KR102287235B1 - 가교도가 조절된 연마패드 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

일 구현예에 따른 연마패드는, 연마층을 구성하는 폴리우레탄계 수지의 중합 단위 중 하나로서 다관능성 저분자 화합물을 포함하여, 제조 과정에서 미반응 디이소시아네이트 모노머를 줄여 공정성 및 품질을 향상시키고 가교 밀도를 증대시킬 수 있다. 따라서, 상기 연마패드는 CMP 공정을 포함하는 반도체 소자의 제조 공정에 적용되어 우수한 품질의 웨이퍼 등의 반도체 소자를 제공할 수 있다.

Description

가교도가 조절된 연마패드 및 이의 제조방법{POLISHING PAD WITH CONTROLLED CROSSLINKING AND PREPARATION METHOD THEREOF}
구현예는 가교도가 조절된 연마패드 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 구현예는 화학적 기계적 연마(CMP) 공정에 적용될 수 있는 특성 및 성능을 갖도록 가교 밀도가 제어된 연마패드, 및 이를 제조하는 방법, 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조방법에 관한 것이다.
반도체 제조 공정 중 CMP 공정은, 웨이퍼(wafer)와 같은 반도체 기판을 헤드에 부착하고 정반(platen) 상에 형성된 연마패드의 표면에 접촉하도록 한 상태에서, 슬러리를 공급하여 반도체 기판의 표면을 화학적으로 반응시키면서 정반과 헤드를 상대운동시켜 기계적으로 반도체 기판의 표면의 요철부분을 평탄화하는 것이다.
연마패드는 이와 같은 CMP 공정에서 중요한 역할을 담당하는 필수적인 원부자재로서, 일반적으로 폴리우레탄계 수지로 이루어지고, 상기 폴리우레탄계 수지는 디이소시아네이트와 폴리올을 반응시켜 얻은 예비중합체, 경화제 및 발포제를 포함하는 조성물로부터 제조된다.
또한 연마패드는 표면에 슬러리의 큰 유동을 담당하는 그루브(groove)와 미세한 유동을 지원하는 포어(pore)를 구비하며, 상기 포어는 공극을 갖는 고상 발포제, 불활성 가스, 액상 재료, 섬유질 등을 이용하여 형성되거나, 또는 화학적 반응에 의해 가스를 발생시켜 형성된다.
한국 공개특허공보 제 2016-0027075 호
CMP 공정에서 사용되는 연마패드의 성능은 연마패드를 구성하는 폴리우레탄계 수지의 조성과 미세 포어의 입경, 및 연마패드의 경도, 인장강도, 신율 등의 물성에 의해 영향을 받는 것으로 알려져 있다. 특히 우레탄계 예비중합체(prepolymer)의 제조 및 경화 반응을 거치며 생성되는 다양한 화학 구조들 중에서, 가교에 의해 생성된 결합 단위들이 연마패드의 물성에 깊은 영향을 미치게 된다. 또한, 상기 우레탄계 예비중합체 내에 잔류하는 미반응 모노머에 따라 성질과 물성이 변할 수 있고, 이는 CMP 공정의 성능에 크게 영향을 미친다.
구체적으로, 우레탄계 예비중합체 내에 존재하는 미반응 디이소시아네이트 모노머는 연마패드의 제조를 위한 경화 과정에서 겔화 시간(gel time)을 필요 이상으로 단축시킴으로써 공정 제어를 어렵게 하고 최종 연마패드의 품질도 저하시킬 수 있다. 그러나, 원료 중 디이소시아네이트 투입량을 줄여서 미반응 디이소시아네이트 모노머를 저감시킬 경우 최종 연마패드의 경도, 인장강도 등의 기계적 물성도 낮아져 연마패드의 성능을 저하시킬 수 있다.
이에 본 발명자들이 연구한 결과, 연마패드의 제조 과정에서 원료에 다관능성 저분자 화합물을 일정량 포함시킬 경우, 우레탄계 예비중합체 내의 미반응 디이소시아네이트 모노머 함량을 낮추면서 가교 밀도를 증대시켜 기계적 물성을 향상시킴을 발견하였다.
따라서 구현예의 목적은 CMP 공정에 적용될 수 있는 특성 및 성능을 갖도록 가교 밀도가 조절된 연마패드, 이의 제조방법, 및 이를 포함하는 반도체 소자의 제조방법을 제공하는 것이다.
일 구현예에 따르면, 폴리우레탄계 수지를 포함하는 연마층을 포함하고, 상기 폴리우레탄계 수지는 중합 단위로서 디이소시아네이트, 폴리올 및 다관능성 저분자 화합물을 포함하고, 상기 다관능성 저분자 화합물은 500 이하의 분자량을 갖고, 상기 연마층은 상기 연마층의 부피 또는 중량을 기준으로 디메틸설폭사이드 중에서 100 % 내지 250 %의 팽윤율을 갖는, 연마패드가 제공된다.
다른 구현예에 따르면, 디이소시아네이트, 폴리올 및 다관능성 저분자 화합물을 반응시켜 우레탄계 예비중합체를 제조하는 단계; 및 상기 우레탄계 예비중합체에 경화제 및 발포제를 혼합 및 경화시켜 연마층을 얻는 단계를 포함하고, 상기 다관능성 저분자 화합물은 500 이하의 분자량을 갖고, 상기 연마층은 상기 연마층의 부피 또는 중량을 기준으로 디메틸설폭사이드 중에서 100 % 내지 250 %의 팽윤율을 갖는, 연마패드의 제조방법이 제공된다.
또 다른 구현예에 따르면, 연마패드를 이용하여 반도체 기판의 표면을 연마하는 단계를 포함하고, 상기 연마패드는 폴리우레탄계 수지를 포함하는 연마층을 포함하고, 상기 폴리우레탄계 수지는 중합 단위로서 디이소시아네이트, 폴리올 및 다관능성 저분자 화합물을 포함하고, 상기 다관능성 저분자 화합물은 500 이하의 분자량을 갖고, 상기 연마층은 상기 연마층의 부피 또는 중량을 기준으로 디메틸설폭사이드 중에서 100 % 내지 250 %의 팽윤율을 갖는, 반도체 소자의 제조방법이 제공된다.
