CN107646138A - 研磨垫制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明的研磨垫的制造方法包括：混合多个聚合物来生成粘度为20000cps(25℃)～40000cps(25℃)的氨基甲酸酯预聚物的步骤；向上述氨基甲酸酯预聚物混合非活性气体和沸点为60℃～150℃的低沸点发泡剂的步骤；以及使所生成的上述混合物在规定的模板中进行凝胶化及固化，来制造包括多孔性孔隙的研磨层的步骤。

Description

研磨垫制造方法

技术领域

本发明涉及研磨垫制造方法，更详细地，涉及以可捕集规定大小的浆料的方式构成的研磨垫制造方法。

背景技术

化学机械平坦化/研磨(CHEMICAL MECHANICAL PLANARIZATION/CHEMICALMECHANICAL POLISHING，以下称为化学机械抛光(CMP))工序作为用于对半导体元件进行全局平坦化而采用的工序，随着晶片的大口径化、高集成化、线宽的微细化及配线结构的多层化趋势，成为更重要的工序。

在化学机械抛光工序中研磨速度和平坦化程度很重要，根据研磨装置的工序条件及作为所使用的消耗性部件的研磨浆料和研磨垫而定。尤其，研磨垫可在与晶片表面相接触的状态下使所供给的研磨浆料均匀地分散于晶片的上部，通过研磨浆料内部的研磨粒子和研磨垫的多个表面突起来产生物理去除作用。

此时，与晶片直接接触的研磨垫表面需通过维持研磨浆料饱和的状态来使研磨浆料的流动变得顺畅。为此，用于在研磨垫表面形成微细孔(例如，气孔)的多个技术在美国专利第5578362号、韩国专利公开第2001-2696号、韩国专利公开第2001-55971号等中得到公开。

如上所述，为了增大化学机械抛光工序的研磨垫的作用及性能，在研磨垫内维持研磨浆料的饱和状态尤为重要，因此，在研磨垫的上部形成多种槽(Groove)，上述槽用于形成大的浆料流动，除此之外，通过借助微细多孔性物质的开放来在研磨垫表面形成如上所述的微细孔。

但是，其中，关于形成槽的技术以试图形成多种图案的方式得到发展，但是，用于形成微细孔的多孔性孔隙技术局限于限制性地利用特定孔隙形成方法。

即，以往的孔隙形成方法各具优缺点，在实际的化学机械抛光工序中，以将这种优缺点考虑在内的方式通过调整工序来进行使用。

但是，随着半导体工序要求更加细致和精致，化学机械抛光工序也进一步提升对多孔性孔隙的生成技术的要求，以便做出应对。

尤其，以往形成于研磨垫的孔隙并不具有微细且达到规定范围的尺寸，因此，在要求精致和细致的技术领域中，无法形成完好的化学机械抛光工序。

例如，以往公开过仅利用非活性气体来形成孔隙的技术，最近，为了精致的化学机械抛光工序，包含于研磨垫内的孔隙的平均尺寸应为31μm以下，其变动幅度应达到最小化，但是，通过如上所述的以往的仅利用非活性气体的技术来生成的孔隙的平均尺寸无法满足上述条件。

并且，利用化学发泡剂来生成孔隙的以往的方法可同时生成小到数十μm大小达到数千μm大小的孔隙，与生成大小均匀的孔隙还相去甚远。

发明内容

技术问题

本发明为了应对如上所述的以往的要求而提出，其目的在于提供如下的研磨垫制造方法：当进行化学机械抛光工序时，以均匀、微细的大小捕集研磨浆料，来使研磨性能和平坦化性能最大化。

解决问题的手段

为了实现如上所述的目的，本发明的研磨垫的制造方法包括：混合多个聚合物来生成粘度为20000cps(25℃)～40000cps(25℃)的氨基甲酸酯预聚物的步骤；向上述氨基甲酸酯预聚物混合非活性气体和沸点为60℃～150℃的低沸点发泡剂的步骤；以及使所生成的上述混合物在规定的模板中进行凝胶化及固化，来制造包括多孔性孔隙的研磨层的步骤。

