KR20190140929A - Cmp 장치의 웨이퍼 유지용 탄성막 - Google Patents

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미츠비시 덴센 고교 가부시키가이샤
아크로스 코., 엘티디.
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Abstract

CMP 장치의 웨이퍼 유지용 탄성막(10)은, 탄성 재료로 형성된 막 본체(11)와, 그 웨이퍼 유지측의 표면을 피복하도록 형성된 코팅층(12)을 갖는다. 코팅층(12)은, 고분자 바인더와, 그 고분자 바인더에 분산된 비금속 입자를 포함한다.

Description

CMP 장치의 웨이퍼 유지용 탄성막
본 발명은, CMP 장치의 웨이퍼 유지용 탄성막에 관한 것이다.
반도체칩의 미세화가 진행되고, 그 수평 방향의 치수가 작아짐과 함께 수직 방향의 구조가 복잡해지고, 이 때문에 가공 대상인 웨이퍼의 표면을 평탄화시킬 필요가 있기 때문에, 웨이퍼의 표면을 연마하여 평탄화하기 위한 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 장치가 실용화되어 있다. CMP 장치에서는, 웨이퍼 유지 부재로 유지한 웨이퍼를 연마패드에 당접시켜서 표면을 연마하지만, 웨이퍼 유지 부재에는, 웨이퍼를 균일한 압력으로 연마패드에 당접시키기 위한 웨이퍼 유지용 탄성막이 형성되어 있다. 또한, 이 탄성막에는, 웨이퍼가 밀착하여 박리가 불가능해져서 파손되는 것을 방지하기 위해, 막 본체의 웨이퍼 유지면에 코팅층이 형성되어 있다. 예를 들면, 특허문헌 1에는, 웨이퍼 유지면에 파릴렌 코팅층이 형성된 웨이퍼 유지용 탄성막이 개시되어 있다. 특허문헌 2에는, 웨이퍼 유지면에 불소수지 코팅층이 형성된 웨이퍼 유지용 탄성막이 개시되어 있다. 또한, 웨이퍼 유지용 탄성막은 아니지만, 특허문헌 3에는, 표면에 다이아몬드라이크카본(DLC) 코팅층이 형성된 고무제품이 개시되어 있다. 특허문헌 4에는, 표면에 실리콘수지 코팅층이 형성된 고무 시일이 개시되어 있다.
미국특허출원 공개 제2005／0221734호 일본 특허 제4086722호 공보 일본 특허 제3791060호 공보 일본 특허공개 평2-64109호 공보
CMP 장치의 웨이퍼 유지용 탄성막의 코팅층에 요구되는 특성으로서, 웨이퍼의 박리 불량 억제를 위한 고슬라이딩성 및 저점착성, 오염 방지를 위한 고발수성, 내구성을 위한 고내마모성, 연마패드에 대한 균일한 압력으로 당접을 유지하기 위한 저경도, 코팅층의 탈락으로 인한 웨이퍼의 박리 불량 억제 및 오염 방지를 위한 막 본체에 대한 고밀착성, 그리고 막 본체에 대한 도포 구분 용이성을 들 수 있다.
그러나, 특허문헌 1에 개시된 파릴렌 코팅층에서는, 점착성이 높고, 발수성이 낮고, 경도가 높고, 내마모성이 낮고, 추가로, 증착에 의한 코팅층이기 때문에 비용이 높다. 특허문헌 2에 개시된 불소수지 코팅층에서는, 내마모성이 낮고, 막 본체에 대한 밀착성이 낮다. 특허문헌 3에 개시된 다이아몬드라이크카본 코팅층에서는, 슬라이딩성이 낮고, 발수성이 낮고, 경도가 높고, 막 본체에 대한 밀착성이 낮고, 추가로, 증착에 의한 코팅층이기 때문에 비용이 높다. 특허문헌 4에 개시된 실리콘수지 코팅층에서는, 슬라이딩성이 낮고, 내마모성이 낮다. 이와 같이 특허문헌 1∼4에 개시된 코팅층에는, CMP 장치의 웨이퍼 유지용 탄성막의 코팅층에 요구되는 특성 모두를 만족시키는 것은 없다.