상기 구현예에 따른 연마패드는, 연마층을 구성하는 폴리우레탄계 수지의 중합 단위로서 다관능성 저분자 화합물을 포함하여, 제조 과정에서 미반응 디이소시아네이트 모노머를 줄여 공정성 및 품질을 향상시키고 가교 밀도를 증대시킬 수 있다. 따라서, 상기 연마패드는 CMP 공정을 포함하는 반도체 소자의 제조 공정에 적용되어 우수한 품질의 웨이퍼 등의 반도체 소자를 제공할 수 있다.
도 1은 일 구현예에 따른 연마패드를 제조하기 위한 우레탄계 예비중합체의 반응에서, 다관능성 저분자 화합물이 중합 사슬들을 연결하면서 미반응 디이소시아네이트 모노머와 결합하는 것을 모식적으로 나타낸 것이다.
이하의 구현예의 설명에 있어서, 하나의 구성요소가 다른 구성요소의 상 또는 하에 형성되는 것으로 기재되는 것은, 하나의 구성요소가 다른 구성요소의 상 또는 하에 직접, 또는 또 다른 구성요소를 개재하여 간접적으로 형성되는 것을 모두 포함한다.
본 명세서에서 어떤 구성요소를 "포함"한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 그 외 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
또한, 본 명세서에 기재된 구성요소의 물성 값, 치수 등을 나타내는 모든 수치 범위는 특별한 기재가 없는 한 모든 경우에 "약"이라는 용어로 수식되는 것으로 이해하여야 한다.
본 명세서에서 단수 표현은 특별한 설명이 없으면 문맥상 해석되는 단수 또는 복수를 포함하는 의미로 해석된다.
본 명세서에서 "중합 단위"는 해당 중합체 또는 예비중합체를 제조하는 과정에 사용된 모노머, 올리고머 또는 첨가제로서, 해당 중합 사슬을 구성하는데 참여한 화합물 또는 이로부터 유래되어 중합 사슬을 실제 구성하는 단위를 의미한다.
[연마패드]
일 구현예에 따른 연마패드는 폴리우레탄계 수지를 포함하는 연마층을 포함하고, 상기 폴리우레탄계 수지는 중합 단위로서 디이소시아네이트, 폴리올 및 다관능성 저분자 화합물을 포함하고, 상기 다관능성 저분자 화합물은 500 이하의 분자량을 갖고, 상기 연마층은 상기 연마층의 부피 또는 중량을 기준으로 디메틸설폭사이드 중에서 100 % 내지 250 %의 팽윤율을 갖는다.
다관능성 저분자 화합물
상기 구현예에 따른 연마패드는, 상기 연마층을 구성하는 폴리우레탄계 수지의 중합 단위 중 하나로서 다관능성 저분자 화합물을 포함하여, 제조 과정에서 미반응 디이소시아네이트 모노머를 줄여 공정성 및 품질을 향상시키고 가교 밀도를 증대시킬 수 있다.
도 1은 일 구현예에 따른 연마패드를 제조하기 위한 우레탄계 예비중합체의 반응에서, 다관능성 저분자 화합물이 중합 사슬들을 연결하면서 미반응 디이소시아네이트 모노머와 결합하는 것을 모식적으로 나타낸 것이다.
도 1을 참조하여, (a) 먼저 중합 단위로서 디이소시아네이트, 폴리올 및 다관능성 저분자 화합물이 혼합되고, (b) 이들 중 디이소시아네이트 및 폴리올은 예비중합체 사슬을 형성하고, (c) 다관능성 저분자 화합물이 예비중합체 사슬들을 연결하면서 이와 함께 미반응 디이소시아네이트와 반응할 수 있다.
이에 따라 상기 폴리우레탄계 수지는 상기 디이소시아네이트와 반응된 다관능성 저분자 화합물; 및 상기 다관능성 저분자 화합물에 의해 가교된 중합 사슬을 포함할 수 있다.
상기 디이소시아네이트와 다관능성 저분자 화합물의 반응 및 상기 가교 반응은 NCO기와 OH기가 반응하여 우레탄 그룹(-NH-C(=O)-O-)을 형성하는 우레탄 반응을 포함한다. 또한 상기 가교 반응은 알로파네이트(allophanate) 그룹 또는 뷰렛(biuret) 그룹을 형성하는 가교 반응을 더 포함할 수 있다.
상기 다관능성 저분자 화합물은 말단에 2개 이상의 관능기를 갖는 분자량 500 이하의 화합물을 1종 이상 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 다관능성 저분자 화합물은 말단에 3개 이상, 3개 내지 10개, 3개 내지 7개, 또는 3개 내지 5개의 관능기를 포함할 수 있다.
이때 상기 관능기는 하이드록시기, 아민기 및 에폭시기로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
또한 상기 다관능성 저분자 화합물의 분자량은 400 이하, 300 이하, 200 이하, 150 이하, 또는 100 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 다관능성 저분자 화합물의 분자량은 15 내지 500, 30 내지 500, 50 내지 400, 50 내지 300, 또는 50 내지 200일 수 있다.
구체적으로, 상기 다관능성 저분자 화합물은 글리세린, 트리메틸올프로판, 에틸렌디아민, 디에탄올아민, 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라아민 및 디하이드로젠모노옥사이드로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 우레탄계 예비중합체는 상기 우레탄계 예비중합체의 중량을 기준으로 상기 다관능성 저분자 화합물을 0.1 중량% 내지 5 중량%로 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 우레탄계 예비중합체 내의 상기 다관능성 저분자 화합물의 함량은 0.1 중량% 내지 3 중량%, 0.1 중량% 내지 2 중량%, 2 중량% 내지 5 중량%, 또는 3 중량% 내지 5 중량%일 수 있다.
폴리우레탄계 수지
상기 연마층을 구성하는 폴리우레탄계 수지는 상기 디이소시아네이트, 폴리올 및 다관능성 저분자 화합물의 중합체를 포함한다.
상기 디이소시아네이트는 1종 이상의 방향족 디이소시아네이트 및/또는 1종 이상의 지방족 디이소시아네이트일 수 있으며, 예를 들어, 톨루엔 디이소시아네이트(toluene diisocyanate, TDI), 나프탈렌-1,5-디이소시아네이트(naphthalene-1,5-diisocyanate), 파라-페닐렌 디이소시아네이트(p-phenylene diisocyanate), 톨리딘 디이소시아네이트(tolidine diisocyanate), 디페닐메탄 디이소시아네이트(diphenylmethane diisocyanate, MDI), 헥사메틸렌 디이소시아네이트(hexamethylene diisocyanate, HDI), 디사이클로헥실메탄 디이소시아네이트(dicyclohexylmethane diisocyanate, H12MDI), 및 이소포론 디이소시아네이트(isophorone diisocyanate)로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있다.
