KR101633745B1 - 연마 패드 - Google Patents

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쓰요시 기무라
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롬 앤드 하스 일렉트로닉 머티리얼스 씨엠피 홀딩스, 인코포레이티드
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Abstract

본 발명은, 슬러리 누출(slurry leakage)을 방지할 수 있고, 또한 광학적 검지 정밀도가 우수한 연마 패드를 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 연마 패드는, 연마 영역, 쿠션층, 및 지지 필름이 이 순서로 적층되어 있고, 연마 영역 및 쿠션층을 관통하는 개구부(開口部) 내에, 또한 지지 필름 상에 광투과 영역이 형성되어 있고, 상기 광투과 영역은, 연마 정반 측의 표면에, 주위부와 오목부를 가지고 있고, 상기 주위부에는 지지 필름이 적층되어 있고, 상기 오목부에는 지지 필름이 적층되어 있지 않고 개구되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

연마 패드{POLISHING PAD}
본 발명은, 반도체 웨이퍼 등의 피연마체 표면의 요철을 케미컬 메카니컬 폴리싱(CMP)으로 평탄화할 때 사용되는 연마 패드에 관한 것이며, 상세하게는, 연마 상황 등을 광학적 수단에 의해 검지하기 위한 창(광투과 영역)을 가지는 연마 패드, 및 상기 연마 패드를 사용한 반도체 디바이스의 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 장치를 제조할 때는, 반도체 웨이퍼(이하, 웨이퍼라고도 함) 표면에 도전성 막을 형성하고, 포토리소그래피, 에칭 등을 행함으로써 배선층을 공정이나, 배선층 상에 층간 절연막을 형성하는 공정 등이 행해지고, 이들 공정에 의해 웨이퍼 표면에 금속 등의 도전체나 절연체로 이루어지는 요철이 생긴다. 최근, 반도체 집적 회로의 고밀도화를 목적으로 배선의 미세화나 다층 배선화가 진행되고 있으며, 이에 따라, 웨이퍼 표면의 요철을 평탄화하는 기술이 중요해지고 있다.
웨이퍼 표면의 요철을 평탄화하는 방법으로서는, 일반적으로 CMP법이 채용되고 있다. CMP는, 웨이퍼의 피연마면을 연마 패드의 연마면에 가압한 상태에서, 연마재가 분산된 슬러리상(狀)의 연마제(이하, 슬러리라고 함)를 사용하여 연마하는 기술이다.
CMP에서 일반적으로 사용하는 연마 장치는, 예를 들면, 도 1에 나타낸 바와 같이, 연마 패드(1)를 지지하는 연마 정반(2)과, 피연마체(웨이퍼 등)(4)를 지지하는 지지대(폴리싱 헤드)(5)와, 웨이퍼에 대하여 균일한 가압을 행하기 위한 백킹재(backing material)와, 연마제(3) 공급 기구를 구비하고 있다. 연마 패드(1)는, 예를 들면, 양면 테이프에 의해 부착함으로써, 연마 정반(2)에 장착된다. 연마 정반(2)과 지지대(5)는, 각각에 지지된 연마 패드(1)와 피연마체(4)가 대향하도록 배치되고, 각각에 회전축(6, 7)을 구비하고 있다. 또한, 지지대(5) 측에는, 피연마체(4)를 연마 패드(1)에 가압하기 위한 가압 기구(機構)가 설치되어 있다.
이와 같은 CMP를 행하는 데 있어서, 웨이퍼 표면 평탄도의 판정의 문제가 있다. 즉, 원하는 표면 특성이나 평면 상태에 도달하는 시점을 검지할 필요가 있다. 종래에는, 산화막의 막 두께나 연마 속도 등에 대해서는, 테스트 웨이퍼를 정기적으로 처리하고, 결과를 확인하고 나서 제품이 될 웨이퍼를 연마 처리하는 것이 행해져 왔다.
그러나, 이 방법으로는, 테스트 웨이퍼를 처리하는 시간과 비용이 낭비되고, 또한, 사전에 가공이 전혀 행해져 있지 않은 테스트 웨이퍼와 제품 웨이퍼는, CMP 특유의 로딩 효과에 의해, 연마 결과가 상이하고, 제품 웨이퍼를 실제로 가공해보지 않으면, 가공 결과의 정확한 예상이 곤란하다.
이 때문에, 최근에는 전술한 문제점을 해소하기 위하여, CMP 프로세스시에, 그 장소에서, 원하는 표면 특성이나 두께를 얻은 시점을 검출할 수 있는 방법이 요구되고 있다. 이와 같은 검지에 대해서는 다양한 방법이 사용되고 있지만, 측정 정밀도나 비접촉 측정에서의 공간 분해능을 고려하여 광학적 검지 수단이 주로 사용되고 있다.
광학적 검지 수단이란, 구체적으로는 광빔을 창(광투과 영역)을 통해 연마 패드 너머 웨이퍼에 조사하여, 그 반사에 의해 발생하는 간섭 신호를 모니터링함으로써 연마의 종점을 검지하는 방법이다.
이와 같은 방법에서는, 웨이퍼의 표면층의 두께의 변화를 모니터링하여, 표면 요철의 근사적인 깊이를 아는 것에 의해 종점이 결정된다. 이와 같은 두께의 변화가 요철의 깊이와 같아진 시점에서, CMP 프로세스를 종료시킨다. 또한, 이와 같은 광학적 수단에 의한 연마의 종점 검지법 및 그 방법에 사용되는 연마 패드에 대해서는 다양한 것이 제안되었다.
한편, 슬러리가 연마 영역과 광투과 영역의 경계(이음매)로부터 누출되지 않도록 하기 위한 제안(특허 문헌 1, 2)도 이루어져 있다.
또한, 슬러리 누출을 방지하기 위하여, 상층 패드와 하층 패드이 사이에 상면 및 하면에 접착제가 도포된 투명 필름을 배치하는 방법이 개시되어 있다(특허 문헌 3). 그러나, 광투과 영역과 투명 필름의 사이에 접착층이 있으면, 광투과율이 저하되므로, 광학적 검지 정밀도도 저하될 우려가 있다.
또한, 슬러리 누출을 방지하기 위하여, 연마층과 다공성 서브 패드층이 적층되어 있고, 연마층 및 다공성 서브 패드층의 내부 개구(開口) 내에 광투과성 창이 설치되어 있으며, 상기 다공성 서브 패드층 및 광투과성 창의 하면에 감압 접착제층을 접착시킨 연마 패드가 개시되어 있다(특허 문헌 4). 그러나, 광투과성 창의 하면에 감압 접착제층이 있으면, 전술한 바와 마찬가지의 문제가 생긴다.
