JP2018521860A - 研磨パッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】研磨パッドの性能の信頼性を高める。
【解決手段】本発明に係る研磨パッド製造方法は、複数のポリマーを混合して粘度２０，０００ｃｐｓ（２５℃）〜４０，０００ｃｐｓ（２５℃）のウレタン予備重合体を生成する工程と、ウレタン予備重合体に不活性ガスと沸点が６０℃〜１５０℃である低沸点発泡剤を混合する工程と、生成された混合物を所定の鋳型でゲル化及び硬化させて多孔性ポアを含む研磨層を製造する工程を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、研磨パッドの製造方法に関する。

より詳しくは、本発明は、一定の大きさのスラリーを捕集できるように構成された研磨パッドの製造方法に関する。

この部分に記述した内容は単に本実施例に係る背景情報を提供するのみであって、従来技術を構成するのではない。

化学機械平坦化・研磨（ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ ＰＬＡＮＡＲＩＺＡＴＩＯＮ ／ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ ＰＯＬＩＳＨＩＮＧ、以下「ＣＭＰ」と称する）工程は、半導体素子の平坦化のために導入された工程で、ウェハーの大口径化、高集積化、線幅の微細化、及び配線構造の多層化傾向に従ってより重要な工程として注目を浴びている。

ＣＭＰ工程では、研磨速度と平坦化度が重要であり、これは研磨装置の工程条件及び用いられる消耗性部材である研磨スラリーと研磨パッドによって決められる。特に、研磨パッドは、ウェハーの表面と接触した状態で供給された研磨スラリーをウェハー上に均一に分散させ、研磨スラリーの内部の研磨粒子と研磨パッドの表面突起によって物理的な除去作用が行われるようにする。

この際にウェハーと直接接触する研磨パッドの表面は、研磨スラリーが飽和された状態を維持し、研磨スラリーの流動が円滑に行われるようにする必要がある。このために、研磨パッドの表面に微細な穴（例えば、気孔）が形成されるようにする技術が米国特許公報第５，５７８，３６２号、韓国特許公開公報第１０−２００１−２６９６号、及び韓国特許公開公報第１０−２００１−５５９７１号などに開示されている。

このようにＣＭＰ工程での研磨パッドの役割及び性能を上げるためには、研磨パッド内に研磨スラリーが飽和された状態を維持することが大事である。従って、研磨パッド上に大きいスラリーの流れを形成するための様々な溝（Ｇｒｏｏｖｅ）を形成し、これに加えて上述したように研磨パッドの表面に微細孔を微細多孔性物質の開放によって形成している。

このうち溝の形成に関しては様々なパターンを試す形態でその技術が発展して来たが、微細孔を形成するための多孔性ポア技術は特定ポアの形成方法を制限的に利用するのに局限されているのが実情である。

即ち、従来のポア形成方法にはそれぞれ長所と短所が存在するが、実際のＣＭＰ工程では、このような長短所を考慮して工程を調整している。

しかし、半導体工程でより高い細密さと精巧さが要求されることで、ＣＭＰ工程でもこれをサポートするために一段階進化した多孔性ポアの形成技術に対する要求が高まっている。

特に、従来には、研磨パッドに形成するポアのサイズを微細で一定な範囲の大きさを有するように形成できず、これによって精巧さと細密さが要求される技術分野で真面なＣＭＰ工程が行われていないのが実情である。

例えば、従来には、不活性ガスのみを用いてポアを形成する技術が提示されているが、最近の精巧なＣＭＰ工程のためには研磨パッド内に含まれるポアの平均サイズが少なくとも３１μｍ以下となり、その変動幅も最小化されるべきであるが、上述した従来の不活性ガスのみを用いる技術で生成されるポアの平均サイズはこのような条件を満たしてないのが実情である。

さらに、化学的発泡剤を用いてポアを生成する従来の方法では、数十μｍの大きさのポアから数千μｍの大きさのポアが同時に生成されるので、均一な大きさのポアの生成とは距離のある方式である。

本発明の少なくとも一つの実施例では、上述した従来の要求に応えるために成されたものであり、ＣＭＰ工程時に均一で微細な大きさで研磨スラリーを捕集し、研磨性能と平坦化性能を極大化できる研磨パッドの製造方法を提供することを目的とする。

本発明の少なくとも一つの実施例においては、上述した目的を達成するため、複数のポリマーを混合して粘度２０，０００ｃｐｓ（２５℃）〜４０，０００ｃｐｓ（２５℃）のウレタン予備重合体を生成する工程と、工程（ａ）で生成したウレタン予備重合体に不活性ガスと沸点が６０℃〜１５０℃である低沸点発泡剤を混合する工程と、工程（ｂ）で生成された混合物を所定の鋳型でゲル化及び硬化させて多孔性ポアを含む研磨層を製造する工程と、を備える、研磨パッドの製造方法を提供する。

