CN115674006A - 抛光垫及利用其的半导体器件的制造方法 - Google Patents

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CN115674006A CN202210879205.6A CN202210879205A CN115674006A CN 115674006 A CN115674006 A CN 115674006A CN 202210879205 A CN202210879205 A CN 202210879205A CN 115674006 A CN115674006 A CN 115674006A
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Abstract

本发明提供一种抛光垫及利用其的半导体器件的制造方法，所述抛光垫应用终点检测用窗，所述窗在抛光垫中作为局部异质性部件不对抛光性能造成不利影响，而是能够通过这种窗导致的特定结构反而在缺陷防止等方面提供改善的抛光性能，所述抛光垫包括：抛光层，包括作为抛光面的第一面和作为其相反面的第二面，并且包括从所述第一面贯穿至所述第二面的第一通孔，窗，设置在所述第一通孔内，以及孔隙，位于所述第一通孔的侧面和所述窗的侧面之间；在所述第一面和所述窗的最上端面之间包括所述孔隙的开口部，所述孔隙的开口部的宽度大于0.00μm。

Description

抛光垫及利用其的半导体器件的制造方法
技术领域
涉及一种作为半导体器件的制备过程的一部分，用于半导体基板的化学机械平坦化工艺的抛光垫及使用该抛光垫的半导体器件的制备方法。
背景技术
化学机械平坦化(Chemical Mechanical Planarization，CMP)或者化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing，CMP)工艺可以在各种领域中用于各种目的。CMP工艺在抛光对象的规定的被抛光面上进行，可以用于平坦化被抛光面、除去凝集的物质、解决晶格损伤、去除划痕与污染源等。
半导体工艺的CMP工艺技术可根据抛光对象膜质或者抛光后的表面的形状来进行分类。例如，可以按抛光对象膜质分为单晶硅(single silicon)或者多晶硅(polysilicon)，也可以按杂质的种类分为各种氧化膜或者钨(W)、铜(Cu)、铝(Al)、钌(Ru)、钽(Ta)等金属膜CMP工艺。并且，还可以按抛光后的表面的形状来分为改善基板表面的粗糙度的工艺、平坦化多层电路布线导致的高度差的工艺、以及用于抛光后选择性形成电路布线的器件分离工艺。
可以在半导体器件的制造过程中多次应用CMP工艺。半导体器件包括多个层，并且每个层都包括复杂且微细的电路图案。另外，在最近的半导体器件中，单个芯片大小减小，且各层的图案都向着更复杂且微细的方向进化。因此，在半导体器件的制备过程中，CMP工艺的目的已经扩展到不仅包括电路布线的平坦化，还包括电路布线的分离及布线表面的改善等，其结果正在要求更加精密可靠的CMP性能。
这种用于CMP工艺的抛光垫作为通过摩擦来将被抛光面加工至目的水平的工艺用部件，在抛光后的被抛光对象的厚度均匀度、被抛光面的平坦度、抛光质量等方面可视为最重要的因素之一。
发明内容
发明要解决的问题
一实施例的目的在于提供一种应用终点检测用窗的抛光垫，在该抛光垫中，最小化因在所述抛光垫中应用作为局部异质性部件的所述窗而可能对抛光性能造成不利影响的可能性，实质上反而提供积极的效果。
另一实施例的目的在于提供一种应用所述抛光垫的半导体器件的制造方法，导入所述窗的所述抛光垫的特定结构与抛光工艺相关的最佳工艺条件相结合，从而尤其在缺陷防止等方面确保优异的品质。
用于解决问题的手段
在一实施例中，提供一种抛光垫，包括：抛光层，包括作为抛光面的第一面和作为所述第一面的相反面的第二面，并且包括从所述第一面贯穿至所述第二面的第一通孔，窗，设置在所述第一通孔内，以及孔隙，位于所述第一通孔的侧面和所述窗的侧面之间；在所述第一面和所述窗的最上端面之间包括所述孔隙的开口部，所述孔隙的开口部的宽度大于0.00μm。
所述孔隙的开口部的宽度可以为50μm至500μm。
所述孔隙具有在从所述第一面向所述第二面的方向上增加的体积梯度或者减小的体积梯度，所述第一通孔的侧面和所述窗的侧面形成的角度可以为大于0°且60°以下。
当所述孔隙具有体积在从所述第一面向所述第二面的方向上增加的结构时，所述窗的最下端面的面积与所述窗的最上端面的面积之比可以为0.950以上且小于1.000。
当所述孔隙具有体积在从所述第一面向所述第二面的方向上减小的结构时，所述窗的最下端面的面积与所述窗的最上端面的面积之比为大于1.000且1.050以下。
所述第一面可以包括至少一个沟槽，所述沟槽的深度可以为100μm至1500μm，宽度可以为0.1mm至20mm。
所述第一面可以包括多个沟槽，所述多个沟槽可以包括同心圆形沟槽，所述同心圆形沟槽中相邻的两个沟槽之间的间隔为2mm至70mm。
所述抛光垫还可以包括支撑层，设置在所述抛光层的所述第二面侧，并且包括与所述第一通孔连接的第二通孔，所述支撑层包括所述抛光层侧的第三面和作为所述第三面的相反面的第四面，所述第二通孔小于所述第一通孔，以及所述窗由所述第三面支撑。
在另一实施例中，提供一种抛光垫，包括：抛光层，包括作为抛光面的第一面和作为所述第一面的相反面的第二面，并且包括从所述第一面贯穿至所述第二面的第一通孔，以及窗，设置在所述第一通孔内；在所述第一通孔的侧面和所述窗的侧面之间包括孔隙；在所述第一面和所述窗的最上端面之间包括所述孔隙的开口部，所述抛光垫的以下第1式的值为大于0.00且15.00以下，
第1式：
W×(1-D)
在所述第1式中，所述W为所述孔隙的开口部的宽度(μm)值，所述D为相对于所述抛光层中所述第一通孔的体积1.00的所述窗的体积的比值。
在又另一实施例中，提供一种半导体器件的制备方法，包括如下步骤：提供具有抛光层的抛光垫，所述抛光层包括作为抛光面的第一面和作为所述第一面的相反面的第二面，包括从所述第一面贯穿至所述第二面的第一通孔，并且包括设置在所述第一通孔内的窗，以及将抛光对象的被抛光面设置成与所述第一面接触后，在加压条件下使所述抛光垫和所述抛光对象彼此相对旋转的同时抛光所述抛光对象；所述抛光对象包括半导体基板，所述抛光垫在所述第一通孔的侧面和所述窗的侧面之间包括孔隙，并且在所述第一面和所述窗的最上端面之间包括所述孔隙的开口部，所述孔隙的开口部的宽度大于0.00μm。
发明效果
一实施例的所述抛光垫作为应用终点检测用窗的抛光垫，最小化因在所述抛光垫中应用作为局部异质性部件的所述窗而可能对抛光性能造成不利影响的可能性，并且由所述窗造成的孔隙和孔隙的开口部满足特定结构，从而能够在缺陷防止等方面提供改善的抛光性能。
另一实施例的所述抛光垫作为应用终点检测用窗的抛光垫，最小化因在所述抛光垫中应用作为局部异质性部件的所述窗而可能对抛光性能造成不利影响的可能性，并且由所述窗造成的孔隙的开口部的宽度和所述窗的体积之间满足特定相关关系，从而反而能够在缺陷防止等方面提供改善的抛光性能。
又另一实施例的所述半导体器件的制造方法作为应用上述抛光垫制造半导体器件的方法，上述抛光垫的特征与以最佳方式设计的所述半导体器件制造过程中的工艺条件相结合，从而在缺陷防止等方面确保优异的品质。
附图说明
图1概略性地示出了一实施例的所述抛光垫在厚度方向上的截面。
图2概略性地示出了另一实施例的所述抛光垫在厚度方向上的截面。
图3概略性地示出了又另一实施例的所述抛光垫在厚度方向上的截面。
图4A放大示出了所述图1的A部分，图4B放大示出了所述图2的B部分。
图5概略性地放大示出了作为所述抛光层10的抛光面的所述第一面11的一部分。
图6概略性地放大示出了所述图5的C部分。
图7概略性地示出了另一实施例的所述抛光垫在厚度方向上的截面。
图8是概略性地示出一实施例的所述半导体器件的制造方法的示意图。
图9A至图9G是概略性地示出各实施例和比较例的窗形状的立体图。
100，200，300，100'：抛光垫
10：抛光层
11：抛光面，第一面
12：第二面
13：第一通孔
14：第二通孔
15：孔隙
16：孔隙的开口部
20：支撑层
21：第三面
22：第四面
30：窗
40：第一粘合层
50：第二粘合层
111：沟槽
112：气孔
113：细微凹入部
具体实施方式
参照下面的实现例或者实施例，将清楚地理解本发明的优点、特征以及其实现方法。然而，本发明不限于下面公开的实现例或者实施例，而是可以以各种不同的形式实现。下面明示的实现例或者实施例仅为了使本发明的公开完整，并向本发明所属技术领域的普通技术人员提供本发明的范围而提供，并且本发明的范围由权利要求的范围定义。
为了清楚地表达图中的各个层和区域，将厚度进行放大并示出。并且在附图中，为了方便说明，将部分层和区域的厚度夸大示出。在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的构成要素。
另外，在本说明书中，当层、膜、区域、板等的一部分被称为在另一部分的“上面”、“上”或者“上方”时，这不仅包括直接位于另一部分“上方”的情况，还包括中间还有其他部分的情况。相反，当某个部分被称为直接位于另一部分“上方”时，意味着中间没有其他部分。同时，当层、膜、区域、板等的一部分被称为在另一部分的“下面”或者“下方”时，这不仅包括直接位于另一部分“下方”的情况，还包括中间还有其他部分的情况。相反，当某个部分被称为直接位于另一部分“下方”时，意味着中间没有其他部分。
在本说明书中，“第一”或“第二”等修饰语是用于区分其上位构成不同的情况，仅这些修饰并不意味着相互的构成具体为不同的类型。
以下，对根据本发明的实现例进行详细说明。
在本发明的一实施例中，提供一种抛光垫，包括：抛光层，包括作为抛光面的第一面和作为其相反面的第二面，并且包括从所述第一面贯穿至所述第二面的第一通孔，窗，设置在所述第一通孔内，以及孔隙，位于所述第一通孔的侧面和所述窗的侧面之间；在所述第一面和所述窗的最上端面之间包括所述孔隙的开口部，所述孔隙的开口部的宽度大于0.00μm。
所述抛光垫是需要表面的平坦化等的抛光工艺中所必需的原材料和辅助材料之一，尤其是半导体器件的制备工艺中的重要工艺部件之一。所述抛光垫的目的在于，平坦化不平坦的结构，并且助于去除表面缺陷等后续加工的方便性。虽然抛光工艺用于除了半导体技术领域以外的其他技术领域，但与其他技术领域相比，半导体制备工艺中所需的抛光工艺的精度是最高的。近来，考虑到半导体器件的高度集成和小型化等趋势，整个半导体器件的品质可能会因制备其的过程中的抛光工艺中的微小误差而大大劣化。因此，为了抛光工艺的精细控制(Control)，引入了抛光终点检测技术，使得当半导体基板精确地抛光到所需的程度时停止抛光。具体而言，将具有透光性的窗(Window)导入抛光垫，并且通过利用激光等光信号检测膜质变化来决定终点。这种终点检测用窗作为由与组成抛光垫的基本材料和物性不同的材料和物性构成的部件，被导入后，在抛光层的抛光面局部形成存在异质性的部分。由于在半导体基板的抛光中应用抛光垫的整个抛光面，因此在窗部分对半导体基板的抛光所产生的影响与其他抛光面部分相比相差较大的情况下，存在整体抛光性能下降的隐患。
基于上述观点，一实施例的所述抛光垫包括特定窗结构，在所述第一通孔的侧面和所述窗的侧面之间包括孔隙；在所述第一面和所述窗的最上端面之间包括所述孔隙的开口部，并且所述开口部的宽度大于0.00μm，从而所述窗的局部异质性反而可以获得有助于抛光性能的改善的效果。
图1概略性地示出了一实施例的所述抛光垫在厚度方向上的截面。参照图1，所述抛光垫100包括抛光层10，所述抛光层10可以包括作为抛光面的第一面11和作为所述第一面的相反面的第二面12。所述抛光层10可以包括从所述第一面11贯通到所述第二面12的第一通孔13。所述抛光垫100可以包括设置在所述第一通孔13内的窗30。另外，所述抛光垫100在所述第一通孔13的侧面和所述窗30的侧面之间包括孔隙15。在所述第一面11和所述窗30的最上端面之间包括有所述孔隙的开口部16，所述开口部16的宽度可以大于0.00μm。
所述孔隙15是指在所述第一通孔13的侧面和所述窗30的侧面之间的空的空间，所述抛光垫100包括所述孔隙15，并且所述孔隙形成为所述孔隙的开口部16的宽度大于0.00μm的开放结构，从而能够发挥容纳作为抛光过程中的缺陷发生要素的残留物(debris)等的作用。在半导体器件制造过程中的抛光过程中产生大量的残留物。所述残留物中包括有被修整器等去除的抛光层碎片、抛光浆料的残留物等。当这种残留物残留于抛光面上时，导致半导体基板的表面损伤，可能成为划痕(scratch)等缺陷发生的原因。半导体基板的缺陷成为不良率上升的关键原因，从而通过将其最小化来实质上防止所述缺陷的发生在工艺效率方面可以是必要的。一实施例的所述抛光垫100的孔隙15作为这种残留物的捕获器(trap)发挥功能，从而能够通过实质上防止所述半导体基板上的缺陷的发生来发挥大大提升抛光性能的作用。
为了将在所述抛光面上发生的残留物容纳于所述孔隙15内，一实施例的所述抛光垫在所述第一面11和所述窗30的最上端面之间包括所述孔隙的开口部16，所述开口部16的宽度可以大于约0.00μm，例如，约50μm至约500μm，例如，约50μm至约450μm，例如，约50μm至约400μm，例如，约50μm至350μm，例如，约50μm至约300μm，例如，约50μm以上且小于约300μm。当所述开口部的宽度过大时，存在除了对抛光造成不利影响的残留物之外，在抛光中发挥有效作用的浆料成分也被束缚于所述孔隙15内的隐患。相反，当所述开口部的宽度过小时，存在需要去除的残留物无法移动到所述孔隙15的内部，从而所述孔隙15不能够执行目的功能的隐患。即当所述孔隙的开口部16具有适当范围内的宽度时，仅有效捕获需为去除对象的残留物，从而可以有利于有效提升抛光性能。