본 발명의 과제는 고슬라이딩성 및 저점착성, 고발수성, 고내마모성, 저경도, 막 본체에 대한 고밀착성, 그리고 도포 구분 용이성 모두를 갖는 CMP 장치의 웨이퍼 유지용 탄성막을 제공하는 데 있다.
본 발명은, CMP 장치의 웨이퍼 유지용 탄성막으로서, 탄성 재료로 형성된 막 본체와, 상기 막 본체의 웨이퍼 유지측의 표면을 피복하도록 형성된 코팅층을 갖고, 상기 코팅층은, 고분자 바인더와, 상기 고분자 바인더에 분산된 비금속 입자를 포함한다.
본 발명에 의하면, 막 본체의 웨이퍼를 유지하는 표면을 피복하도록 형성된 코팅층이, 고분자 바인더와 고분자 바인더에 분산된 비금속 입자를 포함함으로써, 고슬라이딩성 및 저점착성, 고발수성, 고내마모성, 저경도, 막 본체에 대한 고밀착성, 그리고 도포 구분 용이성 모두를 얻을 수 있다.
도 1은 실시형태에 따른 탄성막의 단면도이다.
이하, 실시형태에 대해 상세하게 설명한다.
도 1은 실시형태에 따른 CMP 장치(A)의 웨이퍼 유지용 탄성막(10)을 나타낸다. 이 실시형태에 따른 탄성막(10)은, 일방측의 면이 대향하도록 CMP 장치(A)에 장착되고, 외부에 노출된 타방측의 면에 의해 웨이퍼(S)를 흡착 유지하여 연마패드(P)에 당접시키도록 구성된다. 또한, 이하에서는, 실시형태에 따른 탄성막(10)의 양면의 일방측 및 타방측을 각각 "장치 장착측" 및 "웨이퍼 유지측"이라고 한다.
실시형태에 따른 탄성막(10)은, 그 외형을 구성하는 막 본체(11)를 갖는다. 막 본체(11)는, 원형부(11a)와, 원형부(11a)의 둘레 가장자리의 장치 장착측에 세로 벽 형상으로 일체로 형성된 통형상부(11b)와, 통형상부(11b)의 상단으로부터 연속되어 내측으로 연장되도록 일체로 형성된 고리형상부(11c)를 갖는 바닥이 얕은 원형 접시 형상으로 형성된다. 또한, 막 본체(11)의 내측은 고리형상의 복수의 압력실로 구획된다.
막 본체(11)는, 탄성 재료로 형성된다. 막 본체(11)를 형성하는 탄성 재료로는, 예를 들면, 실리콘 고무, 클로로프렌 고무, EPDM, NBR, 천연 고무, 불소 고무 등의 일반적인 가교된 고무 재료를 들 수 있다. 막 본체(11)를 형성하는 탄성 재료는, 이들 중 1종 또는 2종 이상을 사용하는 것이 바람직하고, 웨이퍼(S)를 균일한 압력으로 연마패드(P)에 당접시키는 관점에서는 유연성이 높은 실리콘 고무를 사용하는 것이 보다 바람직하다. 실리콘 고무로는, 예를 들면, (메타)아크릴로일옥시기 함유 폴리실록산, 비닐폴리실록산, 메르캅토알킬기 함유 폴리실록산 등을 들 수 있다.
실시형태에 따른 탄성막(10)은, 막 본체(11)의 표면을 피복하도록 형성된 코팅층(12)을 갖는다. 구체적으로는, 코팅층(12)은, 막 본체(11)의 원형부(11a)의 웨이퍼 유지측의 표면을 피복하도록 형성되고, 그 표면에 의해 웨이퍼 흡착면을 구성한다. 코팅층(12)은, 슬라이딩성이 높아짐으로써 CMP 장치(A)에 대한 장착이 용이해지는 관점에서, 원형부(11a)의 웨이퍼 유지측의 표면으로부터 연속되어 통형상부(11b)의 외주면을 피복하도록 형성되는 것이 바람직하다. 한편, 웨이퍼를 평활하게 연마하기 위해, 막 본체(11)의 내측의 압력실의 압력을 정밀하게 컨트롤할 필요가 있으나, 막 본체(11)의 내측까지 코팅층(12)을 형성하면, 압력의 저하가 발생하여, 압력 컨트롤이 어려워지므로, 막 본체(11)의 장치 장착측, 즉, 원형부(11a)의 장치 장착측의 표면, 통형상부(11b)의 내주면, 및 고리형상부(11c)의 양면에는 코팅층(12)이 형성되지 않는 것이 바람직하다.
