CN115816304A - 抛光垫的翻新方法、半导体元件的制造方法及制造装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种抛光垫的翻新方法，通过增加抛光工艺中所使用的抛光垫的使用寿命来能够减少被丢弃的抛光垫的数量，并且缩短抛光垫的更换所需的时间，从而大幅度提高抛光效率。另外，根据本申请的半导体元件的制造方法是应用了所述抛光垫的翻新方法的制造工艺，以与新的抛光垫同等的水平使超过使用期限的抛光垫实现抛光性能，从而能够反复使用，并且通过减少抛光垫的更换次数来提高工艺的效率。

Description

抛光垫的翻新方法、半导体元件的制造方法及制造装置

技术领域

本发明涉及一种抛光垫的翻新方法，并且涉及一种利用所述抛光垫的翻新方法的半导体元件的制造方法以及半导体元件的制造装置。

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)工艺可以在各种技术领域中用于各种目的。CMP工艺将抛光对象的规定抛光面作为抛光对象而执行，并且可以以抛光面的平坦化、去除被凝集的物质、消除晶格损伤、去除划痕和污染源等为目的而执行。

半导体工艺的CMP工艺技术的分类可以根据抛光对象的膜质或抛光后的表面形状来进行分类。例如，可以根据抛光对象的膜质分为单晶硅(sin gle silicon)或多晶硅(poly silicon)，可以根据杂质的种类分为多种氧化膜或钨(W)、铜(Cu)、铝(Al)、钌(Ru)、钽(Ta)等金属膜CMP工艺。并且，根据抛光后的表面形状，还可以分为用于改善基板表面的粗糙度的工艺、对由多层电路布线所引起的台阶进行平坦化的工艺、以及用于在抛光后选择性形成电路布线的元件分离工艺。

可以在半导体元件的制造过程中多次采用CMP工艺。半导体元件可以包括多个层，并且每层都包括复杂且微细的电路图案。另外，在最近的半导体元件中，单个芯片大小减小，且各层的图案都向着更加复杂且微细的方向进化。因此，在半导体元件的制造过程中，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和布线表面的改善等，其结果，要求更加精密且可靠的CMP性能。

这种CMP工艺中所使用的抛光垫作为通过摩擦来将抛光面加工成所要求的水平的工艺用部件，在被抛光后的抛光对象的厚度的均匀度、抛光面的平坦度以及抛光质量等方面上可视为最重要的因素之一。

所述CMP工艺中所使用的抛光垫将抛光对象的规定抛光面作为抛光对象，并且以抛光面的平坦化、被凝聚的物质的去除、晶格损伤的消除、划痕和污染源的去除等为目的执行抛光工艺，如果抛光垫的抛光性能因反复执行抛光工艺而下降，则需要更换抛光垫，并且使用完的抛光垫可能会被丢弃。

使用完的抛光垫无法反复使用，并且丢弃可能会造成环境污染的问题。为了防止这种问题，需要一种能够以比现有的使用寿命更长的时间在抛光过程中使用的抛光垫的处理方法。

发明内容

发明要解决的问题

本发明的目的在于提供一种抛光垫的翻新方法，其能够通过增加在抛光工艺中所使用的抛光垫的使用寿命来减少抛光垫的丢弃量。

本发明的另一目的在于提供一种半导体元件的制造方法，其能够利用所述抛光垫的翻新方法来提高抛光垫的使用寿命，并且延长抛光工艺中的抛光垫的更换周期，从而能够大幅度提高半导体元件的制造工艺中的效率。

本发明的另一目的在于提供一种半导体元件的制造装置，其能够提高在抛光工艺中所使用的抛光垫的使用寿命。

用于解决问题的手段

为了实现上述目的，根据本发明的一实施例的抛光垫的翻新方法，其包括用于向抛光垫供应水蒸气的步骤，所述抛光垫包括具有抛光面的抛光层，所述抛光层包括多个气孔，所述抛光面包括由多个所述气孔形成的微细凹部。

根据本发明的另一实施例的半导体元件的制造方法，其包括：将包括抛光面的抛光垫安装在平板的步骤；将抛光对象以其被抛光面与所述抛光面相接触的方式配置于所述抛光面之后，在加压条件下，使所述抛光垫和所述抛光对象彼此进行相对旋转并抛光所述抛光对象的步骤；以及向所述抛光垫的所述抛光面供应水蒸气的步骤。

根据本发明的另一实施例的半导体元件的制造装置，其包括：用于安装抛光垫的平板；用于安装半导体基板的载体；以及用于向安装在所述平板的所述抛光垫供应水蒸气的水蒸气喷射部。

发明效果

涉及一种抛光垫的翻新方法，其能够通过增加在抛光工艺中所使用的抛光垫的使用寿命来减少抛光垫的丢弃量。

另外，利用所述抛光垫的翻新方法来提高抛光垫的使用寿命，据此，减少抛光工艺中抛光垫的更换次数，从而能够大幅度地提高半导体元件的制造工艺的效率。

附图说明

图1是抛光工艺的流程图。

图2是包括抛光垫的翻新方法的抛光工艺的流程图。

图3是三维表面粗糙度参数的概念图。

图4是表面粗糙度参数Svk和Spk的概念图。

图5是通过抛光工艺形成在抛光垫的抛光面上的微细凹部的形状变化的图。

图6A至图6D是根据本发明的一实施例的抛光装置的概念图。

图7是根据本发明的一实施例的抛光装置的概念图。

图8是根据本发明的一实施例的抛光垫的表面的3D图像。

图9是根据本发明的一实施例的抛光垫的表面的3D图像。

图10是根据本发明的一实施例的抛光面的SEM照片。

图11是根据本发明的一实施例的抛光面的SEM照片。

图12是根据本发明的一实施例的抛光面的SEM照片。

图13是根据本发明的一实施例的抛光面的SEM照片。

附图标记说明

10：抛光垫安装步骤

20：抛光工艺的执行步骤

21：浆料注入步骤

22：盘调整步骤

30：针对抛光所需时间的检验步骤

31：抛光工艺的反复执行步骤

32：根据超过目标抛光时间的抛光工艺的停止步骤

40：向不包括在目标抛光时间范围内的抛光垫喷射水蒸气的步骤

41：盘调整步骤

42：浆料注入步骤

50：针对抛光所需时间的重新检验步骤

51：抛光工艺的反复执行步骤

52：根据超过目标抛光时间的抛光工艺的停止步骤

100：抛光垫

101：抛光层

102：抛光面

103：气孔

104：微细凹部

200：平板

300：喷嘴部

310：浆料

400：载体

500：半导体基板

600：调整器

700：水蒸气喷射部

710：被加热的水蒸气

具体实施方式

参考后述的实现例或实施例，本发明的优点和特征、以及实现它们的方法将会变得明确。然而，本发明不限于以下公开的实现例或实施例，而是可以以彼此不同的各种形态体现。提供以下明示的实现例或实施例是仅是为了使本发明的公开完整，并且用于告知本发明所属技术领域的普通技术人员发明的范围，本发明要求保护的范围是由权利要求的范围来限定的。

在附图中，根据需要，为了明确表示层或区域，放大示出了某些部件的厚度。并且，在附图中，为了便于描述，夸大示出了一部分层和区域的厚度。在整个说明书中，相同的附图标记指相同的元件。

当本说明书中称层、膜、区域、板等部分在另一部分的“上方”或“上部”时，这不仅包括位于另一部分的“正上方”的情况，而且还包括其中间或其他部分的情况。当描述某个部分位于另一部分的“正上方”时，被解释为意味着在中间不存在其他部分。并且，当描述层、膜、区域、板等部分位于另一部分的“下方”或“下部”时，被解释为这不仅包括位于另一部分的“正下方”的情况，而且还包括其中间存在有其他部分的情况。当描述某个部分位于另一部分的“正下方”时，被解释为在中间不存在有其他部分。

在本说明书中，当表示数值范围时，“～以上”的含义被解释为包括相应数字或比其更多的情况。例如，“2以上”意味着两个或更多的情况。并且，对数值范围的“X至Y”的记载被解释为包括X或Y的范围。例如，“25至50”意味着包含25和50的数值范围。

