JP2022104908A - 研磨パッド、研磨パッドの製造方法及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及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）研磨工程により生じ得る基板表面上のディッシングを減少させながら、ウエハに生じ得る研磨欠陥を最小化することができ、工程に適する研磨性能を示すことができる研磨パッド及びその製造方法を提供する。【解決手段】研磨パッドにおいては、プレポリマー組成物、非膨脹発泡剤、硬化剤及び特定の触媒を含む研磨層製造用組成物を硬化して研磨層を製造することにより、研磨層内に均一な複数の気孔を形成し、研磨層の研磨面に対する表面粗度特性を調整し、研磨工程時に半導体基板と直接に接触する面積を高め、研磨面のＳｐｋ（全表面粗さに対する高さをグラフで表した時、突き出るピークの平均高さ）減少率を下げ、半導体基板の表面に生じる欠陥を防止する。【選択図】図１

Description

本発明は、化学的機械的平坦化（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｌａｎａｒｉｚａｔｉｏｎ、ＣＭＰ）工程に使用される研磨パッド、これの製造方法及びこれを用いた半導体素子の製造方法に関するものである。
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）をヘッドに付着してプラテン（ｐｌａｔｅｎ）上に形成された研磨パッドの表面に接触するようにした状態で、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、プラテンとヘッドとを相対運動させ、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研磨後の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、そうでは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称する。
ディッシング問題は、半導体ウエハ及び装置が微細な特徴部及びより多い金属化層によって増々さらに複雑になるにつれて、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使用される消耗品に対してより向上した性能を求める。
このようなウエハ及び装置の欠陥は、半導体装置が作動不能となる伝導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減らすために軟質の研磨パッドを使用し、研磨欠陥を減らすことができる。
また、軟質金属層のＣＭＰ研磨は、より軟質のＣＭＰ研磨パッドの使用を通じて研磨結合を減らすことができる。
しかし、軟質パッドを使用したＣＭＰ研磨は、研磨された基板で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り金属化した半導体ウエハ表面でディッシングを増加させる問題が生じ得る。
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研磨工程により生じ得る基板表面上のディッシングを減少させることができ、ウエハに生じ得る研磨欠陥を最小化することができ、工程に適する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及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大きさを均一に形成し、研磨層の研磨面に対する表面粗度特性を調整し、研磨工程時に半導体基板と直接に接触する面積を高め、研磨面のＳｐｋ減少率を下げ、半導体基板の表面に生じる欠陥を防止することが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、研磨層の製造時に、研磨組成物内の非膨脹した（Ｕｎｅｘｐａｎｄｅｄ）固相発泡剤及び触媒を含み、硬化工程時に、前記固相発泡剤が膨脹して、研磨層内の直径の大きさが小さく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。
前記目的を達成するために、本発明の一実施例に係る研磨パッドは、研磨層を含み、前記研磨層の研磨面は、下記式１によるＳｐｋ減少率が５％～２５％である。
[式１]
Figure 2022104908000002
ここで、
Ｓｐｋは、表面粗さに対する３次元パラメータに関するものであり、全表面粗さに対する高さをグラフで表した後、突き出るピークの平均高さを意味し、
初期Ｓｐｋは、研磨工程前の研磨面に対するＳｐｋであり、
研磨後のＳｐｋは、シリコーンオキサイドが蒸着された３００ｍｍ直径のシリコーンウエハを定盤に付着した後、研磨荷重が４．０ｐｓｉであり、研磨パッドの回転速度が１５０ｒｐｍであり、か焼セリアスラリーセリアスラリーを２５０ｍｌ／分の速度で投入し、６０秒間研磨工程後の研磨面に対するＳｐｋである。
本発明の他の一実施例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；ii）前記プレポリマー組成物、発泡剤、硬化剤及び触媒を含む研磨層製造用組成物を製造するステップ；及び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；を含み、前記研磨層の研磨面は、下記式１によるＳｐｋ減少率が５％～２５％である。
[式１]
Figure 2022104908000003
ここで、
Ｓｐｋは、表面粗さに対する３次元パラメータに関するものであり、全表面粗さに対する高さをグラフで表した後、突き出るピークの平均高さを意味し、
初期Ｓｐｋは、研磨工程前の研磨面に対するＳｐｋであり、
研磨後のＳｐｋは、シリコーンオキサイドが蒸着された３００ｍｍ直径のシリコーンウエハを定盤に付着した後、研磨荷重が４．０ｐｓｉであり、研磨パッドの回転速度が１５０ｒｐｍであり、か焼セリアスラリーセリアスラリーを２５０ｍｌ／分の速度で投入し、６０秒間研磨工程後の研磨面に対するＳｐｋである。
本発明の他の一実施例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；及び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；を含み、前記研磨層の研磨面は、下記式１によるＳｐｋ減少率が５～２５％である。
[式１]
Figure 2022104908000004
ここで、
Ｓｐｋは、表面粗さに対する３次元パラメータに関するものであり、全表面粗さに対する高さをグラフで表した後、突き出るピークの平均高さを意味し、
初期Ｓｐｋは、研磨工程前の研磨面に対するＳｐｋであり、
研磨後のＳｐｋは、シリコーンオキサイドが蒸着された３００ｍｍ直径のシリコーンウエハを定盤に付着した後、研磨荷重が４．０ｐｓｉであり、研磨パッドの回転速度が１５０ｒｐｍであり、か焼セリアスラリーセリアスラリーを２５０ｍｌ／分の速度で投入し、６０秒間研磨工程後の研磨面に対するＳｐｋである。
本発明は、前記研磨パッドは、研磨層の製造時に、研磨組成物内の非膨脹した（Ｕｎｅｘｐａｎｄｅｄ）固相発泡剤として含まれ、硬化工程時に、前記固相発泡剤が膨脹し、研磨層内の直径の大きさが小さく均一な複数の気孔を形成し、研磨層の研磨面に対する表面粗度特性を調整し、研磨工程時に半導体基板と直接に接触する面積を高め、研磨面のＳｐｋ減少率を下げ、半導体基板の表面に生じ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。
本発明の一実施例に係る３次元表面粗さパラメータであるＳｐｋに関するものである。 本発明の一実施例に係る体積累積直径に対するグラフである。 本発明の一実施例に係る研磨面及び半導体基板の接触ピーク数を示す図である。 本発明の一実施例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度である。 本発明の一実施例に係る研磨層の製造時に、固相発泡剤の発砲に関する概念度である。 本発明の一実施例に係る半導体素子製造工程の概略的な工程図である。 本発明の一実施例に係る研磨層の気孔に関するＳＥＭ測定結果である。 本発明の一実施例に係る研磨層の気孔に関するＳＥＭ測定結果である。 本発明の一実施例に係る研磨層の気孔に関するＳＥＭ測定結果である。 本発明の一実施例に係る研磨層の気孔に関するＳＥＭ測定結果である。 本発明の一実施例に係る研磨面に対する研磨工程後のＳＥＭ測定結果である。 本発明の一実施例に係る研磨面に対する研磨工程後のＳＥＭ測定結果である。 本発明の一実施例に係る研磨面に対する研磨工程後のＳＥＭ測定結果である。 本発明の一実施例に係る研磨面に対する研磨工程後のＳＥＭ測定結果である。 本発明の一実施例に係る研磨面に対する研磨工程後のＳＥＭ測定結果である。 本発明の一実施例に係る研磨面に対する研磨工程後のＳＥＭ測定結果である。 本発明の一実施例に係る研磨面に対する研磨工程後のＳＥＭ測定結果である。 本発明の一実施例に係る研磨面に対する研磨工程後のＳＥＭ測定結果である。