其中，可将以所生成的混合物的总体积为基准的5％～40％的非活性气体和0.1％～10％的低沸点发泡剂混合到上述氨基甲酸酯预聚物。

其中，本发明还可包括如下步骤：混合具有4价以上的官能基的聚丙二醇来生成上述氨基甲酸酯预聚物，通过混合所生成的氨基甲酸酯预聚物和固化剂来形成三维结合结构的聚氨酯。

其中，通过对研磨层进行加工来在表面分布借助上述多孔性孔隙开放而成的多个气孔。

附图说明

图1为本发明一实施例的研磨垫的剖视图。

图2为安装有图1的研磨垫的研磨装置的简图。

图3为示出对基于以往的方式和本发明的方式的聚氨酯结构进行比较的图。

图4为示出对基于以往的方式和本发明的方式生成的研磨垫表面的化学机械抛光前后状态进行比较的图。

图5为示出在本发明的方式中基于氨基甲酸酯预聚物的粘度的孔隙尺寸的图，图6为示出基于发泡剂沸点的孔隙尺寸的图，图7为示出基于非活性气体含量的孔隙尺寸的图。

图8为示出对基于以往的方式和本发明的方式生成的研磨垫内的孔隙的大小及状态进行比较的图。

图9至图10为示出对基于以往的方式和本发明的方式生成的研磨垫的研磨性能和使用寿命性能进行比较的图。

图11为示出通过本发明的各实施例生成的孔隙的状态的图。

图12为示出对在基于以往的方式和本发明的方式生成的研磨垫的层工序过程中的表面粗糙度及刮痕相关结果值进行比较的图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明进行详细说明。

以下，本发明的各实施例为用于帮助理解本发明的一例，本发明并不局限于上述实施例。尤其，本发明可由包括于各实施例的个别功能或个别步骤中的至少一种组合构成。

图1为通过本发明一实施例的制造方法来制造的研磨垫100的剖视图，图2示出通过利用研磨垫100来对硅晶片7进行研磨的旋转型研磨装置1。

如图1所示，本发明一实施例的研磨垫100包括支撑层110及研磨层120。

如图2所示，支撑层110为使研磨垫100向研磨装置1的板3附着的部分。支撑层110由对向硅晶片7加压的力具有复原性的物质构成，上述硅晶片7为装入于与板3相向的头部5的被研磨对象，起到使形成于其上部的研磨层120以与硅晶片7对应地被均匀的弹力支撑的作用。

因此，主要由非多孔性的固体均匀弹性体材质形成，优选地，硬度低于形成于其上部的研磨层120。

并且，支撑层110也可通过使至少一部分透明或半透明来能够以可使得用于检测被研磨对象表面160的平坦度的光束透射的方式构成。

在图2中，将形成有金属、绝缘层等的被研磨膜的晶片7作为被研磨对象来例示，但可将要形成薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)的基板、玻璃基板、陶瓷基板、聚合物塑料基板等多种基板作为被研磨对象来使用。而且，根据情况，可无支撑层110地构成研磨垫100。

并且，在图2中示出研磨垫100的形状为圆形的情况，以使其适合于旋转型研磨装置1，并可根据研磨装置1的形态变形为长方形、正方形等的多种形态。

如图2所示，研磨层120为与作为被研磨对象的晶片7直接接触的部分。研磨层120可混合规定的研磨层120形成物质或通过化学结合而成。即，形成研磨层120的聚合物基质130由已公知的多种组成物形成，对公知的材质及形成物质的说明可省略一部分，以属于本发明的特征的部分为主进行说明。