在本说明书中，对于以“第一”或“第二”等修饰的构成而言，包括其的上位构成彼此不同，因此为了区分这些而仅修饰并记载，并且这些记载本身不会被解释为包括相互不同组件或不同结构。

在本说明书中，“向所述抛光垫供应水蒸气之前的状态”是指，与向抛光垫供应水蒸气的时刻的1分钟至10分钟之前的状态以及所述抛光垫的抛光面表面粗糙度(Sa)为3μm至4.5μm以内的状态中任一状态相对应的情况或与这两种状态相对应的情况。

在本说明书中，“向所述抛光垫供应水蒸气之后的状态”是指，停止供应水蒸气之后经过了1分钟至10分钟的状态。

在本说明书中，“未达到目标抛光率的抛光垫”是指，在以200mL/min的速率供应煅烧二氧化铈浆料(ceria slurry)，并且以3.5psi的负载对作为抛光对象的半导体基板进行加压，而且以抛光垫的转速为93rpm、半导体基板的转速为87rpm对氧化硅膜进行60秒的抛光的工艺条件下的抛光率为

以下的情况。

在本说明书中，“未达到目标抛光不均匀度的抛光垫”是指，在以200mL/min的速率供应煅烧二氧化铈浆料，并且以3.5psi的负载对作为抛光对象的半导体基板进行加压，而且以抛光垫的转速为93rpm、半导体基板的转速为87rpm的转速对氧化硅膜进行60秒的抛光的工艺条件下的抛光不均匀度为9％以下的情况。

在本说明书中，“翻新(refresh)”是指，在抛光工艺中所使用的抛光垫、未达到目标抛光率的抛光垫和/或未达到目标抛光不均匀度的抛光垫，通过ⅰ)供应水蒸气、或ⅱ)供应水蒸气和调整等处理来增加抛光垫的使用寿命的情况。

在本说明书中，“持续”是关于在将使用过的抛光垫安装于平板的状态下供应水蒸气的时间，是指将应用在抛光工艺中的半导体基板从载体上拆卸，并且将新的半导体基板安装在载体上，而且直到抛光工艺重新开始的时间。

在下文中，将详细描述根据本发明的示例性的实现例。

本发明的一实现例提供一种抛光垫的翻新方法，其包括向抛光垫供应水蒸气的步骤，所述抛光垫包括具有抛光面的抛光层，所述抛光层包括多个气孔，所述抛光面102包括由多个所述气孔103形成的微细凹部104。

图1是抛光工艺的流程图。具体地，在平板的上部安装有抛光垫，在载体上安装半导体基板(步骤10)，在所述载体内的半导体基板的抛光面以与抛光垫的抛光层相接触的方式配置之后，在加压条件下，可以通过相对旋转执行抛光工艺(步骤20)。

在所述抛光工艺中，浆料流入到抛光面(步骤21)，所述抛光工艺可以以安装于载体上的半导体基板在与抛光面相接触的状态下进行相对旋转的方式执行。同时，可以通过调整器(conditioner)执行抛光层的调整工艺22。

所述调整工艺22可以是为了使抛光层的抛光性能保持在一定水平以上的工艺。具体地，抛光垫包括具有抛光面的抛光层，所述抛光层包括多个气孔，所述抛光面包括由多个所述气孔形成的微细凹部，因抛光工艺中的加工残留物和反应产物等可能会降低所述微细凹部的抛光性能。为了防止这种抛光性能的降低，所述调整工艺22可以通过防止微细凹部内被加工残留物和反应产物堵塞的现象来保持抛光性能。

只是，所述调整工艺22作为对抛光层的表面进行刮削的工艺，仅仅反复执行所述调整工艺22来并不能使抛光性能持续保持与最初的抛光垫同等的水平。

即，在执行抛光工艺的过程中，通过调整工艺22来将抛光垫的抛光性能保持在一定水平以上，但是因反复的抛光工艺而降低抛光垫的抛光性能，这样的情况下，可以更换抛光性能降低了的抛光垫。

可以通过是否在目标抛光时间范围内执行实际抛光工艺来确认30所述抛光垫的更换与否(步骤30)。在执行所述抛光工艺22，并且所述抛光工艺22所需的时间保持在目标抛光时间范围内的情况(步骤31)下，连续的抛光工艺被执行而没有抛光垫的更换，在所述抛光工艺22所需的时间超过目标时间范围的情况(步骤32)下，所述抛光垫被更换，并且更换后的所述抛光垫不可重复使用。

上述的抛光工艺22根据半导体基板内的被抛光面的特性，抛光垫的使用时间会有差异，并且也会有比抛光工艺中所使用的程度更快地更换抛光垫的情况。

即，如果在抛光工艺中所使用的抛光垫的数量增加，并由此被丢弃的抛光垫的数量增加，则会引起环境污染的问题。并且，抛光工艺以连续工艺被执行，如上所述那样为了更换抛光垫而需要停止抛光工艺，据此，将会发生半导体元件的制造工艺的效率低下的问题。

为了防止上述问题，本发明涉及一种抛光垫的翻新方法，其包括向抛光垫供应水蒸气的步骤。

图2是应用了本发明的抛光垫的翻新方法的抛光工艺的流程图。在以如所述图1所示的顺序安装抛光垫(步骤10)之后，执行抛光工艺(步骤20)。

当执行抛光工艺时，可以确认实际抛光工艺是否在目标抛光时间范围内执行(步骤30)。当之前如图1所示的现有的抛光工艺在所述步骤30中包括在目标抛光时间范围内时，执行抛光工艺(步骤31)，当不包括在所述目标抛光时间范围内时，更换了抛光垫(步骤32)。

只是，在本发明中，可以通过将50℃至120℃的水蒸气供应1分钟至10分钟(步骤40)来增加抛光垫的使用寿命，而不更换未包括在目标抛光时间范围内的抛光垫。

通过向所述抛光垫供应水蒸气的步骤40，由包括在抛光层的多个气孔形成的抛光面的微细凹部的形态可以发生变化。在一实施例中，根据下式1，所述抛光层的基于所述微细凹部的形态变化的所述抛光面的表面粗糙度Sa的变化率可以为30％至70％：

[式1]

(Sa_r-Sa_f)/Sa_f×100

其中，

Sa_f是向所述抛光垫供应水蒸气之前的所述抛光面的表面粗糙度Sa，

Sa_r是向所述抛光垫供应水蒸气之后的所述抛光面的表面粗糙度Sa。

所述三维算术平均表面粗糙度Sa是将表面粗糙度参数Ra以三维扩展了的参数，是指在薄膜表面上的Z(x，y)绝对值的平均值。即，是指将三维上的山谷区域变换为绝对值而变更为峰值时的算术平均高度。所述表面粗糙度参数Sa是平均表面的平均高度差的平均值，是最广泛使用的参数之一。所述参数受到划痕、污染以及测量噪音的影响不大。

所述抛光面的表面粗糙度Sa的变化率是基于所述式1的30％至70％、40％至69％、43％至68％。在所述范围内，抛光面的微细凹部的形态因供应水蒸气发生变化，所述微细凹部的形态变化程度可能会对抛光率(RR，Re moval rate)和抛光不均匀度(WIWNU，within-wafer nonuniformity)产生影响。

另一个三维表面粗糙度参数Spk是针对抛光层的中心的向上方凸出的峰的平均高度的值，Svk是针对抛光层的中心的向下方凸出的凹槽(谷)的平均高度的值。

所述Spk和Svk是使用艾卜特曲线(Abbott curve)定义的，图4中的艾卜特曲线表示表面材料的高度分布。这是，表面的最高的峰的下方的特定深度上的表面的材料分率(fraction)的累积函数。换言之，在艾卜特曲线中显示：若粗糙度轮廓的深度增加，则表面材料分率增加。在最高峰上，材料分率为0％，而在最深处(或者“valley(谷)”)上，材料分率为100％。最小割线斜率、即最佳被定义的线将艾卜特曲线分为以下3个范围：

a)核心(core)粗糙度深度S_k[μm]，即粗糙度核心轮廓的深度；

b)减低的峰高度Spk[μm]，即在中心向上方凸出的峰的平均高度；以及

c)减低的凹槽深度Svk[μm]，即在中心向下方凸出的凹槽的平均深度。

影响抛光率和抛光不均匀度等抛光性能可能是抛光层的表面粗糙度。尤其，用于评估磨损前/后的变化的参数可以是Spk和Svk。抛光垫的抛光层中，抛光层的表面粗糙度因抛光工艺而出现变化，并且因表面粗糙度的变化而发生抛光性能的低下。通常，磨损在表面的最高部分发生，为了评估磨损状态，通过基于高度分布的参数来确认其变化程度可能很重要。

