JP2022056422A - 研磨パッド、研磨パッドの製造方法およびこれを用いた半導体素子の製造方法 - Google Patents

研磨パッド、研磨パッドの製造方法およびこれを用いた半導体素子の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】化学的機械的平坦化（ＣＭＰ）工程に用いられる研磨パッド、その製造方法及びこれを用いた半導体素子の製造方法を提供する。【解決手段】研磨パッドは、研磨層の製造時、研磨組成物内の非膨張した（Ｕｎｅｘｐａｎｄｅｄ）固相発泡剤を含み、硬化工程時に、固相発泡剤が膨張して研磨層内に均一な複数の気孔を形成して、半導体基板の表面に発生する欠陥を防止する。固相発泡剤は、樹脂材質の外皮１１と、外皮に封入された膨張誘発成分１２と、を含む。【選択図】図２

Description

本発明は、化学的機械的平坦化（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｌａｎａｒｉｚａｔｉｏｎ、ＣＭＰ）工程に用いられる研磨パッド、その製造方法およびこれを用いた半導体素子の製造方法に関する。
半導体製造工程のうち化学的機械的平坦化（ＣＭＰ）工程は、ウエハ（ｗａｆｅｒ）をヘッドに取り付け、プラテン（ｐｌａｔｅｎ）上に形成された研磨パッドの表面に接触させた状態で、スラリーを供給してウエハ表面を化学的に反応させながらプラテンとヘッドを相対運動させて機械的にウエハ表面の凹凸部分を平坦化する工程である。
「ディッシング（ｄｉｓｈｉｎｇ）」とは、ＣＭＰ研磨が、金属層がＣＭＰ研磨後に基板ウエハの下部層と平行にまたは同一平面上に残っていなければならないが、そうでない酸化物空洞またはトラフのような低い領域で金属リセス（ｒｅｃｅｓｓ）を引き起こす現象を指し示す。
ディッシング問題は、半導体ウエハおよび装置が微細な特徴部およびより多い金属化層によって次第にさらに複雑化するにつれ、最近重要な問題として認識されている。このような傾向は、平坦性を維持し研磨欠陥を制限するために研磨工程に用いられる消耗品に対してより向上した性能を要求する。
このようなウエハおよび装置の欠陥は、半導体装置を作動不能にする導電性ラインに電気的絶縁または短絡を起こすことがある。マイクロスクラッチまたはチャター（ｃｈａｔｔｅｒ）マークのような研磨欠陥を低減するために、軟質の研磨パッドを用いて、研磨欠陥を低減することができる。
また、軟質金属層のＣＭＰ研磨は、より軟質のＣＭＰ研磨パッドの使用により、研磨欠陥が低減可能になる。
しかし、軟質パッドを用いたＣＭＰ研磨は、研磨された基板における欠陥を改善させることができるが、このような軟質パッドは軟質パッドの柔軟な特性によって金属化された半導体ウエハの表面でディッシングを増加させる問題を発生することがある。
そこで、半導体ウエハまたは装置基板内の金属表面に対するＣＭＰ研磨工程によって発生しうる基板表面上のディッシングを減少させることができ、ウエハに発生しうる研磨欠陥を最小化することができ、工程に合った研磨性能を示すことができる研磨パッドに対する開発が必要である。
本発明の目的は、研磨パッド、研磨パッドの製造方法およびこれを用いた半導体素子の製造方法を提供することである。
本発明の他の目的は、研磨パッド内の研磨層の気孔サイズを均一に形成して、研磨層の研磨面に対する表面粗さ特性を調整することで、研磨工程時に半導体基板と直接的に接触する面積を高め、半導体基板の表面に発生する欠陥を防止できる研磨パッドを提供することである。
本発明の他の目的は、研磨層の製造時、研磨組成物内の非膨張した（Ｕｎｅｘｐａｎｄｅｄ）固相発泡剤として含まれて、硬化工程時、前記固相発泡剤が膨張して、研磨層内の均一な複数の気孔を形成する研磨パッドの製造方法を提供することである。
本発明の他の目的は、前記研磨パッドを適用した半導体素子の製造方法を提供することである。
上記の目的を達成するために、本発明の一実施形態に係る研磨パッドは、研磨層を含み、前記研磨層は、複数の気孔を含み、下記式１または式２による値が０．５～１である：
（式１）
Figure 2022056422000002
（式２）
Figure 2022056422000003
ここで、
Ｄ１０は、１０％体積累積分布上の気孔の直径であり、
Ｄ５０は、５０％体積累積分布上の気孔の直径であり、
Ｄ９０は、９０％体積累積分布上の気孔の直径である。
本発明の他の実施形態に係る研磨パッドは、研磨層を含み、前記研磨層は、複数の気孔を含み、下記式３による値が０．５～１．５である：
（式３）
Figure 2022056422000004
ここで、
Ｄ１０は、１０％体積累積分布上の気孔の直径であり、
Ｄ５０は、５０％体積累積分布上の気孔の直径であり、
Ｄ９０は、９０％体積累積分布上の気孔の直径である。
本発明の他の実施形態に係る研磨パッドの製造方法は、ｉ）プレポリマー組成物を製造するステップと、ｉｉ）前記プレポリマー組成物、発泡剤、および硬化剤を含む研磨層製造用組成物を製造するステップと、ｉｉｉ）前記研磨層製造用組成物を硬化して研磨層を製造するステップと、を含むことができる。
本発明の他の実施形態に係る半導体素子の製造方法は、１）研磨層を含む研磨パッドを提供するステップと、２）前記研磨層の研磨面に半導体基板の被研磨面が当接するように相対回転させながら前記半導体基板を研磨させるステップと、を含むことができる。
本発明に係る前記研磨パッドは、研磨層の製造時、研磨組成物内の非膨張した（Ｕｎｅｘｐａｎｄｅｄ）固相発泡剤として含まれて、硬化工程時、前記固相発泡剤が膨張して、研磨層内の均一な複数の気孔を形成して、研磨層の研磨面に対する表面粗さ特性を調整することで、研磨工程時に半導体基板と直接的に接触する面積を高め、半導体基板の表面に発生する欠陥を防止することができる。
また、本発明は、前記研磨パッドを適用した半導体素子の製造方法を提供することができる。
本発明の一実施形態に係る体積累積径に対するグラフである。 本発明の一実施形態に係る研磨層の製造時に含まれる固相発泡剤に関する概念図である。 本発明の一実施形態に係る研磨層の製造時における、固相発泡剤の発泡に関する概念図である。 本発明の一実施形態に係る半導体素子製造工程の概略工程図である。 本発明の一実施形態に係る研磨層の気孔に関するＳＥＭ測定結果である。 本発明の一実施形態に係る研磨層の気孔に関するＳＥＭ測定結果である。 本発明の一実施形態に係る研磨層の気孔に関するＳＥＭ測定結果である。 本発明の一実施形態に係る研磨層の気孔に関するＳＥＭ測定結果である。 本発明の一実施形態に係る研磨層の気孔に関するＳＥＭ測定結果である。 本発明の一実施形態に係る研磨層の気孔に関するＳＥＭ測定結果である。 本発明の一実施形態に係る研磨層の気孔に関するＳＥＭ測定結果である。 本発明の一実施形態に係る研磨層の気孔に関するＳＥＭ測定結果である。 本発明の一実施形態に係る研磨層の気孔に関するＳＥＭ測定結果である。 本発明の一実施形態に係る研磨層の研磨面に対する実接触面積（Ｒｅａｌ Ｃｏｎｔａｃｔ Ａｒｅａ）に関する図である。 本発明の一実施形態に係る研磨層の研磨面に対する実接触面積（Ｒｅａｌ Ｃｏｎｔａｃｔ Ａｒｅａ）に関する図である。 本発明の一実施形態に係る研磨層の研磨面に対する実接触面積（Ｒｅａｌ Ｃｏｎｔａｃｔ Ａｒｅａ）に関する図である。
以下、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように本発明の実施例について詳細に説明する。しかし、本発明は種々の異なる形態で実現可能であり、ここで説明する実施例に限定されない。
本発明で使用される成分、分子量のような特性、反応条件などの量を表現する数は、すべてのケースにおいて用語「約」で修飾されることが理解されなければならない。
本発明において他に記述されなければ、すべての百分率、部、比などの重量基準である。
本発明において、「含む」とする時、これは、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除くのではなく他の構成要素をさらに包含できることを意味する。
本発明において、「複数の」は、１つ超過を指し示す。
本発明において、「１０％体積累積径」、「５０％体積累積径」、および「９０％体積累積径」は、それぞれ体積粒径の累積度数分布の１０％、５０％、９０％を示す粒径（直径）である。より詳しくは、図１のように、Ｙ軸は体積（％）を意味し、Ｘ軸は直径（μｍ）を意味するもので、前記気孔の直径に対する前記気孔体積の累積度数分布は、前記気孔の直径が大きくなるにつれて、当該直径までの気孔の体積の総和を、すべての気孔の体積の総和で割ったものである。すなわち、前記１０％体積累積径は、最も小さい直径を有する気孔から次第に大きい直径を有する気孔の体積が累積で足され、累積で足された体積が１０％の時、当該直径、すなわち、この時の最も大きい直径を意味する。また、前記５０％体積累積径は、最も小さい直径を有する気孔から次第に大きい直径を有する気孔の体積が累積で足され、累積で足された体積が５０％の時、当該直径、すなわち、この時の最も大きい直径を意味する。さらに、前記９０％体積累積径は、最も小さい直径を有する気孔から次第に大きい直径を有する気孔の体積が累積で足され、累積で足された体積が９０％の時、当該直径、すなわち、この時の最も大きい直径を意味する。