优选地，聚合物基质130由对研磨浆料13具有不溶性的物质形成，上述研磨浆料13为用于实现平坦化的化学溶液。例如，如图2所示，可由通过研磨装置1的喷嘴11所供给的研磨浆料13无法渗透的物质形成。

上述聚合物基质130可通过聚合物基质形成用物质间的化学结合或物理混合来形成。

其中，聚合物基质形成用物质可为选自由聚氨酯、聚醚、聚酯、聚砜、聚丙烯、聚碳酸酯、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙酸乙烯酯、聚氯乙烯、聚乙烯亚胺、聚醚砜、聚醚酰亚胺、聚酮、三聚氰胺、尼龙及氟化烃组成的组中的一种或它们的混合物。

聚亚烷基二醇化合物可为从由向包含水或活性氢的化合物添加烯化氧的形态的化合物组成的组中选择的一种或它们的混合物。

在本发明中，尤其，4价以上的官能基，即，混合具有4价以上的羟基(-OH)的聚合物(如一例，聚丙二醇)来生成聚合物基质130。

在此情况下，相比于仅混合具有2价或3价官能基的聚丙二醇的以往的情况，可有效提高相比费用的研磨垫100的性能。

例如，在研磨层120由聚氨酯形成的情况下，如图3的(c')部分所示，在通过以往的方式生成的聚氨酯结构中～C-O分子的反复性二维结合过多，因此，相对呈现柔韧(flexible)的特性。

但是，如本发明，在混合具有4价以上的官能基的聚丙二醇(参照图3的(a)部分)来形成聚氨酯的情况下，如图3的(c)部分所示，其形成的聚氨酯结构具有三维结构，上述三维结构具有高交联度，进而具有网状结构，因此，相比于以往，呈现更加刚强的特性。

此时，优选地，以所生成的氨基甲酸酯预聚物的质量为基准，包含1％～30％的具有4价以上的羟基的聚合物。

例如，在混合具有2价羟基的聚合物、具有3价羟基的聚合物、具有4价以上的羟基的聚合物来形成氨基甲酸酯预聚物的情况下，具有4价以上的羟基的聚合物的重量比率可为氨基甲酸酯预聚物的1％～30％。

在具有4价以上的羟基的聚合物的重量比率小于所有氨基甲酸酯预聚物的1％的情况下，通过具有4价以上的羟基的聚合物来产生三维结合的可能性急剧减少，最终对提高交联度没有大的影响，并且，在具有4价以上的羟基的聚合物的重量比率大于所有氨基甲酸酯预聚物的30％的情况下，4价柔韧的研磨体的物性明显变差，反而，在研磨层生成工序中，物理上很难控制相应氨基甲酸酯预聚物。

因此，优选地，以所生成的所有氨基甲酸酯预聚物的重量为基准，混合1％～30％的具有4价以上的羟基的聚合物。

在形成于研磨垫100表面160的孔隙气孔141'区域中，一边进行化学机械抛光工序，一边产生釉面化(glazing)现象(一边通过高压力和摩擦逐渐磨损孔隙气孔周围，一边使孔隙被氨基甲酸酯堵塞并被碾碎的现象)，如本发明，在具有网状结构的聚氨酯的情况下，在进行化学机械抛光的研磨垫100的使用寿命(life time)期间，孔隙的形态可继续恒定维持。

图4为对这种以往的方式和本发明的效果进行比较的图。

图4的(a')部分为通过以往的方式生成的研磨垫100的化学机械抛光工序前的表面160放大照片，图4的(b')部分为通过以往的方式生成的研磨垫100的化学机械抛光工序后的表面160放大照片。

并且，图4的(a)部分为通过本发明的方式生成的研磨垫100的化学机械抛光工序前的表面160放大照片，图4的(b)部分为通过本发明的方式生成的研磨垫100的化学机械抛光工序后的表面160放大照片。