在一实施例中，所述抛光垫100的以下第1式的值可以为大于约0.00且约15.00以下。
第1式：
W×(1-D)
在所述第1式中，所述W为所述孔隙的开口部的宽度(μm)值，所述D为相对于所述抛光层中所述第一通孔的体积1.00的所述窗的体积的比值。
在所述第1式中，所述W为以微米(μm)单位表示所述孔隙的开口部16的宽度的数值，所述D为以所述抛光层10中的所述第一通孔13的体积1.00为基准表示所述窗30的体积所占比值的数值。所述第1式为仅利用各个数值来算出的公式值，以没有单位的值进行表示。
在所述D的计算中，所述抛光层10中所述第一通孔13的体积由所述第一通孔13与所述抛光层10的分界边角的宽度、长度以及高度的积算出。所述窗30的体积可以以求出棱锥体体积的方法导出。更具体而言，所述窗30的体积可以以求出四角锥体积的方法导出。即在所述窗30的上表面和下表面中测量面积相对大的表面的宽度和长度，和面积相对小的表面的宽度和长度，然后测量所述窗30的厚度来计算以所述窗30的上表面和下表面中面积相对大的表面为底面的棱锥体的预想高度，然后导出该棱锥体的体积(第一体积)。接下来，计算以所述窗30的上表面和下表面中面积相对小的表面为底面的棱锥体的体积(第二体积)，然后将其从所述第一体积减去，从而可以计算所述窗30的体积。
所述孔隙的开口部16的宽度W决定抛光过程中流入所述孔隙15的残留物的大小，相对于所述第一通孔13的体积的所述窗30的体积的比值D决定所述孔隙15内可装载的残留物的量。因此，以所述W和所述D为构成因子的所述第1式作为表示如下方面的指标，呈现其技术意义：即使所述孔隙15为抛光面上的局部异质结构，然而不对整体抛光性能造成不利影响，反而通过残留物的装载，在缺陷防止等效果方面产生积极影响。
具体而言，所述第1式的值可以为大于约0.00且约15.00以下，例如，可以为大于约0.00且约14.50以下，例如，可以为大于约0.00且约14.00以下，例如，可以为大于约0.00且约12.00以下，例如，可以为大于约0.00且约11.00以下，例如，可以大于约0.00且小于约11.00，例如，可以为约5.00以上且小于约11.00，例如，可以为约5.00至约10.00，例如，可以为约5.00至约9.00。
相对于所述第一通孔13的体积1.00的所述窗30体积的比值D可以为约0.900至约0.999，例如，可以为约0.920至约0.999，例如，可以为约0.940至约0.999，例如，可以为约0.950至约0.980，例如，可以为约0.960至约0.980。当所述体积的比值D满足所述范围时，可以确保装载到所述孔隙15内的残留物的适当水平的量。
即使由相对于所述第一通孔13的体积1.00的所述窗30体积的比值D所表示的所述孔隙15的体积充分大，如果所述开口部16的宽度值W过小，则可能难以实现残留物的流入本身，并且即使所述开口部16的宽度值W充分大，如果所述孔隙15的体积过小，则可能难以实现残留物的装载本身。即以所述W和所述D为构成因子的所述第1式以适当范围内的数值表示它们之间的有机相互关系，其技术指标的意义非常大。
具体而言，所述孔隙15内部的装载量可以为大于约0.1mg且约1.00mg以下，例如，可以大于约0.1mg且小于约0.9mg，例如，可以为约0.3mg至约0.9mg，例如，可以为约0.5mg至约0.8mg，例如，可以为大于约0.5mg且约0.8mg以下。如果所述孔隙15内部的装载量过小，则存在所述孔隙15的残留物装载功能不能实现目的水平，从而残留于抛光面上的残留物成为缺陷发生原因的隐患，并且如果所述孔隙15内部的装载量过大，则存在装载的残留物等被重新排出到抛光面上从而成为缺陷发生的原因，或者，所述残留物中包括有在抛光中起到有效作用的浆料组成成分，从而抛光性能降低的隐患。在一实施例中，所述孔隙内部的装载量可以通过以下方式导出：利用所述抛光垫100抛光氧化硅膜为被抛光面的基板，利用修整器(CI45，SAESOL DIAMOND公司)来在3lb荷重的加压条件下进行修整，同时进行1小时抛光，所述抛光结束后分离窗部分，然后利用去离子水(DI-water)洗涤装载于所述孔隙内部的残留物并进行保管，然后通过汽化所有液体来测量剩余的固体物质的重量。
图2和图3概略性地输出了各个不同实施例的抛光垫200、300在厚度方向上的截面。
参照图1和图2，所述孔隙15可以具有在从所述第一面11向所述第二面12的方向上增加或者减少的体积梯度。图1示出所述孔隙15的体积在从所述第一面11向所述第二面12的方向上增加的一示例，图2示出所述孔隙15的体积在从所述第一面11向所述第二面12的方向上减少的一示例。作为另一示例，参照图3，所述孔隙15的体积可以在从所述第一面11向所述第二面12的方向上没有梯度而是恒定的。
图4A放大示出了所述图1的A部分，图4B放大示出了所述图2的B部分。参照图4A和图4B，在一实施例中，所述孔隙15具有在从所述第一面11向所述第二面12的方向上增加或者减少的体积梯度，所述第一通孔13的侧面和所述窗30的侧面所形成的角度的大小θ可以为大于约0°且约60°以下。
例如，所述第一通孔13的侧面和所述窗30的侧面所形成的角度的大小θ可以为大于约0°且约60°以下，可以为大于约0°且约30°以下，例如，可以为大于约0°且约20°以下，例如，可以为约1°至约20°，例如，可以为约1°至约15°。
所述孔隙15在具有在从所述第一面11向所述第二面12的方向上增加或者减少的体积梯度的情况下，与没有梯度的情况相比，相同时间内的残留物装载效率可以得到改善。如图1所示，例如，在所述孔隙15的体积在从所述第一面11向所述第二面12的方向上增加的情况下，可以有利于装载于所述孔隙15内的残留物停滞于所述孔隙15内而不被重新排出，当应用于在工艺初期或者在工艺过程中残留物发生程度高的抛光工艺时可以更加有利。如图2所示，例如，在所述孔隙15的体积在从所述第一面11向所述第二面12的方向上减少的情况下，由于所述孔隙的开口部16相对变大，因此有利于利用所述梯度来将大小较大的残留物装载于所述孔隙15内，当根据修整器工作条件等将其应用于大小较大的残留物发生的抛光工艺时可以更加有利。
在一实施例中，当所述孔隙15具有体积在从所述第一面11向所述第二面12的方向上增加的结构时，所述窗30的最下端面的面积与所述窗30的最上端面的面积1.000之比可以为约0.950以上且小于约1.000。在另一实施例中，当所述孔隙15具有体积在从所述第一面11向所述第二面12的方向上减少的结构时，所述窗30的最下端面的面积与所述窗30的最上端面的面积1.000之比可以为大于约1.000且约1.050以下。当以所述窗30的最上端面的面积1.000为基准的所述窗30的最下端面面积的比值满足约0.950以上且约1.050以下的范围时，可以有利于确保所述窗30执行终点检测功能的最大面积，同时利用所述孔隙15的体积梯度最大化残留物装载效率。
在一实施例中，所述抛光层10的所述第一面11的邵氏D(Shore D)硬度可以小于或者等于所述窗30的最上端面的邵氏D硬度。例如，所述抛光层10的所述第一面11的邵氏D(Shore D)硬度可以小于所述窗30的最上端面的邵氏D硬度。例如，所述抛光层的第一面11的邵氏D硬度与所述窗30的最上端面的邵氏D硬度的差可以为约0至约20，例如，可以为大于约0且约20以下，例如，可以为约1至约20，例如，可以为约1至约15，例如，可以为约5至约15，例如，可以为约5至约10。其中，所述邵氏D硬度是在常温干燥状态下测量的值。所述“常温干燥状态”是指在约20℃至约30℃范围中的一温度下未经过后述的湿润处理的状态。所述孔隙的开口部16为位于所述第一面11和所述窗30的最上端面的分界处的结构，由于其具有大于约0.00μm的开放结构，因此如果所述第一面11与所述窗30的最上端面的表面物性没有适当的相关关系，则存在其间隙(gap)导致作为抛光对象的半导体基板等上发生划痕等缺陷的隐患。基于所述观点，当所述第一面11和所述窗30的最上端面的邵氏D硬度差满足所述范围时，可以防止所述孔隙的开口部16所形成的间隙对半导体基板的表面造成不利影响，其中，所述半导体基板在所述第一面11和所述窗30的最上端面上反复移动的同时被抛光。
在一实施例中，所述窗30的最上端面的邵氏D(Shore D)硬度可以为约50至约75，例如，可以为约55至70。
在一实现例中，在30℃下测量的所述抛光层10的所述第一面11的邵氏D(Shore D)湿润硬度可以小于在30℃下测量的所述窗30最上端面的邵氏D(Shore D)湿润硬度。这时，所述邵氏D湿润硬度是指在相应温度下在水中浸渍30分钟后测量的表面硬度值。例如，在30℃下测量的所述抛光层的第一面11和所述窗30最上端面的邵氏D(Shore D)湿润硬度的差可以超过约0且约15以下，例如，可以是约1至约15，例如，可以是约2至约15。
在一实现例中，在50℃下测量的所述抛光层的第一面11的邵氏D(Shore D)湿润硬度可以小于在50℃下测量的所述窗30最上端面的邵氏D(Shore D)湿润硬度。这时，所述邵氏D湿润硬度是指在相应温度下在水中浸渍30分钟后测量的表面硬度值。例如，在50℃下测量的所述抛光层的第一面11和所述窗30最上端面的邵氏D(Shore D)湿润硬度的差可以超过约0且约25以下，例如，可以是约1至约25，例如，可以是约5至约25，例如，可以是约5至15。
在一实现例中，在70℃下测量的所述抛光层的第一面11的邵氏D(Shore D)湿润硬度可以小于在70℃下测量的所述窗30最上端面的邵氏D(Shore D)湿润硬度。这时，所述邵氏D湿润硬度是指在相应温度下在水中浸渍30分钟后测量的表面硬度值。例如，在70℃下测量的所述抛光层的第一面11和所述窗30最上端面的邵氏D(Shore D)湿润硬度的差可以超过约0且约25以下，例如，可以是约1至约25，例如，可以是约5至约25，例如，可以是约8至16。
应用所述抛光垫的抛光工艺主要是在所述第一面11上施加液体浆料，同时进行抛光的工艺。另外，抛光工艺的温度主要可以在约30℃至约70℃的范围内变化。即基于在类似于实际工艺的温度条件和湿润环境下测量的邵氏D硬度而导出的所述第一面11和所述窗30的最上端面的硬度差满足所述范围，从而所述孔隙的开口部16所形成的间隙不对在所述第一面11和所述窗30的最上端面的反复移动下被抛光的半导体基板的表面造成不利影响，其结果，可以在确保通过所述孔隙15的残留物装载效率的同时实现优异的抛光率和抛光平坦度等基本的抛光性能。
在一实现例中，所述窗30可包括窗组合物的非发泡固化物，所述窗组合物包括第一氨基甲酸乙酯类预聚物。由于所述窗30包括非发泡固化物，因此与包括发泡固化物的情况相比，可以更有利于确保终点检测所需的透光率和适当表面硬度。所述“预聚物(prepolymer)”是指在制备固化物时，为了便于成型而在中间阶段中断聚合度的具有比较低的分子量的高分子。所述预聚物自身可以经过加热和/或加压等附加的固化工艺最终成型为固化物，或者与其他聚合性化合物，例如，不同种类的单体或者不同种类的预聚物等附加化合物混合并且反应来最终成型为固化物。
可以通过使第一异氰酸酯化合物与第一多元醇化合物反应来制备所述第一氨基甲酸乙酯类预聚物。所述第一异氰酸酯化合物可以包括选自由芳香族二异氰酸酯、脂肪族二异氰酸酯、脂环族二异氰酸酯以及它们的组合组成的组中的一种。在一实现例中，所述第一异氰酸酯化合物可包含芳香族二异氰酸酯和脂环族二异氰酸酯。
所述第一异氰酸酯化合物，例如，可以包含选自由2,4-甲苯二异氰酸酯(2,4-toluenediisocyanate，2,4-TDI)、2,6-甲苯二异氰酸酯(2,6-toluenediisocyanate，2,6-TDI)、萘-1,5-二异氰酸酯(naphthalene-1,5-diisocyanate)、对苯二异氰酸酯(p-phenylenediisocyanate)、二甲基联苯二异氰酸酯(tolidinediisocyanate)、4,4’-二苯甲烷二异氰酸酯(4,4’-diphenylmethanediisocyanate)、六亚甲基二异氰酸酯(hexamethylenediisocyanate)、二环己基甲烷二异氰酸酯(dicyclohexylmethanediisocyanate)、4,4’-二环己基甲烷二异氰酸酯(4,4’-dicyclohexylmethanediisocyanate，H12MDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(isophoronediisocyanate)以及它们的组合组成的组中的一种。
所述第一多元醇化合物，例如，可以包含选自由聚醚类多元醇(polyetherpolyol)、聚酯类多元醇(polyester polyol)、聚碳酸酯类多元醇(polycarbonatepolyol)、丙烯酸类多元醇(acryl polyol)以及它们的组合组成的组中的一种。所述“多元醇(polyol)”是指每个分子含有两个以上羟基(-OH)的化合物。在一实施例中，所述第一多元醇化合物可以包含含有2个羟基的二元醇化合物，即，二醇(diol)或者乙二醇(glycol)。在一实现例中，所述第一多元醇化合物可包括聚醚类多元醇。
