KR20120096044A

KR20120096044A - 연마 패드

Info

Publication number: KR20120096044A
Application number: KR1020127016388A
Authority: KR
Inventors: 아쓰시 가즈노
Original assignee: 도요 고무 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2010-03-24
Filing date: 2011-03-03
Publication date: 2012-08-29
Also published as: SG184140A1; JP5484145B2; TW201206643A; MY161260A; WO2011118355A1; US9314898B2; TWI442997B; US20130012106A1; CN102781626A; CN102781626B; JP2011200946A; KR101399517B1

Abstract

본 발명은, 평탄화 특성이 우수하고, 또한 스크래치의 발생을 억제할 수 있는 연마 패드를 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 연마 패드는, 타원 기포를 가지는 연마층을 포함하고, 상기 타원 기포의 장축은 연마층의 두께 방향에 대하여 5°?45° 경사져 있는 것을 특징으로 한다.

Description

연마 패드{POLISHING PAD}

본 발명은 렌즈, 반사 미러 등의 광학 재료나 실리콘 웨이퍼, 하드디스크용의 유리 기판, 알루미늄 기판, 및 일반적인 금속 연마 가공 등의 고도의 표면 평탄성을 요구하는 재료의 평탄화 가공을 안정적으로, 또한 높은 연마 효율로 행할 수 있는 연마 패드에 관한 것이다. 본 발명의 연마 패드는, 특히 실리콘 웨이퍼 및 그 위에 산화물층, 금속층 등이 형성된 디바이스를 평탄화하고, 나아가서는 이들 산화물층이나 금속층을 적층?형성하기 전에 평탄화하는 공정에 바람직하게 사용된다.

고도의 표면 평탄성이 요구되는 재료의 대표적인 것으로서는, 반도체 집적회로(IC, LSI)를 제조하는 실리콘 웨이퍼로 지칭되는 단결정 실리콘의 원반을 예로 들 수 있다. 실리콘 웨이퍼는, IC, LSI 등의 제조 공정에 있어서, 회로 형성에 사용하는 각종 박막의 신뢰할 수 있는 반도체 접합을 형성하기 위하여, 산화물층이나 금속층을 적층?형성하는 각 공정에 있어서, 표면을 고정밀도로 평탄하게 마무리하는 것이 요구된다. 이와 같은 연마 마무리 공정에 있어서는, 일반적으로 연마 패드는 플래튼(platen)으로 불리는 회전 가능한 지지 원반에 고착(固着)되고, 반도체 웨이퍼 등의 가공물은 연마 헤드에 고착된다. 그리고, 양쪽의 운동에 의해, 플래튼과 연마 헤드 사이에 상대 속도를 발생시키고, 또한 연마재를 포함하는 연마 슬러리를 연마 패드 상에 연속적으로 공급함으로써, 연마 조작이 실행된다.

연마 패드의 연마 특성으로서는, 연마 대상물의 평탄성(planarity) 및 면 내 균일성이 우수하고, 연마 속도가 큰 것이 요구된다. 연마 대상물의 평탄성, 면 내 균일성에 대해서는 연마층을 고탄성율화함으로써 어느 정도는 개선할 수 있다. 또한, 연마 속도에 대해서는, 기포를 함유하는 발포체로 만들어 슬러리의 유지량을 많게 함으로써 향상시킬 수 있다.

차세대 소자에까지 적용될 것을 고려하면, 평탄성을 더욱 향상시킬 수 있는 고경도의 연마 패드가 필요하게 된다. 평탄성을 향상시키기 위해서는, 경질의 연마 패드를 사용할 수도 있다. 그러나, 경질의 연마 패드를 사용한 경우, 연마 대상물의 피연마면에 스크래치(흠)가 생기기 쉬운 문제가 있다.

특허 문헌 1에서는, 라이프 또는 연마 성능의 불균일을 해결하기 위하여, 시트의 면 방향으로 배열한 긴 기포를 가지는 연마용 플라스틱 발포 시트가 제안되어 있다.

또한, 특허 문헌 2에서는, 두께 불균일을 저감시키고, 연마 특성을 향상시키기 위하여, 기포 재료로 이루어지고, 피연마물과 접촉하는 표면 부분에 복수의 미세공(微細孔)을 가지는 연마 패드로서, 두께의 불균일이 ±15㎛이며, 상기 미세공이 표면 부분에 균일하게 분포하고, 상기 미세공의 최단 직경에 대한 최장 직경의 비가 1.0 이상 1.2 이하인 것을 특징으로 하는 연마 패드가 제안되어 있다.

또한, 특허 문헌 3에서는, 평탄화 특성 및 면내 균일성을 향상시키기 위하여, 독립 기포를 가지는 연마층을 포함하는 연마 패드로서, 상기 독립 기포는 타원 기포를 포함하고, 상기 연마층의 절단면에 있어서의 타원 기포의 평균 장경(長徑) L과 평균 단경(短徑) S의 비(L/S)가 1.1?5인 것을 특징으로 하는 연마 패드가 제안되어 있다.

또한, 특허 문헌 4에서는, 기재(基材) 시트와 폴리우레탄 발포층을 포함하는 적층 시트로서, 상기 폴리우레탄 발포층은, 장축이 폴리우레탄 발포층의 두께 방향에 대하여 평행한 타원 기포를 가지고 있고, 상기 폴리우레탄 발포층의 절단면에 있어서의 타원 기포의 평균 장경 L과 평균 단경 S의 비(L/S)가 1.5?3인 것을 특징으로 하는 적층 시트가 제안되어 있다. 상기 적층 시트는, 유지 시트, 백킹(backing) 시트, 또는 점착 시트인 것으로 기재되어 있다.

또한, 특허 문헌 5에서는, 평탄화 특성 및 면 내 균일성을 향상시키고, 막힘 및 스크래치를 억제하기 위하여, 폴리에스테르 수지와 비상용성 열가소성 수지를 함유하는 독립 공동(空洞) 함유 폴리에스테르 시트로 이루어지고, 쇼어 D 경도가 50 이상, 압축율이 1.3?5.5 %, 압축 회복율이 50% 이상이며, 또한 독립 공동의 형상이 장경 5?30 ㎛, 단경 1?4 ㎛, 및 깊이 1?5 ㎛인 편평 형상의 연마 패드가 제안되어 있다.

그러나, 전술한 바와 같이 차세대 소자에까지 적용될 것을 고려하면, 평탄성을 더욱 향상시킬 수 있고, 또한 스크래치를 억제할 수 있는 연마 패드가 필요하지만, 전술한 연마 패드라도 요구되는 평탄화 특성과 스크래치의 저감을 양립시키는 것은 곤란했다.

