KR20220043424A - Polishing pad, manufacturing method thereof and preparing method of semiconductor device using the same - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a polishing pad, a manufacturing method of the polishing pad, and a manufacturing method of a semiconductor device using the same. The polishing pad comprises an unexpanded solid foaming agent in a polishing composition when a polishing layer is manufactured to enable the solid foaming agent to be expanded during a hardening process to have a plurality of uniform pores inside the polishing layer to prevent a defect generated on a surface of a semiconductor substrate. Moreover, the present invention can provide the manufacturing method of a semiconductor device using the polishing pad.

Description

연마 패드, 연마 패드의 제조 방법 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조 방법{POLISHING PAD, MANUFACTURING METHOD THEREOF AND PREPARING METHOD OF SEMICONDUCTOR DEVICE USING THE SAME}A polishing pad, a method of manufacturing a polishing pad, and a method of manufacturing a semiconductor device using the same

본 발명은 화학적 기계적 평탄화(Chemical Mechanical Planarization, CMP) 공정에 사용되는 연마 패드, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a polishing pad used in a chemical mechanical planarization (CMP) process, a method of manufacturing the same, and a method of manufacturing a semiconductor device using the same.

반도체 제조공정 중 화학적 기계적 평탄화(CMP) 공정은, 웨이퍼(wafer)를 헤드에 부착하고 플래튼(platen) 상에 형성된 연마 패드의 표면에 접촉하도록 한 상태에서, 슬러리를 공급하여 웨이퍼 표면을 화학적으로 반응시키면서 플래튼과 헤드를 상대 운동시켜 기계적으로 웨이퍼 표면의 요철부분을 평탄화하는 공정이다.In the chemical mechanical planarization (CMP) process of the semiconductor manufacturing process, in a state where a wafer is attached to a head and brought into contact with the surface of a polishing pad formed on a platen, a slurry is supplied to chemically prepare the wafer surface. It is a process of mechanically planarizing the uneven part of the wafer surface by moving the platen and the head relative to each other while reacting.

"디싱(dishing)"이란, CMP 연마가 금속 층이 CMP 연마 후 기판 웨이퍼의 하부 층과 평행하게 또는 동일 평면 상에 남아 있어야 하지만 그렇지 않은 산화물 공동 또는 트로프와 같은 낮은 영역에서 금속 리세스(recess)를 야기하는 현상을 지칭한다."Dishing" means that CMP polishing is a metal recess in a low area, such as an oxide cavity or trough, where the metal layer must remain parallel or coplanar with the underlying layer of the substrate wafer after CMP polishing, but does not. refers to a phenomenon that causes

디싱 문제는 반도체 웨이퍼 및 장치가 미세한 특징부 및 더 많은 금속화 층에 의해 점점 더 복잡해짐에 따라 최근 중요한 문제로 인식되고 있다. 이러한 추세는 평탄성을 유지하고 연마 결함을 제한하기 위해 연마 공정에 사용되는 소모품에 대해 보다 향상된 성능을 요구한다. The dishing problem has been recognized as a major problem in recent years as semiconductor wafers and devices become increasingly complex with microscopic features and more metallization layers. This trend calls for better performance for consumables used in polishing processes to maintain flatness and limit polishing defects.

이러한 웨이퍼 및 장치의 결함은 반도체 장치가 작동 불능이 되게 하는 전도성 라인에 전기적 절연 또는 단락을 일으킬 수 있다. 마이크로-스크래치 또는 채터(chatter) 마크와 같은 연마 결함을 줄이기 위해 연질의 연마 패드를 사용하여, 연마 결함을 줄일 수 있다. Defects in these wafers and devices can cause electrical isolation or short circuits in conductive lines that render the semiconductor device inoperable. Abrasive defects can be reduced by using a soft polishing pad to reduce abrasive defects such as micro-scratches or chatter marks.

또한, 연질 금속 층의 CMP 연마는 보다 연질의 CMP 연마 패드의 사용을 통해, 연마 결합을 줄일 수 있을 것이다.Also, CMP polishing of soft metal layers may reduce abrasive bonding through the use of softer CMP polishing pads.

그러나, 연질 패드를 사용한 CMP 연마는 연마된 기판에서 결함을 개선시킬 수 있지만, 이러한 연질 패드는 연질 패드의 유연한 특성으로 인해 금속화된 반도체 웨이퍼 표면에서 디싱을 증가시키는 문제를 발생할 수 있다.However, while CMP polishing using a soft pad can improve defects in the polished substrate, such a soft pad may pose a problem of increased dishing on the metallized semiconductor wafer surface due to the flexible nature of the soft pad.

이에, 반도체 웨이퍼 또는 장치 기판 내의 금속 표면에 대한 CMP 연마공정으로 인해 발생될 수 있는 기판 표면상의 디싱을 감소시킬 수 있고, 웨이퍼에 발생할 수 있는 연마 결함을 최소화할 수 있으며, 공정에 맞는 연마 성능을 나타낼 수 있는 연마 패드에 대한 개발이 필요하다.Accordingly, it is possible to reduce dishing on the substrate surface that may occur due to the CMP polishing process for the metal surface in the semiconductor wafer or device substrate, minimize polishing defects that may occur in the wafer, and improve polishing performance suitable for the process. There is a need for development of a polishing pad that can show.

본 발명의 목적은 연마 패드, 연마 패드의 제조 방법 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조 방법을 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a polishing pad, a method of manufacturing the polishing pad, and a method of manufacturing a semiconductor device using the same.

본 발명의 다른 목적은 연마 패드 내 연마층의 기공 크기가 균일하게 형성될 수 있도록 조절하여, 반도체 기판의 표면에 발생되는 결함을 방지할 수 있는 연마 패드를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a polishing pad capable of preventing defects occurring on the surface of a semiconductor substrate by controlling the pore size of the polishing layer in the polishing pad to be uniformly formed.

본 발명의 다른 목적은 연마층의 제조 시, 연마 조성물 내 비팽창된(Unexpanded) 고상 발포제로 포함되어, 경화 공정 시, 상기 고상 발포제가 팽창되어, 연마층 내 균일한 복수의 기공을 형성하는 연마 패드의 제조 방법을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to include an unexpanded solid foaming agent in the polishing composition when the polishing layer is manufactured, and the solid foaming agent expands during the curing process to form a plurality of uniform pores in the polishing layer. To provide a method for manufacturing a pad.

본 발명의 다른 목적은 상기 연마 패드를 적용한 반도체 소자의 제조 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device to which the polishing pad is applied.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 연마 패드는 연마층을 포함하고, 상기 연마층은 복수의 기공을 포함하며, 하기 식 1에 따른 값이 0.5 내지 1.5이다:In order to achieve the above object, a polishing pad according to an embodiment of the present invention includes a polishing layer, the polishing layer includes a plurality of pores, and a value according to Equation 1 is 0.5 to 1.5:

[식 1][Equation 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서, here,

D10은 10% 부피 누적 분포 상의 기공의 직경이며,D10 is the diameter of the pores on the 10% volume cumulative distribution,

D50은 50% 부피 누적 분포 상의 기공의 직경이며,D50 is the diameter of the pores on the 50% volume cumulative distribution,

D90은 90% 부피 누적 분포 상의 기공의 직경이다.D90 is the diameter of the pores on the 90% volume cumulative distribution.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 연마 패드의 제조 방법은 ⅰ) 프리폴리머 조성물을 제조하는 단계; ⅱ) 상기 프리폴리머 조성물, 발포제 및 경화제를 포함하는 연마층 제조용 조성물을 제조하는 단계; 및 ⅲ) 상기 연마층 제조용 조성물을 경화하여 연마층을 제조하는 단계;를 포함할 수 있다.A method of manufacturing a polishing pad according to another embodiment of the present invention includes the steps of: i) preparing a prepolymer composition; ii) preparing a composition for preparing an abrasive layer comprising the prepolymer composition, a foaming agent and a curing agent; and iii) curing the composition for preparing an abrasive layer to prepare an abrasive layer.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법은 1) 연마층을 포함하는 연마패드를 제공하는 단계; 및 2) 상기 연마층의 연마면에 반도체 기판의 피연마면이 맞닿도록 상대 회전시키면서 상기 반도체 기판을 연마시키는 단계;를 포함할 수 있다. A method of manufacturing a semiconductor device according to another embodiment of the present invention includes: 1) providing a polishing pad including a polishing layer; and 2) polishing the semiconductor substrate while relatively rotating the polishing surface of the polishing layer so that the polished surface of the semiconductor substrate is in contact with the polishing surface.