ここで、生成される混合物の全体の体積を基準に５％〜４０％の不活性ガスと０．１％〜１０％の低沸点発泡剤を上述したウレタン予備重合体に混合することができる。

研磨パッドの製造方法は、四価以上の官能基を有するポリプロピレングリコールを混合して上述したウレタン予備重合体を生成し、生成したウレタン予備重合体と硬化剤との混合によって３次元結合構造のポリウレタンを形成する工程をさらに備えることができる。

さらに、研磨層を加工して表面に上述の多孔性ポアの開放による気孔を分布させることができる。

上述した本発明の少なくとも一つの実施例によれば、研磨パッド内に生成されるポアのサイズが３１μｍ以下になるようにでき、１０ｎｍレベルに微細化された半導体工程にかなうＣＭＰ工程が行えるという効果を奏する。

さらに、ポアサイズの変化が最小化され、即ち、ポアが相当均一なサイズを有することで、研磨パッドの性能の信頼性を高められるという効果を奏する。

本発明の少なくとも一つの実施例に係る研磨パッドの断面図である。 図１の研磨パッドを装着した研磨装置の斜視図である。 従来方式によるポリウレタン構造と本発明の少なくとも一つの実施例に係る方式によるポリウレタン構造を示す模式図である。 従来方式で生成した研磨パッドと本発明の少なくとも一つの実施例に係る方式で生成した研磨パッドの表面のＣＭＰ前後状態を示すイメージである。 本発明の少なくとも一つの実施例に係る方式で、ウレタン予備重合体の粘度とポアサイズの関係を示すグラフである。 本発明の少なくとも一つの実施例に係る方式で、発泡剤の沸点とポアサイズの関係を示すグラフである。 本発明の少なくとも一つの実施例に係る方式で、不活性ガスの含量とポアサイズの関係を示すイメージである。 従来の方式で生成した研磨パッド内のポアの大きさと本発明の少なくとも一つの実施例に係る方式で生成した研磨パッド内のポアの大きさを示すイメージである。 従来の方式で生成した研磨パッドの研磨性能とライフタイムと本発明の少なくとも一つの実施例に係る方式で生成した研磨パッドの研磨性能とライフタイムを示すグラフである。 従来の方式で生成した研磨パッドの研磨性能とライフタイムと本発明の少なくとも一つの実施例に係る方式で生成した研磨パッドの研磨性能とライフタイムを示すグラフである。 本発明の実施例によって生成したポアの状態を示すイメージである。 従来の方式で生成した研磨パッドの層工程過程での表面粗さ及びスクラッチ関連結果と本発明の少なくとも一つの実施例に係る方式で生成した研磨パッドの層工程過程での表面粗さ及びスクラッチ関連結果を示すグラフである。 従来の方式で生成した研磨パッドの層工程過程での表面粗さ及びスクラッチ関連結果と本発明の少なくとも一つの実施例に係る方式で生成した研磨パッドの層工程過程での表面粗さ及びスクラッチ関連結果を示すグラフである。 従来の方式で生成した研磨パッドの層工程過程での表面粗さ及びスクラッチ関連結果と本発明の少なくとも一つの実施例に係る方式で生成した研磨パッドの層工程過程での表面粗さ及びスクラッチ関連結果を示すグラフである。

以下、添付図面を参照し、本明細書に開示された実施例を詳しく説明する。各図面の構成要素に参照符号を割り当てることにおいて、同一の構成要素に対しては、たとえ異なる図面上に示されていても、可能な限り同一の符号を割り当てている。また、本発明の実施例を説明することにおいて、関連した公知の構成または機能に関する具体的な説明が本発明の要旨を薄め得ると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。

さらに、本発明の構成要素を説明することにおいて、第１、第２、Ａ、Ｂ、（ａ）、（ｂ）などの用語を用いることができる。このような用語は、当該構成要素を他の構成要素と区別するためのものであり、その用語によって当該構成要素の本質や順番などが限定されることではない。明細書全体で、ある部分がある構成要素を「含む」または「備える」ということは、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除外することではなく、他の構成要素をさらに含むことができるとの意味である。また、明細書に記載した「部」、「モジュール」などの用語は、少なくとも一つの機能や動作を処理する単位を意味し、このような処理単位は、ハードウェアやソフトウェアまたはハードウェア及びソフトウェアの組み合わせにより実現することができる。

図１は、本発明少なくとも一つの実施例に係る製造方法によって製造した研磨パッド（１００）の断面図である。図２は、研磨パッド（１００）を用いてシリコンウェハー（７）を研磨する回転型研磨装置（１）の斜視図である。