구체적인 예로서, 상기 디이소시아네이트는 1종 이상의 방향족 디이소시아네이트를 포함하며, 상기 1종 이상의 방향족 디이소시아네이트는 톨루엔 2,4-디이소시아네이트 및 톨루엔 2,6-디이소시아네이트를 포함한다.
구체적인 다른 예로서, 상기 1종 이상의 디이소시아네이트는 1종 이상의 지방족 디이소시아네이트를 더 포함하며, 상기 1종 이상의 지방족 디이소시아네이트는 디페닐메탄 디이소시아네이트(MDI), 헥사메틸렌 디이소시아네이트(HDI), 디사이클로헥실메탄 디이소시아네이트(H12MDI) 등일 수 있다.
상기 폴리올은 2개 또는 3개 이상의 하이드록실기를 가질 수 있으며, 고분자형 폴리올을 포함할 수 있다. 예를 들어 상기 폴리올은 폴리에테르 폴리올(polyether polyol), 폴리에스테르 폴리올(polyester polyol), 폴리카보네이트 폴리올(polycarbonate polyol), 폴리카프로락톤 폴리올(polycaprolactone polyol) 등을 포함할 수 있다.
또한 상기 폴리우레탄계 수지는 중합 단위로서 1종 이상의 디올을 포함할 수 있다. 상기 디올의 구체적인 예로는 에틸렌글리콜(EG), 디에틸렌글리콜(DEG), 프로필렌글리콜(PG), 프로판디올(PDO), 메틸프로판디올(MP-diol) 등을 들 수 있다.
상기 폴리우레탄계 수지의 중량평균분자량(Mw)은 500 내지 1,000,000, 5,000 내지 1,000,000, 50,000 내지 1,000,000, 100,000 내지 700,000, 또는 500 내지 3,000일 수 있다.
상기 폴리우레탄계 수지는 상기 우레탄계 예비중합체로부터 유래된 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 폴리우레탄계 수지는 우레탄계 예비중합체가 경화된 것일 수 있고, 상기 우레탄계 예비중합체는 중합 단위로서 상기 디이소시아네이트, 상기 폴리올 및 상기 다관능성 저분자 화합물을 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 우레탄계 예비중합체는 상기 디이소시아네이트, 상기 폴리올 및 상기 다관능성 저분자 화합물의 예비중합 반응생성물을 포함할 수 있다.
예비중합 반응이란 일반적으로 최종 고분자 성형품을 제조함에 있어서 성형하기 쉽도록 모노머의 중합을 중간 단계에서 중지시켜 비교적 낮은 분자량의 고분자를 얻는 반응을 의미한다. 따라서 예비중합 반응생성물을 포함하는 예비중합체(prepolymer)는 그 자체로 또는 다른 중합성 화합물이나 경화제와 더 반응하여 최종 제품으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 우레탄계 예비중합체의 중량평균분자량(Mw)은 500 내지 5,000, 500 내지 3,000, 600 내지 2,000, 또는 700 내지 1,500일 수 있다.
상기 우레탄계 예비중합체는 디이소시아네이트와 폴리올 간의 다양한 분자량의 중합 반응물을 포함한다. 예를 들어, 상기 우레탄계 예비중합체 내에서 상기 디이소시아네이트는 적어도 1개의 NCO기가 반응되어 예비중합체 내의 사슬을 구성할 수 있다.
상기 NCO기의 반응은 폴리올과의 반응 또는 그 외 화합물과의 부반응을 포함하며, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 상기 NCO기의 반응은 사슬연장 반응을 포함할 수 있다. 일례로서, 상기 NCO기의 반응은 상기 우레탄계 예비중합체의 제조를 위해 디이소시아네이트와 폴리올을 반응시키는 과정에서, NCO기와 OH기가 반응하여 우레탄 그룹(-NH-C(=O)-O-)을 형성하는 우레탄 반응을 포함한다.
또한 상기 우레탄계 예비중합체의 제조를 위한 반응에 사용된 모노머 중 일부는 반응에 관여하지 않을 수 있다. 따라서 상기 우레탄계 예비중합체 내에는 반응에 관여하지 않은 채로 남아 있는 모노머도 존재할 수 있다. 구체적으로 상기 우레탄계 예비중합체는 미반응된 디이소시아네이트를 포함할 수 있다. 상기 '미반응된 디이소시아네이트'란, 이의 NCO기가 모두 반응하지 않은 상태로 남아 있는 디이소시아네이트를 의미한다.
상기 우레탄계 예비중합체 내의 미반응된 디이소시아네이트는 연마패드의 제조를 위한 경화 과정에서 겔화 시간(gel time)을 필요 이상으로 단축시킴으로써 공정 제어를 어렵게 하고 최종 연마패드의 품질도 저하시킬 수 있다. 상기 구현예에 따르면, 상기 우레탄계 예비중합체 내의 미반응된 디이소시아네이트의 함량을 상기 다관능성 저분자 화합물의 첨가에 의해 줄일 수 있고, 그 결과 상기 우레탄계 예비중합체는 적은 함량의 디이소시아네이트를 포함할 수 있다.
이에 따라, 상기 우레탄계 예비중합체는, 상기 디이소시아네이트의 총 중량을 기준으로, 미반응된 디이소시아네이트를 10 중량% 이하, 7 중량% 이하, 5 중량% 이하, 0 중량% 내지 7 중량%, 1 중량% 내지 7 중량%, 0 중량% 내지 5 중량%, 0.1 중량% 내지 5 중량%, 또는 1 중량% 내지 5 중량%로 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 우레탄계 예비중합체는 상기 디이소시아네이트의 총 중량을 기준으로, 미반응된 디이소시아네이트를 0.1 중량% 내지 5 중량%로 포함할 수 있다. 이때 상기 미반응된 디이소시아네이트는 미반응된 방향족 디이소시아네이트일 수 있다.