本発明の一実施形態に係る研磨パッドは、研磨層を含み、前記研磨層は、複数の気孔を含み、下記式１または式２による値が０．５～１である：
（式１）
Figure 2022056422000005
（式２）
Figure 2022056422000006
ここで、
Ｄ１０は、１０％体積累積分布上の気孔の直径であり、
Ｄ５０は、５０％体積累積分布上の気孔の直径であり、
Ｄ９０は、９０％体積累積分布上の気孔の直径である。
従来の研磨パッド内の研磨層の製造時、物理的方法や化学的方法によって不規則な大きさと配列の気孔を形成した。従来の研磨層の製造方法によれば、ポリマー材質の研磨層の表面と内部に多様な形態と大きさの気孔が不規則に散らばった形態で配列されている。
研磨層に気孔や穴を形成する従来の方法のうち物理的方法は、研磨層の形成物質にマイクロサイズの物質を混合するものである。この場合、 気孔があるマイクロサイズの物質が研磨層の製造初期にポリマーとよく混合されるように入れなければならない。
しかし、物理的方法においてマイクロサイズの物質がポリマーと初期に均一によく混合されるようにすることが難しく、マイクロサイズの物質の大きさも一定ではない。
一般的に、物理的方法で形成された平均気孔の直径は１００マイクロメートル程度であるが、各気孔の直径は数十マイクロメートルから数百マイクロメートルに至る。これは、気孔を作る技術の限界から起こる現象である。また、研磨パッドの製造時に重力によって位置ごとに分布も異なって均一な性能の研磨層を製造することは容易ではない。
前記物理的方法のように製造された研磨層は、形成された気孔のサイズや分布が一定でなくて、半導体基板を超精度で研磨する時、効率が研磨層と接する部位や時間によって異なる問題がある。
他の方法として、化学的方法によって、ＣＭＰ研磨パッドに気孔を形成することができ、水や、気体状態に変化しやすい液体をポリマー溶液に共に入れて低い温度に加熱すれば、液体が気体に変化しながら気孔が生じる現象を利用する。
しかし、このように気体を用いて内部に気孔を形成させる方法も、気孔のサイズを一定に維持しにくい問題点を抱えている。
研磨パッドは、半導体基板の表面を研磨するのに用いられる消耗品として無くてはならない重要な部品である。スラリーは、研磨工程が進行する間に研磨パッドと半導体基板の表面との間に存在し、半導体基板の表面を化学的機械的に研磨し、使用されたスラリーは外部に排出される。
スラリーが一定時間研磨パッド上に存在するため、研磨パッドはスラリーを貯蔵できなければならない。このような研磨パッドのスラリー貯蔵機能は、研磨パッドに形成された気孔やグルーブ（ｇｒｏｏｖｅ）によって行われる。
すなわち、研磨パッドに形成された気孔やグルーブにスラリーが浸透して長時間効率的に半導体基板の表面を研磨するのである。研磨パッドがスラリーの流出を最大限に抑制し良い研磨効率を奏するためには、気孔やグルーブの形状がよく制御されなければならず、研磨パッドの硬度といった物性が最適な条件を維持できなければならない。
そこで、本発明の研磨パッドは、研磨層に形成される複数の気孔に対して、一定のサイズに制御して、研磨工程上で発生する欠陥を防止することができる。
より具体的には、前記研磨層は、複数の気孔が形成され、下記式１または式２による値が０．５～１であることを特徴とする：
（式１）
Figure 2022056422000007
（式２）
Figure 2022056422000008
ここで、
Ｄ１０は、１０％体積累積分布上の気孔の直径であり、
Ｄ５０は、５０％体積累積分布上の気孔の直径であり、
Ｄ９０は、９０％体積累積分布上の気孔の直径である。
前記式１は、気孔の１０％体積累積径に対する５０％体積累積径の比率を意味するものであり、式２は、５０％体積累積径に対する９０％体積累積径の比率を意味するものである。
相対的に体積累積径を測定する時、Ｄ１０は１０％体積に相当する気孔の直径値を意味するもので、Ｄの後に来る数字の値が大きくなるほど気孔の直径が大きくなる。
前記のように、式１および式２によって、値を計算し、前記値が０．５～１であるか、好ましくは０．５２～０．８５であって、気孔分布が均一な範囲に形成されることを意味するといえる。
具体的には、前記気孔は、Ｄ１０～Ｄ９０の体積累積径を測定し、前記測定された体積累積径値の標準偏差が２～９である。
より具体的には、気孔の体積累積径値である、Ｄ１０、Ｄ２０、Ｄ３０、Ｄ４０、Ｄ５０、Ｄ６０、Ｄ７０、Ｄ８０およびＤ９０値の標準偏差を計算した結果が２～９であり、好ましくは３～７．５であってもよい。これは、体積累積径の測定時、累積体積に対する値が増加するほど直径の大きさが増加するが、直径の増加程度が大きくないことを意味し、本発明の研磨層は均一な大きさの気孔が複数形成されることを意味するといえる。
気孔の１０％体積累積径に対する５０％体積累積径の比率および５０％体積累積径に対する９０％体積累積径の比率が０．５～１であるか、好ましくは０．５２～０．８５で、形成された気孔のサイズ分布が均一に形成されて、研磨工程時の研磨率および切削率に影響を及ぼさず、半導体基板の欠陥の発生を防止することができる。
前記研磨層に形成された気孔の５０％体積累積径が１０μｍ～７０μｍ、または２０～６５μｍである。一具体例として、前記研磨層に形成された気孔の５０％体積累積径が１０μｍ～２５μｍ、または１８μｍ～２３μｍであってもよい。前記のように気孔の５０％体積累積径を小さく形成することができる。他の具体例として、前記研磨層に形成された気孔の５０％体積累積径が１０μｍ～７０μｍ、または２０μｍ～６５μｍであってもよい。後述のように、本発明の研磨層に形成された複数の気孔は、直径が均一に形成されることを特徴とするもので、前記５０％体積累積径の範囲内で気孔が形成され、これによって研磨工程での欠陥の発生を防止する効果を示すことができる。
より具体的には、前記研磨層は、複数の気孔が形成され、下記式３によって０．５～１．５であり、好ましくは０．５～１．１である：
（式３）
Figure 2022056422000009
ここで、
Ｄ１０は、１０％体積累積分布上の気孔の直径であり、
Ｄ５０は、５０％体積累積分布上の気孔の直径であり、
Ｄ９０は、９０％体積累積分布上の気孔の直径である。
前記式３は、体積累積分布上の気孔の直径に対する関係を意味するもので、５０％体積累積分布上の気孔の直径対比、９０％体積累積分布上の気孔に対するサイズ差および１０％体積累積分布上の気孔に対するサイズ差の比率により、研磨層内に形成された複数の気孔に対する均一の程度を確認することができる。
前記式３による値が本発明の範囲内に含まれる場合には、体積累積分布上の気孔のサイズが均一であることを意味するもので、これは、研磨層内に形成された複数の気孔が均一なサイズ分布で形成されて、研磨工程への使用時に、半導体基板の欠陥の発生を防止することができる。
前記本発明の研磨層内の均一な気孔の形成のためには、研磨層製造用組成物をモールドに注入する時、モールドの予熱温度と発泡剤の種類が重要な役割を果たす。
前記ウレタン系プレポリマー、硬化剤、および発泡剤を含む組成物は、予熱されたモールドに注入し硬化し、前記モールドの予熱温度は、５０～１５０℃である。
後述のように、本発明の研磨層を製造するために含まれる発泡剤は、非膨張した（Ｕｎｅｘｐａｎｄｅｄ）粒子であり、前記発泡剤は、研磨層製造用組成物内に含まれて、予熱されたモールド内に注入された後、硬化工程上で発泡して複数の気孔を形成する。
この時、予熱されたモールドによって発泡剤に提供される熱と圧力で差が発生し、前記差の程度によって生成される気孔の直径において差が現れる。
前記モールドの予熱温度は、５０～１５０℃であり、好ましくは９０～１４０℃であり、より好ましくは１００～１３０℃であってもよい。前記範囲内で予熱したモールド内に研磨層製造用組成物を注入する場合、研磨層に形成される気孔の直径が均一に形成できる。
前記モールドの予熱温度に応じてＤ５０の直径に差が現れ、具体的には、モールドの予熱温度が１００℃の場合、Ｄ５０は２０～２５μｍであり、好ましくは２１～２２μｍに形成され、モールドの予熱温度が１１５℃の場合、Ｄ５０は３５～５５μｍであり、好ましくは４０～５０μｍであり、モールドの予熱温度が１３０℃の場合、Ｄ５０は５０～７０μｍであり、好ましくは５５～６５μｍであってもよい。
前記のようにモールドの予熱温度が増加するほど、発泡剤として含まれる非膨張した粒子に加えられる熱と圧力が増加して、生成される気孔の直径が大きくなることを確認することができる。
前記本発明のモールドの予熱温度範囲内で硬化する場合、研磨層に形成された気孔が適当な直径を示して、研磨工程への適用時にも半導体基板に欠陥の発生を防止することができる。