在一实施例中，根据下式4表示的抛光面的Svk的变化率可以为0.5％至50％：

[式4]

(Svk_r-Svk_f)/Svk_f×100

其中，

Svk_f是向所述抛光垫供应水蒸气之前的所述抛光面的表面粗糙度Svk，

Svk_r是向所述抛光垫供应水蒸气之后的所述抛光面的表面粗糙度Svk。

由所述式4计算的抛光面的表面粗糙度Svk的变化率可以为0.5％至50％，可以为10％至45％，可以为15％至42％。在用于评估磨损状态的参数的变化率的确认结果中，可以确认相对于向抛光垫供应水蒸气之前的变化程度，这可以意味着通过供应水蒸气来能够实现抛光垫的翻新。

所述本发明的抛光垫的翻新方法还可以包括用于进行调整的步骤41。具体地，将抛光垫安装在平板上(步骤10)，并且可以执行抛光工艺(步骤20)。当执行所述抛光工艺(步骤20)时，可以确认是否在目标抛光时间范围内执行实际抛光工艺(步骤30)。在所述步骤30中，当包括在目标抛光时间范围内时执行抛光工艺31，当不包括在所述范围内时不更换抛光垫，而是将50℃至120℃的水蒸气供应1分钟至10分钟(步骤40)，并通过进行调整(步骤41)来增加抛光垫的使用寿命。

在用于供应所述水蒸气的步骤40中，可以将50℃至120℃的水蒸气供应1分钟至10分钟。所述水蒸气的温度可以为50℃至120℃、60℃至120℃、70℃至120℃、50℃至110℃、60℃至110℃、70℃至110℃。如果供应所述温度范围内的水蒸气，则所述微细凹部的形态发生变化，并且抛光面的表面粗糙度因所述形态变化而发生改变，进而改善抛光性能，而且可以使抛光垫的翻新实现为可能。可以防止抛光设备的腐蚀，为了实现抛光设备的稳定维护，可以使用120℃内的水蒸气，但是不限于所述范围，通过改变抛光面的表面粗糙度来使抛光垫的翻新成为可能的水蒸气不受温度范围的限制，都可以使用。

在用于供应所述水蒸气的步骤中，可以将所述水蒸气供应1分钟至10分钟，可以以2分钟至8分钟、3分钟至7分钟、4分钟至6分钟、4分钟至8分钟、4分钟至10分钟供应所述水蒸气。当在所述时间范围内供应水蒸气时，可以通过改变抛光面的表面粗糙度，由此使抛光垫的翻新成为可能。并且，通过在所述时间范围内供应水蒸气，优化抛光工艺中的用于翻新抛光垫的水蒸气的供应时间范围，进而与抛光垫的更换相比更短的时间内翻新抛光垫，从而能够优化抛光工艺的效率。

所述调整步骤41通过刮削抛光层的表面来改变表面粗糙度的程度。本发明的抛光垫的翻新方法中，可以通过向抛光垫供应水蒸气的步骤40以及通过调整步骤41来提高抛光垫的抛光性能。通过向所述抛光垫供应水蒸气来改变所述微细凹部的形态，然后通过所述调整工艺来改变表面粗糙度，从而可以提高抛光性能。

具体地，所述抛光垫包括具有抛光面的抛光层，且所述抛光层包括多个气孔，并且所述抛光面可以包括由多个所述气孔形成的微细凹部。如图5所示，形成于所述抛光面的微细凹部不能通过抛光工艺来保持凹陷形态，而可以形成平缓的凹槽(groove)。包括所述平缓的凹槽的抛光面具有低的表面粗糙度程度，进而抛光性能变低，因此不能应用在抛光工艺中。

当供应水蒸气(步骤40)时，所述平缓的凹槽可以部分地还原到与原来状态相似的形态，并且通过额外的调整工艺41来可以表现出与抛光工艺之前的微细凹部的形态同等的水平的表面粗糙度。

向所述抛光垫供应水蒸气的步骤40，可以在所述抛光垫安装在平板的状态下执行。具体地，将抛光垫安装在平板以使用在抛光工艺中，并且在抛光工艺中使用之后，确认是否在目标抛光时间范围内执行实际抛光工艺(步骤30)，并且，当不包括在所述范围内时，可以向抛光垫供应水蒸气(步骤40)，并进行调整41。此时，向抛光垫供应水蒸气(步骤40)，并且用于调整(步骤41)的步骤可以在抛光垫安装于平板的状态下执行。

即，为了对抛光垫进行翻新，在将抛光垫安装在平板的状态下供应水蒸气(步骤40)，并且进行调整(步骤41)，从而可以使为了翻新抛光垫而投入的工艺最小化。

作为另一实施例，向所述抛光垫供应水蒸气的步骤40，可以在所述抛光垫从平板拆卸掉的状态下执行。清洗如上所述那样被拆卸的抛光垫，并且向抛光垫供应水蒸气(步骤40)。将被供应了水蒸气的抛光垫安装在平板上，并且可以在进行调整(步骤41)之后重新使用。

向所述抛光垫供应水蒸气的步骤40，可以根据是否将所述抛光垫附着在平板而进行分类。附着在平板的状态下供应水蒸气(步骤40)并进行调整(步骤41)的方法中，可以省略掉用于将抛光垫从平板拆卸的步骤，从而工艺更简单，并且与后述的从平板中拆卸并供应水蒸气的方法相比，可以将表面粗糙度相对恢复得高。所述表面粗糙度恢复得高，取决于抛光工艺完成之后是否在较快时间内供应水蒸气。这利用若包含多气孔性聚氨酯的抛光层的抛光面被抛光工艺发生变形之后供应水蒸气则所述多气孔质聚氨酯恢复到原来的形态的性质，来可以将表面粗糙度恢复到较高的水平。相反，在抛光工艺完成后，若时间经过则多气孔性聚氨酯的恢复性质将会减少，由此，即使向抛光面供应水蒸气，也能在表面粗糙度出现差异。

相反，与之前的以附着在平板的状态供应水蒸气的翻新方法相比，将抛光垫从平板拆卸的抛光垫的翻新方法中增加了用于拆卸平板的工艺，虽然翻新后的表面粗糙度相对较低，但是可以单独清洗从平板分离的抛光垫，并且可以去除掉抛光工艺中所产生的异物，从而在翻新工艺之后执行的抛光工艺中能够防止由异物所引起的缺陷的发生。

此后，提高了使用寿命的所述抛光垫可以执行抛光工艺。此后，用于检查抛光垫的二次更换与否的步骤50是确定被翻新了的抛光垫是否超过目标抛光时间的范围的步骤，当超过目标抛光时间范围而执行抛光时，抛光垫会被丢弃(步骤52)，并且可以用新的抛光垫进行更换。

具体地，根据本发明的翻新方法的抛光垫的抛光层的特征在于，如下式2的抛光恢复指数PRI可以为3.10至3.80。

[式2]

其中，

Sa是ISO25178三维算术平均表面粗糙度Sa的值，

Spk是针对从所述抛光层的表面中心凸出的峰的平均高度的值，

Svk是针对从所述抛光层的表面中心向下方凸出的凹槽的平均高度的值。

所述抛光恢复指数PRI可以是指，对根据抛光性能、即抛光率(RR，Removal rate)和与抛光不均匀度(WIWNU，within-wafer nonuniformity)具有关联性的表面粗糙度值的变化程度的抛光性能产生很大影响的指数。

