KR20230153739A - 개선된 연마속도를 제공하는 연마패드 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 산화성 첨가제를 0.03 내지 2.8 중량%로 포함하는 연마패드 및 이의 제조방법을 제공한다. 상기 연마패드는 웨이퍼 표면에 대한 스크래치 발생을 유발하지 않으면서, 우수한 웨이퍼 금속막질의 제거 속도를 제공한다.
Description
본 발명은 개선된 연마속도를 제공하는 연마패드 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
화학기계적 평탄화/연마(CHEMICAL MECHANICAL PLANARIZATION / CHEMICAL MECHANICAL POLISHING, 이하, CMP라 한다) 공정은 반도체 소자의 글로벌 평탄화를 위해 도입된 공정으로, 웨이퍼의 대구경화, 고집적화, 선폭의 미세화 및 배선구조의 다층화 추세에 따라 더욱 중요한 공정으로 부각되고 있다.
CMP 공정에서는 연마속도와 평탄화도가 중요하며 이는 연마 장비의 공정조건 및 사용되는 소모성 부재인 연마 슬러리와 연마패드에 의해 결정된다. CMP 공정에서 연마패드와 웨이퍼의 표면과 접촉한 상태에서 공급된 연마슬러리가 공급되며, 이에 따라 상기 슬러리 내의 화학 성분에 의해 웨이퍼 금속막질의 화학적인 제거 작용과 더불어 슬러리에 포함된 연마 입자와 연마패드의 표면에 의한 웨이퍼 금속막질의 물리적인 제거 작용이 동시에 진행된다.
CMP 공정을 사용하는 반도체 제조사들은 단위시간당 웨이퍼 금속막질의 제거량, 즉 웨이퍼 금속막질의 제거 속도를 높이기 위해 여러가지 방법들을 시도해 왔다. 종래에는 CMP 공정에서의 웨이퍼 금속막질의 제거 속도를 높히기 위해 연마재인 연마패드의 경도를 높이거나 CMP 공정 조건을 가혹하게(헤드의 압력 , RPM 상향) 하는 등의 방법을 사용하였다. 그러나 이러한 방법으로 연마 효율을 높이면 웨이퍼가 많은 마찰 압력을 받게 되어 웨이퍼 표면에 스크래치가 발생하는 문제가 있었다.
본 발명은, 종래기술의 상기와 같은 문제를 해소하기 위하여 안출된 것으로서,
웨이퍼 표면에 대한 스크래치 발생을 유발하지 않으면서, 우수한 웨이퍼 금속막질 제거 속도를 제공할 수 있는 연마패드를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은
산화성 첨가제를 0.03 내지 2.8 중량%로 포함하는 연마패드를 제공한다..
상기 연마패드는 우레탄 프리폴리머 경화체이며, 상기 산화성 첨가제는 상기 우레탄 프리폴리머 중합단계에서 포함될 수 있다.
또한, 본 발명은
a) 이소시아네이트 화합물 35 내지 45 중량%, 폴리올 화합물 54 내지 64 중량%, 및 산화성 첨가제 0.03 내지 2.8 중량%를 포함하는 조성물을 중합하여 우레탄 프리폴리머를 얻는 단계;
b) 상기 우레탄 프리폴리머 65 내지 90 중량%, 경화제 5 내지 30 중량%, 및 첨가제 0 내지 5 중량%를 혼합하는 단계;
c) 상기 b) 단계에서 제조된 혼합물을 주형에 주입하고 발포, 경화 및 탈형시키는 단계;를 포함하는 연마패드의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 연마패드는 산화성 첨가제를 포함함으로써 웨이퍼 표면에 대한 스크래치 발생을 유발하지 않으면서도 우수한 웨이퍼 금속막질 제거 속도를 제공한다.