所述第一多元醇化合物，例如，可以包含选自由聚四亚甲基醚二醇(PTMG)、聚丙烯醚二醇、乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、新戊二醇、1,5-戊二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、1,6-己二醇、二乙二醇(DEG)、二丙二醇(DPG)、三丙二醇、聚丙烯乙二醇(PPG)以及它们的组合组成的组中的一种。
在一实现例中，所述第一多元醇化合物的重均分子量(Mw)可以是约100g/mol至约3000g/mol，例如，约100g/mol至约2000g/mol，例如，约100g/mol至约1800g/mol，例如，约500g/mol至约1500g/mol，例如，约800g/mol至约1200g/mol。
在一实施例中，所述第一多元醇化合物可以包含重均分子量(Mw)为约100g/mol以上且小于约300g/mol的低分子量多元醇以及重均分子量(Mw)为约300g/mol以上且为约1800g/mol以下的高分子量多元醇。通过适当混合具有所述范围的重均分子量的所述低分子量多元醇和所述高分子量多元醇作为所述第一多元醇化合物，可以从所述第一氨基甲酸乙酯类预聚物形成具有适当交联结构的非发泡固化物，所述窗30在确保所需的硬度等物理特性和透光性等的光学特性方面可以更有利。
所述第一氨基甲酸乙酯类预聚物的重均分子量(Mw)可以是约500g/mol至约2000g/mol，例如，可以是约800g/mol至约1500g/mol，例如，可以是约900g/mol至约1200g/mol。所述第一氨基甲酸乙酯类预聚物具有与上述范围的重均分子量(Mw)相对应的聚合度，从而所述窗组合物在预定工艺条件下非发泡固化，可以更有利于与所述孔隙15结构关联地形成具有与所述抛光层10的抛光面适当的相互表面硬度关系的窗30。
在一实现例中，所述第一异氰酸酯化合物可包括芳香族二异氰酸酯和脂环族二异氰酸酯。所述芳香族二异氰酸酯可包括例如，2,4-甲苯二异氰酸酯(2,4-TDI)和2,6-甲苯二异氰酸酯(2,6-TDI)，所述脂环族二异氰酸酯可包括二环己基甲烷二异氰酸酯(H12MDI)。另外，所述第一多元醇化合物可包括例如，聚四亚甲基醚二醇(PTMG)、二乙二醇(DEG)和聚丙二醇(PPG)。
在所述窗组合物中，相对于用于制备所述第一氨基甲酸乙酯类预聚物的整个组分中的所述第一异氰酸酯化合物的总量100重量份，所述第一多元醇化合物的总量可以是约100重量份至约250重量份，例如，可以是约120重量份至约250重量份，例如，可以是约120重量份至约240重量份，例如，可以是约150重量份至约240重量份，例如，可以是约150重量份至约200重量份。
在所述窗组合物中，所述第一异氰酸酯化合物包括所述芳香族二异氰酸酯，所述芳香族二异氰酸酯包括2,4-TDI和2,6-TDI，相对于100重量份的所述2,4-TDI，所述2,6-TDI的含量可以是约1重量份至约40重量份，例如，可以是约1重量份至约30重量份，例如，可以是约10重量份至约30重量份，例如，可以是约15重量份至约30重量份。
在所述窗组合物中，所述第一异氰酸酯化合物包括所述芳香族二异氰酸酯和所述脂环族二异氰酸酯，相对于总含量100重量份的所述芳香族二异氰酸酯，所述脂环族二异氰酸酯的总含量可以是约5重量份至约30重量份，例如，可以是约10重量份至约30重量份，例如，可以是约15重量份至约30重量份。
由于所述窗组合物的每个组分的相对含量比分别或同时满足上述范围，由此制备的所述窗30确保终点检测功能所需的透光性，同时其最上端面可以具有适当的表面硬度。因此，所述窗30的最上端面可以与所述抛光层10的抛光面形成适当的相互表面硬度关系，其中，所述抛光层组合物中各成分之间的相对含量比例分别或者同时满足后述条件，并且使得所述孔隙的开口部16所形成的间隙不对目的抛光性能的实现实际造成不利影响，从而可以更加有利于所述孔隙15执行优异的残留物装载功能。
所述窗组合物的异氰酸酯基的含量(NCO％)可以是约7重量％至约10重量％，例如，可以是约7.5重量％至约9.5重量％，例如，可以是约8重量％至约9重量％。所述异氰酸酯基含量是指所述窗组合物总重量中未发生氨基甲酸乙酯反应并作为游离反应性基团存在的异氰酸酯基(-NCO)的重量的百分比。所述异氰酸酯基含量可以通过综合调整用于制备所述第一氨基甲酸乙酯类预聚物的所述第一异氰酸酯化合物和所述第一多元醇化合物的种类和每个含量、制备所述第一氨基甲酸乙酯类预聚物的工艺的温度、压力、时间等条件和用于所述第一氨基甲酸乙酯类预聚物的制备的添加剂的种类和含量等来调节并设计。由于所述窗组合物的异氰酸酯基含量满足所述范围，从而所述窗组合物非发泡固化并且可以确保适当的表面硬度，就有利于最大化漏水防止效果而言，可以有利于与所述孔隙结构和其残留物装载效果有关地确保与所述抛光层的适当的硬度相互关系。
所述窗组合物还可以包含固化剂。所述固化剂为用于与所述第一氨基甲酸乙酯类预聚物产生化学反应以形成所述窗内的最终固化结构体的化合物，例如，可以包含胺化合物或者醇化合物。具体地，所述固化剂可以包含选自由芳香族胺、脂肪族胺、芳香族醇、脂肪族醇以及它们的组合组成的组中的一种。
例如，所述固化剂可以包含选自由4,4’-亚甲基双(2-氯苯胺)(4-4’-methylenebis(2-chloroaniline)，MOCA)、二乙基甲苯二胺(diethyltoluenediamine，DETDA)、二氨基二苯基甲烷(diaminodiphenylmethane)、二甲硫基甲苯二胺(dimethylthio-toluene diamine，DMTDA)、丙二醇双对氨基苯甲酸酯(propanediol bis p-aminobenzoate)、亚甲基双-邻氨基苯甲酸甲酯(Methylene bis-methylanthranilate)、二氨基二苯砜(diaminodiphenylsulfone)、间苯二甲胺(m-xylylenediamine)、异佛尔酮二胺(isophoronediamine)、乙二胺(ethylenediamine)、二亚乙基三胺(diethylenetriamine)、三亚乙基四胺(triethylenetetramine)、聚丙二胺(polypropylenediamine)、聚丙三胺(polypropylenetriamine)、双(4-氨基-3-氯苯基)甲烷(bis(4-amino-3-chlorophenyl)methane)以及它们的组合组成的组中的一种。
基于100重量份的所述窗组合物，所述固化剂的含量可以是约18重量份至约28重量份，例如，可以是约19重量份至约27重量份，例如，可以是约20重量份至约26重量份。
在一实现例中，所述固化剂可包括胺化合物，所述窗组合物中的异氰酸酯基(-NCO)与所述固化剂中的胺基(-NH2)的摩尔比可以是约1:0.60至约1:1，例如，可以是约1:0.70至约1:0.90。
如上所述，所述窗可包括所述窗组合物的非发泡固化物。因此，所述窗组合物可以不包括发泡剂。由于所述窗组合物经过固化过程而没有发泡剂，从而可以确保终点检测所需的透光性。
所述窗组合物还可以根据需求包括添加剂。所述添加剂的种类可包括选自由表面活性剂、pH调节剂、粘合剂，抗氧化剂，热稳定剂，分散稳定剂及其组合组成的群中的一种。所述“表面活性剂”、“抗氧化剂”等名称是基于该物质的主要作用的任意名称，并且每种相应物质不一定只执行由相应名称限制的作用的功能。
在一实现例中，厚度为约2mm的所述窗30对于具有在约500nm至约700nm的波长范围内的一种光的透光率可以为约1％至约50％，例如，约30％至约85％，例如，约30％至约70％，例如，约30％至约60％，例如，约1％至约20％，例如，约2％至约20％，例如，约4％至约15％。所述窗30具有如上所述的透光率的同时，所述窗30的最上端面与所述抛光层10的抛光面具有上述硬度关系，通过所述窗30的终点检测功能和通过所述孔隙15的残留物装载效果均可以确保为优异的水平。
所述窗30的厚度可以为约1.5mm至约3.0mm，例如，可以为约1.5mm至约2.5mm，例如，可以为约2.0mm至2.2mm。当所述窗30满足这种厚度范围和上述透光率条件时，可以有利于确保优异的通过所述窗30的终点检测功能和通过所述孔隙15的残留物装载效果。
所述窗30的折射率在厚度为约2mm时可以为约1.45至约1.60，例如，可以为约1.50至约1.60。当所述窗30在所述厚度范围内同时满足透光率条件和折射率条件时，可以有利于确保优异的通过所述窗30的终点检测功能和通过所述孔隙15的残留物装载效果。
在一实现例中，所述抛光层10可包括包含第二氨基甲酸乙酯类预聚物的抛光层组合物的发泡固化物。所述抛光层10可以通过包括发泡固化物来具有气孔结构，这种气孔结构形成无法用非发泡固化物形成的抛光面上的表面粗糙度，因此可以执行适当地确保施加到所述抛光面的抛光浆料的流动性和与抛光对象的被抛光面的物理摩擦力的功能。所述“预聚物(prepolymer)”是指在制备固化物时，为了便于成型而在中间阶段中断聚合度的具有比较低的分子量的高分子。所述预聚物自身可以经过加热和/或加压等附加的固化工艺最终成型为固化物，或者与其他聚合性化合物，例如，不同种类的单体或者不同种类的预聚物等附加化合物混合并且反应来最终成型为固化物。
所述第二氨基甲酸乙酯类预聚物可以通过反应第二异氰酸酯化合物和第二多元醇化合物来制备。所述第二异氰酸酯化合物可包括选自由芳香族二异氰酸酯、脂肪族二异氰酸酯、脂环族二异氰酸酯及其组合组成的群的一种。在一实现例中，所述第二异氰酸酯化合物可包括芳香族二异氰酸酯。例如，所述第二异氰酸酯化合物可包括芳香族二异氰酸酯和脂环族二异氰酸酯。
所述第二异氰酸酯化合物可包括选自由例如，2,4-甲苯二异氰酸酯(2,4-toluenediisocyanate，2,4-TDI)、2,6-甲苯二异氰酸酯(2,6-toluenediisocyanate，2,6-TDI)、萘-1,5-二异氰酸酯(naphthalene-1,5-diisocyanate)、对苯二异氰酸酯(p-phenylenediisocyanate)、二甲基联苯二异氰酸酯(tolidinediisocyanate)、4,4'-二苯甲烷二异氰酸酯(4,4'-diphenylmethanediisocyanate)、六亚甲基二异氰酸酯(hexamethylenediisocyanate)、二环己基甲烷二异氰酸酯(dicyclohexylmethanediisocyanate)、4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯(4,4'-dicyclohexylmethanediisocyanate，H12MDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(isoporonediisocyanate)及其组合组成的群的一种。
所述第二多元醇化合物可包括选自由例如，聚醚类多元醇(polyether polyol)、聚酯类多元醇(polyester polyol)、聚碳酸酯类多元醇(polycarbonate polyol)、丙烯酸类多元醇(acryl polyol)及其组合组成的群的一种。所述所述“多元醇(polyol)”是指每个分子含有两个以上羟基(-OH)的化合物。在一实施例中，所述第二多元醇化合物可以包含含有2个羟基的二元醇化合物，即，二醇(diol)或者乙二醇(glycol)。在一实现例中，所述第二多元醇化合物可包括聚醚类多元醇。
所述第二多元醇化合物，例如，可以包含选自由聚四亚甲基醚二醇(PTMG)、聚丙烯醚二醇、乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、新戊二醇、1,5-戊二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、1,6-己二醇、二乙二醇(DEG)、二丙二醇(DPG)、三丙二醇、聚丙烯乙二醇(PPG)以及它们的组合组成的组中的一种。
在一实施例中，所述第二多元醇化合物可以包含重均分子量(Mw)为约100g/mol以上且小于约300g/mol的低分子量多元醇以及重均分子量(Mw)为约300g/mol以上且为约1800g/mol以下的高分子量多元醇。通过适当混合具有所述范围的重均分子量的所述低分子量多元醇和所述高分子量多元醇作为所述第二多元醇化合物，可以从所述第二氨基甲酸乙酯类预聚物形成具有适当交联结构的发泡固化物，因此可以更有利于形成所述抛光层10所需的硬度等物理特性和具有适当尺寸的气孔的发泡结构。
所述第二氨基甲酸乙酯类预聚物的重均分子量(Mw)可以是约500g/mol至约3000g/mol，例如，可以是约600g/mol至约2000g/mol，例如，可以是约800g/mol至约1000g/mol。所述第二氨基甲酸乙酯类预聚物具有与上述范围的重均分子量(Mw)相对应的聚合度，从而所述抛光层组合物在预定工艺条件下发泡固化，从而可以更加有利于形成具备基于所述孔隙15结构与所述窗30具有适当的表面硬度相互关系的抛光面的抛光层10。
在一实现例中，所述第二异氰酸酯化合物可包括芳香族二异氰酸酯和脂环族二异氰酸酯。所述芳香族二异氰酸酯可包括例如，2,4-甲苯二异氰酸酯(2,4-TDI)和2,6-甲苯二异氰酸酯(2,6-TDI)，所述脂环族二异氰酸酯可包括二环己基甲烷二异氰酸酯(H12MDI)。另外，所述第二多元醇化合物可包括例如，聚四亚甲基醚二醇(PTMG)和二乙二醇(DEG)。