所述PRI表示针对抛光性能的恢复程度，分子是Spk和Svk之和，分母由Sa构成，且是从抛光层的中心凸出的峰的平均高度和从抛光层中心向下方凸出的凹槽的平均高度之和除以平均面的平均高度差的平均的值，可以通过数值确认表面粗糙度的均匀程度。当所述PRI值在本发明的范围内时，可以实现高水平的抛光性能。

并且，所述PRI值在本发明的范围内是从抛光层的中心凸出的峰的平均高度和从抛光层的中心向下方凸出的凹槽的平均高度之和因水蒸气的供应而增加的，这是指因抛光工艺而形状发生改变的抛光面的微细凹部恢复到原来的形状，并且抛光面的被上釉(glazing)了的部分减少，进而可以重新在抛光工艺中使用，从而能够提高其使用寿命。所述式2中的抛光恢复指数PRI可以为3.10至3.80，例如可以为3.11至3.79，例如可以为3.11至3.78。当所述抛光恢复指数PRI在所述范围内时，针对被抛光面的抛光率优异，并且在抛光不均匀度的方面上也可以表现出优异的效果。

并且，在一实施例中，根据所述本发明的翻新方法的抛光垫的基于下式3的值可以为0.01至0.22。

[式3]

其中，

Sa是三维算术平均表面粗糙度Sa的值，

Spk是针对从抛光层的表面中心凸出的峰的平均高度的值，

Svk是针对从抛光层的表面中心向下方凸出的凹槽的平均高度的值。

在所述式3中，计算出针对从抛光层的表面中心凸出的峰的平均高度Spk的值和抛光层的平均面中的平均高度值之差、与从抛光层的中心向下方凸出的凹槽的平均高度的值和抛光层的平均面中的平均高度值之差的比率，并且利用该比率计算出抛光层的平均粗糙度与表面中心处的峰高度和凹槽高度的差，从而能够预测抛光性能。

所述式3的值可以为0.01至0.22，例如为0.05至0.20，例如为0.06至0.18。当所述式3的值满足所述范围时，通过抛光层的表面粗糙度保持在适当的范围的水平来能够表现出高水平的抛光性能。因此，当所述式3的值满足所述范围值时，能够通过本发明的翻新方法来额外地使用所述抛光垫，由此提高了使用寿命的抛光垫在提高了寿命范围内也能具有优异的抛光性能。

并且，抛光面的微细凹部的形状因抛光工艺而发生改变，并且在抛光面的一部分上会产生上釉现象，其结果可能会降低抛光垫的抛光性能。因此，通过本发明的翻新方法，向抛光垫供应水蒸气且进行调整后，由所述式3得到的值包括在本发明的范围内意味着抛光面的微细凹部恢复到原来的形状，并且减少了抛光面的上釉部分，最终恢复了抛光性能。

可以应用所述本发明的翻新方法的抛光垫，在以200mL/min的速率供应煅烧二氧化铈浆料，以3.5psi的负载对作为抛光对象的半导体基板进行加压，并且以抛光垫的转速为93rpm且半导体基板的转速为87rpm的状态对氧化硅膜进行60秒的抛光的工艺中，抛光率可以为

至

，抛光不均匀度(WIWNU，within-wafernonuniformity)可以为8％至9％。包括在所述抛光率和抛光不均匀度的范围内的抛光垫可以利用本发明的翻新方法来提高使用寿命，但是不限于所述抛光垫，并且部分抛光性能因抛光工艺下降了的抛光垫可以利用本发明的翻新方法恢复其抛光性能。

所述抛光率和抛光不均匀度受到对象膜质和浆料种类的影响，当在如上所述的条件下执行抛光工艺时，抛光率为

至

的情况与目标抛光率相比抛光率较低，因此可以意味着抛光效率下降，并且，抛光不均匀度为8％至9％的情况也可以意味着与目标抛光不均匀度相比抛光性能下降。

如上所述，抛光性能因抛光率和抛光不均匀度而下降了的抛光垫，如之前说明那样，将50℃至120℃的水蒸气向抛光层的表面喷射1分钟至10分钟并对其进行调整，由此可以提高使用寿命。所述水蒸气的温度可以为50℃至120℃、60℃至120℃、70℃至120℃、50℃至110℃、60℃至110℃、70℃至110℃。在所述范围内，可以使抛光层的表面粗糙度呈现出与新的抛光垫同等的水平。当使用所述温度范围内的水蒸气时，可以防止抛光设备发生腐蚀，并且能够进行稳定的维护，但不限于所述范围内，通过改变抛光面的表面粗糙度，使抛光垫的翻新成为可能的温度范围的水蒸气不限于所述温度范围内，而都可以使用。

在喷射所述水蒸气并进行调整的步骤中，具体地，在安装在平板的状态下，完成针对抛光对象、即半导体基板的抛光工艺，并且可以在将新的半导体基板安装在载体上所需的时间内喷射水蒸气并进行调整。

可以以另一种方式从平板分离出抛光垫，并且使用DIW进行清洗之后，将50℃至120℃的水蒸气喷射1分钟至10分钟，然后将其安装在平板并进行调整之后重新使用。

即，在翻新方法中，可以均使用如下方式：在安装于平板的状态下连续喷射水蒸气并进行调整的方式；以及，首先清洗从平板分离出的抛光垫，接着喷射水蒸气后，将其安装在平板并进行调整的方式。

如上所述，安装在平板的状态或从平板分离出的状态都可以提高抛光垫的使用寿命。所述抛光垫在满足以下条件中的任意一个以上时，可以通过应用本发明的翻新方法提高其使用寿命。

ⅰ)在抛光工艺中使用的抛光垫

ⅱ)抛光面的表面粗糙度Sa为6μm以下

ⅲ)抛光面的表面粗糙度Spk为5μm以下

ⅳ)抛光面的表面粗糙度Svk为16μm以下

所述ⅰ)抛光工艺中使用的抛光垫可以意味着：具体地，在以200mL/min的速率供应煅烧二氧化铈浆料，并且以3.5psi的负载对作为抛光对象的半导体基板进行，抛光垫的转速为93rpm，半导体基板的转速为87rpm，对氧化硅膜进行60秒的抛光的工艺中，抛光率为

至

，抛光不均匀度(WIWNU，within-wafer nonuniformity)为8％至9％，如上所述，因抛光率太低而降低了抛光效率，或者因抛光不均匀度较低而抛光性能较低的抛光垫。只是，不限于所述抛光垫，抛光性能降低了的抛光垫都可以使用而不受任何限制。

并且，对于从平板分离并喷射水蒸气以及进行调整的工艺而言，与以安装在平板的状态执行后续的工艺相比，需要从平板分离并重新安装的额外的时间，但是包括利用DIW进行清洗的步骤，由此在能够去除抛光工艺中附着于抛光层的表面上的杂质等方面上存在有益之处。

所述调整是，以20rpm至150rpm的转速，1lb至90lb的负载作用和1扫描(sweep)速率至25扫描(sweep)速率，对抛光层的表面进行调整的步骤，但不限于所述范围；在喷射水蒸气之后，能够发挥抛光性能的程度的调整条件都可以被应用。

向通过本发明的所述翻新方法来喷射水蒸气和进行调整后的抛光垫的抛光层，在以200mL/min的速率供应煅烧二氧化铈浆料，以3.5psi的负载对作为抛光对象的半导体基板进行加压，抛光垫的转速为93rpm，半导体基板的转速为87rpm，60秒钟的氧化硅膜的抛光工艺中，抛光率可以为

至

至

至

并且，抛光不均匀度(WIWNU，within-wafer nonuniformity)可以为3％至7％、4％至7％、4.1％至6.8％。如上所述，抛光垫通过喷射水蒸气以及进行调整来提高抛光率，并且在抛光不均匀度上也可以确认到呈现出优异效果。

本发明的在一实施例中，所述抛光垫的抛光层可以包括抛光层，该抛光层由包含氨基甲酸乙酯基预聚物、固化剂和发泡剂的组合物形成的固化物。

下面将详细描述所述组合物中包含的每种成分。

“预聚物(prepolymer)”意味着，在固化物的制造中，在中间阶段中止聚合度以便容易成型的具有较低分子量的高分子。预聚物可以单独或在与其他聚合化合物发生反应后最终成型为固化物。

