KR101352235B1 - 연마 패드, 이를 위한 폴리우레탄층, 및 규소 웨이퍼의 연마 방법 - Google Patents

연마 패드, 이를 위한 폴리우레탄층, 및 규소 웨이퍼의 연마 방법 Download PDF

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Abstract

발포된 폴리우레탄을 포함하는, 반도체 웨이퍼용 연마 패드를 형성하기 위한 폴리우레탄층이 기재되고, 여기서 폴리우레탄 발포체는 밀도가 약 640 내지 약 960 kg/m3이고, 평균 직경이 약 20 내지 약 200 ㎛인 다수의 셀을 갖고, 임계 표면 에너지가 35 mN/m 미만이고 중앙 입도가 3 내지 100 ㎛인 소수성 중합체의 입자를 갖는다. 연마를 위한 방법 뿐만 아니라 연마 패드가 또한 기재된다.

Description

연마 패드, 이를 위한 폴리우레탄층, 및 규소 웨이퍼의 연마 방법 {POLISHING PAD, POLYURETHANE LAYER THEREFOR, AND METHOD OF POLISHING A SILICON WAFER}
본 출원은 화학적 기계적 연마를 위한 물품 및 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 반도체 웨이퍼 등의 표면을 정밀하고 빠르게 연마하기 위한 화학적 기계적 연마 패드에 관한 것이다.
최근에 회로 패턴 층이 부설됨에 따라 반도체 칩의 표면을 평탄화시키기 위해 반도체 칩 제작자들 사이에서 화학적 기계적 연마 (CMP)가 선택되는 기술이 되고 있다. CMP 기술은 잘 공지되어 있고, 연마 패드 및 연마 조성물을 사용하여 전형적으로 수행된다.
반도체 웨이퍼의 제작은 전형적으로 예를 들면, 규소, 갈륨 비화물, 인듐 인화물 등의 반도체 기판 위에 다수의 집적 회로를 형성하는 것을 포함한다. 집적 회로는, 전도성 물질, 절연 물질 및 반도체 물질과 같은 물질의 패턴화 층을 기판 위에 형성하는 일련의 공정 단계에 의해 일반적으로 형성된다. 웨이퍼 당 집적 회로의 밀도를 최대화하기 위해, 지극히 평탄하고 정밀-연마된 기판이 반도체 웨이퍼 생성 공정 전반에 걸친 다양한 단계에서 필요하다. 이에 따라, 반도체 웨이퍼 생성은 전형적으로 하나 이상, 더욱 전형적으로는 하나 초과의 연마 단계의 사용을 포함한다.
연마 단계는, 통상적으로는 제어된 반복 동작을 사용하면서, 연마 유체 또는 조성물의 존재하에 연마 패드 및 반도체 웨이퍼 기판을 서로에 대해 회전 또는 러빙 (rubbing)하는 것을 전형적으로 포함한다. 패드는 반도체 기판이 기계적으로 연마되게 하는 한편, 연마 유체는 기판이 기계적 및 화학적 둘 다로 연마되게 하고 마멸된 물질이 물품의 거친 표면으로부터 제거되어 반출되는 것을 촉진한다. 전형적으로, 연마 유체는 연마하고자 하는 물품의 거친 표면 및 연마 패드의 작업 표면 사이에 개재된다. 연마 유체는 종종 알칼리성이고, 연마재, 예를 들어 특히 미립자 산화세륨 또는 실리카를 함유할 수 있다. 연마는 금속, 유전체 또는 전자 산업에서의 다른 물질을 제거하기 위해 사용될 수 있다.
상이한 물질의 다양한 CMP 패드가 기재되었거나 또는 현재 사용되고 있으며, 예를 들면, 미국 특허 제6,022,268호에 기재된 금속 패드; 미국 특허 제5,489,233호에 기재된 입자 함유 연마 패드; 폴리텍스 (POLITEX)의 상표명으로 판매되는 중합체-함침 제직 섬유의 연마 패드; 현장 생산 또는 중공 충전 물질의 혼입에 의해 형성되는 빈 공간을 함유하는 중합체 시트의 패드 (상표 IC 1000으로 판매됨)가 있다. 현재 사용되는 패드 중에는 연마되는 반도체의 표면과 접촉하는 외부 기판을 갖는 복수 층 물질의 복합 패드가 있다. 다공성 발포 물질로부터 제조되는 CMP 패드가 또한 공지되어 있다. 예를 들면, 미국 특허 제6,913,517호에는 미세다공성 폴리우레탄 연마 패드가 기재되어 있고, 미국 특허 제4,954,141호에는 발포 불소-함유 중합체로 제조된 연마 패드가 기재되어 있다. 미국 특허 제7,059,936호에는, 특히 소수성 연마 조성물과 함께 사용하기 위한, 표면 에너지가 낮은 연마 패드가 기재되어 있다.
CMP 패드에 대한 집중적인 개발에도 불구하고, 특히 적은 결함으로 특징지워지는 연마 효율 및 유효성의 지속적인 개선이 당업계에서 계속 요구되고 있다. CMP 패드와 관련하여, 물질을 연마할 때, 연마된 웨이퍼의 결함 수준과 제거 속도 사이에서 종종 절충이 이루어진다. 다시 말하면, 보다 단단한 패드는 보다 빠른 연마를 야기하며, 이는 결국 보다 큰 결함을 야기할 수 있다. 빠르게 연마하고, 매우 효율적이며, 여전히 적은 결함 수준을 야기하는 CMP 패드를 얻는 것이 바람직할 것이다.
추가로, 반도체 웨이퍼를 연마하기 위해 높은 활성의 연마 조성물을 사용할경우, CMP 패드의 화학적 특성 및 기계적 구조가 열화될 수 있다. 그 결과로, 연마 패드의 효율이 감소될 수 있고, 예를 들면, 연마 속도가 감소될 수 있고, 증가된 표면 조도 (roughness), 기복 (undulation) 및/또는 손상이 발생할 수 있다. 값비싼 새로운 패드로 고가의 연마 패드를 자주 교체하는 것은 바람직하지 않다. 또한, 반도체 웨이퍼 표면의 목적하는 연마를 얻기 위해, 심지어 패드가 시간이 경과함에 따라 단지 약간 열화되는 경우에도, 작업 압력, 연마 플레이트의 회전 속도, 및 연마 플레이트용 냉각수의 온도 및 유속과 같은 연마의 조건을 열화 정도에 대응하여 지속적으로 제어하는 것이 요구될 수 있다. 웨이퍼의 반복된 연마 후의 열화에 대한 저항성이 개선된 CMP 패드를 얻는 것이 바람직할 것이다.
따라서, 개선된 CMP 패드, 특히 적은 결함을 갖는 연마된 표면을 제공하는 패드가 당업계에서 지속적으로 요구되고 있다. 이러한 패드가 양호한 연마 효율, 작업성 및 저비용 뿐만 아니라, 양호한 내열화성을 갖는 것이 추가로 유리할 것이다. 특정 표면 물질에 대한 공격 없이 특정 코팅을 제거하거나 또는 목적하지 않은 스크래치 또는 다른 손상을 야기시키는 능력의 균형을 맞추기 위해, 연마 패드의 연마 특성을 더욱 미세하게 제어하거나 또는 조율하는 것이 더욱 추가로 바람직할 것이다. 특정 적용에 대해 이러한 패드를 경제적으로 제조하고 그에 맞게 제작할 수 있는 것이 또한 바람직할 것이다.
상기에 기재된 문제점을 극복하고 목적하는 목적을 달성하기 위해, 폴리우레탄층은 발포 폴리우레탄을 포함하며, 여기서, 폴리우레탄 발포체는 밀도가 약 640 내지 약 1200 kg/m3이고, 평균 직경이 약 20 내지 약 200 ㎛인 다수의 셀을 갖고, 임계 표면 에너지가 35 mN/m 미만이고 중앙 입도가 3 내지 100 ㎛인 소수성 중합체의 입자를 갖는다. 일 실시양태에서, 상기 층의 밀도는 약 640 내지 960 kg/m3이다.
또다른 실시양태에서, 반도체 웨이퍼용 연마 패드를 형성하기 위한 폴리우레탄층은
밀도가 약 640 내지 약 1200 kg/m3이고,
평균 직경이 20 내지 200 ㎛인 다수의 셀을 갖는
폴리우레탄 발포체를 포함하며,
여기서,
폴리우레탄층은
50℃에서 KEL이 약 1 내지 약 500 1/Pa이고,
20℃ 내지 50℃의 범위에서 저장 모듈러스가 약 100 MPa 초과이고,
20℃ 내지 50℃의 범위에서 tan δ가 약 0.070 미만이고,
50℃에서의 tan δ: 20℃에서의 tan δ의 비율이 1.2 내지 3.0이다.
여전히 또다른 실시양태에서, 반도체 웨이퍼용 연마 패드를 형성하기 위한 폴리우레탄층은 폴리우레탄 발포체를 포함하며, 여기서 폴리우레탄 발포체는
밀도가 약 640 내지 약 1200 kg/m3이고,
20℃ 내지 50℃의 범위에서 tan δ가 0.070 미만이고,
50℃에서의 tan δ: 20℃에서의 tan δ의 비율이 1.2 내지 3.0이다.
또다른 실시양태에서, 연마 패드는 상기 폴리우레탄층 중 임의의 것을 포함한다.
연마 패드의 제조 방법은 규소 웨이퍼의 표면에 대해 미립자 매질을 적용하고, 상기 표면에 대해 연마 패드를 회전하는 것을 포함하는 규소 웨이퍼의 연마를 포함하며, 여기서 연마 패드는 상기 폴리우레탄 발포체를 포함하는 연마 층을 포함한다.
본 발명의 상기 기재된 그리고 다른 특징 및 이점은 하기 상세한 설명 및 도면으로부터 당업자에 의해 인식되고 이해될 것이다.
도면의 간략한 설명
도 1은 비교 다공성 폴리우레탄 물질의 주사 전자 현미경 영상이고,
도 2는 소수성 입자의 첨가를 제외하곤 도 1의 물질과 조성이 동일한 다공성 폴리우레탄의 주사 전자 현미경 영상이다.
도 3은 본 발명의 일 실시양태에 있어서, 20 내지 50℃의 온도 범위에 대해 측정한 탄젠트 델타를 나타내는 그래프이다.
상세한 설명
개선된 연마 패드는 보다 미세한 셀 크기를 야기하는 소수성 중합체의 입자를 포함하고 이소시아네이트 예비중합체, 히드록시-함유 화합물 및 실리콘 계면활성제의 특정한 조합으로부터 형성되는, 기계적으로 포립된 폴리우레탄 발포체를 포함한다. 이러한 연마 패드는 연마 속도가 높고, 심지어 0.20 ㎛ 검출 수준에서 매우 적은 결함을 갖는 연마된 표면을 제공한다. 연마 동안 보다 적은 열 축적이 관찰되고, 이는 시간과 관련된 더욱 안정적인 성능을 잠재적으로 제공할 수 있다. 따라서, 연마 패드는 심지어 장기간 사용 후에도 탁월한 내열화성을 또한 가질 수 있다.
연마 패드는 기계적으로 포립된 폴리우레탄 발포체의 매트릭스 및 소수성 미립자의 다수의 입자, 예를 들면, 소수성 중합체의 입자를 포함한다. 본원에서 사용된 용어 "소수성 미립자"는 낮은 표면 에너지, 예를 들면, 40 mN/m 미만, 구체적으로 35 mN/m 미만, 더욱 구체적으로는 30 mN/m 이하, 예를 들면 15 내지 25 mN/m의 임계 표면 장력을 갖는 미립자를 의미한다. 따라서, 바람직하게는 중합체가 소수성 미립자에 사용될 때, 중합체는 있다하더라도 단지 소수의 친수성 관능기 또는 이온성기를 함유하고, 더욱 바람직하게는 친수성 또는 이온성기가 없다.
소수성 중합체는 특별히 제한되지 않으며, 플루오로카본, 플루오로클로로카본, 실록산 (예를 들면, -R2SiO- 단위, 여기서 R은 독립적으로 수소 원자 또는 탄화수소기이다) 또는 C2 -8 탄화수소 반복 단위, 예를 들면, 에틸렌, 프로필렌, 부틸렌 또는 스티렌, 또는 상기 반복 단위의 조합을 포함할 수 있거나 또는 이들로 본질적으로 구성될 수 있다. 따라서, 예를 들면, 소수성 중합체는 실리콘 고무, 폴리디유기실록산 (예컨대 폴리디메틸실록산), 폴리부타디엔, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌 및 폴리아크릴아미드를 포함할 수 있다.
하나의 특정한 실시양태에서, 소수성 중합체는 플루오로중합체로도 공지된 플루오르화 중합체이다. 본원에서 사용된 "플루오로중합체"는 플루오르화 알파-올레핀 단량체, 즉, 하나 이상의 불소 원자 치환기를 포함하는 알파-올레핀 단량체, 및 임의적으로 플루오르화 알파-올레핀 단량체와 반응성인 비플루오르화 에틸렌계 불포화 단량체로부터 유도되는 반복 단위를 포함하는 단일중합체 및 공중합체를 포함한다. 예시적인 알파-올레핀 단량체는 CF2=CF2, CHF=CF2, CH2=CF2, CH=CHF, CClF=CF2, CCl2=CF2, CClF=CClF, CHF=CCl2, CH2=CClF 및 CCl2=CClF, CF3CF=CF2, CF3CF=CHF, CF3CH=CF2, CF3CH=CH2, CF3CF=CHF, CHF2CH=CHF 및 CF3CH=CH2, 및 퍼플루오로(C2-8)알킬비닐에테르, 예컨대 퍼플루오로옥틸비닐 에테르를 포함한다. 구체적으로는, 플루오르화 알파-올레핀 단량체는 테트라플루오로에틸렌 (CF2=CF2), 클로로트리플루오로에틸렌 (CClF=CF2), 비닐리덴 플루오라이드 (CH2=CF2) 및 헥사플루오로프로필렌 (CF2=CFCF3) 중 하나 이상이다. 예시적인 비플루오르화 모노에틸렌계 불포화 단량체는 에틸렌, 프로필렌, 부텐 및 에틸렌계 불포화 방향족 단량체, 예컨대 스티렌을 포함한다. 예시적인 플루오로중합체는 폴리(테트라플루오로에틸렌) 단일중합체 (PTFE), 폴리(헥사플루오로에틸렌), 폴리(테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로에틸렌) 및 폴리(테트라플루오로에틸렌-에틸렌-프로필렌)을 포함한다. 특정한 예시적인 플루오로중합체는 피브릴을 형성할 수 있거나 또는 피브릴을 형성할 수 없는 PTFE이다.
입자는 약 3 내지 약 100 ㎛, 구체적으로 약 5 내지 약 50 ㎛일 수 있다. 일 실시양태에서, 입자는 중앙 직경이 약 3 내지 약 30 ㎛, 구체적으로 약 25 ㎛이고, 이는 SEM (주사 전자 현미경)에 의해 측정하였을 때 평균 셀 크기가 약 20 내지 약 200 ㎛, 구체적으로 약 50 내지 약 100 ㎛인 폴리우레탄 발포체를 생성하는 것으로 나타났다. 상기 크기의 플루오로중합체 입자는, 예를 들면, 다양한 공급원으로부터 상업적으로 이용가능하다. 이봉 (bimodal), 삼봉 (trimodal) 및 보다 고도의 다중 봉의 여러 입도가 사용될 수 있다.