나아가서는, 슬러리 누출을 방지하고, 또한 광학적 검지 정밀도를 향상시키기 위하여, 광투과 영역과 투명 지지 필름의 사이에 공간부를 설치한 장척(長尺) 연마 패드가 개시되어 있다(특허 문헌 5). 그러나, 광투과 영역의 하면에 투명 지지 필름이 있으면, 전술한 바와 마찬가지의 문제가 생긴다.
일본 특허출원 공개번호 2001-291686호 공보 일본 특허출원 공표번호 2003-510826호 공보 일본 특허출원 공개번호 2003-68686호 공보 일본 특허출원 공개번호 2010-99828호 공보 일본 특허출원 공개번호 2008-101089호 공보
본 발명은, 슬러리 누출을 방지할 수 있고, 또한 광학적 검지 정밀도가 우수한 연마 패드를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자는, 전술한 문제점을 해결하기 위해 검토를 거듭한 결과, 이하에 나타내는 연마 패드에 의해 상기 목적을 달성할 수 있는 것을 발견하고 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
즉, 본 발명은, 연마 영역, 쿠션층, 및 지지 필름이 이 순서로 적층되어 있는 연마 패드에 있어서,
연마 영역 및 쿠션층을 관통하는 개구부 내에, 또한 지지 필름 상에 광투과 영역이 형성되어 있고, 상기 광투과 영역은, 연마 정반 측의 표면에, 주위부와 오목부를 가지고 있고, 상기 주위부에는 지지 필름이 적층되어 있고, 상기 오목부에는 지지 필름이 적층되어 있지 않고 개구되어 있는 것을 특징으로 하는 연마 패드에 관한 것이다.
상기 오목부의 측면에 피복 부재가 설치되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 상기 피복 부재는, 주위부에 적층된 지지 필름의 단부를 절곡함으로써 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이로써, 슬러리 누출을 확실하게 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은, 상기 연마 패드를 사용하여 반도체 웨이퍼의 표면을 연마하는 공정을 포함하는 반도체 디바이스의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 연마 패드는, 광투과 영역의 연마 정반측 표면에 설치한 주위부 및 쿠션층의 연마 정반측 표면에 지지 필름이 적층된 구조를 가지므로, 연마 영역과 광투과 영역의 경계, 및 쿠션층과 광투과 영역의 경계로부터 슬러리가 누출되는 경우라도, 지지 필름에 의해 슬러리 누출을 방지할 수 있다. 또한, 광투과 영역의 연마 정반측 표면에는 오목부가 설치되어 있고, 상기 오목부에는 접착제층 및 필름 등의 부재가 적층되어 있지 않고 개구되어 있지므로, 광투과율의 저하를 방지할 수 있고, 이로써, 광학적 검지 정밀도를 향상시킬 수 있다. 또한, 광학적 검지 장치를 연마 정반의 표면으로부터 돌출시켜, 광투과 영역의 오목부 내에 접근할 수 있다. 이로써, 피연마체(웨이퍼)와 광학적 검지 장치의 거리를 짧게 할 수 있으므로, 광학적 검지 정밀도를 보다 향상시킬 수 있다.
도 1은 CMP 연마에서 사용하는 연마 장치의 일례를 나타낸 개략 구성도이다.
도 2는 본 발명의 연마 패드의 구조의 일례를 나타낸 개략 단면도이다.
도 3은 본 발명의 연마 패드의 구조의 다른 일례를 나타낸 개략 단면도이다.
도 2는, 본 발명의 연마 패드의 구조의 일례를 나타낸 개략 단면도이다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 연마 패드(1)는, 연마 영역(8), 쿠션층(11), 및 지지 필름(12)이 이 순서로 적층되어 있고, 연마 영역(8) 및 쿠션층(11)을 관통하는 개구부(10) 내, 또한 지지 필름(12) 상에 광투과 영역(9)이 설치되어 있다. 광투과 영역(9)은, 연마 정반 측의 표면에, 주위부(13)와 오목부(14)를 가지고 있고, 주위부(13)에는 지지 필름(12)이 적층되어 있고, 오목부(14)에는 지지 필름(12)이 적층되어 있지 않고 개구되어 있다.
광투과 영역(9)의 형성 재료는 특별히 제한되지 않지만, 연마를 행하고 있는 상태에서 고정밀도의 광학 종점 검지를 가능하게 하고, 파장 400∼700 ㎚의 전체 범위에서 광투과율이 20% 이상인 재료를 사용하는 것이 바람직하고, 광투과율이 50% 이상인 재료를 사용하는 것이 더욱 바람직하다. 그와 같은 재료로서는, 예를 들면, 폴리우레탄 수지, 폴리에스테르 수지, 페놀 수지, 요소 수지, 멜라민 수지, 에폭시 수지, 및 아크릴 수지 등의 열경화성 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리아미드 수지, 셀룰로오스계 수지, 아크릴 수지, 폴리카보네이트 수지, 할로겐계 수지(폴리염화비닐, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리불화 비닐리덴 등), 폴리스티렌, 및 올레핀계 수지(폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등) 등의 열가소성 수지, 부타디엔 고무나 이소프렌 고무 등의 고무, 자외선이나 전자선 등의 광에 의해 경화하는 광경화성 수지, 및 감광성 수지 등이 있다. 이들 수지는 단독으로 사용할 수도 있고, 2종 이상을 병용할 수도 있다.
광투과 영역(9)에 사용하는 재료는, 연마 영역(8)에 사용하는 재료와 연삭성(硏削性)이 동일하거나, 또는 큰 것이 바람직하다. 연삭성이란, 연마 중에 피연마체나 드레서에 의해 깎여지는 정도를 말한다. 전술한 바와 같은 경우, 광투과 영역(9)이 연마 영역(8)의 표면으로부터 돌출하지 않게 되며, 피연마체로의 스크래치나 연마 중의 디척킹(dechucking) 에러를 방지할 수 있다.
또한, 연마 영역(8)의 형성에 사용되는 재료, 또는 연마 영역(8)의 물성과 유사한 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 특히, 연마 중의 드레싱 자국에 의한 광투과 영역(9)의 광 산란을 억제할 수 있는, 내마모성이 높은 폴리우레탄 수지가 바람직하다.
상기 폴리우레탄 수지는, 이소시아네이트 성분, 폴리올 성분(고분자량 폴리올, 저분자량 폴리올 등), 및 쇄 연장제로 이루어지는 것이다.
