and arrangement inside the polishing pad by physical or chemical methods. That is, the polishing operation was performed on the wafer using a CMP polishing pad generally referred to as a porous pad.

고분자 재질의 연마 패드의 표면과 내부에 다양한 형태와 크기의 기공이 불규칙하게 흩어진 형태로 배열되어 있는데, CMP 연마 패드에 기공이나 구멍을 형성하는 종래의 방법 중 물리적인 방법은 연마 패드의 형성물질에 마이크로 크기의 물질을 섞는 것이다. 이 경우 동공이 있는 마이크로 크기의 물질들이 연마 패드 제조 초기에 연마 패드 재질과 잘 섞이도록 넣어야 한다. 그러나 물리적인 방법에서 마이크로 크기의 물질이 연마 패드 재질과 초기에 균일하게 잘 섞이게 하는 것이 어렵고, 마이크로 크기 물질의 크기도 일정하지 않다. The physical method of forming the pores or holes in the CMP polishing pad is a physical method in which the polishing pad is formed on the surface of the polishing pad and the inside of the polishing pad in various forms and sizes with irregularly scattered pores. It is to mix micro-sized materials. In this case, micro-sized materials with pores must be mixed with the polishing pad material early in the manufacture of the polishing pad. However, in a physical method, it is difficult to uniformly mix micro-sized materials initially with the polishing pad material, and the size of micro-sized materials is not uniform.

일반적으로 물리적인 방법으로 형성된 평균 기공의 직경은 100 마이크로미터 정도인데 각 기공의 직경은 수십 마이크로미터에서 수백 마이크로미터에 이른다. 이것은 기공을 만드는 기술의 한계 때문에 일어나는 현상이다. 또한, 연마 패드의 제조 시에 중력에 의해 위치마다 분포도 달라져 균일한 성능의 연마 패드를 제조하는 것을 어렵게 한다. CMP 연마 패드에 형성되는 기공의 크기나 분포가 일정하지 않으면 웨이퍼를 초정밀도로 연마할 때 연마의 효율이 부위나 시간에 따라 달라지는 문제점을 보인다.Generally, the average pore diameter formed by a physical method is about 100 micrometers, and the diameter of each pore is several tens of micrometers to several hundreds of micrometers. This is a phenomenon caused by the limitations of the technique of making pores. In addition, the distribution varies from position to position due to gravity at the time of manufacturing the polishing pad, making it difficult to produce a polishing pad of uniform performance. If the size or distribution of the pores formed in the CMP polishing pad is not constant, there is a problem that the polishing efficiency varies depending on the site and time when the wafer is polished with high precision.

화학적 방법으로 CMP 연마 패드에 기공을 형성하는 방법은 물이나, 기체 상태로 쉽게 변할 수 있는 액체를 폴리우레탄 용액에 함께 넣어 낮은 온도로 가열하면 액체가 기체로 변하면서 기공이 생기는 현상을 이용한다. 그러나 이렇게 기체를 이용하여 내부에 기공을 형성시키는 방법도 기공의 크기를 일정하게 유지하는 것이 어려운 문제점을 가지고 있다.The method of forming the pores in the CMP polishing pad by the chemical method utilizes the phenomenon that when the liquid is put into the polyurethane solution and the liquid which can be easily changed into the gaseous state is put together with the liquid, the liquid turns into gas and pores are formed. However, there is a problem that it is difficult to keep the pore size uniform by using the gas to form pores therein.