도 1는 본 발명의 일 실시예에 따른 연마패드의 금속막질 제거 속도를 측정하여 나타낸 그래프이며,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연마패드를 사용하여 연마공정을 수행하는 경우, 도달되는 최고 온도를 측정하여 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연마패드를 사용하여 연마공정을 수행하는 경우, 도달되는 최고 온도를 측정하여 나타낸 그래프이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결된다, 구비된다, 또는 설치된다"고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결 또는 설치될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 한다.
본 발명에서 “~~를 포함한다”는 의미는 포함되는 어떤 구성요소 이외에 다른 구성요소가 더 포함될 수 있다는 것을 의미하지만, 다른 구성요소 없이 상기 어떤 구성요소만으로 이루어지는 경우를 의미하기도 한다.
본 발명의 연마패드는 산화성 첨가제를 0.03 내지 2.8 중량%로 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 산화성 첨가제는 하한 값이 0.05, 0.1, 0.15, 0.3, 0.5, 1, 1.5, 또는 2 중량% 중에서 선택되고, 상한 값이 2.5, 2.0, 1.5, 또는 1.0 중량% 중에서 선택되는 범위로 포함될 수 있다.
상기에서 산화성 첨가제가 0.03 중량% 미만으로 포함되는 경우에는 금속막질의 제거 속도 향상을 기대하기 어려우며, 2.8 중량%를 초과하는 경우에는 가소제로서 작용하여 연마패드의 물성을 저하시킬 수 있으므로 바람직하지 않다.
본 발명의 연마패드는 산화성 첨가제를 포함함으로써 웨이퍼 표면에 대한 스크래치 발생을 유발하지 않으면서도 웨이퍼 금속막질 제거 속도를 현저하게 향상시키는 효과를 제공한다. 상기 산화성 첨가제는 연마공정 시 산성분위기를 유도하여 금속막질의 산화속도를 증가시키는 기능을 수행할 수 있다.
본 발명에서 상기 연마패드는 우레탄 프리폴리머 경화체 자체일 수 있으며, 상기 우레탄 프리폴리머 경화체를 이 분야에서 통상적으로 행해지는 방식으로 가공한 것일 수 있으며, 상기 산화성 첨가제는 상기 우레탄 프리폴리머 중합단계에서 포함될 수 있다.
본 발명에서 상기 프리폴리머란, 일반적으로 최종 제품을 성형하기 쉽도록 중합도를 중간 단계에서 중지시킨 비교적 낮은 분자량을 갖는 폴리머를 의미한다. 이러한 프리폴리머는 그 자체로 또는 다른 중합성 화합물과 반응시킨 후 성형할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 산화성 첨가제로는 4-메틸벤질클로라이드, 4-에틸벤질클로라이드, 4-히드록시벤질클로라이드, 3-메틸벤질클로라이드,(1-클로로에틸)벤젠, 벤질클로라이드, 2-메틸벤질클로라이드, 및 1-(클로로메틸)-2-에틸벤젠, 벤조일클로라이드 등으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상이 바람직하게 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 우레탄 프리폴리머는 톨루엔 디이소시아네이트(toluene diisocyanate, TDI), 나프탈렌-1,5-디이소시아네이트(naphthalene-1,5-diisocyanate), 파라페닐렌 디이소시아네이트(p-phenylene diisocyanate), 토리딘 디이소시아네이트(tolidine diisocyanate), 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트(4,4'-diphenyl methane diisocyanate), 헥사메틸렌 디이소시아네이트(hexamethylene diisocyanate, HDI), 디시클로헥실메탄 디이소시아네이트(dicyclohexylmethane diisocyanate), 메틸렌디페닐 디이소시아네이트(methylene diphenyl diisocyanate, MDI), 1-이소시아네이토-4-[(4-이소시아네이토헥실)메틸]사이클로헥산(1-isocyanato-4-[(4-isocyanatocyclohexyl)methyl]cyclohexan, H12MDI), 이소포론 디이소시아네이트(isoporone diisocyanate) 등으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 이소시아네이트 화합물; 및 폴리카프로락톤 폴리올, 폴리테트라메틸렌 에테르 글리콜(PTMEG), 폴리프로필렌 에테르 글리콜(PPG), 폴리에틸렌 에테르 글리콜(PEG), 아크릴 폴리올(acryl polyol) 등으로 이루어진 군으로 부터 선택되는 1종 이상의 폴리올 화합물 중합체를 포함할 수 있다.