이소시아네이트 성분으로서는, 2,4-톨루엔디이소시아네이트, 2,6-톨루엔 디이소시아네이트, 2,2'-디페닐메탄디이소시아네이트, 2,4'-디페닐메탄디이소시아네이트, 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트, 1,5-나프탈렌디이소시아네이트, p-페닐렌디이소시아네이트, m-페닐렌디이소시아네이트, p-크실렌디이소시아네이트, m-크실렌디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트, 1,4-시클로헥산디이소시아네이트, 4,4'-디시클로헥실메탄디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트 등을 예로 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용할 수도 있고, 2종 이상을 병용할 수도 있다.
고분자량 폴리올로서는, 폴리테트라메틸렌에테르글리콜에 대표되는 폴리에테르 폴리올, 폴리부틸렌 아디페이트로 대표되는 폴리에스테르 폴리올, 폴리카프로락톤 폴리올, 폴리카프로락톤과 같은 폴리에스테르 글리콜과 알킬렌 카보네이트와의 반응물 등으로 예시되는 폴리에스테르 폴리카보네이트 폴리올, 에틸렌 카보네이트를 다가 알코올과 반응시키고, 이어서, 얻어진 반응 혼합물을 유기 디카르본산과 반응시킨 폴리에스테르 폴리카보네이트 폴리올, 및 폴리하이드록실 화합물과 아릴 카보네이트와의 에스테르 교환 반응에 의해 얻어지는 폴리카보네이트 폴리올 등을 예로 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용할 수도 있고, 2종 이상을 병용할 수도 있다.
또한, 폴리올로서 전술한 고분자량 폴리올 외에, 에틸렌글리콜, 1,2-프로필렌글리콜, 1,3-프로필렌글리콜, 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올, 네오펜틸글리콜, 1,4-시클로헥산디메탄올, 3-메틸-1,5-펜탄디올, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 1,4-비스(2-하이드록시에톡시)벤젠 등의 저분자량 폴리올을 병용할 수도 있다.
쇄 연장제로서는, 에틸렌글리콜, 1,2-프로필렌글리콜, 1,3-프로필렌글리콜, 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올, 네오펜틸글리콜, 1,4-시클로헥산디메탄올, 3-메틸-1,5-펜탄디올, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 1,4-비스(2-하이드록시에톡시)벤젠 등의 저분자량 폴리올류, 또는 2,4-톨루엔 디아민, 2,6-톨루엔 디아민, 3,5 -디에틸-2,4 -톨루엔 디아민, 4,4'-디-sec-부틸디아미노디페닐메탄, 4,4'-디아미노디페닐메탄, 3,3'-디클로로-4,4'-디아미노디페닐메탄, 2,2', 3,3'-테트라클로로-4,4'-디아미노디페닐메탄, 4,4'-디아미노-3,3'-디에틸-5,5'-디메틸디페닐메탄, 3,3'-디에틸-4,4'-디아미노디페닐메탄, 4,4'-메틸렌비스메틸안트라닐레이트, 4,4'-메틸렌비스안트라닐산, 4,4'-디아미노디페닐술폰, N,N'-디-sec-부틸-p-페닐렌디아민, 4,4'-메틸렌비스(3-클로로-2,6-디에틸아닐린), 4,4'-메틸렌비스(o-클로로아닐린), 3,3'-디클로로-4,4'-디아미노-5,5'-디에틸디페닐메탄, 1,2-비스(2-아미노페닐티오)에탄, 트리메틸렌글리콜-디-p-아미노벤조에이트, 3,5-비스(메틸티오)-2,4-톨루엔디아민 등으로 예시되는 폴리아민류를 예로 들 수 있다. 이들은 1종으로 사용해도 되고, 2종 이상을 혼합해도 된다. 단, 폴리아민류에 대해서는 자신이 착색되어 있거나 이들을 사용하여 이루어지는 수지가 착색하는 경우도 많기 때문에, 물성이나 광투과성을 손상시키지 않을 정도로 배합하는 것이 바람직하다. 또한, 방향족 탄화수소기를 가지는 화합물을 사용하면 단파장 측에서의 광투과율이 저하되는 경향이 있으므로, 이와 같은 화합물을 사용하지 않는 것이 특히 바람직하다. 또한, 할로겐기나 티오기 등의 전자 공여성기 또는 전자 흡인성기가 방향환 등에 결합되어 있는 화합물은, 광투과율이 저하되는 경향이 있으므로, 이와 같은 화합물을 사용하지 않는 것이 특히 바람직하다. 단, 단파장측 요구되는 광투과성을 손상시키지 않을 정도로 배합할 수도 있다.
상기 폴리우레탄 수지에서의 이소시아네이트 성분, 폴리올 성분, 및 쇄 연장제의 비는, 각각의 분자량이나 이들로부터 제조되는 광투과 영역의 원하는 물성 등에 따라 적절하게 변경할 수 있다. 폴리올과 쇄 연장제의 합계 관능기(수산기＋아미노기) 수에 대한 유기 이소시아네이트의 이소시아네이트 기수는, 0.95∼1.15인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.99∼1.10이다. 상기 폴리우레탄 수지는, 용융법, 용액법 등 공지의 우레탄화 기술을 응용해 제조할 수 있지만, 비용, 작업 환경 등을 고려한 경우, 용융법으로 제조하는 것이 바람직하다.
상기 폴리우레탄 수지의 중합 수순으로서는, 프리폴리머법, 원샷(one-shot)법 중 어느 쪽 방법도 가능하지만, 연마시의 폴리우레탄 수지의 안정성 및 투명성의 관점에서, 사전에 유기 이소시아네이트와 폴리올로부터 이소시아네이트 말단 프리폴리머를 합성하여 두고, 여기에 쇄 연장제를 반응시키는 프리폴리머법이 바람직하다. 또한, 상기 프리폴리머의 NCO 중량%는 2∼8 중량% 정도인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 3∼7 중량% 정도이다. NCO 중량%가 2 중량% 미만인 경우에는, 반응 경화에 지나치게 시간이 걸려 생산성이 저하되는 경향이 있고, 한편 NCO 중량%가 8 중량%를 초과하는 경우에는, 반응 속도가 지나치게 빨라져 공기의 혼입 등이 발생하여, 폴리우레탄 수지의 투명성이나 광투과율 등의 물리적 특성이 악화되는 경향이 있다. 그리고, 광투과 영역에 기포가 있는 경우에는, 광의 산란에 의해 반사광의 감쇠가 커져 연마 종점 검출 정밀도나 막 두께 측정 정밀도가 저하되는 경향이 있다. 따라서, 이와 같은 기포를 제거하여 광투과 영역을 무발포체로 만들기 위해서, 상기 재료를 혼합하기 전에 10 Torr 이하로 감압함으로써 재료 중에 포함되는 기체를 충분히 제거하는 것이 바람직하다. 또한, 혼합 후의 교반 공정에 있어서는 기포가 혼입되지 않도록, 통상적으로 사용되는 교반 날개식 믹서의 경우에는, 회전수 100 rpm 이하에서 교반하는 것이 바람직하다. 또한, 교반 공정도 감압하에서 행하는 것이 바람직하다. 또한, 자전 공전식 혼합기는, 높은 회전수에서도 기포가 혼입되기 어렵기 때문에, 상기 혼합기를 사용하여 교반, 탈포를 행하는 것도 바람직한 방법이다.