상기 우레탄계 예비중합체는 이에 포함된 폴리머, 올리고머 또는 모노머의 말단에 미반응된 NCO기를 가질 수 있다. 구체적인 일례로서, 상기 우레탄계 예비중합체는, 상기 우레탄계 예비중합체의 중량을 기준으로, 미반응된 NCO기를 5 중량% 내지 13 중량%, 5 중량% 내지 10 중량%, 5 중량% 내지 9 중량%, 6 중량% 내지 8 중량%, 7 중량% 내지 9 중량%, 또는 7 중량% 내지 8 중량%로 포함할 수 있다. 구체적인 일례로서, 상기 우레탄계 예비중합체가, 상기 우레탄계 예비중합체의 중량을 기준으로, 미반응된 NCO기를 5 중량% 내지 10 중량%로 포함할 수 있다.
연마층
상기 연마층은 상기 폴리우레탄계 수지를 포함하고, 보다 구체적으로 다공성 폴리우레탄계 수지를 포함한다.
즉 상기 연마층은 폴리우레탄계 수지 및 상기 폴리우레탄계 수지 내에 분산된 다수의 미세 기공들을 포함할 수 있다.
상기 연마층의 두께는 0.8 mm 내지 5.0 mm, 1.0 mm 내지 4.0 mm, 1.0 mm 내지 3.0 mm, 1.5 mm 내지 2.5 mm, 1.7 mm 내지 2.3 mm, 또는 2.0 mm 내지 2.1 mm일 수 있다.
상기 연마층의 비중은 0.6 g/㎤ 내지 0.9 g/㎤, 또는 0.7 g/㎤ 내지 0.85 g/㎤일 수 있다.
상기 연마층의 경도는 30 Shore D 내지 80 Shore D, 40 Shore D 내지 70 Shore D, 50 Shore D 내지 70 Shore D, 40 Shore D 내지 65 Shore D, 또는 55 Shore D 내지 65 Shore D일 수 있다.
상기 연마층의 인장강도는 5 N/mm2 내지 30 N/mm2, 10 N/mm2 내지 25 N/mm2, 10 N/mm2 내지 20 N/mm2, 또는 15 N/mm2 내지 30 N/mm2일 수 있다.
상기 연마층의 신율은 50 % 내지 300 %일 수 있고, 예를 들어 50 % 내지 150 %, 100 % 내지 300 %, 150 % 내지 250 %, 또는 120 % 내지 230 %일 수 있다.
구체적인 예로서, 상기 연마층은 55 Shore D 내지 65 Shore D의 경도, 10 N/mm2 내지 25 N/mm2의 인장강도, 및 50 % 내지 150 %의 신율을 가질 수 있다.
상기 연마층의 연마율(removal rate)은 3000 Å/1분 내지 5000 Å/1분, 3000 Å/1분 내지 4000 Å/1분, 4000 Å/1분 내지 5000 Å/1분, 또는 3500 Å/1분 내지 4500 Å/1분일 수 있다. 상기 연마율은 연마층의 제조 직후(즉 경화 직후)의 초기 연마율일 수 있다.
또한 상기 연마층의 패드절삭률(pad cut rate)은 30 ㎛/hr 내지 60 ㎛/hr, 30 ㎛/hr 내지 50 ㎛/hr, 40 ㎛/hr 내지 60 ㎛/hr, 또는 40 ㎛/hr 내지 50 ㎛/hr일 수 있다.
상기 미세 기공들은 상기 폴리우레탄계 수지 내에 분산되어 존재한다.
상기 미세 기공들의 평균 직경은 10 ㎛ 내지 50 ㎛, 20 ㎛ 내지 50 ㎛, 20 ㎛ 내지 40 ㎛, 20 ㎛ 내지 30 ㎛, 20 ㎛ 내지 25 ㎛, 또는 30 ㎛ 내지 50 ㎛일 수 있다.
또한 상기 미세 기공들의 총 면적은 상기 연마층의 총 면적을 기준으로 30 % 내지 60 %, 35 % 내지 50 %, 또는 35 % 내지 43 %일 수 있다. 또한 상기 미세 기공들의 총 부피는 상기 연마층의 총 부피를 기준으로 30 % 내지 70 %, 또는 40 % 내지 60 %일 수 있다.
상기 연마층은 표면에 기계적 연마를 위한 그루브(groove)를 가질 수 있다. 상기 그루브는 기계적 연마를 위한 적절한 깊이, 너비 및 간격을 가질 수 있고, 특별히 한정되지 않는다.
팽윤율
상기 구현예에 따른 연마패드는, 디메틸설폭사이드(DMSO) 중에서 연마층의 팽윤율을 조절하는 것에 의해, CMP 성능에 영향을 미치는 연마패드의 특성과 관련 깊은 폴리우레탄계 수지의 가교 밀도를 효과적으로 구현할 수 있다.
상기 연마층은, 상기 연마층의 부피 또는 중량을 기준으로, 디메틸설폭사이드 중에서의 팽윤율이 100 % 내지 250 %, 100 % 내지 200 %, 100 % 내지 150 %, 150 % 내지 250 %, 또는 200 % 내지 250 %일 수 있다.
예를 들어, 상기 연마층은, 상기 연마층의 부피를 기준으로, 디메틸설폭사이드 중에서의 팽윤율이, 100 % 내지 200 %, 100 % 내지 150 %, 또는 150 % 내지 200 %일 수 있다. 또한, 상기 연마층은, 상기 연마층의 중량을 기준으로, 디메틸설폭사이드 중에서의 팽윤율이, 150 % 내지 250 %, 150 % 내지 200 %, 또는 200 % 내지 250 %일 수 있다.
구체적으로, 상기 연마층은, 디메틸설폭사이드 중에서, 상기 연마층의 부피를 기준으로 100 % 내지 200 %의 팽윤율을 갖고, 상기 연마층의 중량을 기준으로 150 % 내지 250 %의 팽윤율을 가질 수 있다.
지지층
또한, 상기 연마패드는 상기 연마층의 일면에 배치되는 지지층을 더 포함할 수 있다. 상기 지지층은 상기 연마층을 지지하면서, 상기 연마층에 가해지는 충격을 흡수하고 분산시키는 역할을 한다.
상기 지지층은 부직포 또는 스웨이드를 포함할 수 있고, 0.5 mm 내지 1 mm의 두께 및 60 Asker C 내지 90 Asker C의 경도를 가질 수 있다.
접착층
상기 연마패드는 상기 연마층과 상기 지지층 사이에 배치되는 접착층을 더 포함할 수 있다.