상기에서 기술된 이소시아네이트 화합물 및 폴리올 화합물은 본 발명에 바람직하게 사용될 수 있으나, 상기 이소시아네이트 화합물 및 폴리올 화합물이 상기 예시된 화합물들로 한정되는 것은 아니며, 이 분야에 공지된 성분들이 제한 없이 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 이소시아네이트 화합물은 우레탄 플리폴리머 총 중량에 대하여 35 내지 45 중량%로 포함될 수 있으며, 상기 폴리올 화합물은 우레탄 플리폴리머 총 중량에 대하여 54 내지 64 중량%로 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 우레탄 프리폴리머는 이 분야에 공지된 사슬연장제를 더 포함할 수 있으며, 예를 들어, 에틸렌 글리콜(EG), 1,2-프로필렌 글리콜, 1,3-프로필렌 글리콜, 1,2-부탄디올, 1,3-부탄디올, 2-메틸-1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올(BDO), 네오펜틸 글리콜, 1,5-펜탄디올, 3-메틸-1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 디에틸렌글리콜, 디프로필렌 글리콜, 트리프로필렌 글리콜 등으로 이루어진 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상이 바람직하게 사용될 수 있다.
상기 사슬연장제는 우레탄 폴리머 총 중량에 대하여, 0.5 내지 8 중량%, 더욱 바람직하게는 2 내지 8 중량%로 포함될 수 있다.
상기 우레탄 프리폴리머는 총 중량에 대하여 0.1 내지 2.0 중량% 계면활성제 를 더 포함할 수 있다. 상기 계면활성제로는 예를 들어, 실리콘계 비이온성 계면활성제가 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 이 분야에 공지된 성분이 제한 없이 사용될 수 있다. 즉, 연마패드에 요구되는 물성에 따라 공지된 계면활성제를 다양하게 선택하여 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 우레탄 프리폴리머 경화체는 경화제를 포함한다. 상기 경화제로는, 이 분야에서 공지된 경화제가 제한없이 사용될 수 있으며, 예를 들어, 방향족 아민, 지방족 아민, 방향족 알콜, 및 지방족 알콜 등이 사용될 수 있으며, 구체적으로 4,4-메틸렌비스(2-클로로아닐린), 4,4-메틸렌비스(2,6-디에틸아닐린) 등에서 선택되는 1종 이상이 바람직하게 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 우레탄 프리폴리머 경화체는 우레탄 프리폴리머 65 내지 90 중량%, 경화제 5 내지 30 중량%, 및 첨가제 0 내지 5 중량%를 포함할 수 있다.
상기에서 첨가제는 이 분야에서 일반적으로 사용되는 첨가제를 의미하며, 포함되지 않을 수 있으므로, 0 중량%를 포함하는 범위로 기재된다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 상기 우레탄 프리폴리머 경화체는 첨가제로서 발포제를 포함할 수 있다. 상기 발포제는 연마패드의 기공 형성에 통상적으로 사용되는 것이라면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 고상 발포제, 액상 발포제, 및 기상 발포제 중에서 선택된 1종 이상이 사용될 수 있다.
상기 고상 또는 액상 발포제는 상기 우레탄 프리폴리머 경화체 총 중량에 대하여 0.1 중량% 내지 3 중량%의 양으로 포함될수 있으며, 상기 기상 발포제는 우레탄 프리폴리머 경화체 총 부피의 15% 내지 30%에 해당하는 부피로 사용될 수 있다.