광투과 영역(9)의 제작 방법은 특별히 제한되지 않고, 공지의 방법에 의해 제작할 수 있다. 예를 들면, 전술한 방법에 의해 제조한 폴리우레탄 수지의 블록을 밴드소 방식이나 대패 방식의 슬라이서를 사용하여 소정 두께로 하는 방법, 소정 두께의 캐비티를 가진 금형에 수지를 주입하여 경화시키는 방법, 사출 성형법, 코팅 기술 또는 시트 성형 기술을 이용한 방법 등이 사용된다.
광투과 영역(9)은, 한쪽 면에 주위부(13)와 오목부(14)를 가진다. 오목부(14)의 형성 방법은 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 전술한 방법으로 제작한 광투과 영역의 표면을 절삭하여 형성하는 방법, 사출 성형법 또는 주형 성형법에 의해 오목부를 가지는 광투과 영역을 직접 제작하는 방법 등을 예로 들 수 있다.
광투과 영역(9)의 형상, 크기는 특별히 제한되지 않지만, 연마 영역(8) 및 쿠션층(11)의 개구부(10)와 동일한 형상, 크기로 하는 것이 바람직하다. 장척형의 연마 패드를 제작하는 경우, 장척형의 광투과 영역을 사용할 수도 있다.
주위부(13) 및 오목부(14)의 형상, 크기는, 광투과 영역(9)의 형상, 크기를 고려하여 적절하게 조정할 수 있지만, 지지 필름(12) 상에 주위부(13)에 의해 광투과 영역(9)을 고정할 필요가 있으므로, 주위부(13)의 폭은 1 ㎜ 이상인 것이 바람직하다.
광투과 영역(9)의 두께는 특별히 제한되지 않지만, 개구부(10) 내에 설치했을 때 연마 영역(8)의 표면 이하로 되는 두께로 조정하는 것이 바람직하다. 광투과 영역(9)이 연마 영역(8)의 표면으로부터 돌출하는 경우에는, 연마 중에 돌출하는 부분에 의해 웨이퍼를 손상시킬 우려가 있다. 한편, 지나치게 얇은 경우에는, 광투과 영역(9)의 상면에 큰 오목부가 생겨 다량의 슬러리가 체류하여, 광학 종점 검지 정밀도가 저하될 우려가 있다. 이 때문에, 광투과 영역(9)을 개구부(10) 내에 설치했을 때, 연마 영역(8)의 표면과 광투과 영역(9)의 표면과의 높이의 차이는 500㎛ 이하인 것이 바람직하다.
오목부(14)의 깊이는 특별히 제한되지 않지만, 광투과 영역(9)의 수명을 연마 영역(8)의 수명과 동등하게 하기 위하여, 쿠션층(11)의 두께 이하인 것이 바람직하다.
오목부(14)의 표면 거칠기 Ra는, 광의 난반사를 억제하기 위해 10㎛ 이하인 것이 바람직하다.
광투과 영역(9)의 아스카 D 경도는, 30∼60 도인 것이 바람직하다. 전술한 경도의 광투과 영역을 사용함으로써, 웨이퍼 표면의 스크래치의 발생이나 광투과 영역의 변형을 억제할 수 있다. 또한, 광투과 영역 표면의 손상의 발생도 억제할 수 있으며, 이에 따라, 고정밀도의 광학 종점 검지를 안정적으로 행할 수 있게 된다. 광투과 영역의 아스카 D 경도는 30∼50 도인 것이 바람직하다.
광투과 영역(9)의 연마면 측의 표면, 및 오목부(14)의 표면에는 사전에 조면화(粗面化) 처리를 해 둘 수도 있다. 이로써, 사용시의 광투과 영역의 광투과율의 변화를 억제할 수 있고, 초기 광투과율(광반사율)에 대응한 프로그램에 의해 종점 검지를 행하는 경우에, 연마 패드의 사용 초기부터 종기까지, 광투과율의 변화에 따른 종점 검출 에러의 발생을 방지할 수 있다.
조면화하는 방법으로서는, 예를 들면, 1) 수지 시트의 한쪽 면에 샌드 블라스트 처리, 주름 처리(엠보싱 처리), 에칭 처리, 코로나 방전 처리, 또는 레이저 조사 처리 등을 행하는 방법, 2) 주름 가공한 금형을 사용하여 사출 성형 또는 몰드 성형하는 방법, 3) 수지 시트를 압출 성형할 때 한쪽 면에 패턴을 형성하는 방법, 4) 소정의 표면 형상의 메탈 롤, 고무 롤, 또는 엠보싱 롤을 사용하여 수지 시트의 한쪽 면에 패턴을 형성하는 방법, 및 5) 사포 등의 연마재를 사용하여 버핑(buffing)하는 방법 등이 있다.
연마 영역(8)의 형성 재료로서는, 예를 들면, 폴리우레탄 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리아미드 수지, 아크릴 수지, 폴리카보네이트 수지, 할로겐계 수지(폴리염화비닐, 폴리테트라 플루오로 에틸렌, 폴리불화 비닐리덴 등), 폴리스티렌, 올레핀계 수지(폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등), 에폭시 수지, 및 감광성 수지 등이 있다. 이들은 단독으로 사용할 수도 있고, 2종 이상을 병용할 수도 있다. 그리고, 연마 영역의 형성 재료는, 광투과 영역과 동일한 조성일 수도 있고 상이한 조성일 수도 있지만, 광투과 영역에 사용되는 형성 재료와 동종의 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
폴리우레탄 수지는 내마모성이 우수하고, 원료 조성을 여러 가지로 변경함으로써 원하는 물성을 가지는 폴리머를 용이하게 얻을 수 있으므로, 연마 영역의 형성 재료로서 특히 바람직한 재료이다.
사용하는 이소시아네이트 성분은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 상기 이소시아네이트 성분을 들 수 있다.