상기 접착층은 핫멜트 접착제를 포함할 수 있다. 상기 핫멜트 접착제는 폴리우레탄계 수지, 폴리에스테르 수지, 에틸렌-아세트산 비닐 수지, 폴리아미드 수지 및 폴리올레핀 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다. 구체적으로, 상기 핫멜트 접착제는 폴리우레탄계 수지 및 폴리에스테르 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
[연마패드의 제조방법]
일 구현예에 따른 연마패드의 제조방법은, 디이소시아네이트, 폴리올 및 다관능성 저분자 화합물을 반응시켜 우레탄계 예비중합체를 제조하는 단계; 및 상기 우레탄계 예비중합체에 경화제 및 발포제를 혼합 및 경화시켜 연마층을 얻는 단계를 포함하고, 상기 다관능성 저분자 화합물은 500 이하의 분자량을 갖고, 상기 연마층은 상기 연마층의 부피 또는 중량을 기준으로 디메틸설폭사이드 중에서 100 % 내지 250 %의 팽윤율을 갖는다.
우레탄계 예비중합체의 제조
먼저, 디이소시아네이트, 폴리올 및 다관능성 저분자 화합물을 반응시켜 우레탄계 예비중합체를 제조한다.
상기 우레탄계 예비중합체는 앞서 설명한 바와 같이 1종 이상의 디이소시아네이트, 1종 이상의 폴리올 및 1종 이상의 다관능성 저분자 화합물을 반응시키되, 중합을 중간 단계에서 중지시켜 비교적 낮은 분자량으로 얻어질 수 있다.
상기 우레탄계 예비중합체의 제조 단계는 상기 디이소시아네이트 및 폴리올을 반응시키는 1차 반응 단계; 및 상기 1차 반응의 생성물과 상기 다관능성 저분자 화합물을 반응시키는 2차 반응 단계를 포함할 수 있다.
이때, 상기 2차 반응의 생성물 내의 미반응된 디이소시아네이트 함량이, 상기 1차 반응의 생성물 내의 미반응된 디이소시아네이트 함량보다 더 적을 수 있다.
또한 상기 우레탄계 예비중합체의 제조 단계에서 투입되는 각각의 화합물의 종류별 함량, 및 반응 조건을 조절하여, 예비중합체 내의 미반응 디이소시아네이트의 함량 및 최종 폴리우레탄계 수지의 가교 밀도를 조절할 수 있다.
상기 우레탄계 예비중합체는, 상기 우레탄계 예비중합체의 중량을 기준으로, 상기 다관능성 저분자 화합물을 0.1 중량% 내지 10 중량%로 포함할 수 있다.
또한, 상기 우레탄계 예비중합체는, 상기 디이소시아네이트의 총 중량을 기준으로, 미반응된 디이소시아네이트를 0.1 중량% 내지 10 중량%로 포함할 수 있다.
또한 상기 예비중합체의 제조 시에 추가의 이소시아네이트, 알콜, 또는 그 외 첨가제가 더 투입될 수 있다.
연마층의 제조
이후 상기 우레탄계 예비중합체에 경화제 및 발포제를 혼합 및 경화시켜 연마층을 얻는다.
상기 혼합은 50℃ 내지 150℃ 조건에서 수행될 수 있고, 필요에 따라, 진공 탈포 조건 하에서 수행될 수 있다.
또한 상기 경화는 60℃ 내지 120℃ 온도 조건 및 50 kg/m2 내지 200 kg/m2 압력 조건 하에서 수행될 수 있다.
상기 경화제는 아민 화합물 및 알콜 화합물 중 1종 이상일 수 있다. 예를 들어, 상기 경화제는 방향족 아민, 지방족 아민, 방향족 알콜, 및 지방족 알콜로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함할 수 있다. 상기 경화제는 예를 들어 2개 또는 그 이상의 반응성기를 가질 수 있다. 또한 상기 경화제의 분자량은 예를 들어 50 초과, 100 초과, 150 초과, 200 초과, 300 초과, 또는 500 초과일 수 있다. 구체적으로, 상기 경화제는 4,4'-메틸렌비스(2-클로로아닐린)(MOCA), 디에틸톨루엔디아민(DETDA), 디아미노디페닐메탄, 디아미노디페닐설폰, m-자일릴렌디아민, 이소포론디아민, 폴리프로필렌디아민 및 폴리프로필렌트리아민으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.
상기 우레탄계 예비중합체 및 경화제는, 각각의 분자 내의 반응성 기(reactive group)의 몰 수 기준으로, 1:0.8 내지 1:1.2의 몰 당량비, 또는 1:0.9 내지 1:1.1의 몰 당량비로 혼합될 수 있다. 여기서 "각각의 반응성 기의 몰 수 기준"이라 함은, 예를 들어 우레탄계 예비중합체의 NCO기의 몰 수와 경화제의 반응성 기(아민기, 알콜기 등)의 몰 수를 기준으로 하는 것을 의미한다. 따라서, 상기 우레탄계 예비중합체 및 경화제는 앞서 예시된 몰 당량비를 만족하는 양으로 단위 시간당 투입되도록 투입 속도가 조절되어, 혼합 과정에 일정한 속도로 투입될 수 있다.
상기 발포제는 연마패드의 공극 형성에 통상적으로 사용되는 것이라면 특별히 제한하지 않는다.
예를 들어, 상기 발포제는 중공 구조를 가지는 고상 발포제, 휘발성 액체를 이용한 액상 발포제, 및 불활성 가스 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 고상 발포제는 열팽창된 마이크로 캡슐일 수 있고, 이는 열팽창성 마이크로 캡슐을 가열 팽창시켜 얻어진 것일 수 있다. 상기 열팽창된 마이크로 캡슐은 이미 팽창된 마이크로 벌룬의 구조체로서 균일한 크기의 입경을 가짐으로써 기공의 입경 크기를 균일하게 조절 가능한 장점을 갖는다. 구체적으로, 상기 고상 발포제는 5 ㎛ 내지 200 ㎛의 평균 입경을 갖는 마이크로 벌룬 구조체일 수 있다.
상기 열팽창성 마이크로 캡슐은 열가소성 수지를 포함하는 외피; 및 상기 외피 내부에 봉입된 발포제를 포함할 수 있다. 상기 열가소성 수지는 염화비닐리덴계 공중합체, 아크릴로니트릴계 공중합체, 메타크릴로니트릴계 공중합체 및 아크릴계 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다. 나아가, 상기 발포제는 탄소수 1 내지 7개의 탄화수소로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 고상 발포제는 우레탄계 예비중합체 100 중량부를 기준으로 0.1 중량부 내지 2.0 중량부의 양으로 사용될 수 있다. 구체적으로, 상기 고상 발포제는 우레탄계 예비중합체 100 중량부를 기준으로 0.3 중량부 내지 1.5 중량부, 또는 0.5 중량부 내지 1.0 중량부의 양으로 사용될 수 있다.