본 발명은 상기 연마 패드는 연마층의 제조 시, 연마 조성물 내 비팽창된(Unexpanded) 고상 발포제로 포함되어, 경화 공정 시, 상기 고상 발포제가 팽창되어, 연마층 내 균일한 크기로 복수의 기공을 형성하여, 반도체 기판의 표면에 발생되는 결함을 방지할 수 있다. In the present invention, the polishing pad includes an unexpanded solid foaming agent in the polishing composition when the polishing layer is manufactured, and the solid foaming agent expands during the curing process to form a plurality of pores with a uniform size in the polishing layer. By forming it, it is possible to prevent defects occurring on the surface of the semiconductor substrate.

또한, 본 발명은 상기 연마 패드를 적용한 반도체 소자의 제조 방법을 제공할 수 있다. In addition, the present invention may provide a method of manufacturing a semiconductor device to which the polishing pad is applied.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부피 누적 직경에 대한 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연마층의 제조 시 포함되는 고상 발포제에 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연마층의 제조 시, 고상 발포제의 발포에 관한 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 제조 공정의 개략적인 공정도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 연마층의 기공에 관한 SEM 측정 결과이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 연마층의 기공에 관한 SEM 측정 결과이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 연마층의 기공에 관한 SEM 측정 결과이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 연마층의 기공에 관한 SEM 측정 결과이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 연마층의 기공에 관한 SEM 측정 결과이다.
1 is a graph of a volume cumulative diameter according to an embodiment of the present invention.
2 is a conceptual diagram of a solid foaming agent included in the manufacture of an abrasive layer according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a conceptual diagram relating to the foaming of the solid foaming agent during the manufacture of the abrasive layer according to an embodiment of the present invention.
4 is a schematic process diagram of a semiconductor device manufacturing process according to an embodiment of the present invention.
5 is an SEM measurement result of the pores of the polishing layer according to an embodiment of the present invention.
6 is an SEM measurement result of the pores of the abrasive layer according to an embodiment of the present invention.
7 is a SEM measurement result of the pores of the polishing layer according to an embodiment of the present invention.
8 is a SEM measurement result of the pores of the polishing layer according to an embodiment of the present invention.
9 is a SEM measurement result of the pores of the polishing layer according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art can easily carry out the present invention. However, the present invention may be embodied in several different forms and is not limited to the embodiments described herein.

본 발명에서 사용되는 성분, 분자량과 같은 특성, 반응 조건 등의 양을 표현하는 수는 모든 사례에서 용어 "약"으로 수식되는 것으로 이해되어야 한다. It should be understood that numbers expressing quantities of components, properties such as molecular weight, reaction conditions, etc. used in the present invention are modified by the term “about” in all instances.

본 발명에서 달리 기술되지 않는다면, 모든 백분율, 부, 비 등의 중량 기준이다. In the present invention, unless otherwise stated, all percentages, parts, ratios, etc. are by weight.

본 발명에서 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 추가로 포함할 수 있는 것을 의미한다. In the present invention, when "included", it means that other components may be additionally included, rather than excluding other components, unless otherwise stated.

본 발명에서 "복수의"는 하나 초과를 지칭한다.As used herein, “a plurality” refers to more than one.

본 발명에서 "10% 부피 누적 직경", "50% 부피 누적 직경" 및 "90% 부피 누적 직경"은, 각각 부피 입경의 누적 도수 분포의 10%, 50%, 90%를 나타내는 입경(직경)이다. 더 자세하게, 도 1과 같이 Y축은 부피(%)를 의미하고, X축은 직경(㎛)를 의미하는 것으로, 상기 기공의 직경에 대한 상기 기공 부피의 누적 도수 분포는 상기 기공의 직경이 커짐에 따라서, 해당 직경까지의 기공들의 부피의 총합을 모든 기공들의 부피의 총합으로 나눈 것이다. 즉, 상기 10% 부피 누적 직경은 가장 작은 직경을 가지는 기공으로부터 점차적으로 큰 직경을 가지는 기공들의 부피가 누적으로 더해지고, 누적으로 더해진 부피가 10%일 때, 해당 직경, 즉, 이때의 가장 큰 직경을 의미한다. 또한, 상기 50% 부피 누적 직경은 가장 작은 직경을 가지는 기공으로부터 점차적으로 큰 직경을 가지는 기공들의 부피가 누적으로 더해지고, 누적으로 더해진 부피가 50%일 때, 해당 직경, 즉, 이때의 가장 큰 직경을 의미한다. 또한, 상기 90% 부피 누적 직경은 가장 작은 직경을 가지는 기공으로부터 점차적으로 큰 직경을 가지는 기공들의 부피가 누적으로 더해지고, 누적으로 더해진 부피가 90%일 때, 해당 직경, 즉, 이때의 가장 큰 직경을 의미한다.In the present invention, "10% cumulative diameter by volume", "50% cumulative diameter by volume" and "90% cumulative diameter by volume" are particle diameters (diameters) representing 10%, 50%, and 90% of the cumulative frequency distribution of the volume particle diameter, respectively. am. In more detail, as shown in FIG. 1 , the Y-axis means volume (%) and the X-axis means diameter (㎛), and the cumulative frequency distribution of the pore volume with respect to the diameter of the pores increases as the diameter of the pores increases. , is the sum of the volumes of pores up to that diameter divided by the sum of the volumes of all pores. That is, the 10% volume cumulative diameter is when the volume of pores having a gradually large diameter from the pores having the smallest diameter is cumulatively added, and the cumulatively added volume is 10%, the corresponding diameter, that is, the largest means the diameter. In addition, the 50% volume cumulative diameter is when the volume of pores having a gradually larger diameter from the pores having the smallest diameter are cumulatively added, and when the cumulatively added volume is 50%, the corresponding diameter, that is, the largest means the diameter. In addition, the 90% volume cumulative diameter is when the volume of pores having a gradually large diameter from the pores having the smallest diameter is cumulatively added, and when the cumulatively added volume is 90%, the corresponding diameter, that is, the largest means the diameter.

본 발명의 일 실시예에 따른 연마 패드는 연마층을 포함하고, 상기 연마층은 복수의 기공을 포함하며, 하기 식 1에 따른 값이 0.5 내지 1.5이다:A polishing pad according to an embodiment of the present invention includes a polishing layer, the polishing layer includes a plurality of pores, and a value according to Equation 1 is 0.5 to 1.5:

[식 1][Equation 1]

Figure pat00002
Figure pat00002

여기서, here,

D10은 10% 부피 누적 분포 상의 기공의 직경이며,D10 is the diameter of the pores on the 10% volume cumulative distribution,

D50은 50% 부피 누적 분포 상의 기공의 직경이며,D50 is the diameter of the pores on the 50% volume cumulative distribution,

D90은 90% 부피 누적 분포 상의 기공의 직경이다.D90 is the diameter of the pores on the 90% volume cumulative distribution.

종래의 연마 패드 내 연마층의 제조 시, 물리적인 방법이나 화학적인 방법에 의하여 불규칙한 크기와 배열의 기공을 형성하였다. 종래의 연마층의 제조 방법에 의하면, 폴리머 재질의 연마층의 표면과 내부에 다양한 형태와 크기의 기공이 불규칙하게 흩어진 형태로 배열되어 있다.In the conventional manufacturing of the polishing layer in the polishing pad, pores having an irregular size and arrangement are formed by a physical method or a chemical method. According to the conventional method of manufacturing the polishing layer, pores of various shapes and sizes are arranged in irregularly dispersed forms on the surface and inside the polishing layer made of a polymer material.