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対して詳細に説明する。しかし、発明は様々な異なる形態に具現することができ、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、分子量といった特性、反応条件などの量を表現する数は、全ての事例で用語「約」で修飾されるものと理解されるべきである。
本発明で特に記述されない限り、全ての百分率、部、比などの重量基準である。
本発明において、「含む」とするとき、これは特別に反対される記載がない限り、他の構成要素を除外することではなく、他の構成要素を追加で含んでもよいことを意味する。
本発明において、「複数の」は、一つを超過することを指称する。
本発明において、「Ｓｐｋ」は、表面粗さに対する３次元パラメータに関するものであり、図１のように、全表面粗さに対する高さをグラフで表した後、突き出るピークの平均高さを意味する。
本発明において、「１０％体積累積直径」、「５０％体積累積直径」及び「９０％体積累積直径」とは、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。さらに詳細には、図２のように、Ｙ軸は体積（％）を意味し、Ｘ軸は直径（μｍ）を意味するものであり、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、該当直径までの気孔の体積の総和を全ての気孔の体積の総和で割り算したものである。すなわち、前記１０％体積累積直径は、最も小さい直径を有する気孔から漸次的に大きい直径を有する気孔の体積が累積して加えられ、累積して加えられた体積が１０％であるとき、該当直径、すなわち、このときの最も大きい直径を意味する。また、前記５０％体積累積直径は、最も小さい直径を有する気孔から漸次的に大きい直径を有する気孔の体積が累積して加えられ、累積して加えられた体積が５０％であるとき、該当直径、すなわち、このときの最も大きい直径を意味する。また、前記９０％体積累積直径は、最も小さい直径を有する気孔から漸次的に大きい直径を有する気孔の体積が累積して加えられ、累積して加えられた体積が９０％であるとき、該当直径、すなわち、このときの最も大きい直径を意味する。
本発明の一実施例に係る研磨パッドは、研磨層を含み、前記研磨層の研磨面は、下記式１によるＳｐｋ減少率が５％～２５％であり、５％～２０％であり、６％～１５％であり、６％～１２％であってもよい。
[式１]
Figure 2022104908000005
ここで、
Ｓｐｋは、表面粗さに対する３次元パラメータに関するものであり、全表面粗さに対する高さをグラフで表した後、突き出るピークの平均高さを意味し、
初期Ｓｐｋは、研磨工程前の研磨層の研磨面に対するＳｐｋであり、
研磨後のＳｐｋは、シリコーンオキサイドが蒸着された３００ｍｍ直径のシリコーンウエハに対して、前記研磨パッドを定盤に付着した後、研磨荷重が４．０ｐｓｉであり、研磨パッドの回転速度が１５０ｒｐｍであり、か焼セリアスラリーセリアスラリーを２５０ｍｌ／分の速度で投入し、６０秒間研磨工程後に測定した研磨層の研磨面に対するＳｐｋである。
前記Ｓｐｋ減少率は、研磨層の研磨面に形成された凹凸が研磨工程により崩れずに維持される能力を意味するものである。具体的に、図３のように、研磨面に形成された凹凸のうち、特に突き出る部分は、研磨工程上で半導体基板と直接に接触する部分を意味するものであり、図３（ａ）は、ピーク数が相対的に少なく形成された研磨面を意味し、図３（ｂ）は、本発明のように、多数のピークで直接に半導体基板と接触する数が多いことを意味する図である。
図３（ａ）及び図３（ｂ）は、中心粗さ断面曲線で突出した山（ｐｅａｋ）の平均高さを測定した場合は同一の数値を示すと言えるが、Ｓｐｋは、突出した山（ｐｅａｋ）の平均面積を測定したものであり、差異があることを確認することができる。
図３によって研磨面に対するピークの直接的な研磨工程上での半導体基板との接触数で 差異を示すようになり、このような差異により研磨工程の前後でのＳｐｋ減少率に差異が生じる。
すなわち、図３（ａ）は、接触数が図３（ｂ）に比べて少ないため、研磨工程により研磨面の凹凸が減少し、Ｓｐｋ減少率が大きく示されるのに対し、図３（ｂ）は、研磨工程により研磨面の凹凸が一部は減少するが、接触数が大きいため、Ｓｐｋ減少率が小さく示されると言える。
前記Ｓｐｋ減少率の差異は、研磨工程上で研磨面と半導体基板との間の応力緩和効果を示すことができ、前記のような効果により研磨工程後の半導体基板の欠陥の発生を防止することができる。
前記のように、本発明の研磨層のＳｐｋ減少率が小さく示されることは、研磨層に含まれる微細気孔の大きさを制御することによる。すなわち、研磨層は、複数の気孔が形成されたことを特徴としており、前記気孔の直径を小さく制御し、研磨面に対する表面粗さを制御してＳｐｋ減少率を小さくし、研磨工程での欠陥の発生を防止することができる。
従来の研磨パッド内の研磨層の製造時に、物理的な方法や化学的な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ると、ポリマー材質の研磨層の表面と内部に様々な形態と大きさの気孔が不規則に散らばった形態に配列されている。
研磨層に気孔や穴を形成する従来の方法のうち物理的な方法は、研磨層の形成物質にマイクロサイスの物質を 混ぜることである。この場合、 気孔があるマイクロサイスの物質が研磨層製造の初期にポリマーとよく混じるように入れなければならない。
しかし、物理的な方法でマイクロサイスの物質がポリマーと初期に均一によく混じるようにすることが難しく、マイクロサイス物質の大きさも一定でない。
一般的に物理的な方法で形成された平均気孔の直径は、１００ミクロメータ程度であるが、各気孔の直径は、数十ミクロメータから数百ミクロメータに至る。これは、気孔を作る技術の限界のため起きる現象である。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変わり、均一な性能の研磨層を製造することが容易ではない。
前記のように物理的方法で製造された研磨層は、形成された気孔の大きさや分布が一定でないため、半導体基板を超精密度で研磨する時の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。
他の方法で、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、気体状態に変わりやすい液体をポリマー溶液に共に入れて低い温度で加熱すれば液体が気体に変わり、気孔が生じる現象を用いることができる。
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、気孔の大きさを一定に維持することが難しいという問題点を有している。
研磨パッドは、半導体基板の表面を研磨するのに使用される消耗品としてなくてはならない重要な部品である。スラリーは、研磨工程が行われ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することになり、使用されたスラリーは外部に排出される。
スラリーが一定の時間の間研磨パッド上に存在するため、研磨パッドは、スラリーを貯蔵しなければならない。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）によって果たすことができる。
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侵透して長期間効率的に半導体基板の表面を研磨することになるわけである。研磨パッドが、スラリーの流出を最大限抑制し、優れた研磨効率を示すためには気孔やグルーブの形象が上手く制御されなければならないし、研磨パッドの硬度といった物性が最適の条件を維持しなければならない。
これに、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、一定の大きさに制御して、研磨工程上で生じる欠陥を防止することができる。具体的に、本発明の研磨層は複数の気孔を含み、前記気孔のＤ１０は、１０μｍ～２０μｍであり、１１μｍ～１８μｍであり、１２μｍ～１７μｍであり、１３μｍ～１６μｍであってもよい。Ｄ５０は、１５μｍ～３０μｍであり、１６μｍ～２８μｍであり、１７μｍ～２６μｍであり、１８μｍ～２４μｍであり、１８μｍ～２２μｍであってもよい。Ｄ９０は、２０μｍ～４５μｍであり、２１μｍ～３５μｍであり、２２μｍ～３０μｍであり、２３μｍ～２８μｍであってもよい。本発明は、前記気孔に対する直径の大きさ及び分布が非常に小さく、狭小に分布していることを特徴とする。
すなわち、研磨層の製造時に、ポリウレタン系プレポリマー、硬化剤、発泡剤及び触媒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多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使用している。
すなわち、発泡剤として、液相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、液相の発泡剤が硬化工程上で気化して気孔を形成するため、形成される気孔の大きさの調節が容易ではなく、気体を注入する場合でも、気孔形成時に大きさの制御が容易ではない。