플루오로중합체는 분산-제조된 PTFE의 응고 및 건조에 의해 제조되는 응고된 분산물을 비롯한 미세 분말, 분산물 또는 과립 형태일 수 있다. 현탁 중합에 의해 제조되는 과립 PTFE (폴리테트라플루오로에틸렌), FEP (플루오르화 에틸렌 프로필렌) 또는 PFA (퍼플루오로알콕시)는 하나의 표준 생성물에 대해 중앙 입도가 약 30 내지 약 40 ㎛일 수 있다. 과립 플루오로중합체를 극저온 분쇄하여 중앙 입도가 약 100 ㎛ 미만이도록 할 수 있다.
폴리우레탄-형성 조성물의 효과적인 미립자 플루오로중합체 함량 (존재할 경우)은 연마 패드의 목적하는 특성 및 폴리우레탄 제형에 따라 통상의 당업자에 의해 쉽게 결정될 수 있다. 일반적으로, 효과적인 양은 총 폴리우레탄 형성 조성물의 약 0.1 내지 약 5 중량% (wt.%), 구체적으로 약 1 내지 약 4 중량%, 가장 구체적으로는 약 2 내지 약 3 중량%이다.
이론에 얽매이고자 함 없이, 폴리우레탄-형성 조성물로의 소수성 입자의 혼입은 혼합 점도를 증가시키고 폴리우레탄의 매우 미세한 미세셀 구조를 제공한다고 생각된다. 전형적으로, 연마 조성물 또는 슬러리의 연마 입자를 보유할 수 있는 작은 표면 요철을 생성하기 위해, 매우 미세한 셀 구조가 사용된다. 이론에 얽매이고자 함 없이, 소수성 입자의 존재는 표면 에너지를 감소시킴으로써 기계적 포립 공정에서 소형 셀의 안정성을 증가시킨다고 생각된다. 이는 연마 패드에 보다 많은 양의 소형 셀이 존재하게 한다. 결과적으로, 높은 연마 효율, 낮은 연마 온도 및 결함의 적은 수준을 비롯한 연마 패드의 일부 성능 특성이 하기 실시예에 기재된 바와 같이 실질적으로 개선되었다는 것을 예상외로 발견하였다.
게다가, 이론에 얽매이고자 함 없이, 폴리우레탄 매트릭스 중의 소수성 입자의 표면 에너지는 연마 동안 슬러리의 "침윤 (wetting out)"을 방해할 수 있다. 또한, 폴리우레탄 중의 소수성 입자의 존재는 슬러리 미립자가 연마 동안 연마 패드의 표면의 비소수성 부분에 보다 오래 유지되거나 또는 포획되게 한다고 생각된다. 특히 이러한 현상은 연마 패드가 결함의 발생 없이 개선된 연마 양을 제공하는 것을 설명할 수 있다고 생각된다. 소수성 입자의 보다 낮은 표면 에너지는 연마 동안 보다 적은 마찰을 또한 야기할 수 있고, 이는 보다 낮은 연마 온도를 야기한다.
기계적으로 포립된 폴리우레탄 발포체 매트릭스는 활성 수소-함유 성분과 반응성인 유기 폴리이소시아네이트 성분, 발포 안정화 계면활성제 및 촉매를 포함하는 반응성 조성물로부터 형성된다. 유기 폴리이소시아네이트의 일반식은 Q(NCO)i이고, 여기서 i는 2 초과의 평균값을 갖는 정수이고, Q는 i의 원자가를 갖는 폴리우레탄 라디칼이다. 따라서, Q(NCO)i는 예비중합체로서 통상적으로 공지되어 있는 조성물이다. 그러한 예비중합체는 상기 기재된 화학량적 과량의 폴리이소시아네이트를 활성 수소-함유 성분, 예를 들면 하기 기재된 폴리히드록실-함유 물질 또는 폴리올과 반응시킴으로써 형성된다. 일 실시양태에서, 폴리이소시아네이트는 약 30 퍼센트 내지 약 200 퍼센트 화학량적 과량의 비율로 사용되며, 화학량론은 폴리올 중의 히드록실의 당량 당 이소시아네이트기의 당량을 기준으로 한다. 특정한 실시양태에서, 바람직하게 견고한 패트를 형성하는 발포 폴리우레탄 물질을 얻기 위해, 이소시아네이트 예비중합체를 포함하는 조성물이 기계적으로 포립된다. 사용되는 폴리이소시아네이트의 양은 제조되는 폴리우레탄의 성질에 따라 약간 다를 것이다.
폴리우레탄-형성 조성물에 사용되는 폴리이소시아네이트의 양은 제조되는 폴리우레탄의 성질에 따라 다를 것이다. 일반적으로, 총 -NCO 당량 대 총 활성 수소 당량은, 예컨대 활성 수소 반응물의 활성 수소, 예를 들면, 히드록실 수소의 당량 당 -NCO 0.8 내지 1.2 당량의 비율, 바람직하게는 활성 수소 당 -NCO 약 1.0 내지 1.05 당량의 비율이 제공하도록 한다.
활성 수소-함유 성분은 트리올, 디올 및 평균 히드록실 관능가가 3 초과인 화합물을 비롯한 상이한 유형의 활성 수소-함유 성분의 혼합물을 포함할 수 있다.
특히, 활성 수소-함유 성분은 폴리에스테르 폴리올 및/또는 폴리에테르 폴리올을 포함한다. 적합한 폴리에스테르 폴리올은 폴리올과 디카르복실산 또는 그의 에스테르-형성 유도체 (예컨대 무수물, 에스테르 및 할라이드)의 중축합 생성물, 폴리올의 존재하의 락톤의 개환 중합에 의해 수득가능한 폴리락톤 폴리올, 카르보네이트 디에스테르와 폴리올의 반응에 의해 수득가능한 폴리카르보네이트 폴리올 및 피마자유 폴리올을 포함한다. 중축합 폴리에스테르 폴리올을 생성하는데 있어서 유용한 적합한 디카르복실산 및 디카르복실산의 유도체는 지방족 또는 지환족 디카르복실산, 예컨대 글루타르산, 아디프산, 세바신산, 푸마르산 및 말레산; 다이머산; 방향족 디카르복실산, 예컨대 프탈산, 이소프탈산 및 테레프탈산; 3염기성 또는 그 이상의 관능성 폴리카르복실산, 예컨대 피로멜리트산 뿐만 아니라 무수물 및 2차 알킬 에스테르, 예컨대 말레산 무수물, 프탈산 무수물 및 디메틸 테레프탈레이트이다. 시클릭 에스테르의 중합체가 또한 사용될 수 있다. 1종 이상의 시클릭 에스테르 단량체로부터의 시클릭 에스테르 중합체의 제조는 미국 특허 제3,021,309호 내지 제3,021,317호; 제3,169,945호; 및 제2,962,524호에 예시되어 있다. 적합한 시클릭 에스테르 단량체는 δ-발레로락톤; ε-카프로락톤; 제타-에난토락톤; 모노알킬-발레로락톤, 예를 들면, 모노메틸-, 모노에틸- 및 모노헥실-발레로락톤을 포함하나, 이에 제한되지는 않는다. 일반적으로, 폴리에스테르 폴리올은 카프로락톤 기재 폴리에스테르 폴리올, 방향족 폴리에스테르 폴리올, 에틸렌 글리콜 아디페이트 기재 폴리올 및 상기 폴리에스테르 폴리올 중 임의의 것을 포함하는 혼합물을 포함할 수 있다. ε-카프로락톤, 아디프산, 프탈산 무수물 및 테레프탈산 또는 테레프탈산의 디메틸 에스테르로부터 제조되는 폴리에스테르 폴리올이 일반적으로 바람직하다.
폴리에테르 폴리올은 물 또는 다가 유기 성분, 예컨대 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 트리메틸렌 글리콜, 1,2-부틸렌 글리콜, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,2-헥실렌 글리콜, 1,10-데칸디올, 1,2-시클로헥산디올, 2-부텐-1,4-디올, 3-시클로헥센-1,1-디메탄올, 4-메틸-3-시클로헥센-1,1-디메탄올, 3-메틸렌-1,5-펜탄디올, 디에틸렌 글리콜, (2-히드록시에톡시)-1-프로판올, 4-(2-히드록시에톡시)-1-부탄올, 5-(2-히드록시프로폭시)-1-펜탄올, 1-(2-히드록시메톡시)-2-헥산올, 1-(2-히드록시프로폭시)-2-옥탄올, 3-알릴옥시-1,5-펜탄디올, 2-알릴옥시메틸-2-메틸-1,3-프로판디올, [4,4-(펜틸옥시)-메틸]-1,3-프로판디올, 3-(o-프로페닐페녹시)-1,2-프로판디올, 2,2'-디이소프로필리덴비스(p-페닐렌옥시)디에탄올, 글리세롤, 1,2,6-헥산트리올, 1,1,1-트리메틸올에탄, 1,1,1-트리메틸올프로판, 3-(2-히드록시에톡시)-1,2-프로판디올, 3-(2-히드록시프로폭시)-1,2-프로판디올, 2,4-디메틸-2-(2-히드록시에톡시)-메틸펜탄디올-1,5; 1,1,1-트리스[2-(히드록시에톡시) 메틸]-에탄, 1,1,1-트리스[2-(히드록시프로폭시)-메틸] 프로판, 디에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 펜타에리트리톨, 소르비톨, 수크로스, 락토스, 알파-메틸글루코시드, 알파-히드록시알킬글루코시드, 노볼락 중합체, 인산, 벤젠인산, 폴리인산, 예컨대 트리폴리인산 및 테트라폴리인산, 3성분 축합 생성물 등에 에틸렌 옥시드, 프로필렌 옥시드 및 그의 혼합물과 같은 알킬렌 옥시드를 화학적으로 부가가함으로써 얻을 수 있다. 폴리옥시알킬렌 폴리올을 제조하는데 있어서 사용되는 알킬렌 옥시드는 보통 2 내지 4개의 탄소 원자를 갖는다. 예시적인 알킬렌 옥시드는 프로필렌 옥시드 및 프로필렌 옥시드와 에틸렌 옥시드의 혼합물이다. 폴리테트라메틸렌 폴리에테르 디올 또는 글리콜, 및 1종 이상의 다른 폴리올과의 혼합물이 구체적으로 언급될 수 있다. 상기 제시된 폴리올은 그 자체로 활성 수소 성분으로서 사용될 수 있다.
폴리에테르 폴리올의 특정한 부류는 화학식 R[(OCnH2n)zOH]a로 일반적으로 표현되고, 여기서 R은 수소 또는 다가 탄화수소 라디칼이고, a는 R의 원자가와 동등한 정수 (즉, 2 내지 8)이고, 각각의 경우에서의 n은 2 및 4를 포함한 2 내지 4의 정수 (바람직하게는 3)이고, 각각의 경우에서의 z은 2 내지 200, 바람직하게는 15 내지 100의 값을 갖는 정수이다. 구체적으로, 폴리에테르 폴리올은 화학식 R[(OC4H8)zOH]2일 수 있으며, 여기서 R은 2가 탄화수소 라디칼이고 각각의 경우에서의 z는 2 내지 약 40, 구체적으로 5 내지 25이다.
사용될 수 있는 활성 수소-함유 물질의 또다른 유형은, 그 개시 내용이 본원에 참조로 포함되는, 미국 특허 제3,383,351호에 기재된 바와 같은, 에틸렌계 불포화 단량체와 폴리올의 중합에 의해 얻어지는 중합체 폴리올 조성물이다. 이러한 조성물을 제조하기 위한 적합한 단량체는 아크릴로니트릴, 비닐 클로라이드, 스티렌, 부타디엔, 비닐리덴 클로라이드 및 상기 언급된 미국 특허에 제시되고 기재된 다른 에틸렌계 불포화 단량체를 포함한다. 적합한 폴리올은 상기 및 미국 특허 제3,383,351호에 제시되고 기재된 것들을 포함한다. 활성 수소-함유 성분은 폴리히드록실-함유 화합물, 예컨대 히드록실-말단 폴리탄화수소 (미국 특허 제2,877,212호); 히드록실-말단 폴리포르말 (미국 특허 제2,870,097호); 지방산 트리글리세라이드 (미국 특허 제2,833,730호 및 제2,878,601호); 히드록실-말단 폴리에스테르 (미국 특허 제2,698,838호, 제2,921,915호, 제2,591,884호, 제2,866,762호, 제2,850,476호, 제2,602,783호, 제2,729,618호, 제2,779,689호, 제2,811,493호, 제2,621,166호 및 제3,169,945호); 히드록시메틸-말단 퍼플루오로메틸렌 (미국 특허 제2,911,390호 및 제2,902,473호); 히드록실-말단 폴리알킬렌 에테르 글리콜 (미국 특허 제2,808,391호; 영국 특허 제733,624호); 히드록실-말단 폴리알킬렌아릴렌 에테르 글리콜 (미국 특허 제2,808,391호); 및 히드록실-말단 폴리알킬렌 에테르 트리올 (미국 특허 제2,866,774호)를 또한 함유할 수 있다.
특정한 실시양태에서, 활성 수소-함유 성분은 사슬 연장제 또는 가교제로서 고분자량 폴리에테르 폴리올 및/또는 폴리에스테르 폴리올 및 초저분자량 폴리올을 포함한다. 바람직한 폴리에테르 폴리올은 폴리옥시알킬렌 디올 및 트리올, 및 중합체 사슬 상에 폴리스티렌 및/또는 폴리아크릴로니트릴이 그라프트되어 있는 폴리옥시알킬렌 디올 및 트리올, 및 이들의 혼합물을 포함한다. 바람직한 폴리에스테르 폴리올은 카프로락톤을 기재로 한다.
예시적인 초저분자량 사슬 연장제 및 가교제는 분자량이 약 200 내지 400인 알칸 디올 및 디알킬렌 글리콜 및/또는 다가 알코올, 바람직하게는 트리올 및 테트롤을 포함한다. 사슬 연장제 및 가교제는 활성 수소-함유 성분의 총 중량을 기준으로 하여, 약 0.5 내지 약 20 중량%, 바람직하게는 약 10 내지 15 중량%의 양으로 사용된다.
따라서, 일 실시양태에서, 폴리올 성분은 중량 평균 분자량이 약 650 내지 약 2900, 구체적으로 1000 내지 2800, 더욱 구체적으로는 1500 내지 2500인 중합체 디올을 포함한다. 중합체 디올은 10 내지 200의 히드록시가, 바람직하게는 15 내지 50, 더욱 바람직하게는 20 내지 40의 히드록시가를 가질 수 있다. 바람직한 중합체 디올은 폴리옥시알킬렌 폴리올이다. 특정한 실시양태에서, 중합체 디올은 폴리에테르 옥시드 디올이고, 더욱 구체적으로는 폴리에테르 글리콜이다. 다른 디올에 비해 폴리테트라메틸렌 에테르 글리콜의 사용이 연마를 개선하는데 있어서 유리하다는 것을 발견하였다.