図１に示すように、本発明少なくとも一つの実施例に係る研磨パッド（１００）は、支持層（１１０）及び研磨層（１２０）で構成される。

支持層（１１０）は、図２に示すように、研磨パッド（１００）が研磨装置（１）の取り付け盤（３）に付着されるようにする部分である。支持層（１１０）は、取り付け盤（３）と対向するヘッド（５）にローディングされている被研磨対象であるシリコンウェハー（７）を加圧する力に対して復元性を有する物質で構成され、その上に形成されている研磨層（１２０）をシリコンウェハー（７）に対し、均一な弾性力で支持する役割を果たす。

従って、支持層（１１０）は主に非多孔性の個体状の均一な弾性体物質で構成され、その上に形成される研磨層（１２０）より硬度が低いことが好ましい。

支持層（１１０）は、少なくとも一部が透明または半透明であり、被研磨対象表面の平坦度を検出するために用いられる光ビームの透過ができるように構成することができる。

図２では金属、絶縁層などの被研磨膜が形成されているウェハー（７）を被研磨対象として例示しているが、ＴＦＴ−ＬＣＤを形成する基板、ガラス基板、セラミック基板、ポリマープラスチック基板など様々な基板を被研磨対象として用いることができる。場合によっては、支持層（１１０）なしに研磨パッド（１００）を構成することもできる。

また、図２では回転型研磨装置（１）に適合するように研磨パッド（１００）の形状が円形である場合を示しているが、研磨装置（１）の形態により長方形、正方形など様々な形状に変形可能であることは言うまでもない。

研磨層（１２０）は、図２に示すように、被研磨対象であるウェハー（７）と直接接触する部分である。研磨層（１２０）は、研磨層（１２０）を形成する所定の物質の混合または化学的結合で形成することができる。即ち、研磨層（１２０）を形成するポリマーマトリクス（１３０）は既知の様々な構成物でなされているが、公知の材質及び形成物質に関する説明は一部省略し、本発明の特徴に該当する部分を中心に説明する。

ポリマーマトリクス（１３０）は、平坦化のための化学溶液である研磨スラリー（１３）に対して不溶性を有する物質で形成することが好ましい。例えば、図２に示すように、研磨装置（１）のノズル（１１）を介して供給される研磨スラリー（１３）が浸透できない物質で形成することができる。

このようなポリマーマトリクス（１３０）は、ポリマーマトリクスを形成するための物質間の化学的結合または物理的混合によって形成することができる。

ポリマーマトリクスを形成するための物質は、ポリウレタン、ポリエーテル、ポリエステル、ポリスルホン、ポリアクリル、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルアセテート、ポリビニルクロライド、ポリエチレンイミン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルイミド、ポリケトン、メラミン、ナイロン及びフッ化炭化水素からなる群より選択された一つまたは二つ以上の混合物を含む。

ポリアルキレングリコール化合物は、水または活性水素を含む化合物にアルキレンオキシドが添加された形態の化合物からなる群より選択された一つまたは二つ以上の混合物を含む。

本発明では、特に四価以上の官能基、即ち、四価以上の水酸基（-ＯＨ）を有するポリマー（例えば、ポリプロピレングリコール）を混合してポリマーマトリクス（１３０）を生成する。

この場合、二価または三価の官能基を有するポリプロピレングリコールのみを混合する従来の場合に比べると、かかる費用に対して卓越な研磨パッド（１００）の性能向上を図ることができる。

例えば、研磨層（１２０）をポリウレタンで形成する場合、従来の方式によって生成するポリウレタン構造は図３（ｃ’）のように〜Ｃ−Ｏ分子の反復的な２次元結合が多く、相対的にフレキシブルな特性を示した。

それに対し、本発明のように四価以上の官能基を有するポリプロピレングリコール（図３（ａ）参照）を混合してポリウレタンを形成する場合、形成したポリウレタン構造は、図３（ｃ）のように、高い架橋度を有する３次元構造または網状構造を有し、従来の場合に比べてより剛直な特性を示す。

この際に、四価以上の水酸基を有するポリマーは、生成されるウレタン予備重合体の質量を基準に１％〜３０％含量が含まれるようにすることが好ましい。

例えば、二価水酸基を有するポリマー、三価水酸基を有するポリマー、四価以上の水酸基を有するポリマーを混合してウレタン予備重合体を形成する場合、四価以上の水酸基を有するポリマーの重量比率がウレタン予備重合体の１％〜３０％になるように混合する。

四価以上の水酸基を有するポリマーの重量比率が総ウレタン予備重合体の１％より小さいと、四価以上の水酸基を有するポリマーによる３次元結合発生可能性が急激に落ち、結果的に架橋度向上に大きい影響を与えることができない。反対に、四価以上の水酸基を有するポリマーの重量比率が総ウレタン予備重合体の３０％より大きいと、フレキシブルな研磨体の物性が相当減ることになり、却って研磨層形成工程で当該ウレタン予備重合体を制御することが物理的に難しくなる。