상기 불활성 가스는 우레탄계 예비중합체와 경화제 간의 반응에 참여하지 않는 가스라면 종류가 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 상기 불활성 가스는 질소 가스(N2), 이산화탄소 가스(CO2), 아르곤 가스(Ar), 및 헬륨 가스(He)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다. 구체적으로, 상기 불활성 가스는 질소 가스(N2) 또는 이산화탄소 가스(CO2)일 수 있다.
상기 불활성 가스는 폴리우레탄계 수지 조성물 총 부피의 10 % 내지 30 %에 해당하는 부피로 투입될 수 있다. 구체적으로, 상기 불활성 가스는 폴리우레탄계 수지 조성물 총 부피의 15 % 내지 30 %에 해당하는 부피로 투입될 수 있다.
이후 수득된 연마층의 표면을 절삭하는 공정, 표면에 그루브를 가공하는 공정, 하층부와의 접착 공정, 검사 공정, 포장 공정 등을 더 포함할 수 있다.
이들 공정들은 통상적인 연마패드 제조방법의 방식대로 수행할 수 있다.
[반도체 소자의 제조방법]
일 구현예에 따른 반도체 소자의 제조방법은, 상기 일 구현예에 따른 연마패드를 이용하여 반도체 기판의 표면을 연마하는 단계를 포함한다.
즉, 일 구현예에 따른 반도체 소자의 제조방법은, 연마패드를 이용하여 반도체 기판의 표면을 연마하는 단계를 포함하고, 상기 연마패드는 폴리우레탄계 수지를 포함하는 연마층을 포함하고, 상기 폴리우레탄계 수지는 중합 단위로서 디이소시아네이트, 폴리올 및 다관능성 저분자 화합물을 포함하고, 상기 다관능성 저분자 화합물은 500 이하의 분자량을 갖고, 상기 연마층은 상기 연마층의 부피 또는 중량을 기준으로 디메틸설폭사이드 중에서 100 % 내지 250 %의 팽윤율을 갖는다.
구체적으로, 상기 일 구현예에 따른 연마패드를 정반 상에 장착한 후, 반도체 기판을 상기 연마패드 상에 배치한다. 이때, 상기 반도체 기판의 표면은 상기 연마패드의 연마면에 직접 접촉된다. 연마를 위해 상기 연마패드 상에 연마 슬러리가 분사될 수 있다. 이후, 상기 반도체 기판과 상기 연마패드는 서로 상대 회전하여, 상기 반도체 기판의 표면이 연마될 수 있다.
[실시예]
이하 실시예를 통해 보다 구체적으로 설명하나, 이들 실시예의 범위로 한정되는 것은 아니다.
실시예 및 비교예
단계 (1) 예비중합체의 제조
톨루엔 디이소시아네이트(TDI), 디사이클로헥실메탄 디이소시아네이트(H12MDI), 폴리테트라메틸렌 에테르 글리콜(PTMEG) 및 디에틸렌글리콜(DEG)을 4구 플라스크에 투입하여 80℃에서 3시간 동안 예비중합 반응시켰다. 이후 하기 표 1에 기재된 각각의 첨가량으로 다관능성 저분자 화합물을 첨가하고 80℃에서 2시간 더 반응시켜 우레탄계 예비중합체를 제조하였다. 예비중합체의 NCO% 및 미반응 TDI 함량을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
단계 (2) 연마패드의 제조
예비중합체, 경화제, 불활성 가스, 발포제 등의 원료를 각각 공급하기 위한 탱크 및 투입 라인이 구비된 캐스팅 장치를 준비하였다. 앞서 제조된 우레탄계 예비중합체, 경화제(비스(4-아미노-3-클로로페닐)메탄, Ishihara사), 불활성 가스(N2), 액상 발포제(FC3283, 3M사), 고상 발포제 (Akzonobel사) 및 실리콘계 계면활성제(Evonik사)를 각각의 탱크에 충진하였다. 각각의 투입 라인을 통해 원료를 믹싱헤드에 일정한 속도로 투입하면서 교반하였다. 이때 예비중합체와 경화제는 1:1의 당량비 및 10 kg/분의 합계량으로 투입되었다.
몰드(1,000 mm x 1,000 mm x 3 mm)를 준비하여 80℃에서 예열하고, 앞서 교반된 원료를 몰드에 토출하고 반응시켜 고상 케이크 형태의 성형체를 얻었다. 이후 상기 성형체의 상단 및 하단을 절삭하여 연마층을 얻었다.
구체적인 공정 조건 및 예비중합체 조성을 하기 표에 정리하였다.
구 분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
연
마
층		 다관능성 저분자 화합물 글리세린 글리세린 트리메틸올
프로판		 -
다관능성 저분자 화합물 첨가량
(예비중합체의 중량 기준)		 1 중량% 5 중량% 1 중량% -
예비중합체의 NCO% 9 중량% 9 중량% 9 중량% 9 중량%
예비중합체의 미반응 TDI 함량
(TDI 전체 사용량 기준)		 4.96 중량% 4.85 중량% 4.88 중량% 6.54 중량%
캐스팅 몰드 낱매 낱매 낱매 낱매
캐스팅, 절삭, 그루브 가공 순차적 순차적 순차적 순차적
예비중합체 중량부 100 100 100 100
계면활성제 중량부 0.2~1.5 0.2~1.5 0.2~1.5 0.2~1.5
고상발포제 중량부 0.5~1.5 0.5~1.5 0.5~1.5 0.5~1.5
불활성 가스 투입량 (L/min) 0.5~1.5 0.5~1.5 0.5~1.5 0.5~1.5
시험예
상기 실시예 및 비교예에서 얻은 우레탄계 예비중합체 또는 연마패드를 아래의 항목에 대해 시험하였다.
(1) 미반응 TDI 함량
예비중합체의 조성을 분석하여 미반응 TDI 함량을 측정하였다. 먼저 우레탄계 예비중합체 샘플 5 mg을 CDCl3에 녹이고 실온에서 핵자기공명(NMR) 장치(JEOL 500MHz, 90°pulse)를 사용하여 1H-NMR 및 13C-NMR 분석을 수행하였다. 수득한 NMR 데이터에서 TDI의 반응된 메틸기와 반응되지 않은 메틸기의 피크를 적분함으로써, 우레탄계 예비중합체 내의 반응 또는 미반응된 TDI 모노머의 함량을 산출하였다.