폴리올은 추가로 트리올을 포함할 수 있다. 일 실시양태에서, 트리올은 중량 평균 분자량 (Mw)이 80 내지 2000, 바람직하게는 100 내지 1000, 더욱 바람직하게는 150 내지 400이다. (본원에 달리 명시되지 않는다면, 모든 분자량은 중량 평균 분자량이다.) 히드록시가는 200 내지 2000, 바람직하게는 500 내지 1500일 수 있다. 바람직한 트리올은 폴리카프로락톤 트리올이다.
또다른 실시양태에서, 폴리올 성분은 디프로필렌 글리콜, 1,4-부탄디올, 2-메틸-1,3-프로판디올 및 3-메틸-1,5-펜탄 디올을 비롯한, 그러나 이에 제한되지는 않는 초저분자량 (약 200 미만) 디올을 추가로 포함한다. 상기 화합물은 폴리우레탄을 위한 반응 혼합물에서 사슬 연장제로서 작용할 수 있다.
일 실시양태에서, 폴리우레탄을 형성하기 위한 반응 혼합물은 폴리이소시아네이트 예비중합체와 함께, 사슬 연장제로서 중합체 디올, 트리올 및 저분자량 디올을 포함한다. 이러한 실시양태에서, 중합체 디올의 중량 평균 분자량은 트리올 및 디올 화합물의 중량 평균 분자량보다 약 1000 이상 높다. 구체적으로, 활성 수소-함유 성분은 약 50 내지 약 90 중량부 (pbw)의 중합체 디올, 구체적으로 폴리에테르 글리콜, 약 5 내지 약 25 pbw의 트리올, 구체적으로 Mw가 약 80 내지 약 2000인 트리올, 및 약 1 내지 약 25 pbw의 사슬 연장제를 포함한다. 또다른 실시양태에서, 활성 수소-함유 성분은 약 60 내지 약 80 중량부 (pbw)의 중합체 디올, 구체적으로 폴리에테르 글리콜, 약 10 내지 약 20 pbw의 트리올, 및 약 1 내지 약 20 pbw의 사슬 연장제를 포함한다.
일반적으로, 다른 가교 첨가제, 충전제, 계면활성제, 촉매 및 안료 (사용되는 경우)를 비롯한 히드록실-함유 화합물 (모든 폴리올 또는 디올 포함)의 히드록실가 기준 평균 중량 퍼센트 히드록시는, 특정 적용을 위한 연마 패드의 목적하는 견고함 또는 연성에 따라, 다양한 실시양태에서 약 150 내지 약 350일 수 있다. 예를 들면, 상대적으로 보다 견고한 패드는 총 히드록시가가 300 내지 350일 수 있고, 보다 연성인 패드는 총 히드록시가가 150 내지 200일 수 있고, 중간 범위의 패드는 히드록시가가 200 내지 300일 수 있다. 히드록실가는 다른 가교 첨가제가 있거나 없는 1 그램의 폴리올 또는 폴리올의 혼합물로부터 제조되는 완전히 아세틸화된 유도체의 가수분해 생성물의 완전한 중화를 위해 요구되는 수산화칼륨의 밀리그램 수로 정의된다. 히드록실가는 또한 하기 방정식에 의해 정의될 수 있다:
Figure 112011103305569-pct00001
상기 식에서, OH는 폴리올의 히드록실가이고, f는 폴리올의 분자 당 히드록실기의 평균 개수인 평균 관능가이고, M.W.은 폴리올의 평균 분자량이다.
약 2,000 내지 약 10,000 달톤, 바람직하게는 약 3,000 내지 약 6,000 달톤의 가교점간 분자량이 제공되도록, 특정 폴리올 성분, 즉, 분자량 및 히드록실가가 추가로 선택된다. 가교점간 분자량 (Mc)은 각 반응성 성분의 관능가 빼기 2를 곱한 각 반응성 성분의 몰의 합으로 물질의 총 중량을 나누어 계산한다.
경화되기 전 폴리우레탄 발포체를 안정화시키기 위해, 계면활성제의 혼합물을 비롯한 다양한 계면활성제를 사용할 수 있다. 예를 들면, 유기실리콘 계면활성제는 약 0.8:1 내지 약 2.2:1, 구체적으로 약 1:1 내지 약 2.0:1의 SiO2 (실리케이트) 대 (CH3)3SiO0 .5 (트리메틸실록시) 단위의 몰비의 SiO2 (실리케이트) 단위 및 (CH3)3SiO0.5 (트리메틸실록시) 단위로 본질적으로 구성되는 공중합체이다. 또다른 유기실리콘 계면활성제 안정화제는 실록산 블록 및 폴리옥시알킬렌 블록이 규소와 탄소 연결에 의해 결합되거나 또는 규소와 산소와 탄소 연결에 의해 결합되는 부분적으로 가교된 실록산-폴리옥시알킬렌 블록 공중합체 및 이들의 혼합물이다. 실록산 블록은 탄화수소-실록산기를 포함하고, 상기 연결에 결합된 블록 당 평균 2 이상의 원자가의 규소를 갖는다. 폴리옥시알킬렌 블록의 적어도 일부분이 옥시알킬렌기를 포함하고 다가이다. 즉, 상기 연결에 결합된 블록 당 2 이상의 원자가의 탄소 및/또는 탄소-결합된 산소를 갖는다. 임의의 잔류 폴리옥시알킬렌 블록은 옥시알킬렌기를 포함하고 1가이다. 즉, 상기 연결에 결합된 블록 당 단지 1의 원자가의 탄소 또는 탄소-결합된 산소를 갖는다. 폴리디메틸실록산 주쇄 및 가용성 펜던트기를 갖는 빗살형 구조가 또한 사용될 수 있다. 추가적으로, 미국 특허 제 2,834,748호; 제2,846,458호; 제2,868,824호; 제2,917,480호; 및 제3,057,901호에 기재된 것과 같은 통상적인 유기폴리실록산-폴리옥시알킬렌 블록 공중합체가 사용될 수 있다. 발포 안정화제로서 사용되는 유기실리콘 중합체의 양은 활성 수소 성분의 양을 기준으로 하여, 예를 들면, 0.5 %중량부 내지 10 %중량부 이상으로 다양할 수 있다. 일 실시양태에서, 폴리우레탄 제형 중 유기실리콘 계면활성제의 양은 동일한 기준으로 약 1.0 중량% 내지 약 6.0 중량%이다.
이소시아네이트 성분과 활성 수소-함유 성분의 반응을 촉진시키기 위해 통상적으로 사용되는 수많은 촉매를 발포 제조에 사용할 수 있다. 그러한 촉매는 비스무트, 납, 주석, 철, 안티모니, 우라늄, 카드뮴, 코발트, 토륨, 알루미늄, 수은, 아연, 니켈, 세륨, 몰리브덴, 바나듐, 구리, 망간 및 지르코늄의 유기산 염 및 무기산 염 및 유기금속 유도체 뿐만 아니라, 포스핀 및 3차 유기 아민을 포함한다. 이러한 촉매의 예에는 디부틸틴 디라우레이트, 디부틸틴 디아세테이트, 옥토에이트 제1주석, 납 옥토에이트, 코발트 나프테네이트, 트리에틸아민, 트리에틸렌디아민, N,N,N',N'-테트라메틸에틸렌디아민, 1,1,3,3-테트라메틸구아니딘, N,N,N'N'-테트라메틸-1,3-부탄디아민, N,N-디메틸에탄올아민, N,N-디에틸에탄올아민, 1,3,5-트리스(N,N-디메틸아미노프로필)-s-헥사히드로트리아진, o- 및 p-(디메틸아미노메틸) 페놀, 2,4,6-트리스(디메틸아미노메틸) 페놀, N,N-디메틸시클로헥실아민, 펜타메틸디에틸렌트리아민, 1,4-디아조비시클로[2.2.2]옥탄, N-히드록실-알킬 4차 암모늄 카르복실레이트 및 테트라메틸암모늄 포르메이트, 테트라메틸암모늄 아세테이트, 테트라메틸암모늄 2-에틸헥사노에이트 등 뿐만 아니라 상기 촉매 중 임의의 하나를 포함하는 조성물이 있다.
알루미늄, 바륨, 카드뮴, 칼슘, 세륨 (III), 크롬 (III), 코발트 (II), 코발트 (III), 구리 (II), 인듐, 철 (II), 란탄, 납 (II), 망간 (II), 망간 (III), 네오디뮴, 니켈 (II), 팔라듐 (II), 칼륨, 사마륨, 나트륨, 테르븀, 티타늄, 바나듐, 이트륨, 아연 및 지르코늄과 같은 금속을 기재로 하는 금속 아세틸 아세토네이트가 바람직하다. 특정한 촉매는 비스(2,4-펜탄디오네이트) 니켈 (II) (또한 니켈 아세틸아세토네이트 또는 디아세틸아세토네이트 니켈로 공지됨) 및 그의 유도체, 예컨대 디아세토니트릴디아세틸아세토나토 니켈, 디페닐니트릴디아세틸아세토나토 니켈, 비스(트리페닐포스핀)디아세틸 아세틸아세토나토 니켈 등이다. 제2철 아세틸아세토네이트 (FeAA)는 상대적인 안정도가 양호하고, 촉매 활성이 양호하며, 독성이 없다.
일 실시양태에서, 아세틸 아세톤 (2,4-펜탄디온)은, 본원에 참조로 포함되고 본원과 공동 명의인 심슨 (Simpson)의 미국 특허 제5,733,945호에 기재된 바와 같이, 금속 아세틸 아세토네이트 (또는 다른 촉매)에 첨가된다. 아세틸 아세톤은 요구되는 혼합, 캐스팅 및 다른 절차를 위한 시간을 가능하게 하고 저온 공정 동안 유해한 조기 경화를 막는 열 잠복기를 제공한다. 그러나, 상기 물질이 여러 가열 구역에서 경화되고 우레탄 혼합물의 온도가 상승함에 따라, 아세틸 아세톤은 제거된다. 그의 연관된 지연 작용과 함께 아세틸 아세톤이 제거됨에 따라, 금속 아세틸 아세토네이트는 그의 통상적으로 높은 반응성을 회복하게 되고, 폴리우레탄 반응 끝에서 매우 높은 수준의 촉매 작용을 제공한다. 공정 주기의 후반의 이러한 높은 반응성은 유리하며 압축영구변형 (compression set)과 같은 개선된 물리적 특성을 제공한다. 이러한 실시양태에서, 금속 아세틸 아세토네이트 대 아세틸 아세톤의 비율은 중량 기준으로 약 2:1이다.
반응성 조성물 중에 존재하는 촉매의 양은 활성 수소-함유 성분의 중량을 기준으로 하여, 약 0.03 중량% 내지 약 3.0 중량%일 수 있다.
일 실시양태에서, 발포제로서 물이 사용될 때, FeAA가 촉매로서 선택된다. 물 및 우레탄의 상대적인 반응 속도를 조절하기 위해 다른 촉매 또는 보조제, 예를 들면, 아민을 사용할 수 있다. CO2를 방출하면서 물과 이소시아네이트가 반응한다. 아세틸 아세톤과 함께 FeAA를 사용할 경우 지연 방식으로 경화 반응이 촉진되며, 이는 조기 경화를 방지하고 그에 따라 화학적 (및 임의적으로 물리적) 발포가 방해받지 않고 지속된다. 상기 촉매는 결국 폴리우레탄 발포체의 완전한 경화를 가능하게 한다. 이후 반응에 참여하고 최종 생성물의 일부분이 될 디프로필렌 글리콜 또는 다른 히드록실 함유 성분과 같은 적합한 용매에 미리 용해시킴으로써 금속 아세틸아세토네이트는 가장 편리하게 첨가된다.
폴리우레탄-형성 조성물은 연마 패드의 목적하는 특성, 예를 들면, 그의 연마 또는 다른 특성, 및 다양한 가공품에 대한 연마 패드로서의 그의 특정 용도에 따라 다른 임의적인 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 예시적인 첨가제는 염료, 안료 (예를 들면, 티타늄 디옥시드 및 철 옥시드), 산화방지제, 오존 열화 방지제, 난연제, UV 안정화제, 전도성 충전제, 전도성 중합체 등을 포함한다.
연마 패드는 추가적인 입자, 예를 들면, 패드 물질에 혼입되는 상기 기재된 소수성 입자 이외의 입자를 임의적으로 포함할 수 있다. 입자는 연마 입자, 중합체 입자, 복합 입자 (예를 들면, 캡슐화된 입자), 유기 입자, 무기 입자, 정화 입자, 수용성 입자 및 이들의 혼합물일 수 있다. 중합체 입자, 복합 입자, 유기 입자, 무기 입자, 정화 입자 및 수용성 입자는 본질상 연마재 또는 비연마재일 수 있다. 연마 입자는 예를 들면, 알루미나, 실리카, 티타니아, 세리아, 지르코니아, 게르마니아, 마그네시아, 이들의 공동 형성된 생성물 및 이들의 조합, 또는 탄화규소, 질화붕소, 다이아몬드, 가넷 (garnet) 또는 세라믹 연마재로 구성되는 군으로부터 선택되는 금속 산화물과 같은 금속 산화물일 수 있다. 연마 입자는 금속 산화물 및 세라믹의 혼성물이거나 또는 무기 및 유기 물질의 혼성물일 수 있다. 또한 상기 입자는 미국 특허 제7,204,742호에 기재된 바와 같은 폴리스티렌 입자, 폴리메틸메타크릴레이트 입자, 액정 중합체 (LCP, 예를 들면, 나프탈렌 단위를 함유하는 방향족 코폴리에스테르), 폴리에테르에테르케톤 (PEEK), 미립자 열가소성 중합체 (예를 들면, 미립자 열가소성 폴리우레탄), 미립자 가교 중합체 (예를 들면, 미립자 가교 폴리우레탄 또는 폴리에폭시드) 또는 이들의 조합과 같은 중합체 입자일 수 있다. 복합 입자는 고체 코어 (예를 들면, 금속 산화물, 금속, 세라믹 또는 중합체) 및 중합체 쉘 (예를 들면, 폴리우레탄, 나일론 또는 폴리에틸렌)을 함유한다. 정화 입자는 필로실리케이트, (예를 들면, 운모, 예컨대 플루오르화 운모, 및 점토, 예컨대 탈크, 카올리나이트, 몬모릴로나이트, 헥토라이트), 유리 섬유, 유리 비드, 다이아몬드 입자, 탄소 섬유 등일 수 있다.
소량의 물 또는 보조 발포제가 폴리우레탄-형성 조성물에 존재할 수 있다. 예를 들면, 고비등 플루오로카본, 예를 들면, 약 40℃ 초과에서 비등하는 것을 사용할 수 있다. 특정한 플루오로카본은 약 40℃ 초과에서 비등하는 우콘 (Ucon) 플루오로카본 및 프레온스 (FREONS), 예를 들면 1,1,2-트리클로로-1,2,2-트리플루오로에탄 및 테트라클로로디플루오로에탄, 테트라클로로모노플루오로에탄의 이성질체 등을 포함한다. 보조제는 반드시 필요하지는 않지만, 열 경화 동안 부가되는 팽창을 제공하기 위한 목적으로 이러한 부가되는 팽창을 원할 경우에 사용할 수 있다.
