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技術 ウェーハ研磨装置用研磨パッド

出願人 エスケイ・シルトロン・カンパニー・リミテッド
発明者 イ,スン・ウォン
出願日 2019年5月27日 (1年6ヶ月経過) 出願番号 2019-098388
公開日 2020年3月19日 (9ヶ月経過) 公開番号 2020-040198
状態 未査定
技術分野 洗浄、機械加工
主要キーワード パッド基板 中央領 厚さ減少 パッド厚 ペットフィルム 摩耗度 研磨負荷 AP層
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2020年3月19日)のものです。
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図面 (9)

課題

間歇的な片摩耗を制御できるウェーハ研磨装置研磨パッドを提供する。

解決手段

ウェーハ研磨装置用研磨パッド200は、ウェーハWと直接接触する上部面を有する第1NAP層210、第1NAP層の下部に配置されて第1NAP層を支持する第2NAP層220、及び第2NAP層の下部に配置されて定盤附着するペットフィルム層230を含む。第1および第2NAP層の圧縮率硬度が最適に選択されている。また、第1および第2NAP層はポリウレタンを含むスエード材質である。

概要

背景

概要

間歇的な片摩耗を制御できるウェーハ研磨装置研磨パッドを提供する。ウェーハ研磨装置用研磨パッド200は、ウェーハWと直接接触する上部面を有する第1NAP層210、第1NAP層の下部に配置されて第1NAP層を支持する第2NAP層220、及び第2NAP層の下部に配置されて定盤附着するペットフィルム層230を含む。第1および第2NAP層の圧縮率硬度が最適に選択されている。また、第1および第2NAP層はポリウレタンを含むスエード材質である。

目的

本発明は、ウェーハと直接接触する上部面を有する第1NAP層、前記第1NAP層の下部に配置されて前記第1NAP層を支持する第2NAP層及び前記第2NAP層の下部に配置されて定盤に附着するペットフィルム(PET Film)層を含むウェーハ研磨装置用研磨パッドを提供する

効果

実績

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請求項1

ウェーハ直接接触する上部面を有する第1NAP層;前記第1NAP層の下部に配置されて前記第1NAP層を支持する第2NAP層; 及前記第2NAP層の下部に配置されて定盤附着するペットフィルム(PETFilm)層を含むウェーハ研磨装置研磨パッド

請求項2

前記第1NAP層の圧縮率は、12%以下である、請求項1に記載のウェーハ研磨装置用研磨パッド。

請求項3

前記第1NAP層の硬度は、22゜以上である、請求項1に記載のウェーハ研磨装置用研磨パッド。

請求項4

前記第2NAP層の圧縮率は、10%ないし30%である、請求項1に記載のウェーハ研磨装置用研磨パッド。

請求項5

前記第2NAP層の弾性率は、95%以上である、請求項1に記載のウェーハ研磨装置用研磨パッド。

請求項6

前記第2NAP層の硬度は、19゜ないし26゜である 、請求項1に記載のウェーハ研磨装置用研磨パッド。

請求項7

前記第1、2NAP層の厚さは、それぞれ0.30〜0.40mmである、請求項1に記載のウェーハ研磨装置用研磨パッド。

請求項8

前記ペットフィルム層の厚さは、0.10〜0.30mmである、請求項1に記載のウェーハ研磨装置用研磨パッド。

請求項9

前記第1、2NAP層は、ポリウレタンを含むスエード(Suede)材質である、請求項1ないし請求項8のいずれか一項に記載のウェーハ研磨装置用研磨パッド。

請求項10

前記第1NAP層と第2NAP層を結合させる接着層をされに含む、請求項1に記載のウェーハ研磨装置用研磨パッド。

技術分野

0001

本発明は、ウェーハ研磨装置研磨パッドに関し、より詳細には圧縮率が減少して硬度が上昇する研磨パッドに関する。

発明の背景になる技術

0002

シリコンウェーハの製造工程は、単結晶インゴット(Ingot)を製造するための単結晶成長(Growing)工程と、単結晶インゴットをスライシング(Slicing)して薄い円板状のウェーハを得るスライシング(Slicing)工程と、前記スライシング工程によって得られたウェーハの割れ、歪みを防止するためにその外周部を加工する外周グラインディング(Edge Grinding)工程と、ウェーハに残存する機械的加工による損傷(Damage)を除去するラッピング(Lapping)工程と、ウェーハを鏡面化する研磨(Polishing)工程と、研磨されたウェーハに付着した研磨剤異物を除去する洗浄(Cleaning)工程とで構成される。