일본 특허출원 공개번호 2003-209078호 공보 일본 특허출원 공개번호 2006-142474호 공보 일본 특허출원 공개번호 2007-245298호 공보 일본 특허출원 공개번호 2007-245575호 공보 일본 특허출원 공개번호 2009-291942호 공보

본 발명은, 평탄화 특성이 우수하고, 또한 스크래치의 발생을 억제할 수 있는 연마 패드를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 상기 연마 패드를 사용한 반도체 디바이스의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해 검토를 거듭한 결과, 이하에서 나타내는 연마 패드에 의해 상기 목적을 달성할 수 있는 것을 발견하고 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

즉, 본 발명은, 타원 기포를 가지는 연마층을 포함하는 연마 패드에 있어서, 상기 타원 기포의 장축은 연마층의 두께 방향에 대하여 5°?45°경사져 있는 것을 특징으로 하는 연마 패드에 관한 것이다.

연마층 중의 기포를 타원 기포(타원 구형의 기포이지만, 엄밀하게 균형이 잡힌 타원 구형이 아니라도 됨)로 형성함으로써, 종래의 구형 기포를 가지는 연마층에 비해, 비중을 높이지 않고도 고탄성율화할 수 있다. 이로써, 연마 패드의 평탄화 특성을 향상시킬 수 있다. 그러나, 연마층 중의 기포를 타원 기포로 형성하는 것만으로는 스크래치의 발생을 억제하는 것은 곤란하다.

본 발명자들은, 연마층 중의 타원 기포의 장축을 연마층의 두께 방향에 대하여 5°?45° 경사지게 함으로써, 평탄화 특성을 향상시키고, 또한 스크래치의 발생을 억제할 수 있는 것을 발견하였다. 그 이유는 분명하지 않지만, 타원 기포의 장축을 경사지게 하는 것에 의해, 연마층의 압축 특성(S-S 곡선)에 있어서, 저왜곡 영역에서는 미시적으로 연질이기 때문에, 스크래치의 발생이 억제되고, 고왜곡 영역에서는 거시적으로 고탄성율화하는 것에 의해 평탄화 특성이 향상되는 것으로 여겨진다.

상기 타원 기포는, 평균 장경 L과 평균 단경 S의 비(L/S)가 1.1?3인 것이 바람직하다. L/S이 1.1 미만인 경우에는, 비중을 높이지 않고 고탄성율화하는 것이 곤란하게 되므로 평탄화 특성이 향상되기 어렵고, 한편, L/S이 3을 초과하는 경우에는, 기포 포켓이 깊어지기 때문에, 슬러리의 갱신성이 저하되어 연마 속도가 저하되거나, 연마 입자나 연마 찌꺼기에 의해 막히기 쉽기 때문에, 연마 대상물에 스크래치가 발생하기 쉬워지는 경향이 있다.

연마층 중의 기포는, 구형 기포 또는 장축이 연마층의 두께 방향에 대하여 평행한 타원 기포 등을 포함해도 되지만, 목적으로 하는 효과를 충분히 발현시키기 위해서는, 장축이 연마층의 두께 방향에 대하여 5°?45° 경사져 있는 타원 기포 수의 비율이, 전체 기포의 50% 이상인 것이 바람직하다. 또한, 연마층 중의 기포는, 독립 기포라도 되고 연속 기포라도 된다.

또한, 본 발명에 있어서는, 연마층이 폴리우레탄 수지 발포체로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은, 상기 연마 패드를 사용하여 반도체 웨이퍼의 표면을 연마하는 공정을 포함하는 반도체 디바이스의 제조 방법에 관한 것이다.

본 발명의 연마 패드는, 연마층 중에, 장축이 연마층의 두께 방향에 대하여 5°?45° 경사져 있는 타원 기포를 다수 포함하고 있고, 평탄화 특성이 우수하며, 또한 스크래치의 발생을 효과적으로 억제할 수 있다.

도 1은 CMP 연마에 사용하는 연마 장치의 일례를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 폴리우레탄 수지 발포체 블록의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 폴리우레탄 수지 발포체 블록을 절단하여 얻어지는 폴리우레탄 수지 발포체 시트의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.

본 발명의 연마 패드는, 연마층만으로 이루어져도 되고, 연마층과 다른 층(예를 들면, 쿠션층 등)의 적층체라도 된다. 연마층의 형성 재료는 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 폴리우레탄 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리아미드 수지, 아크릴 수지, 폴리카보네이트 수지와 같은 할로겐계 수지(폴리 염화 비닐, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리 불화 비닐리덴 등), 폴리스티렌, 올레핀계 수지(폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등), 에폭시 수지, 감광성 수지 등의 1종 또는 2종 이상의 혼합물이 있다. 폴리우레탄 수지는 내마모성이 우수하며, 원료 조성을 다양하게 변경함으로써 원하는 물성을 가지는 폴리머를 용이하게 얻을 수 있으므로, 연마층의 형성 재료로서 특히 바람직한 재료이다. 이하, 연마층의 형성 재료의 대표로서 폴리우레탄 수지에 대하여 설명한다.

상기 폴리우레탄 수지는, 이소시아네이트 성분, 폴리올 성분(고분자량 폴리올, 저분자량 폴리올 등), 및 사슬 연장제로 이루어지는 것이다.

이소시아네이트 성분으로서는, 폴리우레탄의 분야에 있어서 공지의 화합물을 특별히 한정없이 사용할 수 있다. 이소시아네이트 성분으로서는, 2,4-톨루엔디이소시아네이트, 2,6-톨루엔디이소시아네이트, 2,2'-디페닐메탄디이소시아네이트, 2,4'-디페닐메탄디이소시아네이트, 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트, 1,5-나프탈렌디이소시아네이트, p-페닐렌디이소시아네이트, m-페닐렌디이소시아네이트, p-크실렌디이소시아네이트, m-크실렌디이소시아네이트 등의 방향족 디이소시아네이트, 에틸렌디이소시아네이트, 2,2,4-트리메틸헥사메틸렌디이소시아네이트, 1,6-헥사메틸렌디이소시아네이트 등의 지방족 디이소시아네이트, 1,4-시클로헥산디이소시아네이트, 4,4'-디시클로헥실메탄디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트, 노르보르난디이소시아네이트 등의 지환식 디이소시아네이트를 예로 들 수 있다. 이들은 1종으로 사용해도 되고, 2종 이상을 혼합하여 사용해도 된다.