先に説明したように、研磨層内の気孔を形成するために物理的方法または化学的方法を使用し、最近、研磨層の製造時には化学的方法を利用している。
すなわち、発泡剤として液状の発泡剤または気体を注入して気孔を形成しているが、前記方法の場合、液状の発泡剤が硬化工程上で気化して気孔を形成するため、形成される気孔のサイズ調節が容易でなく、気体を注入する場合にも、気孔の形成時に、サイズ制御が容易でない。
研磨層の製造時、ポリウレタン系プレポリマー、硬化剤、および発泡剤を含む組成物を硬化させた硬化物を成形して製造し、前記製造された研磨層は、複数の気孔が形成されたことを特徴とする。
先に説明したように、研磨層内の気孔を形成するために物理的方法または化学的方法を使用し、最近、研磨層の製造時には化学的方法を利用している。
すなわち、発泡剤として液状の発泡剤または気体を注入して気孔を形成しているが、前記方法の場合、液状の発泡剤が硬化工程上で気化して気孔を形成するため、形成される気孔のサイズ調節が容易でなく、気体を注入する場合にも、気孔の形成時に、サイズ制御が容易でない。
前記発泡剤は、図２のような非膨張した（Ｕｎｅｘｐａｎｄｅｄ）粒子１０であり、前記非膨張した粒子１０は、樹脂材質の外皮１１と、前記外皮に封入された膨張誘発成分１２とを含むことができる。
前記非膨張した粒子１０は、予め膨張しない粒子であって、前記研磨層の製造過程で加えられる熱または圧力によって膨張して、最終的な大きさが決定される粒子を意味する。
前記非膨張した粒子１０は、硬化工程によって発泡して研磨層内の複数の気孔を形成することができる。
従来研磨層を製造するために、使用される膨張した（Ｅｘｐａｎｄｅｄ）粒子は、硬化工程上で別途に膨張されない。ただし、本発明の発泡剤は、非膨張した粒子を発泡剤１０として含むことができ、前記非膨張した粒子１０を用いて、硬化工程上で膨張（２０）して、複数の気孔を形成する。
前記非膨張性粒子１０は、樹脂材質の外皮１１；および前記外皮に封入された内部に存在する膨張誘発成分１２を含むことができる。
例えば、前記外皮１１は、熱可塑性樹脂を含むことができ、前記熱可塑性樹脂は、塩化ビニリデン系共重合体、アクリロニトリル系共重合体、メタクリロニトリル系共重合体、およびアクリル系共重合体からなる群より選択された１種以上であってもよい。
前記膨張誘発成分１２は、炭化水素化合物、クロロフルオロ化合物、テトラアルキルシラン化合物、およびこれらの組み合わせからなる群より選択された１つを含むことができる。
具体的には、前記炭化水素化合物は、エタン（ｅｔｈａｎｅ）、エチレン（ｅｔｈｙｌｅｎｅ）、プロパン（ｐｒｏｐａｎｅ）、プロペン（ｐｒｏｐｅｎｅ）、ｎ－ブタン（ｎ－ｂｕｔａｎｅ）、イソブタン（ｉｓｏｂｕｔaｎｅ）、ｎ－ブテン（ｂｕｔｅｎｅ）、イソブテン（ｉｓｏｂｕｔｅｎｅ）、ｎ－ペンタン（ｎ－ｐｅｎｔａｎｅ）、イソペンタン（ｉｓｏｐｅｎｔａｎｅ）、ネオペンタン（ｎｅｏｐｅｎｔａｎｅ）、ｎ－ヘキサン（ｎ－ｈｅｘａｎｅ）、ヘプタン（ｈｅｐｔａｎｅ）、石油エーテル（ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ ｅｔｈｅｒ）、およびこれらの組み合わせからなる群より選択された１つを含むことができる。
前記クロロフルオロ化合物は、トリクロロフルオロメタン（ｔｒｉｃｈｌｏｒｏｆｌｕｏｒｏｍｅｔｈａｎｅ、ＣＣｌ３Ｆ）、ジクロロジフルオロメタン（ｄｉｃｈｌｏｒｏｄｉｆｌｕｏｒｏｍｅｔｈａｎｅ、ＣＣｌ２Ｆ２）、クロロトリフルオロメタン（ｃｈｌｏｒｏｔｒｉｆｌｕｏｒｏｍｅｔｈａｎｅ、ＣＣｌＦ３）、テトラフルオロエチレン（ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ、ＣＣｌＦ２－ＣＣｌＦ２）、およびこれらの組み合わせからなる群より選択された１つを含むことができる。
前記テトラアルキルシラン化合物は、テトラメチルシラン（ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌｓｉｌａｎｅ）、トリメチルエチルシラン（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｅｔｈｙｌｓｉｌａｎｅ）、トリメチルイソプロピルシラン（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｉｓｏｐｒｏｐｙｌｓｉｌａｎｅ）、トリメチル－ｎ－プロピルシラン（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌ－ｎ－ｐｒｏｐｙｌｓｉｌａｎｅ）、およびこれらの組み合わせからなる群より選択された１つを含むことができる。
具体的には、前記非膨張した粒子１０は、熱可塑性樹脂の外皮１１と、前記外皮の内部に炭化水素ガス１２とを含む。前記内部の炭化水素ガスは、硬化工程上で加えられる熱によって熱可塑性シェルを膨張させる役割を果たす。
前記のように膨張によって高分子シェルの大きさが拡張され、内部の炭化水素ガスは外部に流出すれば、研磨層内の気孔を形成し、前記高分子シェルが研磨層内に含まれる。
前記固相発泡剤の含有量は、前記ウレタン系プレポリマー１００重量部を基準として０．５重量部～１０重量部、例えば、１重量部～７重量部、例えば、１重量部～５重量部であってもよい。前記研磨層の目的とする気孔構造および物性によって前記固相発泡剤の種類および含有量を設計することができる。
前記本発明の研磨層を製造するための組成物は、先に説明した非膨張した固相発泡剤だけでなく、膨張した（ｅｘｐａｎｄｅｄ）固相発泡剤、気相発泡剤、液相発泡剤、およびこれらの組み合わせからなる群より選択された１つを含むことができる。
前記気相発泡剤は、不活性ガスを含むことができる。前記気相発泡剤は、前記ウレタン系プレポリマーと前記硬化剤とが反応する過程で投入されて気孔形成要素として使用できる。
前記不活性ガスは、前記ウレタン系プレポリマーと前記硬化剤との間の反応に参加しないガスであれば、種類が特に限定されない。例えば、前記不活性ガスは、窒素ガス（Ｎ２）、アルゴンガス（Ａｒ）、ヘリウムガス（Ｈｅ）、およびこれらの組み合わせからなる群より選択された１つを含むことができる。具体的には、前記不活性ガスは、窒素ガス（Ｎ２）またはアルゴンガス（Ａｒ）を含むことができる。
前記研磨層の目的とする気孔構造および物性によって前記気相発泡剤の種類および含有量を設計することができる。
前記熱膨張した固相発泡剤の粒子は、約５μｍ～約２００μｍの平均粒径を有する粒子であってもよい。前記熱膨張した粒子の平均粒径は、約５μｍ～約１００μｍ、例えば、約１０μｍ～約８０μｍ、例えば、約２０μｍ～約７０μｍ、例えば、約２０μｍ～約５０μｍ、例えば、約３０μｍ～約７０μｍ、例えば、約２５μｍ～４５μｍ、例えば、約４０μｍ～約７０μｍ、例えば、約４０μｍ～約６０μｍであってもよい。前記平均粒径は、前記熱膨張した粒子のＤ５０で定義される。
一実施形態において、前記熱膨張した粒子の密度は、約３０ｋｇ／ｍ３～約８０ｋｇ／ｍ３、例えば、約３５ｋｇ／ｍ３～約８０ｋｇ／ｍ３、例えば、約３５ｋｇ／ｍ３～約７５ｋｇ／ｍ３、例えば、約３８ｋｇ／ｍ３～約７２ｋｇ／ｍ３、例えば、約４０ｋｇ／ｍ３～約７５ｋｇ／ｍ３、例えば、約４０ｋｇ／ｍ３～約７２ｋｇ／ｍ３であってもよい。
一実施形態において、前記発泡剤は、気相発泡剤を含むことができる。例えば、前記発泡剤は、固相発泡剤および気相発泡剤を含むことができる。前記固相発泡剤に関する事項は前述した通りである。
前記気相発泡剤は、窒素ガスを含むことができる。
前記気相発泡剤は、前記ウレタン系プレポリマー、前記固相発泡剤、および前記硬化剤が混合される過程中に所定の注入ラインを通して注入できる。前記気相発泡剤の注入速度は、約０．８Ｌ／ｍｉｎ～約２．０Ｌ／ｍｉｎ、例えば、約０．８Ｌ／ｍｉｎ～約１．８Ｌ／ｍｉｎ、例えば、約０．８Ｌ／ｍｉｎ～約１．７Ｌ／ｍｉｎ、例えば、約１．０Ｌ／ｍｉｎ～約２．０Ｌ／ｍｉｎ、例えば、約１．０Ｌ／ｍｉｎ～約１．８Ｌ／ｍｉｎ、例えば、約１．０Ｌ／ｍｉｎ～約１．７Ｌ／ｍｉｎであってもよい。
一実施形態において、前記研磨層は、ウレタン系プレポリマー、硬化剤、および発泡剤を含む組成物から形成された硬化物を含む研磨層を含むことができる。前記発泡剤は先に説明した通りであるので、以下の説明では除外することとする。
前記組成物に含まれる各成分を以下に具体的に説明する。
「プレポリマー（ｐｒｅｐｏｌｙｍｅｒ）」とは、硬化物の製造において、成形しやすいように重合度を中間段階で中止させた比較的低い分子量を有する高分子を意味する。プレポリマーは、それ自体でまたは他の重合性化合物と反応させた後、最終硬化物に成形される。
一実施形態において、前記ウレタン系プレポリマーは、イソシアネート化合物とポリオールとを反応させて製造できる。
前記ウレタン系プレポリマーの製造に使用されるイソシアネート化合物は、芳香族ジイソシアネート、脂肪族ジイソシアネート、脂環族ジイソシアネート、およびこれらの組み合わせからなる群より選択された１つを使用することができる。