코팅층(12)은, 고분자 바인더와, 그 고분자 바인더에 분산된 비금속 입자를 포함한다.
고분자 바인더는, UV경화형을 포함하는 광경화형이나 열경화형의 피막으로 구성되는 것이 바람직하다. 이러한 고분자 바인더로는, 예를 들면, 실리콘 고무, 변성실리콘 고무, 실리콘 레진, 변성실리콘 레진, 에폭시 수지, 아크릴 고무, 아크릴 수지, 우레탄 고무, 우레탄 수지 등을 들 수 있다.
고분자 바인더는, 이들 중 1종 또는 2종 이상을 사용하는 것이 바람직하다. 막 본체(11)는 실리콘 고무로 형성하는 것이 바람직하기 때문에, 실리콘 고무제 막 본체(11)와의 친화성 관점에서, 고분자 바인더는, 실리콘 고무 또는 실리콘 레진을 사용하는 것이 바람직하고, 코팅의 유연성 관점에서 실리콘 고무를 사용하는 것이 보다 바람직하다. 실리콘 고무는, 액상 실리콘 고무와 고형 실리콘 고무로 크게 구별되고, 용제에 용해시킴으로써 어느 것이라도 사용하는 것이 가능하지만, 고형 실리콘 고무를 용해시킨 경우, 실끌림(Cobwebbing)을 일으키기 쉽기 때문에, 액상 실리콘 고무를 사용하는 것이 보다 바람직하다. 액상 실리콘 고무는, 가교 형태에 의해 축합중합형과 부가중합형으로 나누어지지만, 부가중합형은 촉매독을 받기 쉽고, 막 본체(11)나 비금속 입자의 종류가 제한되기 때문에, 축합중합형을 사용하는 것이 보다 바람직하다. 축합중합형의 액상 실리콘 고무는, 반응 메커니즘에 의해 예를 들면 아세트산형, 알코올형, 옥심형, 아민형, 아미노옥시형, 아세톤형, 탈수소형, 탈수형 등으로 나누어지지만, 금속에 대한 부식성 관점에서 알코올형, 아세톤형을 사용하는 것이 특히 바람직하다.
비금속 입자는, 열가소성 수지 또는 열경화성 수지로 구성된다. 비금속 입자를 형성하는 수지로는, 예를 들면, 불소계 수지, 폴리올레핀계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리아세탈계 수지, 페놀계 수지 등을 들 수 있다.
불소계 수지로는, 예를 들면, 폴리테트라플루오로에틸렌(이하, "PTFE"라고 한다), 폴리비닐플루오라이드(PVF), 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 폴리클로로트리플루오로에틸렌(CTFE), 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로공중합체(FEP), 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체(PFA), 에틸렌-테트라플루오로에틸렌 공중합체(ETFE), 에틸렌-폴리클로로트리플루오로에틸렌 공중합체(ECTFE) 등을 들 수 있다.
폴리올레핀계 수지로는, 예를 들면, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 에틸렌-프로필렌 공중합체(EPR) 등을 들 수 있다. 폴리아미드계 수지로는, 예를 들면, 나일론66(PA66), 나일론46(PA46) 등의 지방족 폴리아미드；나일론6T(PA6T), 나일론9T(PA9T) 등의 반방향족 폴리아미드를 들 수 있다. 폴리아세탈계 수지로는, 예를 들면, 옥시메틸렌 구조를 단위 구조로 가진 호모폴리머나 공중합체를 들 수 있다. 페놀계 수지로는, 예를 들면, 노볼락형 페놀 수지나 레졸형 페놀 수지 등을 들 수 있다.
비금속 입자는, 이들 중 1종 또는 2종 이상을 사용하는 것이 바람직하고, 비점착성, 고슬라이딩성 및 고발수성을 얻을 수 있는 관점에서, 불소계 수지를 사용하는 것이 바람직하고, PTFE를 사용하는 것이 보다 바람직하다.