そこで、本発明では、非膨脹した（Ｕｎｅｘｐａｎｄｅｄ）固相発泡剤を使用することを特徴とする。
前記発泡剤は、図４のような非膨脹した（Ｕｎｅｘｐａｎｄｅｄ）粒子（１０）であり、前記非膨脹した粒子（１０）は、樹脂材質の外被（１１）及び前記外被で封入された膨脹誘発成分（１２）を含んでもよい。
前記未膨脹した粒子（１０）は、事前に膨脹していない粒子であって、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脹して最終大きさが決められる粒子を意味する。
前記未膨脹した粒子（１０）は、硬化工程により発砲され、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脹した（Ｅｘｐａｎｄｅｄ）粒子は、硬化工程上で別に膨脹しない。但し、本発明の発泡剤は、非膨脹した粒子を発泡剤（１０）として含んでもよいし、前記非膨脹した粒子（１０）を用いて、硬化工程上で膨脹（２０）し、複数の気孔を形成することになる。
前記非膨脹性粒子（１０）は、樹脂材質の外被（１１）；及び前記外被で封入された内部に存在する膨脹誘発成分（１２）を含んでもよい。
例えば、前記外被（１１）は、熱可塑性樹脂を含んでもよいし、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及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。
前記膨脹誘発成分（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及びこれらの組み合わせからなる群より選択された一つを含んでもよい。
具体的に、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（ｉｓｏｂｕｔｅｎｅ）、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）、石油エテル（ｐｅｔｒｏｌｅｕｍｅｔｈｅｒ）及びこれらの組み合わせからなる群より選択された一つを含んでもよい。
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）及びこれらの組み合わせからなる群より選択された一つを含んでもよい。
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）及びこれらの組み合わせからなる群より選択された一つを含んでもよい。
具体的に、前記非膨脹した粒子（１０）は、熱可塑性樹脂の外被（１１）及び前記外被の内部に炭化水素ガス（１２）を含む。前記内部炭化水素ガスは、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脹させる役目を果たす。
前記のように膨脹によって高分子シェルの大きさが拡張し、内部炭化水素ガスが外部に流出されるようになれば、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得る。
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組成物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及び物性によって前記固相発泡剤の種類及び含有量を設計してもよい。
前記本発明の研磨層を製造するための組成物は、先に説明した非膨脹した固相発泡剤だけでなく、膨脹した（ｅｘｐａｎｄｅｄ）固相発泡剤、気相発泡剤、液相発泡剤及びこれらの組み合わせからなる群より選択された一つを含んでもよい。
前記気相発泡剤は、不活性ガスを含んでもよい。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、気孔形成要素として使用されてもよい。
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関与しないガスであれば、種類は特別に限定されない。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）及びこれらの組み合わせからなる群より選択された一つを含んでもよい。具体的に、前記不活性ガスは、窒素ガス（Ｎ２）またはアルゴンガス（Ａｒ）を含んでもよい。
前記研磨層の目的とする気孔構造及び物性によって前記気相発泡剤の種類及び含有量を設計してもよい。
前記熱膨脹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。前記熱膨脹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、前記熱膨脹した粒子のＤ５０として定義される。
一具現例において、前記熱膨脹した粒子の密度は、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。
一具現例において、前記発泡剤は、気相発泡剤を含んでもよい。例えば、前記発泡剤は、固相発泡剤及び気相発泡剤を含んでもよい。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、窒素ガスを含んでもよい。
前記気相発泡剤は、前記ウレタン系プレポリマー、前記固相発泡剤及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じて注入されてもよい。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。
また、前記気孔の大きさを制御するためには、非膨脹した固相発泡剤の使用だけでなく、触媒の使用を通じて研磨層製造用組成物内の発泡剤の膨脹性を制御して気孔の大きさの制御及び研磨面の表面特性の調整が可能であると言える。
前記触媒は、アミン系触媒、ビスマス系金属触媒、Ｓｎ系金属触媒及びこれらの混合からなる群より選択されてもよい。
前記アミン系触媒は、３級アミン系触媒であって、具体的に、トリエチルアミン（Ｔｒｉｅｔｈｙｌ ａｍｉｎｅ）触媒を使用してもよいが、前記例示に限定されず、本発明の特性を発揮し得る触媒は制限なくいずれも使用可能である。
前記ビスマス系金属触媒は、具体的に、ビスマスオクトエート（ｂｉｓｍｕｔｈ ｏｃｔｏａｔｅ）、ビスマスオキサイド（ｂｉｓｍｕｔｈ ｏｘｉｄｅ）、ビスマスオキシクロライド（ｂｉｓｍｕｔｈ ｏｘｙｃｈｌｏｒｉｄｅ）、ビスマスクロライド（ｂｉｓｍｕｔｈ ｃｈｌｏｒｉｄｅ）、ビスマスサブナイトレート（ｂｉｓｍｕｔｈ ｓｕｂｎｉｔｒａｔｅ）、ビスマスアセテート（ｂｉｓｍｕｔｈ ａｃｅｔａｔｅ）及びこれらの混合からなる群より選択される金属触媒を使用してもよいが、公知のポリウレタン反応を促進するビスマス系金属触媒は制限なくいずれも使用可能である。
Ｓｎ系金属触媒は、具体的に、ＳｎＣｌ４、ｂｕｔｙｌ ｔｉｎｔｒｉｃｈｌｏｒｉｄｅ、ｄｉｂｕｔｙｌｔｉｎ ｏｘｉｄｅ、ｄｉｂｕｔｙｌｔｉｎ ｄｉｌａｕｒａｔｅ、ｄｉｂｕｔｙｌｔｉｎ ｂｉｓ（２－ｅｔｈｙｌｈｅｘａｎｏａｔｅ）及びこれらの混合からなる群より選択される金属触媒を使用してもよいが、公知のポリウレタン反応を促進するビスマス系金属触媒は制限なくいずれも使用可能である。
前記触媒は、ウレタン系プレポリマー組成物１００重量部に対して、０．００１～０．０１重量部で含み、後述する研磨パッドの製造時に、硬化工程上での硬化時間の調節を通じて、固相発泡剤の膨脹性の制御を可能にすることができる。
すなわち、研磨層製造用組成物は、硬化工程により硬化し、硬化時に硬化時間の調節及び触媒の含有量を調節することによって固相発泡剤の膨脹性を制御して研磨層に製造された後、研磨層に含まれる複数の気孔に対して、気孔の直径を小さく（Ｓｍａｌｌ）形成し、大きさ分布を狭く（Ｎａｒｒｏｗ）形成して研磨面に表面特性を調整し、研磨工程上での欠陥の発生を防止する研磨パッドへの提供を可能にすることができる。
一実施例において、前記研磨層は、ウレタン系プレポリマー、硬化剤、発泡剤及び触媒を含む組成物から形成された硬化物を含む研磨層を含んでもよい。前記発泡剤及び触媒は、先に説明したものと同一であるので、以下の説明では省略することにする。
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、硬化物製造において、成形しやすいように重合度を中間ステップ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、その自体でまたは他の重合性化合物と反応させた後に最終硬化物に成形されてもよい。
一具現例において、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することができる。
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及びこれらの組み合わせからなる群より選択された一つを使用してもよい。
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）、ジシクロへキシルメタンジイソシアネート（ｄｉｃｙｃｌｏｈｅｘｙｌｍｅｔｈａｎｅｄｉｉｓｏｃｙａｎａｔｅ）、イソポロンジイソシアネート（ｉｓｏｐｏｒｏｎｅ ｄｉｉｓｏｃｙａｎａｔｅ）及びこれらの組み合わせからなる群より選択された一つを含んでもよい。