前記イソシアネート化合物は、例えば、２，４－トルエンジイソシアネート（２，４－ｔｏｌｕｅｎｅｄｉｉｓｏｃｙａｎａｔｅ、２，４－ＴＤＩ）、２，６－トルエンジイソシアネート（２，６－ｔｏｌｕｅｎｅｄｉｉｓｏｃｙａｎａｔｅ、２，６－ＴＤＩ）、ナフタレン－１，５－ジイソシアネート（ｎａｐｈｔｈａｌｅｎｅ－１，５－ｄｉｉｓｏｃｙａｎａｔｅ）、パラ－フェニレンジイソシアネート（ｐ－ｐｈｅｎｙｌｅｎｅｄｉｉｓｏｃｙａｎａｔｅ）、トリジンジイソシアネート（ｔｏｌｉｄｉｎｅｄｉｉｓｏｃｙａｎａｔｅ）、４，４'－ジフェニルメタンジイソシアネート（４，４'－ｄｉｐｈｅｎｙｌｍｅｔｈａｎｅｄｉｉｓｏｃｙａｎａｔｅ）、ヘキサメチレンジイソシアネート（ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｉｓｏｃｙａｎａｔｅ）、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート（ｄｉｃｙｃｌｏｈｅｘｙｌｍｅｔｈａｎｅｄｉｉｓｏｃｙａｎａｔｅ）、イソホロンジイソシアネート（ｉｓｏｐhｏｒｏｎｅ ｄｉｉｓｏｃｙａｎａｔｅ）、およびこれらの組み合わせからなる群より選択された１つを含むことができる。
「ポリオール」とは、分子あたり、ヒドロキシ基（－ＯＨ）を少なくとも２以上含む化合物を意味する。前記ポリオールは、例えば、ポリエーテル系ポリオール（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒ ｐｏｌｙｏｌ）、ポリエステル系ポリオール（ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ ｐｏｌｙｏｌ）、ポリカーボネート系ポリオール（ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ ｐｏｌｙｏｌ）、アクリル系ポリオール（ａｃｒｙｌ ｐｏｌｙｏｌ）、およびこれらの組み合わせからなる群より選択された１つを含むことができる。
前記ポリオールは、例えば、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、ポリプロピレンエーテルグリコール、エチレングリコール、１，２－プロピレングリコール、１，３－プロピレングリコール、１，２－ブタンジオール、１，３－ブタンジオール、２－メチル－１，３－プロパンジオール、１，４－ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、１，５－ペンタンジオール、３－メチル－１，５－ペンタンジオール、１，６－ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、およびこれらの組み合わせからなる群より選択された１つを含むことができる。
前記ポリオールは、約１００ｇ／ｍｏｌ～約３，０００ｇ／ｍｏｌの重量平均分子量（Ｍｗ）を有することができる。前記ポリオールは、例えば、約１００ｇ／ｍｏｌ～約３，０００ｇ／ｍｏｌ、例えば、約１００ｇ／ｍｏｌ～約２，０００ｇ／ｍｏｌ、例えば、約１００ｇ／ｍｏｌ～約１，８００ｇ／ｍｏｌの重量平均分子量（Ｍｗ）を有することができる。
一実施形態において、前記ポリオールは、重量平均分子量（Ｍｗ）が約１００ｇ／ｍｏｌ以上、約３００ｇ／ｍｏｌ未満の低分子量ポリオールと、重量平均分子量（Ｍｗ）が約３００ｇ／ｍｏｌ以上、約１８００ｇ／ｍｏｌ以下の高分子量ポリオールとを含むことができる。
前記ウレタン系プレポリマーは、約５００ｇ／ｍｏｌ～約３，０００ｇ／ｍｏｌの重量平均分子量（Ｍｗ）を有することができる。前記ウレタン系プレポリマーは、例えば、約６００ｇ／ｍｏｌ～約２，０００ｇ／ｍｏｌ、例えば、約８００ｇ／ｍｏｌ～約１，０００ｇ／ｍｏｌの重量平均分子量（Ｍｗ）を有することができる。
一実施形態において、前記ウレタン系プレポリマーを製造するためのイソシアネート化合物は、芳香族ジイソシアネート化合物を含むことができ、前記芳香族ジイソシアネート化合物は、例えば、２，４－トルエンジイソシアネート（２，４－ＴＤＩ）および２，６－トルエンジイソシアネート（２，６－ＴＤＩ）を含むことができる。前記ウレタン系プレポリマーを製造するためのポリオール化合物は、ポリテトラメチレンエーテルグリコール（ＰＴＭＥＧ）およびジエチレングリコール（ＤＥＧ）を含むことができる。
他の実施形態において、前記ウレタン系プレポリマーを製造するためのイソシアネート化合物は、芳香族ジイソシアネート化合物および脂環族ジイソシアネート化合物を含むことができ、例えば、前記芳香族ジイソシアネート化合物は、２，４－トルエンジイソシアネート（２，４－ＴＤＩ）および２，６－トルエンジイソシアネート（２，６－ＴＤＩ）を含み、前記脂環族ジイソシアネート化合物は、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート（Ｈ１２ＭＤＩ）を含むことができる。前記ウレタン系プレポリマーを製造するためのポリオール化合物は、ポリテトラメチレンエーテルグリコール（ＰＴＭＥＧ）およびジエチレングリコール（ＤＥＧ）を含むことができる。
前記ウレタン系プレポリマーは、イソシアネート末端基の含有量（ＮＣＯ％）が約５重量％～約１１重量％、例えば、約５重量％～約１０重量％、例えば、約５重量％～約８重量％、例えば、約８重量％～約１０重量％であってもよい。前記範囲でＮＣＯ％を有する場合、適切な研磨パッド内の研磨層の物性を示して、研磨速度、研磨プロファイルのような研磨工程に要求される研磨性能を維持し、研磨工程上でウエハに発生しうる欠陥を最小化することができる。
また、酸化膜（Ｏｘｉｄｅ）および窒化膜（Ｎｉｔｒｉｄｅ）の研磨選択比（Ｏｘ ＲＲ／Ｎｔ ＲＲ）を調節して、ディッシング（ｄｉｓｈｉｎｇ）、リセス（ｒｅｃｅｓｓ）、およびエロージョン（ｅｒｏｓｉｏｎ）現象を防止し、ウエハ内の表面の平坦化を達成することができる。
前記ウレタン系プレポリマーのイソシアネート末端基の含有量（ＮＣＯ％）は、前記ウレタン系プレポリマーを製造するためのイソシアネート化合物およびポリオール化合物の種類および含有量、前記ウレタン系プレポリマーを製造する工程の温度、圧力、時間などの工程条件および前記ウレタン系プレポリマーの製造に用いられる添加剤の種類および含有量などを総合的に調節して設計可能である。
前記硬化剤は、前記ウレタン系プレポリマーと化学的に反応して前記研磨層内の最終硬化構造を形成するための化合物として、例えば、アミン化合物またはアルコール化合物を含むことができる。具体的には、前記硬化剤は、芳香族アミン、脂肪族アミン、芳香族アルコール、脂肪族アルコール、およびこれらの組み合わせからなる群より選択された１つを含むことができる。
例えば、前記硬化剤は、４，４'－メチレンビス（２－クロロアニリン）（４，４'－ｍｅｔｈｙｌｅｎｅｂｉｓ（２－ｃｈｌｏｒｏａｎｉｌｉｎｅ）；ＭＯＣＡ）、ジエチルトルエンジアミン（ｄｉｅｔｈｙｌｔｏｌｕｅｎｅｄｉａｍｉｎｅ；ＤＥＴＤＡ）、ジアミノジフェニルメタン（ｄｉａｍｉｎｏｄｉｐｈｅｎｙｌｍｅｔｈａｎｅ）、ジメチルチオトルエンジアミン（ｄｉｍｅｔｈｙｌ ｔｈｉｏ－ｔｏｌｕｅｎｅ ｄｉａｍｉｎｅ；ＤＭＴＤＡ）、プロパンジオールビスｐ－アミノベンゾエート（ｐｒｏｐａｎｅｄｉｏｌ ｂｉｓ ｐ－ａｍｉｎｏｂｅｎｚｏａｔｅ）、Ｍｅｔｈｙｌｅｎｅ ｂｉｓ－ｍｅｔｈｙｌａｎｔｈｒａｎｉｌａｔｅ、ジアミノジフェニルスルホン（ｄｉａｍｉｎｏｄｉｐｈｅｎｙｌｓｕｌｆｏｎｅ）、ｍ－キシリレンジアミン（ｍ－ｘｙｌｙｌｅｎｅｄｉａｍｉｎｅ）、イソホロンジアミン（ｉｓｏｐｈｏｒｏｎｅｄｉａｍｉｎｅ）、エチレンジアミン（ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉａｍｉｎｅ）、ジエチレントリアミン（ｄｉｅｔｈｙｌｅｎｅｔｒｉａｍｉｎｅ）、トリエチレンテトラアミン（ｔｒｉｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｔｒａｍｉｎｅ）、ポリプロピレンジアミン（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅｄｉａｍｉｎｅ）、ポリプロピレントリアミン（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅｔｒｉａｍｉｎｅ）、ビス（４－アミノ－３－クロロフェニル）メタン（ｂｉｓ（４－ａｍｉｎｏ－３－ｃｈｌｏｒｏｐｈｅｎｙｌ）ｍｅｔｈａｎｅ）、およびこれらの組み合わせからなる群より選択された１つを含むことができる。
前記硬化剤の含有量は、前記ウレタン系プレポリマー１００重量部を基準として約１８重量部～約２７重量部、例えば、約１９重量部～約２６重量部、例えば、約２０重量部～約２６重量部であってもよい。前記硬化剤の含有量が前記範囲を満足する場合、目的とする研磨パッドの性能を実現するのにさらに有利であり得る。