비금속 입자의 평균 입경은, 고슬라이딩성을 얻을 수 있는 관점에서, 바람직하게는 0.01㎛ 이상 20㎛ 이하, 보다 바람직하게는 0.1㎛ 이상 10㎛ 이하이다. 비금속 입자의 평균 입경은 레이저 회절 산란법에 의해 구해진다.
코팅층(12)에서의 비금속 입자의 함유량은, 고슬라이딩성 및 고발수성을 얻을 수 있는 관점에서, 고분자 바인더 100질량부에 대하여, 바람직하게는 25질량부 이상 500질량부 이하, 보다 바람직하게는 60질량부 이상 120질량부 이하이다.
코팅층(12)은, 대전방지제를 함유하고 있어도 된다. 대전방지제로는, 예를 들면 이온성 액체를 들 수 있다. 이러한 이온성 액체로는, 예를 들면, 이온성 액체로는, 피리디늄계 이온성 액체, 지방족 아민계 이온성 액체, 지방족고리식 아민계 이온성 액체, 이미다졸륨계 이온성 액체, 지방족 포스포늄계 이온성 액체 등을 들 수 있다. 대전방지제는, 이들 중 1종 또는 2종 이상의 이온성 액체를 사용하는 것이 바람직하다. 코팅층(12)에서의 대전방지제의 함유량은, 고분자 바인더 100질량부에 대하여, 바람직하게는 0.2질량부 이상 20질량부 이하, 보다 바람직하게는 1질량부 이상 10질량부 이하이다.
코팅층(12)은, 그 외에 촉매, 활제, 이형제 등을 함유하여도 된다.
코팅층(12)의 두께는, 고슬라이딩성 및 고발수성을 얻을 수 있음과 함께, 코팅층(12)의 박리를 억제하는 성능과 비용의 균형의 관점에서, 바람직하게는 1㎛ 이상 20㎛ 이하, 보다 바람직하게는 2㎛ 이상 10㎛ 이하이다.
코팅층(12)의 표면의 산술 평균 조도(Ra)는, 비점착성, 고슬라이딩성 및 고발수성을 얻는 관점에서, 바람직하게는 0.1㎛ 이상 5㎛ 이하, 보다 바람직하게는 0.3㎛ 이상 3㎛ 이하이다.
다음으로, 실시형태에 따른 탄성막(10)의 제조 방법에 대해 설명한다.
먼저, 프레스 성형 등에 의해 막 본체(11)를 제작한다. 또한, 고분자 바인더 베이스재, 비금속 입자, 촉매, 및 용제(자일렌, 톨루엔, 헥산 등)를 혼합한 코팅액을 제조한다.
이어서, 막 본체(11)의 코팅층(12)의 성막 예정 부분(막 본체(11)의 원형부(11a)의 웨이퍼 유지측의 표면 및 이로부터 연속되는 통형상부(11b)의 외주면)에 코팅액을 코팅한다. 코팅 방법으로는, 예를 들면, 스프레이 코팅법, 스핀 코팅법, 딥 코팅법 등을 들 수 있다. 이들 중 코팅층(12)의 도포 구분이나 막 두께 조정의 용이성 및 비용의 관점에서 스프레이 코팅법이 바람직하다.
그리고, 막 본체(11)에 코팅액을 코팅한 것을 오븐이나 핫플레이트로 가열하여 코팅층(12)을 성막시킴으로써 실시형태에 따른 탄성막(10)을 얻는다. 이 때의 가열 온도는 예를 들면 80℃ 이상 120℃ 이하, 및 가열 시간은 예를 들면 20분 이상 40분 이하이다.