「ポリオール」とは、分子当たりヒドロキシ基（－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）及びこれらの組み合わせからなる群より選択された一つを含んでもよい。
前記ポリオールは、例えば、ポリテトラメチレンエテルグリコール、ポリプロピレンエテルグリコール、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及びこれらの組み合わせからなる群より選択された一つを含んでもよい。
前記ポリオールは、約１００ｇ／ｍｏｌ～約３，０００ｇ／ｍｏｌの重量平均分子量（Ｍｗ）を有してもよい。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）を有してもよい。
一具現例において、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未満の低分子量のポリオール及び重量平均分子量（Ｍｗ）が約３００ｇ／ｍｏｌ以上、約１８００ｇ／ｍｏｌ以下の高分子量のポリオールを含んでもよい。
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）を有してもよい。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）を有してもよい。
一具現例において、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んでもよいし、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）及び２，６－トルエンジイソシアネート（２，６－ＴＤＩ）を含んでもよい。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テルグリコール（ＰＴＭＥＧ）及びジエチレングリコール（ＤＥＧ）を含んでもよい。
他の具現例において、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及び脂環族ジイソシアネート化合物を含んでもよいし、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）及び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、ジシクロへキシルメタンジイソシアネート（Ｈ１２ＭＤＩ）を含んでもよい。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テルグリコール（ＰＴＭＥＧ）及びジエチレングリコール（ＤＥＧ）を含んでもよい。
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、研磨速度、研磨プロファイルのような研磨工程に求められる研磨性能を維持し、研磨工程上でウエハに生じ得る欠陥を最小化することができる。
また、酸化膜（Ｏｘｉｄｅ）及び窒化膜（Ｎｉｔｒｉｄｅ）の研磨選択比（Ｏｘ ＲＲ／Ｎｔ ＲＲ）を調節し、ディッシング（ｄｉｓｈｉｎｇ）、リセス（ｒｅｃｅｓｓ）及びエロージョン（ｅｒｏｓｉｏｎ）現象を防止し、ウエハ内の表面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及びポリオール化合物の種類及び含有量、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及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及び含有量などを総合的に調節して設計してもよい。
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であって、例えば、アミン化合物またはアルコール化合物を含んでもよい。具体的に、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、脂肪族アルコール及びこれらの組み合わせからなる群より選択された一つを含んでもよい。
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（ｄｉｍｅｔｈｙｌｔｈｉｏ－ｔｏｌｕｅｎｅｄｉａｍｉｎｅ；ＤＭＴＤＡ）、プロパンジオールビスｐ－アミノベンゾエート（ｐｒｏｐａｎｅｄｉｏｌｂｉｓｐ－ａｍｉｎｏｂｅｎｚｏａｔｅ）、メチレンビス－メチルアントラニレート（Ｍｅｔｈｙｌｅｎｅ ｂｉｓ－ｍｅｔｈｙｌａｎｔｈｒａｎｉｌａｔｅ）、ジアミノジフェニルスルホン（ｄｉａｍｉｎｏｄｉｐｈｅｎｙｌｓｕｌｆｏｎｅ）、ｍ－キシレンジアミン（ｍ－ｘｙｌｙｌｅｎｅｄｉａｍｉｎｅ）、イソポロンジアミン（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）及びこれらの組み合わせからなる群より選択された一つを含んでもよい。
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具現するのにさらに有利である。
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んでもよい。前記「界面活性剤」、「反応速度調節剤」などの名称は、該当物質の主な役目を基準として任意に指称する名称であり、それぞれの該当物質が必ず該当名称の役目に限った機能のみ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目を果たす物質であれば、特別に制限されない。例えば、前記界面活性剤は、シリコーン系界面活性剤を含んでもよい。
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されてもよい。具体的に、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重量部の含有量含んでもよい。前記範囲内の含有量で界面活性剤を含む場合、気相発泡剤に由来する気孔がモールド内で安定して形成及び維持することができる。
前記反応速度調節剤は、反応促進または反応遅延の役目を果たすものであって、目的に応じて反応促進剤、反応遅延剤またはこれらをいずれも使用してもよい。前記反応速度調節剤は、反応促進剤を含んでもよい。例えば、前記反応促進剤は、３次アミン系化合物及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、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、ジメチルシクロへキシルアミン、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－ジメチルシクロへキシルアミン、２－メチル－２－アザノルボルナン、ジブチル錫ジラウレート、スタナスオクトエート、ジブチル錫ジアセテート、ジオクチル錫ジアセテート、ジブチル錫マリエート、ジブチル錫ジ－２－エチルヘキサノエート及びジブチル錫ジメルカプチドからなる群より選択された１種以上を含んでもよい。具体的に、前記反応速度調節剤は、ベンジルジメチルアミン、Ｎ，Ｎ－ジメチルシクロへキシルアミン及びトリエチルアミンからなる群より選択された１種以上を含んでもよい。
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重量部の量で使用されてもよい。具体的に、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重量部の量で使用されてもよい。前記反応速度調節剤が前述の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の大きさの気孔及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て分散させる役目を果たすことによって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及び欠陥の発生を最小化することができる。
前記クッション層は、不織布またはスエードを含んでもよいが、これに限定されるものではない。
一具現例において、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、ポリエチレン繊維及びこれらの組み合わせからなる群より選択された一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及びこれらの組み合わせからなる群より選択された一つを含んでもよい。
以下、前記研磨パッドを製造する方法を詳細に説明することにする。
本発明に係る他の具現例において、プレポリマー組成物を製造するステップ；前記プレポリマー組成物、発泡剤及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；及び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を含む研磨パッドの製造方法を提供する。