연마층에 기공이나 구멍을 형성하는 종래의 방법 중 물리적인 방법은 연마층의 형성물질에 마이크로 크기의 물질을 섞는 것이다. 이 경우 동공이 있는 마이크로 크기의 물질들이 연마층 제조 초기에 폴리머와 잘 섞이도록 넣어야 한다. Among the conventional methods of forming pores or holes in the abrasive layer, a physical method is to mix a micro-sized material with the forming material of the abrasive layer. In this case, micro-sized materials with pores should be put in to mix well with the polymer at the beginning of the abrasive layer manufacturing.

그러나 물리적인 방법에서 마이크로 크기의 물질이 폴리머와 초기에 균일하게 잘 섞이게 하는 것이 어렵고, 마이크로 크기 물질의 크기도 일정하지 않다. However, in a physical method, it is difficult to initially mix well the micro-sized material with the polymer, and the size of the micro-sized material is also not uniform.

일반적으로 물리적인 방법으로 형성된 평균 기공의 직경은 100 마이크로미터 정도인데 각 기공의 직경은 수십 마이크로미터에서 수백 마이크로미터에 이른다. 이것은 기공을 만드는 기술의 한계 때문에 일어나는 현상이다. 또한 연마패드의 제조 시에 중력에 의해 위치마다 분포도 달라져 균일한 성능의 연마층을 제조하는 것이 용이하지 않다. In general, the average pore diameter formed by a physical method is about 100 micrometers, and the diameter of each pore ranges from several tens of micrometers to several hundreds of micrometers. This is a phenomenon that occurs because of the limitations of the technology for making qigong. In addition, when the polishing pad is manufactured, the distribution is also different for each position due to gravity, so it is not easy to manufacture a polishing layer having uniform performance.

상기 물리적 방법과 같이 제조된 연마층은 형성된 기공의 크기나 분포가 일정하지 않아, 반도체 기판을 초정밀도로 연마할 때 효율이 연마층과 접하는 부위나 시간에 따라 달라지는 문제가 있다. The abrasive layer manufactured by the above physical method has a problem in that the size or distribution of the formed pores is not constant, so that when the semiconductor substrate is polished with high precision, the efficiency varies depending on the area or time in contact with the polishing layer.

다른 방법으로, 화학적 방법에 의해, CMP 연마패드에 기공을 형성할 수 있고, 물이나, 기체 상태로 쉽게 변할 수 있는 액체를 폴리머 용액에 함께 넣어 낮은 온도로 가열하면 액체가 기체로 변하면서 기공이 생기는 현상을 이용한다. Alternatively, by a chemical method, pores can be formed on the CMP polishing pad, and when water or a liquid that can easily change to a gaseous state is put together with a polymer solution and heated to a low temperature, the liquid turns into a gas and the pores use the phenomena

그러나 이렇게 기체를 이용하여 내부에 기공을 형성시키는 방법도 기공의 크기를 일정하게 유지하는 것이 어려운 문제점을 가지고 있다.However, this method of forming pores inside using a gas also has a problem in that it is difficult to keep the size of the pores constant.

연마 패드는 반도체 기판의 표면을 연마하는데 사용되는 소모품으로 없어서는 안 될 중요한 부품이다. 슬러리는 연마 공정이 진행되는 동안 연마패드와 판도체 기판의 표면 사이에 존재하며 반도체 기판의 표면을 화학적 기계적으로 연마하게 되고, 사용된 슬러리는 외부로 배출된다. A polishing pad is a consumable item used to polish the surface of a semiconductor substrate, and is an essential component. The slurry exists between the polishing pad and the surface of the plate conductor substrate during the polishing process and chemically and mechanically polishes the surface of the semiconductor substrate, and the used slurry is discharged to the outside.

슬러리가 일정시간 동안 연마 패드 위에 존재하기 위해, 연마 패드는 슬러리를 저장할 수 있어야 한다. 이러한 연마 패드의 슬러리 저장 기능은 연마 패드에 형성된 기공이나 그루브(groove)에 의하여 수행될 수 있다. For the slurry to remain on the polishing pad for a period of time, the polishing pad must be able to store the slurry. The slurry storage function of the polishing pad may be performed by pores or grooves formed in the polishing pad.

즉, 연마 패드에 형성된 기공이나 그루브에 슬러리가 침투하여 장시간 효율적으로 반도체 기판의 표면을 연마하게 되는 것이다. 연마 패드가 슬러리의 유출을 최대한 억제하고 좋은 연마 효율을 내기 위해서는 기공이나 그루브의 형상이 잘 제어되어야 하고, 연마 패드의 경도와 같은 물성이 최적의 조건을 유지할 수 있어야 한다.That is, the slurry penetrates into the pores or grooves formed in the polishing pad to efficiently polish the surface of the semiconductor substrate for a long time. In order for the polishing pad to suppress the flow of slurry as much as possible and achieve good polishing efficiency, the shape of pores or grooves must be well controlled, and physical properties such as hardness of the polishing pad must be maintained in optimum conditions.

이에, 본 발명의 연마 패드는 연마층에 형성되는 복수의 기공에 대해서, 일정한 크기로 제어하여, 연마 공정 상에서 발생되는 결함을 방지할 수 있다. Accordingly, in the polishing pad of the present invention, defects occurring during the polishing process can be prevented by controlling the plurality of pores formed in the polishing layer to have a predetermined size.

보다 구체적으로 상기 연마층은 복수의 기공이 형성되며, 하기 식 1에 따라 0.5 내지 1.5이며, 바람직하게는 0.5 내지 1.1이다:More specifically, the polishing layer has a plurality of pores and is 0.5 to 1.5, preferably 0.5 to 1.1, according to the following formula:

[식 1][Equation 1]

Figure pat00003
Figure pat00003

여기서, here,

D10은 10% 부피 누적 분포 상의 기공의 직경이며,D10 is the diameter of the pores on the 10% volume cumulative distribution,

D50은 50% 부피 누적 분포 상의 기공의 직경이며,D50 is the diameter of the pores on the 50% volume cumulative distribution,

D90은 90% 부피 누적 분포 상의 기공의 직경이다.D90 is the diameter of the pores on the 90% volume cumulative distribution.

상기 식 1은 부피 누적 분포 상의 기공의 직경에 대한 관계를 의미하는 것으로, 50% 부피 누적 분포 상의 기공의 직경에 대비하여, 90% 부피 누적 분포 상의 기공에 대한 크기 차이 및 10% 부피 누적 분포 상의 기공에 대한 크기 차이의 비율을 통해, 연마층 내 형성된 복수의 기공에 대한 균일 정도를 확인할 수 있다. Equation 1 means the relationship to the diameter of the pores on the cumulative volume distribution, and compared to the diameter of the pores on the 50% cumulative distribution, the size difference for the pores on the 90% cumulative distribution and the 10% on the cumulative distribution Through the ratio of the size difference to the pores, the degree of uniformity of the plurality of pores formed in the abrasive layer can be confirmed.

상기 식 1에 따른 값이 본 발명의 범위 내에 포함되는 경우에는 부피 누적 분포 상의 기공의 크기가 균일함을 의미하는 것으로, 이는 연마층내 형성된 복수의 기공이 균일한 크기 분포로 형성되어, 연마 공정에 사용 시, 반도체 기판의 결함 발생을 방지할 수 있다. When the value according to Equation 1 is included within the scope of the present invention, it means that the size of the pores on the cumulative volume distribution is uniform, which means that the plurality of pores formed in the polishing layer are formed in a uniform size distribution, In use, it is possible to prevent the occurrence of defects in the semiconductor substrate.

상기 본 발명의 연마층 내 균일한 기공의 형성을 위해서는, 연마층 제조용 조성물을 몰드에 주입 시, 몰드의 예열 온도와 발포제의 종류가 중요한 역할을 한다. In order to form uniform pores in the abrasive layer of the present invention, the preheating temperature of the mold and the type of foaming agent play an important role when the composition for preparing the abrasive layer is injected into the mold.