0003

この中でウェーハ研磨工程は、1次研磨、2次研磨、3次研磨などの様々なステップを経て行われ、ウェーハ研磨装置を通じて行われ得る。

0004

一般的に、ウェーハ研磨装置の研磨パッドは、研磨パッドの使用時間が増加することによって、研磨パッドの厚さが減少し、研磨へッドがウェーハに加える圧力は一定に維持されて、研磨パッドの使用前半部に比べて研磨パッドの厚さが薄い状態でウェーハを研磨するようになる。これに伴って、ウェーハのエッジ領域で研磨パッドと接しない露出領域が増加してエッジロールオフが増加するという問題点がある。

発明が解決しようとする課題

0005

したがって、本発明は、ウェーハの研磨工程を行う間に研磨パッドの経時変化によるエッジロールオフの増加及び研磨中に発生する間歇的な片摩耗を制御できるウェーハ研磨装置用研磨パッド及びその製造方法を提供しようとする。

課題を解決するための手段

0006

本発明は、ウェーハと直接接触する上部面を有する第1NAP層、前記第1NAP層の下部に配置されて前記第1NAP層を支持する第2NAP層及び前記第2NAP層の下部に配置されて定盤附着するペットフィルム(PET Film)層を含むウェーハ研磨装置用研磨パッドを提供する。

0007

実施例によって、前記第1NAP層の圧縮率は12%以下であり得る。

0008

実施例によって、前記第1NAP層の硬度は22゜以上であり得る。

0009

実施例によって、前記第2NAP層の圧縮率は10%ないし30%であり得る。

0010

実施例によって、前記第2NAP層の弾性率は95%以上であり得る。

0011

実施例によって、前記第2NAP層の硬度は19゜ないし26゜であり得る。

0012

実施例によって、前記第1、2NAP層の厚さはそれぞれ0.30〜0.40mmであり得る。

0013

実施例によって、前記ペットフィルム層の厚さは0.10〜0.30mmであり得る。

0014

実施例によって、前記第1、2NAP層はポリウレタンを含むスエード材質であり得る。

0015

実施例によって、前記第1NAP層と第2NAP層とを結合させる接着層をされに含むことができる。

0016

前記本発明の様態は、本発明の望ましい実施例のうち一部に過ぎず、本発明の技術的特徴が反映された多様な実施例が当該技術分野の通常的な知識を有する者によって以下で上述する本発明の詳細な説明を基盤導出されて理解され得る。

発明の効果

0017

本発明のウェーハ研磨装置用研磨パッドは、ウェーハと接触するパッド表面層の硬度及び弾性率が増加して、研磨パッドの使用時間が増加してエッジ部分はげる問題が発生しないので、研磨されるウェーハのエッジ領域の平坦度が低下することを防止することができる。

0018

本発明で得られる効果は、以上で言及した効果に制限されず、言及していないまた別の効果は、下記の記載から本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者にとって明確に理解されるであろう。

図面の簡単な説明

0019

以下に添付される図面は、本発明に関する理解の一助とするためのものであって、詳細な説明と共に本発明に対する実施例を提供する。ただし、本発明の技術的特徴が特定図面に限定されるものではなく、各図面で開示する特徴は互いに組み合わされて新しい実施例に構成され得る。