前記研磨層を製造するための組成物は、界面活性剤、反応速度調節剤などのその他の添加剤をさらに含むことができる。前記「界面活性剤」、「反応速度調節剤」などの名称は、当該物質の主な役割を基準として任意に称する名称であり、それぞれの当該物質が必ずしも当該名称の役割に限られた機能だけを行うわけではない。
前記界面活性剤は、気孔の凝集または重畳などの現象を防止する役割を果たす物質であれば特に限定されない。例えば、前記界面活性剤は、シリコーン系界面活性剤を含むことができる。
前記界面活性剤は、前記ウレタン系プレポリマー１００重量部を基準として約０．２重量部～約２重量部の含有量で使用できる。具体的には、前記界面活性剤は、前記ウレタン系プレポリマー１００重量部を基準として約０．２重量部～約１．９重量部、例えば、約０．２重量部～約１．８重量部、例えば、約０．２重量部～約１．７重量部、例えば、約０．２重量部～約１．６重量部、例えば、約０．２重量部～約１．５重量部、例えば、約０．５重量部～１．５重量部の含有量で含まれる。前記範囲内の含有量で界面活性剤を含む場合、気相発泡剤由来の気孔がモールド内で安定して形成および維持できる。
前記反応速度調節剤は、反応促進または反応遅延の役割を果たすものであって、目的によって、反応促進剤、反応遅延剤、またはこれらすべてを使用することができる。前記反応速度調節剤は、反応促進剤を含むことができる。例えば、前記反応促進剤は、３級アミン系化合物および有機金属系化合物からなる群より選択された１種以上の反応促進剤であってもよい。
具体的には、前記反応速度調節剤は、トリエチレンジアミン、ジメチルエタノールアミン、テトラメチルブタンジアミン、２－メチル－トリエチレンジアミン、ジメチルシクロヘキシルアミン、トリエチルアミン、トリイソプロパノールアミン、１，４－ジアザビシクロ（２，２，２）オクタン、ビス（２－メチルアミノエチル）エーテル、トリメチルアミノエチルエタノールアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ，Ｎ，Ｎ''－ペンタメチルジエチレントリアミン、ジメチルアミノエチルアミン、ジメチルアミノプロピルアミン、ベンジルジメチルアミン、Ｎ－エチルモルホリン、Ｎ，Ｎ－ジメチルアミノエチルモルホリン、Ｎ，Ｎ－ジメチルシクロヘキシルアミン、２－メチル－２－アザノルボルナン、ジブチルチンジラウレート、スタナスオクトエート、ジブチルチンジアセテート、ジオクチルチンジアセテート、ジブチルチンマレエート、ジブチルチンジ－２－エチルヘキサノエート、およびジブチルチンジメルカプチドからなる群より選択された１種以上を含むことができる。具体的には、前記反応速度調節剤は、ベンジルジメチルアミン、Ｎ，Ｎ－ジメチルシクロヘキシルアミン、およびトリエチルアミンからなる群より選択された１種以上を含むことができる。
前記反応速度調節剤は、前記ウレタン系プレポリマー１００重量部を基準として約０．０５重量部～約２重量部の量で使用できる。具体的には、前記反応速度調節剤は、前記ウレタン系プレポリマー１００重量部を基準として約０．０５重量部～約１．８重量部、例えば、約０．０５重量部～約１．７重量部、例えば、約０．０５重量部～約１．６重量部、例えば、約０．１重量部～約１．５重量部、例えば、約０．１重量部～約０．３重量部、例えば、約０．２重量部～約１．８重量部、例えば、約０．２重量部～約１．７重量部、例えば、約０．２重量部～約１．６重量部、例えば、約０．２重量部～約１．５重量部、例えば、約０．５重量部～約１重量部の量で使用できる。前記反応速度調節剤が前述した含有量範囲で使用される場合、プレポリマー組成物の硬化反応速度を適切に調節して、所望する大きさの気孔および硬度を有する研磨層を形成することができる。
前記研磨パッドがクッション層を含む場合、前記クッション層は、前記研磨層を支持しながら前記研磨層に加えられる外部衝撃を吸収し分散させる役割を果たすことにより、前記研磨パッドを適用した研磨工程中の研磨対象に対する損傷および欠陥の発生を最小化させることができる。
前記クッション層は、不織布またはスエードを含むことができるが、これに限定されるものではない。
一実施形態において、前記クッション層は、樹脂含浸不織布であってもよい。前記不織布は、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維、およびこれらの組み合わせからなる群より選択された１つを含む繊維不織布であってもよい。
前記不織布に含浸された樹脂は、ポリウレタン樹脂、ポリブタジエン樹脂、スチレン－ブタジエン共重合樹脂、スチレン－ブタジエン－スチレン共重合樹脂、アクリロニトリル－ブタジエン共重合樹脂、スチレン－エチレン－ブタジエン－スチレン共重合樹脂、シリコーンゴム樹脂、ポリエステル系エラストマー樹脂、ポリアミド系エラストマー樹脂、およびこれらの組み合わせからなる群より選択された１つを含むことができる。
以下、前記研磨パッドを製造する方法を詳しく説明する。
本発明に係る他の実施形態において、プレポリマー組成物を製造するステップと、前記プレポリマー組成物、発泡剤、および硬化剤を含む研磨層製造用組成物を製造するステップと、前記研磨層製造用組成物を硬化して研磨層を製造するステップとを含む研磨パッドの製造方法を提供することができる。
前記プレポリマー組成物を製造するステップは、ジイソシアネート化合物およびポリオール化合物を反応させてウレタン系プレポリマーを製造する工程であってもよい。前記ジイソシアネート化合物および前記ポリオール化合物に関する事項は、前記研磨パッドに関して前述した通りである。
前記プレポリマー組成物のイソシアネート基（ＮＣＯ基）の含有量は、約５重量％～約１５重量％、例えば、約５重量％～約８重量％、例えば、約５重量％～約７重量％、例えば、約８重量％～約１５重量％、例えば、約８重量％～約１４重量％、例えば、約８重量％～約１２重量％、例えば、８重量％～約１０重量％であってもよい。
前記プレポリマー組成物のイソシアネート基の含有量は、前記ウレタン系プレポリマーの末端イソシアネート基、前記ジイソシアネート化合物のうち反応しない未反応イソシアネート基などに由来できる。
前記プレポリマー組成物の粘度は、約８０℃で約１００ｃｐｓ～約１，０００ｃｐｓであってもよく、例えば、約２００ｃｐｓ～約８００ｃｐｓであってもよく、例えば、約２００ｃｐｓ～約６００ｃｐｓであってもよく、例えば、約２００ｃｐｓ～約５５０ｃｐｓであってもよく、例えば、約３００ｃｐｓ～約５００ｃｐｓであってもよい。
前記発泡剤は、先に説明したように、非膨張した固相発泡剤として含まれてもよいし、非膨張した固相発泡剤に、膨張した固相発泡剤、液相発泡剤、気相発泡剤、およびこれらの混合からなる群より選択された発泡剤を混合して使用してもよい。
例えば、非膨張した固相発泡剤および膨張した固相発泡剤として含まれてもよく、非膨張した固相発泡剤、膨張した固相発泡剤および気相発泡剤として含まれもよく、非膨張した固相発泡剤および液相発泡剤を含んでもよく、非膨張した固相発泡剤、液相発泡剤、および気相発泡剤を含んでもよく、非膨張した固相発泡剤、膨張した固相発泡剤、液相発泡剤、および気相発泡剤を含んでもよいもので、前記発泡剤は、非膨張した固相発泡剤を含むものであって、研磨層の目的とする気孔構造および物性によって前記発泡剤の種類および含有量を設計することができる。
前記発泡剤が固相発泡剤を含む場合、前記研磨層製造用組成物を製造するステップは、前記プレポリマー組成物および前記固相発泡剤を混合して第１予備組成物を製造するステップと、前記第１予備組成物と硬化剤とを混合して第２予備組成物を製造するステップとを含むことができる。
前記第１予備組成物の粘度は、約８０℃で約１，０００ｃｐｓ～約２，０００ｃｐｓであってもよく、例えば、約１，０００ｃｐｓ～約１，８００ｃｐｓであってもよく、例えば、約１，０００ｃｐｓ～約１，６００ｃｐｓであってもよく、例えば、約１，０００ｃｐｓ～約１，５００ｃｐｓであってもよい。
前記発泡剤が気相発泡剤を含む場合、前記研磨層製造用組成物を製造するステップは、前記プレポリマー組成物および前記硬化剤を含む第３予備組成物を製造するステップと、前記第３予備組成物に前記気相発泡剤を注入して第４予備組成物を製造するステップとを含むことができる。
一実施形態において、前記第３予備組成物は、固相発泡剤をさらに含むことができる。
一実施形態において、前記研磨層を製造する工程は、第１温度に予熱されたモールドを用意するステップと、前記予熱されたモールドに前記研磨層製造用組成物を注入して硬化させるステップと、硬化した前記研磨層製造用組成物を前記予熱温度より高い第２温度条件下で後硬化するステップとを含むことができる。
一実施形態において、前記第１温度は、約６０℃～約１００℃、例えば、約６５℃～約９５℃、例えば、約７０℃～約９０℃であってもよい。
一実施形態において、前記第２温度は、約１００℃～約１３０℃であってもよく、例えば、約１００℃～１２５℃であってもよく、例えば、約１００℃～約１２０℃であってもよい。