반응성 조성물 (즉, 이소시아네이트 성분, 활성 수소-함유 성분, 탄화수소 입자, 포립-안정화 계면활성제, 촉매 및 다른 임의적인 첨가제)을 미리 정한 양으로 포립-형성 가스와 기계적으로 혼합하여 발포된 물질을 생성한다. 불활성 기체는 고전단 장비, 예컨대 호바트 혼합기 (Hobart mixer) 또는 오케스 혼합기 (Oakes mixer)에서의 액체 상의 기계적인 비팅 (beating)에 의해 액체 상으로 혼입된다. 화학적으로 발포된 발포체보다 구형 셀을 야기하는 경향이 높기 때문에, 기계적 발포가 바람직하다. 저렴함 및 쉽게 이용가능함으로 인하여, 포립의 기체 상은 가장 바람직하게는 공기이다. 그러나, 목적하는 경우, 주위 조건에서 기체이고 실질적으로 불활성이거나 또는 액체 상의 임의의 성분과 반응하지 않는 다른 기체를 사용할 수 있다. 그러한 다른 기체는 예를 들면, 질소, 이산화탄소, 및 주위 온도에서 보통 기체인 플루오로카본을 포함한다. 상기 기체는 오케스 혼합기의 통상적인 작동에서와 같은 압력하에서 도입될 수 있거나 또는 호바트 혼합기에서와 같은 비팅 또는 휘핑 (whipping) 작용에 의해 상부 대기로부터 흡입될 수 있다. 기계적 비팅 작동은 바람직하게는 100 내지 200 psig (제곱 인치 게이지 당 파운드 힘)를 초과하지 않는 압력에서 수행된다. 통상적이고 쉽게 이용가능한 혼합 장비가 사용될 수 있고, 어떠한 특수 장비도 필요하지 않다. 액체 상으로 비팅되는 불활성 기체의 양은 주위 대기압에서 밀도가 약 30 내지 약 60 pcf (입방 피트 당 파운드), 구체적으로 약 45 내지 약 55 pcf이고 포립하기 전 액체 상의 밀도의 약 50% 내지 약 90% 미만인 포립을 제공하기에 적절해야 한다. 기계적 비팅은 오케스 혼합기에서 몇 초 동안 수행될 수 있거나, 또는 호바트 혼합기에서 약 3 내지 30분 동안 수행될 수 있거나, 또는 이용되는 혼합 장비에서 목적하는 포립 밀도가 얻어지는 시간 동안 수행한다. 기계적 비팅 작동으로부터 생성되는 포립은 실질적으로 화학적으로 안정하고 구조적으로 안정하지만, 주위 온도, 예를 들면, 약 15℃ 내지 약 30℃에서 쉽게 작업이 가능하다. 포립의 농도 (consistency)는 에어로졸-분배 쉐이빙 크림의 농도와 비슷하다.
제조 공정에서 이송 수단으로서 또한 사용될 수 있는 기판 필름 위에 포립된 혼합물을 연속적으로 공급할 수 있다. 기판 필름은 또한 본원에서 제1 캐리어 또는 바닥 캐리어 층으로 지칭될 수 있지만, 특정 공정에 따라 또한 정지상일 수 있다. 또한, 포립된 혼합물의 상부 측에는 본원에서 제2 또는 상부 캐리어로서 또한 지칭되는 표면 보호 필름이 제공될 수 있다. 따라서, 목적하는 경우, 포립된 반응성 조성물은 상부 및 하부의 2개의 필름 사이에 개재될 수 있고, 표면이 거칠어짐으로부터 보호되고 두께가 제어된 시트 형태로 형상화될 수 있으며, 그것에 의해 연마 패드가 형성될 수 있는 발포된 폴리우레탄 시트가 생성된다.
또다른 실시양태에서, 기계적 포립 및 발포의 조합에 의해 발포가 생성된다. 하나의 방식의 절차에서, 저밀도 발포체를 생성하기 위한 성분, 즉, 이소시아네이트 성분, 활성 수소 함유 성분, 소수성 입자, 촉매, 발포제 및 임의의 다른 첨가제를 먼저 함께 혼합한 후, 공기를 이용하여 기계적으로 포립한다. 별법으로, 기계적 포립 공정 동안 상기 성분을 액체 상에 순차적으로 첨가할 수 있다.
실제로, 기판 또는 캐리어는 공급 롤로부터 사용될 수 있고, 경화된 폴리우레탄 발포체로부터 분리되었을 때 권취 롤 상에 궁극적으로 되감아질 수 있다. 기판용 물질의 선택은 목적하는 정도의 지지 및 유연성, 경화된 발포체로부터 목적하는 정도의 이형성, 비용 등의 고려사항과 같은 요인에 따라 좌우될 수 있다. 종이, 스테인리스 강철과 같은 금속의 얇은 시트 또는 중합체 필름, 예컨대 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 실리콘 등이 사용될 수 있다. 상기 물질은 이형 코팅으로 코팅될 수 있다. 일 실시양태에서, 기판은 경화된 폴리우레탄 발포체, 예를 들면 기판으로부터 이형될 수 있는 폴리우레탄 필름의 표면으로 이동하도록 의도되는 물질로 코팅될 수 있다. 섬유 웹 또는 다른 충전제 물질이 기판의 표면에 배치될 수 있고, 경화된 발포체로 궁극적으로 혼입된다. 또다른 실시양태에서, 발포체는 기판으로 경화된다. 따라서, 기판은 발포체로부터 분리되는 대신에 임의적으로 최종 생성물의 일부가 될 수 있다. 일 실시양태에서, 컨베이어 벨트를 기판으로서 사용할 수 있고, 평탄한 표면 또는 텍스쳐 표면 (textured surface)을 가질 수 있다.
특정한 실시양태에서, 화학적 기계적 연마 패드와 같은 물품의 구조적인 강도를 향상시키고 생성물의 취급성을 개선시키기 위해, 기판 필름이 폴리우레탄 발포체 시트로 경화된다. 즉, 폴리우레탄 시트에 결합된다. 제조 방법에 관하여 하기에 기재된 바와 같이, 기판 필름은 미국 특허 제7,338,983호에 기재된 생성 장치에서 포립된 반응성 조성물을 위한 이송 수단으로서 또한 작용할 수 있다. 따라서, 기판 필름은 열 수축성이 낮은 중합체, 예컨대 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET)일 수 있으며, 상기 중합체는 롤러 기계에 의해 적용되는 장력에 대해 견딜 수 있는 물리적 강도 및 가열 수단에 의해 적용되는 열에 대한 저항성을 갖는다. 게다가, 폴리올레핀, 폴리에스테르, 폴리아미드 또는 폴리비닐 클로라이드와 같은 중합체를 포함하는 필름이 또한 사용될 수 있다. 필름의 두께는 심지어 기판 필름이 폴리우레탄 발포체 시트에 결합될 때에도 물품의 연마 특성에 불리하게 영향을 미치지 않을 것이다. 특정한 실시양태에서, 발포체는, 캐보트 (Cabot)의 미국 특허 제6,884,156호 또는 월드 프로퍼티즈 인코포레이티드 (World Properties, Inc.)의 미국 특허 제6,635,688호에 기재된 바와 같이, 폴리우레탄 발포체의 제1 층 상에 캐스팅된다. 발포체 패드는 완전히 결합되거나 또는 접착제로 적층되어 복합 구조를 형성할 수 있다. 또다른 실시양태에서, 연마 패드는 기계적으로 포립된 서브패드와 동시에 캐스팅되는, 포립되지 않은 상부 연마 패드를 포함하는 복합 패드일 수 있다.
일 실시양태에서, 폴리우레탄 물질이 기판 상에 캐스팅된 후, 조성물 (임의적 발포 후)이 폴리우레탄 발포체의 경화를 위한 가열 구역으로 전달된다. 온도는 발포체 물질의 조성에 따라 발포체를 경화시키기에 적합한 범위, 예를 들면 약 90℃ 내지 약 220℃로 유지된다. 발포체의 외부 표면에 인테그랄 스킨 (integral skin)을 형성하기 위한 목적으로 상이한 온도를 설정할 수 있다.
발포체가 가열되고 경화된 후, 팬과 같은 임의의 적합한 냉각 장치에 의해 냉각되는 냉각 구역을 통과할 수 있다. 일 실시양태에서, 적절한 경우, 기판을 제거하고 발포체를 롤에 권취할 수 있다. 별법으로, 발포체는, 목적하는 경우, 추가의 공정 처리, 예를 들면 기판에 적층 (열 및 압력을 사용하여 결합)될 수 있다.
최종 단계에서, 일 실시양태에서, 긴 발포된 폴리우레탄 시트가 얻어지며, 이를 최종 생성물로서 CMP 패드의 형상으로 찍어낼 수 있다. 이후, 최종 검사를 수행할 수 있다. 별법으로, 개별 CMP 패드로의 후기 공정을 위해 그의 현재의 최종 형상으로 선적하기 위해, 최종 검사를 수행하면서 발포된 폴리우레탄 시트를 개별 시트로 절단할 수 있다. 경화된 폴리우레탄 발포체의 두께는 약 0.5 내지 약 5.0 mm, 구체적으로 약 1.0 내지 약 3.0 mm이다.
연마 표면에 대해 패드를 이동시키는 것과 같은 버핑 (buffing) 또는 컨디셔닝에 의해 연마 층을 개질할 수 있다. 컨디셔닝을 위한 바람직한 연마 표면은 바람직하게는 금속이고 바람직하게는 크기가 1 μm 내지 0.5 mm의 범위인 다이아몬드가 박힌 디스크이다. 임의적으로, 컨디셔닝은 컨디셔닝 유체, 바람직하게는 연마 입자를 함유하는 수성계 유체의 존재하에 수행될 수 있다.
연마 층은 추가로 홈 (groove), 채널 (channel) 및/또는 천공 (perforation)을 포함한다. 이러한 특징은 연마 조성물이 측면으로 연마 층의 표면을 가로질러 운송되는 것을 용이하게 할 수 있다. 홈, 채널 및/또는 천공은 임의의 적합한 패턴일 수 있고 임의의 적합한 깊이 및 너비를 가질 수 있다. 연마 패드 기판은 2개 이상의 상이한 홈 패턴, 예를 들면 미국 특허 제5,489,233호에 기재된 대형 홈 및 소형 홈의 조합을 가질 수 있다. 홈은 선형 홈, 비스듬한 홈, 동심 홈, 나선형 또는 원형 홈 또는 XY 크로스해치 (crosshatch) 패턴의 형태일 수 있고, 연속적으로 연결되어 있거나 또는 연속적으로 연결되어 있지 않을 수 있다. 연마 패드 기판은 하나 이상의 개구, 투명한 영역 또는 반투명한 영역 (예를 들면, 미국 특허 제5,893,796호에 기재된 윈도우)을 임의적으로 추가로 포함한다. 연마 패드 기판이 동일계 CMP 공정 모니터링 기술과 함께 사용될 때, 그러한 개구 또는 반투명한 영역 (즉, 광 투과 영역)의 포함이 바람직하다.
예를 들면, 패드 성능이 연마 공정, 및 패드, 슬러리, 연마 도구 및 연마 조건 간의 상호작용의 모든 양태에 따라 또한 좌우되지만, 연마 패드 물질의 성능은 연마 패드의 다른 물리적 특성에 의해 또한 영향을 받을 수 있고 때때로 제어될 수 있다.
발포체에 목적하는 기계적 특성, 특히 폴리우레탄 발포체에 대해 탁월한 연마 특성을 제공하기 위해, 발포체의 평균 셀 직경은 약 20 내지 약 150 ㎛, 바람직하게는 약 50 내지 약 100 ㎛일 수 있다.
일 실시양태에서, 연마 패드는 밀도가 입방 피트 당 30 내지 65 파운드 (pcf), 또는 입방 미터 당 480 내지 1040 킬로그램 (kg/m3), 구체적으로는 40 내지 60 pcf, (640 내지 960 kg/m3)이다.
컨디셔닝 후 표면 조도 값을 측정한다. 일부 실시양태에서, 연마 패드는 표면 조도가 약 2 내지 약 25 ㎛ Ra, 구체적으로는 약 3 내지 약 20 ㎛ Ra이다.
연마 패드는 경도가 약 45 내지 약 65 쇼어 D일 수 있다. 또다른 실시양태에서, 연마 패드는 경도가 약 55 내지 약 63 쇼어 D이다.
일 실시양태에서, 세실 드롭 (Sessile drop) 접촉각 측정 기술을 이용하는 포우케스 (Fowkes) 방법을 기준으로 하여, 연삭 후 연마 패드의 표면 에너지는 약 15 내지 약 50 mN/m, 구체적으로 약 20 내지 약 40 mN/m, 더욱 구체적으로는 약 30 내지 약 35 mN/m일 수 있다. 이러한 실시양태의 경우, 하기 실시예에 기재된 바와 같이 세실 드롭 접촉각 측정 기술을 이용하는 포우케스 방법을 기준으로 하여, 제조된 그대로 (연삭 전)의 폴리우레탄 물질의 스킨 표면은 약 10 내지 약 35 mN/m, 구체적으로 약 15 내지 약 30 mN/m, 더욱 구체적으로는 약 20 내지 약 25 mN/m일 수 있다.
연마 패드는 동적 기계적 분석의 기술 (그 전체가 본원에 참조로 포함되는 문헌 [J. D. Ferry, "Viscoelastic Properties of Polymers", New York, Wiley. 1961]에 기재됨)에 의해 특징지워질 수 있다. 점탄성 물질은 적용되는 변형에 대해 점성 및 탄성 거동을 모두 나타낸다. 생성된 응력 신호는 변형 (strain)과 동조하는 탄성 응력, 및 변형률과 동조하나 변형과 90도 위상차인 점성 응력인 2개의 성분으로 분리될 수 있다. 탄성 응력은 물질이 탄성 고체로서 거동하는 정도의 척도이고, 점성 응력은 물질이 이상적인 유체로서 거동하는 정도를 측정한다. 탄성 및 점성 응력은 응력 대 변형의 비율 (이 비율은 모듈러스로서 정의될 수 있다)을 통한 물질 특성과 관련이 있다. 따라서, 탄성 응력 대 변형의 비율은 저장 (또는 탄성) 모듈러스이고 점성 응력 대 변형의 비율은 손실 (또는 점성) 모듈러스이다. 시험이 장력 또는 압축으로 수행될 때, E' 및 E"는 각각 저장 및 손실 모듈러스를 나타낸다.
저장 모듈러스에 대한 손실 모듈러스의 비율은 응력과 변형 간의 위상각 이동 (δ)의 탄젠트이다. 방정식에 따르면, E"/E'= tan δ이며, 물질의 감쇠 능력 (damping ability)의 척도이다.
상기에 규정된 파라미터 tan δ 이외에, 연마 성능을 예측하기 위한 또다른 파라미터는 상기 파라미터를 각각의 변형 주기에서 손실된 단위 부피 당 에너지로서 정의하는, 그 전체가 참조로 포함되는, "에너지 로스 팩터 (Energy Loss Factor)", ASTM D4092-90 ("플라스틱의 동적 기계적 측정에 관한 표준 용어 (Standard Terminology Relating to Dynamic Mechanical of Plastics)")로서 공지되어 있다. 다시 말하면, 이는 응력-변형 히스테리시스 루프 (hysteresis loop) 내 면적의 측정값이다.