상기 우레탄계 프리폴리머, 경화제 및 발포제를 포함하는 조성물은 예열된 몰드에 주입하고 경화하며, 상기 몰드의 예열 온도는 50 내지 150℃이다. The composition including the urethane-based prepolymer, the curing agent, and the foaming agent is injected into a preheated mold and cured, and the preheating temperature of the mold is 50 to 150°C.

후술하는 바와 같이, 본 발명의 연마층을 제조하기 위해 포함되는 발포제는 비팽창된(Unexpanded) 입자이며, 상기 발포제는 연마층 제조용 조성물 내 포함되어, 예열된 몰드 내로 주입된 후, 경화 공정 상에서 발포되어 복수의 기공을 형성한다. As will be described later, the foaming agent included for preparing the abrasive layer of the present invention is an unexpanded particle, and the foaming agent is included in the composition for preparing the abrasive layer, injected into a preheated mold, and then foamed during the curing process. to form a plurality of pores.

이때, 예열된 몰드에 의해 발포제에 제공되는 열과 압력에서 차이가 발생하게 되고, 상기 차이 정도에 의해 생성되는 기공의 직경에서 차이가 나타나게 된다. At this time, a difference occurs in the heat and pressure provided to the foaming agent by the preheated mold, and a difference appears in the diameter of the pores generated by the difference.

상기 몰드의 예열 온도는 50 내지 150℃이며, 바람직하게는 90 내지 140℃이며, 보다 바람직하게는 100 내지 130℃일 수 있다. 상기 범위 내에서 예열한 몰드 내로 연마층 제조용 조성물을 주입하는 경우, 연마층에 형성되는 기공의 직경이 균일하게 형성될 수 있다. The preheating temperature of the mold may be 50 to 150 ℃, preferably 90 to 140 ℃, more preferably 100 to 130 ℃. When the composition for preparing the polishing layer is injected into the preheated mold within the above range, the diameter of the pores formed in the polishing layer may be uniformly formed.

상기 연마층에 형성된 기공의 50% 부피 누적 직경(D50)이 20 내지 65㎛일 수 있다. 상기 범위 내에서 기공의 직경이 형성되어야, 연마 공정에 적용 시, 연마율의 제어 및 반도체 기판에 결함 발생을 방지할 수 있다. A 50% volume cumulative diameter (D50) of the pores formed in the polishing layer may be 20 to 65 μm. When the pore diameter is formed within the above range, when applied to a polishing process, it is possible to control the polishing rate and prevent the occurrence of defects in the semiconductor substrate.

상기 몰드의 예열 온도에 따라 D50의 직경에 차이가 나타나며, 구체적으로 몰드의 예열 온도가 100℃인 경우, D50은 20 내지 25㎛이며, 바람직하게는 21 내지 22㎛로 형성되며, 몰드의 예열 온도가 115℃인 경우, D50은 35 내지 55㎛이며, 바람직하게는 40 내지 50㎛이며, 몰드의 예열 온도가 130℃인 경우, D50은 50 내지 70㎛이며, 바람직하게는 55 내지 65㎛일 수 있다. A difference appears in the diameter of D50 depending on the preheating temperature of the mold. Specifically, when the preheating temperature of the mold is 100° C., D50 is 20 to 25 μm, preferably 21 to 22 μm, and the preheating temperature of the mold is 115 ° C., D50 is 35 to 55 µm, preferably 40 to 50 µm, and when the preheating temperature of the mold is 130 ° C, D50 is 50 to 70 µm, preferably 55 to 65 µm. there is.

상기와 같이 몰드의 예열 온도가 증가될수록, 발포제로 포함되는 비팽창된 입자에 가해지는 열과 압력이 증가되어, 생성되는 기공의 직경이 커지는 것을 확인할 수 있다. As described above, as the preheating temperature of the mold increases, heat and pressure applied to the non-expanded particles included in the blowing agent increase, and it can be seen that the diameter of the generated pores increases.

상기 본 발명의 몰드의 예열 온도 범위 내에서 경화하는 경우, 연마층에 형성된 기공이 적당한 직경을 나타내어, 연마 공정에 적용 시에도 반도체 기판에 결함 발생을 방지할 수 있다. When curing is performed within the preheating temperature range of the mold of the present invention, pores formed in the polishing layer have an appropriate diameter, thereby preventing the occurrence of defects in the semiconductor substrate even when applied to the polishing process.

앞서 설명한 바와 같이 연마층 내 기공을 형성하기 위해 물리적 방법 또는 화학적 방법을 사용하며, 최근 연마층의 제조 시에는 화학적 방법을 이용하고 있다. As described above, a physical method or a chemical method is used to form the pores in the abrasive layer, and a chemical method is recently used for manufacturing the abrasive layer.

즉, 발포제로 액상의 발포제 또는 기체를 주입하여 기공을 형성하고 있으나, 상기 방법의 경우, 액상의 발포제가 경화 공정 상에서 기화되어 기공을 형성하기 때문에 형성되는 기공의 크기 조절이 용이하지 않고, 기체를 주입하는 경우에도 기공 형성 시, 크기 제어가 용이하지 않다. That is, a liquid foaming agent or gas is injected into the foaming agent to form pores, but in the case of the above method, since the liquid foaming agent is vaporized during the curing process to form pores, it is not easy to control the size of the formed pores, and the gas Even in the case of injection, it is not easy to control the size when forming pores.

상기 본 발명의 발포제는 도 2와 같은 비팽창된(Unexpanded) 입자(10)이며, 상기 비팽창된 입자(10)는 수지 재질의 외피(11) 및 상기 외피로 봉입된 팽창 유발 성분(12)을 포함할 수 있다.The blowing agent of the present invention is an unexpanded particle 10 as shown in FIG. 2 , and the unexpanded particle 10 is a resin material shell 11 and an expansion-inducing component 12 enclosed in the shell. may include

상기 미팽창된 입자(10)는 사전 팽창되지 않은 입자로서, 상기 연마층의 제조 과정에서 가해지는 열 또는 압력에 의하여 팽창되어 최종 크기가 결정되는 입자를 의미한다. The unexpanded particles 10 are non-expanded particles, and refer to particles whose final size is determined by being expanded by heat or pressure applied during the manufacturing process of the abrasive layer.

상기 미팽창된 입자(10)는 경화 공정에 의해 발포되어 연마층 내 복수의 기공을 형성할 수 있다. The unexpanded particles 10 may be foamed by a curing process to form a plurality of pores in the abrasive layer.

종래 연마층을 제조하기 위해, 사용되는 팽창된(Expanded) 입자는 경화 공정 상에서 별도로 팽창되지 않는다. 다만, 본 발명의 발포제는 비팽창된 입자를 발포제(10)로 포함할 수 있고, 상기 비팽창된 입자(10)를 이용하여, 경화 공정 상에서 팽창(20)되어, 복수의 기공을 형성하게 된다. In order to prepare a conventional abrasive layer, the expanded particles used are not separately expanded during the curing process. However, the blowing agent of the present invention may include non-expanded particles as the blowing agent 10, and using the non-expanded particles 10, expand 20 during the curing process to form a plurality of pores. .

본 발명의 연마층을 제조하기 위해, 앞서 설명한 바와 같이 연마층 제조용 조성물을 예열된 몰드에 주입하고, 경화시킨 경화물을 이용하며, 연마층에 형성되는 기공의 크기를 조절하기 위해, 몰드의 예열 온도를 일정 범위 내로 조절하며, 발포제로 비팽창된 입자를 사용하여, 경화 공정 상에서 팽창시켜 균일한 크기 분포를 갖는 복수의 기공을 형성할 수 있다. In order to prepare the abrasive layer of the present invention, as described above, the composition for preparing the abrasive layer is injected into the preheated mold, the cured product is used, and the mold is preheated to control the size of pores formed in the abrasive layer. A plurality of pores having a uniform size distribution can be formed by controlling the temperature within a certain range and using the non-expanded particles as a blowing agent to expand during the curing process.