若比较图4的(b')部分和图4的(b)部分，在根据本发明混合具有4价以上的官能基的聚丙二醇来形成聚氨酯的情况下，相比于以往，可确认，在化学机械抛光工序后也维持通过研磨垫100表面160的孔隙的气孔141'形态，并在其孔隙气孔141'无法产生釉面化(glazing)。

即，在化学机械抛光工序中，在使用研磨垫100的使用寿命(life time)期间，研磨性需恒定维持，若研磨垫100上部的孔隙被堵塞并产生釉面化(glazing)，则研磨性能逐渐降低，最终产生研磨垫100的使用时间受限的问题，若如本发明似地持续维持孔隙的形态，则研磨垫100的研磨性能不会降低并恒定维持，最终，提高研磨垫100的使用寿命，因此，可节减研磨垫100的更换费用。

并且，在生成聚合物基质130的中间过程中生成聚合物预聚物，优选地，上述聚合物预聚物的粘度为20000cps(25℃)～40000cps(25℃)。

上述聚合物预聚物的粘度如后述内容，与用于生成研磨层120内的多孔性孔隙的非活性气体及低沸点发泡剂一同决定所生成的孔隙尺寸，将在后述中对其进行详细说明。

上述研磨层120可包括多孔性孔隙，如后述内容，上述多孔性孔隙通过混合非活性气体和低沸点发泡剂来生成，在其他条件相同的情况下，根据非活性气体和低沸点发泡剂的混合比率来对孔隙尺寸进行控制。

如上所述，可在研磨层120内包括多孔性孔隙，在与晶片7直接接触的研磨层120表面160可排列多个微细气孔141'，上述多个微细气孔141'通过上述多孔性孔隙141来定义并开放。

其中，气孔141'通过各多孔性孔隙141来定义并开放意味着随着通过使基于在研磨层120内所包含的非活性气体及低沸点发泡剂的多孔性孔隙向外部露出，基于相应非活性气体和低沸点发泡剂的孔隙区域被留作气孔141'，从而可从外部捕集多个规定物质。

在研磨工序中，随着研磨垫100被磨损，嵌入的多个多孔性孔隙141连续地向研磨层120表面160露出来形成气孔141'，其通过研磨浆料13被取代。因此，在研磨表面160仅存在作为研磨层120材料的聚合物基质130，因此，研磨垫100的不均匀磨损将不会产生，可均匀地对作为被研磨对象的硅晶片7进行研磨。

在本发明中，如上所述，研磨垫100所包含的多孔性孔隙通过非活性气体和低沸点发泡剂来生成。

其中，非活性气体的原子价为“0”，因此，可意味着在化学性质稳定的气体，包括氦(He)、氖(Ne)、氩(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)、氡(Rn)等非活性气体。进而，除元素周期表上的Ⅷ族元素以外，如N2等的不与聚合物基质130进行反应的气体也属于非活性气体，例如，只要是不参与氨基甲酸酯反应的气体，则均属于非活性气体。

而且，发泡剂混合于规定原料来通过借助热量的气化或反应来产生大量的气泡，大致分为化学发泡剂和物理发泡剂。

化学发泡剂利用异氰酸酯基的活性来在通过与水等产生反应而生成的二氧化碳发泡，因此，水被用作发泡剂，物理发泡剂通过混入气体或者使用分解型或蒸发型发泡剂来产生反应热量，由此形成气泡，因此，不进行高分子反应。上述发泡剂的种类及特征为已公知的内容，因而省略对其的更详细说明。