従って、四価以上の水酸基を有するポリマーは、生成される総ウレタン予備重合体の重量を基準に１％〜３０％の量が混合されるようにすることが好ましい。

研磨パッド（１００）の表面にあるポア気孔（１４１’）領域ではＣＭＰ工程の進行と伴い、グレージング（ｇｌａｚｉｎｇ）現象（高い圧力と摩擦によって徐々にポア気孔の周辺が摩耗し、ウレタンによって塞がれてポアが潰れる現象）が発生するが、本発明のように網状構造を有するポリウレタンの場合は、ＣＭＰが進行する研磨パッド（１００）のライフタイム（ｌｉｆｅ ｔｉｍｅ）の間にポアの形態が継続して一定に維持できるという効果がある。

図４は、このような従来の方式と本発明の少なくとも一つの実施例に係る方式の効果に対する比較結果を示す。

図４（ａ’）は、従来の方式によって生成した研磨パッド（１００）のＣＭＰ工程前の表面の拡大イメージであり、図４（ｂ’）は、工程後の表面の拡大イメージである。

図４（ａ）は、本発明の少なくとも一つの実施例に係る方式によって生成した研磨パッド（１００）のＣＭＰ工程前の表面の拡大イメージであり、図４（ｂ）は、工程後の表面の拡大イメージである。

図４（ｂ’）と図４（ｂ）とを比較すると、本発明の少なくとも一つの実施例により四価以上の官能基を有するポリプロピレングリコールを混合してポリウレタンを形成した場合、従来の場合と比べ、ＣＭＰ工程後にも研磨パッド（１００）の表面のポアによる気孔（１４１’）の形態が維持され、そのポア気孔（１４１’）にグレージング（ｇｌａｚｉｎｇ）が発生してないことが確認できる。

即ち、ＣＭＰ工程では、研磨パッド（１００）が用いられるライフタイム（ｌｉｆｅ ｔｉｍｅ）の間に研磨性能が一定に維持されないと行けないが、研磨パッド（１００）上のポアが塞がれてグレージング（ｇｌａｚｉｎｇ）が発生すると、徐々に研磨性能が低下し、結果的に研磨パッド（１００）の使用時間が制限されてしまう。しかし、本発明のようにポアの形態が維持されると、研磨パッド（１００）の研磨性能が低下せずに一定に維持されるので研磨パッド（１００）のライフタイム向上の効果があり、これによって研磨パッド（１００）の交替費用を削減することができる。

ポリマーマトリクス（１３０）を生成する中間段階でポリマー予備重合体が生成されるが、このようなポリマー予備重合体の粘度は２０，０００ｃｐｓ（２５℃）〜４０，０００ｃｐｓ（２５℃）であることが好ましい。

このようなポリマー予備重合体の粘度は、後述するように、研磨層（１２０）内の多孔性ポアを生成するための不活性ガス及び低沸点発泡剤とともに生成されるポアサイズを決定する。

このような研磨層（１２０）は多孔性ポアを含むことができる。多孔性ポアは、後述するように、不活性ガスと低沸点発泡剤を混合することで生成され、他の条件が同一であれば、不活性ガスと低沸点発泡剤の混合比率によってポアサイズを制御することができる。

このように、研磨層（１２０）内には多孔性ポアが含まれるが、ウェハー（７）と直接接触する研磨層（１２０）の表面には、このような多孔性ポア（１４１）によって定義され、開放した多数の微細気孔（１４１’）が配列される。

ここで、気孔（１４１’）が各多孔性ポア（１４１）によって定義され、開放しているとの意味は、研磨層（１２０）内に含まれた不活性ガス及び低沸点発泡剤によって生成された多孔性ポアが外部に漏出されることで、当該不活性ガスと低沸点発泡剤によるポア領域が気孔（１４１’）として残り、外部から所定物質を捕獲可能になっていることを意味する。

研磨工程の間に研磨パッド（１００）の摩耗が進むのにつれ、埋め込まれた多孔性ポア（１４１）が連続的に研磨層（１２０）の表面に漏出されて気孔（１４１’）を形成し、これは研磨スラリー（１３）によって置換される。従って、研磨表面には研磨層（１２０）の材料であるポリマーマトリクス（１３０）のみが存在するので、研磨パッド（１００）の不均一な摩耗が発生せずに被研磨対象であるシリコンウェハー（７）を均一に研磨することができる。