이소시아네이트 성분으로서는, 상기 디이소시아네이트 화합물 외에, 3관능 이상의 다관능 폴리이소시아네이트 화합물도 사용 가능하다. 다관능의 이소시아네이트 화합물로서는, 일련의 디이소시아네이트 어덕트체 화합물로서 데스모듈-N(바이엘사 제조)이나 상품명 듀라네이트(아사히화성공업사 제조)가 시판되고 있다.

상기 이소시아네이트 성분 중, 방향족 디이소시아네이트와 지환식 디이소시아네이트를 병용하는 것이 바람직하고, 특히 톨루엔디이소시아네이트와 디시클로헥실메탄디이소시아네이트를 병용하는 것이 바람직하다.

고분자량 폴리올로서는, 폴리테트라메틸렌에테르글리콜로 대표되는 폴리에테르폴리올, 폴리부틸렌아디페이트로 대표되는 폴리에스테르폴리올, 폴리카프로락톤폴리올, 폴리카프로락톤과 같은 폴리에스테르글리콜과 알킬렌카보네이트와의 반응물 등으로 예시되는 폴리에스테르폴리카보네이트폴리올, 에틸렌카보네이트를 다가 알코올과 반응시키고, 이어서 얻어진 반응 혼합물을 유기 디카르복시산과 반응시킨 폴리에스테르폴리카보네이트폴리올, 및 폴리하이드록실 화합물과 아릴카보네이트와의 에스테르 교환 반응에 의해 얻어지는 폴리카보네이트폴리올 등을 예로 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다.

고분자량 폴리올의 수평균 분자량은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 얻어지는 폴리우레탄 수지의 탄성 특성 등의 관점에서 500?2000인 것이 바람직하다. 수평균 분자량이 500 미만이면, 이것을 사용한 폴리우레탄 수지는 충분한 탄성 특성을 가지지 않고, 부서지기 쉬운 폴리머가 된다. 그러므로 이 폴리우레탄 수지로부터 제조되는 연마 패드는 지나치게 경질이 되어, 웨이퍼 표면의 스크래치의 원인이 된다. 또한, 마모되기 쉽기 때문에, 패드 수명의 관점에서도 바람직하지 않다. 한편, 수평균 분자량이 2000을 초과하면, 이것을 사용한 폴리우레탄 수지는 지나치게 연질이 되므로, 이 폴리우레탄 수지로부터 제조되는 연마 패드는 평탄화 특성이 뒤떨어지는 경향이 있다.

폴리올 성분으로서 전술한 고분자량 폴리올 외에, 에틸렌글리콜, 1,2-프로필렌글리콜, 1,3-프로필렌글리콜, 1,2-부탄디올, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 2,3-부탄디올, 1,6-헥산디올, 네오펜틸글리콜, 1,4-시클로헥산디메탄올, 3-메틸-1,5-펜 탄디올, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 1,4-비스(2-하이드록시에톡시)벤젠, 트리메티롤프로판, 글리세린, 1,2,6-헥산트리올, 펜타에리트리톨, 테트라메틸올시클로헥산, 메틸글루코시드, 소르비톨, 만니톨, 덜시톨, 슈크로오스, 2,2,6,6-테트라키스(하이드록시메틸)시클로헥산올, 디에탄올아민, N-메틸디에탄올아민, 및 트리에탄올아민 등의 저분자량 폴리올을 병용할 수 있다. 또한, 에틸렌디아민, 톨릴렌디아민, 디페닐메탄디아민, 및 디에틸렌트리아민 등의 저분자량 폴리아민을 병용할 수도 있다. 또한, 모노에탄올아민, 2-(2-아미노에틸아미노)에탄올, 및 모노프로판올아민 등의 알코올아민을 병용할 수도 있다. 이들 저분자량 폴리올, 저분자량 폴리아민 등은 1종 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다. 저분자량 폴리올이나 저분자량 폴리아민 등의 배합량은 특별히 한정되지 않고, 제조되는 연마 패드(연마층)에 요구되는 특성에 따라 적절하게 결정되지만, 전체 폴리올 성분의 20?70 몰%인 것이 바람직하다.

폴리올 성분 중의 고분자량 폴리올과 저분자량 폴리올의 비는, 이들로부터 제조되는 연마층에 요구되는 특성에 따라 결정할 수 있다.

폴리우레탄 수지를 프리폴리머법 의해 제조하는 경우에 있어서, 프리폴리머의 경화에는 사슬 연장제를 사용한다. 사슬 연장제는, 적어도 2개 이상의 활성 수소기를 가지는 유기 화합물이며, 활성 수소기로서는, 수산기, 제1급 또는 제2급 아미노기, 티올기(SH) 등을 예시할 수 있다. 구체적으로는, 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, 4,4'-디아미노-3,3',5,5'-테트라에틸디페닐메탄, 4,4'-디아미노-3,3'-디이소프로필-5,5'-디메틸디페닐메탄, 4,4'-디아미노-3,3',5,5'-테트라이소프로필디페닐메탄, 1,2-비스(2-아미노페닐티오)에탄, 4,4'-디아미노-3,3'-디에틸-5,5'-디메틸디페닐메탄, N,N'-디-sec-부틸-4,4'-디아미노디페닐메탄, 3,3'-디에틸-4,4'-디아미노디페닐메탄, m-크실렌디아민, N,N'-디-sec-부틸-p-페닐렌디아민, m-페닐렌디아민, 및 p-크실렌디아민 등으로 예시되는 폴리아민류, 또는 전술한 저분자량 폴리올이나 저분자량 폴리아민을 예로 들 수 있다. 이들은 1종으로 사용해도 되고, 2종 이상을 혼합하여 사용해도 된다.

본 발명에 있어서의 이소시아네이트 성분, 폴리올 성분, 및 사슬 연장제의 비는, 각각의 분자량이나 연마 패드의 원하는 물성 등에 따라 다양하게 변경할 수 있다. 원하는 연마 특성을 가지는 연마 패드를 얻기 위해서는, 폴리올 성분과 사슬 연장제의 합계 활성 수소기(수산기 ＋ 아미노기) 수에 대한 이소시아네이트 성분의 이소시아네이트기의 수는, 0.80?1.20인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.99?1.15이다. 이소시아네이트기의 수가 전술한 범위 외인 경우에는, 경화 불량이 생겨 요구되는 비중 및 경도를 얻지 못하여, 연마 특성이 저하되는 경향이 있다.

폴리우레탄 수지는, 용융법, 용액법 등 공지의 우레탄화 기술을 응용하여 제조할 수 있지만, 비용, 작업 환경 등을 고려할 경우, 용융법으로 제조하는 것이 바람직하다.