在本发明中，另一特征利用为上述发泡剂中沸点为60℃～150℃的低沸点发泡剂，对此的补充说明在后边详述。

但是，优选地，研磨垫100内的孔隙尺寸均匀地生成，并且，为了应对近期半导体领域中的微细工序等，优选地，生成微米单位的微细的孔隙尺寸(尤其，31μm以下)。

即，通过以往所知的技术或通常所想的方式无法满足所有要求事项，在本发明中，通过如上所述的构成来满足所有上述要求事项。

如下对本发明的研磨垫100制造方法的一例和其带来的效果进行说明。

首先，通过混合多个聚合物来生成粘度为20000cps(25℃)～40000cps(25℃)的氨基甲酸酯预聚物。

生成氨基甲酸酯预聚物本身属于普通技术，但是，本实施例的特征在于，所生成的氨基甲酸酯预聚物的粘度为20000cps(25℃)～40000cps(25℃)。

尤其，通过混合具有4价以上的官能基的聚丙二醇来生成氨基甲酸酯预聚物，通过混合所生成的氨基甲酸酯预聚物和固化剂来形成三维结合结构的聚氨酯。三维结合结构的效果如上所述。

接着，向上述氨基甲酸酯预聚物混合非活性气体和沸点为60℃～150℃的低沸点发泡剂。

此时，以所生成的混合物的总体积为基准，非活性气体和低沸点发泡剂的混合比率如下：非活性气体为5％～40％，低沸点发泡剂为0.1％～10％。

接着，进行凝胶化及固化反应(步骤S110)。即，将混合物向规定形状的模板内部注入并通过凝胶化及固化过程进行固体化。此时，凝胶化反应在80度至90度的温度中以5分钟至30分钟的时间进行，固化反应可在80度至120度的温度中以20小时至24小时的时间进行，但是，为了寻找最佳条件，具体工序温度及时间可有多种变化。

最终，对以规定形状固化的结果物进行加工(步骤S120)。加工包括脱模、裁剪、表面160加工处理及清洗工序等。首先，将所固化的反应物从模板取出并切断，以使其具有规定厚度和模样及形状。为了提高生产率，可通过铸件及挤出成型等的聚合物片(sheet)制造领域中所公知的任意方法使研磨层120形成于片的上部。而且，优选地，在研磨层120的表面160形成多种形态的槽，上述多种形态的槽用于使研磨浆料13向研磨层120的作业表面160均匀地供给。

之后，通过清洗工序形成研磨层120。当进行清洗工序时，研磨层120表面160的液相微小成分141被洗脱，使开放于研磨层120表面160的气孔141'分布。此时，优选地，通过使用使洗脱的液相微小成分141无法在研磨层120表面160残留的清洗液来进行清洗工序。

可仅通过研磨层120形成研磨垫100，但是，根据需求，通过在研磨垫100制造工序领域中众所周知的方法制造支撑层110，使支撑层110与研磨层120相结合来形成研磨垫100。

因此，在所生成的研磨层120内可生成与以往无法比较的微细且尺寸均匀的孔隙。

图5为示出基于非活性气体为5％、发泡剂为10％、发泡剂沸点为60度时的氨基甲酸酯预聚物粘度的孔隙(在研磨层120内生成的孔隙)尺寸的图，图6为示出基于氨基甲酸酯预聚物粘度为20000cps(25℃)、非活性气体为5％、发泡剂为10％时的发泡剂沸点的孔隙尺寸的图，图7为示出基于非活性气体含量的孔隙尺寸。

参照图5，可知，当氨基甲酸酯预聚物的粘度为4000cps时所生成的平均孔隙尺寸为180μm，当氨基甲酸酯预聚物的粘度为10000cps时所生成的平均孔隙尺寸为80μm，当氨基甲酸酯预聚物的粘度为15000cps时所生成的平均孔隙尺寸为45μm，当氨基甲酸酯预聚物的粘度为20000cps时所生成的平均孔隙尺寸为31μm，当氨基甲酸酯预聚物的粘度为30000cps时所生成的平均孔隙尺寸为26μm，当氨基甲酸酯预聚物的粘度为40000cps时所生成的平均孔隙尺寸为26μm，当氨基甲酸酯预聚物的粘度为52000cps时所生成的平均孔隙尺寸为25μm。