本発明の少なくとも一つの実施例で、研磨パッド（１００）に含まれる多孔性ポアは、上述のように不活性ガスと低沸点発泡剤によって生成されたものである。

ここで、不活性ガスは、原子価が「０」であり、化学的に安定した気体を意味する。ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、ゼノン（Ｘｅ）、ラドン（Ｒｎ）などがこのような不活性ガスに含まれる。延いては、不活性ガスは、周期律表上の８族元祖以外にもＮ_２などのようなポリマーマトリクス（１３０）と反応しない、例えば、ウレタン反応にかかわらない気体であれば、すべて該当する。

発泡剤は、所定の原料に混合されて熱による気化または反応によって多量の気泡を発生させるもので、化学的発泡剤と物理的発泡剤に大きく分けられる。

化学的発泡剤は、イソシアネート基の活性を用いて水などとの反応で発生する二酸化炭素から発泡するので水が発泡剤として用いられ、物理的発泡剤は、気体を混入するか分解型または蒸発型発泡剤を用いて反応熱を起こすことで気泡を形成するので、高分子反応にはかかわらないものである。このような発泡剤の種類及び特徴は既知の情報に過ぎないので、詳細な説明は省略する。

本発明では、このような発泡剤のうち沸点が６０℃〜１５０℃である低沸点発泡剤を用いる。これに関する説明は後述する。

研磨パッド（１００）内のポアサイズは均一に生成されるのが望ましく、最近の半導体分野での微細工程などのためにはミクロン単位での微細なポアサイズ（特に３μｍ以下）で生成するのが好ましい。

即ち、従来の技術または一般的に考えられる方式によってはこのような要求事項を満足することができないが、本発明では、上述の構成によりこのような要求事項を満足している。

本発明少なくとも一つの実施例に係る研磨パッド（１００）の製造方法の例とそれによる効果は次の通りである。

まず、複数のポリマーを混合して粘度２０，０００ｃｐｓ（２５℃）〜４０，０００ｃｐｓ（２５℃）のウレタン予備重合体を生成する。

ウレタン予備重合体を生成すること自体は一般的な技術に該当するが、本実施例では、生成されるウレタン予備重合体の粘度が２０，０００ｃｐｓ（２５℃）〜４０，０００ｃｐｓ（２５℃）になるようにする。

特に、四価以上の官能基を有するポリプロピレングリコールを混合してウレタン予備重合体を生成することで、生成されたウレタン予備重合体と硬化剤との混合により３次元結合構造のポリウレタンを形成する。３次元結合構造による効果は前述のようである。

続いて、生成したウレタン予備重合体に不活性ガスと沸点が６０℃〜１５０℃である低沸点発泡剤を混合する。

この際に、不活性ガスと低沸点発泡剤との混合比率は、生成される混合物の総体積を基準に不活性ガスが５％〜４０％となり、低沸点発泡剤が０．１％〜１０％になるようにする。

続いて、ゲル化及び硬化反応を進める（ステップＳ１１０）。即ち、混合物を所定の形状の鋳型に注入し、ゲル化及び硬化過程を通して固体化する。この際に、ゲル化反応は８０度ないし９０度で５分ないし３０分間進行し、硬化反応は８０度ないし１２０度で２０時間ないし２４時間進行するが、具体的な工程温度及び時間は最適条件を探すために任意に変更できることは言うまでもない。

最後に、所定の形状で硬化した結果物を加工する（ステップＳ１２０）。加工は、脱型、裁断及び表面加工処理過程などを含む。

まず、硬化した反応物を鋳型から出し、所定の厚さと形及び形状を有するように切断する。生産性を高めるため、キャスティング及び圧出成型などのポリマーシート製造分野で公知の方法によって研磨層（１２０）をシート状に形成することもできる。そして、研磨層（１２０）の表面には研磨スラリー（１３）が研磨層（１２０）の作業表面に均一に供給されるように様々な形態のグルーブを形成することができる。

研磨層（１２０）のみで研磨パッド（１００）を完成することもできるが、必要に応じては研磨パッド（１００）の製造工程分野で広く知られている方法で支持層（１１０）と研磨層（１２０）とを結合し、研磨パッド（１００）を完成することができる。

このように生成された研磨層（１２０）内には従来とは比較できないほど微細で均一なサイズのポアを生成することができる。

図５は、不活性ガス５％、発泡剤１０％、発泡剤の沸点が６０度の場合のウレタン予備重合体の粘度とポア（研磨層（１２０）内に生成されるポア）サイズの関係を示すグラフであり、図６は、ウレタン予備重合体の粘度 ２０，０００ｃｐｓ（２５℃）、不活性ガス５％、発泡剤１０％の場合の発泡剤の沸点とポアサイズの関係を示すグラフであり、図７は、不活性ガスの含量とポアサイズの関係を示すイメージである。