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及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及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のイソシアネート基などに由来してもよい。
前記プレポリマー組成物の粘度は、約８０℃で約１００ｃｐｓ～約１，０００ｃｐｓであってもよいし、例えば、約２００ｃｐｓ～約８００ｃｐｓであってもよいし、例えば、約２００ｃｐｓ～約６００ｃｐｓであってもよいし、例えば、約２００ｃｐｓ～約５５０ｃｐｓであってもよいし、例えば、約３００ｃｐｓ～約５００ｃｐｓであってもよい。
前記プレポリマー組成物は、キャスティングマシン（Ｃａｓｔｉｎｇ Ｍａｃｈｉｎｅ）からプレポリマータンク（Ｐｒｅｐｏｌｙｍｅｒ Ｔａｎｋ）に充填し、このとき、先に説明した触媒が充填されてもよい。
前記触媒は、プレポリマー１００重量部に対して、０．００１～０．０１重量部で含まれてもよいし、前記範囲で混合して使用する場合、固相発泡剤の膨脹性を抑制し、研磨層の研磨面に対する表面特性を調整することができる。
前記発泡剤は、先に説明したように、非膨脹した固相発泡剤として含まれてもよいし、非膨脹した固相発泡剤に膨脹した固相発泡剤、液相発泡剤、気相発泡剤及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、非膨脹した固相発泡剤及び膨脹した固相発泡剤として含まれてもよいし、非膨脹した固相発泡剤、膨脹した固相発泡剤及び気相発泡剤として含まれてもよいし、非膨脹した固相発泡剤及び液相発泡剤を含んでもよいし、非膨脹した固相発泡剤、液相発泡剤及び気相発泡剤を含んでもよいし、非膨脹した固相発泡剤、膨脹した固相発泡剤、液相発泡剤及び気相発泡剤を含んでもよいものであり、前記発泡剤は、非膨脹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及び物性によって前記発泡剤の種類及び含有量を設計してもよい。
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及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；及び前記第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を含んでもよい。
前記第１予備組成物の粘度は、約８０℃で、約１，０００ｃｐｓ～約２，０００ｃｐｓであってもよいし、例えば、約１，０００ｃｐｓ～約１，８００ｃｐｓであってもよいし、例えば、約１，０００ｃｐｓ～約１、６００ｃｐｓであってもよいし、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及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；及び前記第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を含んでもよい。
一具現例において、前記第３予備組成物は、固相発泡剤をさらに含んでもよい。
一具現例において、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準備するステップ；及び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するステップ；及び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を含んでもよい。
一具現例において、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。
一具現例において、前記第２温度は、約１００℃～約１３０℃であってもよいし、例えば、約１００℃～１２５℃であってもよいし、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温度下で硬化するステップは、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分間行われてもよいが、本発明の研磨層製造用組成物は、触媒の使用により硬化時間が短縮し、好ましくは５０～１００秒であり、より好ましくは７０～９０秒であるが、前記例示に限定されない。
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時間の間行われてもよい。
前記本発明の固相発泡剤は、非膨脹した粒子であり、研磨層製造用組成物に含まれている非膨脹した粒子が、硬化工程上で提供される熱と圧力によって膨脹し、研磨層内の複数の気孔を形成してもよい。
具体的に、図５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）が行われると、研磨層製造用組成物内に含まれていた非膨脹した粒子（１０）が膨脹して複数の気孔（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んでもよい。前記加工ステップは、グルーブ（ｇｒｏｏｖｅ）を形成することであってもよい。
他の一実施例において、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）；及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）のうち少なくとも一つのステップを含んでもよい。
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に離隔形成される同心円形グルーブ；及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形グルーブのうち少なくとも一つを含んでもよい。
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てもよい。
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ー（Ｓａｎｄｉｎｇ ｒｏｌｌｅｒ）で加工する方法で行われてもよい。
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んでもよい。
前記研磨層と前記クッション層とは、熱融着接着剤を介して積層されてもよい。
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、加圧ローラーを用いて二つの層を融着させてもよい。
別の一実施例において、研磨層を含む研磨パッドを提供するステップ；及び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；を含む。
図６は、一具現例に係る半導体素子製造工程の概略的な工程図を示したものである。図６を参照すると、前記一実施例に係る研磨パッド（１１０）を定盤（１２０）上に取り付けた後、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。このとき、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される。研磨のために前記研磨パッド上にノズル（１４０）を通じて研磨スラリー（１５０）が噴射されてもよい。前記ノズル（１４０）を通じ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応じて選択されてもよいし、例えば、約５０ｃｍ３／分～約５００ｃｍ３／分であってもよいが、これに制限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、前記半導体基板（１３０）の表面が研磨されてもよい。このとき、前記半導体基板（１３０）の回転方向及び前記研磨パッド（１１０）の回転方向は同一の方向であってもよいし、反対方向であってもよい。前記半導体基板（１３０）及び前記研磨パッド（１１０）の回転速度は、それぞれ約１０ｒｐｍ～約５００ｒｐｍの範囲で目的に応じて選択されてもよいし、例えば、約３０ｒｐｍ～約２００ｒｐｍであってもよいが、これに制限されるものではない。
前記半導体基板（１３０）は、研磨ヘッド（１６０）に取り付けら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するようにした後、その表面が研磨されてもよい。前記研磨ヘッド（１６０）によって前記半導体基板（１３０）の表面及び前記研磨パッド（１１０）の研磨面に加えられる荷重は、約１ｇｆ／ｃｍ２～約１，０００ｇｆ／ｃｍ２の範囲で目的に応じて選択されてもよいし、例えば、約１０ｇｆ／ｃｍ２～約８００ｇｆ／ｃｍ２であってもよいが、これに制限されるものではない。
一具現例において、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切な状態で維持させるために、前記半導体基板（１３０）の研磨と同時にコンディショナー（１７０）を通じて前記研磨パッド（１１０）の研磨面を加工するステップをさらに含んでもよい。