상기한 문제점을 개선하기 위하여 대한민국 특허출원 제2009-0059841호 등은 레이저를 이용하여 패드 내부에 기공을 형성시키는 방법을 개시하고 있다. 하지만, 300mm 이상의 웨이퍼 대면적에 따라 패드 면적이 넓어지고 있는 기술 동향에 경제적으로 부합하지 못한다는 문제가 있다. 또한, 웨이퍼와 패드의 접촉을 최소화하고, 화학적 연마재인 슬러리를 패드 내에 고르게 분포시켜야 슬러리 파티클로 인한 웨이퍼의 디펙(defect)과 웨이퍼의 면적이 패이는 현상인 디싱(disihing)을 방지할 수 있다. 더 나아가, 이러한 디펙과 디싱 문제를 해결하면서, 충분한 연마 속도를 유지하는 것은 현재 CMP 공정용 연마 패드가 가지는 상당한 난제로 여겨진다.In order to solve the above problems, Korean Patent Application No. 2009-0059841 discloses a method of forming pores inside a pad by using a laser. However, there is a problem that the pad area can not be economically matched with the technology trend that the pad area is widened according to the wafer large area of 300 mm or more. In addition, the contact between the wafer and the pad is minimized, and the slurry, which is a chemical abrasive, must be evenly distributed in the pad to prevent dishing, which is a phenomenon in which the defects of the wafer due to the slurry particles and the area of the wafer are lost. Further, while addressing such defects and dishing problems, maintaining a sufficient polishing rate is considered to be a significant challenge with current polishing pad for CMP processes.

상기와 같이 반도체의 제조 공정에서 집적도를 높이기 위한 기술적 니즈가 대두되는 상황인 상태에서, 집적도를 높이는 과정에서 생산 수율 향상을 위해 잔류 응력, 스크래치 등을 포함한 디펙(Defect)의 관리 수준을 높이는 상황이다. As described above, in a state in which the technical needs for increasing the degree of integration are raised in the semiconductor manufacturing process, the degree of control of defects including residual stress and scratches is raised in order to improve the production yield in the course of increasing the degree of integration .

디펙 관리를 위해서 반도체 제조 공정 중의 하나인 CMP 공정에서는 소모성 재료인 슬러리 내에 존재하는 연마제의 크기를 더 작게 하려고 지속적인 개발이 이루어지고 있다.In the CMP process, which is one of the semiconductor manufacturing processes for the purpose of managing defects, there is a continuous development to reduce the size of the abrasive present in the consumable material slurry.

한편, 작은 사이즈의 연마제는 연마 효율을 떨어지게 하므로 이에 대한 연마 효율 보상을 위해 연마제의 양을 증가함으로 인해 이에 대한 보상 차원의 기술이 요구되는 상황이다.On the other hand, a small-size abrasive deteriorates the polishing efficiency, and therefore, the amount of the abrasive is increased to compensate the polishing efficiency.

또한, 현재 상황에서 일반적으로 통용되는 다공성 패드는 연마제의 양을 증가하는 경우에도 개선된 연마 효율을 갖는 것에 한계를 보인다.In addition, porous pads commonly used in the current situation are limited to having an improved polishing efficiency even when the amount of the polishing compound is increased.

본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하고자 하는 것으로서, 연마 패드의 표면 상에 개방된 구조로 형성된 거대 크기의 제1 캐비티 및 상기 연마 패드의 내부 상에 상기 제1 캐비티보다는 작은 크기의 소형 기공 형태로 형성되는 제2 캐비티를 동시에 포함하는 반도체 CMP 공정용 연마 패드를 제공하는 것이 목적이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a polishing pad which has a large-sized first cavity formed on a surface of a polishing pad and a small- The present invention also provides a polishing pad for a semiconductor CMP process which simultaneously includes a second cavity to be formed.