0020

本発明の研磨装置による第1研磨パッドを示した図である。
本発明の第1研磨パッドでパッド基板層の弾性率が増加する場合、第1研磨パッドの除去量プロファイルを示した図である。
本発明の第1研磨パッドでパッド基板層の圧縮率が減少し、硬度が上昇する場合、第1研磨パッドの除去量プロファイルを示した図である。
本発明の第1研磨パッドでパッド表面層の圧縮率が減少し、硬度が上昇する場合、第1研磨パッドの除去量プロファイルを示した図である。
本発明の第2研磨装置による第2研磨パッドを示した図である。
本発明の第2研磨パッドの使用時間の増加によるパッドの厚さの変化を示した図である。
本発明の研磨装置による第1、2研磨パッドのESFQDMEANを比較した図である。
本発明の第2研磨パッドによる除去量プロファイルを示した図である。

実施例

0021

以下、本発明を具体的に説明するため、実施例を挙げて説明し、発明に対する理解を助けるために添付図面を参照して詳細に説明しようとする。

0022

しかし、本発明の一実施例に係る実施例は、様々な他の形態に変形され得、本発明の範囲が下で詳述する実施例に限定されるものと解釈されてはいけない。本発明の実施例は当業界で平均的な知識を有した者に対して本発明をより完全に説明するために提供されるものである。

0023

また、以下で用いられる「第1」及び「第1」、「上部」及び「下部」などのような関係的用語は、その実体または要素などの間におけるどのような物理的または論理的関係または手順を必ず要求したり内包したりせず、ある一の実体または要素を他の実体または要素と区別するためにのみ利用され得る。

0024

図1は、本発明の研磨装置による第1研磨パッドを示した図である。

0025

研磨装置による第1研磨パッド100は、NAP層110及び不織布層120を含むことができる。

0026

NAP層110は、第1研磨パッド100の上部層を成し、ウェーハと接触しつつ研磨を行うことができる。NAP層110は、第1研磨パッド100のパッド表面層と呼ばれ得る。前記NAP層110は、ポリウレタンを含むスエード材質で構成され得る。このとき、NAP層110は、既に設定された硬度以上のスエード(Suede )材質を含むことができる。

0027

不織布層120は、上述したNAP層110の下部に配置され得る。不織布層120は、第1研磨パッド100のパッド基板層と呼ばれ得る。不織布層120は、NAP層110と結合してNAP層110が安定的に機能できるようにNAP層110を支持することができる。

0028

図2は、本発明の第1研磨パッドでパッド基板層の弾性率が増加する場合、第1研磨パッドの除去量プロファイルを示した図である。

0029

第1研磨パッド100において、弾性率を向上するための不織布層120の構成を下記表1のように有し得る。

0030

0031

表1を参照すると、比較例1は、不織布層120の弾性率の数値が83%であり、比較例2は、不織布層120の弾性率の数値が87%であり、比較例3は、不織布層120の弾性率の数値が93%であり得る。図2を参照すると、比較例1ないし3による第1研磨パッド100の除去量プロファイルにおいて、縦軸は研磨パッドによる除去量が増加する方向であり、横軸はウェーハの直径を示した図である。

0032

比較例1による第1研磨パッド100の使用時間に応じて、第1研磨パッド100の使用時間の前半部でエッジ領域の段差が10nmであり、第1研磨パッド100の使用時間の後半部でエッジ領域の段差が35nmである。したがって、比較例1による第1研磨パッド100の使用時間の前半部と後半部におけるエッジロールオフの程度は25nmであり得る。

0033

比較例2による第1研磨パッド100の使用時間に応じて、第1研磨パッド100の使用時間の前半部でエッジ領域の段差が9nmであり、第1研磨パッド100の使用時間の後半部でエッジ領域の段差が29nmである。したがって、比較例2による第1研磨パッド100の使用時間の前半部と後半部におけるエッジロールオフの程度は20nmであり得る。

0034

比較例3による第1研磨パッド100の使用時間に応じて、第1研磨パッド100の使用時間の前半部でエッジ領域の段差が8nmであり、第1研磨パッド100の使用時間の後半部でエッジ領域の段差が26nmである。したがって、第1研磨パッド100の使用時間の前半部と後半部のエッジロールオフの程度は18nmであり得る。