以下では、本発明の具体的な実施例を提示する。但し、下記に記載した実施例は、本発明を具体的に例示するか、説明するためのものに過ぎず、これにより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テルグリコール（Ｐｏｌｙｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌｅｎｅ ｅｔｈｅｒ ｇｌｙｃｏｌ）及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℃で３時間反応させてＮＣＯ％が８～１２％であるプレポリマー（Ｐｒｅｐｏｌｙｍｅｒ）を製造した。
トップパッド（Ｔｏｐ Ｐａｄ）の製造のために、プレポリマー（Ｐｒｅｐｏｌｙｍｅｒ）、硬化剤、不活性気体注入ライン及び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）からプレポリマータンク（Ｐｒｅｐｏｌｙｍｅｒ Ｔａｎｋ）に準備したプレポリマー（Ｐｒｅｐｏｌｙｍｅｒ）及び触媒を充填した。
このとき、触媒（Ｔｒｉｅｔｈｙｌ Ａｍｉｎｅ）は、プレポリマー（Ｐｒｅｐｏｌｙｍｅｒ）１００重量部基準として、０．００２重量部で投入した。硬化剤タンク（Ｔａｎｋ）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）を充填した。非膨脹した（Ｕｎｅｘｐａｎｄｅｄ）固相発泡剤（Ａｋｚｏｎｏｂｅｌ社、５５１ＤＵ４０）は、プレポリマータンクに充填する前に、プレポリマー（Ｐｒｅｐｏｌｙｍｅｒ）と混合（Ｍｉｘｉｎｇ）した。
キャスティング（Ｃａｓｔｉｎｇ）時に、プレポリマー（Ｐｒｅｐｏｌｙｍｅｒ）及び硬化剤の当量は１：１に合わせ、１０ｋｇ／分の速度で吐出し、不活性気体窒素（Ｎ２）を注入してミキシングヘッド（Ｍｉｘｉｎｇ Ｈｅａｄ）で各注入原料を混合（Ｍｉｘｉｎｇ）した後、１００℃に予熱された横１，０００ｍｍ、縦１，０００ｍｍ及び高さ３ｍｍモールドに注入して８０秒間硬化した。
硬化工程後、密度が０．７～０．９であり、複数の気孔が形成されたトップパッド（Ｔｏｐ Ｐａｄ）用シート（Ｓｈｅｅｔ）を製造した。前記製造されたトップパッド（Ｔｏｐ Ｐａｄ）は、表面ミーリング（Ｍｉｌｌｉｎｇ）加工を行った。
実施例２
ＴＤＩ、Ｈ１２ＭＤＩ、ポリテトラメチレンエテルグリコール（Ｐｏｌｙｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌｅｎｅ ｅｔｈｅｒ ｇｌｙｃｏｌ）及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℃で３時間反応させてＮＣＯ％が８～１２％であるプレポリマー（Ｐｒｅｐｏｌｙｍｅｒ）を製造した。
トップパッド（Ｔｏｐ Ｐａｄ）の製造のために、プレポリマー（Ｐｒｅｐｏｌｙｍｅｒ）、硬化剤、不活性気体注入ライン及び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）からプレポリマータンク（Ｐｒｅｐｏｌｙｍｅｒ Ｔａｎｋ）に準備したプレポリマー（Ｐｒｅｐｏｌｙｍｅｒ）及び触媒を充填した。
このとき、触媒（Ｔｒｉｅｔｈｙｌ Ａｍｉｎｅ）は、プレポリマー（Ｐｒｅｐｏｌｙｍｅｒ）１００重量部基準として、０．００１重量部で投入した。硬化剤タンク（Ｔａｎｋ）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）を充填した。非膨脹した（Ｕｎｅｘｐａｎｄｅｄ）固相発泡剤（Ａｋｚｏｎｏｂｅｌ社、５５１ＤＵ４０）は、プレポリマータンクに充填する前に、プレポリマー（Ｐｒｅｐｏｌｙｍｅｒ）と混合（Ｍｉｘｉｎｇ）した。
キャスティング（Ｃａｓｔｉｎｇ）時に、プレポリマー（Ｐｒｅｐｏｌｙｍｅｒ）及び硬化剤の当量は１：１に合わせ、１０ｋｇ／分の速度で吐出し、不活性気体窒素（Ｎ２）を注入してミキシングヘッド（Ｍｉｘｉｎｇ Ｈｅａｄ）で各注入原料を混合（Ｍｉｘｉｎｇ）した後、１００℃に予熱された横１，０００ｍｍ、縦１，０００ｍｍ及び高さ３ｍｍモールドに注入して８８秒間硬化した。
硬化工程後、密度が０．７～０．９であり、複数の気孔が形成されたトップパッド（Ｔｏｐ Ｐａｄ）用シート（Ｓｈｅｅｔ）を製造した。前記製造されたトップパッド（Ｔｏｐ Ｐａｄ）は、表面ミーリング（Ｍｉｌｌｉｎｇ）加工を行った。
比較例１
ＴＤＩ、Ｈ１２ＭＤＩ、ポリテトラメチレンエテルグリコール（Ｐｏｌｙｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌｅｎｅ ｅｔｈｅｒ ｇｌｙｃｏｌ）及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℃で３時間反応させてＮＣＯ％が８～１２％であるプレポリマー（Ｐｒｅｐｏｌｙｍｅｒ）を製造した。
トップパッド（Ｔｏｐ Ｐａｄ）の製造のために、プレポリマー（Ｐｒｅｐｏｌｙｍｅｒ）、硬化剤、不活性気体注入ライン及び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）からプレポリマータンク（Ｐｒｅｐｏｌｙｍｅｒ Ｔａｎｋ）に準備したプレポリマー（Ｐｒｅｐｏｌｙｍｅｒ）を充填した。
硬化剤タンク（Ｔａｎｋ）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）を充填した。非膨脹した（Ｕｎｅｘｐａｎｄｅｄ）固相発泡剤（Ａｋｚｏｎｏｂｅｌ社、５５１ＤＵ４０）は、プレポリマータンクに充填する前に、プレポリマー（Ｐｒｅｐｏｌｙｍｅｒ）と混合（Ｍｉｘｉｎｇ）した。
キャスティング（Ｃａｓｔｉｎｇ）時に、プレポリマー（Ｐｒｅｐｏｌｙｍｅｒ）及び硬化剤の当量は１：１に合わせ、１０ｋｇ／分の速度で吐出し、不活性気体窒素（Ｎ２）を注入してミキシングヘッド（Ｍｉｘｉｎｇ Ｈｅａｄ）で各注入原料を混合（Ｍｉｘｉｎｇ）した後、１００℃に予熱された横１，０００ｍｍ、縦１，０００ｍｍ及び高さ３ｍｍモールドに注入して８０秒の間硬化した。
硬化工程後、密度が０．７～０．９であり、複数の気孔が形成されたトップパッド（Ｔｏｐ Ｐａｄ）用シート（Ｓｈｅｅｔ）を製造した。前記製造されたトップパッド（Ｔｏｐ Ｐａｄ）は、表面ミーリング（Ｍｉｌｌｉｎｇ）加工を行った。
比較例２
ＴＤＩ、Ｈ１２ＭＤＩ、ポリテトラメチレンエテルグリコール（Ｐｏｌｙｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌｅｎｅ ｅｔｈｅｒ ｇｌｙｃｏｌ）及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℃で３時間反応させてＮＣＯ％が８～１２％であるプレポリマー（Ｐｒｅｐｏｌｙｍｅｒ）を製造した。
トップパッド（Ｔｏｐ Ｐａｄ）の製造のために、プレポリマー（Ｐｒｅｐｏｌｙｍｅｒ）、硬化剤、不活性気体注入ライン及び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）からプレポリマータンク（Ｐｒｅｐｏｌｙｍｅｒ Ｔａｎｋ）に準備したプレポリマー（Ｐｒｅｐｏｌｙｍｅｒ）を充填した。
硬化剤タンク（Ｔａｎｋ）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）を充填した。膨脹した（Ｅｘｐａｎｄｅｄ）固相発泡剤（Ａｋｚｏｎｏｂｅｌ社、４６１ＤＥＴ４０ｄ２５）は、プレポリマータンクに充填する前に、プレポリマー（Ｐｒｅｐｏｌｙｍｅｒ）と混合（Ｍｉｘｉｎｇ）した。
キャスティング（Ｃａｓｔｉｎｇ）時に、プレポリマー（Ｐｒｅｐｏｌｙｍｅｒ）及び硬化剤の当量は１：１に合わせ、１０ｋｇ／分の速度で吐出し、不活性気体窒素（Ｎ２）を注入してミキシングヘッド（Ｍｉｘｉｎｇ Ｈｅａｄ）で各注入原料を混合（Ｍｉｘｉｎｇ）した後、１００℃に予熱された横１，０００ｍｍ、縦１，０００ｍｍ及び高さ３ｍｍモールドに注入して１０３秒の間硬化した。
硬化工程後、密度が０．７～０．９であり、複数の気孔が形成されたトップパッド（Ｔｏｐ Ｐａｄ）用シート（Ｓｈｅｅｔ）を製造した。前記製造されたトップパッド（Ｔｏｐ Ｐａｄ）は、表面ミーリング（Ｍｉｌｌｉｎｇ）加工を行った。
比較例３
触媒使用量を、下記表１のように、実施例１と異ならせたことを除き、同一に製造した。
前記実施例及び比較例に対する製造含有量及び工程条件は、具体的に、下記表１の通りである。
Figure 2022104908000006
実験例１
研磨層の物性評価
（１）硬度
前記実施例及び比較例によって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）の大きさに切り出した後、温度２５℃及び湿図５０±５％の環境で１６時間静置をした。以後、硬度計（Ｄ型硬度計）を使用して研磨パッドの硬度を測定した。
（２）弾性モジュラス
前記実施例及び比較例によって製造された研磨パッドそれぞれに対して、万能試験計（ＵＴＭ）を使用して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、取得した値を通じてＳｔｒａｉｎ－Ｓｔｒｅｓｓ曲線の２０～７０％領域での傾きを計算した。
（３）伸び
前記実施例及び比較例によって製造された研磨パッドそれぞれに対して、万能試験計（ＵＴＭ）を使用して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、最初長さに対する最大変形量の割合をパーセント（％）で表した。