본 발명은 CMP 공정용 연마 패드 상에 노출된 상태로 형성되는 거대 직경의 제1 캐비티 및 상기 제1 캐비티보다는 작은 직경으로서 CMP 공정용 연마 패드 상에 노출되지 않은 기공 형태의 제2 캐비티를 복합적으로 동시에 연마 패드 표면 상에 형성함으로써 점점 작아지는 슬러리 연마입자를 적용하는 경우에도 보다 넓은 연마 면적을 제공할 수 있게 하는 기술을 제공하는 것이 목적이다.The present invention relates to a polishing pad for polishing a CMP process, which comprises a first cavity of a large diameter formed in an exposed state on a polishing pad for a CMP process, and a second cavity of a pore shape which is not exposed on the polishing pad for CMP process as a diameter smaller than the first cavity At the same time, on the surface of a polishing pad, even when applying slurry abrasive grains which become smaller and smaller.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 혼합된 캐비티 구조를 갖는 CMP 공정용 연마 패드는, 상기 CMP 공정용 연마 패드 상에 노출된 상태로 개방 형성되는 복수의 제1 캐비티; 및 상기 제1 캐비티보다는 작은 크기로서 상기 CMP 공정용 연마 패드 상에 형성된 기공 형태의 제2 캐비티;를 포함하고, 상기 복수의 제1 캐비티는 상기 CMP 공정용 연마 패드 상에서 상호 고립된 상태로 배치되고, 상기 복수의 제1 캐비티 각각은 100㎛ 내지 1000㎛ 범위의 깊이를 갖는 캐비티 형태이다.According to another aspect of the present invention, there is provided a polishing pad for a CMP process having a mixed cavity structure, comprising: a plurality of first cavities opened in a state exposed on a polishing pad for the CMP process; And a second cavity in the form of pores formed on the polishing pad for the CMP process as a size smaller than the first cavity, wherein the plurality of first cavities are disposed in a mutually isolated state on the CMP process polishing pad , Each of the plurality of first cavities is in the form of a cavity having a depth ranging from 100 mu m to 1000 mu m.

상기 복수의 제1 캐비티 각각은 100㎛ 내지 1000㎛ 범위의 지름을 갖는 원형 캐비티 또는 상기 원형 캐비티와 동일 면적을 이루는 다각형 내지 타원형 캐비티 구조이다.Each of the plurality of first cavities is a circular cavity having a diameter ranging from 100 mu m to 1000 mu m or a polygonal or elliptical cavity structure having the same area as the circular cavity.

상기 제2 캐비티는, 상기 CMP 공정용 연마 패드 상에 미노출된 상태의 제1 기공 및 개방된 상태의 제 2기공을 포함하고, 상기 제1,2 기공의 90% 이상은 10㎛ 내지 80㎛ 범위의 직경을 갖는 원형 형태이다.Wherein the second cavity includes a first pore in an unexposed state and an open second pore on the polishing pad for CMP process, wherein 90% or more of the first and second pores are in a range of 10 [mu] m to 80 [ The diameter of which is in the form of a circle.

상기 제1 캐비티는 상기 CMP 공정용 연마 패드의 외부 가공을 통해 형성된다.The first cavity is formed through external processing of the polishing pad for the CMP process.

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 혼합된 캐비티 구조를 갖는 CMP 공정용 연마 패드는 패드의 표면 상에 개방된 구조로 형성된 거대 크기의 제1 캐비티 및 패드의 내부 상에 상기 제1 캐비티보다는 작은 크기의 소형 기공 형태로 형성되는 제2 캐비티를 통해서, 균일한 연마를 유도하게 하는 동시에 연마 중 슬러리를 일시적으로 트랩하여 연마 효율 및 웨이퍼의 평탄도를 극대화한다. A polishing pad for a CMP process having a mixed cavity structure according to the present invention as described above has a first cavity of a large size formed in an open structure on the surface of the pad and a second cavity of a size smaller than the first cavity Through the second cavity formed in a small pore shape, uniform polishing is induced and the slurry is temporarily trapped during polishing to maximize the polishing efficiency and the flatness of the wafer.

또한, 본 발명은 패드 상에 다양한 스케일의 복합된 기공 형성을 통해 고집적화되고 세분화된 공정에서의 문제로 대두되는 디펙(defect), 디싱(dishing) 및 낮은 연마 속도 문제 등을 해결할 수 있다.The present invention also solves the problem of defects, dishing, and low polishing rate that arise as a problem in highly integrated and refined processes through the formation of multiple scaled composite pores on the pad.