図５に示すように、ウレタン予備重合体の粘度が４，０００ｃｐｓの場合に生成される平均ポアサイズは１８０μｍで、１０，０００ｃｐｓの場合は８０μｍで、１５，０００ｃｐｓの場合は４５μｍで、２０，０００ｃｐｓの場合は３１μｍで、３０，０００ｃｐｓの場合は２６μｍで、４０，０００ｃｐｓの場合は２６μｍで、５２，０００ｃｐｓの場合は２５μｍである。

即ち、ウレタン予備重合体の粘度が２０，０００ｃｐｓ（２５℃）より高いときに３０μｍ以下のポアが生成されることが分かる。

ウレタン予備重合体の粘度が４０，０００ｃｐｓ（２５℃）以上のときには、過度な粘度によって実質的に制御することが容易ではないし、このように過度な粘性を有するウレタン予備重合体を制御するためには設備費用が相当増えるので、ウレタン予備重合体の粘度は４０，０００ｃｐｓ（２５℃）以下であることが好ましい。

図６に示すように、発泡剤の沸点が４０℃の場合生成されるポアサイズの平均は６０μｍであり、発泡剤の沸点が６０℃の場合は３１μｍであり、発泡剤の沸点が８０℃の場合は２８μｍであり、発泡剤の沸点が１００℃の場合は２６μｍであり、発泡剤の沸点が１２０℃の場合は２４μｍであり、発泡剤の沸点が１５０℃の場合は２１μｍである。

即ち、発泡剤の沸点が６０℃以上の場合に３０μｍ以下のポアが生成されることが分かる。発泡剤の沸点が１５０℃を超えると発泡速度の低下によって反応時間が長くなり、発泡によって生成されるポアの数が減り、研磨パッドのスラリー捕集効率が下がる。

従って、１５０℃以下の沸点を有する発泡剤を用いることが好ましい。

図７に示すように、不活性ガスと低沸点発泡剤との比率が変わることによってポアサイズが変動する。不活性ガスが５％以上で低沸点発泡剤が１０％以下の場合に３１μｍ以下のポアが生成されるのが分かる。不活性ガスの体積比率が３０％を超える場合は研磨パッドの比重が低くなり、研磨パッド固有の機能、即ち、研磨機能においての研磨効率が下がる。従って、不活性ガスの体積比率は３０％を超えないようにする必要がある。

さらに、低沸点発泡剤は最低０．１％の定積比率で混合しないと行けないが、低沸点発泡剤の体積比率が０．１％より小さい場合は、まるで不活性ガスのみが存在する場合のように均一で微細なポアが生成されなくなる。

即ち、この場合には、３１μｍを超えるポアが主に生成されるので、低沸点発泡剤の混合定積比率は最低０．１％以上にならないと行けない。

以下では、本発明の少なくとも一つの実施例に係る具体的な実験例を従来技術との比較を通して説明し、ここに記載されてない内容は該当する技術分野での当業者であれば十分技術的に理解できるものであるので、説明を省略する。勿論、以下の実験例で本発明が制限されるものではない。
＜実験例１＞

２００ｋｇの反応器にポリテトラメチレングリコール（分子量１０００）７０ｋｇ、ポリプロピレングリコール（分子量１０００）３０ｋｇ、トルエンジイソシアネート６０ｋｇを投入し、７０℃〜８０℃の温度で４〜５時間反応させ、最終製品のＮＣＯ含量を９．０％とするイソシアネート予備重合体を製造した。

製造されたイソシアネート予備重合体の粘度は３５，０００ｃｐｓ（２５℃）であった。
＜実験例２＞

２００ｋｇ反応器にポリテトラメチレングリコール（平均分子量１０００: 平均分子量８００＝ 液比 ８:２）８０ｋｇ、ポリプロピレングリコール（平均分子量１０００:平均分子量２０００＝ 液比 ５:５、平均官能基 ｆ＝４）２０ｋｇ、トルエンジイソシアネート６７ｋｇを投入し、７０℃〜８０℃の温度で４〜５時間反応させ、最終製品のＮＣＯ含量を９．０％とするイソシアネート予備重合体を製造した。製造されたイソシアネート予備重合体の粘度は３０，０００ｃｐｓ（２５℃）であった。
＜実験例３＞

Ｃａｓｔｉｎｇ Ｍａｃｈｉｎｅを用いて実験例１のイソシアネート予備重合体１００ｋｇとＭＯＣＡ２９ｋｇ、不活性ガスを５０００ｒｐｍのＭｉｘｉｎｇ Ｈｅａｄを介して吐出する。この際に、不活性ガスであるＮ_２ ｇａｓを体積比３０％でＭｉｘｉｎｇ Ｈｅａｄに投与する。