（４）引張
前記実施例及び比較例によって製造された研磨パッドそれぞれに対して、万能試験計（ＵＴＭ）を使用して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、取得した値を通じてＳｔｒａｉｎ－Ｓｔｒｅｓｓ曲線の２０～７０％領域での傾きを計算した。
（５）比重
前記実施例及び比較例によって製造されたウィンドウ比重を測定し、研磨パッドを２ｃｍ×２ｃｍ（厚さ：２ｍｍ）の大きさに切り出した後、温度２５℃及び湿図５０±５％の環境で１６時間静置をした。その後、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｄｅｎｓｉｍｅｔｅｒを使用して初期重さと水に浸漬させた時の重さを測定した後、密度を求めた。
Figure 2022104908000007
実験例２
研磨層の気孔大きさの測定
前記実施例及び比較例の研磨層に対する気孔の直径大きさを測定した。具体的に、１ｍｍ×１ｍｍの正四角形（厚さ：２ｍｍ）に切り出した１ｍｍ２の研磨面を走査電子燎微鏡（ＳＥＭ）を使用して１００倍拡大したイメージから断面を観察した。画像解釈ソフトウェアを使用して得られた画像から全気孔の直径を測定し、気孔の数平均直径、気孔直径別の断面積の和の分布度、気孔個数及び気孔の総面積を得た。ＳＥＭ１００倍イメージの横／縦は、９５９．１μｍ／１２７９μｍである。
測定結果は、下記表３及び図７～１０の通りである。
Figure 2022104908000008
前記表３は、気孔に対する大きさの測定結果である。図７及び図８のＳＥＭ測定写真及び実施例の研磨層は、気孔の直径分布が狭く形成されているだけでなく、気孔の平均直径が非常に小さく形成されたことを確認することができる。
一方、比較例は、前記表３及び図９及び１０によると、気孔の大きさ分布が均一でないことを確認することができる。
実験例３
Ｓｐｋ減少率の測定
ＣＭＰ研磨（ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）装備を使用し、ＣＶＤ工程によりシリコーンオキサイドが蒸着された直径３００ｍｍのシリコーンウエハを設けた後、シリコーンウエハのシリコーンオキサイド層を下にして前記実施例及び比較例の研磨パッドを付着し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セリアスラリーを２５０ｍｌ／分の速度で投入し、定盤を１５０ｒｐｍで６０秒間回転させて酸化ケイ素膜を研磨した。研磨後のシリコーンウエハをキャリアから取り外し、スピンドライヤー（ｓｐｉｎ ｄｒｙｅｒ）に取り付け、精製水（ＤＩＷ）で洗浄した後、窒素で１５秒間乾燥した。
研磨の前／後粗度測定装備（製造社：Ｂｒｕｋｅｒ社、モデル：ｃｏｎｔｏｕｒ－ｇｔ）を使用して下記表４の条件で研磨前後Ｓｐｋ値の変化を測定した。
Figure 2022104908000009
前記測定されたＳｐｋ値は、下記式１によって計算してＳｐｋ減少率を計算した。
[式１]
Figure 2022104908000010
前記実験による研磨面のＳｐｋ減少率の測定結果は、図１１～１８及び下記表５の通りである。
Figure 2022104908000011
前記表５によると、本発明の実施例に係る研磨層の研磨面は、Ｓｐｋ測定値が、初期及び工程後のＳｐｋ測定値が前記表５の通りであり、研磨工程後の研磨面に対するＳＥＭ写真の結果も、×１００倍率の図１１及び１２だけでなく、×３００倍率の図１５及び１６で確認できるように、表面粗度への影響が僅かであることを確認することができ、これによるＳｐｋ減少率も本発明の範囲内であった。
一方、比較例の場合、×１００倍率の図１３及び１４だけでなく、×３００倍率の図１７及び１８で表面粗さが減少していることを確認することができ、Ｓｐｋ減少率の計算結果で大きい減少率を示すことを確認することができた。
実験例４
研磨性能測定
研磨率（Ｒｅｍｏｖａｌ Ｒａｔｅ）測定方法
ＣＭＰ研磨（ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）装備を使用し、ＣＶＤ工程によりシリコーンオキサイドが蒸着された直径３００ｍｍのシリコーンウエハを設けた後、シリコーンウエハのシリコーンオキサイド層を下にして前記実施例及び比較例の研磨パッドを付着し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セリアスラリーを２５０ｍｌ／分の速度で投入し、定盤を１５０ｒｐｍで６０秒間回転させて酸化ケイ素膜を研磨した。研磨後のシリコーンウエハをキャリアから取り外し、スピンドライヤー（ｓｐｉｎ ｄｒｙｅｒ）に取り付け、精製水（ＤＩＷ）で洗浄した後、窒素で１５秒間乾燥した。乾燥したシリコーンウエハを光干渉式厚さ測定装置（製造社：Ｋｙｅｎｃｅ社、モデル：ＳＩ－Ｆ８０Ｒ）を使用して研磨前後の膜厚さの変化を測定した。以後、下記式１を使用して研磨率を計算した。
[数１]
研磨率＝シリコーンウエハの研磨厚さ（Ａ）／研磨時間（６０秒）
研磨パッドの切削率（ＰＡＤ ｃｕｔ－ｒａｔｅ、μｍ／ｈｒ）
前記実施例及び比較例の研磨パッドは、初期１０分間脱イオン水でプレコンディショニングした後、１時間の間脱イオン水を噴射しながら、コンディショニングした。このとき、１時間にかけてコンディショニングされる間の厚さの変化を測定した。コンディショニングに使用される装備は、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使用されるディスクは、ＳＡＥＳＯＬ ＣＩ－４５である。
欠陥（Ｄｅｆｅｃｔ）測定方法
ＣＭＰ研磨（ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）装備を使用し、研磨率測定方法と同一に研磨を行った。研磨後のシリコーンウエハをクリーナー（Ｃｌｅａｎｅｒ）に移動させ、１％ＨＦ及び精製水（ＤＩＷ）と１％Ｈ２ＮＯ３及び精製水（ＤＩＷ）をそれぞれ使用して１０秒ずつ洗浄した。以後、スピンドライヤー（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。乾燥したシリコーンウエハを欠陥測定装備（製造社：Ｔｅｎｋｏｒ社、モデル：ＸＰ＋）を使用して研磨前後の欠陥変化を測定した。
前記実験結果は、下記表６の通りである。
Figure 2022104908000012
前記表６によると、本発明の実施例に係る研磨パッドは、Ｓｐｋ減少率が本発明の範囲内に該当し、研磨工程後に欠陥がないか、僅かな水準であった。これに対し、比較例の場合、Ｓｐｋ減少率が大きく示され、これによる研磨工程後の欠陥の発生が非常に多いことを確認することができた。
以上で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、次の請求の範囲で定義している本発明の基本概念を用いた当業者の様々な変形及び改良形態も、本発明の権利範囲に属するものである。
１０：非膨脹した粒子
１１：非膨脹した粒子の外被
１２：膨脹誘発成分
２０：膨脹した粒子
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：コンディショナー

Claims (10)

  1. 研磨層を含み、
    前記研磨層の研磨面は、下記式１によるＳｐｋ減少率が５～２５％である、研磨パッド。
    [式１]
    Figure 2022104908000013
    ここで、
    Ｓｐｋは、表面粗さに対する３次元パラメータに関するものであり、全表面粗さに対する高さをグラフで表した後、突き出るピークの平均高さを意味し、
    初期Ｓｐｋは、研磨工程前の研磨面に対するＳｐｋであり、
    研磨後のＳｐｋは、シリコーンオキサイドが蒸着された３００ｍｍ直径のシリコーンウエハを定盤に付着した後、研磨荷重が４．０ｐｓｉであり、研磨パッドの回転速度が１５０ｒｐｍであり、か焼セリアスラリーセリアスラリーを２５０ｍｌ／分の速度で投入し、６０秒間研磨工程後の研磨面に対するＳｐｋである。
  2. 前記研磨層は、複数の気孔を含み、
    前記気孔のＤ１０は、１０～２０μｍであり、Ｄ５０は、１５～３０μｍであり、Ｄ９０は、２０～４５μｍである、請求項１に記載の研磨パッド。
  3. 前記研磨層は、プレポリマー組成物、発泡剤、硬化剤及び触媒を含む研磨層製造用組成物の硬化物を含む、請求項１に記載の研磨パッド。
  4. 前記発泡剤は、非膨脹した（Ｕｎｅｘｐａｎｄｅｄ）固相発泡剤であり、
    前記非膨脹した固相発泡剤は、樹脂材質の外被及び前記外被の内部に封入された膨脹誘発成分を含む、請求項３に記載の研磨パッド。
  5. 前記触媒は、アミン系触媒、ビスマス系金属触媒、Ｓｎ系金属触媒及びこれらの混合からなる群より選択される、請求項３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；
    ii）前記プレポリマー組成物、発泡剤、硬化剤及び触媒を含む研磨層製造用組成物を製造するステップ；及び
    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；を含み、
    前記研磨層の研磨面は、下記式１によるＳｐｋ減少率が５～２５％である、研磨パッドの製造方法。