도 1에서는 CMP 공정용 연마 패드 상에 형성된 개방형 구조의 Large size Cavity인 제1 캐비티를 보인다.
도 2에서는 CMP 공정용 연마 패드 상에 형성된 기공으로 만들어지는 Small size Cavity인 제2 캐비티를 보인다.
도 3은 Large Cavity인 제1 캐비티와 Small Cavity인 제2 캐비티의 크기 변화에 따른 SiO2 필름에 대한 연마율의 변화를 보인다.
도 4는 연마제 입자 사이즈에 따라 기존의 상용 기공 패드인 Porous Pad 및 본 발명의 캐비티가 혼합된 패드의 성능을 비교 설명한 그래프이다.1 shows a first cavity having a large size cavity of an open structure formed on a polishing pad for CMP process.
FIG. 2 shows a second cavity, which is a small size cavity made of pores formed on a polishing pad for a CMP process.
FIG. 3 shows the variation of the polishing rate with respect to the SiO 2 film according to the size change of the first cavity having a large cavity and the second cavity having a small cavity.
FIG. 4 is a graph comparing the performance of a conventional pore pad Porous Pad according to an abrasive particle size and a pad mixed with the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면 상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be understood, however, that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but is capable of other various forms of implementation, and that these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, It is provided to let you know completely. Wherein like reference numerals refer to like elements throughout.

각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.It should be noted that, in adding reference numerals to the constituent elements of the drawings, the same constituent elements are denoted by the same reference symbols as possible even if they are shown in different drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In describing the components of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are intended to distinguish the constituent elements from other constituent elements, and the terms do not limit the nature, order or order of the constituent elements. When a component is described as being "connected", "coupled", or "connected" to another component, the component may be directly connected or connected to the other component, Quot; may be "connected," "coupled," or "connected. &Quot;

종래에는 통용되는 CMP 공정용 연마 패드 상에서 연마를 이루게 하는 면적이 한정되어 있는바, 많은 양의 연마제를 공급하는 조건에도 불구하고 연마 효율의 한계를 보이고 있다.Conventionally, the surface area for polishing is limited on the commonly used polishing pad for CMP process, and the polishing efficiency is limited despite the condition of supplying a large amount of polishing compound.

이에, 본 발명은 CMP 공정용 연마 패드 상에 노출된 상태로 형성되는 거대 직경의 제1 캐비티 및 상기 제1 캐비티보다는 작은 직경으로서 CMP 공정용 연마 패드 상에 형성되는 기공 형태의 제2 캐비티를 복합적으로 동시에 CMP 공정용 연마 패드 표면 상에 형성함으로써 점점 작아지는 슬러리 연마입자를 적용하는 경우에도 보다 넓은 연마 면적을 제공할 수 있게 한다. Accordingly, the present invention relates to a polishing pad for polishing a CMP process, which comprises a first cavity of a large diameter formed in a state exposed on a polishing pad for a CMP process, and a second cavity of a pore shape formed on the polishing pad for CMP process as a diameter smaller than the first cavity At the same time, on the surface of the polishing pad for CMP process, it is possible to provide a wider polishing area even when the slurry abrasive grain which is getting smaller is applied.

즉, Large Scale Cavity 형태의 제1 캐비티와 Small scale Cavity 형태의 제2 캐비티를 복합적으로 CMP 공정용 연마 패드 표면 상에 형성함으로서 기존보다 넓은 연마 면적을 제공한다.That is, the first cavity of the large scale cavity type and the second cavity of the small scale cavity type are formed on the surface of the polishing pad for the CMP process in combination to provide a wider polishing area than the conventional one.

본 발명은 향후 더 작아질 수 있는 연마제(Abrasive)의 크기에 대비하여 서로 상이한 2가지 스케일의 캐비티를 조정함으로써 연마제의 크기에 따라 가장 효율적인 연마 면적을 가변적으로 제공할 수 있게 한다.The present invention makes it possible to variably provide the most efficient polishing area according to the size of the abrasive by adjusting the cavities of the two scales different from each other in contrast to the size of the abrasive which can be made smaller in the future.