구체적으로, 2개의 NCO기 중에서 4-위치에 치환된 NCO기만 폴리올과 반응된 2,4-TDI(이하 "4-반응된 2,4-TDI"라 함)의 중량을 100 중량부로 하였을 때, 2개의 NCO기가 모두 폴리올과 반응되어 사슬을 형성한 2,4-TDI(이하 "2,4-반응된 2,4-TDI"라 함), 2개의 NCO기가 모두 폴리올과 반응하지 않은 2,6-TDI(이하 "미반응된 2,6-TDI"라 함) 및 2개의 NCO기 중에서 2-위치 또는 6-위치에 치환된 NCO기만 폴리올과 반응된 2,4-TDI(이하 "2-반응된 2,6-TDI"라 함)의 중량부를 산출하였다(그 외 2-위치의 NCO기만 반응된 2,4-TDI 및 2개의 NCO기가 모두 반응된 2,6-TDI는 거의 검출되지 않았다). 그 결과를 하기 표에 정리하였다.
구 분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
함량
(중량부)		 4-반응된 2,4-TDI 100.00 100.00 100 100.00
2,4-반응된 2,4-TDI 31.94 37.60 31.84 33.06
미반응된 2,6-TDI 7.95 8.01 7.98 10.88
2-반응된 2,6-TDI 20.38 19.57 20.22 22.31
전체 TDI 합계량 160.27 165.18 160.04 166.25
반응된 TDI 합계량 152.32 157.17 152.06 155.37
함량
(중량%)
(전체 TDI
합계량
기준)		 양 말단 반응된 TDI 19.93 22.76 19.90 19.89
일 말단 반응된 TDI 75.11 72.39 75.12 73.57
일 말단 반응된 2,4-TDI 62.39 60.54 62.48 60.15
일 말단 반응된 2,6-TDI 12.72 11.85 12.63 13.42
미반응된 TDI 4.96 4.85 4.99 6.54
(2) 팽윤율
그루브를 형성하지 않은 상태의 연마층을 직경 20 mm, 두께 2 mm로 절단하여 샘플을 제작하였다. 제작된 샘플의 정확한 사이즈를 버니어 캘리퍼스를 이용하여 측정하였다. 소수점 4자리 유효한 저울을 이용하여 샘플의 중량을 측정하였다. 250 mL의 비커에 용매(DMSO)를 50 mL 채운 뒤 샘플을 넣고, 상온(20~25℃)에서 24시간 보관하였다. 이후 샘플을 꺼내어 표면에 있는 용매를 거즈를 이용하여 2~3회 닦은 후 크기와 중량을 측정하였다.
아래 계산식에 의해 팽윤율(%)을 산출하였다.
팽윤율(%, 부피) = (용매에 보관 후 부피 - 초기 부피) / 초기 부피 X 100
팽윤율(%, 중량) = (용매에 보관 후 중량 - 초기 중량) / 초기 중량 X 100
(3) 경도
샘플을 5 cm x 5 cm (두께: 2 mm)로 재단하고, 상온, 30℃, 50℃, 70℃에서 각각 12 시간 보관 후 경도계를 이용하여 Shore D 경도 및 Asker C 경도를 측정하였다.
(4) 비중
샘플을 2 cm x 5cm (두께: 2 mm)로 재단하고, 온도 25℃에서 12 시간 보관 후 비중계를 사용하여 다층 비중을 측정하였다.
(5) 인장강도
샘플을 4 cm x 1 cm (두께: 2 mm)로 재단하고, 만능시험계(UTM)를 사용하여 50 mm/분의 속도에서 연마패드의 파단 직전의 최고 강도 값을 측정하였다.
(6) 신율
샘플을 4 cm x 1 cm (두께: 2 mm)로 재단하고, 만능시험계(UTM)를 사용하여 50 mm/분의 속도에서 연마패드의 파단 직전의 최대 변형량을 측정한 뒤, 최초 길이 대비 최대 변형량의 비율을 백분율(%)로 나타내었다.
(7) 모듈러스
샘플을 4 cm x 1 cm (두께: 2 mm)로 재단하고, 만능시험계(UTM)를 사용하여 50 mm/분의 속도에서 신율이 70 %일 때와 신율이 20 %일 때의 선을 연결한 기울기로 나타내었다.
(8) 연마율
연마패드 제조 직후의 초기 연마율을 아래와 같이 측정하였다. 직경 300 mm의 실리콘 웨이퍼에 산화규소를 화학기상증착(CVD) 공정에 의해서 증착하였다. CMP 장비에 연마패드를 부착하고, 실리콘 웨이퍼의 산화규소 층이 연마패드의 연마면을 향하도록 설치하였다. 연마패드 상에 하소 세리아 슬러리를 250 mL/분의 속도로 공급하면서, 4.0 psi의 하중 및 150 rpm의 속도로 60초간 산화규소막을 연마하였다. 연마 후 실리콘 웨이퍼를 캐리어로부터 떼어내어, 회전식 탈수기(spin dryer)에 장착하고 증류수로 세정한 후 질소로 15초 동안 건조하였다. 건조된 실리콘 웨이퍼에 대해 광간섭식 두께 측정 장치(SI-F80R, Keyence사)를 사용하여 연마 전후의 막 두께 변화를 측정하였다. 이후 하기 식을 사용하여 연마율을 계산하였다.
연마율(Å/min) = 연마 전후의 막 두께 변화(Å) / 연마 시간(min)
(9) 패드 절삭률(pad cut rate)
연마패드를 10 분 동안 탈이온수로 프리 컨디셔닝한 후, 1 시간 동안 탈이온수를 분사하면서 컨디셔닝하였다. 컨디셔닝 과정에서 변화된 두께를 측정하여 연마패드의 절삭률을 산출하였다. 컨디셔닝에 사용한 장비는 CTS사의 AP-300HM이고, 컨디셔닝 압력은 6 lbf, 회전 속도는 100~110 rpm이고, 컨디셔닝에 사용된 디스크는 새솔사의 CI-45이었다.
그 결과를 하기 표에 나타내었다.