在所述抛光层组合物中，相对于总量100重量份的用于制备所述第二氨基甲酸乙酯类预聚物的整个组分中的所述第二异氰酸酯化合物，所述第二多元醇化合物的总量可以是约100重量份至约250重量份，例如，可以是约110重量份至约250重量份，例如，可以是约110重量份至约240重量份，例如，可以是约110重量份至约200重量份，例如，可以是约110重量份至约180重量份，例如，可以是约110重量份以上且小于约150重量份。
在所述抛光层组合物中，所述第二异氰酸酯化合物包括所述芳香族二异氰酸酯，所述芳香族二异氰酸酯包括2,4-TDI和2,6-TDI，相对于100重量份的所述2,4-TDI，所述2,6-TDI的含量可以是约1重量份至约40重量份，例如，可以是约1重量份至约30重量份，例如，可以是约10重量份至约30重量份，例如，可以是约15重量份至约30重量份。
在所述抛光层组合物中，所述第二异氰酸酯化合物包括所述芳香族二异氰酸酯和所述脂环族二异氰酸酯，相对于总含量100重量份的所述芳香族二异氰酸酯，所述脂环族二异氰酸酯的总含量可以是约5重量份至约30重量份，例如，可以是约5重量份至约25重量份，例如，可以是约5重量份至约20重量份，例如，可以是约5重量份以上且小于约15重量份。
由于所述抛光层组合物的每个组分的相对含量比分别或同时满足上述范围，由此制备的所述抛光层10的抛光面可以具有适当的气孔结构和表面硬度。因此，所述抛光层10的抛光面可以形成每个组分的相对含量比分别或同时满足上述条件的与所述窗30的最上端面的适当相互表面硬度关系，并且所述孔隙的开口部16所形成的间隙不对目的抛光性能的实现实际造成不利影响，从而可以更加有利于所述孔隙15执行优异的残留物装载功能。
所述抛光层组合物的异氰酸酯基含量(NCO％)可以是约6重量％至约12重量％，例如，可以是约6重量％至约10重量％，例如，可以是约6重量％至约9重量％。所述异氰酸酯基含量是指预备组合物总重量中未发生氨基甲酸乙酯反应并作为游离反应性基团存在的异氰酸酯基(-NCO)的重量的百分比。所述异氰酸酯基含量可以通过综合调整用于制备所述第二氨基甲酸乙酯类预聚物的所述第二异氰酸酯化合物和所述第二多元醇化合物的种类和每个含量、制备所述第二氨基甲酸乙酯类预聚物的工艺的温度、压力、时间等条件和用于所述第二氨基甲酸乙酯类预聚物的制备的添加剂的种类和含量等来调节并设计。由于所述抛光层组合物的异氰酸酯基含量满足所述范围，所述抛光层组合物发泡固化，从而可以确保适当的表面硬度，并且可以有利于与所述孔隙结构和其残留物装载效果相关联地确保与所述窗适当的硬度相互关系。
所述抛光层组合物还可以包含固化剂。所述固化剂为用于与所述第二氨基甲酸乙酯类预聚物产生化学反应以形成所述抛光层内的最终固化结构体的化合物，例如，可以包含胺化合物或者醇化合物。具体地，所述固化剂可以包含选自由芳香族胺、脂肪族胺、芳香族醇、脂肪族醇以及它们的组合组成的组中的一种。
例如，所述固化剂可以包含选自由4,4’-亚甲基双(2-氯苯胺)(4-4’-methylenebis(2-chloroaniline)，MOCA)、二乙基甲苯二胺(diethyltoluenediamine，DETDA)、二氨基二苯基甲烷(diaminodiphenylmethane)、二甲硫基甲苯二胺(dimethylthio-toluene diamine，DMTDA)、丙二醇双对氨基苯甲酸酯(propanediol bis p-aminobenzoate)、亚甲基双-邻氨基苯甲酸甲酯(Methylene bis-methylanthranilate)、二氨基二苯砜(diaminodiphenylsulfone)、间苯二甲胺(m-xylylenediamine)、异佛尔酮二胺(isophoronediamine)、乙二胺(ethylenediamine)、二亚乙基三胺(diethylenetriamine)、三亚乙基四胺(triethylenetetramine)、聚丙二胺(polypropylenediamine)、聚丙三胺(polypropylenetriamine)、双(4-氨基-3-氯苯基)甲烷(bis(4-amino-3-chlorophenyl)methane)以及它们的组合组成的组中的一种。
基于100重量份的所述抛光层组合物，所述固化剂的含量可以是约18重量份至约28重量份，例如，可以是约19重量份至约27重量份，例如，可以是约20重量份至约26重量份。
在一实现例中，所述固化剂可包括胺化合物，所述抛光层组合物中的异氰酸酯基(-NCO)与所述固化剂中的胺基(-NH2)的摩尔比可以是约1:0.60至约1:0.99，例如，可以是约1:0.60至约1:0.95。
所述抛光层组合物还可包括发泡剂。所述发泡剂为用于形成所述抛光层中的气孔结构的成分，可以包含选自由固体发泡剂、气体发泡剂、液体发泡剂以及它们的组合组成的组中的一种。在一实施例中，所述发泡剂可以包含固体发泡剂、气体发泡剂或者可以包含它们的组合。
所述固体发泡剂的平均粒径可以为约5μm至约200μm，例如，约20μm至约50μm，例如，约21μm至约50μm，例如，约21μm至约40μm。在所述固体发泡剂为下述的热膨胀的(expanded)颗粒时，所述固体发泡剂的平均粒径指热膨胀的颗粒本身的平均粒径，在所述固体发泡剂为后面将要说明的未膨胀的(unexpanded)颗粒时，所述固体发泡剂的平均粒径指受到热或者压力而膨胀后的颗粒的平均粒径。
所述固体发泡剂可以包含膨胀性颗粒。所述膨胀性颗粒作为具有可以通过热或者压力而膨胀的特性的颗粒，其最终在抛光层中的大小取决于在制备所述抛光层的过程中施加的热或者压力等。所述膨胀性颗粒可以包含热膨胀的颗粒、未膨胀的颗粒或它们的组合。所述热膨胀的颗粒作为通过热而预先膨胀的颗粒，指在通过制备所述抛光层的过程中施加的热或者压力所造成的大小变化小或者几乎没有变化的颗粒。所述未膨胀的颗粒作为没有预先膨胀的颗粒，指在通过制备所述抛光层的过程中被施加热或者压力而膨胀且最终大小被确定的颗粒。
所述膨胀性颗粒可以包含：树脂材质的外皮；以及存在于被所述外皮包围的内部的膨胀诱发成分。
例如，所述外皮可以包含热塑性树脂，所述热塑性树脂可以为选自由偏二氯乙烯类共聚物、丙烯腈类共聚物、甲基丙烯腈类共聚物以及丙烯酸类共聚物组成的组中的一种以上。
所述膨胀诱发成分可以包含选自由碳化氢化合物、氟氯化合物、四烷基硅烷化合物以及它们的组合组成的组中的一种。
具体地，所述碳化氢化合物可以包含选自由乙烷(ethane)、乙烯(ethylene)、丙烷(propane)、丙烯(propene)、正丁烷(n-butane)、异丁烷(isobutene)、正丁烯(n-butene)、异丁烯(isobutene)、正戊烷(n-pentane)、异戊烷(isopentane)、新戊烷(neopentane)、正己烷(n-hexane)、庚烷(heptane)、石油醚(petroleumether)以及它们的组合组成的组中的一种。
所述氟氯化合物可以包含选自由三氯氟甲烷(trichlorofluoromethane，CCl3F)、二氯二氟甲烷(dichlorodifluoromethane，CCl2F2)、氯三氟甲烷(chlorotrifluoromethane，CClF3)、二氯四氟乙烷(dichlorotetrafluoroethane，CClF2-CClF2)以及它们的组合组成的组中的一种。
所述四烷基硅烷化合物可以包含选自由四甲基硅烷(tetramethylsilane)、三甲基乙基硅烷(trimethylethylsilane)、三甲基异丙基硅烷(trimethylisopropylsilane)、三甲基正丙基硅烷(trimethyl-n-propylsilane)以及它们的组合组成的组中的一种。
所述固体发泡剂可以选择性地包含无机成分处理颗粒。例如，所述固体发泡剂可以包含经无机成分处理的膨胀性颗粒。在一实施例中，所述固体发泡剂可以包含经二氧化硅(SiO2)颗粒处理的膨胀性颗粒。所述固体发泡剂的无机成分处理可以防止多个颗粒间的聚集。所述经无机成分处理的固体发泡剂的发泡剂表面的化学、电学和/或物理特性可以不同于未经无机成分处理的固体发泡剂。
以所述氨基甲酸乙酯类预聚物100重量份为基准，所述固体发泡剂的含量可以为约0.5重量份至约10重量份，例如，约1重量份至约3重量份，例如，约1.3重量份至约2.7重量份，例如，约1.3重量份至约2.6重量份。
可以根据所期望的所述抛光层的气孔结构与物性来设计所述固体发泡剂的种类与含量。
所述气体发泡剂可以包含惰性气体。可以在所述第二氨基甲酸乙酯类预聚物与所述固化剂反应的过程中加入所述气体发泡剂以用作气孔形成要素。
所述惰性气体的种类没有特别的限制，只要是不参与所述第二氨基甲酸乙酯类预聚物与所述固化剂之间的反应的气体即可。例如，所述惰性气体可以包含选自由氮气(N2)、氩气(Ar)、氦气(He)以及它们的组合组成的组中的一种。具体地，所述惰性气体可以包含氮气(N2)或者氩气(Ar)。
可以根据所述抛光层的所期望气孔结构与物性来设计所述气体发泡剂的种类与含量。
在一实施例中，所述发泡剂可以包含固体发泡剂。例如，所述发泡剂可以仅由固体发泡剂形成。
所述固体发泡剂可以包含膨胀性颗粒，所述膨胀性颗粒可以包含热膨胀的颗粒。例如，所述固体发泡剂可以仅由热膨胀的颗粒组成。在不包含所述未膨胀的颗粒而是仅由热膨胀的颗粒组成的情况下，虽然气孔结构的可变性会下降，但是可预测性会上升，因此有利于在所述抛光层的所有区域实现均匀的气孔特性。
在一实施例中，所述热膨胀的颗粒可以为具有约5μm至约200μm的平均粒径的颗粒。所述热膨胀的颗粒的平均粒径可以为约5μm至约100μm，例如，约10μm至约80μm，例如，约20μm至约70μm，例如，约20μm至约50μm，例如，约30μm至约70μm，例如，约25μm至45μm，例如，约40μm至约70μm，例如，约40μm至约60μm。将所述平均粒径定义为所述热膨胀的颗粒的D50。
在一实施例中，所述热膨胀的颗粒的密度可以为约30kg/m3至约80kg/m3，例如，约35kg/m3至约80kg/m3，例如，约35kg/m3至约75kg/m3，例如，约38kg/m3至约72kg/m3，例如，约40kg/m3至约75kg/m3，例如，约40kg/m3至约72kg/m3。
在一实施例中，所述发泡剂可以包含气体发泡剂。例如，所述发泡剂可以包含固体发泡剂与气体发泡剂。与所述固体发泡剂有关的事项如上所述。
可以在所述第二氨基甲酸乙酯类预聚物、所述固体发泡剂以及所述固化剂混合的过程中使用规定的注入线来注入所述气体发泡剂。所述气体发泡剂的注入速度可以为约0.8L/min至约2.0L/min，例如，约0.8L/min至约1.8L/min，例如，约0.8L/min至约1.7L/min，例如，约1.0L/min至约2.0L/min，例如，约1.0L/min至约1.8L/min，例如，约1.0L/min至约1.7L/min。
所述抛光层组合物可以根据需求还包括添加剂。所述添加剂的种类可包括选自由表面活性剂、pH调节剂、粘合剂、抗氧化剂、热稳定剂、分散稳定剂及其组合组成的群的一种。所述“表面活性剂”、“抗氧化剂”等名称是基于该物质的主要作用的任意名称，并且每种相应物质不一定只执行由相应名称限制的作用的功能。
所述表面活性剂没有特别的限制，只要是发挥防止气孔聚集或者重叠等现象的作用的物质即可。例如，所述表面活性剂可以包含硅类表面活性剂。
以所述第二氨基甲酸乙酯类预聚物100重量份为基准，可以以约0.2重量份至约2重量份的含量使用所述表面活性剂。具体地，相对于所述第二氨基甲酸乙酯类预聚物100重量份，所述表面活性剂的含量可以为约0.2重量份至约1.9重量份，例如，约0.2重量份至约1.8重量份，例如，约0.2重量份至约1.7重量份，例如，约0.2重量份至约1.6重量份，例如，约0.2重量份至约1.5重量份，例如，约0.5重量份至1.5重量份。在表面活性剂的含量在所述范围内的情况下，气体发泡剂导致的气孔可以稳定地形成并维持在模具内。
所述反应速度调节剂作为发挥促进或者延迟反应的作用的调节剂，可以根据目的来使用反应促进剂、反应延迟剂或者两者都使用。所述反应速度调节剂可以包含反应促进剂。例如，所述反应促进剂可以为选自由叔胺类化合物和有机金属类化合物组成的组中的一种以上的反应促进剂。
具体地，所述反应速度调节剂可以包含选自由三亚乙基二胺、二甲基乙醇胺、四甲基丁二胺、2-甲基-三亚乙基二胺、二甲基环己胺、三乙基胺、三异丙醇胺，1,4-二氮杂双环(2,2,2)辛烷、双(2-甲基氨基乙基)醚、三甲基氨基乙基乙醇胺、N,N,N,N,N”-五甲基二亚乙基三胺、二甲氨基乙胺、二甲氨基丙胺、苄基二甲胺、N-乙基吗啉、N,N-二甲氨基乙基吗啉、N,N-二甲基环己胺、2-甲基-2-氮杂降莰烷、二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、二乙酸二丁基锡、二乙酸二辛基锡，马来酸二丁基锡、二丁基二异辛酸锡以及二硫醇二丁基锡组成的组中的一种以上。具体地，所述反应速度调节剂可以包含选自由苄基二甲胺、N,N-二甲基环己胺以及三乙基胺组成的组中的一种以上。
基于所述第二氨基甲酸乙酯类预聚物100重量份，所述反应速率调节剂的用量可以为约0.05重量份至约2重量份，例如，约0.05重量份至约1.8重量份，例如，约0.05重量份至约1.7重量份，例如，约0.05重量份至约1.6重量份，例如，约0.1重量份至约1.5重量份，例如，约0.1重量份至约0.3重量份，例如，约0.2重量份至约1.8重量份，例如，约0.2重量份至约1.7重量份，例如，约0.2重量份至约1.6重量份，例如，约0.2重量份至约1.5重量份，例如，约0.5重量份至约1重量份。在上述的含量范围内使用所述反应速率调节剂时，可以适当地调节预备组合物的固化反应速度，从而可以形成具有期望的大小的气孔以及硬度的抛光层。