이상 구성의 실시형태에 따른 탄성막(10)에 따르면, 막 본체(11)의 웨이퍼 유지측의 표면을 피복하도록 형성된 코팅층(12)이, 고분자 바인더와 고분자 바인더에 분산된 비금속 입자를 포함하므로, 비금속 입자에 의해 웨이퍼(S)의 박리 불량 억제를 위한 고슬라이딩성 및 저점착성, 오염 방지를 위한 고발수성, 그리고 내구성을 위한 고내마모성을 가짐과 함께, 고분자 바인더의 유연성에 의해 연마패드(P)에 대한 균일한 압력 당접을 유지하기 위한 저경도 그리고 코팅층(12)의 탈락으로 인한 웨이퍼(S)의 박리 불량 억제 및 오염 방지를 위한 막 본체(11)에 대한 고밀착성을 갖고, 게다가, 스프레이 코팅법, 스핀 코팅법, 딥 코팅법 등의 일반적인 코팅 방법에 의한 코팅층(12)의 성막이 가능하기 때문에, 성막 가공 비용을 낮게 억제할 수 있고, 또한, 도포 구분 및 막 두께 조정을 용이하게 실시할 수 있다. 따라서, 실시형태에 따른 탄성막(10)의 코팅층(12)은, 코팅층(12)에 요구되는 고슬라이딩성 및 저점착성, 고발수성, 고내마모성, 저경도, 막 본체(11)에 대한 고밀착성, 그리고 도포 구분 용이성 모두를 얻을 수 있다.
실시예
(코팅층 시험편)
후술의 각 시험에 이용하는 이하의 실시예 1∼3 및 비교예 1∼5의 시험편을 제작하였다.
＜실시예 1＞
프레스 성형에 의해 실리콘 고무제 기재를 제작하였다. 또한, 고분자 바인더 베이스재인 액상 축합경화형 실리콘 고무(KE12, 신에쓰 가가꾸 고교 가부시키가이샤제) 100질량부에 대하여, 비금속 입자인 PTFE 분말(Lubron L-2, 다이킨 고교 가부시키가이샤제, 평균 입경 3.5㎛)을 82.5질량부, 촉매인 CAT-RM을 0.9질량부 혼합하고, 이를 유기용제에 첨가하여 고형분 농도를 10질량％로 한 코팅액을 제조하였다.
기재의 표면에 코팅액을 스프레이 코팅법으로 코팅하고, 이를 오븐에서 80℃ 및 30분 가열 처리하여 막 두께 2.5㎛의 코팅층을 성막하였다. 얻어진 시험편을 실시예 1로 하였다.
＜실시예 2＞
코팅을 다수 실시하여 코팅층의 막 두께를 10㎛로 한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 얻은 시험편을 실시예 2로 하였다.
＜실시예 3＞
실시예 2에서 액상 축합경화형 실리콘 고무 100질량부에 대하여, 대전방지제(CIL-312, 닛뽄카리트 가부시키가이샤제)를 3.8질량부 첨가한 것을 제외하고 실시예 2와 동일한 방법으로 얻은 시험편을 실시예 3으로 하였다.
＜비교예 1＞
기재에 코팅을 실시하지 않은 시험편을 비교예 1로 하였다.
＜비교예 2＞
기재에 막 두께가 0.5㎛인 파릴렌 코팅층을 증착에 의해 성막한 시험편을 비교예 2로 하였다.
＜비교예 3＞
기재에 막 두께가 0.5㎛인 다이아몬드라이크카본 코팅층을 증착에 의해 성막한 시험편을 비교예 3으로 하였다.
＜비교예 4＞
기재에 불소계 코팅제(MK-2 AGC 세이미케미컬 가부시키가이샤제) 사용하여 막 두께 10㎛의 코팅층을 성막한 시험편을 비교예 4로 하였다.
＜비교예 5＞
기재에 실리콘계 코팅제(HS-4 타낙 가부시키가이샤제) 사용하여 막 두께 10㎛의 코팅층을 성막한 시험편을 비교예 5로 하였다.
＜비교예 6＞
기재에 불소변성 실리콘계 코팅제(SAT-1000P 신코 기켄 가부시키가이샤제) 사용하여 막 두께 10㎛의 코팅층을 성막한 시험편을 비교예 6으로 하였다.
(시험 평가 방법)
＜슬라이딩성＞
실시예 1∼3 및 비교예 1∼6의 길이 100㎜, 폭 50㎜, 및 두께 2㎜의 시트 형상의 시험편을 준비하고, 표면성 측정기(HEIDON TYPE : 14 신토카가쿠 가부시키가이샤제)를 이용하여 각각의 코팅층의 정지마찰계수를 구하였다. 구체적으로는, 코팅층의 표면을 메탄올로 세정한 후에 온도 20℃ 및 습도 40％의 분위기 하에서 건조시킨 시험편을 표면성 측정기의 스테이지에 세팅하고, SUS304제 측정자의 직경 10㎜의 구면에 형성된 선단을 코팅층에 당접시켜 0.98N의 하중을 가하고, 이동 속도 75㎜/min으로 측정자를 코팅층 위를 슬라이딩시켰다. 그리고, 이 때 측정되는 마찰력으로부터 정지마찰계수를 산출하였다. 이 정지마찰계수가 작을수록, 슬라이딩성이 높다는 것이 된다.