구 분 평가 항목 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
연마층 DMSO 중의 팽윤율 (부피 기준) 131% 119% 127% 207%
DMSO 중의 팽윤율 (중량 기준) 188% 167% 190 % 268%
두께 (mm) 2 2 2 2
경도 (Shore D) (상온) 58.3 59.3 58.1 57.8
비중 (g/cc) 0.78 0.78 0.78 0.78
인장강도 (N/mm2) 22.3 23.2 22.3 21
신율 (%) 107.5 98.2 109.1 113.7
모듈러스 (kgf/cm2) 95 128 101 46
경도 (Shore D, 30℃) 58.1 59.1 57.9 57.0
경도 (Shore D, 50℃) 56.7 57.7 55.9 55.6
경도 (Shore D, 70℃) 50 52 50.1 49.6
연마율 (Å/min) 3256 3612 3233 2703
패드 절삭률 (㎛/hr) 43.3 39.3 42.8 51.3
지지층 타입 부직포 부직포 부직포 부직포
두께 (mm) 1.1 1.1 1.1 1.1
경도 (Asker C) 70 70 70 70
적층된
패드		 두께 (mm) 3.32 3.32 3.32 3.32
압축률 (%) 1.05 1.05 1.05 1.05
상기 표에서 보듯이, 실시예 1 내지 3의 연마패드는 비교예 1의 연마패드에 비해 DMSO 중의 팽윤율이 작고, 경도, 인장강도, 신율 및 연마율이 우수함을 확인할 수 있다.

Claims (15)

  1. 폴리우레탄계 수지를 포함하는 연마층을 포함하고,
    상기 폴리우레탄계 수지는 중합 단위로서 디이소시아네이트, 폴리올 및 다관능성 저분자 화합물을 포함하고,
    상기 다관능성 저분자 화합물은 500 이하의 분자량을 갖고,
    상기 연마층은 상기 연마층의 부피 또는 중량을 기준으로 디메틸설폭사이드 중에서 100 % 내지 250 %의 팽윤율을 갖고,
    상기 연마층의 경도는 55 shore D 내지 65 shore D인, 연마패드.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리우레탄계 수지는 상기 디이소시아네이트와 반응된 다관능성 저분자 화합물; 및 상기 다관능성 저분자 화합물에 의해 가교된 중합 사슬을 포함하는, 연마패드.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 다관능성 저분자 화합물은 말단에 3개 내지 10개의 관능기를 포함하고,
    상기 관능기는 하이드록시기, 아민기 및 에폭시기로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인, 연마패드.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 다관능성 저분자 화합물은 글리세린, 트리메틸올프로판, 에틸렌디아민, 디에탄올아민, 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라아민 및 디하이드로젠모노옥사이드로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는, 연마패드.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리우레탄계 수지는 우레탄계 예비중합체가 경화된 것이고,
    상기 우레탄계 예비중합체는 중합 단위로서 상기 디이소시아네이트, 상기 폴리올 및 상기 다관능성 저분자 화합물을 포함하는, 연마패드.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 우레탄계 예비중합체는, 상기 우레탄계 예비중합체의 중량을 기준으로, 상기 다관능성 저분자 화합물을 0.1 중량% 내지 5 중량%로 포함하는, 연마패드.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 우레탄계 예비중합체는, 상기 디이소시아네이트의 총 중량을 기준으로, 미반응된 디이소시아네이트를 0.1 중량% 내지 5 중량%로 포함하는, 연마패드.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 우레탄계 예비중합체는, 상기 우레탄계 예비중합체의 중량을 기준으로, 미반응된 NCO기를 5 중량% 내지 10 중량%로 포함하는, 연마패드.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 연마층은, 디메틸설폭사이드 중에서,
    상기 연마층의 부피를 기준으로 100 % 내지 200 %의 팽윤율을 갖고,
    상기 연마층의 중량을 기준으로 150 % 내지 250 %의 팽윤율을 갖는, 연마패드.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 연마층은 10 N/mm2 내지 25 N/mm2의 인장강도, 및 50 % 내지 150 %의 신율을 갖는, 연마패드.
  11. 디이소시아네이트, 폴리올 및 다관능성 저분자 화합물을 반응시켜 우레탄계 예비중합체를 제조하는 단계; 및
    상기 우레탄계 예비중합체에 경화제 및 발포제를 혼합 및 경화시켜 연마층을 얻는 단계를 포함하고,
    상기 다관능성 저분자 화합물은 500 이하의 분자량을 갖고,
    상기 연마층은 상기 연마층의 부피 또는 중량을 기준으로 디메틸설폭사이드 중에서 100 % 내지 250 %의 팽윤율을 갖고,
    상기 연마층의 경도는 55 shore D 내지 65 shore D인, 연마패드의 제조방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 우레탄계 예비중합체의 제조 단계는
    상기 디이소시아네이트 및 폴리올을 반응시키는 1차 반응 단계; 및
    상기 1차 반응의 생성물과 상기 다관능성 저분자 화합물을 반응시키는 2차 반응 단계를 포함하고,
    상기 2차 반응의 생성물 내의 미반응된 디이소시아네이트 함량이, 상기 1차 반응의 생성물 내의 미반응된 디이소시아네이트 함량보다 더 적은, 연마패드의 제조방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 우레탄계 예비중합체는, 상기 우레탄계 예비중합체의 중량을 기준으로, 상기 다관능성 저분자 화합물을 0.1 중량% 내지 10 중량%로 포함하는, 연마패드의 제조방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 우레탄계 예비중합체는, 상기 디이소시아네이트의 총 중량을 기준으로, 미반응된 디이소시아네이트를 0.1 중량% 내지 10 중량%로 포함하는, 연마패드의 제조방법.
  15. 연마패드를 이용하여 반도체 기판의 표면을 연마하는 단계를 포함하고,
    상기 연마패드는 폴리우레탄계 수지를 포함하는 연마층을 포함하고,
    상기 폴리우레탄계 수지는 중합 단위로서 디이소시아네이트, 폴리올 및 다관능성 저분자 화합물을 포함하고,
    상기 다관능성 저분자 화합물은 500 이하의 분자량을 갖고,
    상기 연마층은 상기 연마층의 부피 또는 중량을 기준으로 디메틸설폭사이드 중에서 100 % 내지 250 %의 팽윤율을 갖고,
    상기 연마층의 경도는 55 shore D 내지 65 shore D인, 반도체 소자의 제조방법.
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