에너지 로스 팩터 (KEL)는 tan δ 및 탄성 저장 모듈러스 (E') 둘 다의 함수이고 하기 방정식에 의해 정의될 수 있다:
KEL = tan δ*1012/[E'*(1 + tan δ2)]
여기서, E'는 파스칼 단위이다.
패드의 KEL의 값이 높을수록, 일반적으로 탄성 반발이 낮아진다. 연마 주기 동안, 에너지가 패드로 전달된다. 연마 주기 동안 이러한 에너지의 일부분이 열로서 소실되며, 나머지 부분은 패드에 저장되고 후속적으로 탄성 에너지로서 방출된다. 일반적으로, 패드의 KEL의 값이 높을수록, 탄성 반발이 낮아진다. KEL값을 증가시키기 위해, 패드를 보다 연성으로 제조할 수 있다. 그러나, 이러한 접근법은 패드의 강성도를 감소시킬 수 있으며, 결국 감소된 연마 효율 뿐만 아니라 다른 잠재적인 문제를 야기한다.
저장 모듈러스 (E') 및 에너지 로스 팩터 (KEL)는 0℃, 20℃, 40℃, 50℃ 및 70℃의 온도 및 10 라디안/초의 진동수에서 동적 기계적 분석의 방법을 사용하여 측정할 수 있다. 상기 규정된 방정식을 사용하여 KEL을 계산한다. 모듈러스 또는 KEL의 비율은 다양한 온도, 특히 연마를 위한 유용한 온도 범위를 나타내는 온도에서 또한 측정할 수 있다. 이상적으로, 모듈러스 또는 KEL은 온도 증가에 따라 가능한한 적게 그리고 선형 동향으로 변할 것이다 (즉, 2개의 온도에서의 값의 비율은 1에 가깝다).
일 실시양태에서, 폴리우레탄 연마 층은 각각 20℃ 내지 50℃의 범위에서 약 100 MPa 초과, 구체적으로 약 100 내지 약 1000 MPa의 저장 모듈러스 (E')를 나타낸다. 그러한 보다 견고한 연마 패드는 예를 들어 구리 또는 옥시드 연마 패드로서 유용하다. 또다른 실시양태에서, 폴리우레탄층은 20℃ 내지 50℃의 범위에서 약 40 내지 약 200 MPa의 저장 모듈러스 (E')를 나타낸다. 이러한 보다 연성의 패드는 예를 들어 배리어 연마 패드로서 유용하다. 상기 실시양태 중 어느 것에서, 폴리우레탄층은 50℃에서의 E' : 20℃에서의 E'의 비율이 1.0 미만, 구체적으로 약 0.5 내지 약 0.8일 수 있다. 또다른 실시양태에서, 연마 패드는 저장 모듈러스 E'가 20℃ 내지 50℃의 범위에서 250 내지 650 MPa, 구체적으로 40℃에서 300 내지 600 MPa이다.
일 실시양태에서, 폴리우레탄층은 50℃에서 약 1 내지 약 500 1/Pa, 구체적으로 약 10 내지 약 400 1/Pa, 더욱 구체적으로는 각각 20℃ 내지 50℃의 범위에서 약 50 내지 약 300의 KEL을 나타낼 수 있다. 또다른 실시양태에서, 폴리우레탄층은 50℃에서 KEL이 100 내지 250 1/Pa일 수 있다. 이들 범위는 예를 들면, 구리 또는 옥시드 연마에 사용될 수 있는 보다 견고한 연마 패드에 적합하다. 예를 들면, 배리어 연마 패드에 유용할 수 있는, 50℃에서 KEL이 약 1,000 초과인 연마 패드를 제조하는 것이 또한 가능하다. 상기 실시양태 중 임의의 것에서, 폴리우레탄층은 50℃에서의 KEL : 20℃에서의 KEL의 비율이 5.0 미만, 구체적으로 1.0 내지 4.0일 수 있다.
폴리우레탄은 20℃ 내지 50℃의 범위에서 0.070 미만의 tan δ를 나타낼 수 있다. 폴리우레탄은 50℃에서의 tan δ : 20℃에서의 tan δ의 비율이 1.2 내지 3.0일 수 있다. 역시 이론에 얽매이고자 함 없이, 연마 패드의 개선된 성능, 특히 보다 낮은 연마 온도는 본원에 기재되는 연마 패드의 낮은 탄젠트 델타 (보다 높은 복원성 (resilience)) 때문이라고 생각된다. 높은 복원성이 연마 패스 (pass) 간의 회복이 보다 빠른 연마 성능, 및 덜 복원성인 연마 패드보다 낮은 열 발생을 제공한다고 생각된다. 보다 적은 에너지가 열로 변환되기 때문에, 보다 낮은 연마 온도가 야기된다. 추가로, 모듈러스와 탄젠트 델타의 비율이 20 내지 50℃에서 일률적이기 때문에, 연마 패드의 성능이 상기 온도 범위에서 일정하다.
연마 패드는 사용 동안 보다 적은 결함률에 의해 특징되어진다. 실시예에서 입증되는 바와 같이, 0.25 μm 컷오프 (cutoff)를 기준으로 하여 3500 미만, 구체적으로 2000 미만, 더욱 구체적으로는 1500 미만의 결함률을 얻을 수 있다. 0.20 um 컷오프에서 20000 미만, 구체적으로 10000 미만, 더욱 구체적으로는 5000 미만의 결함률을 얻을 수 있다.
연마 패드는 단독으로 사용할 수 있거나, 또는 임의적으로 패드 캐리어에 결합시킬 수 있다. 연마 패드가 패드 캐리어에 결합될 때, 연마 패드는 연마될 가공품에 접촉되도록 하여 연마 층으로서 작용하며, 기판이 서브패드로서 작용된다.
특정한 실시양태에서, 발포체는 월드 프로퍼티즈 인코포레이티드의 미국 특허 제6,635,688호에 기재된 폴리우레탄 발포체의 제1 미경화 층 상에 캐스팅된다. 두 패드의 후속 경화는 완전히 결합된 복합 연마 패드를 제공한다.
다른 예시적인 서브패드는 폴리우레탄 발포체 서브패드, 함침된 펠트 서브패드, 미세다공성 폴리우레탄 서브패드 및 소결된 우레탄 서브패드를 포함한다. 연마 층 및/또는 서브패드는 임의적으로 홈, 채널, 중공부, 윈도우, 개구 등을 포함한다. 서브패드는 임의의 적합한 수단에 의해 연마 층에 부착될 수 있다. 예를 들면, 연마 층 및 서브패드는 접착제를 통해 부착할 수 있거나 또는 용접 또는 유사한 기술을 통해 붙일 수 있다. 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 필름과 같은 중간의 배킹 층 (backing layer)이 연마 층과 서브패드 사이에 배치될 수 있다.
이러한 패드용 기판은 당업계에 공지된 수단에 의해 제조할 수 있다. 예를 들면, 패드 기판은 상기 언급된 중합체 중 하나를 압출하여 제조할 수 있다. 압출된 공중합체 또는 중합체를 임의적으로 개질시켜 다공도 또는 공극 부피를 증가시킬 수 있다.
연마 패드는 화학적 기계적 연마 (CMP) 장치와 함께 사용하기에 특히 적합하다. 전형적으로, 상기 장치는, 사용시에 움직이고 궤도, 선형 또는 원형 운동으로부터 야기되는 속도를 갖는 플레튼 (platen)을 포함한다. 연마 패드 기판은 플레튼과 접촉하고 운동시에 플레튼과 함께 움직인다. 상기 장치는 연마 패드의 연마 표면과 접촉하고 그에 대해 움직이게 함으로써 연마되는 가공품을 보유하는 캐리어를 추가로 포함할 수 있다. 가공품을 연마하기 위해 가공품의 적어도 약간의 부분이 연마되도록 연마 조성물이 이들 사이에 도입된 가공품과 연마 패드가 서로 상대적으로 움직임에 따라 가공품의 연마가 전형적으로 수행된다. CMP 장치는 임의의 적합한 CMP 장치일 수 있으며, 많은 이러한 장치가 당업계에 공지되어 있다. 또한 연마 패드는 선형 연마 도구와 함께 사용될 수 있다.
연마 표면의 하나의 특정한 실시양태에서, 통상적인 연마 기계는 35 내지 700, 바람직하게는 70 내지 500 g/cm2 (0.5 내지 10 psi, 구체적으로 1 내지 6 psi)의 하향력, 25 내지 400 rpm, 바람직하게는 50 내지 200 rpm의 플레튼 속도, 25 내지 400 rpm, 바람직하게는 50 내지 200 rpm의 캐리어 속도 및 20 내지 500, 구체적으로 100 내지 200 ml/분의 매질 흐름을 이용한다.
본 발명에 따른 화학적 기계적 연마의 대상인, 작업 필름, 또는 가공품의 표면 층은 규소 옥시드 필름, 무정형 규소 필름, 폴리결정질 규소 필름, 단일-결정 규소 필름, 규소 질화물 필름, 순수한 텅스텐 필름, 순수한 알루미늄 필름 또는 순수한 구리 필름, 또는 VLSI 등과 같은 반도체 장치의 제조 동안 웨이퍼 상에 형성되는 텅스텐, 알루미늄 또는 구리와 또다른 금속의 합금 필름일 수 있다. 작업 필름은 또한 금속, 예를 들면, 탄탈 또는 티타늄의 산화막 또는 질화막일 수 있다.
작업 필름의 표면이 금속일 때, 연마 작동 동안 적용되는 연마 조성물에 산화제를 첨가함으로써 연마 속도를 크게 개선할 수 있다. 사용되는 산화제는 예를 들면, 작업 표면의 전기화학적 특성을 기준으로 하여 적절하게 선택될 수 있다.
연마 패드로 연마될 수 있는 다른 가공품은 메모리 저장 장치, 유리 기판, 메모리 또는 경질 디스크, 금속 (예를 들면, 귀금속), 자기 헤드 (magnetic head), 층간 절연체 (ILD) 층, 중합체 필름 (예를 들면, 유기 중합체), 낮은 및 높은 유전 상수 필름, 강유전체, 미세 전자 기계 시스템 (MEMS), 전계 방출 디스플레이 및 다른 미세전자 가공품, 특히 절연 층 (예를 들면, 금속 산화물, 규소 질화물 또는 저유전체 물질) 및/또는 금속-함유 층 (예를 들면, 구리, 탄탈, 텅스텐, 알루미늄, 니켈, 티타늄, 백금, 루테늄, 로듐, 이리듐, 은, 금, 이들의 합금 및 이들의 혼합물)을 포함하는 미세전자 가공품이 있다. 용어 "메모리 또는 경질 디스크"는 전자기 형태로 정보를 보유하기 위한 임의의 자기 디스크, 하드 디스크, 경질 디스크 또는 메모리 디스크를 지칭한다. 메모리 또는 경질 디스크는 전형적으로 니켈-인을 포함하는 표면을 갖지만, 이 표면은 임의의 다른 적합한 물질을 포함할 수 있다. 적합한 금속 산화물 절연 층은, 예를 들면, 알루미나, 실리카, 티타니아, 세리아, 지르코니아, 게르마니아, 마그네시아 및 이들의 조합을 포함한다. 게다가, 상기 가공품은 임의의 적합한 금속 복합체를 포함할 수 있거나, 이들로 본질적으로 구성될 수 있거나 또는 구성될 수 있다. 적합한 금속 복합체는 예를 들면, 금속 질화물 (예를 들면, 질화탄탈, 질화티타늄 및 질화텅스텐), 금속 카바이드 (예를 들면, 규소 카바이드 및 텅스텐 카바이드), 금속 규화물 (예를 들면, 텅스텐 규화물 및 티타늄 규화물), 니켈-인, 알루미노-보로실리케이트, 보로실리케이트 유리, 포스포실리케이트 유리 (PSG), 보로포스포실리케이트 유리 (BPSG), 규소/게르마늄 합금 및 규소/게르마늄/탄소 합금을 포함한다. 상기 가공품은 또한 임의의 적합한 반도체 기재 물질을 포함할 수 있거나, 이들로 본질적으로 구성될 수 있거나 또는 구성될 수 있다. 적합한 반도체 기재 물질은 모노결정질 규소, 폴리결정질 규소, 무정형 규소, 규소-온-인슐레이터 (silicon-on-insulator) 및 갈륨 비화물을 포함한다. 상기 가공품은 금속 층, 더욱 바람직하게는 구리, 텅스텐, 탄탈, 백금, 알루미늄 및 이들의 조합으로 구성되는 군으로부터 선택되는 금속 층을 포함할 수 있다.
연마 패드는 연마되는 표면이 손상에 취약한 경우에 사용될 수 있다. 일 실시양태에서, 예를 들어 웨이퍼 상의 집적 회로로부터 과잉 금속 및/또는 유전체를 제거하기 위해 상기 방법이 마이크로전자 산업에서 사용된다. 특히, 집적 회로로부터 선택되는 층의 제거가 촉진된다. 즉, 본원에 기재된 연마 패드는 섬세한 인쇄 회로 라인 또는 기저 기판 물질을 손상시키지 않고 제거 공정을 개선시킨다.
다양한 연마 조성물이 연마 패드와 함께 사용될 수 있다. 그러한 조성물은 액체 캐리어 (예를 들면, 물 또는 물과 배합된 알코올과 같은 유기 용매를 함유하는 혼합 매질), 연마재 (예를 들면, 알루미나, 실리카, 티타니아, 세리아, 지르코니아, 게르마니아, 마그네시아 및 이들의 조합), 및 임의적으로 1종 이상의 첨가제, 예컨대 산화제 (예를 들면, 퍼아세트산, 퍼벤조산, tert-부틸히드로퍼옥시드, 과산화수소, 암모늄 퍼술페이트, 과망간산칼륨, 중크롬산칼륨, 요오드화칼륨, 과염소산, 페리시안화칼륨, 철 니트레이트, 세륨 암모늄 니트레이트, 실리코텅스텐산, 인텅스텐산, 실리코몰리브덴산 및 인몰리브덴산), 부식 방지제 (예를 들면, 벤조트리아졸), 필름-형성제 (예를 들면, 폴리아크릴산 및 폴리스티렌술폰산), 착화제 (예를 들면, 모노-, 디- 및 폴리-카르복실산, 포스폰산 및 술폰산), 킬레이트제 (예를 들면, 트리아졸, 인돌, 벤즈이미다졸, 벤즈옥사졸-벤조트리아졸, 퀴놀린, 퀴놀린산, 퀴녹살린, 벤조퀴놀린, 벤즈옥시딘, 암모니아, 에틸렌디아민, 트리에탄올아민, 글리신, 알라닌, 류신, 글루타민, 글루탐산, 트립토판, 5-아미노-1H-테트라졸, 7-히드록시-5-메틸-1,3,4-트리아자인돌아진, 벤조구아나민, 살리실알독심, 아데닌, 구아닌, 프탈라진, 5-메틸-1H-벤조트리아졸 및 4-아미노-1,2,4-트리아졸), 유기산 (예를 들면, 파라-톨루엔술폰산, 도데실벤젠술폰산, 이소프렌술폰산, 글루콘산, 락트산, 시트르산, 타르타르산, 말산, 글리콜산, 말론산, 포름산, 옥살산, 숙신산, 푸마르산, 말레산 및 프탈산), pH 조절제 (예를 들면, 염산, 황산, 인산, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화루비듐, 수산화세슘 및 수산화암모늄), 완충제 (예를 들면, 포스페이트 완충액, 아세테이트 완충액 및 술페이트 완충액), 이온성 또는 비이온성 계면활성제, 해교제, 점도 개질제, 습윤제, 세척제 및 이들의 조합을 전형적으로 포함한다. 연마 패드와 함께 사용될 수 있는 연마 조성물의 성분의 선택 및 그의 상대적인 양은 연마되는 가공품의 유형에 따라 주로 좌우된다. 슬러리를 현장에서 형성하기 위해 다양한 방식으로 슬러리의 성분이 배합될 수 있다는 것을 인식할 것이다.