폴리우레탄 수지는, 프리폴리머법, 원샷(one-shot)법 중에서 어느 쪽 방법을 사용해도 제조 가능하지만, 사전에 이소시아네이트 성분과 폴리올 성분으로부터 이소시아네이트 말단 프리폴리머를 합성해 두고, 여기에 사슬 연장제를 반응시키는 프리폴리머법이, 얻어지는 폴리우레탄 수지의 물리적 특성이 우수하여 매우 적합하다.

그리고, 이소시아네이트 말단 프리폴리머는, 분자량이 800?5000 정도의 것이 가공성, 물리적 특성 등이 우수하여 매우 적합하다.

상기 폴리우레탄 수지의 제조는, 이소시아네이트기 함유 화합물을 포함하는 제1 성분, 및 활성 수소기 함유 화합물을 포함하는 제2 성분을 혼합하여 경화시키는 것이다. 프리폴리머법에서는, 이소시아네이트 말단 프리폴리머가 이소시아네이트기 함유 화합물이 되고, 사슬 연장제가 활성 수소기 함유 화합물이 된다. 원샷법에서는, 이소시아네이트 성분이 이소시아네이트기 함유 화합물이 되고, 사슬 연장제 및 폴리올 성분이 활성 수소기 함유 화합물이 된다.

본 발명의 연마층의 형성 재료인 폴리우레탄 수지 발포체는, 기계적 발포법, 화학적 발포법 등에 의해 제조할 수 있다. 그리고, 필요에 따라 중공(中空) 비즈를 첨가하는 방법을 병용해도 된다.

특히, 폴리알킬실록산과 폴리에테르의 공중합체인 실리콘계 계면활성제를 사용한 기계적 발포법이 바람직하다. 이러한 실리콘계 계면활성제로서는, SH-192, SH-193, L5340(도레이?다우코닝?실리콘사 제조) 등이 바람직한 화합물로서 예시된다.

그리고, 필요에 따라, 산화 방지제 등의 안정제, 윤활제, 안료, 충전제, 대전 방지제, 그 외의 첨가제를 부가해도 된다.

본 발명의 연마층을 구성하는, 장축이 연마층의 두께 방향에 대하여 5°?45° 경사져 있는 타원 기포를 포함하는 폴리우레탄 수지 발포체를 제조하는 방법의 예에 대하여 이하에서 설명한다. 이러한 폴리우레탄 수지 발포체의 제조 방법은, 이하의 공정을 포함한다.

1) 이소시아네이트 말단 프리폴리머의 기포 분산액을 제조하는 발포 공정

이소시아네이트 말단 프리폴리머(제1 성분)에 실리콘계 계면활성제를 첨가하고, 비반응성 기체의 존재 하에서 교반하고, 비반응성 기체를 미세 기포로서 분산시켜 기포 분산액으로 만든다. 상기 프리폴리머가 상온에서 고체인 경우에는 적절한 온도로 예열하고, 용융시켜 사용한다.

2) 경화제(사슬 연장제) 혼합 공정

상기 기포 분산액에 사슬 연장제(제2 성분)를 첨가, 혼합, 교반하여 발포 반응액으로 만든다.

3) 주형 공정

상기 발포 반응액을 금형에 주입한 후, 금형의 형 체결을 행한다.

4) 경화 공정

금형에 주입된 발포 반응액을 가열하여 반응 경화시키면서 금형 내부를 압축 또는 감압하고, 유동하지 않게 될 때까지 그 상태를 유지한다.

상기 미세 기포를 형성하기 위해 사용되는 비반응성 기체로서는, 가연성이 아닌 것이 바람직하고, 구체적으로는 질소, 산소, 탄산 가스, 헬륨이나 아르곤 등의 희가스나 이들의 혼합 기체를 예시할 수 있으며, 건조시켜 수분을 제거한 공기의 사용이 비용면에서 가장 바람직하다.

비반응성 기체를 미세 기포상으로 하여 실리콘계 계면활성제를 포함하는 제1 성분에 분산시키는 교반 장치로서는, 공지의 교반 장치는 특별한 한정없이 사용 가능하며, 구체적으로는 호모지나이저, 분산기(dissolver), 2축 유성형 믹서(planetary mixer) 등을 예시할 수 있다. 교반 장치의 교반 날개의 형상도 특별히 한정되지 않지만, 휘퍼형의 교반 날개의 사용에 의해 미세 기포를 얻을 수 있어 바람직하다.

그리고, 발포 공정에 있어서 기포 분산액을 제조하는 교반과, 혼합 공정에 있어서의 사슬 연장제를 첨가하여 혼합하는 교반을 위한 장치로서, 상이한 교반 장치를 사용하는 것도 바람직한 태양이다. 특히, 혼합 공정에 있어서의 교반은 기포를 형성하는 교반이 아니라도 되고, 큰 기포를 끌어들이지 않는 교반 장치를 사용하는 것이 바람직하다. 이와 같은 교반 장치로서는, 유성형 믹서가 매우 적합하다. 발포 공정과 혼합 공정의 교반 장치로서 동일한 교반 장치를 사용해도 상관없고, 필요에 따라 교반 날개의 회전 속도를 조정하는 등의 교반 조건을 조정하여 사용하는 것도 매우 적합하다.

전술한 바와 같이, 타원 기포를 포함하는 폴리우레탄 수지 발포체를 제조하기 위해서는, 주형 공정 및 경화 공정에 있어서 종래의 기계적 발포법과는 상이한 조작을 행할 필요가 있다. 상세하게는, 이하의 조작을 행한다.

1) 케이스 1

상기 주형 공정에 있어서, 일측면 또는 대향하는 측면이 가동식 금형에 발포 반응액을 50 체적% 이상의 양으로 주입한 후, 금형 상면에 상측 덮개를 하여 형 체결을 행한다. 금형의 상측 덮개에는, 금형을 압축할 때 여분의 발포 반응액을 배출하기 위한 벤트홀(vent hole)이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 그 후, 경화 공정에 있어서, 발포 반응액을 가열하여 반응 경화시키면서, 금형의 측면을 움직여서 금형을 압축하고, 유동하지 않게 될 때까지 그 상태를 유지한다. 압축 정도는, 원래 가로 폭의 50?95 %로 하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 80?90 %이다. 또한, 벤트홀로부터 여분의 발포 반응액이 충분히 배출될 정도로 압축하는 것이 바람직하다. 이 경우, 타원 기포의 장축은, 금형 측면의 이동 방향에 대하여 대략 수직이 된다.