前記研磨層製造用組成物を前記第１温度下で硬化させるステップは、約５分～約６０分、例えば、約５分～約４０分、例えば、約５分～約３０分、例えば、約５分～約２５分間行われる。
前記第１温度下で硬化した研磨層製造用組成物を前記第２温度下で後硬化するステップは、約５時間～約３０時間、例えば、約５時間～約２５時間、例えば、約１０時間～約３０時間、例えば、約１０時間～約２５時間、例えば、約１２時間～約２４時間、例えば、約１５時間～約２４時間行われる。
前記本発明の固相発泡剤は、非膨張した粒子として、研磨層製造用組成物に含まれている非膨張した粒子が、硬化工程上で提供される熱と圧力によって膨張して、研磨層内の複数の気孔を形成することができる。
具体的には、図３のように、研磨層製造用組成物を予熱されたモールドに注入し、硬化工程３０が進行すると、研磨層製造用組成物内に含まれていた非膨張した粒子１０が膨張して、複数の気孔４０に形成される。
前記研磨パッドの製造方法は、前記研磨層の少なくとも一面を加工するステップを含むことができる。前記加工ステップは、グルーブ（ｇｒｏｏｖｅ）を形成するものであってもよい。
他の実施形態として、前記研磨層の少なくとも一面を加工するステップは、前記研磨層の少なくとも一面上にグルーブ（ｇｒｏｏｖｅ）を形成するステップ（１）；前記研磨層の少なくとも一面を旋削（ｌｉｎｅ ｔｕｒｎｉｎｇ）するステップ（２）；および前記研磨層の少なくとも一面を粗面化するステップ（３）、の少なくとも１つのステップを含むことができる。
前記ステップ（１）において、前記グルーブ（ｇｒｏｏｖｅ）は、前記研磨層の中心から所定の間隔で離隔形成される同心円状グルーブ；および前記研磨層の中心から前記研磨層のエッジ（ｅｄｇｅ）まで連続連結される放射状グルーブ、の少なくとも１つを含むことができる。
前記ステップ（２）において、前記旋削（ｌｉｎｅ ｔｕｒｎｉｎｇ）は、切削工具を用いて前記研磨層を所定の厚さだけ削り出す方法で行われる。
前記ステップ（３）において、前記粗面化は、前記研磨層の表面をサンディングローラ（Ｓａｎｄｉｎｇ ｒｏｌｌｅｒ）で加工する方法で行われる。
前記研磨パッドの製造方法は、前記研磨層の研磨面の裏面上にクッション層を積層するステップをさらに含むことができる。
前記研磨層と前記クッション層は、熱融着接着剤を介在して積層できる。
前記研磨層の研磨面の裏面上に前記熱融着接着剤を塗布し、前記クッション層の前記研磨層と当接する表面上に前記熱融着接着剤を塗布し、それぞれの熱融着接着剤が塗布された面が当接するように前記研磨層と前記クッション層とを積層した後、加圧ローラを用いて両層を融着させることができる。
さらに他の実施形態において、研磨層を含む研磨パッドを提供するステップと、前記研磨層の研磨面に研磨対象の被研磨面が当接するように相対回転させながら前記研磨対象を研磨させるステップと、を含む。
図４は、一実施形態に係る半導体素子製造工程の概略工程図を示すものである。図４を参照する時、前記一実施形態に係る研磨パッド１１０を定盤１２０上に装着した後、研磨対象である半導体基板１３０を前記研磨パッド１１０上に配置する。この時、前記半導体基板１３０の被研磨面は、前記研磨パッド１１０の研磨面に直接接触する。研磨のために、前記研磨パッド上にノズル１４０を介して研磨スラリー１５０が噴射される。前記ノズル１４０を介して供給される研磨スラリー１５０の流量は、約１０ｃｍ３／分～約１，０００ｃｍ３／分の範囲内で目的によって選択可能であり、例えば、約５０ｃｍ３／分～約５００ｃｍ３／分であってもよいが、これに限定されるものではない。
以後、前記半導体基板１３０と前記研磨パッド１１０とは互いに相対回転して、前記半導体基板１３０の表面が研磨される。この時、前記半導体基板１３０の回転方向および前記研磨パッド１１０の回転方向は、同一の方向であってもよく、反対方向であってもよい。前記半導体基板１３０と前記研磨パッド１１０の回転速度は、それぞれ約１０ｒｐｍ～約５００ｒｐｍの範囲で目的によって選択可能であり、例えば、約３０ｒｐｍ～約２００ｒｐｍであってもよいが、これに限定されるものではない。
前記半導体基板１３０は、研磨ヘッド１６０に装着された状態で、前記研磨パッド１１０の研磨面に所定の荷重で加圧されて当接させた後、その表面が研磨される。前記研磨ヘッド１６０によって前記半導体基板１３０の表面に前記研磨パッド１１０の研磨面に加えられる荷重は、約１ｇｆ／ｃｍ２～約１，０００ｇｆ／ｃｍ２の範囲で目的によって選択可能であり、例えば、約１０ｇｆ／ｃｍ２～約８００ｇｆ／ｃｍ２であってもよいが、これに限定されるものではない。
一実施形態において、前記半導体素子の製造方法は、前記研磨パッド１１０の研磨面を研磨に適した状態に維持させるために、前記半導体基板１３０の研磨と同時に、コンディショナ１７０を介して前記研磨パッド１１０の研磨面を加工するステップをさらに含むことができる。
以下、本発明の具体的な実施例を提示する。ただし、下記に記載の実施例は本発明を具体的に例示または説明するためのものに過ぎず、これによって本発明が制限されてはならない。
実施例１
研磨パッドの製造
ＴＤＩ、Ｈ１２ＭＤＩ、ポリテトラメチレンエーテルグリコール（Ｐｏｌｙｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌｅｎｅ ｅｔｈｅｒ ｇｌｙｃｏｌ）、およびジエチレングリコール（Ｄｉｅｔｈｙｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏｌ）を４口フラスコに投入後、８０℃、３時間反応して、ＮＣＯ％が８～１２％のプレポリマー（Ｐｒｅｐｏｌｙｍｅｒ）を製造した。
研磨層（Ｔｏｐ Ｐａｄ）製造のために、プレポリマー（Ｐｒｅｐｏｌｙｍｅｒ）、硬化剤、不活性気体注入ライン、液相発泡剤注入ラインが備えられたキャスティングマシン（Ｃａｓｔｉｎｇ Ｍａｃｈｉｎｅ）でプレポリマータンク（Ｐｒｅｐｏｌｙｍｅｒ Ｔａｎｋ）に用意されたプレポリマー（Ｐｒｅｐｏｌｙｍｅｒ）を充填し、硬化剤タンクにはビス（４－アミノ－３－クロロフェニル）メタン（Ｂｉｓ（４－ａｍｉｎｏ－３－ｃｈｌｏｒｏｐｈｅｎｙｌ）ｍｅｔｈａｎｅ）（Ｉｓｈｉｈａｒａ社）を充填し、不活性気体は窒素（Ｎ２）、液相発泡剤としてＦＣ３２８３（３Ｍ社）を用意した。非膨張した（Ｕｎｅｘｐａｎｄｅｄ）固相発泡剤（Ａｋｚｏｎｏｂｅｌ社、５５１ＤＵ４０）およびシリコーン系界面活性剤（Ｅｖｏｎｉｋ社）はプレポリマーに予め混合した。
前記非膨張した固相発泡剤のシェル（Ｓｈｅｌｌ）はポリビニリデンクロライド（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ ｃｈｌｏｒｉｄｅ）またはアクリロニトリル（Ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ）である。
キャスティング（Ｃａｓｔｉｎｇ）時にプレポリマーおよび硬化剤の当量を１：１に合わせて分あたり１０ｋｇの速度で吐出し、不活性気体の窒素（Ｎ２）の量を全流れ量の体積対比、各実施例の％体積比で注入し、ミキシングヘッド（Ｍｉｘｉｎｇ Ｈｅａｄ）で高速のｒｐｍで各注入原料を混合（Ｍｉｘｉｎｇ）した後、１００℃に予熱された横１０００ｍｍ、縦１０００ｍｍ、および高さ３ｍｍのモールドに注入した。
この時、不活性気体である窒素の量を調節して０．７～０．９の密度を維持して、気孔が形成された研磨層（Ｔｏｐ Ｐａｄ）用シート（Ｓｈｅｅｔ）を製造した。以後、製造された多孔性ポリウレタンシートの表面を研削機を用いて研削し、チップを用いてグルーブ（ｇｒｏｏｖｅ）する過程を経て、平均厚さ２ｍｍ、平均直径７６．２ｃｍの大きさに製造した。
前記ポリウレタンシートおよびスエード（基材層、平均厚さ：１．１ｍｍ）をホットメルトフィルム（製造会社：ＳＫＣ、製品名：ＴＦ－００）を用いて１２０℃で熱融着して研磨パッドを製造した。
実施例２
固相発泡剤として非膨張したＡｋｚｏｎｏｂｅｌ社、０３１ＤＵ４０を用いたことを除き、実施例１と同様に製造した。固相発泡剤のシェル（Ｓｈｅｌｌ）の組成はポリビニリデンクロライド（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ ｃｈｌｏｒｉｄｅ）またはアクリロニトリル（Ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ）である。
比較例１
固相発泡剤として膨張した固相発泡剤であるＡｋｚｏｎｏｂｅｌ社、４６１ＤＥＴ４０ｄ２５を用いたことを除き、実施例１と同様に製造した。
比較例２
固相発泡剤として膨張した固相発泡剤であるＡｋｚｏｎｏｂｅｌ社、５５１ＤＥ４０ｄ４２を用いたことを除き、実施例１と同様に製造した。
前記実施例および比較例に対する含有量および製造条件などについては下記表１の通りである。
Figure 2022056422000010
 実施例３
研磨パッドの製造