一实施例中，所述氨基甲酸乙酯基预聚物可以通过异氰酸酯化合物和多元醇的反应来制备。

在所述氨基甲酸乙酯基预聚物的制备中使用的异氰酸酯化合物可以使用选自由芳族二异氰酸酯、脂族二异氰酸酯、脂环族二异氰酸酯及其组合组成的组群中的一种。

例如，所述异氰酸酯化合物可以包含选自由，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)、1,5-萘二异氰酸酯(naphthalene-1,5-diisocyanate)、对苯二异氰酸酯(p-phenylene diisocyanate)、甲苯胺二异氰酸酯(tolidine diisocyanate)、4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯(4,4'-diphenylmethane diisocyanate)、六亚甲基二异氰酸酯(hexamethylene diisocyanate)、二环己基甲烷二异氰酸酯(dicyclohexylmethanediisocyanate)、异佛尔酮二异氰酸酯(isophorone diisocyanate)以及它们的组合物组成的组群中的一种。

“多元醇”是指每个分子至少包括两个以上羟基(-OH)的化合物。所述多元醇例如可以包括聚醚多元醇(polyether polyol)、聚酯多元醇(polyester polyol)、聚碳酸酯多元醇(polycarbonate polyol)、丙烯酸多元醇(acryl polyol)以及它们的组合物组成的组群中的一种。

例如，所述多元醇可以包含选自由聚四亚甲基醚二醇、聚亚丙基醚乙二醇(polypropylene ether glycol)、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、二甘醇、二丙二醇、三丙二醇以及它们的组合物组成的组群中的一种。

所述多元醇可以具有约100g/mol至约3000g/mol的重均分子量(Mw)。所述多元醇可以具有、例如约100g/mol至约3000g/mol、例如约100g/mol至约2000g/mol、例如约100g/mol至约1800g/mol的重均分子量(Mw)。

一实施例中，所述多元醇可以包含：重均分子量(Mw)为约100g/mol以上且约300g/mol以下的低分子量多元醇；和重均分子量(Mw)为约300g/mol以上且约1800g/mol以下的高分子量多元醇。

所述氨基甲酸乙酯基预聚物可以具有约500g/mol至约3000g/mol的重均分子量(Mw)。所述氨基甲酸乙酯基预聚物可以具有，例如约600g/mol至约2000g/mol、例如约800g/mol至约1000g/mol的重均分子量(Mw)。

一实施例中，用于制备所述氨基甲酸乙酯基预聚物的异氰酸酯化合物可以包含芳族二异氰酸酯化合物，所述芳族二异氰酸酯化合物例如可以包含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)。用于制备所述氨基甲酸乙酯基预聚物的多元醇化合物可以包含聚四亚甲基醚二醇(PTMEG)和二甘醇(DEG)。

在另一实现例中，用于制备所述氨基甲酸乙酯基预聚物的异氰酸酯化合物可以包含芳族二异氰酸酯化合物和脂环族二异氰酸酯化合物，例如，所述芳族二异氰酸酯化合物包含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化合物可以包含二环己基甲烷二异氰酸酯(H₁₂MDI)。用于制备所述氨基甲酸乙酯基预聚物的多元醇化合物可以包含聚四亚甲基醚二醇(PTMEG)和二甘醇(DEG)。

所述氨基甲酸乙酯基预聚物的异氰酸酯端基含量(NCO％)可以为约5重量％至约11重量％、例如约5重量％至约10重量％、例如约5重量％至约8重量％、例如约8重量％至约10重量％。当在所述范围内具有NCO％时，在适当的抛光垫内表现出抛光层的物理性能，可以保持抛光工艺中所需的抛光性能，并且可以使抛光工艺中可能会在晶片上产生的缺陷最小化。

并且，可以通过调节氧化膜(Oxide)和氮化膜(Nitride)的抛光选择率(Ox RR/NtRR)来防止凹陷(dishing)、凹进(recess)和腐蚀(erosion)现象，并且实现晶片内的表面平坦化。

所述氨基甲酸乙酯基预聚物的异氰酸酯端基含量(NCO％)可以通过综合调节用于制备所述氨基甲酸乙酯基预聚物的异氰酸酯化合物和多元醇化合物的种类和含量、以及用于制备所述氨基甲酸乙酯基预聚物的工艺的温度、压力、时间等工艺条件和用于制备所述氨基甲酸乙酯基预聚物的添加剂的种类和含量等来设计。

所述固化剂是用于与所述氨基甲酸乙酯基预聚物进行化学反应以在所述抛光层内形成最终固化结构的化合物，例如，可以包含胺化合物或醇化合物。具体地，所述固化剂可以包含选自由芳香胺、脂肪胺、芳香醇、脂肪醇以及它们的组合物组成的组群中的一种。

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)、聚亚丙基二胺(polypropylenediamine)、聚亚丙基三胺(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群中的一种。

基于100重量份的所述氨基甲酸乙酯类预聚物，所述固化剂的含量可以是约18重量份至约27重量份，例如，可以是约19重量份至约26重量份，例如，可以是约20重量份至约26重量份。当所述固化剂的含量满足所述范围时，可以更有利于实现所期望的抛光垫的性能。

作为于形成所述抛光层内的气孔结构成分，所述发泡剂可以包含选自由固体发泡剂、气体发泡剂、液体发泡剂及其组合组成的组群中的一种。一实施例中，所述发泡剂可以包括固体发泡剂、气体发泡剂或它们的组合。

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25μm至约45μm。在所述固体发泡剂为下述的热膨胀(expanded)的颗粒时，所述固体发泡剂的平均粒径可以是指热膨胀的颗粒本身的平均粒径，在所述固体发泡剂为后述的未膨胀(unexpanded)的颗粒时，所述固体发泡剂的平均粒径可以是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量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量或者压力等。所述膨胀性颗粒可以包含热膨胀(expanded)的颗粒、未膨胀(unexpanded)的颗粒或它们的组合。所述热膨胀的颗粒作为通过热量预先膨胀的颗粒，是指在通过制备所述抛光层的过程中施加的热量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，是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括：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群中的一种以上。

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群中的一种。

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(petroleum ether)以及它们的组合组成的组群中的一种。

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群中的一种。

所述四烷基硅烷化合物可以包含选自由四甲基硅烷(tetramethyl silane)、三甲基乙基硅烷(trimethylethyl silane)、三甲基异丙基硅烷(trimethylisopropylsilane)、三甲基正丙基硅烷(trimethyl-n-propyl silane)以及它们的组合组成的组群中的一种。

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过无机成分处理的膨胀性颗粒。所述固体发泡剂可以包含经过二氧化硅(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之间的聚集。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。

基于100重量份的所述氨基甲酸乙酯类预聚物，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括不活性气体。可以在所述第二氨基甲酸乙酯类预聚物与所述固化剂发生反应的过程中加入所述气体发泡剂，由此用作气孔形成要素。

所述不活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，所述不活性气体可以包括选自由氮气(N₂)、氩气(Ar)、氦气(He)以及它们的组合组成的组群中的一种。具体地，所述不活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的气孔结构和物性，设计所述气体发泡剂的种类和含量。

在一实施例中，所述发泡剂可以包括固体发泡剂。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，但是可预测性将会上升，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，所述发泡剂可以包括气体发泡剂。例如，所述发泡剂可以包括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。

所述气体发泡剂可以包括氮气。

可以在将所述第二氨基甲酸乙酯类预聚物、所述固体发泡剂和所述固化剂进行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。

用于制备所述抛光层的组合物还可以包含表面活性剂、反应速率调节剂等其他添加剂。所述“表面活性剂”、“反应速率调节剂”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。

基于100重量份的所述第二氨基甲酸乙酯类预聚物计，所述表面活性剂的用量可以为约0.05重量份至约2重量份。具体地，基于所述第二氨基甲酸乙酯类预聚物100重量份计，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，由气体发泡剂所导致的气孔可以在模具内稳定地形成并保持。