또한, 상기 우레탄 프리폴리머 경화체는 첨가제로서 계면활성제를 포함할 수 있다. 상기 계면활성제는 형성되는 포어들의 겹침 및 합침 현상을 방지하는 역할을 할 수 있다. 구체적으로, 상기 계면활성제로는 예를 들어, 실리콘계 비이온성 계면활성제가 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 이 분야에 공지된 성분이 제한 없이 사용될 수 있다. 즉, 연마패드에 요구되는 물성에 따라 공지된 계면활성제를 다양하게 선택하여 사용할 수 있다.
상기 계면활성제는 상기 우레탄 프리폴리머 경화체 총 중량에 대하여 0.1 내지 2.0 중량%의 양으로 포함될수 있다.
또한, 상기 우레탄 프리폴리머 경화체는 첨가제로서 이 분야에 공지된 성분을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 연마패드의 제조방법은
a) 이소시아네이트 화합물 35 내지 45 중량%, 폴리올 화합물 54 내지 64 중량%, 및 산화성 첨가제 0.03 내지 2.8 중량%를 포함하는 조성물을 중합하여 우레탄 프리폴리머를 얻는 단계;
b) 상기 우레탄 프리폴리머 65 내지 90 중량%, 경화제 5 내지 30 중량%, 및 첨가제 0 내지 5 중량%를 혼합하는 단계;
c) 상기 b) 단계에서 제조된 혼합물을 주형에 주입하고 발포, 경화 및 탈형시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제조방법에는 상기에서 기술된 연마패드에 관한 내용이 모두 적용될 수 있다. 그러므로, 상기 기술 내용과 중복되는 내용 중 일부 내용은 기재를 생략한다.
상기 산화성 첨가제로는 4-메틸벤질클로라이드, 4-에틸벤질클로라이드, 4-히드록시벤질클로라이드, 3-메틸벤질클로라이드,(1-클로로에틸)벤젠, 벤질클로라이드, 2-메틸벤질클로라이드, 및 1-(클로로메틸)-2-에틸벤젠, 벤조일클로라이드 등으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상이 바람직하게 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 a) 단계의 조성물은 에틸렌 글리콜(EG), 1,2-프로필렌 글리콜, 1,3-프로필렌 글리콜, 1,2-부탄디올, 1,3-부탄디올, 2-메틸-1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올(BDO), 네오펜틸 글리콜, 1,5-펜탄디올, 3-메틸-1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 디에틸렌글리콜, 디프로필렌 글리콜, 트리프로필렌 글리콜 등으로 이루어진 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 사슬연장제를 더 포함할 수 있다.
상기 사슬연장제는 조성물 총 중량에 대하여, 0.5 내지 8 중량%로 포함될 수 있다.
상기 a) 단계의 조성물은 우레탄 프리폴리머는 총 중량에 대하여 0.1 내지 2.0 중량% 계면활성제 를 더 포함할 수 있다. 상기 계면활성제로는 예를 들어, 실리콘계 비이온성 계면활성제가 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 이 분야에 공지된 성분이 제한 없이 사용될 수 있다. 즉, 연마패드에 요구되는 물성에 따라 공지된 계면활성제를 다양하게 선택하여 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 b) 단계의 혼합물은 발포제를 더 포함할 수 있다. 상기 발포제는 연마패드의 기공 형성에 통상적으로 사용되는 것이라면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 고상 발포제, 액상 발포제, 및 기상 발포제 중에서 선택된 1종 이상이 사용될 수 있다.
또한, 상기 혼합물은 선택적으로 계면활성제를 더 포함할 수 있다. 상기 계면활성제는 형성되는 포어들의 겹침 및 합침 현상을 방지하는 역할을 할 수 있다. 구체적으로, 상기 계면활성제는 실리콘계 비이온성 계면활성제가 적합하나, 이외에도 연마패드에 요구되는 물성에 따라 다양하게 선택할 수 있다.
상기 발포제 및 계면활성제의 사용량은 위에서 기술한 것과 동일한 양일 수 있다.
아래에서 액상 발포제를 사용하는 발포 과정을 예를 들어 설명한다. 그러나, 본 발명의 발포 과정은 이 분야에 공지된 기술이 제한 없이 적용될 수 있으며, 아래 예시된 발포 과정으로 한정되지 않는다.