即，当氨基甲酸酯预聚物的粘度大于20000cps(25℃)时，可知，生成30μm以下的孔隙。

并且，当氨基甲酸酯预聚物的粘度大于40000cps(25℃)时，由于粘度过大，因而难以实质性地进行控制，为了控制粘性过大的氨基甲酸酯预聚物，装置费用明显增加，因此，优选地，氨基甲酸酯预聚物的粘度为40000cps(25℃)以下。

参照图6，可知，当发泡剂沸点为40℃时所生成的孔隙的平均尺寸为60μm，当发泡剂沸点为60℃时所生成的孔隙的平均尺寸为31μm，当发泡剂沸点为80℃时所生成的孔隙的平均尺寸为28μm，当发泡剂沸点为100℃时所生成的孔隙的平均尺寸为26μm，当发泡剂沸点为120℃时所生成的孔隙的平均尺寸为24μm，当发泡剂沸点为150℃时所生成的孔隙的平均尺寸为21μm。

即，在发泡剂沸点大于60℃的情况下，可知，生成30μm以下的孔隙。在发泡剂沸点大于150℃的情况下，由于发泡速度的降低，反应时间明显变长，通过发泡所生成的孔隙数量也减少，使研磨垫的浆料捕集效率降低。

因此，优选地，利用具有150℃以下的沸点的发泡剂。

而且，参照图7，随着非活性气体和低沸点发泡剂的比率改变，可知，孔隙尺寸在改变，可知，在非活性气体为5％以上、低沸点发泡剂为10％以下的情况下，可生成31μm以下的孔隙。其中，在非活性气体的体积比率大于30％的情况下，通过降低研磨垫的比重来降低研磨垫固有的功能，即，研磨功能的研磨效率。因此，非活性气体的体积比率不能大于30％。

并且，低沸点发泡剂以最小0.1％以上的体积比率进行混合，但是，若低沸点发泡剂的混合体积比率小于0.1％的情况下，如同仅存在非活性气体的情况，将无法生成均匀、微细的孔隙。

即，在此情况下，主要生成大于31μm的多个孔隙，因而低沸点发泡剂的混合体积比率至少在0.1％以上。

以下，通过比较本发明的具体实验例进行说明，只要是本技术领域中的熟练技术人员，则可充分技术性地导出未在此记载的内容，因此，省略其说明。当然，本发明的范畴并不局限于以下多个实验例。

实验例1

向200kg的反应器投入70kg的聚四亚甲基二醇(分子量1000)、30kg的聚丙二醇(分子量1000)、60kg的三维甲苯二异氰酸酯，并在70～80℃的温度中以4～5小时进行反应，来制造了最终产品的异氰酸根(NCO)含量为9.0％的异氰酸酯预聚物。

所制造的异氰酸酯预聚物的粘度为35000cps(25℃)。

实验例2

向200kg的反应器投入80kg的聚四亚甲基二醇(分子量1000/800＝8/2)、20kg的聚丙二醇(分子量1000/2000＝5/5，f＝4)、67kg的甲苯二异氰酸酯，并在70～80℃的温度中以4～5小时进行反应，来制造了最终产品的异氰酸根含量为9.0％的异氰酸酯预聚物。所制造的异氰酸酯预聚物的粘度为30000cps(25℃)。

实验例3

利用铸造机(Casting Machine)并通过5000rpm的混合头(Mixing head)使100kg的实验例1的异氰酸酯预聚物和29kg的MOCA、非活性气体吐出。此时，将作为非活性气体的N2气体(gas)以30％的体积比向混合头投入。

之后，将混合物立即向四边形模板注入。所注入的反应液具有1分钟的薄膜晶体管(TFT)，在以30分钟的时间进行凝胶化之后在100℃温度的烘箱中以20小时的时间进行固化。

将所制造的固化物从模板中取出，对表面160进行裁剪来制造研磨垫100的研磨层120。

研磨层120表面160的平均孔隙尺寸大致为40μm以上，孔隙图像如图8的(a)部分所示。此为通过以往的方式所生成，通过上述方式所制造的研磨垫100的研磨性能、使用寿命等呈现于图9至图10。

