화학 기계적 연마 패드 document_id A220623023255

폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리부타디엔 및 폴리올레핀 연마 패드와 같은 중합체 연마 패드는 빠르게 성장하는 전자 산업에서 기판 평탄화를 위해 시판 중인 제품을 대표한다. 평탄화를 요구하는 전자 산업 기판은 규소 웨이퍼, 패턴화 웨이퍼, 평면 패널 표시장치 및 자기 저장 디스크를 포함한다. 평탄화에 추가로, 연마 패드는 과도한 수의 결점, 예를 들어 스크래치 또는 기타 웨이퍼 불균일성을 도입하지 않는 것이 필수적이다. 또한, 연마 패드의 평탄화 및 결점도 (defectivity) 성능이 전자 공학 산업의 계속된 발전으로 더욱 크게 요구되고 있다. 예를 들어, 반도체 생산은 전형적으로 다수의 화학 기계적 평탄화 (CMP) 공정을 포함한다. 각 CMP 공정에서, 연마제-함유 연마 슬러리 또는 무-연마제 반응성 액체와 같은 연마 용액과 조합된 연마 패드는 후속 층의 수용을 위해 평탄화하거나 또는 평탄도를 유지하는 방식으로 잉여 물질을 제거한다. 이들 층의 적층은 집적 회로를 형성하는 방식으로 조합된다. 이러한 반도체 장치의 조립은 보다 높은 작업 속도, 보다 낮은 누설 전류 및 감소된 전력 소비를 갖춘 장치에 대한 요구로 인해 점점 복잡해져가고 있다. 장치 구조의 관점에서, 이는 더욱 미세한 특징부 기하구조 (feature geometry) 및 증가된 수의 금속화 수준으로 해석된다. 이렇게 증가하는 엄격한 장치 설계 요건은 패턴 밀도의 상응하는 증가와 함께 더욱 더 작은 선 간격을 채택하게 만들고 있다. 장치의 더 작은 규모 및 복잡성 증가는 연마 패드 및 연마 용액과 같은 CMP 소모품에 대한 요건의 엄격화로 이어진다. 추가로, 집적 회로의 특징부 크기 (feature size)가 감소함에 따라, 스크래칭과 같은 CMP-유래의 결점이 보다 큰 문제가 되고 있다. 더욱이, 집적회로의 필름 두께 감소는 웨이퍼 기판에 허용가능한 지형 (topography)을 제공하는 것과 동시에 결점의 개선을 필요로 하며, 이러한 지형 요건은 더욱 엄격한 평탄성, 선 디슁 (dishing) 및 소특징부 배열의 부식 연마 사양을 요구한다. 전통적으로, 주조 폴리우레탄 연마 패드는 집적 회로 제조에 사용되는 대부분의 연마 작업에 기계적 집적성 및 화학적 내성을 제공하였다. 전형적인 패드는 웨이퍼 균일성 및 물질 제거 속도를 향상시키는 표면 질감 (texture)의 생성을 위해 공극율, 거대 홈 (macrogroove) 또는 천공 및 다이아몬드 컨디셔닝의 조합에 의존하였다. 다이아몬드 컨디셔닝은 정상 상태의 연마 성능을 유지하기 위해 주기적인 "외부계 (ex-situ)" 방식 또는 연속적인 "동일계 (in-situ)" 방식으로 실시할 수 있으며, 컨디셔닝이 없을 경우 패드가 광택이 나고 그의 연마 성능을 잃어버리게 될 것이다. 연마 표준이 수년에 걸쳐 엄격해지면서, 대부분의 팹 (fab)은 동일계 컨디셔닝에 의존하여 허용가능한 제거 속도를 유지한다. 추가로, 팹은 증가된 안정성 및 증가된 제거 속도를 달성하기 위해 더욱 적극적인 다이아몬드 컨디셔닝을 이용하게 되었다. 로잉 (Lawing)의 미국 특허 제6,899,612호은 연마 패드의 평탄화 성능을 최적화하기 위한 제어된 다이아몬드 컨디셔닝을 통한 표면 형상 (morphology)을 개시하고 있다. 연마 성능을 위한 컨디셔닝 최적화에 추가로, 차세대 연마 패드는 우수한 평탄화와 낮은 웨이퍼 결점도의 조합을 달성하는 특화된 중합체 매트릭스를 함유한다. 불운하게도, 이들 고성능 연마 패드 중 일부는 허용가능한 연마 성능, 예를 들어 가장 요구되는 연마 응용을 위한 제거 속도가 부족하다. 이들 고성능 연마 패드의 연마 성능 개선에 대한 요구가 있다. 003c#발명의 설명003e# 본 발명의 한 면은 4,000 psi (27.6 MPa) 이상의 벌크 최대 인장강도, 개방 기포 공극을 갖는 연마 표면, 및 평균 직경이 1 내지 50 ㎛이고 연마 표면 밑에 위치한 연마 패드의 1 내지 40 부피％이고 1 내지 10 ㎛의 지수 감쇠 상수 (exponential decay constant; τ)을 특징으로 하는 밀폐 기포 공극을 갖는 중합체 매트릭스를 갖고, τ 값 이하의 특징적인 절반 높이 절반 폭 (W1/2)을 갖는 연마제로 주기적 또는 연속적 컨디셔닝을 수행함으로써 발달된 질감을 갖는, 반도체, 광학 및 자기 기판 중 하나 이상을 평탄화하는데 적합한 연마 패드를 제공한다. 본 발명의 또다른 면은 4,000 psi (27.6 MPa) 이상의 벌크 최대 인장강도, 개방 기포 공극을 갖는 연마 표면, 및 평균 직경이 1 내지 50 ㎛이고 연마 표면 밑에 위치한 연마 패드의 2 내지 30 부피％이고 1 내지 5 ㎛의 지수 감쇠 상수 (τ)을 특징으로 하는 밀폐 기포 공극을 갖는 중합체 매트릭스를 갖고, τ 값 이하의 특징적인 절반 높이 절반 폭 (W1/2)을 갖는 연마제로 주기적 또는 연속적 컨디셔닝을 수행함으로써 발달된 질감을 갖는, 반도체, 광학 및 자기 기판 중 하나 이상을 평탄화하는데 적합한 연마 패드를 제공한다.