우레탄 프리폴리머와 경화제 혼합시, 1종 이상의 휘발성 액상 발포제와 불활성 기체를 사용하여 포어를 형성시키며, 프리폴리머, 경화제, 휘발성 액상 발포제, 불활성 기체는 혼합 과정에서 동시에 투입될 수 있다. 이때 알루미늄, SUS 등의 금속재질로 제작된 믹싱헤드챔버 (Mixing Head Chamber) 내에 투입될 수 있다. 상기 믹싱헤드챔버에서 교반을 통해 프리폴리머와 경화제, 휘발성 액상 발포제와 불활성 기체가 동시 혼합되고, 혼합물이 몰드에 주입됨과 동시에 우레탄 발열에 의해 분산된 휘발성 액상 발포제가 기화되어 포어들이 형성된다.
상기 교반은 3,000 내지 6,000 rpm 으로 수행될 수 있다. 교반 속도가 상기 범위 내일 때, 휘발성 액상 발포제가 원료 내에 고르게 분산되어 포어를 형성하는데 더욱 유리할 수 있다.
상기 휘발성 액상 발포제는 50 ~ 170 ℃ 비점을 가지는 물질을 사용할 수 있으며, 폴리우레탄 조성물 내에서 화학반응에 참여하지 않고, 일정량의 불활성 기체의 혼입상태에서 우레탄 반응열에 의한 기화에 의해 다량의 기포를 발생시킬 수 있다. 구체적으로, 탄화수소 화합물로써 메틸 셀로솔브(methyl cellosolve), 에틸 셀로솔브(ethyl cellosolve), 사이클로 헥사논(cyclohexanone) 등으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상이 사용될 수 있다. 과불화 화합물로써 비스(노나플루오로부틸)(트리플루오로메틸)아민(bis(nonafluorobutyl)(trifluoromethyl)amine) 및 퍼플루오로트리부틸아민(perfluorotributylamine), 퍼플루 오로-N-메틸모르폴린(perfluoro-N-methylmorpholine), 퍼플루오로트리펜틸아민(perfluorotripentylamine) 및 퍼플루오로헥산(perfluorohexane) 등으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상이 사용될 수 있다. 상기 퍼플루오로 화합물의 시판품으로는 PF-5056(3M사), PF-5058(3M사), FC-40(3M사), FC-43(3M사), FC-72(3M사), FC-84(3M사), FC-770(3M사), FC-3283(3M사), FC-3284(3M사), Novec 7100(3M사), Novec 7200(3M사), Novec 7300(3M사), Novec 7500(3M사), Novec 7600(3M사), HT-50(Solvay사), HT-70(Solvay사), HT-80(Solvay사), HT-110(Solvay사), HT-135(Solvay사), HT-170 등을 들 수 있다.
불활성 기체는 우레탄 반응에 참여하지 않는 것으로서 밀폐된 Mixing head 에서 교반시 휘발성 액상 발포제의 분산 효율을 올리기 위해 사용하며, 구체적으로는 He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn, N2 등으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상이 사용될 수 있다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
실시예 1-1: 연마패드의 제조
1 단계) 우레탄 프리폴리머 제조
이소시아네이트 화합물로서 TDI(toluene diisocyanate) 80 중량% 및 H12MDI(4,4′-diisocyanato dicyclohexylmethane) 20 중량%를 혼합하여 사용하였다.
상기 이소시아네이트 화합물 40 중량%와 계면활성제 0.55 중량%를 넣고 온도를 약 30℃ 정도로 유지하였다. 여기에 PTMG(Poly(tetramethylene ether)glycol, Mw: 1000) 54 중량%, 및 DEG(diethylene glycol) 5.4 중량%, 및 산화성 첨가제로서 벤조일클로라이드를 0.05 중량% 투입한 후 온도를 80℃ 유지하면서 반응시켜 우레탄 프리폴리머(NCO%: 8.9%, 점도:27,000cps)를 제조하였다.