0035

第1研磨パッド100による不織布層120の弾性率が増加する場合、第1研磨パッド100の厚さの回復性が増加し、不織布層120の弾性率が大きいほど第1研磨パッド100の使用時間の前半部に対して使用時間の後半部でエッジ領域における除去量変化が少なくなる効果がある。

0036

したがって、第1研磨パッド100で不織布層120の弾性率が増加する場合、ウェーハの直径方向に対する除去量を見ると、ウェーハの中央領域に比べてエッジ領域にいくほど除去量が小くなるようになって研磨パッドの使用時間の後半部でエッジロールオフが改善する効果を有し得る。

0037

図3は、本発明の第1研磨パッドでパッド基板層の圧縮率が減少し、硬度が上昇する場合、第1研磨パッドの除去量プロファイルを示した図である。

0038

比較例1、4、5による第1研磨パッド100の除去量プロファイルにおいて、縦軸は第1研磨パッド100による除去量が増加する方向であり、横軸はウェーハの直径を示した図である。

0039

第1研磨パッド100において、圧縮率を減少させ、硬度を上昇させるための不織布層120の構成は下記表2の通りであり得る。

0040

0041

表2を参照すると、比較例1は、不織布層120の圧縮率数値が13%であり、不織布層120の硬度数値が44゜である。比較例4は、不織布層120の圧縮率数値が10%であり、不織布層120の硬度数値が48゜である。比較例5は、不織布層120の圧縮率数値が6。5%であり、不織布層120の硬度数値が53゜である。図3を参照すると、比較例1、4、5による第1研磨パッド100の除去量プロファイルにおいて、縦軸は第1研磨パッド100による除去量が増加する方向であり、横軸はウェーハの直径を示した図である。

0042

比較例1による第1研磨パッド100の使用時間に応じて、第1研磨パッド100の使用時間の前半部でエッジ領域の段差が10nmであり、第1研磨パッド100の使用時間の後半部でエッジ領域の段差が35nmである。したがって、第1研磨パッド100の使用時間の前半部と後半部のエッジロールオフの程度は25nmであり得る。

0043

比較例4による第1研磨パッド100の使用時間の前半部でエッジ領域の段差が10nmであり、第1研磨パッド100の使用時間の後半部でエッジ領域の段差が27nmである。したがって、第1研磨パッド100の使用時間の前半部と後半部のエッジロールオフの程度は17nmであり得る。

0044

比較例5の第1除去プロファイル310を参照すると、第1研磨パッド100の使用時間の前半部でエッジ領域の段差が8nmであり、第1研磨パッド100の使用時間の後半部でエッジ領域の段差が21nmである。したがって、第1研磨パッド100の使用時間の前半部と後半部のエッジロールオフの程度は13nmであり得る。

0045

したがって、第1研磨パッド100による不織布層120の圧縮率を減少させ、硬度を上昇する場合、第1研磨パッド100の使用時間の前半部に対する使用時間の後半部の除去プロファイルの変化が少なくなる効果がある。

0046

しかし、比較例5の第2除去プロファイル320を参照すると、不織布層120の圧縮率減少及び/または硬度上昇によって間歇的にウェーハの一側面の除去量と反対領域の除去量の差が大きくなって片摩耗が発生し得る。すなわち、不織布層120の圧縮率減少及び硬度上昇時にスラー里供給に悪影響を及ぼして第1研磨パッド100に片摩耗が発生する問題点が発生し得る。

0047

したがって、第1研磨パッド100で不織布層120の圧縮率が減少し、硬度が上昇する場合、第1研磨パッド100の使用時間の前半部に対して使用時間の後半部でウェーハのエッジ領域における除去量の変化が少なくなるが、ウェーハの均一な研磨のためにはエッジ領域における片摩耗が発生して、エッジロールオフの改善効果が減少するようになる。