이하, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명에 따른 혼합된 캐비티 구조를 갖는 CMP 공정용 연마 패드를 설명한다.Hereinafter, a polishing pad for a CMP process having a mixed cavity structure according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG.

도 1에서는 CMP 공정용 연마 패드 상에 형성된 개방형 구조의 Large size Cavity인 제1 캐비티를 보인다. 도 2에서는 CMP 공정용 연마 패드 상에 형성된 기공으로 만들어지는 Small size Cavity인 제2 캐비티를 보인다. 1 shows a first cavity having a large size cavity of an open structure formed on a polishing pad for CMP process. FIG. 2 shows a second cavity, which is a small size cavity made of pores formed on a polishing pad for a CMP process.

본 발명은 상기 도 1 및 도 2에 도시된 제1,2 캐비티를 동시에 CMP 공정용 연마 패드 상에 형성하는 반도체 CMP 공정용 연마 패드를 제공한다.The present invention provides a polishing pad for a semiconductor CMP process in which the first and second cavities shown in FIGS. 1 and 2 are simultaneously formed on a polishing pad for a CMP process.

제1 캐비티는 개방형 구조의 형태로서 CMP 공정용 연마 패드의 표면 상에 항상 개방되어 있으며 깊이는 100㎛ 내지 1000㎛ 의 범위이다.The first cavity is always open on the surface of the polishing pad for the CMP process in the form of an open structure and has a depth in the range of 100 탆 to 1000 탆.

상기 제1 캐비티는 복수개가 개별적로 고립(Isolation) 되어 있게 되는데, 이를 통해 서로가 연결되지 않아 CMP 공정용 연마 패드가 회전 운동을 하지 않는 폴리싱 준비 단계에서 슬러리의 흐름이 발생되지 않게 된다.A plurality of the first cavities are isolated from each other, and the slurry is not generated in the polishing preparation step in which the polishing pad for CMP process does not rotate due to no connection to each other.

구체적으로 제1 캐비티의 규격을 보면, CMP 공정용 연마 패드의 표면 상에 개방된 부분의 규격은 지름이 100㎛ 내지 1000㎛ 이내인 원형 형태일 수 있거나, 또는 상기 원형 형태와 동일 면적을 이루는 다각형 내지 타원형의 구조를 지닐 수 있다.Specifically, as to the standard of the first cavity, the size of the portion opened on the surface of the polishing pad for CMP process may be a circular shape having a diameter of 100 μm to 1000 μm or a polygon having the same area as the circular shape To an elliptical structure.

제1 캐비티는 외부 가공에 의해 형성되어진다.The first cavity is formed by external machining.

연마 패드 상에 제1 캐비티를 형성하는 방식은 레이저를 이용하여 연마 패드 전체 표면 상에 타공하는 방식을 이용할 수 있고, 바늘과 같이 끝단이 예리한 수단을 이용하여 타공하거나 몰드로 만들어 캐스팅해서 제조하는 방법 등이 있다.The method of forming the first cavity on the polishing pad may be a method of punching the entire surface of the polishing pad by using a laser, and a method of manufacturing by casting or casting the mold using a sharp-tipped means such as a needle .

Small Cavity인 제2 캐비티는 CMP 공정용 연마 패드의 최초 표면에서 개방되어 있거나, CMP 공정용 연마 패드의 표면 아래측 상에 숨겨진 상태로의 기공들이 존재한다.The second cavity, which is the Small Cavity, is open at the initial surface of the polishing pad for the CMP process, or there are pores hidden under the surface side of the polishing pad for the CMP process.

상기 제2 캐비티의 크기는 전체 기공의 90%가 지름이 10㎛ 내지 80㎛ 이다.The size of the second cavity is 90% of the total pores and the diameter is 10 탆 to 80 탆.