ＴＤＩ、Ｈ１２ＭＤＩ、ポリテトラメチレンエーテルグリコール（Ｐｏｌｙｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌｅｎｅ ｅｔｈｅｒ ｇｌｙｃｏｌ）、およびジエチレングリコール（Ｄｉｅｔｈｙｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏｌ）を４口フラスコに投入後、８０℃、３時間反応して、ＮＣＯ％が８～１２％のプレポリマー（Ｐｒｅｐｏｌｙｍｅｒ）を製造した。
研磨層（Ｔｏｐ Ｐａｄ）製造のために、プレポリマー、硬化剤、不活性気体注入ライン、液相発泡剤注入ラインが備えられたキャスティングマシン（Ｃａｓｔｉｎｇ Ｍａｃｈｉｎｅ）でプレポリマータンクに用意されたプレポリマーを充填し、硬化剤タンクにはビス（４－アミノ－３－クロロフェニル）メタン（Ｂｉｓ（４－ａｍｉｎｏ－３－ｃｈｌｏｒｏｐｈｅｎｙｌ）ｍｅｔｈａｎｅ）（Ｉｓｈｉｈａｒａ社）を充填し、不活性気体として窒素（Ｎ２）、液相発泡剤としてＦＣ３２８３（３Ｍ社）を用意した。
固相発泡剤（Ａｋｚｏｎｏｂｅｌ社、５５１ＤＵ４０）およびシリコーン系界面活性剤（Ｅｖｏｎｉｋ社）は別のラインでプレポリマーと混合した。
キャスティング（Ｃａｓｔｉｎｇ）時にプレポリマーおよび硬化剤の当量を１：１に合わせて分あたり１０ｋｇの速度で吐出し、不活性気体の窒素（Ｎ２）の量を全流れ量に対する体積対比で注入し、ミキシングヘッド（Ｍｉｘｉｎｇ Ｈｅａｄ）で撹拌して、各注入原料を混合した後、１００℃に予熱された横１０００ｍｍ、縦１０００ｍｍ、および高さ３ｍｍのモールドに注入し硬化した。この時、不活性気体の窒素の量を調節して密度０．７～０．９に調節してモールドに注入し、多孔性ポリウレタンシートを製造した。
以後、製造された多孔性ポリウレタンシートの表面を研削機を用いて研削し、チップを用いてグルーブ（ｇｒｏｏｖｅ）する過程を経て、平均厚さ２ｍｍ、平均直径７６．２ｃｍの大きさに製造した。
前記ポリウレタンシートおよびスエード（基材層、平均厚さ：１ｍｍ）をホットメルトフィルム（製造会社：ＳＫＣ、製品名：ＴＦ－００）を用いて１２０℃で熱融着して研磨パッドを製造した。
実施例４
モールドの予熱温度を１１５℃に調節したことを除き、実施例１と同様に製造した。
実施例５
モールドの予熱温度を１３０℃に調節したことを除き、実施例１と同様に製造した。
比較例３
モールドを予熱しなかったことを除き、実施例１と同様に製造した。
比較例４
モールドの予熱温度を１８０℃に調節したことを除き、実施例１と同様に製造した。
前記実施例および比較例に対する含有量および製造条件などについては下記表2の通りである。
Figure 2022056422000011
 実験例１
研磨層の物性評価
（１）硬度
前記実施例および比較例により製造された研磨パッドのＳｈｏｒｅ Ｄ硬度を測定し、研磨パッドを２ｃｍ×２ｃｍ（厚さ：２ｍｍ）の大きさに切断した後、温度２５℃および湿度５０±５％の環境で１６時間静置した。以後、硬度計（Ｄ型硬度計）を用いて研磨パッドの硬度を測定した。
（２）弾性モジュラス
前記実施例および比較例により製造された研磨パッドそれぞれに対して、万能試験機（ＵＴＭ）を用いて５００ｍｍ／分の速度でテストしながら破断直前の最高強度値を取得した後、取得した値によりＳｔｒａｉｎ－Ｓｔｒｅｓｓ曲線の２０～７０％領域での傾きを計算した。
（３）伸び率
前記実施例および比較例により製造された研磨パッドそれぞれに対して、万能試験機（ＵＴＭ）を用いて５００ｍｍ／分の速度でテストしながら破断直前の最大変形量を測定した後、最初の長さに対する最大変形量の比率をパーセント（％）で表した。
（４）引張
前記実施例および比較例により製造された研磨パッドそれぞれに対して、万能試験機（ＵＴＭ）を用いて５００ｍｍ／分の速度でテストしながら破断直前の最高強度値を取得した後、取得した値によりＳｔｒａｉｎ－Ｓｔｒｅｓｓ曲線の２０～７０％領域での傾きを計算した。
（５）比重
前記実施例および比較例により製造されたウィンドウの比重を測定し、研磨パッドを２ｃｍ×２ｃｍ（厚さ：２ｍｍ）の大きさに切断した後、温度２５℃および湿度５０±５％の環境で１６時間静置した。その後、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｄｅｎｓｉｍｅｔｅｒを用いて初期の重量と水に浸漬させた時の重量を測定後、密度を求めた。
Figure 2022056422000012
 前記表３は、実施例１、実施例２、比較例１および比較例２に対する物性評価の結果である。前記実験結果によれば、本発明の実施例の研磨層と比較例の研磨層との間には物性において大差が現れなかったことを確認することができる。これは、発泡剤の差は研磨層の物性に影響を及ぼさないことを意味するといえる。
Figure 2022056422000013
 前記表４は、実施例３～５、比較例３および比較例５に対する物性評価の結果である。本発明の実施例の場合、硬度（Ｓｈｏｒｅ Ｄ）が５７～５９の範囲内で、比較例（７２．３、７０．１）と比較して低い数値を示し、比重の場合にも０．７８と差を示しており、引張（Ｎ／ｍｍ２）は２２～２３、伸び率（％）は７０～９０、弾性モジュラスは１００～２００で、比較例と比較して大差を示すことを確認した。
物性評価の結果によれば、実施例の研磨層は、比較例に比べて硬い程度を示す物性では低い数値を示し、弾性は高い数値を示すことを確認した。前記結果および後述する研磨評価の結果に照らして、本発明の研磨パッドは、前記のような物性によって、比較例に比べて研磨工程への適用時に欠陥の発生を防止することができる。
実験例２
研磨層の気孔サイズの測定
前記実施例および比較例の研磨層に対する気孔の直径サイズを測定した。具体的には、１ｍｍ×１ｍｍの正方形（厚さ：２ｍｍ）に切断した１ｍｍ２の研磨面を走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて１００倍に拡大されたイメージから断面を観察した。画像解析ソフトウェアを用いて得られた画像から全体気孔の直径を測定して、気孔の数平均直径、気孔の直径別の断面積の和の分布度、気孔の個数および気孔の総面積を得た。ＳＥＭ１００倍のイメージの横／縦＝９５９．１μｍ／１２７９μｍである。
測定結果は下記表5の通りである。
Figure 2022056422000014
 前記表５に示しているように、実施例１および２の研磨層は、気孔のサイズ分布が均一に分布していることを確認することができ、Ｄ１０～Ｄ９０の標準偏差が３．４８～７．２０と確認された。これに対し、比較例の場合、Ｄ１０／Ｄ５０およびＤ５０／Ｄ９０値に大差はなかったが、標準偏差が大きい数値を示して、本発明の研磨層に比べて気孔のサイズ分布が相対的に均一でないことを確認した。
また、前記のような気孔のサイズに対して、ＳＥＭ測定により追加的に確認し、図５～８のように、１００倍率に拡大して気孔のサイズを確認した結果、実施例の研磨層の場合、均一に分布していることを確認することができ、比較例の場合、サイズ分布が不均一であることを確認することができる。
Figure 2022056422000015
 前記表６に示しているように、実施例の研磨層は、気孔のサイズ分布が均一に分布していることを確認することができる。これに対し、比較例の場合、モールドの予熱温度によって気孔のサイズに差が現れることを確認することができ、比較例１は、気孔のサイズが過度に小さく、気孔のサイズ分布が均一でなく、比較例２の場合には、気孔のサイズが過度に大きく、同じく気孔のサイズ分布が均一でない。
また、前記のような気孔のサイズに対して、ＳＥＭ測定により追加的に確認し、図９～１３のように１００倍率に拡大して気孔のサイズを確認した結果、図９～１１は実施例の研磨層で、気孔が均一に分布していることを確認することができ、図１２および図１３の比較例は、サイズ分布が不均一であることを確認することができる。
実験例３
研磨層の実接触面積（Ｒｅａｌ Ｃｏｎｔａｃｔ Ａｒｅａ）の測定
ＣＭＰ工程が完了した研磨パッドを、定盤に装着されたまま濡れている状態で、センソファー（Ｓｅｎｓｏｆａｒ）社のＳ ｎｅｏｘモデルにｗｅｔを用いて研磨パッドの表面粗さを測定した。表面粗さの測定細部条件は表7の通りであり、研磨パッドの半径を基準として１／２となる地点のグルーブのエンボス部位を測定した。測定は研磨パッドあたり計５回を進行させ、平均値を計算した。
Figure 2022056422000016
 測定した基礎データ（ｒａｗ ｄａｔａ）を、ｓｅｎｓｏ ｖｉｅｗプログラムを用いて材料比率（ｍａｔｅｒｉａｌ ｒａｔｉｏ）を最小０％、最大３％で適用して、すなわち０～３％区間の材料比率（ｍａｔｅｒｉａｌ ｒａｔｉｏ）から体積（ｖｏｌｕｍｅ）を計算する。ＲＣＡ（Ｒｅａｌ ｃｏｎｔａｃｔ ａｒｅａ）は、ウエハ（ｗａｆｅｒ）による加圧条件で研磨層の表面がウエハと実際に摩擦する領域を意味する。したがって、加圧によって研磨層の表面が圧縮された時の材料比率が３％程度圧縮されると仮定すれば、ｓｅｎｓｏ ｖｉｅｗプログラムの体積（ｖｏｌｕｍｅ）数値のうちＩｓｌａｎｄのａｒｅａ値がＲＣＡに対応すると考えられる。