0048

図4は、本発明の第1研磨パッドでパッド表面層の圧縮率が減少し、硬度が上昇する場合、第1研磨パッドの除去量プロファイルを示した図である。

0049

第1研磨パッド100において、NAP層110の圧縮率を減少させ、硬度を上昇させるための構成を下記表3のように有し得る。

0050

0051

表3を参照すると、比較例1は、NAP層110の圧縮率数値が31.5%であり、NAP層110の硬度数値が14゜である。比較例6は、NAP層110の圧縮率数値が26.5%であり、NAP層110の硬度数値が18゜である。比較例7は、NAP層110の圧縮率数値が12%であり、NAP層110の硬度数値が22゜である。図4を参照すると、比較例1、6、7に示された第1研磨パッド100の除去量プロファイルにおいて、縦軸は研磨パッドによる除去量が増加する方向であり、横軸はウェーハの直径を示した図である。

0052

比較例1による第1研磨パッド100の使用時間の前半部でエッジ領域の段差が10nmであり、第1研磨パッド100の使用時間の後半部でエッジ領域の段差が35nmである。したがって、第1研磨パッド100の使用時間の前半部と後半部のエッジロールオフの程度は25nmであり得る。

0053

比較例6による第1研磨パッド100の使用時間の前半部でエッジ領域の段差が6nmであり、第1研磨パッド100の使用時間の後半部でエッジ領域の段差が19nmである。したがって、第1研磨パッド100の使用時間の前半部と後半部のエッジロールオフの程度は7nmであり得る。

0054

比較例7による第1研磨パッド100の使用時間の前半部でエッジ領域の段差が5nmであり、第1研磨パッド100の使用時間の後半部でエッジ領域の段差が17nmである。したがって、第1研磨パッド100の使用時間の前半部と後半部のエッジロールオフの程度は12nmであり得る。

0055

したがって、第1研磨パッド100によるNAP110層の圧縮率が減少し、硬度が上昇する場合、第1研磨パッド100の使用時間の前半部に対して使用時間の後半部でウェーハのエッジ領域における除去量の変化が少なくなって、摩耗度の改善によるエッジロールオフ及び経時変化が改善できる効果がある。

0056

図5は、本発明の第2研磨装置による第2研磨パッドを示した図である。

0057

図5を参照すると、研磨装置による第2研磨パッド200は、二重のNAP層に形成され得る。

0058

第2研磨パッド200は、パッド表面層として第1NAP層210が配置され、パッド基板層として第2NAP層220が配置され得る。

0059

第1NAP層210は、第2研磨パッド200の上部層を形成し、ウェーハと接触しつつ研磨を行うことができる。第1NAP層210は、エッジロールオフ減少及び摩耗度改善に卓越な性能を有するように既に設定された硬度以上のスエード(Suede)材質を含むことができる。このとき、第1NAP層210の厚さは0.30〜0.40mmであり得る。

0060

第2NAP層220は、上述した第1NAP層210の下部に配置され得る。第2NAP層220は、第1NAP層210と結合して、第1NAP層210が安定的に機能できるように第1NAP層210を支持することができる。また、第2NAP層220は、厚さ減少及び回復に卓越な性能を有するように既に設定された弾性率以上のスエード(Suede)材質を含むことができる。このとき、第2NAP層220の厚さは0.30〜0.40mmであり得る。

0061

第2研磨パッド200は、前記第2NAP層220の下部に配置されて定盤に附着するペットフィルム層(PET(Polyethylene terephthalate)Film)230を含むことができる。

0062

ペットフィルム層230は、パッドのワープ(Warp)特性制御と定盤付着時の気泡浸透を阻むことができる。ペットフィルム層230の場合、圧縮量が0に近いためペットフィルム層230の厚さを既に設定された厚さに製作して研磨負荷による過熱及び片摩耗が発生することを抑制することができる。このとき、ペットフィルム層230の厚さは0.10〜0.30mmであり得る。