상기와 같이, 몰드의 예열 온도를 조절하여, 기공의 직경 크기를 일정 범위 내로 조절하고, 발포제로 비팽창된 입자를 사용하여 균일한 크기 분포를 갖는 기공으로 형성함으로 인해, 연마 공정에 본 발명의 연마층을 적용 시 반도체 기판의 결함 발생을 방지할 수 있다. As described above, by controlling the preheating temperature of the mold to control the diameter size of the pores within a certain range, and forming pores having a uniform size distribution using non-expanded particles as a blowing agent, the polishing process of the present invention When the polishing layer is applied, it is possible to prevent the occurrence of defects in the semiconductor substrate.

상기 비팽창성 입자(10)는 수지 재질의 외피(11); 및 상기 외피로 봉입된 내부에 존재하는 팽창 유발 성분(12)을 포함할 수 있다. The non-expandable particles 10 include a resin material shell 11; And it may include an expansion-inducing component (12) present in the interior enclosed by the shell.

예를 들어, 상기 외피(11)는 열가소성 수지를 포함할 수 있고, 상기 열가소성 수지는 염화비닐리덴계 공중합체, 아크릴로니트릴계 공중합체, 메타크릴로니트릴계 공중합체 및 아크릴계 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다. For example, the shell 11 may include a thermoplastic resin, and the thermoplastic resin is a group consisting of a vinylidene chloride-based copolymer, an acrylonitrile-based copolymer, a methacrylonitrile-based copolymer, and an acrylic-based copolymer. It may be at least one selected from

상기 팽창 유발 성분(12)은 탄화수소 화합물, 클로로플루오로 화합물, 테트라알킬실란 화합물 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다. The expansion-inducing component 12 may include one selected from the group consisting of a hydrocarbon compound, a chlorofluoro compound, a tetraalkylsilane compound, and combinations thereof.

구체적으로, 상기 탄화수소 화합물은 에탄(ethane), 에틸렌(ethylene), 프로판(propane), 프로펜(propene), n-부탄(n-butane), 이소부탄(isobutene), n-부텐(butene), 이소부텐(isobutene), n-펜탄(n-pentane), 이소펜탄(isopentane), 네오펜탄(neopentane), n-헥산(n-hexane), 헵탄(heptane), 석유 에테르(petroleum ether) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다. Specifically, the hydrocarbon compound is ethane, ethylene, propane, propene, n-butane, isobutene, n-butene, isobutene, n-pentane, isopentane, neopentane, n-hexane, heptane, petroleum ether, and their It may include one selected from the group consisting of combinations.

상기 클로로플루오로 화합물은 트리클로로플루오로메탄(trichlorofluoromethane, CCl3F), 디클로로디플루오로메탄(dichlorodifluoromethane, CCl2F2), 클로로트리플루오로메탄(chlorotrifluoromethane, CClF3), 테트라플루오로에틸렌(tetrafluoroethylene, CClF2-CClF2) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다. The chlorofluoro compound is a trichlorofluoromethane (trichlorofluoromethane, CCl3F), dichlorodifluoromethane (dichlorodifluoromethane, CCl2F2), chlorotrifluoromethane (chlorotrifluoromethane, CClF3), tetrafluoroethylene (tetrafluoroethylene, CClF 2 -CClF) 2 ) and may include one selected from the group consisting of combinations thereof.

상기 테트라알킬실란 화합물은 테트라메틸실란(tetramethylsilane), 트리메틸에틸실란(trimethylethylsilane), 트리메틸이소프로필실란(trimethylisopropylsilane), 트리메틸-n-프로필실란(trimethyl-n-propylsilane) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다.The tetraalkylsilane compound is selected from the group consisting of tetramethylsilane, trimethylethylsilane, trimethylisopropylsilane, trimethyl-n-propylsilane, and combinations thereof. may contain one.

구체적으로 상기 비팽창된 입자(10)는 열가소성 수지의 외피(11) 및 상기 외피의 내부에 탄화수소 가스(12)를 포함한다. 상기 내부 탄화수소 가스는 경화 공정 상에서 가해지는 열에 의해 열가소성 쉘을 팽창시키는 역할을 한다. Specifically, the non-expanded particles 10 include a shell 11 of a thermoplastic resin and a hydrocarbon gas 12 inside the shell. The internal hydrocarbon gas serves to expand the thermoplastic shell by heat applied during the curing process.

상기와 같이 팽창에 의해 고분자 쉘의 크기가 확장되고, 내부 탄화수소 가스는 외부로 유출되게 되면, 연마층 내 기공을 형성할 수 있게 된다. As described above, when the size of the polymer shell is expanded by the expansion and the internal hydrocarbon gas is discharged to the outside, pores in the abrasive layer can be formed.

상기 고상 발포제의 함량은 상기 우레탄계 프리폴리머 100 중량부를 기준으로 0.5 중량부 내지 10 중량부, 예를 들어, 1 중량부 내지 7 중량부, 예를 들어, 1 중량부 내지 5 중량부일 수 있다. 상기 연마층의 목적하는 기공 구조 및 물성에 따라 상기 고상 발포제의 종류 및 함량을 설계할 수 있다.The content of the solid foaming agent may be 0.5 parts by weight to 10 parts by weight, for example, 1 part by weight to 7 parts by weight, for example, 1 part by weight to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the urethane-based prepolymer. The type and content of the solid foaming agent may be designed according to the desired pore structure and physical properties of the polishing layer.

상기 본 발명의 연마층을 제조하기 위한 조성물은 앞서 설명한 비팽창된 고상 발포제뿐 아니라, 팽창된(expanded) 고상 발포제, 기상 발포제, 액상 발포제 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다.The composition for preparing the abrasive layer of the present invention may include one selected from the group consisting of an expanded solid foaming agent, a gas phase foaming agent, a liquid foaming agent, and combinations thereof, as well as the non-expanded solid foaming agent described above. .

상기 기상 발포제는 불활성 가스를 포함할 수 있다. 상기 기상 발포제는 상기 우레탄계 프리폴리머와 상기 경화제가 반응하는 과정에서 투입되어 기공 형성 요소로 사용될 수 있다.The gas-phase foaming agent may include an inert gas. The gas-phase foaming agent may be used as a pore-forming element by being added during a reaction between the urethane-based prepolymer and the curing agent.

상기 불활성 가스는 상기 우레탄계 프리폴리머와 상기 경화제 간의 반응에 참여하지 않는 가스라면 종류가 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 상기 불활성 가스는 질소 가스(N2), 아르곤 가스(Ar), 헬륨 가스(He) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 불활성 가스는 질소 가스(N2) 또는 아르곤 가스(Ar)를 포함할 수 있다.The type of the inert gas is not particularly limited as long as it does not participate in the reaction between the urethane-based prepolymer and the curing agent. For example, the inert gas may include one selected from the group consisting of nitrogen gas (N 2 ), argon gas (Ar), helium gas (He), and combinations thereof. Specifically, the inert gas may include nitrogen gas (N2) or argon gas (Ar).

상기 연마층의 목적하는 기공 구조 및 물성에 따라 상기 기상 발포제의 종류 및 함량을 설계할 수 있다The type and content of the gas-phase foaming agent can be designed according to the desired pore structure and physical properties of the abrasive layer.