图5概略性地放大示出了作为所述抛光层10的抛光面的所述第一面11的一部分。参照图5，所述第一面11可包括至少一个沟槽(Groove)111。所述沟槽111是加工成小于所述抛光层10的厚度D1的深度d1的槽结构，在抛光工艺中，可以执行确保施加到所述第一面11的抛光浆料、清洁液等的液体组分的流动性的功能。
在一实施例中，所述抛光垫100的平面结构实质上可以是圆形，至少一个所述沟槽111可以是从所述抛光层10平面上的中心向末端以规定的间隔设置的同心圆形结构。在另一实施例中，至少一个所述沟槽111可以是从所述抛光层10平面上的中心向末端连续形成的放射状结构。在又一实现例中，至少一个所述沟槽111可同时包括同心圆形结构和放射形结构。
在一实现例中，所述抛光层的厚度D1可以是约0.8mm至约5.0mm，例如，约1.0mm至约4.0mm，例如，约1.0mm至3.0mm，例如，约1.5mm至约3.0mm，例如，约1.7mm至约2.7mm，例如，约2.0mm至约3.5mm。
在一实现例中，所述沟槽111的宽度w1可以是约0.1mm至约20mm，例如，约0.1mm至约15mm，例如，约0.1mm至约10mm，例如，约0.1mm至约5mm，例如，约0.1mm至约1.5mm。
在一实现例中，所述沟槽111的深度d1可以是约100μm至约1500μm，例如，约200μm至约1400μm，例如，约300μm至约1300μm，例如，约400μm至约1200μm，例如，约400μm至约1000μm，例如，约400μm至约800μm。
在一实现例中，所述第一面11包括多个沟槽111，当所述多个沟槽111包括同心圆形沟槽时，所述同心圆形沟槽中相邻的两个沟槽111之间的间距p1可以是约2mm至约70mm，例如，约2mm至约60mm，例如，约2mm至约50mm，例如，约2mm至约35mm，例如，约2mm至约10mm，例如，约2mm至约8mm。
由于至少一个所述沟槽111满足上述范围的深度d1、宽度w1和间距p1中的每一者或全部，由此实现的抛光浆料的流动性可以呈现出在以下方面适当的流量：仅将作为杂质的残留物装载于所述孔隙15内，并且使得需发挥有效的抛光作用的抛光颗粒等成分不被装载于所述孔隙15内，而是执行其自身的功能。在另一个方面进行说明，当至少一个所述沟槽111的深度d1、宽度w1和间距p1脱离上述范围，由此实现的抛光浆料的流动性过快或每单位时间的流量过多时，所述抛光浆料组分可能无法发挥其原有的功能而向所述抛光面外排出，相反地，当所述抛光浆料的流动性过慢或每单位时间的流量过少时，要在抛光面上执行物理、化学抛光功能的浆料组分无法发挥其原有的功能而被装载于所述孔隙15内，从而在空间上影响所述孔隙15的残留物装载功能。
所述抛光层10包含所述抛光层组合物的发泡固化物，可以是包括多个气孔的多孔结构。图6概略性地放大示出了所述图5的C部分。参照图6，所述多个气孔112分散在整个所述抛光层10，即使所述抛光面11在抛光工艺中通过修整器(Conditioner)等进行磨削的过程，也可以起到持续在表面上产生预定粗糙度的作用。即，所述多个气孔112的一部分可以在所述抛光层10的第一面11暴露于外部，呈现为与所述沟槽111不同的细微凹入部113。所述细微凹入部113可以在所述抛光垫100的使用过程中与所述沟槽111一起执行确定抛光液或抛光浆料的流动性和系泊空间的功能，并且可以执行为被抛光面的抛光提供物理摩擦力的功能。
所述第一面11可以通过所述细微凹入部113具有预定表面粗糙度。在一实现例中，所述第一面11的表面粗糙度(Ra)可以是约1μm至约20μm，例如，约2μm至约18μm，例如，约3μm至约16μm，例如，约4μm至约14μm。当所述第一面11的表面粗度Ra满足所述范围时，可以有利于与所述孔隙15的残留物装载功能相关联地适当地确保所述抛光浆料在所述细微凹入部113作用下的流动性。
参照图1至图3，所述抛光垫100、200、300还可以包括设置在所述抛光层10的所述第二面12侧的支撑层20。另外，所述支撑层20可以包括连接于所述第一通孔13的第二通孔14。具体而言，所述第一通孔13和所述第二通孔14连接是指所述第二通孔14设置在与形成有所述第一通孔13的区域对应的区域内。当所述第一通孔13和所述第二通孔14为相互连接的结构，并且所述窗30设置在所述第一通孔13内时，所述抛光垫能够进行终点检测。
所述支撑层20可以在支撑所述抛光层10的同时发挥在抛光工艺中减轻传递到被抛光面的外部压力或者外部冲击的缓冲(Buffer)作用。由此，可以有助于在应用所述抛光垫100、200、300的抛光工艺中防止对抛光对象造成损伤和缺陷。
所述支撑层20可以包括无纺布或者绒面革(Suede)，但不限于此。在一实施例中，所述支撑层20可以包括无纺布。所述“无纺布”是指未织造纤维的三维网状结构体。具体而言，所述支撑层20可以包括无纺布和含浸在所述无纺布中的树脂。
所述无纺布，例如，可以是包含选自由聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚丙烯纤维、聚乙烯纤维以及它们的组合组成的组中的一种的纤维的无纺布。
含浸在所述无纺布中的树脂，例如，可以包含选自由聚氨酯树脂、聚丁二烯树脂、苯乙烯-丁二烯共聚物树脂、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物树脂、丙烯腈-丁二烯共聚物树脂、苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物树脂、硅橡胶树脂、聚酯类弹性体树脂、聚酰胺类弹性体树脂以及它们的组合组成的组中的一种。
在一实施例中，所述支撑层20可以包括包含聚酯纤维的纤维的无纺布，其中，包含聚氨酯树脂的树脂含浸在所述聚酯纤维中。在这种情况下，在靠近设置所述窗30的区域，可以实现优异的所述支撑层20对所述窗30的支撑性能，并且在实现通过所述孔隙15的残留物装载功能时，可以有利于安全地装载在所述支撑层20的最上端面装载的所述残留物而不泄露。
所述支撑层20的厚度可以是例如，约0.5mm至约2.5mm，例如，约0.8mm至约2.5mm，例如，约1.0mm至约2.5mm，例如，约1.0mm至约2.0mm，例如，约1.2mm至约1.8mm。
参照图1至图3，所述支撑层20包括所述抛光层10侧的第三面21和作为所述第三面21的相反面的第四面22，所述第二通孔14小于所述第一通孔13，并且所述窗30可以由所述第三面21支撑。当所述第二通孔14以小于所述第一通孔13的大小形成并且所述第二通孔14设置成与所述第一通孔13连接时，所述第三面21中形成能够支撑所述窗30的区域，由此所述第三面21中所述窗30的支撑面构成所述孔隙15的一个表面，从而可以形成可以装载残留物的袋状物(pocket)结构。
参照图1，所述第一通孔13的侧面和所述第二通孔14的侧面之间的垂直距离D2可以为约1mm至约5mm，例如，可以为约2mm至约5mm，例如，可以为约2.5mm至约4.5mm，例如，可以为约3mm至约4mm。这时，可以有利于所述第三面21实现优异的所述孔隙15内部的残留物装载功能和所述窗30支撑功能，并且可以有利于有效防止源自施加到所述第一面11上的抛光浆料或者清洗液等液体成分的流体经过所述第二通孔14泄漏到抛光装置的缺陷。
参照图1至图3，所述抛光垫100、200、300可以包括用于附着所述抛光层10和所述支撑层20的第一粘合层40。所述第一粘合层40，例如，可以包含热熔(heat sealing)粘合剂。具体而言，所述第一粘合层40可以包含选自由氨基甲酸乙酯类粘合剂、丙烯酸类粘合剂、硅类粘合剂以及它们的组合组成的组中的一种，但不限于此。
一实施例的所述抛光垫100、200、300还可以在所述支撑层20的下表面，即发挥平台附着面功能的第四面22上包括第二粘合层50。所述第二粘合层50作为用于附着所述抛光垫100、200、300和抛光装置的平台的媒介，例如，可以源自压敏粘合剂(Pressuresensitive adhesive，PSA)，但不限于此。
图7概略性地示出了另一实施例的另一所述抛光垫100’在厚度方向上的截面。参照图7，所述窗30的最上端面的高度可以低于作为所述抛光层10的抛光面的所述第一面11的高度。当所述窗30的最上端面具有比所述第一面11更低的高度时，通过所述孔隙的开口部16的残留物的流入可以更加平滑。
例如，所述窗30的最上端面和所述第一面11的高度差D3可以为约0.001mm至约0.05mm，例如，可以为约0.01mm至约0.05mm，例如，可以为约0.02mm至约0.03mm。
参照图7，所述窗30的最下端面的高度可以低于作为所述抛光层10的下表面的所述第二面12。当所述窗30的最下端面具有比所述第二面12低的高度时，装载于所述孔隙15的残留物不向所述第二通孔14的方向泄漏而是可以有效停滞在所述孔隙15内，并且可以有利于有效防止源自施加在所述第一面11上的抛光浆料或者清洗液等的流体流入所述窗30最下端面或者所述第二通孔14，从而对抛光装置的驱动造成不利影响。
例如，所述窗30的最下端面与所述第二面12的高度差D4可以为约0.1mm至约1.0mm，例如，可以为约0.1mm至约0.6mm，例如，可以为约0.2mm至约0.6mm，例如，可以为约0.2mm至约0.4mm。
在另一实施例中，提供一种抛光垫，包括：抛光层，包括作为抛光面的第一面和作为所述第一面的相反面的第二面，并且包括从所述第一面贯穿至所述第二面的第一通孔，以及窗，设置在所述第一通孔内；在所述第一通孔的侧面和所述窗的侧面之间包括孔隙；在所述第一面和所述窗的最上端面之间包括所述孔隙的开口部，所述抛光垫的以下第1式的值为大于0.00且15.00以下。
第1式：
W×(1-D)
在所述第1式中，所述W为所述孔隙的开口部的宽度(μm)值，所述D为相对于所述抛光层中所述第一通孔的体积1.00的所述窗的体积的比值。
为了确保如上所述的终点检测功能，所述抛光垫导入了窗作为所述抛光层的一部分。然而，所述窗作为具有与所述抛光层略有不同的物性和材料的结构，可以在所述抛光层的抛光面的局部形成存在异质性的部分，然而这种局部异质性存在所述抛光面向半导体基板的被抛光面提供的整体抛光性能下降的隐患。基于所述观点，一实施例的所述抛光垫具有如下特征：在所述第一通孔的侧面和所述窗的侧面之间包括孔隙；在所述第一面和所述窗的最上端面之间包括所述孔隙的开口部，并且所述第1式的值为大于0.00且15.00以下，从而所述窗的局部异质性反而可以获得有助于抛光性能的改善的效果。
参照图1至图7描述的所述抛光垫100、100'、200、300的所有特征可以适用于在后面反复描述的情况，然而即使未在后面进行反复描述，也同样可以全部适用于本实施例的所有所述抛光垫。
所述孔隙15是指在所述第一通孔13的侧面和所述窗30的侧面之间的空的空间，通过所述抛光垫100、100'、200、300包括所述孔隙15，并且所述第1式的值为大于约0.00且约15.00以下，而能够最大化抛光过程中装载或者容纳作为缺陷发生因子的残留物的功能。
在所述第1式中，所述W为以微米(μm)单位表示所述孔隙的开口部16的宽度的数值，所述D为以所述抛光层10中的所述第一通孔13的体积1.00为基准表示所述窗30的体积所占比值的数值。所述第1式为仅利用各个数值来算出的公式值，以没有单位的值进行表示。
在所述D的计算中，所述抛光层10中所述第一通孔13的体积由所述第一通孔13与所述抛光层10的分界边角的宽度、长度以及高度的积算出。所述窗30的体积可以以求出棱锥体体积的方法导出。更具体而言，所述窗30的体积可以以求出四角锥体积的方法导出。即在所述窗30的上表面和下表面中测量面积相对大的表面的宽度和长度，和面积相对小的表面的宽度和长度，然后测量所述窗30的厚度来计算以所述窗30的上表面和下表面中面积相对大的表面为底面的棱锥体的预想高度，然后导出该棱锥体的体积(第一体积)。接下来，计算以所述窗30的上表面和下表面中面积相对小的表面为底面的棱锥体的体积(第二体积)，然后将其从所述第一体积减去，从而可以计算所述窗30的体积。
所述孔隙的开口部16的宽度W决定抛光过程中流入所述孔隙15的残留物的大小，相对于所述第一通孔13的体积的所述窗30的体积的比值D决定所述孔隙15内可装载的残留物的量。因此，以所述W和所述D为构成因子的所述第1式作为表示如下方面的指标，呈现其技术意义：即使所述孔隙15为抛光面上的局部异质结构，然而不对整体抛光性能造成不利影响，反而通过残留物的装载，在缺陷防止等效果方面产生积极影响。
具体而言，所述第1式的值可以为大于约0.00且约15.00以下，例如，可以为大于约0.00且约14.50以下，例如，可以为大于约0.00且约14.00以下，例如，可以为大于约0.00且约12.00以下，例如，可以为大于约0.00且约11.00以下，例如，可以大于约0.00且小于约11.00，例如，可以为约5.00以上且小于约11.00，例如，可以为约5.00至约10.00，例如，可以为约5.00至约9.00。
所述孔隙的开口部16的宽度W可以大于约0.00μm，例如，可以为约50μm至约500μm，例如，可以为约50μm至约450μm，例如，可以为约50μm至约400μm，例如，可以为约50μm至350μm，例如，可以为约50μm至约300μm，例如，可以为约50μm以上且小于约300μm。当所述开口部的宽度过大时，存在除了对抛光造成不利影响的残留物之外，在抛光中发挥有效作用的浆料成分也被束缚于所述孔隙15内的隐患。相反，当所述开口部的宽度过小时，存在需要去除的残留物无法移动到所述孔隙15的内部，从而所述孔隙15不能够执行目的功能的隐患。即当所述孔隙的开口部16具有适当范围内的宽度时，仅有效捕获需为去除对象的残留物，从而可以有利于有效提升抛光性能。