2) 케이스 2

상기 주형 공정에 있어서, 금형에 발포 반응액을 50 체적% 이상의 양으로 주입한 후, 금형 상면에 상측 덮개를 하여 형 체결을 행한다. 금형 중 적어도 일측면에는, 금형을 압축할 때 여분의 발포 반응액을 배출하기 위한 벤트홀이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 그 후, 경화 공정에 있어서, 발포 반응액을 가열하여 반응 경화시키면서, 금형의 상측 덮개 및/또는 하면을 움직여서 금형을 압축하고, 유동하지 않게 될 때까지 그 상태를 유지한다. 압축 정도는, 원래 높이의 50?98 %로 하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 85?95 %이다. 또한, 벤트홀로부터 여분의 발포 반응액이 충분히 배출될 정도로 압축하는 것이 바람직하다. 이 경우, 타원 기포의 장축은, 금형의 상측 덮개 또는 하면의 이동 방향에 대하여 대략 수직이 된다.

3) 케이스 3

상기 주형 공정에 있어서, 금형에 발포 반응액을 공간이 형성될 정도의 양을 주입한 후, 금형 상면에 상측 덮개를 하여 형 체결을 행한다. 상기 상측 덮개에는 금형 내부를 감압하기 위한 구멍이 형성되어 있다. 그 후, 경화 공정에 있어서, 발포 반응액을 가열하여 반응 경화시키면서, 금형 내부를 감압하고, 유동하지 않게 될 때까지 감압 상태를 유지한다. 감압 정도는, 90?30 kPa로 하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 90?70 kPa이다. 이 경우, 타원 기포의 장축은, 금형의 높이 방향에 대하여 대략 평행이 된다.

4) 케이스 4

이소시아네이트 말단 프리폴리머의 기포 분산액에, 소정량의 물과 경화제를 첨가하고, 교반하여 발포 반응액으로 만든다. 가열한 금형에 상기 발포 반응액을 50 체적% 이상의 양으로 주입한 후, 금형 상면에 상측 덮개를 하여 형 체결을 행한다. 상측 덮개에는, 여분의 발포 반응액을 배출하기 위한 벤트홀이 형성되어 있다. 그 후, 경화 공정에 있어서, 발포 반응액을 가열하여 반응 경화시킨다. 이 때 반응에 의해 발생한 탄산 가스에 의해 금형 내의 압력이 높아져서, 벤트홀로부터 여분의 발포 반응액이 배출된다. 이 경우, 타원 기포의 장축은, 금형의 높이 방향에 대하여 대략 평행이 된다.

벤트홀의 크기는 φ 1?5 mm 정도이며, 벤트홀의 수는 □ 1000 mm 정도의 몰드이면 6?20 개 정도 형성되어 있는 것이 바람직하다. 전술한 범위 외인 경우, 원료의 손실이 커지거나, 타원 기포를 얻기 어려운 경향이 있다. 또한, 상기 케이스 1 및 2에 있어서, 압축을 가하기 시작하는 타이밍은, 발포 반응액의 점도가 10 Pa?s를 초과한 시점인 것이 바람직하다. 발포 반응액의 점도는, 예를 들면, TV-10H형 점도계(도키 산업)의 로터 H5(회전수 4 rpm)를 사용하여 계측할 수 있다. 또한, 케이스 3에 있어서도 감압을 시작하는 타이밍은 전술한 바와 같다. 그리고, 케이스 4에 있어서는, 상기 압축 또는 감압 공정을 병용해도 된다.

상기 폴리우레탄 수지 발포체의 제조 방법에 있어서는, 유동하지 않게 될 때까지 반응한 발포체 블록을, 가열하고, 포스트큐어링(post-curing)하는 것은, 발포체의 물리적 특성을 향상시키는 효과가 있으므로, 매우 바람직하다.

폴리우레탄 수지 발포체에 있어서, 제3급 아민계 등의 공지의 폴리우레탄 반응을 촉진하는 촉매를 사용해도 된다. 촉매의 종류, 첨가량은, 혼합 공정 후, 소정 형상의 형에 주입하는 유동 시간 등을 고려하여 선택한다.

본 발명에 있어서는, 그 후, 얻어진 폴리우레탄 수지 발포체 블록을 대패형, 또는 밴드 쏘(band saw)형의 슬라이서 등을 사용하여, 타원 기포의 장축이 연마층의 두께 방향에 대하여 5°?45°의 경사 각도가 되도록, 5°?45°의 각도를 형성하여 절단할 필요가 있었다. 경사 각도는 10°?45°인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 30°?45°이다. 도 2는, 폴리우레탄 수지 발포체 블록의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 3은, 폴리우레탄 수지 발포체 블록을 절단하여 얻어지는 폴리우레탄 수지 발포체 시트의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다. 예를 들면, 장축(10)이 시트의 두께 방향(11)에 대하여 30°만큼 경사져 있는 타원 기포(12)를 가지는 폴리우레탄 수지 발포체 시트(9)를 제조하기 위해서는, 블록(8)의 평면에 대하여 30°의 각도를 형성하여 절단한다. 이와 같이 절단하는 각도를 5°?45°로 조정함으로써, 장축이 일정 방향으로 5°?45° 경사 배향되어 있는 타원 기포를 가지는 폴리우레탄 수지 발포체 시트를 제조할 수 있다.

타원 기포의 평균 장경 L과 평균 단경 S의 비(L/S)는 1.1?3인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 1.3?2.5, 가장 바람직하게는 1.5?2이다.

또한, 타원 기포의 평균 장경은 30?200 ㎛인 것이 바람직하고, 평균 단경은 25?65 ㎛인 것이 바람직하다. 전술한 범위로부터 일탈하는 경우에는, 연마 속도가 저하되거나, 연마 후의 연마 대상물(웨이퍼)의 평탄성이 저하되는 경향이 있다.

또한, 폴리우레탄 수지 발포체 시트 중의 기포는, 구형 기포 또는 장축이 시트의 두께 방향에 대하여 평행한 타원 기포 등을 포함해도 되지만, 목적으로 하는 효과를 충분히 발현시키기 위해서는, 장축이 시트의 두께 방향에 대하여 5°?45° 경사져 있는 타원 기포 수의 비율이, 전체 기포의 50% 이상인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 60% 이상, 가장 바람직하게는 80% 이상이다. 상기 타원 기포 수의 비율은, 금형의 압축 또는 금형 내부의 감압의 정도, 물의 첨가량을 조정함으로써 목적으로 하는 범위로 조정할 수 있다.