상기 열팽창된 고상 발포제의 입자는 약 5㎛ 내지 약 200㎛의 평균 입경을 갖는 입자일 수 있다. 상기 열팽창된 입자의 평균 입경은 약 5㎛ 내지 약 100㎛, 예를 들어, 약 10㎛ 내지 약 80㎛, 예를 들어, 약 20㎛ 내지 약 70㎛, 예를 들어, 약 20㎛ 내지 약 50㎛, 예를 들어, 약 30㎛ 내지 약 70㎛, 예를 들어, 약 25㎛ 내지 45㎛, 예를 들어, 약 40㎛ 내지 약 70㎛, 예를 들어, 약 40㎛ 내지 약 60㎛일 수 있다. 상기 평균 입경은 상기 열팽창된 입자의 D50으로 정의된다.The particles of the thermally expanded solid foaming agent may be particles having an average particle diameter of about 5 μm to about 200 μm. The average particle diameter of the thermally expanded particles is about 5 μm to about 100 μm, for example, about 10 μm to about 80 μm, for example, about 20 μm to about 70 μm, for example, about 20 μm to about 50 μm. μm, for example from about 30 μm to about 70 μm, such as from about 25 μm to 45 μm, such as from about 40 μm to about 70 μm, such as from about 40 μm to about 60 μm there is. The average particle diameter is defined as the D50 of the thermally expanded particles.

일 구현예에서, 상기 열팽창된 입자의 밀도는 약 30kg/㎥ 내지 약 80kg/㎥, 예를 들어, 약 35kg/㎥ 내지 약 80kg/㎥, 예를 들어, 약 35kg/㎥ 내지 약 75kg/㎥, 예를 들어, 약 38kg/㎥ 내지 약 72kg/㎥, 예를 들어, 약 40kg/㎥ 내지 약 75kg/㎥, 예를 들어, 약 40kg/㎥ 내지 약 72kg/㎥일 수 있다. In one embodiment, the density of the thermally expanded particles is from about 30 kg/m to about 80 kg/m, such as from about 35 kg/m to about 80 kg/m, such as from about 35 kg/m to about 75 kg/m, For example, it may be from about 38 kg/m to about 72 kg/m, such as from about 40 kg/m to about 75 kg/m, such as from about 40 kg/m to about 72 kg/m.

일 구현예에서, 상기 발포제는 기상 발포제를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 발포제는 고상 발포제 및 기상 발포제를 포함할 수 있다. 상기 고상 발포제에 관한 사항은 전술한 바와 같다.In one embodiment, the foaming agent may include a gas phase foaming agent. For example, the foaming agent may include a solid foaming agent and a gas phase foaming agent. Matters regarding the solid foaming agent are the same as described above.

상기 기상 발포제는 질소 가스를 포함할 수 있다.The gas-phase foaming agent may include nitrogen gas.

상기 기상 발포제는 상기 우레탄계 프리폴리머, 상기 고상발포제 및 상기 경화제가 혼합되는 과정 중에 소정의 주입 라인을 통하여 주입될 수 있다. 상기 기상 발포제의 주입 속도는 약 0.8L/min 내지 약 2.0L/min, 예를 들어, 약 0.8L/min 내지 약 1.8L/min, 예를 들어, 약 0.8L/min 내지 약 1.7L/min, 예를 들어, 약 1.0L/min 내지 약 2.0L/min, 예를 들어, 약 1.0L/min 내지 약 1.8L/min, 예를 들어, 약 1.0L/min 내지 약 1.7L/min일 수 있다.The vapor-phase foaming agent may be injected through a predetermined injection line while the urethane-based prepolymer, the solid-state foaming agent, and the curing agent are mixed. The injection rate of the gas phase blowing agent is from about 0.8 L/min to about 2.0 L/min, such as from about 0.8 L/min to about 1.8 L/min, such as from about 0.8 L/min to about 1.7 L/min. , for example, from about 1.0 L/min to about 2.0 L/min, such as from about 1.0 L/min to about 1.8 L/min, such as from about 1.0 L/min to about 1.7 L/min there is.

일 실시예에서, 상기 연마층은 우레탄계 프리폴리머, 경화제 및 발포제를 포함하는 조성물로부터 형성된 경화물을 포함하는 연마층을 포함할 수 있다. 상기 발포제는 앞서 설명한 바와 같아, 이하 설명에서는 제외하도록 한다. In one embodiment, the polishing layer may include an abrasive layer including a cured product formed from a composition including a urethane-based prepolymer, a curing agent, and a foaming agent. The foaming agent is the same as described above, and will be excluded from the following description.

상기 조성물에 포함되는 각 성분을 이하에 구체적으로 설명한다.Each component included in the composition will be specifically described below.

'프리폴리머(prepolymer)'란 경화물 제조에 있어서, 성형하기 쉽도록 중합도를 중간 단계에서 중지시킨 비교적 낮은 분자량을 갖는 고분자를 의미한다. 프리폴리머는 그 자체로 또는 다른 중합성 화합물과 반응시킨 후 최종 경화물로 성형될 수 있다. The term 'prepolymer' refers to a polymer having a relatively low molecular weight in which the polymerization degree is stopped at an intermediate stage to facilitate molding in the production of a cured product. The prepolymer can be molded into a final cured product either on its own or after reacting with other polymerizable compounds.

일 구현예에서, 상기 우레탄계 프리폴리머는 이소시아네이트 화합물과 폴리올을 반응시켜 제조될 수 있다. In one embodiment, the urethane-based prepolymer may be prepared by reacting an isocyanate compound with a polyol.

상기 우레탄계 프리폴리머의 제조에 사용되는 이소시아네이트 화합물은, 방향족 디이소시아네이트, 지방족 디이소시아네이트, 지환족 디이소시아네이트 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 사용할 수 있다. As the isocyanate compound used in the preparation of the urethane-based prepolymer, one selected from the group consisting of aromatic diisocyanate, aliphatic diisocyanate, cycloaliphatic diisocyanate, and combinations thereof may be used.

상기 이소시아네이트 화합물은, 예를 들어, 2,4-톨루엔디이소시아네이트(2,4-toluenediisocyanate, 2,4-TDI), 2,6-톨루엔디이소시아네이트(2,6-toluenediisocyanate, 2,6-TDI) 나프탈렌-1,5-디이소시아네이트(naphthalene-1,5-diisocyanate), 파라-페닐렌디이소시아네이트(p-phenylenediisocyanate), 토리딘디이소시아네이트(tolidinediisocyanate), 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트(4,4'-diphenylmethanediisocyanate), 헥사메틸렌디이소시아네이트(hexamethylenediisocyanate), 디사이클로헥실메탄디이소시아네이트(dicyclohexylmethanediisocyanate), 이소포론디이소시아네이트(isoporone diisocyanate) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다.The isocyanate compound is, for example, 2,4-toluenediisocyanate (2,4-TDI), 2,6-toluenediisocyanate (2,6-toluenediisocyanate, 2,6-TDI) Naphthalene-1,5-diisocyanate, para-phenylenediisocyanate, tolidinediisocyanate, 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (4,4) It may include one selected from the group consisting of '-diphenylmethanediisocyanate), hexamethylenediisocyanate, dicyclohexylmethanediisocyanate, isophorone diisocyanate, and combinations thereof.

'폴리올'이란 분자 당 히드록시기(-OH)를 적어도 2 이상 포함하는 화합물을 의미한다. 상기 폴리올은 예를 들어, 폴리에테르계 폴리올(polyether polyol), 폴리에스테르계 폴리올(polyester polyol), 폴리카보네이트계 폴리올(polycarbonate polyol), 아크릴계 폴리올(acryl polyol) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다. The 'polyol' refers to a compound including at least two hydroxyl groups (-OH) per molecule. The polyol is, for example, one selected from the group consisting of polyether polyol, polyester polyol, polycarbonate polyol, acrylic polyol, and combinations thereof. may include

상기 폴리올은 예를 들어, 폴리테트라메틸렌에테르글리콜, 폴리프로필렌에테르글리콜, 에틸렌 글리콜, 1,2-프로필렌 글리콜, 1,3- 프로필렌 글리콜, 1,2-부탄디올, 1,3-부탄디올, 2-메틸-1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 네오펜틸 글리콜, 1,5-펜탄디올, 3-메틸-1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 디에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 트리프로필렌 글리콜 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다.The polyol is, for example, polytetramethylene ether glycol, polypropylene ether glycol, ethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-propylene glycol, 1,2-butanediol, 1,3-butanediol, 2-methyl -1,3-propanediol, 1,4-butanediol, neopentyl glycol, 1,5-pentanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, diethylene glycol, dipropylene glycol , may include one selected from the group consisting of tripropylene glycol and combinations thereof.