사용하는 고분자량 폴리올은 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 상기 고분자량 폴리올을 들 수 있다. 그리고, 이들 고분자량 폴리올의 수평균 분자량은, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 얻어지는 폴리우레탄의 탄성 특성 등의 관점에서 500∼2000인 것이 바람직하다. 수평균 분자량이 500 미만이면, 이것을 사용한 폴리우레탄은 충분한 탄성 특성을 가지지 않으며, 부수어지기 쉬운 폴리머가 된다. 그러므로, 이 폴리우레탄으로부터 제조되는 연마 영역은 지나치게 경화되어 웨이퍼 표면의 스크래치의 원인이 된다. 또한, 쉽게 마모되므로, 패드 수명의 관점에서도 바람직하지 않다. 한편, 수평균 분자량이 2000을 초과하면, 이것을 사용한 폴리우레탄은 지나치게 부드러워 지기 때문에, 이 폴리우레탄으로부터 제조되는 연마 영역은 평탄화 특성이 뒤떨어지는 경향이 있다.
또한, 폴리올로서는, 고분자량 폴리올 외에, 상기 저분자량 폴리올을 병용할 수도 있다.
쇄 연장제로서는, 4,4'-메틸렌비스(o-클로로아닐린)(MOCA), 2,6-디클로로-p-페닐렌디아민, 4,4'-메틸렌비스(2,3-디클로로아닐린), 3,5-비스(메틸티오)-2,4-톨루엔디아민, 3,5-비스(메틸티오)-2,6-톨루엔디아민, 3,5-디에틸톨루엔-2,4-디아민, 3,5-디에틸톨루엔-2,6-디아민, 트리메틸렌글리콜-디-p-아미노벤조에이트, 폴리테트라메틸렌옥시드-디-p-아미노벤조에이트, 1,2-비스(2-아미노페닐티오)에탄, 4,4'-디아미노-3,3'-디에틸-5,5'-디메틸디페닐메탄, N,N'-디-sec-부틸-4,4'-디아미노디페닐메탄, 4,4'-다아미노-3,3'-디에틸디페닐메탄, 4,4'-디아미노-3,3'-디에틸-5,5'-디메틸디페닐메탄, 4,4'-디아미노-3,3'-디이소프로필-5,5'-디메틸디페닐메탄, 4,4'-디아미노-3,3',5,5'-테트라에틸디페닐메탄, 4,4'-디아미노-3,3',5,5'-테트라이소프로필디페닐메탄, m-크실렌디아민, N,N'-디-sec-부틸-p-페닐렌디아민, m-페닐렌디아민, 및 p-크실렌디아민 등으로 예시되는 폴리아민류, 또는 전술한 저분자량 폴리올 성분을 예로 들 수 있다. 이들은 1종으로 사용할 수도 있고, 2종 이상을 혼합해도 된다.
폴리우레탄 수지에서의 이소시아네이트 성분, 폴리올 성분, 및 쇄 연장제의 비는, 각각의 분자량이나 이들로부터 제조되는 연마 영역의 원하는 물성 등에 의해 여러 가지로 변경될 수 있다. 연마 특성이 우수한 연마 영역을 얻기 위해서는, 폴리올 성분과 쇄 연장제의 합계 관능기(수산기＋아미노기) 수에 대한 이소시아네이트 성분의 이소시아네이트 기수는 0.95∼1.15인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.99∼1.10이다.
폴리우레탄 수지는, 전술한 방법과 동일한 방법에 의해 제조할 수 있다. 그리고, 필요에 따라 폴리우레탄 수지에 산화 방지제 등의 안정제, 계면활성제, 윤활제, 안료, 중실(中實) 비즈나 수용성 입자나 에멀젼 입자 등의 충전제, 대전 방지제, 연마 연마재, 그 외의 첨가제를 첨가할 수도 있다.
연마 영역은, 미세 발포체인 것이 바람직하다. 미세 발포체로 함으로써 표면의 미세공에 슬러리를 유지할 수 있고, 연마 속도를 높일 수 있다.
폴리우레탄 수지를 미세 발포시키는 방법은 특별히 제한되지 않지만, 예를 들면, 중공 비즈를 첨가하는 방법, 기계적 발포법, 및 화학적 발포법 등에 의해 발포시키는 방법 등이 있다. 그리고, 각 방법을 병용할 수도 있지만, 특히 폴리알킬실록산과 폴리에테르와의 공중합체인 실리콘계 계면활성제를 사용한 기계적 발포법이 바람직하다. 상기 실리콘계 계면활성제로서는, SH-192, L-5340(도레이다우코닝 실리콘사 제조) 등이 바람직한 화합물로서 예시된다.
미세 기포 타입의 폴리우레탄 발포체를 제조하는 방법의 예에 대하여 이하에서 설명한다. 이러한 폴리우레탄 발포체의 제조 방법은, 이하의 공정을 포함한다.
1) 이소시아네이트 말단 프리폴리머의 기포 분산액을 제작하는 발포 공정
이소시아네이트 말단 프리폴리머(제1 성분)에 실리콘계 계면활성제를 첨가하고, 비반응성 기체의 존재하에서 교반하고, 비반응성 기체를 미세 기포로서 분산시켜 기포 분산액으로 만든다. 상기 프리폴리머가 상온에서 고체인 경우에는 적절한 온도로 예열하고, 용융하여 사용한다.
2) 경화제(쇄 연장제) 혼합 공정
상기 기포 분산액에 쇄 연장제(제2 성분)를 첨가하고, 혼합하고, 교반하여 발포 반응액으로 만든다.
3) 주형 공정
상기 발포 반응액을 금형에 주입한다.
4) 경화 공정
금형에 주입된 발포 반응액을 가열하고, 반응 경화시킨다.
미세 기포를 형성하기 위해 사용되는 비반응성 기체는, 가연성을 가지지 않는 것이 바람직하며, 구체적으로는 질소, 산소, 탄산 가스, 헬륨이나 아르곤 등의 희가스나 이들의 혼합 기체가 예시되며, 건조하여 수분을 제거한 공기의 사용이 비용면에서도 가장 바람직하다.
비반응성 기체를 미세 기포형으로 만들어 실리콘계 계면활성제를 포함하는 이소시아네이트 말단 프리폴리머에 분산시키는 교반 장치로서는, 공지의 교반 장치를 특별히 한정없이 사용 가능하며, 구체적으로는 호모지나이저, 디졸버(dissolver), 2축 유성형 믹서(planetary mixer) 등이 예시된다. 교반 장치의 교반 날개의 형상도 특별히 한정되지 않지만, 휘퍼형의 교반 날개를 사용하면 미세 기포를 얻을 수 있으므로, 바람직하다.