상기 폴리우레탄 수지 발포체 시트의 비중은, 0.3?0.88인 것이 바람직하다. 비중이 0.3 미만인 경우에는, 연마 패드(연마층)의 표면 강도가 저하되어, 웨이퍼의 평탄성이 저하되는 경향이 있다. 또한, 0.88보다 큰 경우에는, 연마 패드 표면의 기포수가 적어져서, 평탄성은 양호하지만, 연마 속도가 저하되는 경향이 있다.

상기 폴리우레탄 수지 발포체 시트의 경도는, 아스카 D 경도계로, 45?65 도인 것이 바람직하다. 아스카 D 경도가 45도 미만인 경우에는, 웨이퍼의 평탄성이 저하되고, 한편, 65도보다 큰 경우에는, 평탄성은 양호지만, 웨이퍼의 균일성(uniformity)이 저하되는 경향이 있다.

상기 폴리우레탄 수지 발포체 시트로 이루어지는 연마층의 연마 대상물과 접촉하는 연마 표면은, 슬러리를 유지?갱신하기 위한 요철 구조를 가지고 있어도 된다. 발포체로 이루어지는 연마층은, 연마 표면에 많은 개구를 가지고, 슬러리를 유지?갱신하는 기능을 가지고 있지만, 연마 표면에 요철 구조를 형성함으로써, 슬러리의 유지와 갱신을 더욱 효율적으로 행할 수 있고, 또한 연마 대상물과의 흡착에 의한 연마 대상물의 파괴를 방지할 수 있다. 요철 구조는, 슬러리를 유지?갱신하는 형상이면 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, XY 격자 홈, 동심원형 홈, 관통 구멍, 관통하고 있지 않은 구멍, 다각 기둥, 원기둥, 나선형 홈, 편심원상 홈, 방사상 홈, 및 이들 홈을 조합한 것이 있다. 또한, 이들 요철 구조는 규칙성이 있는 것이 일반적이지만, 슬러리의 유지?갱신성을 바람직하게 하기 위하여, 소정 범위마다 홈 피치, 홈 폭, 홈 깊이 등을 변화시킬 수도 있다.

상기 요철 구조의 제조 방법은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면, 소정 사이즈의 바이트와 같은 지그를 이용하여 기계적으로 절삭하는 방법, 소정의 표면 형상을 가진 금형에 수지를 주입하고, 경화시킴으로써 제조하는 방법, 소정의 표면 형상을 가진 프레스판으로 수지를 프레스하여 제조하는 방법, 포토리소그래피를 사용하여 제조하는 방법, 인쇄 방법을 사용하여 제조하는 방법, 탄산 가스 레이저 등을 사용한 레이저광에 의한 제조 방법 등이 있다.

연마층의 두께는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 통상적으로 0.8?4 mm 정도이며, 1.0?2.5 mm인 것이 바람직하다.

연마층의 두께 불균일은 100㎛ 이하인 것이 바람직하다. 두께 불균일이 100㎛를 초과하면, 연마층의 굴곡이 커져, 연마 대상물에 대한 접촉 형태가 상이한 부분이 생겨서, 연마 특성에 악영향을 미친다. 또한, 연마층의 두께 불균일을 해소하기 위하여, 일반적으로는, 연마 초기에 연마층 표면을 다이아몬드 연마재를 전착(electrodeposition), 융착시킨 드레서를 사용하여 드레싱하지만, 전술한 범위를 초과하면, 드레싱 시간이 길어져, 생산 효율을 저하시키게 된다.

연마층의 두께의 불균일을 억제하는 방법으로서는, 소정 두께로 슬라이스한 연마층 표면을 버핑(buffing)하는 방법을 예로 들 수 있다. 또한, 버핑할 때는, 입도(粒度) 등이 상이한 연마재로 단계적으로 행하는 것이 바람직하다.

본 발명의 연마 패드는, 상기 연마층과 쿠션 시트를 접합시킨 것이라도 된다.

상기 쿠션 시트(쿠션층)는, 연마층의 특성을 보충하는 것이다. 쿠션 시트는, CMP에 있어서, 트레이드 오프(trade-off)의 관계에 있는 평탄성과 균일성의 양자를 양립시키기 위해 필요한 것이다. 평탄성은, 패턴 형성 시에 발생하는 미소 요철이 있는 연마 대상물을 연마할 때의 패턴부의 평탄성을 말하며, 균일성은, 연마 대상물 전체의 균일성을 말한다. 연마층의 특성에 의해, 평탄성을 개선하고, 쿠션 시트의 특성에 의해 균일성을 개선한다. 본 발명의 연마 패드에 있어서는, 쿠션 시트는 연마층보다 연질의 것을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 쿠션 시트로서는, 예를 들면, 폴리에스테르 부직포, 나일론 부직포, 아크릴 부직포 등의 섬유 부직포나 폴리우레탄을 함침(含浸)시킨 폴리에스테르 부직포와 같은 수지 함침 부직포, 폴리우레탄 폼, 폴리에틸렌 폼 등의 고분자 수지 발포체, 부타디엔 고무, 이소프렌 고무 등의 고무성 수지, 감광성 수지 등이 있다.

연마층과 쿠션 시트를 접합시키는 수단으로서는, 예를 들면, 연마층과 쿠션 시트 사이에 양면 테이프를 끼워넣고 프레스하는 방법이 있다.

상기 양면 테이프는, 부직포나 필름 등의 기재의 양면에 접착층을 설치한 일반적인 구성을 가지는 것이다. 쿠션 시트로의 슬러리의 침투 등을 방지하는 것을 고려하면, 기재에 필름을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 접착층의 조성으로서는, 예를 들면, 고무계 접착제나 아크릴계 접착제 등이 있다. 금속 이온의 함유량을 고려하면, 아크릴계 접착제는, 금속 이온 함유량이 적기 때문에 바람직하다. 또한, 연마층과 쿠션 시트는 조성이 상이한 것도 있으므로, 양면 테이프의 각 접착층의 조성을 상이하게 하여, 각 층의 접착력을 적정화할 수도 있다.

본 발명의 연마 패드는, 플래튼과 접착하는 면에 양면 테이프가 설치되어 있어도 된다. 상기 양면 테이프로서는, 전술한 바와 마찬가지로 기재의 양면에 접착층을 설치한 일반적인 구성을 가지는 것을 사용할 수 있다. 기재로서는, 예를 들면, 부직포나 필름 등이 있다. 연마 패드의 사용 후의 플래튼으로부터의 박리를 고려하면, 기재에 필름을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 접착층의 조성으로서는, 예를 들면, 고무계 접착제나 아크릴계 접착제 등이 있다. 금속 이온의 함유량을 고려하면, 아크릴계 접착제는, 금속 이온 함유량이 적기 때문에 바람직하다.