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群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-氮杂降冰片烷、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、二-2-乙基己酸二丁基锡以及二硫醇二丁基锡(dibutyltin dimercaptide)组成的组群中的一种以上。具体地，所述反应速率调节剂可以包含选自由苄基二甲胺、N,N-二甲基环己胺和三乙胺组成的组群中的一种以上。

基于100重量份的所述氨基甲酸乙酯基预聚物计，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。具体地，基于100重量份的所述氨基甲酸乙酯基预聚物计，所述反应速率调节剂的用量可以为，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。当所述反应速率调节剂在上述的含量范围内使用时，可以通过适当地调节预聚物组合物的固化反应速率，来形成具有所需大小的气孔和硬度的抛光层。

在所述抛光垫包括缓冲层的情况下，所述缓冲层发挥用于支撑所述抛光层并吸收、分散施加在所述抛光层上的外部冲击的作用，从而可以使应用了所述抛光垫的抛光工艺中抛光对象受损以及发生缺陷最小化。

所述缓冲层可以包含无纺布或者绒面革，但不限于此。

在一实施例中，所述缓冲层可以是含浸有树脂的无纺布。所述无纺布可以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群中的一种。

含浸在所述无纺布中的树脂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群中的一种。

在下文中，详细说明制备所述抛光垫的方法。

在根据本发明的另一实施例中，可以提供一种制备抛光垫的方法，该方法包括：制备预聚物组合物的步骤；制备包含所述预聚物组合物、发泡剂和固化剂的抛光层制备用组合物的步骤；以及通过固化所述抛光层制备用组合物来制备抛光层的步骤。

制备所述预聚物组合物的步骤可以是，通过使二异氰酸酯化合物与多元醇化合物发生反应来制备氨基甲酸乙酯类预聚物的工艺。关于所述二异氰酸酯化合物和所述多元醇化合物的事项与上述的关于所述抛光垫的说明中相同。

所述预聚物组合物的异氰酸酯基(NCO基团)含量可以为，约5重量％至约15重量％、例如约5重量％至约8重量％、例如约5重量％至约7重量％、例如约8重量％至约15重量％、例如约8重量％至约14重量％、例如约8重量％至约12重量％、例如约8重量％至约10重量％。

所述预聚物组合物的异氰酸酯基含量可以源自所述氨基甲酸乙酯类预聚物的末端异氰酸酯基、所述二异氰酸酯化合物中未反应的未反应异氰酸酯基等。

所述预聚物组合物在约80℃下的粘度可以为，约100cps至约1000cps、例如约200cps至约800cps、例如约200cps至约600cps、例如约200cps至约550cps、例如约300cps至约500cps。

所述发泡剂可以包括固体发泡剂或者气体发泡剂。

在所述发泡剂包括固体发泡剂的情况下，用于制备所述抛光层制备用组合物的步骤可以包括：通过混合所述预聚物组合物与所述固体发泡剂来制备第一预备组合物的步骤；以及通过混合所述第一预备组合物与固化剂来制备第二预备组合物的步骤。

所述第一预备组合物在约80℃下的粘度可以为，约1000cps至约2000cps、例如约1000cps至约1800cps、例如约1000cps至约1600cps、例如约1000cps至约1500cps。

在所述发泡剂包括气体发泡剂的情况下，用于制备所述抛光层制备用组合物的步骤可以包括：制备包含所述预聚物组合物与所述固化剂的第三预备组合物的步骤；以及通过在所述第三预备组合物中注入所述气体发泡剂来制备第四预备组合物的步骤。

在一实施例中，所述第三预备组合物还可以包含固体发泡剂。

在一实施例中，用于制备所述抛光层的工序可以包括：准备被预热至第一温度的模具的步骤；在被预热的所述模具中注入并固化所述抛光层制备用组合物的步骤；以及将已固化的抛光层制备用组合物，在比所述预热温度更高的第二温度条件下进行后固化的步骤。

在一实施例中，所述第一温度可以为，约50至约150℃、例如约90至约140℃，更优选可以为约9℃至约120℃。

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℃。

在所述第一温度下固化所述抛光制备用组合物的步骤可以执行：约5分钟至约60分钟、例如约5分钟至约40分钟、例如约5分钟至约30分钟、例如约5分钟至约25分钟。

在所述第二温度下，对在所述第一温度下被固化了的抛光层制备用组合物进行后固化的步骤可以执行约5小时至约30小时、例如约5小时至约25小时、例如约10小时至约30小时、例如约10小时至约25小时、例如约12小时至约24小时、例如约15小时至约24小时。

所述抛光垫的制备方法可以包括对所述抛光层的至少一个面进行加工的步骤。

作为另一实施例，加工所述抛光层的至少一个表面的步骤可以包括以下步骤中的至少一个：在所述抛光层的至少一个表面上形成凹槽(groove)的第1步骤；对所述抛光层的至少一个表面进行车削(line turning)加工的第2步骤；以及对所述抛光层的至少一个表面进行粗糙化处理的第3步骤。

在所述第1步骤中，所述凹槽(groove)可以包括下述凹槽中的至少一种：从所述抛光层的中心隔开规定间隔而形成的同心圆形凹槽；以及从所述抛光层的中心连续连接到所述抛光层的边缘(edge)的放射状凹槽。

在所述第2步骤中，所述车削(line turning)加工可以以利用切削工具将所述抛光层切削为规定厚度的方式进行。

在所述第3步骤中，所述粗糙化处理可以以使用刷辊(Sanding roller)来加工所述抛光层的表面的方式进行。

所述抛光垫的制备方法还可以包括在所述抛光层的抛光面的相反面上层叠缓冲层的步骤。

可以将热熔粘合剂为媒介层叠所述抛光层和所述缓冲层。

在所述抛光层的抛光面的相反面上涂布所述热熔粘合剂，并在所述缓冲层的与所述抛光层相接触的表面上涂布所述热熔粘合剂，并且层叠所述抛光层和所述缓冲层，使得各个涂布有热熔粘合剂的表面相接触，之后可以利用加压辊熔粘两个层。

在又一实施例中，提供一种半导体元件的制造方法，其包括：将包括抛光面和作为所述抛光面的相反面的平板附着面的抛光垫结合于平板上的步骤；将抛光对象的被抛光面设置成与所述抛光面相接触后，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的步骤，所述抛光步骤可以包括：确认在目标抛光时间范围内是否执行实际抛光工艺的步骤；以及在所述实际抛光工艺的执行时间不在目标抛光时间范围内的情况下，向抛光垫的抛光层的表面喷射50℃至120℃的水蒸气，并且进行调整的步骤。

对于确认是否执行所述实际抛光工艺的步骤而言，当针对抛光对象的抛光工艺中所需的时间在目标抛光时间范围内时，可以更换抛光对象，并且反复执行抛光工艺。但是，没达到所述目标抛光时间范围内的抛光垫可以通过喷射水蒸气和进行调整的步骤提高其使用寿命。喷射所述水蒸气并进行调整后，抛光垫的抛光层的基于式2的抛光恢复指数PRI可以为3.10至3.80。

[式2]

其中，

Sa是三维算术平均表面粗糙度Sa的值，

Spk是针对从抛光层的表面中心凸出的峰的平均高度的值，

Svk是针对抛光层的表面中心向下方凸出的凹槽的平均高度的值。

图6和图7是根据一实现例的半导体元件制造工艺的概略性工艺图。参照图6，在平板200上安装根据所述一实现例的抛光垫100后，在所述抛光垫100上配置作为抛光对象的半导体基板500。这时，所述半导体基板500的被抛光面和所述抛光垫100的抛光面直接相接触。为了进行抛光，可以通过喷嘴部300来在所述抛光垫上喷射抛光浆料310。通过所述喷嘴部300供给的抛光浆料310的流量可以在约10cm³/min至约1000cm³/min的范围内根据目的而进行选择，例如，可以为约50cm³/min至约500cm³/min，但不限于此。

此后，所述半导体基板500和所述抛光垫100彼此进行相对旋转，从而能够对所述半导体基板500的表面进行抛光。这时，所述半导体基板500的旋转方向和所述抛光垫100的旋转方向可以是相同的方向，或者也可以是相反的方向。所述半导体基板500和所述抛光垫100的旋转速度分别可以在约10rpm至约500rpm的范围内根据目的而进行选择，例如，可以为约30rpm至约200rpm，但不限于此。