前記ＲＣＡの測定結果は図１４～１６および下記表８の通りである。
Figure 2022056422000017
 前記表８によれば、本発明の実施例の研磨層は、ウエハと接触する面積が比較例に比べて大きいことを確認することができる。研磨層の表面は完全に平らな形態ではなく、表面粗さが形成されており、前記表面粗さによってＲＣＡ測定値に影響する。前記測定結果に照らして、比較例の研磨層に比べて、本発明の研磨層においてウエハとの実接触面積が広いことを確認することができる。
実験例４
研磨パッドの研磨性能の測定
（１）研磨率の測定
ＣＭＰ研磨装置を用いて、ＣＶＤ工程により酸化ケイ素膜が蒸着された直径３００ｍｍのシリコンウエハを設けた後、シリコンウエハの酸化ケイ素膜層を下にして、実施例および比較例の研磨パッドが結合された定盤上にセットした。以後、研磨荷重が４．０ｐｓｉとなるように調整し、１５０ｒｐｍで研磨パッドを回転させながら研磨パッド上にか焼セリアスラリーを２５０ｍｌ／分の速度で投入しながら定盤を１５０ｒｐｍで６０秒間回転させて酸化ケイ素膜を研磨した。
研磨後、シリコンウエハをキャリアから引き離して、ｓｐｉｎ ｄｒｙｅｒに装着して精製水（ＤＩＷ）で洗浄した後、窒素で１５秒間乾燥した。乾燥したシリコンウエハを光干渉式厚さ測定装置（製造会社：Ｋｙｅｎｃｅ社、モデル：ＳＩ－Ｆ８０Ｒ）を用いて研磨前後の膜厚変化を測定した。以後、下記の数式１を用いて研磨率を計算した。
（数１）
研磨率＝シリコンウエハの研磨厚さ（Å）／研磨時間（6０秒）
（２）研磨パッドの切削率の測定（ｐａｄ ｃｕｔ－ｒａｔｅ、μｍ／ｈｒ）
実施例および比較例の研磨層を含む研磨パッドは、初期１０分間脱イオン水でプレコンディショニングされた後、１時間脱イオン水が噴射されながら、コンディショニングされた。この時、１時間コンディショニングされる間の厚さ変化を測定した。コンディショニングに用いられる装置はＣＴＳ社のＡＰ－３００ＨＭであり、コンディショニング圧力は６ｌｂｆ、回転速度は１００～１１０ｒｐｍであり、コンディショニングに用いられるディスクはＳａｅｓｏｌのＣＩ－４５である。
（３）ディフェクト（ｄｅｆｅｃｔ）の測定方法
前記（１）の研磨率の測定方法と同様に研磨を進行させ、研磨後、シリコンウエハをクリーナ（Ｃｌｅａｎｅｒ）に移動させて、１％ＨＦと精製水（ＤＩＷ）、１％Ｈ２ＮＯ３、精製水（ＤＩＷ）をそれぞれ用いて１０秒ずつ洗浄した。以後、ｓｐｉｎ ｄｒｙｅｒに移動させて精製水（ＤＩＷ）で洗浄した後、窒素で１５秒間乾燥した。乾燥したシリコンウエハをディフェクト測定装置（製造会社：Ｔｅｎｋｏｒ社、モデル：ＸＰ＋）を用いて研磨前後のディフェクト変化を測定した。
Figure 2022056422000018
 前記表９は、実施例１、実施例２、比較例１および比較例２に対する研磨性能の測定結果である。前記実験結果によれば、実施例および比較例の研磨パッドは、研磨率および切削率において差が現れなかったが、欠陥数を確認した結果、実施例の研磨パッドは、欠陥がほとんど現れていないが、比較例の場合、多数の欠陥が発生することを確認した。
Figure 2022056422000019
 前記表１０は、実施例３～５、比較例３および比較例４に対する研磨性能の測定結果である。前記結果によれば、比較例は、実施例に比べて研磨率が高い数値を示したが、ディフェクトの測定時、欠陥の発生数において大差を示し、研磨層の切削率においても高い数値を示した。
以上、本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されるものではなく、以下の特許請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の様々な変形および改良形態も本発明の権利範囲に属する。
１０：非膨張した粒子
１１：非膨張した粒子の外皮
１２：膨張誘発成分
２０：膨張した粒子
３０：硬化工程
４０：研磨層内の気孔
１１０：研磨パッド
１２０：定盤
１３０：半導体基板
１４０：ノズル
１５０：研磨スラリー
１６０：研磨ヘッド
１７０：コンディショナ

Claims (10)

  1. 研磨層を含み、
    前記研磨層は、複数の気孔を含み、
    下記式１または式２による値が０．５～１である、
    研磨パッド：
    （式１）
    Figure 2022056422000020
    （式２）
    Figure 2022056422000021
    ここで、
    Ｄ１０は、１０％体積累積分布上の気孔の直径であり、
    Ｄ５０は、５０％体積累積分布上の気孔の直径であり、
    Ｄ９０は、９０％体積累積分布上の気孔の直径である。
  2. 前記研磨層に形成された気孔は、Ｄ５０が１５～６５μｍである、
    請求項１に記載の研磨パッド。
  3. 前記研磨層は、半導体基板との実接触面積（Ｒｅａｌ Ｃｏｎｔａｃｔ Ａｒｅａ）が０．０２～０．０５ｍｍ２である、
    請求項１に記載の研磨パッド。
  4. 前記気孔が下記式３による値が０．５～１．５である、
    請求項１に記載の研磨パッド：
    （式３）
    Figure 2022056422000022
    ここで、
    Ｄ１０は、１０％体積累積分布上の気孔の直径であり、
    Ｄ５０は、５０％体積累積分布上の気孔の直径であり、
    Ｄ９０は、９０％体積累積分布上の気孔の直径である。
  5. 前記研磨層は、非膨張した（Ｕｎｅｘｐａｎｄｅｄ）固相発泡剤に由来する外皮を含み、
    前記外皮は、塩化ビニリデン系共重合体、アクリロニトリル系共重合体、メタクリロニトリル系共重合体、およびアクリル系共重合体からなる群より選択された１種以上である、
    請求項１に記載の研磨パッド。
  6. ｉ）プレポリマー組成物を製造するステップと、
    ｉｉ）前記プレポリマー組成物、発泡剤、および硬化剤を含む研磨層製造用組成物を製造するステップと、
    ｉｉｉ）前記研磨層製造用組成物を硬化して研磨層を製造するステップと、を含み、
    前記研磨層は、複数の気孔を含み、
    下記式１または式２による値が０．５～１である、
    研磨パッドの製造方法：
    （式１）
    Figure 2022056422000023
    （式２）
    Figure 2022056422000024
    ここで、
    Ｄ１０は、１０％体積累積分布上の気孔の直径であり、
    Ｄ５０は、５０％体積累積分布上の気孔の直径であり、
    Ｄ９０は、９０％体積累積分布上の気孔の直径である。
  7. 前記気孔が下記式３による値が０．５～１．５である、
    請求項６に記載の研磨パッドの製造方法：
    （式３）
    Figure 2022056422000025
    ここで、
    Ｄ１０は、１０％体積累積分布上の気孔の直径であり、
    Ｄ５０は、５０％体積累積分布上の気孔の直径であり、
    Ｄ９０は、９０％体積累積分布上の気孔の直径である。
  8. 前記ｉｉｉ）ステップは、研磨層製造用組成物を予熱されたモールドに注入して硬化するもので、
    前記モールドの予熱温度は、５０～１５０℃である、
    請求項６に記載の研磨パッドの製造方法。
  9. １）研磨層を含む研磨パッドを提供するステップと、
    ２）前記研磨層の研磨面に半導体基板の被研磨面が当接するように相対回転させながら前記半導体基板を研磨させるステップと、を含み、
    前記研磨層は、複数の気孔を含み、
    下記式１または式２による値が０．５～１である、
    半導体素子の製造方法：
    （式１）
    Figure 2022056422000026
    （式２）
    Figure 2022056422000027
    ここで、
    Ｄ１０は、１０％体積累積分布上の気孔の直径であり、
    Ｄ５０は、５０％体積累積分布上の気孔の直径であり、
    Ｄ９０は、９０％体積累積分布上の気孔の直径である。
  10. 前記気孔が下記式３による値が０．５～１．５である、
    請求項９に記載の半導体素子の製造方法：
    （式３）
    Figure 2022056422000028
    ここで、
    Ｄ１０は、１０％体積累積分布上の気孔の直径であり、
    Ｄ５０は、５０％体積累積分布上の気孔の直径であり、
    Ｄ９０は、９０％体積累積分布上の気孔の直径である。
JP2021159778A 2020-09-29 2021-09-29 研磨パッド、研磨パッドの製造方法およびこれを用いた半導体素子の製造方法 Active JP7286228B2 (ja)

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