作为参照，在图9至图10中，除实验例3以外，还一同公开了通过以往的方式包括固相胶囊孔隙、液相孔隙的研磨垫100的性能数据。

实验例4

利用铸造机并通过5000rpm的混合头使100kg的实验例2的异氰酸酯预聚物和29kg的MOCA、非活性气体和低沸点发泡剂吐出。此时，将10％的体积比的作为非活性气体的N2气体、8％的低沸点发泡剂投入于混合头。

之后，将混合物立即向四边形模板注入。所注入的反应液具有1分钟的薄膜晶体管，在以30分钟的时间进行凝胶化之后在100℃温度的烘箱中以20小时的时间进行固化。将所制造的固化物从模板中取出，对表面160进行裁剪来制造研磨垫100的研磨层120。

研磨层120表面160的平均孔隙尺寸为29μm，孔隙图像在图8的(b)部分及图11中示出。若对图8的(b)部分和图8的(a)部分进行比较，则孔隙的平均尺寸更小，可知，其大小变化非常均匀。即，如图8的(b)部分所示，即使通过以往的方式，也可生成个别孔隙的尺寸为31μm以下的孔隙，但是，多个孔隙的大小不均匀，还可生成很大的孔隙，最终，平均尺寸也变大。

即，所生成的孔隙的平均尺寸为31μm以下，仅在满足本发明的特定条件的情况下，使其最大限度地均匀。

实验例5

利用铸造机并通过5000rpm的混合头使100kg的实验例2的异氰酸酯预聚物和29kg的MOCA、非活性气体和低沸点发泡剂吐出。此时，将15％的体积比的作为非活性气体的N2气体、6％的低沸点发泡剂投入于混合头。

之后，将混合物立即向四边形模板注入。所注入的反应液具有1分钟的薄膜晶体管，在以30分钟的时间进行凝胶化之后在100℃温度的烘箱中以20小时的时间进行固化。将所制造的固化物从模板中取出，对表面160进行裁剪来制造研磨垫100的研磨层120。

研磨层120表面160的平均孔隙尺寸为27μm，孔隙图像如图11所示。研磨性能和使用寿命性能在图9至图10中示出。

实验例6

利用铸造机并通过5000rpm的混合头使100kg的实验例2的异氰酸酯预聚物和29kg的MOCA、非活性气体和低沸点发泡剂吐出。此时，将18％的体积比的作为非活性气体的N2气体、4％的低沸点发泡剂投入于混合头。

之后，将混合物立即向四边形模板注入。所注入的反应液具有1分钟的薄膜晶体管，在以30分钟的时间进行凝胶化之后在100℃温度的烘箱中以20小时的时间进行固化。将所制造的固化物从模板中取出，对表面160进行裁剪来制造研磨垫100的研磨层120。

研磨层120表面160的平均孔隙尺寸为24μm，孔隙图像如图11所示。

实验例7

利用铸造机并通过5000rpm的混合头使实验例2的100kg的异氰酸酯预聚物和29kg的MOCA、非活性气体和低沸点发泡剂吐出。此时，将20％的体积比的作为非活性气体的N2气体、2.0％的低沸点发泡剂向混合头投入。

之后，将混合物立即向四边形模板注入。所注入的反应液具有1分钟的薄膜晶体管，在以30分钟的时间进行凝胶化之后在100℃温度的烘箱中以20小时的时间进行固化。将所制造的固化物从模板中取出，对表面160进行裁剪来制造研磨垫100的研磨层120。

研磨层120表面160的平均孔隙尺寸为21μm，孔隙图像如图11所示。

观察在图9至图10示出的对于氧化铈浆料(Ceria Slurry)、钨浆料(W slurry)工序的研磨性能及使用寿命评价结果，根据本发明，当对通过混用低沸点发泡剂和非活性气体构成的研磨垫100和通过以往的方式所制造的垫进行比较时，可知，呈现优秀的研磨特性，使用寿命的性能也恒定维持。