상기 폴리올은 약 100g/mol 내지 약 3,000g/mol의 중량평균분자량(Mw)을 가질 수 있다. 상기 폴리올은 예를 들어, 약 100g/mol 내지 약 3,000g/mol, 예를 들어, 약 100g/mol 내지 약 2,000g/mol, 예를 들어, 약 100g/mol 내지 약 1,800g/mol의 중량평균분자량(Mw)을 가질 수 있다.The polyol may have a weight average molecular weight (Mw) of about 100 g/mol to about 3,000 g/mol. The polyol may have a weight average of, for example, from about 100 g/mol to about 3,000 g/mol, such as from about 100 g/mol to about 2,000 g/mol, such as from about 100 g/mol to about 1,800 g/mol. It may have a molecular weight (Mw).

일 구현예에서, 상기 폴리올은 중량평균분자량(Mw)이 약 100g/mol 이상, 약 300g/mol 미만인 저분자량 폴리올 및 중량평균분자량(Mw)이 약 300g/mol 이상, 약 1800g/mol 이하인 고분자량 폴리올을 포함할 수 있다.In one embodiment, the polyol is a low molecular weight polyol having a weight average molecular weight (Mw) of about 100 g/mol or more and less than about 300 g/mol, and a high molecular weight having a weight average molecular weight (Mw) of about 300 g/mol or more and about 1800 g/mol or less polyols.

상기 우레탄계 프리폴리머는 약 500g/mol 내지 약 3,000g/mol의 중량평균분자량(Mw)을 가질 수 있다. 상기 우레탄계 프리폴리머는 예를 들어, 약 600g/mol 내지 약 2,000g/mol, 예를 들어, 약 800g/mol 내지 약 1,000g/mol의 중량평균분자량(Mw)을 가질 수 있다.The urethane-based prepolymer may have a weight average molecular weight (Mw) of about 500 g/mol to about 3,000 g/mol. The urethane-based prepolymer may have a weight average molecular weight (Mw) of, for example, about 600 g/mol to about 2,000 g/mol, for example, about 800 g/mol to about 1,000 g/mol.

일 구현예에서, 상기 우레탄계 프리폴리머를 제조하기 위한 이소시아네이트 화합물은 방향족 디이소시아네이트 화합물을 포함할 수 있고, 상기 방향족 디이소시아네이트 화합물은 예를 들어, 2,4-톨루엔디이소시아네이트(2,4-TDI) 및 2,6-톨루엔디이소시아네이트(2,6-TDI)를 포함할 수 있다. 상기 우레탄계 프리폴리머를 제조하기 위한 폴리올 화합물은 폴리테트라메틸렌에테르글리콜(PTMEG) 및 디에틸렌글리콜(DEG)을 포함할 수 있다. In one embodiment, the isocyanate compound for preparing the urethane-based prepolymer may include an aromatic diisocyanate compound, and the aromatic diisocyanate compound is, for example, 2,4-toluene diisocyanate (2,4-TDI) and 2,6-toluenediisocyanate (2,6-TDI). The polyol compound for preparing the urethane-based prepolymer may include polytetramethylene ether glycol (PTMEG) and diethylene glycol (DEG).

다른 구현예에서, 상기 우레탄계 프리폴리머를 제조하기 위한 이소시아네이트 화합물은 방향족 디이소시아네이트 화합물 및 지환족 디이소시아네이트 화합물을 포함할 수 있고, 예를 들어, 상기 방향족 디이소시아네이트 화합물은 2,4-톨루엔디이소시아네이트(2,4-TDI) 및 2,6-톨루엔디이소시아네이트(2,6-TDI)를 포함하고, 상기 지환족 디이소시아네이트 화합물은 디사이클로헥실메탄 디이소시아네이트(H12MDI)을 포함할 수 있다. 상기 우레탄계 프리폴리머를 제조하기 위한 폴리올 화합물은 폴리테트라메틸렌에테르글리콜(PTMEG) 및 디에틸렌글리콜(DEG)을 포함할 수 있다. In another embodiment, the isocyanate compound for preparing the urethane-based prepolymer may include an aromatic diisocyanate compound and an alicyclic diisocyanate compound, for example, the aromatic diisocyanate compound is 2,4-toluene diisocyanate (2 ,4-TDI) and 2,6-toluene diisocyanate (2,6-TDI), and the alicyclic diisocyanate compound may include dicyclohexylmethane diisocyanate (H12MDI). The polyol compound for preparing the urethane-based prepolymer may include polytetramethylene ether glycol (PTMEG) and diethylene glycol (DEG).

상기 우레탄계 프리폴리머는 이소시아네이트 말단기 함량(NCO%)이 약 5중량% 내지 약 11중량%, 예를 들어, 약 5중량% 내지 약 10중량%, 예를 들어, 약 5중량% 내지 약 8중량%, 예를 들어, 약 8중량% 내지 약 10중량%일 수 있다. 상기 범위로 NCO%를 갖는 경우 적절한 연마패드 내 연마층의 물성을 나타내, 연마 속도, 연마 프로파일과 같은 연마 공정에 요구되는 연마 성능을 유지하고, 연마 공정 상에서 웨이퍼에 발생될 수 있는 결함을 최소화할 수 있다. The urethane-based prepolymer has an isocyanate end group content (NCO%) of about 5 wt% to about 11 wt%, for example, about 5 wt% to about 10 wt%, for example, about 5 wt% to about 8 wt% , for example, from about 8% to about 10% by weight. When the NCO% is within the above range, the physical properties of the polishing layer in the appropriate polishing pad are maintained, the polishing performance required for the polishing process such as the polishing rate and the polishing profile is maintained, and defects that may be generated on the wafer during the polishing process are minimized. can

또한, 산화막(Oxide) 및 질화막(Nitride)의 연마 선택비(Ox RR/Nt RR)를 조절하여, 디싱(dishing), 리세스(recess) 및 이로젼(erosion) 현상을 방지하고 웨이퍼 내 표면 평탄화를 달성할 수 있다.In addition, by controlling the polishing selectivity (Ox RR/Nt RR) of the oxide film and the nitride film, dishing, recess, and erosion are prevented, and the surface in the wafer is planarized. can be achieved

상기 우레탄계 프리폴리머의 이소시아네이트 말단기 함량(NCO%)은 상기 우레탄계 프리폴리머를 제조하기 위한 이소시아네이트 화합물 및 폴리올 화합물의 종류 및 함량, 상기 우레탄계 프리폴리머를 제조하는 공정의 온도, 압력, 시간 등의 공정 조건 및 상기 우레탄계 프리폴리머의 제조에 이용되는 첨가제의 종류 및 함량 등을 종합적으로 조절하여 설계될 수 있다.The isocyanate end group content (NCO%) of the urethane-based prepolymer is determined by the type and content of the isocyanate compound and polyol compound for preparing the urethane-based prepolymer, the process conditions such as temperature, pressure, and time of the process for preparing the urethane-based prepolymer, and the urethane-based prepolymer It can be designed by comprehensively controlling the type and content of additives used in the preparation of the prepolymer.

상기 경화제는 상기 우레탄계 프리폴리머와 화학적으로 반응하여 상기 연마층 내의 최종 경화 구조를 형성하기 위한 화합물로서, 예를 들어, 아민 화합물 또는 알콜 화합물을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 경화제는 방향족 아민, 지방족 아민, 방향족 알콜, 지방족 알코올 및 이들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다. The curing agent is a compound for chemically reacting with the urethane-based prepolymer to form a final cured structure in the polishing layer, and may include, for example, an amine compound or an alcohol compound. Specifically, the curing agent may include one selected from the group consisting of aromatic amines, aliphatic amines, aromatic alcohols, aliphatic alcohols, and combinations thereof.