所述半导体基板500在安装到抛光头的状态下以规定的荷重加压到所述抛光垫100的抛光面，由此所述半导体基板500的被抛光面与所述抛光面相接触，之后对其表面进行抛光。所述半导体基板500的表面通过所述抛光头施加到所述抛光垫100的抛光面的荷重，可以在约1gf/cm²至约1000gf/cm²的范围内根据目的而进行选择，例如，可以为约10gf/cm²至约800gf/cm²，但不限于此。

在一实施例中，为了使所述抛光垫100的抛光面保持为适合进行抛光的状态，所述半导体元件的制备方法还可以包括，在抛光所述半导体基板500的同时通过调整器600来对抛光垫110的抛光面进行加工的步骤。

图6A至图6D是关于本发明的一实现例中的半导体元件的制造方法的图，具体地，图6A示出在平板200安装抛光垫100的步骤a，图6B示出通过喷嘴部300注入浆料310，并且在半导体基板500与抛光垫100相接触的状态下执行抛光工艺的步骤b。之后，步骤c是，如前所述，在确认是否执行所述实际抛光工艺的步骤中，通过水蒸气喷射部700向针对抛光对象的抛光工艺中所需时间不包括在目标抛光时间范围内的抛光垫100喷射水蒸气710的步骤。具体地，在所述步骤c中可以使用如附图中所示形态的水蒸气喷射部700，但是不限于所述示例，只要是能够将50℃至110℃的水蒸气均匀地喷射到抛光垫上的抛光层的喷射部700可以不受限制地使用。

在所述步骤c之后，步骤d是通过调整器600进行调整的步骤。通过所述步骤c和步骤d，所述抛光垫100的针对半导体基板500的抛光性能可以再次恢复到能够在抛光工艺中所使用的水平，因此能够提高抛光垫100的使用寿命。

根据本发明的另一实施例的半导体元件的制造装置，可以包括：用于安装抛光垫100的平板200；用于安装半导体基板500的载体400；以及水蒸气喷射部700，所述水蒸气喷射部700可以向安装在平板200的抛光垫100供应水蒸气。

所述半导体元件的制造装置除了包括平板200、载体400以及水蒸气喷射部700之外，还可以包括喷嘴部300、调整器600等。所述半导体元件的制造装置是用于制造半导体元件的装置，并且可以以包括水蒸气喷射部700为特征。

所述水蒸气喷射部700是为了向抛光垫100供应水蒸气710的结构，更具体地，可以通过向所述抛光垫100的抛光面供应水蒸气710来恢复其抛光性能。

所述水蒸气喷射部700在抛光垫100安装于平板200的状态下或从平板200拆卸抛光垫100的状态下都可以使用。所述水蒸气喷射部700可以是从外部供应被加热的水蒸气710，并通过所述水蒸气喷射部700供应的形式，或者是在向所述水蒸气喷射部700供应水时，在内部加热而形成为水蒸气710并进行供应的形式，但是不限于所述示例，只要是能够向抛光垫100供应水蒸气710的方法都可以被应用。

除此之外，平板200、载体400、喷嘴部300和调整器600与普通的半导体元件的制造装置中使用的装置相同，并且不受到结构上的限制。

下面给出本发明的具体实施例。然而，下面所记载的实施例仅用于具体地例示或者说明本发明，而不用于限制本发明。

制备例：抛光垫的制备

混合二异氰酸酯成分和多元醇成分并将其投入到四口烧瓶中，然后在80℃下使其反应，由此制备了包含氨基甲酸乙酯类预聚物的预备组合物。这时，进行了反应，使得所述预备组合物中的异氰酸酯基含量(NCO％)形成为9重量％。作为所述二异氰酸酯成分使用了芳香族二异氰酸酯和脂环族二异氰酸酯，作为所述芳香族二异氰酸酯使用了2,4-TDI和2,6-TDI，作为所述脂环族二异氰酸酯使用了H₁₂MDI。基于100重量份的所述2,4-TDI计，使用了25重量份的所述2,6-TDI；基于总100重量份的所述芳香族二异氰酸酯计，使用了11重量份的所述H₁₂MDI。作为所述多元醇成分使用了PTMG和DEG，基于总100重量份的所述二异氰酸酯成分计，使用了129重量份的所述PTMG和14重量份的所述DEG。作为固化剂使用了4,4’-亚甲基双(2-氯苯胺)(MOCA)并进行混合，使得所述固化剂中的氨基(NH₂)与预备组合物中的异氰酸酯基(NCO基团)的摩尔比形成为0.96。接着，基于100重量份的所述预备组合物计，混合了1.0重量份的固体发泡剂(阿克苏诺贝尔(Akzonobel)公司)。将所述预备组合物以10kg/min的吐出速度注入到宽为1000mm、长为1000mm、高为3mm的被预热至90℃的模具中，并同时将作为气体发泡剂的氮气(N₂)以1.0L/min的注入速度注入到所述模具中。接着，在110℃的温度条件下对所述预备组合物进行了后固化，并且经过了凹槽的形成和车削加工，由此制备了厚度为20mm的抛光层。

准备了在聚酯树脂无纺布中含浸有氨基甲酸乙酯类树脂的10mm厚度的缓冲层，并在所述抛光层的一表面涂覆了热封粘合剂，在所述缓冲层的一表面也涂覆了热封剂，然后利用加压辊来贴合了各个粘合剂涂覆表面，使得各自的所述粘合剂涂覆表面彼此相接触。接着，在所述缓冲层的另一表面上涂覆并烘干了压敏粘合剂，由此制备了用于附着于平板上的粘合层。

实施例1至实施例8

在使用所述抛光垫来反复执行抛光工艺之后，将实际抛光时间超过了目标抛光时间范围内的抛光垫应用到实施例1至8中。

在实施例1至实施例4中，将使用过的抛光垫从平板中分离之后，利用DIW对其清洗了1分钟，然后将水蒸气喷射到抛光层的表面之后进行了调整，之后将其再次附着在平板上(Ex situ)。

在实施例5至实施例8中，在安装于平板的状态下，将水蒸气喷射到抛光层的表面，并进行了调整(In situ)。

比较例1

将所述制备例中制备出的新的抛光垫应用在抛光工艺中。

比较例2

在使用所述抛光垫来反复执行抛光工艺之后，使用了实际抛光时间超过了目标抛光时间范围内的抛光垫。

实验例1：表面粗糙度和3D图像的测量

在执行抛光工艺之前和之后，为了测量针对抛光垫的抛光层的表面粗糙度，使用非相接触式三维光学轮廓仪(3D Optical Profiler(布鲁克(Bruker)公司)，Contour GT)进行了测量。

以比较例2的值为基准，针对供应水蒸气之前和供应水蒸气之后的抛光面的表面粗糙度Sa的变化率(％)是通过下式1计算的。

[式1]

(Sa_r-Sa_f)/Sa_f×100

其中，

Sa_f是向所述抛光垫供应水蒸气之前的所述抛光面的表面粗糙度Sa，

Sa_r是向所述抛光垫供应水蒸气之后的所述抛光面的表面粗糙度Sa。

Svk的变化率(％)是通过下式4计算的。

[式4]

(Svk_r-Svk_f)/Svk_f×100

其中，

Svk_f是向所述抛光垫供应水蒸气之前的所述抛光面的表面粗糙度Svk，

Svk_r是向所述抛光垫供应水蒸气之后的所述抛光面的表面粗糙度Svk。

根据所述表面粗糙度测量结果，导出了下式2和式3的值。

[式2]

[式3]