본 발명은 하기 비제한적인 실시예에 의해 추가로 예시된다.
실시예
하기 실시예에서, 표 1에 나타낸 물질을 사용하였다.
Figure 112011103305569-pct00002
실시예에 사용되는 폴리우레탄 발포체를 제조하기 위한 예시적인 방법은 다음과 같았다. 부분 A (폴리올 성분, 촉매 및 계면활성제 (발포 안정화제) 및 임의의 다른 첨가제를 건조 질소하에서 교반하면서 홀딩 탱크에서 혼합하고 두었다. 이후, 이 혼합물을 제어된 유속에서 오케스 유형 고전단 혼합 헤드로 펌핑하였다. 부분 B (이소시아네이트 성분)를 부분 A의 유속에 상대적인 제어된 유속에서 혼합 헤드로 별도로 펌핑하였다. 다양한 원료 스트림의 유속을 측정하고 조절하기 위해 유량계를 사용하였다. 포립이 생성되도록 공기 유량을 조절하기 위해 가스 유량 제어장치를 사용하면서 건조 공기를 혼합 헤드로 도입하였다.
고전단 혼합기에서의 혼합 및 기계적 포립 후, 발포체를 가요성 호스를 통해 펌핑하고 경질 노즐을 통해 밖으로 빼냈다. 이후, 발포체를 도입하기 바로 직전에 적외선 건조기에 통과시켜 건조시킨 코팅된 이형지 상에 발포체를 캐스팅하였다. 상기 이형지는 제어된 속도에서 기계를 통해 인출되었다.
이후, 코팅된 이형지를 경화부에 약 2 내지 약 8분 동안 통과시켰으며, 이 동안 일련의 열전대, 제어장치 및 가열 부재에 의해 120℃ 내지 190℃에서 유지된 가열된 플레튼에 노출되었다. 일련의 상부 플레튼을 220℃에서 유지시켰다. 이후, 경화된 생성물을 냉각부에 통과시켰다. 생성된 시트를 다이 절단하고, 상부 표면을 평탄화시키고, 홈 패턴을 평탄화된 표면에 삽입하고, 생성물을 하기에 기재된 서브패드에 탑재하여 최종 연마 패드를 제공하였다. 화학적 기계적 연마 패드로서의 성능을 평가하기 위해 다수의 시편을 얻었다.
하기의 방법 및 조건을 이용하여 샘플을 시험하였다.
경화된 폴리우레탄 시트로부터 절단된, 너비가 3 mm이고 두께가 1.5 mm이고 길이가 19 mm인 스트립을 사용하여 미국 특허 제7,217,179호에 기재된 바와 같이 저장 모듈러스를 결정하였다. 진동수 1.6 Hz, 0.5 N 정적 힘, 0.05%의 동적 바이어스 및 50 g의 초기 부하의 인장 모드로 작동하는 DMA에서 상기 스트립을 측정하였다. 샘플을 -20℃에서 10분 동안 평형 상태가 되게 하고, 이후, 상업적으로 이용가능한 동적 점탄성 측정기를 사용하여 분 당 5℃의 속도로 120℃까지 상승시켰다.
그 전체가 참조로 포함되는, ASTM D4092-90 ("플라스틱의 동적 기계적 측정에 관한 표준 용어")으로 에너지 로스 팩터 (KEL), E' 비율 및 tan δ를 결정하였다. 측정 조건은 상기 기재된 바와 같았다.
달리 언급하지 않는 한, 전자 힘 저울을 사용하여 각각의 시편의 중량을 결정하고, 하기 식을 사용하여 밀도를 계산하였다.
밀도 (kg/m3) = [시편의 중량 (kg)]/ [시편의 부피 (m3)]
주사 전자 현미경 (SEM)으로 셀 크기를 결정하였다.
연삭 전 및 연삭 후 생성된, 스킨을 갖는 패드의 표면의 표면 에너지를 세실 드롭 각도 측정을 사용하여 결정하였다. 상기 기술은 표면 에너지를 특징짓기 위해 사용되는 공지된 방법이다. 크루스 (Kruss) DSA-10 MK2 드롭 형상 분석 시스템의 영상 분석 (탄젠트 방법 1)을 사용하여 물 및 디요오도메탄의 세실 드롭 접촉각을 측정하였다. 제어된 속도 및 부피로 액적을 전달하였으며, 이때 시편을 진공 스테이지 위에 유지시켰다. 2성분 포우케스 방법을 사용하여 평균 (n=10) 접촉각 데이타로부터 표면 에너지 값을 얻었다. 연마 패드의 표면 특징, 예컨대 홈 또는 천공 사이에 액적을 위치시키려 하였으며, 드롭 크기를 줄여서 홈과의 모세관 상호작용을 막았다. 액적 뒤틀림이 명백하고 평균 (왼쪽 및 오른쪽) 접촉각이 +/- 1°를 초과한 측정값은 데이타에서 제외하였다. 시험 액체를 표 2에 기재하였다.
Figure 112011103305569-pct00003
IPEC 372M-165 연마 기계를 사용하여 CMP 연마 패드를 구리의 화학적 기계적 연마에 대해 시험하였다. 연마 조성물은 DANANO Cu390 (800 g 슬러리, 300 g 증류수, 138 g H2O2)이었다.
결함 분석의 스크린 포착을 이용하면서 0.25 ㎛ 또는 0.20 ㎛ 크기 컷오프를 사용하여 총 결함수에 대해 패드를 분석하였고, 여기서 AMAT/Orbot WS-736을 사용하여 웨이퍼의 결함의 크기 및 수를 나타내도록 영상의 점의 색깔을 사용하였다.
실시예 1
표 3에 나타낸 제형으로 상기 기재된 방법에 의해 폴리우레탄층을 제조하였다.
Figure 112011103305569-pct00004
상기 제형에 따라 제조한 물질은 경질이며 미세다공성이고 모듈러스가 높은 폴리우레탄이었다. 발포된 경화된 폴리우레탄의 Mc (가교점간 분자량)는 실시예 1의 경우 4521.33이었다.
CMP 연마에 사용하기 위한 물질을 시험하기 위해, 실시예 1의 제형으로부터 만들어진 연마 패드 (실시예 P-1)를 사용하여 구리 평탄화를 수행하였고, 이후, 롬 앤 하스 (Rohm and Haas)에 의해 제조된 통상적인 IC1000 CMP 패드와 비교하였다. 롬 앤 하스에 의해 제조된 SUBA IV 서브패드가 있는 IC1000 CMP 패드 ("C-1" 패드)를 시험하였다. 일관성을 유지하기 위해, 본 발명의 연마 패드 P-1을 SUBA IV 서브패드 상에 수동 적층하였다. 그러나, 본 발명에 따라 제조된 연마 패드는, 연마 기계의 플레튼의 직경과 조화되는, 직경이 22.5 인치인 IC1000 연마 패드에 비해, 직경이 단지 19.5 인치였다. 웨이퍼의 연마 동안 연마 기계의 암 (arm)의 진동을 좁은 범위로 줄임으로써 이러한 불일치를 보정하였다. 일관성을 위해 IC1000 CMP 패드 및 예시적인 CMP 패드 둘 다에 대해 이를 수행하였다.
제거 속도 (RR) 및 "웨이퍼 내의 불균일성" (WIWNU) 모두를 결정하였다. 패드를 플레튼 위에서 증류수로 컨디셔닝하는 동안 IC1000 CMP 패드는 매끄러운 잘 침윤된 외관을 나타냈다. 비교시에, 본 발명의 패드 P-1은 PTFE 충전제로의 혼입으로 인한 것으로 생각되는 불연속적인 침윤을 나타냈다.
특정 연마 파라미터를 시험하여, 웨이퍼 아래쪽의 배압을 포함하는 제거 속도 프로파일에 대한 이들의 효과를 결정하였다. 3 psi의 배압 및 200 mL/분 슬러리 유속의 슬러리 유속을 통해 더욱 균일한 제거 속도를 달성하였다.
평탄화로도 지칭되는 웨이퍼 연마를, 10분의 표준 패드 컨디셔닝 주기 후 10개 충전제 웨이퍼 (6개 산화물 충전제 및 4개 구리 충전제)에 이어 제거 속도 평가를 위한 구리 모니터 웨이퍼의 평탄화에 의해 평가하였다. 이에 이어 연속적으로 2개 초과의 구리 충전제 웨이퍼 및 제2 구리 모니터 웨이퍼가 이어졌다. 본 발명의 패드 P-1의 경우, 순차적으로 3번째인 구리 모니터 웨이퍼를 연마하였다. 모든 CMP 공정 조건은 상기 기재된 바와 같이 결정된 패드의 최적 조건을 기준으로 하였다. 정확한 결함 측정을 얻기 위해 표준 세척 방법을 사용하여 웨이퍼를 세척하였다.
언급된 예비 연마 순서로 구리 모니터 웨이퍼를 연마하고, 이들의 제거 속도 프로파일을 측정하였다. P-1 및 C-1 패드에 의해 연마된 웨이퍼에 대해 결함 분석의 스크린 포착을 얻었다. 결과를 표 4에 나타냈다.
Figure 112011103305569-pct00005
상기 실험 결과는 구리 평탄화의 경우, IC 1000 CMP 패드가 약 9,400 Å/분의 제거 속도, 약 4%의 WIWNU, 약 4,000개의 총 결함 (0.25 μm 컷오프)을 제공하였다는 것을 나타낸다. 본 발명의 패드 P-1은 크게 감소된 총 결함 (800 내지 1,000개)과 함께 필적하는 제거 속도 (약 9,500 Å/분) 및 WIWNU (약 4%)를 나타냈다. 이는 IC 1000 패드로 연마된 웨이퍼에 비해 4배 감소한 것이다. 결함 분석을 위한 컷오프를 0.25 ㎛에서 0.20 ㎛로 변경하면 (통과하기에 더욱 어려운 시험), 본 발명의 샘플에 대한 결함 수의 감소가 훨씬 더 현저하였다: 종래 기술 상부 패드의 경우 약 31,000개의 총 결함 및 본 발명의 패드의 경우 약 2,600 내지 4,000개의 총 결함. 이러한 결과는 본 발명의 CMP 패드의 탁월한 연마 성능이 산업 표준에 맞는 CMP 패드에 비해 개선된 성능을 제공하였다는 것을 나타냈다.
표 4에 나타낸 결과 이외에, 연마 동안 IR 열 게이지를 사용하여 패드 표면의 연마 온도를 측정하였다. 비교 패드 C-1은 온도가 125℉ (52.7℃)인 반면에, 본 발명의 패드 P-1은 119℉ (48.3℃)로 온도가 더 낮았다. 비교 패드 C-1 및 표 3의 제형을 사용하여 제조한 패드의 또다른 샘플을 사용하여 수행한 결과 연마 동안 표면 온도가 120℉ (48.9℃) 및 110°F (43.3℃)이었다.
연장된 연마가 본 발명의 패드의 결함, 제거 속도 또는 균일성에 영향을 미치는지 결정하기 위해, 실시예 1의 제형을 사용하여 제조한 사전에 시험한 패드 P-1을 사용하여 표 5에 언급된 추가적인 웨이퍼를 연마하였다. 절차는 추가적인 2개의 산화물 충전제에 이어 추가적인 2개의 구리 충전제, 이후 구리 모니터 웨이퍼를 순차적으로 연마하는 것이었다. 상기 주기를 4번 반복하였다. 따라서, 예를 들면, 마지막 모니터 웨이퍼 7의 경우, 표 4의 연속하는 연마 이외에 패드 P-1을 하기 순서의 웨이퍼를 추가적으로 연마하였다: 2개의 산화물 충전제, 2개의 구리 충전제, 모니터 웨이퍼 번호 4, 2개의 산화물 충전제, 2개의 구리 충전제, 모니터 웨이퍼 번호 5, 2개의 산화물 충전제, 2개의 구리 충전제, 모니터 웨이퍼 번호 6, 2개의 산화물 충전제, 2개의 구리 충전제, 모니터 웨이퍼 번호 7. 결과를 하기 표 5에 나타냈다.
Figure 112011103305569-pct00006
표 5의 결과는 어떠한 명백한 열화 또는 다른 경향도 나타내지 않았다. 웨이퍼 7의 제거 속도는 나머지에 경우 평균 약 9,500 Å/분인데 비해 약 10,000 Å/분으로 약간 높았다. 또한, 하나의 웨이퍼 (웨이퍼 번호 5)의 총 결함은 나머지의 결함의 2배를 초과하는 약 2,000이었고, 이는 연마 패드에 의해서기 보다는 샘플 웨이퍼에 의해 야기된 것일 수 있었다.
실시예 2
소수성 입자를 함유하는 다양한 제형을 제조하였다. 도 1은 PTFE 미립자 없이 본원에 기재된 실시예에 따라 일반적으로 제조된 폴리우레탄 물질의 주사 전자 현미경 (SEM)을 나타내고, 도 2는 PTFE 미립자를 포함하는 유사한 제형을 나타낸다. SEM 영상를 근거하여, 폴리우레탄 발포체 중의 PTFE 미립자는 보다 작고 더욱 균일한 셀을 생성하는 일반적인 효과가 있는 것을 관찰할 수 있다.
상기 기재된 표면 에너지 시험으로 도 2의 폴리우레탄 물질의 스킨 표면을 측정하였다. 접촉각 (CA) 및 표면 에너지에 대한 결과를 표 6에 나타냈다.
Figure 112011103305569-pct00007
따라서, 소수성 입자의 존재가 폴리우레탄 물질의 표면 에너지를 낮춘다고 생각된다. CMP 연마 패드를 형성시에, 생성된 그대로의 스킨 표면을 연삭할 수 있으며, 이는 폴리우레탄의 측정된 표면 에너지를 변화시킬 수 있다.
실시예 3 내지 6
본 실시예는 폴리우레탄 물질을 형성하기 위한 반응 혼합물의 다양한 성분의 농도를 변화시킴으로써, CMP 연마에 사용하기 위한 폴리우레탄 물질의 모듈러스 특성을 조절하는 것을 예시한다. 표 7에 나타난 2개의 제형을 기재로 한 상부 패드를 제조하였다.