その後、混合物を直ちに四角形の鋳型に注入する。注入された反応液は１分のＴＦＴを有し、３０分間ゲル化した後、１００℃のオーブンで２０時間硬化する。

製造された硬化物を鋳型から出し、表面を裁断して研磨パッド（１００）の研磨層（１２０）を製造した。

研磨層（１２０）の表面の平均ポアサイズは概ね４０μｍ以上であり、ポアイメージは図８（ａ）に示す通りである。これは従来の方式によって生成されたものであり、このように製造した研磨パッド（１００）の研磨性能、ライフタイムなどは図９と図１０に示している。

図９と図１０には、本実験例３以外に従来の方式によって製造した固体状キャプセルポア、液状ポアを含む研磨パッド（１００）の性能データも一緒に示している。
＜実験例４＞

Ｃａｓｔｉｎｇ Ｍａｃｈｉｎｅを用いて実験例２のイソシアネート予備重合体１００ｋｇとＭＯＣＡ２９ｋｇ、不活性ガスと低沸点発泡剤を５０００ｒｐｍのＭｉｘｉｎｇ Ｈｅａｄを介して吐出する。この際に、不活性ガスであるＮ_２ ｇａｓを体積比１０％で、低沸点発泡剤を体積比８％でＭｉｘｉｎｇ Ｈｅａｄに投与する。

その後、混合物を直ちに四角形の鋳型に注入する。注入された反応液は１分のＴＦＴを有し、３０分間ゲル化した後、１００℃のオーブンで２０時間硬化する。製造された硬化物を鋳型から出し、表面を裁断して研磨パッド（１００）の研磨層（１２０）を製造した。

研磨層（１２０）の表面の平均ポアサイズは概ね２９μｍ以上であり、ポアイメージは図８（ｂ）及び図１１に示している。図８（ｂ）と図８（ａ）を比較すると、図８（ｂ）の方がポアの平均サイズがより小さいのは勿論、その大きさの変化がより均一であることが分かる。即ち、従来の方式によっても個別ポアのうちサイズが３１μｍ以下になるポアが生成されることがないとは言えないが、ポアの大きさが均一ではなく相当大きなポアも生成されるので、結果的に平均サイズも大きくなることが分かる。

即ち、生成されるポアの平均サイズが３１μｍ以下となり、最大限均一になるようにするのは、本発明による特定の条件を満足する場合のみに可能なことである。
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＜実験例５＞

Ｃａｓｔｉｎｇ Ｍａｃｈｉｎｅを用いて実験例２のイソシアネート予備重合体１００ｋｇとＭＯＣＡ２９ｋｇ、不活性ガスと低沸点発泡剤を５０００ｒｐｍのＭｉｘｉｎｇ Ｈｅａｄを介して吐出する。この際に、不活性ガスであるＮ_２ ｇａｓを体積比１５％で、低沸点発泡剤を体積比６％でＭｉｘｉｎｇ Ｈｅａｄに投与する。

その後、混合物を直ちに四角形の鋳型に注入する。注入された反応液は１分のＴＦＴを有し、３０分間ゲル化した後、１００℃のオーブンで２０時間硬化する。製造された硬化物を鋳型から出し、表面を裁断して研磨パッド（１００）の研磨層（１２０）を製造した。

研磨層（１２０）の表面の平均ポアサイズは概ね２７μｍ以上であり、ポアイメージは図１１に示している。研磨性能とライフタイム性能は図９ないしず１１に示している。
＜実験例６＞

Ｃａｓｔｉｎｇ Ｍａｃｈｉｎｅを用いて実験例２のイソシアネート予備重合体１００ｋｇとＭＯＣＡ２９ｋｇ、不活性ガスと低沸点発泡剤を５０００ｒｐｍのＭｉｘｉｎｇ Ｈｅａｄを介して吐出する。この際に、不活性ガスであるＮ_２ ｇａｓを体積比１８％で、低沸点発泡剤を体積比４％でＭｉｘｉｎｇ Ｈｅａｄに投与する。

その後、混合物を直ちに四角形の鋳型に注入する。注入された反応液は１分のＴＦＴを有し、３０分間ゲル化した後、１００℃のオーブンで２０時間硬化する。製造された硬化物を鋳型から出し、表面を裁断して研磨パッド（１００）の研磨層（１２０）を製造した。

研磨層（１２０）の表面の平均ポアサイズは概ね２４μｍ以上であり、ポアイメージは図１１に示している。
＜実験例７＞
Ｃａｓｔｉｎｇ Ｍａｃｈｉｎｅを用いて実験例２のイソシアネート予備重合体１００ｋｇとＭＯＣＡ２９ｋｇ、不活性ガスと低沸点発泡剤を５０００ｒｐｍのＭｉｘｉｎｇ Ｈｅａｄを介して吐出する。この際に、不活性ガスであるＮ_２ ｇａｓを体積比２０％で、低沸点発泡剤を体積比２％でＭｉｘｉｎｇ Ｈｅａｄに投与する。