相对于所述第一通孔13的体积1.00的所述窗30体积的比值D可以为约0.900至约0.999，例如，可以为约0.920至约0.999，例如，可以为约0.940至约0.999，例如，可以为约0.950至约0.980，例如，可以为约0.960至约0.980。当所述体积的比值D满足所述范围时，可以确保装载到所述孔隙15内的残留物的适当水平的量。
即使由相对于所述第一通孔13的体积1.00的所述窗30体积的比值D所表示的所述孔隙15的体积充分大，如果所述开口部16的宽度值W过小，则可能难以实现残留物的流入本身，并且即使所述开口部16的宽度值W充分大，如果所述孔隙15的体积过小，则可能难以实现残留物的装载本身。即以所述W和所述D为构成因子的所述第1式以适当范围内的数值表示它们之间的有机相互关系，其技术指标的意义非常大。
具体而言，所述孔隙15内部装载的残留物的量可以为大于约0.1mg且约1.00mg以下，例如，可以大于约0.1mg且小于约0.9mg，例如，可以为约0.3mg至约0.9mg，例如，可以为约0.5mg至约0.8mg。如果所述孔隙15内部装载的残留物的量过小，则存在所述孔隙15的残留物装载功能不能实现目的水平，从而残留于抛光面上的残留物成为缺陷发生原因的隐患，并且如果所述孔隙15内部装载的残留物的量过大，则存在装载的残留物等被重新排出到抛光面上从而成为缺陷发生的原因，或者，所述残留物中包括有在抛光中起到有效作用的浆料组成成分，从而抛光性能降低的隐患。在一实施例中，所述孔隙内部的装载量可以通过以下方式导出：利用所述抛光垫100抛光氧化硅膜为被抛光面的基板，利用修整器(CI45，SAESOL DIAMOND公司)来在3lb荷重的加压条件下进行修整，同时进行1小时抛光，所述抛光结束后分离窗部分，然后利用去离子水(DI-water)洗涤装载于所述孔隙内部的残留物并进行保管，然后通过汽化所有液体来测量剩余的固体物质的重量。
在一实施例中，对于所述抛光垫，在所述第1式的值满足所述范围的同时，所述抛光层10的所述第一面11的邵氏D(Shore D)硬度可以小于或者等于所述窗30的最上端面的邵氏D硬度。例如，所述抛光层10的所述第一面11的邵氏D(Shore D)硬度可以小于所述窗30的最上端面的邵氏D硬度。例如，所述抛光层的第一面11的邵氏D硬度与所述窗30的最上端面的邵氏D硬度的差可以为约0至约20，例如，可以为大于约0且约20以下，例如，可以为约1至约20，例如，可以为约1至约15，例如，可以为约5至约15，例如，可以为约5至约10。其中，所述邵氏D硬度是在常温干燥状态下测量的值。所述“常温干燥状态”是指在约20℃至约30℃范围中的一温度下未经过后述的湿润处理的状态。所述孔隙的开口部16为位于所述第一面11和所述窗30的最上端面的分界处的结构，由于其具有大于约0.00μm的开放结构，因此如果所述第一面11与所述窗30的最上端面的表面物性没有适当的相关关系，则存在其间隙(gap)导致作为抛光对象的半导体基板等上发生划痕等缺陷的隐患。基于所述观点，当所述第一面11和所述窗30的最上端面的邵氏D硬度差满足所述范围时，可以防止所述孔隙的开口部16所形成的间隙对半导体基板的表面造成不利影响的同时最大化基于所述第1式的范围的所述孔隙15的技术优点，其中，所述半导体基板在所述第一面11和所述窗30的最上端面上反复移动的同时被抛光。
在一实施例中，所述窗30的最上端面的邵氏D(Shore D)硬度可以为约50至约75，例如，可以为约55至70。
在一实现例中，对于所述抛光垫，在所述第1式的值满足所述范围的同时，在30℃下测量的所述抛光层10的所述第一面11的邵氏D(Shore D)湿润硬度可以小于在30℃下测量的所述窗30最上端面的邵氏D(Shore D)湿润硬度。这时，所述邵氏D湿润硬度是指在相应温度下在水中浸渍30分钟后测量的表面硬度值。例如，在30℃下测量的所述抛光层的第一面11和所述窗30最上端面的邵氏D(Shore D)湿润硬度的差可以超过约0且约15以下，例如，可以是约1至约15，例如，可以是约2至约15。
在一实现例中，在50℃下测量的所述抛光层的第一面11的邵氏D(Shore D)湿润硬度可以小于在50℃下测量的所述窗30最上端面的邵氏D(Shore D)湿润硬度。这时，所述邵氏D湿润硬度是指在相应温度下在水中浸渍30分钟后测量的表面硬度值。例如，在50℃下测量的所述抛光层的第一面11和所述窗30最上端面的邵氏D(Shore D)湿润硬度的差可以超过约0且约25以下，例如，可以是约1至约25，例如，可以是约5至约25，例如，可以是约5至15。
在一实现例中，对于所述抛光垫，在所述第1式的值满足所述范围的同时，在70℃下测量的所述抛光层的第一面11的邵氏D(Shore D)湿润硬度可以小于在70℃下测量的所述窗30最上端面的邵氏D(Shore D)湿润硬度。这时，所述邵氏D湿润硬度是指在相应温度下在水中浸渍30分钟后测量的表面硬度值。例如，在70℃下测量的所述抛光层的第一面11和所述窗30最上端面的邵氏D(Shore D)湿润硬度的差可以超过约0且约25以下，例如，可以是约1至约25，例如，可以是约5至约25，例如，可以是约8至16。
应用所述抛光垫的抛光工艺主要是在所述第一面11上施加液体浆料，同时进行抛光的工艺。另外，抛光工艺的温度主要可以在约30℃至约70℃的范围内变化。即基于在类似于实际工艺的温度条件和湿润环境下测量的邵氏D硬度而导出的所述第一面11和所述窗30的最上端面的硬度差满足所述范围，从而所述孔隙的开口部16所形成的间隙不对在所述第一面11和所述窗30的最上端面的反复移动下被抛光的半导体基板的表面造成不利影响，其结果，可以在确保通过所述孔隙15的残留物装载效率的同时实现优异的抛光率和抛光平坦度等基本的抛光性能。
所述窗30如上所述，可以包含含有所述第一氨基甲酸乙酯基预聚物的窗组合物的无发泡固化物。与各个所述窗组合物和所述第一氨基甲酸乙酯基预聚物及其子结构相关的所有事项和技术优点以如上所述的方式应用。
在一实现例中，厚度为2mm的所述窗30对于具有在约500nm至约700nm的波长范围内的一种光的透光率可以为约1％至约50％，例如，约30％至约85％，例如，约30％至约70％，例如，约30％至约60％，例如，约1％至约20％，例如，约2％至约20％，例如，约4％至约15％。所述窗30具有如上所述的透光率的同时，所述窗30的最上端面与所述抛光层10的抛光面具有上述硬度关系，通过所述窗30的终点检测功能和通过所述孔隙15的残留物装载效果均可以确保为优异的水平。
所述窗30的厚度可以为约1.5mm至约3.0mm，例如，可以为约1.5mm至约2.5mm，例如，可以为约2.0mm至2.2mm。当所述窗30满足这种厚度范围和上述透光率条件时，可以有利于确保优异的通过所述窗30的终点检测功能和通过所述孔隙15的残留物装载效果。
所述窗30的折射率可以为约1.45至约1.60，例如，可以为约1.50至约1.60。当所述窗30在所述厚度范围内同时满足透光率条件和折射率条件时，可以有利于确保优异的通过所述窗30的终点检测功能和通过所述孔隙15的残留物装载效果。
所述抛光层10如上所述，可以包含含有所述第二氨基甲酸乙酯基预聚物的抛光层组合物的发泡固化物。与各个所述窗组合物和所述第二氨基甲酸乙酯基预聚物及其子结构相关的所有事项和技术优点以如上所述的方式应用。
下面，详细描述所述抛光垫的制备方法。
提供一种抛光垫的制备方法，包括如下步骤：从窗组合物制备窗；从抛光层组合物制备包括作为抛光面的第一面和作为所述第一面的相反面的第二面的抛光层；制备从所述抛光层的所述第一面贯通到所述第二面的第一通孔；以及在所述第一通孔内设置所述窗，在设置窗的所述步骤中，以在所述第一通孔的侧面和所述窗的侧面之间形成孔隙的方式设置所述窗，在所述窗的最上端面和所述第一面之间形成所述孔隙的开口部的宽度，所述孔隙的开口部的宽度大于0.00μm。
在根据所述抛光垫的制备方法制备的抛光垫中，以下第1式的值可以为大于约0.00且约15.00以下。
第1式：
W×(1-D)
在所述第1式中，所述W为所述孔隙的开口部的宽度(μm)值，所述D为相对于所述抛光层中所述第一通孔的体积1.00的所述窗的体积的比值。
对于与所述第1式的技术意义、其构成因子以及数值范围相关的所有事项，上面关于所述抛光垫所描述的事项均可以同样地全部适用于所述抛光垫的制备方法。当应用将在后面描述的最佳工艺条件时，可以更加有利于通过所述抛光垫的制备方法制备所述第1式的值满足规定范围的抛光垫。
参照图1至图7描述的所述抛光垫100、100'、200、300的所有特征可以适用于在后面反复描述的情况，然而即使未在后面进行反复描述，也同样可以全部适用于本实施例的所有所述抛光垫。当应用将在后面描述的最佳工艺条件时，可以更加有利于通过所述抛光垫的制备方法制备具有上述特征的抛光垫。
根据一实施例，在制备所述窗的步骤中，所述窗可以制备成所述窗30的最下端面的面积与所述窗30的最上端面的面积1.000之比可以为约0.950以上且小于约1.000。在这种情况下，所述孔隙15可以具有体积在从所述第一面11向所述第二面12的方向上减少的结构。根据另一实施例，在制备所述窗的步骤中，所述窗可以制备成所述窗30的最下端面的面积与所述窗30的最上端面的面积1.000之比可以为大于约1.000且约1.050以下。在这种情况下，所述孔隙15具有体积在从所述第一面11向所述第二面12的方向上增加的结构。如上所述，在所述窗的制备中，当所述窗被制备成以所述窗30的最上端面的面积1.000为基准的所述窗30的最下端面面积的比值满足约0.950以上且约1.050以下的范围时，可以有利于确保所述窗30执行终点检测功能的最大面积，同时利用所述孔隙15的体积梯度最大化残留物装载效率。
对于与各个所述窗组合物、所述窗的结构(即厚度、相对于第一通孔的体积比)和物性(即邵氏D硬度、透光率、折射率)等相关的所有事项，上面关于所述抛光垫所描述的事项和其技术优点可以同样地全部适用于所述抛光垫的制备方法。
从所述窗组合物制备窗的步骤可以包括：在约60℃至约90℃中一温度条件下，对所述窗组合物进行约15分钟至约20分钟的固化操作来制备窗固化物的步骤；以及在约100℃至约150℃中一温度条件下，对所述窗固化物进行约24小时至约48小时的后固化操作的步骤。当在这种工艺条件下制备所述窗时，可以确保所述窗的最上端面的适当的表面硬度，其结果，在反复在所述第一面和所述窗的最上端面进行往复运动的同时被抛光的抛光对象的被抛光面的动作中，所述孔隙所形成的间隙不造成缺陷发生等不利影响，同时仅积极地最大化残留物装载功能，从而，反而可以更加有利于提供缺陷防止效果。
对于与各个所述抛光层组合物、所述抛光层的结构(即厚度、气孔、沟槽等)和物性(即邵氏D硬度、表面粗度等)相关的事项，上面关于所述抛光垫所描述的事项和其技术优点可以同样地全部适用于所述抛光垫的制备方法。
从所述抛光层组合物制备所述抛光层的步骤可以包括：准备被预热至第一温度的模具；向被预热的所述模具中注入所述抛光层组合物并进行固化，从而制备抛光层固化物；以及在比所述第一温度高的第二温度条件下后固化所述抛光层固化物。
在一实施例中，所述第一温度和所述第二温度的温度差可以为约10℃至约40℃，例如，可以为约10℃至约35℃，例如，可以为约15℃至约35℃。
在一实施例中，所述第一温度可以为约60℃至约100℃，例如，可以为约65℃至约95℃，例如，可以为约70℃至约90℃。在一实施例中，在所述第一温度下固化所述抛光层组合物的时间可以为约5分钟至约60分钟，例如，可以为约5分钟至约40分钟，例如，可以为约5分钟至约30分钟，例如，可以为约5分钟至约25分钟。
在一实施例中，所述第二温度可以为约100℃至约130℃，例如，可以为约100℃至125℃，例如，可以为约100℃至约120℃。在一实施例中，在所述第二温度条件下，后固化所述抛光层固化物的时间可以为约5小时至约30小时，例如，可以为约5小时至约25小时，例如，可以为约10小时至约30小时，例如，可以为约10小时至约25小时，例如，可以为约12小时至约24小时，例如，可以为约15小时至约24小时。
当所述抛光层组合物在上述固化条件下被固化时，可以确保所述抛光层的所述第一面的适当的表面硬度，其结果，在所述第一面作用下的被抛光面的抛光率和抛光平坦度等实现目的水平，同时在反复在所述第一面和所述窗的最上端面进行往复运动同时被抛光的被抛光面的动作中，所述孔隙所形成的间隙不造成缺陷发生等不利影响，同时仅积极地最大化残留物装载功能，从而，反而可以更加有利于提供缺陷防止效果。
制备所述抛光层的步骤还可以包括：在所述第一面上形成至少一个沟槽的步骤。对于所述沟槽相关事项和其技术优点，上面关于所述抛光垫所描述的事项均同样地全部适用于所述抛光垫的制备方法。即在所述第一面上形成至少一个沟槽，其中，可以通过在数值方面适当地设计所述沟槽结构来适当地确保施加到所述第一面上的所述抛光浆料成分的流动性，其结果，可以更加有利于所述孔隙的残留物装载功能排除所述抛光浆料中的有效抛光成分的装载，仅以成为缺陷发生原因的残留物为目的最大化。