其中，

Sa是三维算术平均表面粗糙度Sa的值，

Spk是针对从抛光层的表面中心凸出的峰的平均高度的值，

Svk是针对从抛光层的表面中心向下方凸出的凹槽的平均高度的值。

实验例2：SEM图像的测量

在执行抛光工艺之前和之后，测量了针对抛光垫的抛光层的表面SEM照片。将表面放大了100倍，并测量了SEM图像。

实验例3：抛光性能的评估

将抛光垫附着在CMP设备，将硅晶片(PETEOS)的氧化(Oxide)层设置成其面向抛光垫的抛光面。将煅烧二氧化铈浆料以200mL/min的速率供应到抛光垫上，在载体上的负载为3.5psi、头部速率(Head speed)为87rpm、平板转速为93rpm的条件下，对Oxide膜进行了60秒的抛光。

抛光后，将硅晶片从载体取下，安装在旋转式干燥机(spin dryer)上并用纯净水(DIW)洗涤，之后用氮气烘干了15秒。使用光学干涉式厚度测量装置(制造商：Kyence公司，型号：SI-F80R)来测量了干燥后的硅晶片的抛光之前和抛光之后的膜厚度的变化。然后，使用以下数学式1计算了抛光率。

[数学式1]

抛光率＝硅晶片的抛光厚度

/抛光时间(60秒)

通过测量抛光工艺之前和抛光之后的晶片的厚度来测量了抛光率，由此对晶片上的沿直线的48个至100个点处进行了测量。对剖面部位中除了1mm至3mm以外的所有部位判断为测量值，将所述测量值参数化，将测量值的平均作为去除率(RR，Removal Rate，

)，并且用(标准偏差/平均)X100(％)计算出了WIWNU(Within WaferNonuniformity，抛光不均匀度)。

实验例4：抛光层的物理性能的评估

(1)硬度

测量了所述实施例和比较例中制备的抛光垫的邵氏D(Shore D)硬度，并且将抛光垫切割为2cm×2cm(厚度：2mm)大小，之后在25℃的温度和50±5％的湿度的环境下静置了16个小时。然后，使用硬度计(D型硬度计)测量了抛光垫的硬度。

(2)拉伸

对分别所述实施例和比较例中制备的抛光垫，使用万能试验机(UTM)以500mm/min的速度进行了测试，由此获得了刚好要断裂之前的最高强度值，然后通过获得到的值来计算出了应力-应变(Strain-Stress)曲线的20至70％区域中的斜率。

(3)延伸率

对分别所述实施例和比较例中制备的抛光垫，使用万能试验机(UTM)以500mm/min的速度进行了测试，由此测量了刚好要断裂之前的最大变形量，然后以百分比(％)表示了最大变形量与初始长度的比值。

(4)弹性模量(modulus)

对分别所述实施例和比较例中制备的抛光垫，使用万能试验机(UTM)以500mm/min的速度进行了测试，由此获得了刚好要断裂之前的最高强度值，然后通过获得到的值来计算出了应力-应变(Strain-Stress)曲线的20至70％区域中的斜率。

所述实验例1至实验例4的结果如下表1所示。

[表1]

(*使用过的垫可能意味着，在抛光工艺中使用而未能达到目标抛光率或目标抛光不均匀度。)

根据实验例4的物理性能评估，可以确认到在热处理之前和热处理之后的实施例和比较例中呈现出相同的值。这可能意味着抛光垫的抛光层的物理性能不会受到热处理的影响。

根据实验例1的表面粗糙度测量结果，如所述表1、图8和图9所示。图8是，在使用结束之后，针对使用过的抛光垫(比较例2)的抛光层的3D图像的拍摄结果；图9是，如实施例1至实施例8所示，针对因热处理而可以重新使用的抛光垫的3D图像的拍摄结果。如上述附图所示，原本要丢弃的抛光垫在表面粗糙度程度上均匀地呈现出红色的高度，由此可以确认到粗糙度的程度平缓地形成。如上所述的抛光层在抛光工艺中应用时其抛光率较低，因此存在有抛光效率下降的问题。

相反，对于实施例的情况而言，如图9所示，可以确认到表面粗糙度在恢复，这可以通过所述表1的数值确认。具体地，确认到了呈现出Sa在5μm至7μm的范围内、Spk在2μm至6μm的范围内、Svk为12μm至20μm的范围内。可以确认到，与比较例2的抛光垫相比，所述测量值呈现出更高的值，并且在表面粗糙度呈现出差异。

对于表面粗糙度测量结果而言，通过实验例2中的SEM照片，更加明确地确认到了抛光层的状态。图10和图12是针对比较例2中的抛光垫内的抛光层的SEM照片，图10是放大100倍的照片，图12是放大300倍的照片。根据上述图10和图12，可以确认到形成在抛光层的表面上的多个气孔通过抛光工艺被堵塞，或者形成为被歪斜的形态。

相反，图11和图13是针对热处理之后的实施例的抛光垫内的抛光层的SEM测量照片，可以确认到气孔形成得较大，并且气孔的堵塞现象已被消除，而且并不是歪斜的形态。

在将实验例3的抛光性能进行比较的结果中，呈现出比较例1的新的抛光垫的抛光率为

抛光不均匀度为4.60％，比较例2的原本要丢弃的抛光垫的抛光率为

抛光不均匀度为8.80％。

在实施例1至实施例8的情况下，确认到了抛光率为

以上，抛光不均匀度为8.50％以下，与比较例2相比呈现出较高的抛光性能。即，与比较例2相比，提高了抛光率，并且在抛光不均匀度也可以呈现出优异的效果。

尽管上面已经详细描述了本发明的优选实施例，但是本发明的范围不限于此，并且本领域技术人员使用如以下权利要求中限定的本发明的基本概念进行各种修改和改进也属于本发明的权利范围内。

Claims (10)

1.一种抛光垫的翻新方法，其中，

所述抛光垫的翻新方法包括向抛光垫供应水蒸气的步骤，

所述抛光垫包括具有抛光面的抛光层，

所述抛光层包括多个气孔，

所述抛光面包括由多个所述气孔形成的微细凹部。

2.根据权利要求1所述的抛光垫的翻新方法，其中，

在向抛光垫供应水蒸气的步骤中，根据下述式1，所述抛光面的表面粗糙度的Sa值的基于所述微细凹部的形态变化的变化率为30％至70％，

[式1]

(Sa_r-Sa_f)/S_af×100

在上述式1中，

Sa_f是向所述抛光垫供应水蒸气之前的状态下的所述抛光面的表面粗糙度的Sa值，

Sa_r是向所述抛光垫供应水蒸气之后的状态下的所述抛光面的表面粗糙度的Sa值。

3.根据权利要求1所述的抛光垫的翻新方法，其中，

向抛光垫供应水蒸气的步骤，是将50℃至120℃的水蒸气向所述抛光垫供应1分钟到10分钟的步骤。

4.根据权利要求1所述的抛光垫的翻新方法，其中，还包括：

调整所述抛光面的步骤。

5.根据权利要求1所述的抛光垫的翻新方法，其中，

向抛光垫供应水蒸气的步骤，在将所述抛光垫安装于平板的状态下执行。

6.根据权利要求1所述的抛光垫的翻新方法，其中，

向抛光垫供应水蒸气的步骤，在将所述抛光垫从平板拆卸的状态下执行。

7.根据权利要求1所述的抛光垫的翻新方法，其中，

在向抛光垫供应水蒸气的步骤之后，根据如下式2，作为所述抛光层的抛光恢复指数的PRI为3.10至3.80，

[式2]

在上述式2中，

Sa是ISO 25178三维算术平均表面粗糙度的值，

Spk是从所述抛光层的表面中心凸出的峰的平均高度的值，

Svk是从所述抛光层的表面中心向下方凸出的谷的平均高度的值。

8.一种半导体元件的制造方法，其中，包括：

将包括抛光面的抛光垫安装于平板的步骤；

在将抛光对象以所述抛光对象的被抛光面与所述抛光面相接触的方式配置于所述抛光面之后，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并抛光所述抛光对象的步骤；以及

向所述抛光垫的所述抛光面供应水蒸气的步骤。

9.根据权利要求8所述的半导体元件的制造方法，其中，还包括：

调整所述抛光面的步骤。

10.一种半导体元件的制造装置，其中，包括：

用于安装抛光垫的平板；

用于安装半导体基板的载体；以及

用于向安装于所述平板的所述抛光垫供应水蒸气的水蒸气喷射部。

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