0063

接着層240は、第1NAP層210と第2NAP層220との間に位置し、第1NAP層210と第2NAP層220とを結合させることができる。例えば、接着層240は、第1NAP層210の下部面と第2NAP層220の上部面とを付着させる接着剤または接着テープであり得る。

0064

第2研磨パッド200において、硬度及び弾性率を上昇させるための第1NAP層210及び第2NAP層220の構成は、下記表4のような特性を有し得る。

0065

0066

表4を参照すると、第2研磨パッド200の第1NAP層210は、圧縮率数値が12%以下であり、第1NAP層210の硬度数値は22゜以上であり得る。第2研磨パッド200の第2NAP層220は、圧縮率数値が1〜30%以下であり、第2NAP層220の弾性率は、95%以上であり、第2NAP層220の硬度数値は、19〜26゜であり得る。

0067

図6は、本発明の第2研磨パッドの使用時間増加によるパッド厚さの変化を示した図である。

0068

図6を参照すると、第2研磨パッド200の厚さを示したグラフの縦軸は研磨パッドの厚さが増加する方向であり、横軸はパッド使用時間が増加する方向である。

0069

第2研磨パッド200の使用時間増加に応じて前半部、中半部、後半部の研磨パッド全体の厚さをそれぞれ図示した。第2研磨パッド200の厚さを比べると、第2研磨パッド200の使用時間が増加することによって、第1NAP層210及び第2NAP層220の厚さが減少するようになり、ペットフィルム層230の厚さは一定に維持される傾向を見せる。

0070

図7は、本発明の研磨装置による第1、2研磨パッドのESFQDMEANを比較した図である。

0071

図7に示されたグラフの縦軸は、ESFQD(Edge sector Site Frontside reference Q(Site least square plane)Derivation))が増加する方向であり、横軸は研磨パッドの使用時間が増加する方向である。

0072

ESFQDは、Edge sector Site Frontside reference Q(Site least square plane)Derivationの略字であって、+値または−値を有し得る。

0073

図7を参照すると、第1グラフ710は、第1研磨パッド100によるESFQMEANの変化であり、第2グラフ720は、第2研磨パッド200によるESFQD MEANの変化である。

0074

第1研磨パッド100によるESFQDMEAN値は、パッド使用時間が増加することによって減少し、第2研磨パッド200によるESFQD MEAN値もパッド使用時間が増加することによって減少する傾向を見せる。

0075

このとき、研磨パッド使用時間の増加によって第2研磨パッド200によるESFQDMEAN値が第1研磨パッド100によるESFQD MEAN値より減少率が小さいので、第2研磨パッド200のエッジ領域で平坦度が改善したことを示すことができる。

0076

図8は、本発明の第2研磨パッドによる除去量プロファイルを示した図である。

0077

図8を参照すると、第2研磨パッド200は第2研磨パッド200の使用時間の前半部でエッジ領域の段差が5nmであり、第2研磨パッド200の使用時間の後半部でエッジ領域の段差が12nmである。したがって、第2研磨パッド200の使用時間の前半部と後半部のエッジロールオフの程度は7nmであり得る。

0078

したがって、第2研磨パッド200は、第1研磨パッド100に比べて研磨パッドの使用時間の前半部に対して使用時間の後半部で除去プロパイルの変化が少なくなって、摩耗度の改善によるエッジロールオフ及び経時変化を改善する効果があり得る。

0079

以上、実施例に説明された特徴、構造、効果などは本発明の少なくとも一つの実施例含まれ、必ずしも一つの実施例にのみ限定されるものではない。さらに、各実施例において例示された特徴、構造、効果などは実施例が属する分野における通常の知識を有する者によって他の実施例に対しても組合せるか、または変形して実施可能である。したがって、このような組合せと変形に関係した内容は、本発明の範囲に含まれるものと解釈されるべきである。

0080

100、200:研磨パッド110:NAP層
120:不織布層210:第1NAP層
220:第2NAP層 230:ペットフィルム層
240:接着層

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