制备所述抛光层的步骤可以包括对所述第一面进行车削(line turning)加工的步骤，或者还可以包括对所述第一面进行粗糙化处理的步骤。所述车削加工可以以使用切削工具来以规定厚度切削所述抛光层的方式进行。所述粗糙化处理可以以使用刷棍(Sanding roller)来加工所述抛光层的表面的方式进行。这种表面加工是指通过加工来使得所述第一面实现最佳的抛光率和抛光平坦度等的步骤，同时这种表面加工还可以用于基于所述孔隙的残留物装载功能调节所述第一面上的流体的流动性。
所述抛光垫的制备方法还可以包括如下步骤：制备支撑层；将所述支撑层附着于所述抛光层的所述第二面侧；以及在所述支撑层中形成具有与所述第一通孔相连的结构的第二通孔。在一实施例中，制备所述支撑层的步骤；将所述支撑层附着于所述抛光层的所述第二面侧的步骤；以及在所述支撑层中形成具有与所述第一通孔相连的结构的第二通孔的步骤可以在制备所述第一通孔的步骤和在所述第一通孔内设置所述窗的步骤之间执行。
在制备所述支撑层的步骤中，对于与所述支撑层的结构、组成等有关的所有事项，上面关于所述抛光垫所描述的事项均同样地全部适用于所述抛光垫的制备方法。
将所述支撑层附着于所述抛光层的所述第二面侧的步骤可以是以热熔粘合剂为媒介进行附着的步骤。例如，所述热熔粘合剂可以包含选自由氨基甲酸乙酯类粘合剂、丙烯酸类粘合剂、硅类粘合剂以及它们的组合组成的组中的一种，但不限于此。当为附着所述支撑层和所述抛光层而应用热熔粘合剂时，可以更加有利于防止如下缺陷：源自施加到所述第一面上的抛光浆料或者清洗液等液体成分的流体经过所述第二通孔泄漏到抛光装置。
在形成所述第二通孔的步骤中，所述第二通孔可以形成为小于所述第一通孔。具体而言，参照图1，在形成所述第二通孔的步骤中，所述第二通孔14可以被制造成如下：所述第一通孔13的侧面和所述第二通孔14的侧面之间的垂直距离D2满足约1mm至约5mm，例如，约2mm至约5mm，例如，约2.5mm至约4.5mm，例如，约3mm至约4mm。
在一实施例的所述抛光垫的制备方法中，所述支撑层包括所述抛光层侧的第三面和作为所述第三面的相反面的第四面，并且在将所述窗设置在所述第一通孔内部的步骤中，所述窗可以设置成由所述第三面支撑。与所述第一通孔13的侧面和所述第二通孔14的侧面之间的垂直距离D2对应的部分可以作为所述窗的支撑面发挥功能。
在一实施例中，在将所述窗设置在所述第一通孔内部的步骤中，还可以包括在所述第三面上加压所述窗的步骤。参照图1，在所述第三面21中与所述第一通孔13的侧面和所述第二通孔14的侧面之间的垂直距离D2对应的部分可以作为所述窗30的支撑面发挥功能，并且可以作为所述窗30在所述第三面21上被加压时的相对面发挥作用。这样，当应用在所述第三面21上加压所述窗30的工艺时，所述支撑层中被加压的部分形成密度与未被加压的周围部分相比高的区域，这可以发挥防止可能通过所述孔隙流入的流体成分经过所述第二通孔14泄漏到抛光装置等的作用。
另外，当所述窗30在所述第三面21上被加压时，其结果，可以形成如图7所示的结构。即所述窗30的最上端面的高度可以低于作为所述抛光层10的抛光面的所述第一面11的高度。当所述窗30的最上端面具有比所述第一面11更低的高度时，通过所述孔隙的开口部16的残留物的流入可以更加平滑。例如，所述窗30的最上端面与所述第一面11的高度差D3可以为约0.001mm至约0.05mm，例如，可以为约0.01mm至约0.05mm，例如，可以为约0.02mm至约0.03mm。
所述窗30的最下端面的高度可以低于作为所述抛光层10的下表面的所述第二面12。当所述窗30的最下端面具有比所述第二面12低的高度时，装载于所述孔隙15的残留物不向所述第二通孔14的方向泄漏而是可以有效停滞在所述孔隙15内，并且可以有利于有效防止源自施加在所述第一面11上的抛光浆料或者清洗液等的流体流入所述窗30最下端面或者所述第二通孔14，从而对抛光装置的驱动造成不利影响。例如，所述窗30的最下端面与所述第二面12的高度差D4可以为约0.1mm至约1.0mm，例如，可以为约0.1mm至约0.6mm，例如，可以为约0.2mm至约0.6mm，例如，可以为约0.2mm至约0.4mm。
在又另一实施例中，提供一种半导体器件的制造方法，包括如下步骤：提供具有抛光层的抛光垫，所述抛光层包括作为抛光面的第一面和作为所述第一面的相反面的第二面，包括从所述第一面贯穿至所述第二面的第一通孔，并且包括设置在所述第一通孔内的窗，以及将抛光对象的被抛光面设置成与所述第一面接触后，在加压条件下使所述抛光垫和所述抛光对象彼此相对旋转的同时抛光所述抛光对象；所述抛光对象包括半导体基板，所述抛光垫在所述第一通孔的侧面和所述窗的侧面之间包括孔隙，以及在所述第一面和所述窗的最上端面之间包括所述孔隙的开口部，所述孔隙的开口部的宽度大于0.00μm。
在又另一实施例中，提供一种半导体器件的制造方法，包括如下步骤：提供具有抛光层的抛光垫，所述抛光层包括作为抛光面的第一面和作为所述第一面的相反面的第二面，包括从所述第一面贯穿至所述第二面的第一通孔，并且包括设置在所述第一通孔内的窗，以及在以将抛光对象的被抛光面设置成与所述第一面和所述窗的最上端面接触的方式设置所述抛光对象后，在加压条件下使所述抛光垫和所述抛光对象彼此相对旋转的同时抛光所述抛光对象；所述抛光对象包括半导体基板，所述抛光垫在所述第一通孔的侧面和所述窗的侧面之间包括孔隙，以及在所述第一面和所述窗的最上端面之间包括所述孔隙的开口部，以下第1式的值大于0.00且为15.00以下。
第1式：
W×(1-D)
在所述第1式中，所述W为所述孔隙的开口部的宽度(μm)值，所述D为相对于所述抛光层中所述第一通孔的体积1.00的所述窗的体积的比值。
在所述半导体器件的制备方法中，与所述抛光垫相关的所有事项，不仅是在后面重复描述的情况，即使不重复描述，为上述实现例的说明而记载的所有事项和其技术优点可以在以下相同地融合应用。通过将具有上述特征的所述抛光垫应用于所述半导体器的件制备方法，由此制备的半导体器件可以基于所述半导体基板的优异的抛光结果确保高质量。
在一实施例中，所述半导体器件的制造方法包括提供所述抛光垫的步骤和抛光所述抛光对象的步骤，所述抛光垫包括所述孔隙和所述孔隙的开口部，并且可以同时具有以下特征：所述孔隙的开口部的宽度大于约0.00μm；以及所述第1式的值为大于约0.00且约15.00以下。
所述孔隙的开口部的宽度可以大于约0.00μm，例如，可以为约50μm至约500μm，例如，可以为约50μm至约450μm，例如，可以为约50μm至约400μm，例如，可以为约50μm至350μm，例如，可以为约50μm至约300μm，例如，可以为约50μm以上且小于约300μm。
所述第1式的值可以为大于约0.00且约15.00以下，例如，可以为大于约0.00且约14.50以下，例如，可以为大于约0.00且约14.00以下，例如，可以为大于约0.00且约12.00以下，例如，可以为大于约0.00且约11.00以下，例如，可以为大于约0.00且小于约11.00，例如，可以为约5.00以上且小于约11.00，例如，可以为约5.00至约10.00，例如，可以为约5.00至约9.00。
图8是示意性地示出一实现例的所述半导体器件的制备方法的示意图。参照图8，所述抛光垫100可以设置在所述平台120上。参照图2和图8，所述抛光垫100可以设置在所述平台120上，使得所述抛光层10的所述第二面12侧朝向所述平台120。因此，所述第一面11作为抛光面被放置成暴露在最外侧表面。
所述抛光对象包括半导体基板130。所述半导体基板130可以设置成其被抛光面与所述第一面11和所述窗30的最上端面接触。所述半导体基板130的被抛光面可以直接与所述第一面11和所述窗30的最上端面接触，也可以通过有流动性的浆料等间接接触。在本说明书中，“接触”意味着包括直接或间接接触的所有情况。
所述半导体基板130以安装在抛光头160使得被抛光面朝向所述抛光垫100的状态以预定的载荷被加压的同时，与所述第一面11和所述窗30的最上端面接触并旋转抛光。所述半导体基板130的被抛光面相对于所述第一面11加压的载荷可以在例如，约0.01psi至约20psi的范围根据目的选择，例如，可以是约0.1psi至约15psi，但并不限于此。由于所述半导体基板130的被抛光面以上述范围的载荷与所述第一面11和所述窗30的最上端面彼此接触而旋转抛光，在重复往返所述第一面11和所述窗30最上端面的过程中，更有利于残留物通过适当的流量被装载到所述孔隙15中。
所述半导体基板130与所述抛光垫100可以在各自的被抛光面与抛光面相互接触的状态下相对旋转。这时，所述半导体基板130的旋转方向与所述抛光垫100的旋转方向可以是相同的，也可以是相反的。在本说明书中，“相对旋转”解释为包括沿彼此相同的方向的旋转或沿相反方向的旋转。所述抛光垫100以安装在所述平台120上的状态随着旋转所述平台120而旋转，所述半导体基板130以安装在所述抛光头160的状态随着旋转所述抛光头160而旋转。所述抛光垫100的旋转速度可以在约10rpm至约500rpm的范围根据目的选择，例如，可以是约30rpm至约200rpm，但不限于此。所述半导体基板130的旋转速度可以是约10rpm至约500rpm，例如，约30rpm至约200rpm，例如，约50rpm至约150rpm，例如，约50rpm至约100rpm，例如，约50rpm至约90rpm，但不限于此。由于所述半导体基板130和所述抛光垫100的旋转速度满足所述范围，可以与所述孔隙15的残留物装载效果相关联地适当地确保其离心力作用下的浆料的流动性。即可以有利于所述浆料以适当的流量在抛光面上移动，从而使得在抛光中必要的浆料有效成分不被装载于所述孔隙15，而是仅经修整器等的切削而成为可能引发缺陷的原因的残留物被装载于所述孔隙15。
所述半导体器件的制备方法还可包括将抛光浆料150供给到所述第一面11上的步骤。例如，所述抛光浆料150可以通过供给喷嘴140喷射到所述第一面11上。通过所述供给喷嘴140喷射的所述抛光浆料150的流量可以是例如，约10毫升/分至约1000毫升/分，例如，可以是约10毫升/分至约800毫升/分，例如，可以是约50毫升/分至约500毫升/分，但不限于此。当所述抛光浆料150的喷洒流量满足所述范围时，可以更加有利于所述浆料以适当的流量在抛光面上移动，从而使得在抛光中必要的浆料有效成分不被装载于所述孔隙15，而是仅经修整器等的切削而成为可能引发缺陷的原因的残留物被装载于所述孔隙15。
所述抛光浆料150可以包含抛光颗粒，并且所述抛光颗粒的平均粒径D50可以为约10nm至约500nm，例如，可以为约70nm至约300nm。当所述抛光颗粒满足所述大小时，可以有利于所述抛光颗粒在上述工艺条件下不被装载到所述孔隙15内，而是以适当的流量在所述抛光面上移动，同时在物理或者化学抛光方面产生积极作用。即在所述抛光浆料150包含上述范围内的大小的抛光颗粒，以上述范围内的流量通过所述供给喷嘴140喷洒，并且所述抛光垫100和所述半导体基板130的相对旋转速度满足上述范围的情况下，所述孔隙15的残留物目的性装载功能可以大大提升。
所述抛光浆料150可包括抛光颗粒，并且可包括例如，二氧化硅颗粒或二氧化铈颗粒作为所述抛光颗粒，但不限于此。
所述半导体器件的制备方法还可包括通过修整器170加工所述第一面11的步骤。通过所述修整器170加工所述第一面11的步骤可以与抛光所述半导体基板130的步骤同时执行。
所述修整器170可以在旋转的同时加工所述第一面11。所述修整器170旋转速度可以是例如，约50rpm至约150rpm，例如，约50rpm至约120rpm，例如，约90rpm至约120rpm。
所述修整器170可以在对所述第一面11进行加压的同时加工所述第一面11。所述修整器170对所述第一面11的加压载荷可以是例如，约1lb至约10lb，例如，约3lb至约9lb。
所述修整器170可以在沿所述抛光垫100的中心到所述抛光垫100的末端往返运动的路径进行振动运动的同时加工所述第一面11。当将所述修整器170的振动运动从所述抛光垫100的中心到所述抛光垫100的末端往返运动计算为一次时，所述修整器170的振动运动速度可以是约10次/分(min)至约30次/分，例如，约10次/分至约25次/分，例如，约15次/分至约25次/分。
在进行抛光的过程中，所述半导体基板130在对所述抛光面加压的条件下被抛光，因此作为抛光面的所述第一面11的作为表面暴露的气孔结构等被压，从而逐渐变成表面粗糙度变低等不适合抛光的状态。为了防止这种情况，通过具备可粗糙化表面的所述修整器170来切削所述第一面11，同时可以保持适合抛光的表面状态。此时，当所述第一面11的切削部分没有快速排出并成为残留物残留在抛光面上时，可能会成为在所述半导体基板130的被抛光面上产生划痕等缺陷的原因。由此看来，通过所述修整器170驱动条件，即，旋转速度和加压条件等满足所述范围，同时所述抛光垫100包括所述孔隙15和所述孔隙的开口部16，并且所述孔隙的开口部16的宽度大于约0.00μm；或者所述第1式的值大于约0.00且为约15.00以下，从而能够更有利于将修整所造成的所述残留物装载在所述孔隙15内而有效地防止缺陷发生。
所述半导体器件的制备方法还可包括通过从光源180发射的光往返地透过所述窗30来检测所述半导体基板130的被抛光面的抛光终点的步骤。参照图1和图8，由于所述第二通孔201与所述第一通孔101连接，从所述光源180发出的光可以确保从所述抛光垫100的最上端面贯穿到最下端面的整个厚度的光通路，并且可以应用通过所述窗30的光学终点检测方法。
以下，提出本发明的具体实施例。然而，以下记载的实施例仅用于具体示例或说明本发明，本发明的权利范围不因此限制解释，本发明的权利范围由权利要求书确定。
制备例
制备例1：抛光层组合物的制备