Figure 112011103305569-pct00008
실시예 3에 따라 제조한 미세다공성 상부 패드는 상기 실시예 1의 제형과 유사하였다. 실시예 4는 더욱 견고한 물질을 위한 제형이었다. 실시예 4의 보다 견고한 물질은 상대적으로 높은 비율의 저분자량 사슬 연장제를 함유하였고, 실시예 3의 보다 연성의 물질은 비교적으로 낮은 비율의 저분자량 사슬 연장제를 함유하였다.
이후, 다양한 물질에 대해 동적 기계적 분석을 하였다. 화학적 기계적 연마는 통상적으로 상온 미만에서 수행하지 않기 때문에, 20 및 50℃에 대한 결과를 실시예 3 및 4 및 또한 비교 연마 패드, C-2 (롬 앤 하스로부터의 IC 1000 상부 패드)에 대해 하기에 나타냈다. 결과를 표 8에 나타냈다.
Figure 112011103305569-pct00009
따라서, 표 8의 결과를 근거하여, 비교적 높은 저장 모듈러스 및 낮은 tan δ 및/또는 낮은 KEL을 동시에 갖는 연마 패드를 제조하였다는 것을 발견하였고, 여기서 KEL 비율 및/또는 tan δ 비율은 최대 50℃의 관련 온도 범위에서 물리적 특성 변화가 상대적으로 낮다는 것을 입증하였다. 이러한 특성이 연마 동안 생성되는 보다 낮은 온도 뿐만 아니라, 보다 낮은 결함 수준에서의 유리한 연마 효율과 관련이 있다는 것을 발견하였다. 본 발명의 실시예 3 및 비교 실시예 C-2A에 대한 탄젠트 델타 대 온도의 그래프를 도 3에 나타냈다. 이 그래프는 본 발명의 조성물의 탄젠트 델타는 20℃ 내지 50℃의 범위에서 0.070 미만이라는 것을 나타낸다.
모듈러스, tan δ 및 다른 파라미터간의 관계를 추가로 시험하기 위해, 모듈러스가 보다 낮은 상부 패드 및 모듈러스가 보다 높은 상부 패드를 표 9에 나타난 제형으로 형성하였다.
Figure 112011103305569-pct00010
특히, 실시예 5에 따라 제조한 상부 패드는 모듈러스가 보다 낮은 (보다 연성인) 폴리우레탄이었고, 실시예 6에 따라 제조한 상부 패드는 모듈러스가 보다 높은 (보다 견고한) 폴리우레탄이었다. 이후, 이들 상부 패드의 물질에 대해 상기와 같이 동적 기계적 분석을 하였다. 더불어, 실시예 3 및 4의 제형의 추가의 샘플을 시험하였다. 각각의 패드 물질의 다수의 샘플 (A, B 등)을 시험하였고, 그 결과를 표 10에 나타냈다.
Figure 112011103305569-pct00011
표 10의 결과를 근거하여, 비교적 보다 높은 저장 모듈러스 및 상대적으로 보다 낮은 tan δ 및/또는 낮은 KEL의 개선된 관계를 갖는 연마 패드에 대해 재현할 수 있는 결과가 얻어질 수 있다는 것을 발견하였다. 그러나, 보다 연성의 패드는 보다 높은 tan δ를 나타내는 경향이 있고, 보다 견고한 패드는 상대적으로 보다 낮은 tan δ를 나타내는 경향이 있다. 마지막으로, 목적하는 바와 같이, KEL 비율 및/또는 tan δ 비율은 최대 50℃의 관련 온도 범위에서 물리적 특성 변화가 상대적으로 낮다는 것을 입증하였다. 그러나, 특정 적용을 위한 상부 패드의 목적하는 견고함은 연마되는 특정한 물질 및 목적하는 연마 속도 및 결함 수준에 따라 좌우될 수 있다. 본 발명의 중요한 이점은 동일한 제형으로 다양한 밀도 및 그에 따른 다양한 모듈러스를 생성하는 능력이다. 소정의 제형에서의 보다 높은 밀도는 보다 적은 셀과 함께 보다 높은 모듈러스를 생성할 것이다. 따라서, 패드의 기계적 및 연마 성능 특성은 조성 및 밀도를 독립적으로 제어함으로써 조절할 수 있다.
본원에서 사용된 단수 형태는 문맥상 명백히 달리 지시되지 않는 한 복수형 지시 대상을 포함한다. 동일한 특징을 언급하거나 또는 동일한 성분의 양을 나타내는 모든 범위의 끝점은 범위 전체 뿐만 아니라, 독립적으로 결합가능하며 언급한 끝점을 포함한다. 용어 "제1", "제2" 등은 임의의 순서, 양 또는 중요성을 나타내지 않고, 오히려 하나의 요소를 또다른 것과 구분하기 위해 사용된다. 모든 참조문헌들은 참조로 본원에 포함된다.
본 실시예 및 실시양태는 예시적이고 제한적이지 않은 것으로 간주되어야 하며, 본 발명은 본원에 제공된 세부사항에 제한되지 않고, 첨부된 특허청구범위의 범위 및 등가물 내에서 변경될 수 있다.

Claims (28)

  1. 밀도가 640 내지 1200 kg/m3이고, 평균 직경이 20 내지 200 ㎛인 다수의 셀을 갖는 폴리우레탄 발포체를 포함하고,
    50℃에서 KEL이 1 내지 500 1/Pa이고,
    20℃ 내지 50℃의 범위에서 저장 모듈러스가 100 MPa 초과이고,
    20℃ 내지 50℃의 범위에서 tan δ가 0.070 미만이고,
    50℃에서의 tan δ: 20℃에서의 tan δ의 비율이 1.2 내지 3.0인,
    반도체 웨이퍼 연마용 연마 패드를 형성하기 위한 폴리우레탄층.
  2. 제1항에 있어서, 비가수분해성 실리콘 글리콜 공중합체를 포함하는 계면활성제를 추가로 포함하는 폴리우레탄층.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 플루오로카본 반복 단위 또는 실록산 반복 단위를 포함하는 소수성 중합체를 추가로 포함하는 폴리우레탄층.
  4. 제3항에 있어서, 소수성 중합체가 폴리(테트라플루오로에틸렌)인 것인 폴리우레탄층.
  5. 제3항에 있어서, 제조된 그대로의 폴리우레탄층의 표면 에너지가 18 내지 30 mN/m인 폴리우레탄층.
  6. 제3항의 폴리우레탄층을 포함하는, 반도체 웨이퍼 연마용 연마 패드.
  7. 제6항에 있어서, 0.25 ㎛ 컷오프 (cutoff)를 기준으로 하여 3500 미만의 결함률을 나타내는 연마 패드.
  8. 제6항에 있어서, 연마 표면으로부터 스킨을 제거하기 위해 연마 패드의 연마 표면이 연삭된 연마 패드.
  9. 제8항에 있어서, 연마 패드의 연마 표면이 홈을 추가로 포함하는 것인 연마 패드.
  10. 제6항에 있어서, 서브패드에 완전히 결합되는 폴리우레탄층을 포함하는 복합 패드이며, 서브패드가 폴리우레탄 발포체 또는 또다른 중합체를 포함하고, 폴리우레탄층이 연마 층으로서 작용하는 연마 패드.
  11. 규소 웨이퍼의 표면에 대해 미립자 매질을 적용하고, 상기 표면에 대해 제6항의 연마 패드를 회전하는 것을 포함하는, 규소 웨이퍼의 연마 방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11628535B2 (en) 2019-09-26 2023-04-18 Skc Solmics Co., Ltd. Polishing pad, method for manufacturing polishing pad, and polishing method applying polishing pad

Families Citing this family (81)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8183195B2 (en) * 2007-02-14 2012-05-22 Avantor Performance Materials, Inc. Peroxide activated oxometalate based formulations for removal of etch residue
KR101396232B1 (ko) * 2010-02-05 2014-05-19 한양대학교 산학협력단 상변화 물질 연마용 슬러리 및 이를 이용한 상변화 소자 제조 방법
US20120017935A1 (en) * 2010-07-21 2012-01-26 International Business Machines Corporation Magnetic tape head cleaning
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
JP2013086217A (ja) * 2011-10-19 2013-05-13 Dic Corp 研磨パッド用ウレタン樹脂組成物、ポリウレタン研磨パッド及びポリウレタン研磨パッドの製造方法
KR101267982B1 (ko) * 2011-12-13 2013-05-27 삼성코닝정밀소재 주식회사 반도체 기판의 연마방법 및 반도체 기판의 연마장치
KR101532896B1 (ko) * 2012-03-20 2015-06-30 제이에이치 로드스 컴퍼니, 인크 자가-컨디셔닝 연마 패드 및 이를 제조하는 방법
US20150140906A1 (en) * 2012-04-27 2015-05-21 Fujimi Incorporated Cleaning agent for alloy material, and method for producing alloy material
US8956974B2 (en) * 2012-06-29 2015-02-17 Micron Technology, Inc. Devices, systems, and methods related to planarizing semiconductor devices after forming openings
JP5900196B2 (ja) * 2012-07-05 2016-04-06 株式会社Sumco ウェーハの片面研磨方法およびウェーハの片面研磨装置
KR20150065757A (ko) * 2012-10-03 2015-06-15 가부시키가이샤 후지미인코퍼레이티드 연마 방법 및 합금 재료의 제조 방법
KR101850112B1 (ko) * 2012-12-26 2018-04-19 한화테크윈 주식회사 그래핀, 그래핀 제조용 조성물 및 이를 이용한 그래핀의 제조 방법
DE102013203116A1 (de) * 2013-02-26 2014-08-28 Robert Bosch Gmbh Schleifmittelvorrichtung
TW201507814A (zh) * 2013-08-16 2015-03-01 San Fang Chemical Industry Co 製造硏磨墊及硏磨裝置之方法
US9102034B2 (en) 2013-08-30 2015-08-11 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Method of chemical mechanical polishing a substrate
WO2015046203A1 (ja) * 2013-09-30 2015-04-02 富士紡ホールディングス株式会社 保持パッド
KR101800650B1 (ko) * 2013-12-25 2017-11-23 디아이씨 가부시끼가이샤 연마 패드
US9463550B2 (en) * 2014-02-19 2016-10-11 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Method of manufacturing chemical mechanical polishing layers
US10344244B2 (en) * 2014-03-14 2019-07-09 Hrl Laboratories, Llc Low-friction and low-adhesion materials and coatings
JP6341758B2 (ja) * 2014-05-30 2018-06-13 株式会社クラレ 研磨パッド
US9259821B2 (en) * 2014-06-25 2016-02-16 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Chemical mechanical polishing layer formulation with conditioning tolerance
US9649741B2 (en) * 2014-07-07 2017-05-16 Jh Rhodes Company, Inc. Polishing material for polishing hard surfaces, media including the material, and methods of forming and using same
US9873180B2 (en) 2014-10-17 2018-01-23 Applied Materials, Inc. CMP pad construction with composite material properties using additive manufacturing processes
KR102630261B1 (ko) 2014-10-17 2024-01-29 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 애디티브 제조 프로세스들을 이용한 복합 재료 특성들을 갖는 ｃｍｐ 패드 구성
US9776361B2 (en) 2014-10-17 2017-10-03 Applied Materials, Inc. Polishing articles and integrated system and methods for manufacturing chemical mechanical polishing articles
US10875153B2 (en) 2014-10-17 2020-12-29 Applied Materials, Inc. Advanced polishing pad materials and formulations
US11745302B2 (en) 2014-10-17 2023-09-05 Applied Materials, Inc. Methods and precursor formulations for forming advanced polishing pads by use of an additive manufacturing process
US20160144477A1 (en) * 2014-11-21 2016-05-26 Diane Scott Coated compressive subpad for chemical mechanical polishing
JP6600149B2 (ja) * 2015-04-03 2019-10-30 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
KR101600393B1 (ko) * 2015-05-20 2016-03-07 에프엔에스테크 주식회사 연마 패드 및 이의 제조 방법
CN105108617B (zh) * 2015-08-20 2017-05-10 宏旺投资集团有限公司 不锈钢板镜面加工方法及采用的抛光机
EP3352944B1 (en) * 2015-09-25 2022-10-26 CMC Materials, Inc. Polyurethane cmp pads having a high modulus ratio
JP6588785B2 (ja) * 2015-10-02 2019-10-09 富士紡ホールディングス株式会社 研磨パッド
WO2017073556A1 (ja) * 2015-10-27 2017-05-04 富士紡ホールディングス株式会社 ラッピング材及びその製造方法、並びに、研磨物の製造方法
WO2017074773A1 (en) 2015-10-30 2017-05-04 Applied Materials, Inc. An apparatus and method of forming a polishing article that has a desired zeta potential
US10593574B2 (en) 2015-11-06 2020-03-17 Applied Materials, Inc. Techniques for combining CMP process tracking data with 3D printed CMP consumables
US10391605B2 (en) 2016-01-19 2019-08-27 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for forming porous advanced polishing pads using an additive manufacturing process
WO2018012468A1 (ja) * 2016-07-12 2018-01-18 株式会社ノリタケカンパニーリミテド 研磨体およびその製造方法
KR101911498B1 (ko) 2016-12-14 2018-10-24 에프엔에스테크 주식회사 연마 패드 및 이의 제조 방법
US10293456B2 (en) * 2017-04-19 2019-05-21 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Aliphatic polyurethane optical endpoint detection windows and CMP polishing pads containing them
US11471999B2 (en) 2017-07-26 2022-10-18 Applied Materials, Inc. Integrated abrasive polishing pads and manufacturing methods
WO2019032286A1 (en) 2017-08-07 2019-02-14 Applied Materials, Inc. ABRASIVE DISTRIBUTION POLISHING PADS AND METHODS OF MAKING SAME
US10731270B2 (en) 2017-08-24 2020-08-04 Seagate Technology Llc Method of removing particles from an electronic component
US11179822B2 (en) * 2017-08-31 2021-11-23 Hubei Dinghui Microelectronics Materials Co., Ltd Polyurethane polishing layer, polishing pad comprising polishing layer, method for preparing polishing layer and method for planarizing material
JP6968651B2 (ja) * 2017-10-12 2021-11-17 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
KR102634300B1 (ko) * 2017-11-30 2024-02-07 솔브레인 주식회사 연마용 슬러리 조성물 및 고단차 반도체 박막의 연마 방법
CN108281760A (zh) * 2017-12-28 2018-07-13 广东楚天龙智能卡有限公司 一种制作天线的方法
KR102228537B1 (ko) 2018-03-23 2021-03-15 주식회사 엘지화학 백 그라인딩 테이프
US10920105B2 (en) 2018-07-27 2021-02-16 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Materials and methods for chemical mechanical polishing of ruthenium-containing materials
KR20210042171A (ko) 2018-09-04 2021-04-16 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 진보한 폴리싱 패드들을 위한 제형들
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
US10569384B1 (en) * 2018-11-06 2020-02-25 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Chemical mechanical polishing pad and polishing method
US10464188B1 (en) * 2018-11-06 2019-11-05 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Chemical mechanical polishing pad and polishing method
US20200171623A1 (en) * 2018-11-30 2020-06-04 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Wafer backside cleaning apparatus and method of cleaning wafer backside
US11577360B2 (en) 2019-06-10 2023-02-14 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Cationic fluoropolymer composite polishing method
US20200384601A1 (en) 2019-06-10 2020-12-10 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc Thin film fluoropolymer composite cmp polishing pad
US11285577B2 (en) 2019-06-10 2022-03-29 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Thin film fluoropolymer composite CMP polishing method
US11712777B2 (en) * 2019-06-10 2023-08-01 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Cationic fluoropolymer composite polishing pad
US11491605B2 (en) 2019-06-10 2022-11-08 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Fluopolymer composite CMP polishing method
US11638978B2 (en) * 2019-06-10 2023-05-02 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Low-debris fluopolymer composite CMP polishing pad
CN112571273B (zh) * 2019-09-29 2023-11-24 Sk恩普士有限公司 抛光垫、该抛光垫的制造方法及使用该抛光垫的抛光方法
KR102298112B1 (ko) * 2019-11-20 2021-09-03 에스케이씨솔믹스 주식회사 연마패드용 조성물, 연마패드 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조방법
TWI827890B (zh) * 2019-10-23 2024-01-01 南韓商Ｓｋ恩普士股份有限公司 用於研磨墊之組成物及研磨墊
KR102287923B1 (ko) * 2019-10-30 2021-08-09 에스케이씨솔믹스 주식회사 연마패드, 이의 제조방법, 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조방법