상기 제2 캐비티는 외피를 지니지 않는 에어, 이산화탄소 등의 가스 또는 외피를 지닌 에어, 이산화탄소 등의 가스로 제조될 수 있다. 구체적인 제2 캐비티의 제조 방법으로서는, 외피 속에 가스가 차 있는 파티클(Particle)을 우레탄 제조시에 주입하는 방식으로 진행하거나, 외피가 존재하지 않는 압축 공기, 이산화탄소, 메탄 등의 가스를 우레탄 제조시에 같이 버블링하여 제조하는 방식이 있다.The second cavity may be made of a gas such as air, carbon dioxide or the like having no shell, air or carbon dioxide having a shell. As a concrete method of manufacturing the second cavity, a method of injecting particles having a gas in the outer shell at the time of urethane manufacturing, or a method in which a gas such as compressed air, carbon dioxide, or methane, And bubbling them together.

CMP 공정용 연마 패드 표면의 유효 면적을 제어하기 위해 제1 캐비티의 전체적인 개방된 면적은 동일하게 하나, 상기 제1 캐비티 간의 간격을 조정함으로써 Large Scale의 면적 제어를 가능하게 한다.The overall open area of the first cavity is the same to control the effective area of the surface of the polishing pad for the CMP process but the area of the large scale can be controlled by adjusting the interval between the first cavities.

CMP 공정용 연마 패드 표면의 유효 면적 제어를 위해 제2 캐비티 각각의 Size는 10㎛ 내지 80㎛ 사이에 있게 하면서 CMP 공정용 연마 패드 내부에 함침된 양을 조절하여 미세 유효 면적을 제어한다.In order to control the effective area of the surface of the polishing pad for the CMP process, the size of each of the second cavities is between 10 μm and 80 μm while controlling the amount of impregnation into the polishing pad for CMP process to control the micro effective area.

도 3을 참조하여, Large Cavity인 제1 캐비티와 Small Cavity인 제2 캐비티의 크기 변화에 따른 SiO2 필름에 대한 연마율의 변화를 설명한다.Referring to FIG. 3, the change of the polishing rate for the SiO 2 film according to the size change of the first cavity, which is a large cavity and the second cavity, which is a small cavity, will be described.

제1 캐비티의 크기가 150㎛ 인 상태에서 제2 캐비티의 크기가 50㎛ 인 경우에는 연마율이 3200(Å/min) 정도에 해당하는데, 제2 캐비티의 크기가 100㎛ 와 150 ㎛ 인 경우에는 각각 2300 및 2000(Å/min) 정도로 연마율이 낮아지는 것을 알 수 있다.When the size of the first cavity is 150 占 퐉 and the size of the second cavity is 50 占 퐉, the polishing rate corresponds to about 3200 (占 min). When the size of the second cavity is 100 占 퐉 and 150 占 퐉 It can be seen that the polishing rate is reduced to about 2300 and 2000 (A / min), respectively.

제1 캐비티의 크기가 1150㎛ 인 상태에서 제2 캐비티의 크기가 50㎛ 인 경우에는 연마율이 2300(Å/min) 정도에 해당하는데, 제2 캐비티의 크기가 100㎛ 와 150 ㎛ 인 경우에는 각각 2050 및 1400(Å/min) 정도로 연마율이 낮아지는 것을 알 수 있다.When the size of the first cavity is 1150 占 퐉 and the size of the second cavity is 50 占 퐉, the polishing rate corresponds to 2300 (占 min). When the size of the second cavity is 100 占 퐉 and 150 占 퐉 It can be seen that the polishing rate is reduced to about 2050 and 1400 (A / min), respectively.