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(연마층)(1)를 유지하는 연마 정반(surface plate)(2)과, 반도체 웨이퍼(4)를 지지하는 지지대(폴리싱 헤드)(5)와 웨이퍼에 대한 균일한 가압을 행하기 위한 백킹재와, 연마제(3)의 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. 연마 시에는, 연마 정반(2)와 지지대(5)를 회전시키면서 반도체 웨이퍼(4)를 연마 패드(1)에 가압하고, 슬러리를 공급하면서 연마를 행한다. 슬러리의 유량, 연마 하중, 연마 정반 회전수, 및 웨이퍼 회전수는 특별히 제한되지 않으며, 적절하게 조정하여 행한다.

이로써, 반도체 웨이퍼(4)의 표면의 돌출된 부분이 제거되어 평탄형으로 연마된다. 그 후, 다이싱(dicing), 본딩(bonding), 패키징(packaging) 등을 행하여 반도체 디바이스가 제조된다. 반도체 디바이스는, 연산 처리 장치나 메모리 등에 사용된다.

[실시예]

이하, 본 발명을 실시예에 따라 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.

[측정, 평가 방법]

(타원 기포의 평균 장경 및 평균 단경의 측정)

제조한 폴리우레탄 수지 발포체 시트를 마이크로톰 컷터(microtome cutter)로 타원 기포의 장축에 대하여 평행하게 절단한 것을 측정용 시료로 하였다. 측정용 시료의 절단면을 주사형 전자 현미경(히타치사이언스사 제조, S-3500N)으로 100배로 촬영하였다. 그리고, 화상 해석 소프트웨어(MITANI 코퍼레이션사 제조, WIN-ROOF)를 사용하여, 임의 범위에 있어서의 모든 타원 기포의 장경 및 단경을 측정하고, 그 측정값으로부터 평균 장경 L, 평균 단경 S, 및 L/S를 산출하였다.

(장축이 시트의 두께 방향에 대하여 5°?45° 경사져 있는 타원 기포 수의 비율의 측정)

제조된 폴리우레탄 수지 발포체 시트를 마이크로톰 컷터로 두께 방향으로 절단한 것을 측정용 시료로 하였다. 측정용 시료의 절단면(도 3 참조)을 주사형 전자 현미경(히타치사이언스사 제조, S-3500N)으로 100배로 촬영하였다. 그리고, 화상 해석 소프트웨어(MITANI 코퍼레이션사 제조, WIN-ROOF)를 사용하여, 임의 범위에 있어서의 장축이 시트의 두께 방향에 대하여 5°?45° 경사져 있는 타원 기포, 및 전체 기포의 수를 카운트하여 전체 기포에 대한 상기 타원 기포 수의 비율(%)을 산출하였다.

(비중 측정)

JIS Z8807-1976에 준거하여 행하였다. 제조된 폴리우레탄 수지 발포체 시트를 4cm×8.5cm의 직사각형(두께: 임의)으로 자른 것을 비중 측정용 시료로 하고, 온도 23℃±2℃, 습도 50%±5%의 환경에서 16시간 정치시켰다. 측정에는 비중계(싸토리우스사 제조)를 사용하여, 비중을 측정하였다.

(경도 측정)

JIS K6253-1997에 준거하여 행하였다. 제조된 폴리우레탄 수지 발포체 시트를 2cm×2cm(두께: 임의)의 크기로 자른 것을 경도 측정용 시료로 하고, 온도 23℃±2℃, 습도 50%±5%의 환경에서 16시간 정치시켰다. 측정 시에는, 시료를 중첩시켜, 두께 6 mm 이상으로 하였다. 경도계(고분자계기사 제조, 아스카 D형 경도계)를 사용하여, 경도를 측정하였다.

(연마 특성의 평가)

연마 장치로서 SPP600S(오카모토공작기계사 제조)를 사용하여, 제조한 연마 패드를 사용하여, 연마 특성의 평가를 행하였다. 산화막의 막 두께 측정에는, 간섭식 막두께 측정 장치(오오쓰카전자사 제조)를 사용하였다. 연마 조건으로서는, 슬러리로서 실리카 슬러리(SS12, 캐봇사 제조)를 연마 중에 유량 150 ml/min로 첨가했다. 연마 하중은 1.5 psi, 연마 정반 회전수 120 rpm, 웨이퍼 회전수 120 rpm으로 하였다. 또한, 드레서(아사히다이아사 제조, M100 타입)를 사용하여, 드레스 하중 50 g/cm², 드레서 회전수 15 rpm, 플래튼 회전수 30 rpm의 조건에 의해, 소정 간격으로 20초간 연마층의 표면을 드레싱 처리하였다.

평탄성의 평가는, 8 인치 실리콘 웨이퍼에 열산화막을 0.5㎛ 퇴적시킨 후, L/S(라인?앤드?스페이스) = 25㎛/5㎛ 및 L/S = 5㎛/25㎛의 패터닝을 행하고, 또한 산화막(TEOS)을 1㎛ 퇴적시켜, 초기 단차 0.5㎛의 패턴을 가지는 웨이퍼를 제조했다. 이 웨이퍼를 전술한 조건에 따라 연마를 행하여, 글로벌 단차가 2000Å 이하가 될 때의, 25㎛ 스페이스의 바닥 부분의 삭감량을 측정함으로써 평가했다. 평탄성은 삭감량의 값이 작을수록 우수하다고 할 수 있다.

(스크래치의 평가)

전술한 조건에 따라 8 인치의 더미 웨이퍼를 4장 연마하고, 그 후, 두께 10000Å의 열산화막을 퇴적시킨 웨이퍼를 1분간 연마하였다. 그리고, KLA 텐콜사가 제조한 결함 평가 장치(Surfscan SP1)를 사용하여, 연마 후의 웨이퍼 상에 0.2㎛ 이상의 조흔(條痕)이 몇 개 있는지를 측정하였다.