2단계) 연마패드의 제조
상기 1 단계에서 제조된 우레탄 프리폴리머 79 중량%와 경화제로서 MOCA(4,4-methylenenis(2-chloroaniline)를 19 중량%, 및 휘발성 액상 발포제 2 중량%를 불활성 가스와 혼합하여, 케이크(cake)를 제조하고, 상기 케이크를 사각의 주형에 주입하고, 30분 동안 겔화 및 발포시킨 후 100℃오븐에서 20 시간 동안 경화시켰다.
상기에서 제조된 경화물을 주형에서 꺼내어 재단 및 세정하여 연마패드를 제조하였다.
실시예 1-2 내지 1-7 및 비교예 1-1 내지 1-3: 연마패드의 제조
실시예 1-1에서 산화성 첨가제를 각각 하기 표 1에 기재된 양으로 변경하고, 상기 산화성 첨가제의 함량변화에 따라 사슬연장제의 함량을 조절하여 우레탄 프리폴리머의 함량을 100 중량%로 맞춘 것을 제외하고는 상기 실시예 1-1과 동일한 방법으로 연마패드를 제조하였다.
| 산화성 첨가제 사용량(중량%) | |
| 실시예 1-1 | 0.05 |
| 실시예 1-2 | 0.1 |
| 실시예 1-3 | 0.15 |
| 실시예 1-4 | 0.3 |
| 실시예 1-5 | 0.5 |
| 실시예 1-6 | 1.0 |
| 실시예 1-7 | 2.0 |
| 비교예 1-1 | 0.0 |
| 비교예 1-2 | 0.01 |
| 비교예 1-3 | 3.0 |
실시예 2-1: 연마패드의 제조
1 단계) 우레탄 프리폴리머 제조
TDI(toluene diisocyanate) 40 중량%, 및 계면활성제 0.55 중량% 을 넣고 온도를 약 30℃ 정도로 유지하였다. 여기에 PTMG(Poly(tetramethylene ether)glycol, Mw: 1000) 54 중량%, 및 DEG(diethylene glycol) 5.4 중량%, 및 산화성 첨가제로서 벤조일클로라이드를 0.05 중량% 투입한 후 온도를 80℃에서 반응시켜 우레탄 프리폴리머(NCO%: 9.2, 점도:25,000cps)를 제조하였다.
2 단계) 연마패드의 제조
상기 1 단계에서 제조된 우레탄 프리폴리머 79 중량%와 경화제로서 MOCA(4,4-methylenenis(2-chloroaniline)를 19 중량%, 및 휘발성 액상 발포제 2 중량%를 불활성 가스와 혼합하여, 케이크(cake)를 제조하고, 상기 케이크를 사각의 주형에 주입하고, 30분 동안 겔화 및 발포시킨 후 100℃오븐에서 20 시간 동안 경화시켰다.
상기에서 제조된 경화물을 주형에서 꺼내어 재단 및 세정하여 연마패드를 제조하였다.
실시예 2-2 내지 2-7 및 비교예 2-1 내지 2-3: 연마패드의 제조
실시예 2-1에서 산화성 첨가제를 각각 하기 표 2에 기재된 양으로 변경하고, 상기 산화성 첨가제의 함량변화에 따라 사슬연장제의 함량을 조절하여 우레탄 프리폴리머의 함량을 100 중량%로 맞춘 것을 제외하고는 상기 실시예 2-1과 동일한 방법으로 연마패드를 제조하였다.