그리고, 교반 공정에 있어서 기포 분산액을 만드는 교반과, 혼합 공정에서의 쇄 연장제를 첨가하여 혼합하는 교반에서는, 상이한 교반 장치를 사용하는 것도 바람직한 태양이다. 특히 혼합 공정에서의 교반은 기포를 형성하는 교반이 아니라도 되며, 큰 기포를 말려들게 하지 않는 교반 장치를 사용하는 것이 바람직하다. 이와 같은 교반 장치로서는, 유성형 믹서가 바람직하다. 교반 공정과 혼합 공정에서의 교반 장치를 동일한 교반 장치를 사용해도 무방하여, 필요에 따라 교반 날개의 회전 속도를 조정하는 등의 교반 조건의 조정을 행하여 사용하는 것도 바람직하다.
폴리우레탄 발포체의 제조 방법에 있어서는, 발포 반응액을 형(型)에 주입하고 유동하지 않게 될 때까지 반응한 발포체를, 가열, 후경화하는 것은, 발포체의 물리적 특성을 향상시키는 효과가 있으므로, 지극히 바람직하다. 금형에 발포 반응액을 주입하고 즉시 가열 오븐 중에 넣고 후경화를 행하는 조건에서 행할 수도 있으며, 이와 같은 조건하에서도 반응 성분에 즉시 열이 전달되지 않기 때문에, 기포 직경이 커지게 되지는 않는다. 경화 반응은, 상압(常壓)에서 행하면 기포 형상이 안정되므로, 바람직하다.
폴리우레탄 수지의 제조에 있어서, 제3급 아민계, 유기 주석계 등의 공지의 폴리우레탄 반응을 촉진하는 촉매를 사용할 수도 있다. 촉매의 종류, 첨가량은, 혼합 공정 후, 소정 형상의 형에 주입하는 유동 시간을 고려하여 선택한다.
폴리우레탄 발포체의 제조는, 용기에 각 성분을 계량하여 투입하고, 교반하는 배치 방식(batch type)으로 행할 수도 있고, 또한 교반 장치에 각 성분과비반응성 기체를 연속하여 공급하여 교반하고, 기포 분산액을 송출하여 성형품을 제조하는 연속 생산 방식으로 행할 수도 있다.
폴리우레탄 발포체의 평균 기포 직경은, 30∼80 ㎛인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 30∼60 ㎛이다. 전술한 범위로부터 벗어나는 경우에는, 연마 속도가 저하되거나, 연마 후의 피연마재(웨이퍼)의 평탄성(planarity)이 저하되는 경향이 있다.
폴리우레탄 발포체의 비중은, 0.5∼1.3인 것이 바람직하다. 비중이 0.5 미만인 경우, 연마 영역의 표면 강도가 저하되고, 피연마재의 평탄성(planarity)이 저하되는 경향이 있다. 또한, 1.3보다 큰 경우에는, 연마 영역 표면의 기포수가 적어져서, 평탄성(planarity)은 양호하지만, 연마 속도가 저하되는 경향이 있다.
폴리우레탄 발포체의 경도는, 아스카 D 경도계로, 45∼70 도인 것이 바람직하다. 아스카 D 경도가 45도 미만인 경우에는, 피연마재의 평탄성(planarity)이 저하되고, 또한, 70도보다 큰 경우에는, 평탄성(planarity)은 양호하지만, 피연마재의 균일성(uniformity)이 저하되는 경향이 있다.
연마 영역(8)은, 이상과 같이 하여 제작된 폴리우레탄 발포체를, 소정의 사이즈로 재단(裁斷)하여 제조된다.
연마 영역(8)은, 웨이퍼와 접촉하는 연마측 표면에, 슬러리를 유지·갱신하기 위한 요철 구조(홈이나 구멍)가 설치되어 있는 것이 바람직하다. 연마 영역이 미세 발포체에 의해 형성되어 있는 경우에는 연마 표면에 많은 개구를 가지고, 슬러리를 유지하는 기능을 가지고 있지만, 슬러리의 유지성과 슬러리의 갱신을 더욱 효율적으로 행하기 위해, 또한 웨이퍼의 흡착에 의한 디척 에러의 유발이나 웨이퍼의 파괴나 연마 효율의 저하를 방지하기 위해서도, 연마측 표면에 요철 구조를 가지는 것이 바람직하다. 요철 구조는, 슬러리를 유지·갱신하는 표면 형상이면 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, XY 격자 홈, 동심원형 홈, 관통공, 관통하고 있지 않은 구멍, 다각 기둥, 원기둥, 나선형 홈, 편심원형 홈, 방사상 홈, 및 이들 홈을 조합한 것이 있다. 또한, 홈 피치, 홈 폭, 홈 깊이 등도 특별히 제한되지 않고 적절하게 선택하여 형성된다. 또한, 이들 요철 구조는 규칙성이 있는 것이 일반적이지만, 슬러리의 유지·갱신성을 바람직하도록 하기 위해, 소정의 범위마다 홈 피치, 홈 폭, 홈 깊이 등을 변화시킬 수도 있다.
연마 영역(8)의 두께는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 통상 0.8∼4 ㎜ 정도이며, 1.5∼2.5 ㎜인 것이 바람직하다. 전술한 두께의 연마 영역을 제작하는 방법으로서는, 상기 미세 발포체의 블록을 밴드소 방식이나 대패 방식의 슬라이서를 사용하여 소정 두께로 하는 방법, 소정 두께의 캐비티를 가진 금형에 수지를 주입하고 경화시키는 방법, 및 코팅 기술이나 시트 성형 기술을 이용한 방법 등을 예로 들 수 있다.
쿠션층(11)은, 연마 영역의 특성을 보충하는 것이다. 쿠션층은, CMP에 있어서, 트레이드 오프(trade off)의 관계에 있는 평탄성(planarity)과 균일성(uniformity)의 양자를 양립시키기 위해 필요한 것이다. 평탄성(planarity)이란, 패턴 형성시에 발생하는 미소 요철이 있는 피연마체를 연마할 때의 패턴부의 평탄성을 말하여, 균일성(uniformity)이란, 피연마체 전체의 균일성을 말한다. 연마 영역의 특성에 의해 평탄성(planarity)을 개선하고, 쿠션층의 특성에 의해 균일성(uniformity)을 개선한다. 본 발명의 연마 패드에 있어서는, 쿠션층은 연마 영역보다 부드러운 것을 사용하는 것이 바람직하다.
쿠션층(11)의 형성 재료는 특별히 제한되지 않지만, 예를 들면, 폴리에스테르 부직포, 나일론 부직포, 아크릴 부직포 등의 섬유 부직포, 폴리우레탄을 함침한 폴리에스테르 부직포와 같은 수지 함침 부직포, 폴리우레탄 폼, 폴리에틸렌 폼 등의 고분자 수지 발포체, 부타디엔 고무, 이소프렌 고무 등의 고무성 수지, 및 감광성 수지 등이 있다.