＜점착성＞
실시예 1∼3 및 비교예 1∼6의 내경 14.5mm 및 선경 4.0mm의 V-15 사이즈의 O링 형상의 시험편을 준비하고, 각각의 점착성으로서 시험 지그에 대한 고착력을 구하였다. 구체적으로는, 시험편을 SUS304제 2장의 판 형상의 시험 지그로 협지하여 25％ 압축하여 고정시키고, 그 상태에서 온도 175℃ 및 24시간 가열 처리한 후 이어서 실온으로 8시간 냉각한 후, 2장의 시험 지그를 1mm／min의 속도로 박리시킴과 함께, 그 때의 박리력을 로드셀로 측정하고, 그 최대값을 고착력으로 하였다. 이 고착력이 낮을수록, 점착성이 낮다는 것이 된다.
＜발수성＞
실시예 1∼3 및 비교예 1∼6의 길이 100mm, 폭 50mm, 및 두께 2mm의 시트 형상의 시험편을 준비하고, 접촉각계(DMo-501 교와 인터페이스 사이언스 가부시키카이샤제)를 이용하여 각각의 코팅층의 순수와의 접촉각을 측정하였다. 시험편은, 코팅층의 표면을 메탄올로 세정한 후에 온도 20℃ 및 습도 40％의 분위기 하에서 건조시킨 것을 사용하였다. 이 접촉각이 클수록, 발수성이 높다고 하는 것이 된다.
＜내마모성＞
실시예 1∼3 및 비교예 1∼6의 시트 형상의 시험편에 대하여, 스러스트 마모 시험을 실시하였다. 구체적으로는, 코팅층의 표면에, S45C제 링 형상의 시험 지그의 산술 평균 조도(Ra)가 1.0±0.5㎛인 단면을 당접시키고, 실온 하에서, 시험 지그를 0.5m/sec(417rpm)의 회전 속도로 회전시키고, 또한, 이 때 시험 지그로 시험편을 10N의 하중으로 5분간 압축시킨 후, 5분당 10N으로 하중을 60N까지 상승시켰다. 그리고, 시험 전후의 마모 감량을 산출하였다. 이 마모 감량이 작을수록, 내마모성이 높다는 것이 된다.
＜경도＞
실시예 1∼3 및 비교예 1∼6의 시트 형상의 시험편에 대하여, 마이크로 고무경도계(MD-1capa 고분시케이기 가부시키카이샤제)를 사용하여 각각의 코팅층의 쇼어A에 상당하는 경도를 측정하였다.
＜밀착성＞
실시예 1∼3 및 비교예 2∼6의 시트 형상의 시험편에 대하여, 80％ 신장시켰을 때의 코팅층의 표면을 현미경으로 100배로 확대시켜 관찰하여, 크랙의 유무를 확인하였다. 코팅층에 크랙이 확인되지 않으면, 기재에 대한 코팅층의 밀착성이 높다는 것이 된다.
또한, 실시예 1∼3 및 비교예 1∼6의 시트 형상의 시험편에 대하여, JISK 5600-5-6에 기초하여 크로스커팅법에 의한 부착성 시험을 실시하여, 기재로부터 코팅층의 박리 유무를 확인하였다. 코팅층의 박리가 확인되지 않으면, 기재에 대한 코팅층의 밀착성이 높다는 것이 된다.
＜대전방지성＞
실시예 1∼3 및 비교예 1∼6의 시트 형상의 시험편에 대하여, JISL1094：2014에 규정된 A법(반감기 측정법)에 준거하여 내전압의 초기값을 측정하였다. 이 내전압이 낮을수록, 대전방지성이 높다는 것이 된다.
(시험 평가 결과)
표 1은 시험결과를 나타낸다.