[실시예 1]

반응 용기에 이소시아네이트 말단 프리폴리머(유니로얄사 제조, 아디프렌 L-325) 100 중량부 및 실리콘계 계면활성제(도레이?다우코닝?실리콘사 제조, SH-192) 3 중량부를 부가하여 혼합하고, 80℃로 조정하여 감압 하에서 탈포시켰다. 그 후, 교반 날개를 사용하여, 회전수 900 rpm으로 반응계 내에 기포를 받아들이도록 약 4분간 강하게 교반을 행하였다. 거기에 미리 120℃에서 용융시킨 4,4'-메틸렌비스(o-클로로아닐린)(이하라케미컬사 제조, 이하라큐아민 MT) 22 중량부, 및 물 0.3 중량부를 첨가했다. 전술한 혼합액을 약 1분간 교반한 후, 금형(가로 800 mm, 세로 1300 mm, 높이 35 mm)에 액면 높이가 33 mm로 될 때까지 주입했다. 그 후, 상기 금형 상면에, φ 3mm의 벤트홀이 10점 형성된 상측 덮개를 씌워 형 체결을 행하였다. 그 후, 혼합액을 60℃에서 가열하여 반응 경화시키면서, 혼합액의 점도가 10 Pa?s를 초과했을 때 금형의 측면을 움직여서 금형의 가로 폭을 800 mm로부터 700 mm까지 압축하고, 혼합액이 유동하지 않게 될 때까지 그 상태를 유지하였다. 그리고, 벤트홀로부터는 여분의 혼합액이 배출되고 있었다. 그 후, 110℃에서 6시간 포스트큐어링을 행하여, 폴리우레탄 수지 발포체 블록을 얻었다.

밴드 쏘 타입의 슬라이서(펙켄사 제조)를 사용하여 상기 폴리우레탄 수지 발포체 블록을, 도 2에 나타낸 바와 같이 블록의 평면에 대하여 30°의 각도를 형성하여 슬라이스하여, 폴리우레탄 수지 발포체 시트(비중: 0.83, D 경도: 53도)를 얻었다. 다음으로, 버핑기(아미텍사 제조)를 사용하여, 두께 1.27 mm가 될 때까지 상기 시트의 표면 버핑 처리를 행하여, 두께 정밀도가 균일한 시트로 만들었다. 그리고, 버핑 처리에 있어서는, 먼저 120메쉬의 연마재가 부착된 벨트 샌더(리켄코런덤사 제조)를 사용하고, 다음으로, 240메쉬의 연마재가 부착된 벨트 샌더(리켄코런덤사 제조)를 사용하고, 마지막으로 400메쉬의 연마재가 부착된 벨트 샌더(리켄코런덤사 제조)를 사용하여 마무리하였다. 이 버핑 처리를 행한 시트를 직경 600 mm의 크기로 타발(打拔)하고, 표면에 φ 1.6 mm의 펀칭 가공을 행하여 연마 시트를 얻었다. 이 연마 시트의 펀칭 가공면과 반대측의 면에 적층기를 사용하여, 양면 테이프(세키스이화학공업사 제조, 더블택 테이프)를 접착하였다. 또한, 코로나 처리를 행한 쿠션 시트(도레이사 제조, 폴리에틸렌 폼, 도레이 페프, 두께 0.8 mm)의 표면을 버핑 처리하고, 이것을 적층기를 사용하여 상기 양면 테이프에 접합시켰다. 또한, 쿠션 시트의 다른 면에 적층기를 사용하여 양면 테이프를 접합하여 연마 패드를 제조하였다.

[실시예 2]

블록의 평면에 대하여 5°의 각도를 형성하여 슬라이스하여, 폴리우레탄 수지 발포체 시트를 제조한 점 이외는, 실시예 1과 동일한 방법으로 연마 패드를 제조하였다.

[실시예 3]

블록의 평면에 대하여 45°의 각도를 형성하여 슬라이스하여, 폴리우레탄 수지 발포체 시트를 제조한 점 이외는, 실시예 1과 동일한 방법으로 연마 패드를 제조하였다.

[비교예 1]

블록의 평면에 대하여 수평으로 슬라이스하여, 폴리우레탄 수지 발포체 시트를 제조한 점 이외는, 실시예 1과 동일한 방법으로 연마 패드를 제조하였다.

[비교예 2]

블록의 평면에 대하여 50°의 각도를 형성하여 슬라이스하여, 폴리우레탄 수지 발포체 시트를 제조한 점 이외는, 실시예 1과 동일한 방법으로 연마 패드를 제조하였다.

[비교예 3]

물을 첨가하지 않은 점 이외는 실시예 1과 동일한 방법으로 기포 분산 우레탄 조성물을 조제했다. 상기 기포 분산 우레탄 조성물을 금형(가로 800 mm, 세로 1300 mm, 높이 35 mm)에 주입하였다. 그 후, 상기 조성물을 60℃에서 가열하여 반응 경화시켰다. 그 후, 110℃에서 6시간 포스트큐어링을 행하여, 폴리우레탄 수지 발포체 블록을 얻었다. 그 후, 실시예 1과 동일한 방법으로 연마 패드를 제조하였다. 그리고, 제조한 폴리우레탄 수지 발포체 시트의 비중은 0.82, D 경도는 52도였다.

[표 1]

[산업상 이용가능성]

본 발명의 연마 패드는, 렌즈, 반사 미러 등의 광학 재료나 실리콘 웨이퍼, 하드디스크용의 유리 기판, 알루미늄 기판, 및 일반적인 금속 연마 가공 등의 고도의 표면 평탄성이 요구되는 재료의 평탄화 가공을 안정적이면서도 높은 연마 효율로 행할 수 있다. 본 발명의 연마 패드는, 특히 실리콘 웨이퍼 및 그 위에 산화물층, 금속층 등이 형성된 디바이스를 평탄화하고,, 나아가서는 이들 산화물층이나 금속층을 적층?형성하기 전에 평탄화하는 공정에 바람직하게 사용할 수 있다.

1: 연마 패드(연마층) 2: 연마 정반
3: 연마제(슬러리) 4: 연마 대상물(반도체 웨이퍼)
5: 지지대(폴리싱 헤드) 6, 7: 회전축
8: 폴리우레탄 수지 발포체 블록 9: 폴리우레탄 수지 발포체 시트
10: 장축 11: 시트의 두께 방향
12: 타원 기포 13: 절단 위치

Claims

타원 기포를 가지는 연마층을 포함하는 연마 패드에 있어서,
상기 타원 기포의 장축(長軸)은 연마층의 두께 방향에 대하여 5°?45° 경사져 있는, 연마 패드.
제1항에 있어서,
상기 타원 기포는, 평균 장경(長徑) L과 평균 단경(短徑) S의 비(L/S)가 1.1?3인, 연마 패드.
제1항에 있어서,
상기 타원 기포 수의 비율이, 전체 기포의 50% 이상인, 연마 패드.
제1항에 있어서,
상기 연마층이 폴리우레탄 수지 발포체로 형성된, 연마 패드.
제1항에 기재된 연마 패드를 사용하여 반도체 웨이퍼의 표면을 연마하는 공정을 포함하는 반도체 디바이스의 제조 방법.