지지 필름(12)은, 수지 필름의 한쪽 면 또는 양면에 접착층을 형성한 것이다. 수지 필름의 재료로서는, 예를 들면, 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르; 폴리에틸렌; 폴리프로필렌; 폴리스티렌; 폴리이미드; 폴리비닐알코올; 폴리염화비닐; 폴리플루오로에틸렌 등의 불소 함유 수지; 나일론; 셀룰로오스; 폴리카보네이트 등의 범용 고성능 플라스틱; 폴리에테르이미드, 폴리에테르에테르케톤, 및 폴리에테르술폰 등의 특수 고성능 플라스틱 등이 있다. 접착층의 조성으로서는, 예를 들면, 고무계 접착제, 아크릴계 접착제 등이 있다. 상기 접착층은, 지지 필름(12)을 쿠션층(11) 또는 연마 정반(2)에 접합하기 위해, 및 광투과 영역(9)의 주위부(13)를 지지 필름(12)에 접합하기 위해 설치된다.
수지 필름의 두께는 특별히 제한되지 않지만, 강도 등의 관점에서 20∼200 ㎛ 정도인 것이 바람직하다.
본 발명의 연마 패드(1)의 제조 방법은 특별히 제한되지 않고 각종 방법을 고려할 수 있지만, 구체적인 예를 이하에서 설명한다.
케이스 1
연마 영역(8)과 쿠션층(11)을 접합하고, 그 후, 연마 영역(8) 및 쿠션층(11)을 관통하는 개구부(10)를 형성한다. 그 후, 쿠션층(11)의 한쪽 면에 지지 필름(12)을 접합한다. 그리고, 개구부(10) 내에 광투과 영역(9)을 끼워넣고, 광투과 영역(9)의 주위부(13)를 지지 필름(12)에 접합한다. 또한, 광투과 영역(9)의 오목부(14)에 대응하는 부분의 지지 필름(12)을 절제하여, 오목부(14)를 개구시킨다.
케이스 2
연마 영역(8)과 쿠션층(11)을 접합하고, 그 후, 연마 영역(8) 및 쿠션층(11)을 관통하는 개구부(10)를 형성한다. 그 후, 쿠션층(11)의 한쪽 면에 지지 필름(12)을 접합한다. 그리고, 개구부(10) 내, 또한 지지 필름(12) 상에 광투과 수지 조성물을 주입하고 가열하고, 광 조사 또는 습기 등에 의해 경화시킴으로써 광투과 영역(9)을 형성한다. 또한, 광투과 영역(9)의 오목부(14)에 대응하는 부분의 지지 필름(12)을 절제하고, 오목부(14)를 절삭 등에 의해 형성한다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 오목부(14)의 측면에 피복 부재(15)를 설치할 수도 있다. 피복 부재(15)를 설치하는 방법은 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 수지 시트를 접합하는 방법, 오목부의 측면에 수지 조성물 또는 접착제를 도포하고 경화시키는 방법 등이 있지만, 슬러리 누출을 확실하게 방지하기 위해서, 및 제조 효율의 관점에서, 주위부(13)에 적층된 지지 필름(12)의 단부를 절곡하여 오목부(14)의 측면에 접합하는 방법이 바람직하다.
연마 영역과 쿠션층을 접합한는 수단으로서는, 예를 들면, 연마 영역과 쿠션층을 양면 테이프의 사이에 두고, 프레스하는 방법이 있다. 양면 테이프는, 부직포나 필름 등의 기재(基材)의 양면에 접착층을 형성한 일반적인 구성을 가진다. 접착층의 조성으로서는, 예를 들면, 고무계 접착제나 아크릴계 접착제 등이 있다. 금속 이온의 함유량을 고려하면, 아크릴계 접착제는 금속 이온 함유량이 적기 때문에 바람직하다. 또한, 연마 영역과 쿠션층은 조성이 상이한 면도 있으므로, 양면 테이프의 각 접착층의 조성을 상이하게 하여, 각 층의 접착력을 적정화할 수도 있다.
연마 영역 및 쿠션층에 개구부를 형성하는 수단은 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들면, 절삭 공구로 프레스 또는 연삭함으로써 개구하는 방법, 탄산 레이저 등에 의한 레이저를 이용하는 방법 등이 있다. 그리고, 개구부의 크기나 형상은 특별히 제한되지 않는다.
반도체 디바이스는, 상기 연마 패드를 사용하여 반도체 웨이퍼의 표면을 연마하는 공정을 거쳐 제조된다. 반도체 웨이퍼는, 일반적으로 실리콘 웨이퍼 상에 배선 금속 및 산화막을 적층한 것이다. 반도체 웨이퍼의 연마 방법, 연마 장치는 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 도 1에 나타낸 바와 같이 연마 패드(1)를 지지하는 연마 정반(2)과, 반도체 웨이퍼(4)를 지지하는 지지대(5)(폴리싱 헤드)와, 웨이퍼로의 균일 가압을 행하기 위한 백킹재와, 연마제(3) 공급 기구를 구비한 연마 장치 등을 사용하여 행해진다. 연마 패드(1)는, 예를 들면, 양면 테이프로 접착함으로써, 연마 정반(2)에 장착된다. 연마 정반(2)과 지지대(5)는, 각각에 지지된 연마 패드(1)와 반도체 웨이퍼(4)가 대향하도록 배치되고, 각각에 회전축(6, 7)을 구비하고 있다. 또한, 지지대(5) 측에는, 반도체 웨이퍼(4)를 연마 패드(1)에 가압하기 위한 가압 기구가 설치되어 있다. 연마시에는, 연마 정반(2)과 지지대(5)를 회전시키면서 반도체 웨이퍼(4)를 연마 패드(1)에 가압하고, 산성 슬러리를 공급하면서 연마를 행한다. 산성 슬러리의 유량, 연마 하중, 연마 정반 회전수, 및 웨이퍼 회전수는 특별히 제한되지 않고, 적절하게 조정하여 행한다.
이에 따라, 반도체 웨이퍼(4)의 표면의 돌출된 부분이 제거되어 평탄형으로 연마된다. 그 후, 다이싱, 본딩, 패키징 등을 행함으로써 반도체 디바이스가 제조된다. 반도체 디바이스는, 연산처리장치나 메모리 등에 사용된다.
[실시예]
이하에서, 본 발명을 실시예를 예로 들어 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.