相对于总100重量份的二异氰酸酯组分，混合72重量份的2,4-TDI、18重量份的2,6-TDI和10重量份的H12MDI。相对于总100重量份的多元醇组分，混合90重量份的PTMG和10重量份的DEG。相对于总100重量份的所述二异氰酸酯组分，混合148重量份的所述多元醇组分来准备混合原料。将所述混合原料加入四口烧瓶中后，在80℃下进行反应，制备包括氨基甲酸乙酯类预聚物且异氰酸酯基含量(NCO％)为9.3重量％的抛光层组合物。
制备例2：窗组合物的制备
相对于总100重量份的二异氰酸酯组分，混合64重量份的2,4-TDI、16重量份的2,6-TDI和20重量份的H12MDI。相对于总100重量份的多元醇组分，混合47重量份的PTMG、47重量份的PPG和6重量份的DEG。相对于总100重量份的所述二异氰酸酯组分，混合180重量份的所述多元醇组分来准备混合原料。将所述混合原料加入四口烧瓶中后，在80℃下进行反应，制备包括氨基甲酸乙酯类预聚物且异氰酸酯基含量(NCO％)为8重量％的窗组合物。
实施例和比较例
实施例1
相对于100重量份的所述制备例1的抛光层组合物，混合1.0重量份的固体发泡剂(Nouryon公司)，混合4,4'-亚甲基双(2-氯苯胺)(MOCA)作为固化剂，混合使得相对于所述抛光层组合物中的异氰酸酯基(-NCO)1.0，所述MOCA的胺基(-NH2)的摩尔比为0.95。将所述抛光层组合物注入到预热至90℃的宽1000mm、长1000mm、高3mm的模具中，以10kg/min的排出速度注入，同时以1.0L/min的注入速度注入氮气(N2)作为气体发泡剂。然后，通过在110℃的温度条件下进行后固化反应所述预备组合物来制备抛光层。将所述抛光层旋削加工为厚度为2.03mm，在抛光面上加工深度460μm、宽度0.85mm和间距3.0mm的同心圆形结构的沟槽。
相对于100重量份的所述制备例2的窗组合物，混合4,4'-亚甲基双(2-氯苯胺)(MOCA)作为固化剂，混合使得相对于所述抛光层组合物中的异氰酸酯基(-NCO)1.0，所述MOCA的胺基(-NH2)的摩尔比为0.95。将所述窗组合物注入到预热至90℃的宽1000mm、长1000mm、高3mm的模具中，以10kg/min的排出速度注入，并且通过在110℃的温度条件下进行后固化反应来制备窗。所述窗通过以其最上端面和最下端面的长度、宽度以及其厚度分别满足以下表1的方式加工来制成。所述窗在所述窗的制备过程中以各尺寸满足以下表1的方式制成，在不满足该条件的情况下，加工到满足所述条件为止。
准备了支撑层，具有氨基甲酸乙酯类树脂浸渍在包括聚酯树脂纤维的无纺布的结构且厚度为1.4mm。
形成从作为所述抛光层的抛光面的第一面贯穿至作为其相反面的第二面的第一通孔，形成为长方体形状，使得所述第一通孔的宽(宽度)和长(长度)分别为20mm和60mm。
接着，在所述支撑层的一个表面上设置包含热熔粘合剂的粘合薄膜，然后通过相互接合所述粘合薄膜和所述抛光层的第二面来使其相互接触，然后利用加压辊进行涂覆，然后利用加压辊来在140℃下进行热熔处理，从而附着所述支撑层和所述抛光层。接着，通过从所述支撑层的最下端面进行切割加工来形成在厚度方向上贯通所述支撑层的第二通孔，其中，所述第二通孔形成在与所述第一通孔对应的区域内并且与所述第一通孔相连，所述第二通孔以宽度和长度分别为52mm和14mm的长方体形状形成。
接着，将所述窗设置在所述第一通孔的内部，其中，所述窗由所述支撑层中与所述第一通孔的侧面和所述第二通孔的侧面之间的垂直距离对应的一表面支撑。
通过在所述支撑层的支撑面上加压所述窗，使得所述窗的最上端面和所述第一面的高度差成为100μm来最终制备抛光垫。
实施例2至6
除了所述窗通过以其最上端面和最下端面的宽度和长度分别满足以下表1的方式加工来制成之外，以与所述实施例1相同的方式制备了各个抛光垫。
比较例1
除了所述窗通过以其最上端面和最下端面的宽度和长度分别满足以下表1的方式加工来制成之外，以与所述实施例1相同的方式制备了各个抛光垫。
图9A至图9F分别是概略性地示出所述实施例1至实施例6中相对于第一通孔的大小(虚线图示部分)的各个窗的形状(实线图示部分)的立体图，图9G是概略性地示出所述比较例1中相对于第一通孔的大小(虚线图示部分)的各个窗的形状(实线图示部分)的立体图。参照图9A至图9G，各个实施例和比较例的所述第一通孔的宽度Wh和长度Lh均相同，分别为20mm和60mm，所述窗的上端面宽度Wuw、上端面长度Luw、下端面宽度Wdw以及下端面长度Ldw如以下表1所示。所述开口部的宽度作为平均值，可以由从20mm的所述第一通孔的宽度Wh减去所述窗的上端面宽度Wuw的值的1/2值；或者从60mm的所述第一通孔的长度Lh减去所述窗的上端面长度Luw的值的1/2值算出，其值如以下表1中的记载所示。所述窗的上端面面积由上端面宽度Wuw和上端面长度Luw的乘积算出，所述窗的下端面面积由下端面宽度Wdw和下端面长度Ldw的乘积算出，其值分别如以下表1中的记载所示。通过利用所述窗的面积值计算所述窗的下端面面积与上端面面积之比来在以下表1中记载。
[表1]
Figure BDA0003763567090000521
Figure BDA0003763567090000531
<评价和测定>
测定例1：第1式的值的计算
以所述第一通孔的宽度Wh、长度Lh以及厚度的乘积计算所述第一通孔的体积后将其记载在以下表2中。所述窗的体积可以以如下方式测量：在所述窗的上表面和下表面中测量面积相对大的表面的宽度和长度，和面积相对小的表面的宽度和长度，然后测量所述窗的厚度来计算以所述窗的上表面和下表面中面积相对大的表面为底面的棱锥体的预想高度，然后导出该棱锥体的体积(第一体积)。接下来，计算以所述窗的上表面和下表面中面积相对小的表面为底面的棱锥体的体积(第二体积)，然后将其从所述第一体积减去，从而可以计算所述窗的体积，其结果如表2中的记载所示。利用该体积值来计算各个实施例和比较例中相对于所述第一通孔的体积1.00的所述窗的体积的比值D后将其记载在以下表2中。利用所述表1中开口部的宽度[μm]值W和以下表2中所述窗体积的比值D来计算以下第1式的值后将其值记载在以下表2中。
第1式：
W×(1-D)
测定例2：孔隙的残留物装载效率评价
利用所述实施例1至6和所述比较例1的抛光垫来抛光氧化硅膜为被抛光面的基板，其中，利用修整器(CI45，SAESOL DIAMOND公司)来在3lb荷重的加压条件下进行修整，同时进行1小时抛光，所述抛光结束后分离窗部分，然后利用去离子水(DI-water)洗涤装载于所述孔隙内部的残留物并进行保管，然后通过汽化所有液体，测量剩余的固体物质的重量来导出所述孔隙内部的装载量并将其结果记载在以下表2中。
测定例3：缺陷(Defect)评价
利用所述实施例1至6和所述比较例1的抛光垫来抛光氧化硅膜为被抛光面的基板，其中利用修整器(CI45，SAESOL DIAMOND公司)来在6lb荷重的加压条件下进行修整，同时进行60秒抛光，所述抛光结束后，将作为抛光对象的所述基板移动到清洁器(Cleaner)，然后分别使用1％氟化氢(HF)与纯净水(DIW)，1％硝酸(H2NO3)与纯净水(DIW)来分别进行了10秒的洗涤。然后，将所述基板移动到旋转干燥器，使用纯净水(DIW)洗涤，并用氮气(N2)干燥了15秒。然后利用测量设备(Tenkor公司，型号名：XP+)来从经干燥的基板的表面测量表面的划痕(scratch)等缺陷数量后将其记载在以下表2中。
[表2]
Figure BDA0003763567090000541
参照所述表1和表2，可以确认所述实施例1至6的抛光垫作为各个孔隙的开口部的宽度(μm)大于0.00的抛光垫，所述孔隙内部的装载量满足大于约0.1mg且约1.00mg以下。另一方面，可以确认所述实施例1至6的抛光垫作为由各个孔隙的开口部的宽度(μm)值W和相对于所述第一通孔体积1.00的所述窗的体积的比值D计算的所述第1式的值大于0.00且为15.00以下的抛光垫，所述孔隙内部的装载量满足大于约0.1mg且约1.00mg以下。当所述孔隙内部的装载量对应于所述范围时，在修整处理等抛光工艺下被切削的抛光层部分作为残留物被有效装载到所述孔隙内部，从而可以获得缺陷发生原因的去除效果。
与此不同，所述比较例1的抛光垫作为孔隙的开口部的宽度(μm)为0.00的抛光垫，由于所述窗和所述抛光层未一体成型，因此即使通过在抛光过程中的剪切力作用下的移动装载一部分，与所述实施例1至6相比，残留物装载能力显著下降，其结果，缺陷发生水平呈现约1.5倍以上的水平，从而可以确认与所述实施例1至6相比缺陷防止效果显著下降。

Claims (10)

1.一种抛光垫，其中，包括：
抛光层，包括作为抛光面的第一面和作为所述第一面的相反面的第二面，并且包括从所述第一面贯穿至所述第二面的第一通孔，
窗，设置在所述第一通孔内，以及
孔隙，位于所述第一通孔的侧面和所述窗的侧面之间；
在所述第一面和所述窗的最上端面之间包括所述孔隙的开口部，
所述孔隙的开口部的宽度大于0.00μm。
2.根据权利要求1所述的抛光垫，其中，
所述孔隙的开口部的宽度为50μm至500μm。
3.根据权利要求1所述的抛光垫，其中，
所述孔隙具有在从所述第一面向所述第二面的方向上增加的体积梯度或者减小的体积梯度，
所述第一通孔的侧面和所述窗的侧面形成的角度为大于0°且60°以下。
4.根据权利要求3所述的抛光垫，其中，
当所述孔隙具有体积在从所述第一面向所述第二面的方向上增加的结构时，
所述窗的最下端面的面积与所述窗的最上端面的面积之比为0.950以上且小于1.000。
5.根据权利要求3所述的抛光垫，其中，
当所述孔隙具有体积在从所述第一面向所述第二面的方向上减小的结构时，
所述窗的最下端面的面积与所述窗的最上端面的面积之比为大于1.000且1.050以下。
6.根据权利要求1所述的抛光垫，其中，
所述第一面包括至少一个沟槽，
所述沟槽的深度为100μm至1500μm，宽度为0.1mm至20mm。
7.根据权利要求6所述的抛光垫，其中，
所述第一面包括多个沟槽，
所述多个沟槽包括同心圆形沟槽，
所述同心圆形沟槽中相邻的两个沟槽之间的间隔为2mm至70mm。
8.根据权利要求1所述的抛光垫，其中，还包括：
支撑层，设置在所述抛光层的所述第二面侧，并且包括与所述第一通孔连接的第二通孔，
所述支撑层包括所述抛光层侧的第三面和作为所述第三面的相反面的第四面，
所述第二通孔小于所述第一通孔，以及
所述窗由所述第三面支撑。
9.一种抛光垫，其中，包括：
抛光层，包括作为抛光面的第一面和作为所述第一面的相反面的第二面，并且包括从所述第一面贯穿至所述第二面的第一通孔，以及
窗，设置在所述第一通孔内；
在所述第一通孔的侧面和所述窗的侧面之间包括孔隙；
在所述第一面和所述窗的最上端面之间包括所述孔隙的开口部，
所述抛光垫的以下第1式的值为大于0.00且15.00以下，
第1式：
W×(1-D)
在所述第1式中，所述W为所述孔隙的开口部的宽度值，所述D为相对于所述抛光层中所述第一通孔的体积1.00的所述窗的体积的比值，所述宽度值的单位为μm。
10.一种半导体器件的制造方法，其中，包括如下步骤：
提供具有抛光层的抛光垫，所述抛光层包括作为抛光面的第一面和作为所述第一面的相反面的第二面，包括从所述第一面贯穿至所述第二面的第一通孔，并且包括设置在所述第一通孔内的窗，以及
将抛光对象的被抛光面设置成与所述第一面接触后，在加压条件下使所述抛光垫和所述抛光对象彼此相对旋转的同时抛光所述抛光对象；
所述抛光对象包括半导体基板，
所述抛光垫在所述第一通孔的侧面和所述窗的侧面之间包括孔隙，以及
在所述第一面和所述窗的最上端面之间包括所述孔隙的开口部，
所述孔隙的开口部的宽度大于0.00μm。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP1466699A1 (en) * 2003-04-09 2004-10-13 JSR Corporation Abrasive pad, method and metal mold for manufacturing the same, and semiconductor wafer polishing method
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US7101275B2 (en) * 2003-09-26 2006-09-05 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Resilient polishing pad for chemical mechanical polishing
US6984163B2 (en) * 2003-11-25 2006-01-10 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Polishing pad with high optical transmission window
US9868185B2 (en) * 2015-11-03 2018-01-16 Cabot Microelectronics Corporation Polishing pad with foundation layer and window attached thereto
JP7220130B2 (ja) * 2019-07-11 2023-02-09 株式会社クラレ 研磨パッド及び研磨パッドの製造方法

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