US11813712B2 (en) 2019-12-20 2023-11-14 Applied Materials, Inc. Polishing pads having selectively arranged porosity
US11806829B2 (en) 2020-06-19 2023-11-07 Applied Materials, Inc. Advanced polishing pads and related polishing pad manufacturing methods
TWI728850B (zh) * 2020-06-30 2021-05-21 羅貴清 廢塑膠熱裂解系統及以該系統熱裂解廢塑膠的方法
US11878389B2 (en) 2021-02-10 2024-01-23 Applied Materials, Inc. Structures formed using an additive manufacturing process for regenerating surface texture in situ
US11548114B1 (en) 2021-09-11 2023-01-10 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Compressible non-reticulated polyurea polishing pad
US11897082B2 (en) 2021-09-11 2024-02-13 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Heterogeneous fluoropolymer mixture polishing pad
CN116262329A (zh) * 2021-12-13 2023-06-16 湖北鼎汇微电子材料有限公司 一种抛光垫
CN114750467B (zh) * 2022-03-18 2023-08-15 安徽禾臣新材料有限公司 一种半导体加工用无蜡垫及其制备方法
US12337439B2 (en) * 2022-08-15 2025-06-24 Applied Materials, Inc. Multiple disk pad conditioner
CN115716985B (zh) * 2022-11-24 2023-07-14 上海皆利新材料科技有限公司 一种无卤阻燃聚氨酯弹性体及其制备方法
CN116000799B (zh) * 2022-12-20 2023-09-22 南通北风橡塑制品有限公司 一种防静电聚氨酯抛光垫及其制备方法
CN115873207B (zh) * 2023-02-17 2023-06-27 山东一诺威聚氨酯股份有限公司 高性能cmp聚氨酯抛光垫及其制备方法
CN116444977B (zh) * 2023-06-16 2023-09-05 山东一诺威聚氨酯股份有限公司 聚氨酯弹性体及利用其制备抛光磨块的方法
CN116808502B (zh) * 2023-06-29 2024-03-19 烟台大学 一种废革屑提取含铬胶原蛋白液除铬降氨剂制备及应用
CN117020935B (zh) * 2023-09-06 2024-04-26 中山大学 一种聚氨酯抛光垫及其制备方法与应用
CN116872080B (zh) * 2023-09-06 2023-12-05 中山大学 一种用于制备抛光垫的抛光层及其制备方法与应用
WO2025093967A1 (en) * 2023-10-31 2025-05-08 3M Innovative Properties Company Hydrophobic surface modification of polishing pads

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006115924A1 (en) * 2005-04-25 2006-11-02 Cabot Microelectronics Corporation Multi-layer polishing pad material for cmp
US20090053976A1 (en) * 2005-02-18 2009-02-26 Roy Pradip K Customized Polishing Pads for CMP and Methods of Fabrication and Use Thereof
US20090062414A1 (en) * 2007-08-28 2009-03-05 David Picheng Huang System and method for producing damping polyurethane CMP pads

Family Cites Families (82)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2602783A (en) 1949-01-14 1952-07-08 Lockheed Aircraft Corp Cellular foamed alkyd-diisocyanate resins
US2591884A (en) 1949-02-17 1952-04-08 Lockheed Aircraft Corp Alkyd resin-diisocyanate cellular foamed plastics
US2621166A (en) 1949-02-23 1952-12-09 Bayer Ag Synthetic polymers
US2698838A (en) 1950-09-23 1955-01-04 Lockheed Aircraft Corp Heat resistant oxalate-alkyd-isocyanate cellular plastics
BE519014A (ko) 1952-04-10
DE831772C (de) 1952-11-18 1952-02-18 Bayer Ag Verfahren zur Herstellung hochmolekularer vernetzter Kunststoffe
US2811493A (en) 1953-05-11 1957-10-29 Lockheed Aircraft Corp Elastomeric cellular products obtained from alkyd resin-diisocyanate mixture
GB760782A (en) 1953-08-19 1956-11-07 Bayer Ag Process for the production of foamed products based on polyisocyanates
US2866762A (en) 1953-08-19 1958-12-30 Bayer Ag Process for preparing polyurethane foams employing tertiary amine catalysts
US2866774A (en) 1953-09-23 1958-12-30 Univ Notre Dame Polyether polyurethane rubber
US2833730A (en) 1953-09-30 1958-05-06 Du Pont Arylene diisocyanate-fatty acid triglyceride-polyol cellular materials and process of producing same
US2878601A (en) 1954-02-12 1959-03-24 Gen Mills Inc Push button steam iron
BE536296A (ko) 1954-03-22
IT535373A (ko) 1954-06-10
US2877212A (en) 1954-10-11 1959-03-10 Du Pont Polyurethanes from difunctional polymers of conjugated dienes
US2870097A (en) 1955-07-01 1959-01-20 Du Pont Process for the preparation of polymeric acetals
US2779689A (en) 1955-07-19 1957-01-29 Pittsburgh Plate Glass Co Forming foamed polyurethane resins
BE550103A (ko) 1955-08-04
US2850476A (en) 1955-09-26 1958-09-02 Goodyear Tire & Rubber Accelerators
US3169945A (en) 1956-04-13 1965-02-16 Union Carbide Corp Lactone polyesters
US2902473A (en) 1956-05-17 1959-09-01 Dow Corning Polyesters of fluorinated glycols and phthalic acids
US2911390A (en) 1956-05-17 1959-11-03 Dow Corning Fluorinated polyurethane resins
US2846458A (en) 1956-05-23 1958-08-05 Dow Corning Organosiloxane ethers
US2868824A (en) 1956-08-09 1959-01-13 Dow Corning Polymeric organosiloxanes
US2962524A (en) 1957-04-18 1960-11-29 Chich
NL245622A (ko) * 1958-11-24
US3021317A (en) 1959-12-03 1962-02-13 Union Carbide Corp Polymerization of cyclic esters
US3021309A (en) 1959-12-03 1962-02-13 Union Carbide Corp Polymerization of cyclic esters
US3057901A (en) 1960-05-13 1962-10-09 Dow Corning Hydroxyether organosilicon compounds
GB1022434A (en) 1961-11-28 1966-03-16 Union Carbide Corp Improvements in and relating to polymers
US4210697A (en) * 1978-09-15 1980-07-01 Pall Corporation Process for preparing hydrophobic porous fibrous sheet material of high strength and porosity and product
US4588420A (en) * 1982-07-22 1986-05-13 Superior Finishers, Inc. Methods of manufacturing abrasive articles
US4439473A (en) * 1982-09-30 1984-03-27 Jerry Lippman Hydrophobic foam fabric coating
US4876019A (en) * 1983-02-16 1989-10-24 The Dow Chemical Company Internal mold release compositions
JPH01193166A (ja) 1988-01-28 1989-08-03 Showa Denko Kk 半導体ウェハ鏡面研磨用パッド
US5489233A (en) 1994-04-08 1996-02-06 Rodel, Inc. Polishing pads and methods for their use
US5893796A (en) 1995-03-28 1999-04-13 Applied Materials, Inc. Forming a transparent window in a polishing pad for a chemical mechanical polishing apparatus
US5533923A (en) * 1995-04-10 1996-07-09 Applied Materials, Inc. Chemical-mechanical polishing pad providing polishing unformity
US5733945A (en) 1995-07-20 1998-03-31 Rogers Corporation Process for manufacturing polyurethane using a metal acetyl acetonate/acetyl acetone catalyst system and the product made therefrom
US6372810B2 (en) * 1996-01-19 2002-04-16 The Dow Chemical Company Mechanically frothed and chemically blown polyurethane foam
US5721284A (en) * 1996-12-20 1998-02-24 The Dow Chemical Company Open-celled rigid polyurethane foam
US6022268A (en) 1998-04-03 2000-02-08 Rodel Holdings Inc. Polishing pads and methods relating thereto
US6514301B1 (en) * 1998-06-02 2003-02-04 Peripheral Products Inc. Foam semiconductor polishing belts and pads
CN1158165C (zh) * 1998-08-28 2004-07-21 东丽株式会社 抛光垫
DE69906819T2 (de) * 1998-12-29 2004-02-05 Dow Global Technologies, Inc., Midland Polyurethanschäume hergestellt aus mechanisch aufgeschaumten polyurethandispersionen
TWI228522B (en) * 1999-06-04 2005-03-01 Fuji Spinning Co Ltd Urethane molded products for polishing pad and method for making same
US6454634B1 (en) * 2000-05-27 2002-09-24 Rodel Holdings Inc. Polishing pads for chemical mechanical planarization
WO2001096434A1 (fr) * 2000-06-13 2001-12-20 Toyo Tire & Rubber Co., Ltd. Procede de production de mousse de polyurethanne, mousse de polyurethanne et feuille abrasive
US6635688B2 (en) 2000-06-28 2003-10-21 World Properties, Inc. Composite polyurethane foams and method of manufacture thereof
US6706383B1 (en) * 2001-11-27 2004-03-16 Psiloquest, Inc. Polishing pad support that improves polishing performance and longevity
CN100496896C (zh) * 2000-12-01 2009-06-10 东洋橡膠工业株式会社 研磨垫
JP4115124B2 (ja) * 2000-12-08 2008-07-09 株式会社クラレ 熱可塑性ポリウレタン発泡体およびその製造方法並びに該発泡体からなる研磨パッド
KR100790427B1 (ko) * 2001-04-09 2008-01-02 도요 고무 고교 가부시키가이샤 폴리우레탄 조성물 및 연마 패드
US6645263B2 (en) * 2001-05-22 2003-11-11 3M Innovative Properties Company Cellular abrasive article
JP2003062748A (ja) * 2001-08-24 2003-03-05 Inoac Corp 研磨用パッド
US6913517B2 (en) 2002-05-23 2005-07-05 Cabot Microelectronics Corporation Microporous polishing pads
CN1318469C (zh) * 2002-11-18 2007-05-30 东省A&T株式会社 具有微孔的聚氨酯泡沫的制备方法和由此获得的抛光垫
JP2004188584A (ja) * 2002-11-25 2004-07-08 Sumitomo Bakelite Co Ltd 溝付き研磨パッド
US20060189269A1 (en) 2005-02-18 2006-08-24 Roy Pradip K Customized polishing pads for CMP and methods of fabrication and use thereof
US7704125B2 (en) * 2003-03-24 2010-04-27 Nexplanar Corporation Customized polishing pads for CMP and methods of fabrication and use thereof
US20040224622A1 (en) * 2003-04-15 2004-11-11 Jsr Corporation Polishing pad and production method thereof
US6884156B2 (en) 2003-06-17 2005-04-26 Cabot Microelectronics Corporation Multi-layer polishing pad material for CMP
JP4189963B2 (ja) * 2003-08-21 2008-12-03 東洋ゴム工業株式会社 研磨パッド
US20050042976A1 (en) * 2003-08-22 2005-02-24 International Business Machines Corporation Low friction planarizing/polishing pads and use thereof
US8066552B2 (en) * 2003-10-03 2011-11-29 Applied Materials, Inc. Multi-layer polishing pad for low-pressure polishing
SG111222A1 (en) 2003-10-09 2005-05-30 Rohm & Haas Elect Mat Polishing pad
US6918821B2 (en) * 2003-11-12 2005-07-19 Dow Global Technologies, Inc. Materials and methods for low pressure chemical-mechanical planarization
US7338983B2 (en) 2004-02-10 2008-03-04 World Properties, Inc. Low density polyurethane foam, method of producing, and articles comprising the same
US7059936B2 (en) * 2004-03-23 2006-06-13 Cabot Microelectronics Corporation Low surface energy CMP pad
US7204742B2 (en) 2004-03-25 2007-04-17 Cabot Microelectronics Corporation Polishing pad comprising hydrophobic region and endpoint detection port
JP4475404B2 (ja) 2004-10-14 2010-06-09 Ｊｓｒ株式会社 研磨パッド
JP2006142439A (ja) * 2004-11-22 2006-06-08 Sumitomo Bakelite Co Ltd 研磨パッドおよびこれを用いた研磨方法
WO2006089293A1 (en) * 2005-02-18 2006-08-24 Neopad Technologies Corporation Customized polishing pads for cmp and methods of fabrication and use thereof
US7435364B2 (en) * 2005-04-11 2008-10-14 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Method for forming a porous polishing pad
WO2006123559A1 (ja) * 2005-05-17 2006-11-23 Toyo Tire & Rubber Co., Ltd. 研磨パッド
US20070010175A1 (en) * 2005-07-07 2007-01-11 San Fang Chemical Industry Co., Ltd. Polishing pad and method of producing same
JP5193595B2 (ja) * 2005-09-22 2013-05-08 株式会社クラレ 高分子材料、それから得られる発泡体及びこれらを用いた研磨パッド
US7169030B1 (en) * 2006-05-25 2007-01-30 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Chemical mechanical polishing pad
JP4950564B2 (ja) * 2006-06-09 2012-06-13 株式会社クラレ 高分子材料、それから得られる発泡体およびこれらを用いた研磨パッド
JP4994894B2 (ja) * 2007-03-09 2012-08-08 株式会社クラレ 樹脂発泡体およびそれからなる研磨パッド
EP2135707A4 (en) * 2007-03-20 2013-10-09 Kuraray Co CUSHION FOR POLISHING DISC AND CUSHIONING POLISHING DISC
US8052507B2 (en) * 2007-11-20 2011-11-08 Praxair Technology, Inc. Damping polyurethane CMP pads with microfillers

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090053976A1 (en) * 2005-02-18 2009-02-26 Roy Pradip K Customized Polishing Pads for CMP and Methods of Fabrication and Use Thereof
WO2006115924A1 (en) * 2005-04-25 2006-11-02 Cabot Microelectronics Corporation Multi-layer polishing pad material for cmp
US20090062414A1 (en) * 2007-08-28 2009-03-05 David Picheng Huang System and method for producing damping polyurethane CMP pads

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11628535B2 (en) 2019-09-26 2023-04-18 Skc Solmics Co., Ltd. Polishing pad, method for manufacturing polishing pad, and polishing method applying polishing pad

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