    [式１]
    Figure 2022104908000014
    ここで、
    Ｓｐｋは、表面粗さに対する３次元パラメータに関するものであり、全表面粗さに対する高さをグラフで表した後、突き出るピークの平均高さを意味し、
    初期Ｓｐｋは、研磨工程前の研磨面に対するＳｐｋであり、
    研磨後のＳｐｋは、シリコーンオキサイドが蒸着された３００ｍｍ直径のシリコーンウエハを定盤に付着した後、研磨荷重が４．０ｐｓｉであり、研磨パッドの回転速度が１５０ｒｐｍであり、か焼セリアスラリーセリアスラリーを２５０ｍｌ／分の速度で投入し、６０秒間研磨工程後の研磨面に対するＳｐｋである。
  7. 前記発泡剤は、非膨脹した（Ｕｎｅｘｐａｎｄｅｄ）固相発泡剤であり、
    前記iii）ステップの硬化工程により膨脹して均一な大きさで複数の気孔を形成する、請求項６に記載の研磨パッドの製造方法。
  8. 前記触媒は、アミン系触媒、ビスマス系金属触媒、Ｓｎ系金属触媒及びこれらの混合からなる群より選択される、請求項６に記載の研磨パッドの製造方法。
  9. 前記触媒は、プレポリマー組成物１００重量部に対して、０．００１～０．０１重量部で含む、請求項６に記載の研磨パッドの製造方法。
  10. １）研磨層を含む研磨パッドを提供するステップ；及び
    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；を含み、
    前記研磨層の研磨面は、下記式１によるＳｐｋ減少率が５～２５％である、半導体素子の製造方法。
    [式１]
    Figure 2022104908000015
    ここで、
    Ｓｐｋは、表面粗さに対する３次元パラメータに関するものであり、全表面粗さに対する高さをグラフで表した後、突き出るピークの平均高さを意味し、
    初期Ｓｐｋは、研磨工程前の研磨面に対するＳｐｋであり、
    研磨後のＳｐｋは、シリコーンオキサイドが蒸着された３００ｍｍ直径のシリコーンウエハを定盤に付着した後、研磨荷重が４．０ｐｓｉであり、研磨パッドの回転速度が１５０ｒｐｍであり、か焼セリアスラリーセリアスラリーを２５０ｍｌ／分の速度で投入し、６０秒間研磨工程後の研磨面に対するＳｐｋである。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102502516B1 (ko) * 2021-03-12 2023-02-23 에스케이엔펄스 주식회사 연마 패드, 연마 패드의 제조 방법 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조 방법

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002144220A (ja) * 2000-09-19 2002-05-21 Rodel Holdings Inc ミクロ−テクスチャーを備えた研磨パッド
US20050239380A1 (en) * 2004-04-21 2005-10-27 Jsr Corporation Chemical mechanical polishing pad, manufacturing process thereof and chemical mechanical polishing method
JP2005333121A (ja) * 2004-04-21 2005-12-02 Jsr Corp 化学機械研磨パッド及びその製造方法並びに化学機械研磨方法
JP2014161940A (ja) * 2013-02-22 2014-09-08 Kuraray Co Ltd 研磨パッドおよび研磨方法
US20180207770A1 (en) * 2017-01-20 2018-07-26 Applied Materials, Inc. Thin plastic polishing article for cmp applications
US20190321937A1 (en) * 2018-04-20 2019-10-24 Skc Co., Ltd. Porous polyurethane polishing pad and process for producing the same

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6645052B2 (en) * 2001-10-26 2003-11-11 Lam Research Corporation Method and apparatus for controlling CMP pad surface finish
US8377825B2 (en) * 2009-10-30 2013-02-19 Corning Incorporated Semiconductor wafer re-use using chemical mechanical polishing
CN101972988B (zh) * 2010-06-28 2012-05-16 清华大学 一种抛光垫修整头
JP5945874B2 (ja) * 2011-10-18 2016-07-05 富士紡ホールディングス株式会社 研磨パッド及びその製造方法
JP5893413B2 (ja) * 2012-01-17 2016-03-23 東洋ゴム工業株式会社 積層研磨パッドの製造方法
CN103862365B (zh) * 2014-01-21 2016-05-04 湖北鼎龙化学股份有限公司 聚氨酯材料抛光垫及其制备方法
CN104149023A (zh) * 2014-07-17 2014-11-19 湖北鼎龙化学股份有限公司 化学机械抛光垫
US10946495B2 (en) * 2015-01-30 2021-03-16 Cmc Materials, Inc. Low density polishing pad
BR112019020399A2 (pt) * 2017-03-29 2020-04-22 Saint Gobain Abrasifs Sa artigo abrasivo e método para formar o mesmo
KR101835087B1 (ko) 2017-05-29 2018-03-06 에스케이씨 주식회사 다공성 폴리우레탄 연마패드 및 이를 사용하여 반도체 소자를 제조하는 방법
KR101835090B1 (ko) * 2017-05-29 2018-03-06 에스케이씨 주식회사 다공성 폴리우레탄 연마패드 및 이를 사용하여 반도체 소자를 제조하는 방법
KR101986826B1 (ko) * 2017-12-01 2019-06-07 에스케이씨 주식회사 연마패드 및 이의 제조방법
JPWO2019198675A1 (ja) * 2018-04-10 2021-05-13 株式会社トクヤマ ポリロタキンサンを用いたウレタン樹脂、および研磨用パッド
TWI828771B (zh) * 2018-09-28 2024-01-11 日商富士紡控股股份有限公司 研磨墊及研磨加工物的製造方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002144220A (ja) * 2000-09-19 2002-05-21 Rodel Holdings Inc ミクロ−テクスチャーを備えた研磨パッド
US20050239380A1 (en) * 2004-04-21 2005-10-27 Jsr Corporation Chemical mechanical polishing pad, manufacturing process thereof and chemical mechanical polishing method
JP2005333121A (ja) * 2004-04-21 2005-12-02 Jsr Corp 化学機械研磨パッド及びその製造方法並びに化学機械研磨方法
JP2014161940A (ja) * 2013-02-22 2014-09-08 Kuraray Co Ltd 研磨パッドおよび研磨方法
US20180207770A1 (en) * 2017-01-20 2018-07-26 Applied Materials, Inc. Thin plastic polishing article for cmp applications
JP2020505241A (ja) * 2017-01-20 2020-02-20 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ Ｃｍｐ用途向けの薄いプラスチック研磨物品
US20190321937A1 (en) * 2018-04-20 2019-10-24 Skc Co., Ltd. Porous polyurethane polishing pad and process for producing the same
JP2019195901A (ja) * 2018-04-20 2019-11-14 エスケイシー・カンパニー・リミテッドＳｋｃ Ｃｏ．， Ｌｔｄ． 多孔質ポリウレタン研磨パッドおよびその製造方法

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