| 산화성 첨가제 사용량(중량%) | |
| 실시예 2-1 | 0.05 |
| 실시예 2-2 | 0.1 |
| 실시예 2-3 | 0.15 |
| 실시예 2-4 | 0.3 |
| 실시예 2-5 | 0.5 |
| 실시예 2-6 | 1.0 |
| 실시예 2-7 | 2.0 |
| 비교예 2-1 | 0.0 |
| 비교예 2-2 | 0.01 |
| 비교예 2-3 | 3.0 |
실험예 1: 연마패드의 연마 성능 평가
상기 실시예 및 비교예들에서 제조된 연마패드들을 사용하여 웨이퍼 금속막질의 제거속도를 평가하였다. 이때 CMP 평가를 위하여 GnP社 Poli762 300mm Polisher 장비를 사용하고 소모품으로는 Cabot社 W7000 Slurry, 새솔다이아몬드社 LPX2 Disk를 적용하였다. 평가 결과는 하기 표 3 및 4, 및 도 1 및 2에 나타내었다.
| 산화성 첨가제 사용량(중량%) | 텅스텐(W) 금속막질 제거속도 (Å/min) |
CMP Max temperature(℃) | |
| 실시예 1-1 | 0.05 | 1623 | 70.9 |
| 실시예 1-2 | 0.1 | 1628 | 71.3 |
| 실시예 1-3 | 0.15 | 1635 | 71.6 |
| 실시예 1-4 | 0.3 | 1643 | 72.2 |
| 실시예 1-5 | 0.5 | 1650 | 73.1 |
| 실시예 1-6 | 1.0 | 1678 | 76.1 |
| 실시예 1-7 | 2.0 | 1692 | 76.6 |
| 비교예 1-1 | 0.0 | 1604 | 69.6 |
| 비교예 1-2 | 0.01 | 1601 | 69.5 |
| 비교예 1-3 | 3.0 | 1675 | 75.9 |
| 산화성 첨가제 사용량(중량부) | 텅스텐(W) 금속막질 제거속도 (Å/min) |
CMP Max temperature(℃) | |
| 실시예 2-1 | 0.05 | 1591 | 68.6 |
| 실시예 2-2 | 0.1 | 1595 | 69.4 |
| 실시예 2-3 | 0.15 | 1602 | 70.1 |
| 실시예 2-4 | 0.3 | 1610 | 70.6 |
| 실시예 2-5 | 0.5 | 1622 | 71.2 |
| 실시예 2-6 | 1.0 | 1640 | 74.4 |
| 실시예 2-7 | 2.0 | 1663 | 74.9 |
| 비교예 2-1 | 0.0 | 1581 | 67.8 |
| 비교예 2-2 | 0.01 | 1583 | 67.8 |
| 비교예 2-3 | 3.0 | 1642 | 74.2 |
상기 표 3 및 표 4 및 도 1 및 도 2로부터 연마패드에 산화성 첨가제를 적량 첨가하는 경우, 금속막질의 제거 속도가 현저히 상승되는 것을 확인할 수 있다.
Claims (10)
- 산화성 첨가제를 0.03 내지 2.8 중량%로 포함하는 연마패드.