한편, 제1 캐비티의 크기가 2150㎛ 인 상태에서는 제2 캐비티의 크기가 50㎛ 인 경우에는 연마율이 1350(Å/min) 정도에 해당하고, 제2 캐비티의 크기가 100㎛ 와 150 ㎛ 인 경우에는 각각 1300 및 1050(Å/min) 정도로 연마율이 낮아지는 것을 알 수 있다.On the other hand, in the case where the size of the first cavity is 2150 占 퐉, when the size of the second cavity is 50 占 퐉, the polishing rate corresponds to about 1350 (占 min) and the size of the second cavity is 100 占 퐉 and 150 占 퐉 It can be seen that the polishing rate is reduced to about 1300 and 1050 (A / min), respectively.

여기에서, 제1 캐비티 및 제2 캐비티 크기의 하한선으로 각각 설정된 150㎛ 및 50㎛ 는 현실적으로 패드 상에 제조 가능한 크기이다.Here, 150 占 퐉 and 50 占 퐉, which are respectively set as the lower limits of the first cavity and the second cavity size, are practically sizes that can be manufactured on the pad.

상기의 결과를 토대로 본다면, 제1 캐비티의 크기가 1150㎛을 넘는 상태에서는 전체적으로 1500(Å/min) 이상의 연마율을 유지하기는 힘들 것으로 보인다.Based on the above results, it is considered that it is difficult to maintain a polishing rate of 1500 (Å / min) or more as a whole when the size of the first cavity exceeds 1150 μm.

한편, 제2 캐비티의 크기가 150㎛ 상태에서는 제1 캐비티의 크기가 1150㎛인 경우에도 1500(Å/min) 이상의 연마율을 유지하기는 힘들 것으로 보인다.On the other hand, even when the size of the first cavity is 1150 탆, it is difficult to maintain the polishing rate of 1500 (Å / min) or more in the case of the size of the second cavity of 150 탆.

따라서, 상기 결과를 본다면 제1 캐비티 및 제2 캐비티의 상한선을 각각 1150㎛ 및 100㎛ 로 유지하는 것이 바람직할 수 있다.Therefore, it may be desirable to maintain the upper and lower limits of the first cavity and the second cavity at 1150 탆 and 100 탆, respectively.

이하, 도 4를 참조하여 연마제 사이즈에 따라 상용 기공 패드인 Porous Pad를 사용한 경우 및 본 발명에 따라 캐비티가 혼합된 패드를 사용한 경우의 연마율을 비교 설명한다.Hereinafter, referring to FIG. 4, the polishing rate in the case of using Porous Pad, which is a commercial pore pad, and the case of using a pad in which cavities are mixed according to the present invention, are compared according to the size of the polishing pad.

가로축은 CMP 공정용 연마 패드에 사용되는 연마제의 사이즈를 나타내고, 세로축은 CMP 공정용 연마 패드 표면의 연마율을 나타낸다.The abscissa represents the size of the abrasive used in the polishing pad for the CMP process, and the ordinate represents the abrasion rate of the surface of the polishing pad for the CMP process.

상용의 다공성 패드(Porous Pad)는 연마제의 사이즈 감소에 따라 본 발명에 따른 캐비티가 혼합된 연마 패드에 비해 상대적으로 연마율 감소가 크다는 것을 확인할 수 있다. It can be seen that a commercially available porous pad has a relatively large decrease in polishing rate as compared with a polishing pad in which a cavity according to the present invention is mixed, as the size of the polishing pad is reduced.

구체적으로, 연마제의 사이즈가 100㎚에서는 본 발명에 따른 연마 패드 및 상용의 다공성 패드의 연마율이 거의 동일한 것을 확인할 수 있다.Specifically, when the size of the polishing slurry is 100 nm, it can be confirmed that the polishing rate of the polishing pad according to the present invention and the conventional porous pad are substantially the same.