并且，通过本发明的方式可使研磨垫内的孔隙尺寸小且均匀，可缩短孔隙与孔隙之间的距离，如图12的(a)部分所示，在通过与以往仅使用非活性气体的情况进行比较来根据本发明同时使用非活性气体和发泡剂的情况下，可通过在表面粗糙度参数上降低Rsm值来期待提高研磨垫的化学机械抛光性能。

如图12的(b)部分所示，通过上述方式降低的Rsm值可减少在化学机械抛光工序中所产生的垫磨损磨粒的大小(Pad Wear Debris size)，如图12的(c)部分所示，通过减少缺陷(Defect)及刮痕(Scratch)来增加半导体生产收率。图12的(b)部分和图12的(c)部分中的“混用空隙(pore)”正是意味着通过本发明的方式同时利用非活性气体和发泡剂的情况。

在如上所述的多个实验例中，混合非活性气体和低沸点发泡剂的状态的温度可选自60℃～150℃的温度范围。

另一方面，本发明并不局限于如上所述的特定实施例，可在不超出本发明的要旨的范围内，能够以多种方式进行变形及修改来实施。

若这种变形及修改属于所附的发明要求保护范围，则包含在本发明，这是显而易见的。

产业上的可利用性

如上所述，根据本发明，可使在研磨垫内生成的孔隙的尺寸达到31μm以下，从而可进行符合10nm级微细化半导体工序的化学机械抛光工序。

并且，可使孔隙尺寸的大小变化最小化，即，使多个孔隙具有相当均匀的尺寸，从而保证研磨垫性能的可靠性。

Claims (6)

1.一种研磨垫的制造方法，其特征在于，包括：

步骤a，混合多个聚合物来生成25℃条件下的粘度为20000cps～40000cps的氨基甲酸酯预聚物；

步骤b，向上述步骤a中的氨基甲酸酯预聚物混合非活性气体和沸点为60℃～150℃的低沸点发泡剂；以及

步骤c，使通过上述步骤b生成的混合物在规定的模板中进行凝胶化及固化，来制造包括多孔性孔隙的研磨层。

2.根据权利要求1所述的研磨垫的制造方法，其特征在于，在上述步骤b中，使得将以在上述步骤b中所生成的混合物的总体积为基准的5％～30％的非活性气体和0.1％～10％的低沸点发泡剂混合到上述步骤a中的氨基甲酸酯预聚物来生成的多个孔隙的平均尺寸达到31μm以下。

3.根据权利要求1所述的研磨垫的制造方法，其特征在于，通过使上述步骤a还包括如下的步骤来生成抑制产生釉面化现象的研磨层：混合具有4价以上的羟基的聚合物来生成上述氨基甲酸酯预聚物，通过混合所生成的氨基甲酸酯预聚物和固化剂来形成三维结合结构的聚氨酯。

4.根据权利要求3所述的研磨垫的制造方法，其特征在于，为了生成上述氨基甲酸酯预聚物而混合的聚合物为选自由聚丙二醇、聚氨酯、聚醚、聚酯、聚砜、聚丙烯、聚碳酸酯、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙酸乙烯酯、聚氯乙烯、聚乙烯亚胺、聚醚砜、聚醚酰亚胺、聚酮、三聚氰胺、尼龙及氟化烃组成的组中的一种或它们的混合物。

5.根据权利要求3所述的研磨垫的制造方法，其特征在于，以所生成的氨基甲酸酯预聚物的质量为基准，包含1％～30％的上述具有4价以上的羟基的聚合物。

6.根据权利要求1所述的研磨垫的制造方法，其特征在于，还包括对上述研磨层进行加工来在表面分布借助上述多孔性孔隙开放而成的多个气孔的步骤。