［표 1］
Figure pct00001
표 1에 의하면, 고분자 바인더에 비금속 입자가 분산된 코팅층인 실시예 1∼3에서는, 고슬라이딩성 및 저점착성, 고발수성, 고내마모성, 저경도, 그리고 고밀착성 모두를 갖는 것을 알 수 있다.
한편, 코팅층을 형성하고 있지 않은 비교예 1에서는, 슬라이딩성이 낮고, 발수성이 낮으며, 경도가 낮고, 내마모성이 현저하게 낮은 것을 알 수 있다. 파릴렌 코팅층인 비교예 2에서는, 점착성이 높고, 발수성이 낮고, 경도가 높고, 내마모성이 낮은 것을 알 수 있다. 다이아몬드라이크카본 코팅층인 비교예 3에서는, 슬라이딩성이 낮고, 발수성이 낮고, 경도가 높고, 밀착성이 낮은 것을 알 수 있다. 불소계 코팅제 코팅층인 비교예 4에서는, 내마모성이 낮고, 밀착성이 낮은 것을 알 수 있다. 실리콘계 코팅제 코팅층인 비교예 5에서는, 슬라이딩성이 낮고, 내마모성이 낮은 것을 알 수 있다. 불소변성 실리콘계 코팅제 코팅층인 비교예 6에서는, 발수성이 낮고, 내마모성이 낮은 것을 알 수 있다.
또한, 대전방지제를 포함하는 실시예 3은, 다른 것보다 대전방지성이 우수한 것이 확인되었다.
본 발명은, CMP 장치의 웨이퍼 유지용 탄성막의 기술분야에 있어서 유용하다.
A : CMP 장치
S : 웨이퍼
P : 연마패드
10 : 탄성막
11 : 막 본체
11a : 원형부
11b : 통형상부
11c : 고리형상부
12 : 코팅층

Claims (18)

  1. CMP 장치의 웨이퍼 유지용 탄성막으로서,
    탄성 재료로 형성된 막 본체와, 상기 막 본체의 웨이퍼 유지측의 표면을 피복하도록 형성된 코팅층을 갖고,
    상기 코팅층은, 고분자 바인더와, 상기 고분자 바인더에 분산된 비금속 입자를 포함하는 탄성막.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 고분자 바인더가 실리콘 고무로 형성되는 탄성막.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 고분자 바인더를 형성하는 상기 실리콘 고무가 액상 실리콘 고무인 탄성막.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 액상 실리콘 고무가 축합중합형으로서, 그 반응 메커니즘이 알코올형 또는 아세톤형인 것인 탄성막.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 비금속 입자가 열가소성 수지 또는 열경화성 수지로 구성되는 탄성막.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 비금속 입자가 불소계 수지로 구성되는 탄성막.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 비금속 입자를 구성하는 상기 불소계 수지가 폴리테트라플루오로에틸렌인 탄성막.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 비금속 입자의 평균 입경이 0.01㎛ 이상 20㎛ 이하인 탄성막.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코팅층에서의 상기 비금속 입자의 함유량이, 상기 고분자 바인더 100질량부에 대하여 25질량부 이상 500질량부 이하인 탄성막.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코팅층이 대전방지제를 함유하는 탄성막.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 대전방지제가 이온성 액체인 탄성막.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 코팅층에서의 상기 대정방지제의 함유량이, 상기 고분자 바인더 100질량부에 대하여 0.2질량부 이상 20질량부 이하인 탄성막.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코팅층의 두께가 1㎛ 이상 20㎛ 이하인 탄성막.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코팅층의 표면의 산술 평균 조도(Ra)가 0.1㎛ 이상 5㎛ 이하인 탄성막.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 막 본체는, 상기 코팅층으로 웨이퍼 유지측의 표면이 피복된 원형부와, 상기 원형부의 둘레 가장자리의 장치 장착측에 세로 벽 형상으로 일체로 형성된 통형상부를 갖는 탄성막.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 코팅층은, 상기 원형부의 웨이퍼 유지측의 표면으로부터 연속되어 상기 통형상부의 외주면을 피복하도록 형성되는 탄성막.
  17. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서,
    상기 코팅층은, 상기 원형부의 장치 장착측의 표면 및 상기 통형상부의 내주면에는 형성되지 않는 탄성막.
  18. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 막 본체가 실리콘 고무로 형성되는 탄성막.
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