한편, 연마제의 사이즈가 80㎚ 및 그 이하에서는 본 발명에 따른 연마 패드의 연마율이 상용의 다공성 패드보다 더 높아지는 것을 확인할 수 있다.On the other hand, when the size of the polishing slurry is 80 nm or less, it can be confirmed that the polishing rate of the polishing pad according to the present invention is higher than that of the conventional porous pad.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 혼합된 캐비티 구조를 갖는 CMP 공정용 연마 패드는 패드의 표면 상에 개방된 구조로 형성된 거대 크기의 제1 캐비티 및 패드의 상에 상기 제1 캐비티보다는 작은 크기의 소형 기공 형태로 형성되는 제2 캐비티를 통해서, 균일한 연마를 유도하게 하는 동시에 연마 중 슬러리를 일시적으로 트랩하여 연마 효율 및 웨이퍼의 평탄도를 극대화한다. As described above, the CMP process polishing pad having the mixed cavity structure according to the present invention has a large-sized first cavity formed in a structure opened on the surface of the pad, and a small-sized Uniformity is induced through the second cavity formed in the pore shape, and the slurry is temporarily trapped during polishing to maximize the polishing efficiency and the flatness of the wafer.

이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.It is to be understood that the terms "comprises", "comprising", or "having" as used in the foregoing description mean that the constituent element can be implanted unless specifically stated to the contrary, But should be construed as further including other elements. All terms, including technical and scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs, unless otherwise defined. Commonly used terms, such as predefined terms, should be interpreted to be consistent with the contextual meanings of the related art, and are not to be construed as ideal or overly formal, unless expressly defined to the contrary.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.

Claims (4)

CMP 공정용 연마 패드에 있어서,
상기 CMP 공정용 연마 패드 상에 노출된 상태로 개방 형성되는 복수의 제1 캐비티; 및
상기 제1 캐비티보다는 작은 크기로서 상기 CMP 공정용 연마 패드 상에 형성된 기공 형태의 제2 캐비티;를 포함하고,
상기 복수의 제1 캐비티는 상기 CMP 공정용 연마 패드 상에서 상호 고립된 상태로 배치되고, 상기 복수의 제1 캐비티 각각은 100㎛ 내지 1000㎛ 범위의 깊이를 갖는 캐비티 구조인,
CMP 공정용 연마 패드.
In a polishing pad for a CMP process,
A plurality of first cavities opened in an exposed state on the polishing pad for the CMP process; And
And a second cavity in the form of pores formed on the polishing pad for the CMP process with a size smaller than the first cavity,
Wherein the plurality of first cavities are disposed in a state of being isolated from each other on the polishing pad for CMP process, and each of the plurality of first cavities is a cavity structure having a depth in the range of 100 mu m to 1000 mu m,
Polishing pad for CMP process.
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 제1 캐비티 각각은 100㎛ 내지 1000㎛ 범위의 지름을 갖는 원형 캐비티 또는 상기 원형 캐비티와 동일 면적을 이루는 다각형 내지 타원형 캐비티 구조인,
CMP 공정용 연마 패드.
The method according to claim 1,
Wherein each of the plurality of first cavities has a circular cavity having a diameter ranging from 100 mu m to 1000 mu m or a polygonal or oval cavity structure having the same area as the circular cavity,
Polishing pad for CMP process.
제 1 항에 있어서,
상기 제2 캐비티는,
상기 CMP 공정용 연마 패드 상에 미노출된 상태의 제1 기공 및 개방된 상태의 제 2기공을 포함하고,
상기 제1,2 기공의 90% 이상은 10㎛ 내지 80㎛ 범위의 직경을 갖는 원형 형태인,
CMP 공정용 연마 패드.
The method according to claim 1,
The second cavity
A first pore in an unexposed state and a second pore in an open state on the polishing pad for CMP process,
Wherein 90% or more of the first and second pores are in a circular shape having a diameter ranging from 10 [mu] m to 80 [
Polishing pad for CMP process.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 캐비티는 상기 CMP 공정용 연마 패드의 외부 가공을 통해 형성되는,
CMP 공정용 연마 패드.The method according to claim 1,
Wherein the first cavity is formed through external processing of the polishing pad for the CMP process,
Polishing pad for CMP process.
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