[측정, 평가 방법]
(평균 기포 직경 측정)
제작한 폴리우레탄 발포체를 두께 1 ㎜ 이하로 가능한 한 얇게 미크로톰 커터로 평행하게 자른 것을 평균 기포 직경 측정용 시료로 하였다. 시료를 슬라이드 글라스 상에 고정하고, SEM(S-3500N, 히타치사이언스(주))을 사용하여 100배로 관찰했다. 얻어진 화상을 화상 해석 소프트웨어(WinRoof, 미타니 상사(주))를 사용하여, 임의 범위의 전체 기포 직경을 측정하고, 평균 기포 직경을 산출하였다.
(비중 측정)
JIS Z8807-1976에 준거하여 행하였다. 제작한 폴리우레탄 발포체를 4 cm×8.5 cm의 직사각형(두께: 임의)으로 자른 것을 비중 측정용 시료로 하고, 온도 23℃±2℃, 습도 50%±5%의 환경에서 16시간 정치했다. 측정에는 비중계(사토리우스사 제조)를 사용하여, 비중을 측정하였다.
(경도 측정)
JIS K6253-1997에 준거하여 행하였다. 제작한 폴리우레탄 발포체 또는 광투과 영역을 2 cm×2 cm(두께: 임의)의 크기로 자른 것을 경도 측정용 시료로 하고, 온도 23℃±2℃, 습도 50%±5%의 환경에서 16시간 정치했다. 측정시에는, 시료를 중첩시켜, 두께 6 ㎜ 이상으로 하였다. 경도계(고분자 계기사 제조, 아스카 D형 경도계)를 사용하여, 경도를 측정하였다.
실시예 1
[광투과 영역의 제작]
열가소성 폴리우레탄 A1098A(토요 방적사 제조)를 사용하여, 인젝션 성형에 의해 폴리우레탄 시트(세로 59.5 ㎜, 가로 19.5 ㎜, 두께 2.0 ㎜, D 경도 48도)를 제작하고, 또한 폴리우레탄 시트를 절삭 가공하여 오목부(세로 54 ㎜, 가로 14 ㎜, 깊이 0.8 ㎜)를 형성하여 광투과 영역을 제작하였다.
[연마 영역의 제작]
반응 용기 내에, 폴리에테르계 프리폴리머(유니로얄사 제조, 아디프렌(ADIPRENE) L-325, NCO 농도: 2.22 meq/g) 100 중량부, 및 실리콘계 계면활성제(도레이다우코닝 실리콘사 제조, SH-192) 3 중량부를 혼합하고, 온도를 80℃로 조정하였다. 교반 날개를 사용하여, 회전수 900 rpm으로 반응계 내에 기포를 받아들이도록 약 4분간 격렬하게 교반을 행하였다. 거기에 사전에 120℃에서 용융한 4,4'-메틸렌비스(o-클로로아닐린)(이하라케미칼사 제조, 이하라큐아민 MT) 26 중량부를 첨가했다. 그 후, 약 1분간 교반을 계속하여 빵틀형의 오픈 몰드에 반응 용액을 주입하였다. 이 반응 용액의 유동성이 없어진 시점에서 오븐 내에 넣고 110℃에서 6시간 후경화를 행하여, 폴리우레탄 발포체 블록을 얻었다. 이 폴리우레탄 발포체 블록을 밴드소 타입의 슬라이서(펙켄사 제조)를 사용하여 슬라이싱하여, 폴리우레탄 발포체 시트(평균 기포 직경 50㎛, 비중 0.82, D 경도 55도)를 얻었다. 다음으로, 이 시트를 버핑기(아미텍사 제조)를 사용하여, 소정 두께로 표면 버핑을 행하여, 두께 정밀도가 균일한 시트로 만들었다(시트 두께: 2 ㎜). 이 버핑 처리를 행한 시트를 직경 61 cm로 천공(穿孔)하고, 홈 가공기(도호강기사 제조)를 사용하여 표면에 동심원형의 홈 가공을 행하였다. 이 시트의 홈 가공면과는 반대측의 면에 라미네이터를 사용하여, 양면 테이프(세키스이 화학공업사 제조, 더블택 테이프)를 접합하여 양면 테이프가 접착된 연마 영역을 제작하였다.
[연마 패드의 제작]
표면을 버핑하고, 코로나 처리한 폴리에틸렌 폼(도레이사 제조, 토레페프, 두께: 0.8 ㎜)으로 이루어지는 쿠션층을, 제작한 양면 테이프가 접착된 연마 영역의 접착면에 라미네이터를 사용하여 접합하여 연마 시트를 제작하였다. 다음으로, 연마 시트에 60 ㎜×20 ㎜의 크기의 개구부를 형성하였다. 그리고, 한쪽 면에 접착제층을 가지는 지지 시트(폴리에틸렌테레프탈레이트, 두께: 50㎛)를 연마 시트의 쿠션층에 접합하여 적층체를 얻었다. 그 후, 상기 적층체의 개구부 내에 광투과 영역을 끼워넣고, 광투과 영역의 배면 측의 주위부를 지지 시트에 접합하였다. 그 후, 광투과 영역의 배면 측의 오목부에 적층된 지지 시트를 절제하고, 지지 필름의 단부를 절곡하여 오목부의 측면에 접합하여 도 3에 나타낸 구조의 연마 패드를 제작하였다. 상기 연마 패드는, 더미 웨이퍼 15장을 연마해도 슬러리 누출은 발생하지 않았다.
1: 연마 패드
2: 연마 정반
3: 연마제(슬러리)
4: 피연마재(반도체 웨이퍼)
5: 지지대(폴리싱 헤드)
6, 7: 회전축
8: 연마 영역
9: 광투과 영역
10: 개구부
11: 쿠션층
12: 지지 시트
13: 주위부
14: 오목부
15: 피복 부재

Claims (4)

  1. 연마 영역, 쿠션층, 및 지지 필름이 이 순서로 적층되어 있는 연마 패드에 있어서,
    연마 영역을 관통하는 개구부(開口部) 내 및 쿠션층을 관통하는 개구부 내에, 또한 지지 필름 상에 광투과 영역이 형성되어 있고, 상기 광투과 영역은, 연마 정반 측의 표면에, 주위부와 오목부를 가지고 있고, 상기 주위부에는 지지 필름이 적층되어 있고, 상기 오목부에는 지지 필름이 적층되어 있지 않고 개구되어 있고,
    상기 광투과 영역의 주위부의 내측면에 피복 부재가 설치되어 있고,
    상기 피복 부재는, 상기 주위부에 적층된 지지 필름의 단부(端部)를 절곡함으로써 형성되어 있는, 연마 패드.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 기재된 연마 패드를 사용하여 반도체 웨이퍼의 표면을 연마하는 공정을 포함하는 반도체 디바이스의 제조 방법.
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