その後、混合物を直ちに四角形の鋳型に注入する。注入された反応液は１分のＴＦＴを有し、３０分間ゲル化した後、１００℃のオーブンで２０時間硬化する。製造された硬化物を鋳型から出し、表面を裁断して研磨パッド（１００）の研磨層（１２０）を製造した。

研磨層（１２０）の表面の平均ポアサイズは２１μｍであり、ポアイメージは図１１に示したようである。

図９と図１０に示したＣｅｒｉａ Ｓｌｕｒｒｙ， Ｗ Ｓｌｕｒｒｙ工程に対する研磨性能及びライフタイム評価の結果を見ると、本発明の少なくとも一つの実施例に係る低沸点発泡剤と不活性ガスの混用で構成した研磨パッド（１００）が従来の方式で製造したパッドと比較すると、より優秀な研磨特性を示し、ライフタイムにおいても性能が一定に維持される優秀な特性を示していることが分かる。

さらに、本発明の少なくとも一つの実施例に係る方式によって、研磨パッド内のポアサイズを小さくて均一に生成することでポア間の距離を短縮することができる。図１２（ａ）に示すように、従来の不活性ガスのみを用いる場合に比べ、本発明の少なくとも一つの実施例によって不活性ガスと発泡剤を同時に用いた場合、表面粗さパラメータ上でＲｓｍ値を下げ、研磨パッドのＣＭＰ性能の向上を期待できる。

このように下げられたＲｓｍ値は、図１２（ｂ）に示すように、ＣＭＰ工程中に発生するＰａｄ Ｗｅａｒ Ｄｅｂｒｉｓ Ｓｉｚｅを小さくし、図１２（ｃ）に示すように、Ｄｅｆｅｃｔ及びＳｃｒａｔｃｈの減少で半導体の生産イールドを増加させる。図１２（ｂ）と図１２（ｃ）で「混用ｐｏｒｅ」が本発明の少なくとも一つの実施例に係る方式で不活性ガスと発泡剤を同時に用いた場合を意味する。

上述の実験例で、不活性ガスと低沸点発泡剤を混合する状態の温度は、６０℃〜１５０℃の範囲で選択することができる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。本明細書は前記構成の精神及び必須的特徴を外れない範囲で他の特定の形態で具体化されることを当業者へ自明する。前記詳細な説明はすべての面で制限的に解釈してはならず、例示的であることを考慮しなくてはならない。本明細書の範囲は添付された請求項の合理的会社により決定されなくてはならないうえ、本明細書の等価的範囲内でのすべての変更は本発明の範囲に含むものとする。

Claims (6)

1. （ａ）複数のポリマーを混合して粘度２０，０００ｃｐｓ（２５℃）〜４０，０００ｃｐｓ（２５℃）のウレタン予備重合体を生成する工程と、
   （ｂ）前記工程（ａ）で生成したウレタン予備重合体に不活性ガスと沸点が６０℃〜１５０℃である低沸点発泡剤を混合する工程と、
   （ｃ）前記工程（ｂ）で生成された混合物を所定の鋳型でゲル化及び硬化させて多孔性ポアを含む研磨層を製造する工程と、
   を備える、
   研磨パッドの製造方法。
2. 前記工程（ｂ）では、前記工程（ｂ）で生成される混合物の総体積を基準に５％〜３０％の不活性ガスと０．１％〜１０％の低沸点発泡剤を、前記工程（ａ）で生成されたウレタン予備重合体に混合して生成されるポアの平均サイズが３１μｍ以下になるようにする、
   請求項１に記載の研磨パッドの製造方法。
3. 前記工程（ａ）では、四価以上の水酸基を有するポリマーを混合して前記ウレタン予備重合体を生成し、
   生成されたウレタン予備重合体と硬化剤の混合によって３次元結合構造のポリウレタンを形成する工程をさらに備え、
   グレージング現象の発生を抑制した研磨層を生成する、
   請求項１に記載の研磨パッドの製造方法。
4. 前記ウレタン予備重合体を生成するために混合するポリマーは、ポリプロピレングリコール、ポリウレタン、ポリエーテル、ポリエステル、ポリスルホン、ポリアクリル、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルアセテート、ポリビニルクロライド、ポリエチレンイミン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルイミド、ポリケトン、メラミン、ナイロン及びフッ化炭化水素からなる群より選択された一つまたは二つ以上の混合物を含む、
   請求項３に記載の研磨パッドの製造方法。
5. 前記四価以上の水酸基を有するポリマーは、生成されるウレタン予備重合体の質量を基準に１％〜３０％含量で含まれる、
   請求項３に記載の研磨パッドの製造方法。
6. 前記研磨層を加工して表面に前記多孔性ポアの開放による気孔を分布させる工程をさらに備える、
   請求項１に記載の研磨パッドの製造方法。