- 제1항에 있어서,
상기 연마패드는 우레탄 프리폴리머 경화체를 포함하며, 상기 산화성 첨가제는 상기 우레탄 프리폴리머 중합단계에서 포함된 것을 특징으로 하는 연마패드. - 제2항에 있어서,
상기 산화성 첨가제는 4-메틸벤질클로라이드, 4-에틸벤질클로라이드, 4-히드록시벤질클로라이드, 3-메틸벤질클로라이드,(1-클로로에틸)벤젠, 벤질클로라이드, 2-메틸벤질클로라이드, 1-(클로로메틸)-2-에틸벤젠, 및 벤조일클로라이드로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 연마패드. - 제2항에 있어서,
상기 우레탄 프리폴리머는 톨루엔 디이소시아네이트(toluene diisocyanate, TDI), 나프탈렌-1,5-디이소시아네이트(naphthalene-1,5-diisocyanate), 파라페닐렌 디이소시아네이트(p-phenylene diisocyanate), 토리딘 디이소시아네이트(tolidine diisocyanate), 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트(4,4'-diphenyl methane diisocyanate), 헥사메틸렌 디이소시아네이트(hexamethylene diisocyanate, HDI), 디시클로헥실메탄 디이소시아네이트(dicyclohexylmethane diisocyanate), 메틸렌디페닐 디이소시아네이트(methylene diphenyl diisocyanate, MDI), 1-이소시아네이토-4-[(4-이소시아네이토헥실)메틸]사이클로헥산(1-isocyanato-4-[(4-isocyanatocyclohexyl)methyl]cyclohexan, H12MDI) 및 이소포론 디이소시아네이트(isoporone diisocyanate)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 이소시아네이트 화합물; 및 폴리카프로락톤 폴리올, 폴리테트라메틸렌 에테르 글리콜(PTMEG), 폴리프로필렌 에테르 글리콜(PPG), 폴리에틸렌 에테르 글리콜(PEG), 및 아크릴 폴리올(acryl polyol)로 이루어진 군으로 부터 선택되는 1종 이상의 폴리올 화합물 중합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 연마패드. - 제2항에 있어서,
상기 우레탄 프리폴리머는 에틸렌 글리콜(EG), 1,2-프로필렌 글리콜, 1,3-프로필렌 글리콜, 1,2-부탄디올, 1,3-부탄디올, 2-메틸-1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올(BDO), 네오펜틸 글리콜, 1,5-펜탄디올, 3-메틸-1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 디에틸렌글리콜, 디프로필렌 글리콜, 및 트리프로필렌 글리콜로 이루어진 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 사슬연장제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연마패드. - 제2항에 있어서,
상기 우레탄 프리폴리머 경화체는 4,4-메틸렌비스(2-클로로아닐린) 및 4,4-메틸렌비스(2,6-디에틸아닐린) 중에서 선택되는 경화제를 포함하는 것을 특징으로 하는 연마패드. - a) 이소시아네이트 화합물 35 내지 45 중량%, 폴리올 화합물 54 내지 64 중량%, 및 산화성 첨가제 0.03 내지 2.8 중량%를 포함하는 조성물을 중합하여 우레탄 프리폴리머를 얻는 단계;
b) 상기 우레탄 프리폴리머 65 내지 90 중량%, 경화제 5 내지 30 중량%, 및 첨가제 0 내지 5 중량%를 혼합하는 단계;
c) 상기 b) 단계에서 제조된 혼합물을 주형에 주입하고 발포, 경화 및 탈형시키는 단계;를 포함하는 연마패드의 제조방법. - 제7항에 있어서,
상기 산화성 첨가제는 4-메틸벤질클로라이드, 4-에틸벤질클로라이드, 4-히드록시벤질클로라이드, 3-메틸벤질클로라이드,(1-클로로에틸)벤젠, 벤질클로라이드, 2-메틸벤질클로라이드, 1-(클로로메틸)-2-에틸벤젠, 및 벤조일클로라이드로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 연마패드의 제조방법. - 제7항에 있어서,
상기 a) 단계의 조성물은 에틸렌 글리콜(EG), 1,2-프로필렌 글리콜, 1,3-프로필렌 글리콜, 1,2-부탄디올, 1,3-부탄디올, 2-메틸-1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올(BDO), 네오펜틸 글리콜, 1,5-펜탄디올, 3-메틸-1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 디에틸렌글리콜, 디프로필렌 글리콜, 및 트리프로필렌 글리콜로 이루어진 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 사슬연장제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연마패드의 제조방법. - 제7항에 있어서,
상기 c) 단계에서 발포공정이 더 수행되는 것을 특징으로 하는 연마패드의 제조방법.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118027341A (zh) * | 2024-02-28 | 2024-05-14 | 上海鹤城高分子科技有限公司 | 一种抛光垫用耐黄变聚氨酯及其制备工艺 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101134432B1 (ko) | 2005-05-17 | 2012-04-10 | 도요 고무 고교 가부시키가이샤 | 연마 패드 |
-
2022
- 2022-04-29 KR KR1020220053529A patent/KR20230153739A/ko not_active Application Discontinuation
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