예를 들어, 상기 경화제는 4,4'-메틸렌비스(2-클로로아닐린)(4,4'-methylenebis(2-chloroaniline); MOCA), 디에틸톨루엔디아민(diethyltoluenediamine; DETDA), 디아미노디페닐메탄(diaminodiphenylmethane), 디메틸티오톨루엔디아민(dimethyl thio-toluene diamine; DMTDA), 프로판디올 비스 p-아미노벤조에이트(propanediol bis p-aminobenzoate), Methylene bis-methylanthranilate, 디아미노디페닐설폰(diaminodiphenylsulfone), m-자일릴렌디아민(m-xylylenediamine), 이소포론디아민(isophoronediamine), 에틸렌디아민(ethylenediamine), 디에틸렌트리아민(diethylenetriamine), 트리에틸렌테트라아민(triethylenetetramine), 폴리프로필렌디아민(polypropylenediamine), 폴리프로필렌트리아민(polypropylenetriamine), 비스(4-아미노-3-클로로페닐)메탄(bis(4-amino-3-chlorophenyl)methane) 및 이들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다.For example, the curing agent is 4,4'-methylenebis(2-chloroaniline) (4,4'-methylenebis(2-chloroaniline); MOCA), diethyltoluenediamine (DETDA), diaminodiphenyl Methane (diaminodiphenylmethane), dimethyl thio-toluene diamine (DMTDA), propanediol bis p-aminobenzoate (propanediol bis p-aminobenzoate), Methylene bis-methylanthranilate, diaminodiphenylsulfone (diaminodiphenylsulfone), m -xylylenediamine, isophoronediamine, ethylenediamine, diethylenetriamine, triethylenetetramine, polypropylenediamine, polypropylenetriamine (polypropylenetriamine), bis (4-amino-3-chlorophenyl) methane (bis (4-amino-3-chlorophenyl) methane), and may include one selected from the group consisting of combinations thereof.

상기 경화제의 함량은 상기 우레탄계 프리폴리머 100 중량부를 기준으로 약 18 중량부 내지 약 27 중량부, 예를 들어, 약 19 중량부 내지 약 26 중량부, 예를 들어, 약 20 중량부 내지 약 26 중량부일 수 있다. 상기 경화제의 함량이 상기 범위를 만족하는 경우, 목적하는 연마패드의 성능을 구현하는 데에 더욱 유리할 수 있다.The amount of the curing agent is about 18 parts by weight to about 27 parts by weight, for example, about 19 parts by weight to about 26 parts by weight, for example, about 20 parts by weight to about 26 parts by weight based on 100 parts by weight of the urethane-based prepolymer. can When the content of the curing agent satisfies the above range, it may be more advantageous to realize the desired performance of the polishing pad.

상기 연마층을 제조하기 위한 조성물은 계면활성제, 반응속도조절제 등의 기타 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 '계면활성제', '반응속도조절제' 등의 명칭은 해당 물질의 주된 역할을 기준으로 임의 지칭하는 명칭이며, 각각의 해당 물질이 반드시 해당 명칭으로 역할에 국한된 기능만을 수행하는 것은 아니다. The composition for preparing the polishing layer may further include other additives such as a surfactant and a reaction rate controlling agent. The names such as 'surfactant' and 'reaction rate regulator' are arbitrary names based on the main role of the corresponding substance, and each corresponding substance does not necessarily perform only a function limited to the role by the corresponding name.

상기 계면활성제는 기공들의 응집 또는 중첩 등의 현상을 방지하는 역할을 하는 물질이면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 상기 계면활성제는 실리콘계 계면활성제를 포함할 수 있다. The surfactant is not particularly limited as long as it is a material that serves to prevent aggregation or overlapping of pores. For example, the surfactant may include a silicone-based surfactant.

상기 계면활성제는 상기 우레탄계 프리폴리머 100 중량부를 기준으로 약 0.2 중량부 내지 약 2 중량부의 함량으로 사용될 수 있다. 구체적으로, 상기 계면활성제는 상기 우레탄계 프리폴리머 100 중량부를 기준으로 약 0.2 중량부 내지 약 1.9 중량부, 예를 들어, 약 0.2 중량부 내지 약 1.8 중량부, 예를 들어, 약 0.2 중량부 내지 약 1.7 중량부, 예를 들어, 약 0.2 중량부 내지 약 1.6 중량부, 예를 들어, 약 0.2 중량부 내지 약 1.5 중량부, 예를 들어, 약 0.5 중량부 내지 1.5 중량부의 함량으로 포함될 수 있다. 상기 범위 내의 함량으로 계면활성제를 포함할 경우, 기상 발포제 유래 기공이 몰드 내에서 안정하게 형성 및 유지될 수 있다.The surfactant may be used in an amount of about 0.2 parts by weight to about 2 parts by weight based on 100 parts by weight of the urethane-based prepolymer. Specifically, the surfactant is about 0.2 parts by weight to about 1.9 parts by weight, for example, about 0.2 parts by weight to about 1.8 parts by weight, for example, about 0.2 parts by weight to about 1.7 parts by weight based on 100 parts by weight of the urethane-based prepolymer. It may be included in an amount of, for example, about 0.2 parts by weight to about 1.6 parts by weight, for example, about 0.2 parts by weight to about 1.5 parts by weight, for example, about 0.5 parts by weight to 1.5 parts by weight. When the surfactant is included in an amount within the above range, pores derived from the gas-phase foaming agent may be stably formed and maintained in the mold.

상기 반응속도조절제는 반응 촉진 또는 반응 지연의 역할을 하는 것으로서 목적에 따라 반응촉진제, 반응지연제 또는 이들 모두를 사용할 수 있다. 상기 반응속도조절제는 반응촉진제를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 반응촉진제는 3차 아민계 화합물 및 유기금속계 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 반응 촉진제일 수 있다. The reaction rate controlling agent serves to promote or delay the reaction, and depending on the purpose, a reaction accelerator, a reaction retarder, or both may be used. The reaction rate controlling agent may include a reaction accelerator. For example, the reaction accelerator may be one or more reaction accelerators selected from the group consisting of a tertiary amine-based compound and an organometallic compound.

구체적으로, 상기 반응속도조절제는 트리에틸렌디아민, 디메틸에탄올아민, 테트라메틸부탄디아민, 2-메틸-트리에틸렌디아민, 디메틸사이클로헥실아민, 트리에틸아민, 트리이소프로판올아민, 1,4-디아자바이사이클로(2,2,2)옥탄, 비스(2-메틸아미노에틸) 에테르, 트리메틸아미노에틸에탄올아민, N,N,N,N,N''-펜타메틸디에틸렌트리아민, 디메틸아미노에틸아민, 디메틸아미노프로필아민, 벤질디메틸아민, N-에틸모르폴린, N,N-디메틸아미노에틸모르폴린, N,N-디메틸사이클로헥실아민, 2-메틸-2-아자노보네인, 디부틸틴 디라우레이트, 스태너스 옥토에이트, 디부틸틴 디아세테이트, 디옥틸틴 디아세테이트, 디부틸틴 말리에이트, 디부틸틴 디-2-에틸헥사노에이트 및 디부틸틴 디머캅타이드로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 반응속도 조절제는 벤질디메틸아민, N,N-디메틸사이클로헥실아민 및 트리에틸아민으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.Specifically, the reaction rate controlling agent is triethylenediamine, dimethylethanolamine, tetramethylbutanediamine, 2-methyl-triethylenediamine, dimethylcyclohexylamine, triethylamine, triisopropanolamine, 1,4-diazabicyclo( 2,2,2)octane, bis(2-methylaminoethyl)ether, trimethylaminoethylethanolamine, N,N,N,N,N''-pentamethyldiethylenetriamine, dimethylaminoethylamine, dimethylamino Propylamine, benzyldimethylamine, N-ethylmorpholine, N,N-dimethylaminoethylmorpholine, N,N-dimethylcyclohexylamine, 2-methyl-2-azanovonein, dibutyltin dilaurate, Contains at least one selected from the group consisting of stannous octoate, dibutyltin diacetate, dioctyltin diacetate, dibutyltin maleate, dibutyltin di-2-ethylhexanoate and dibutyltin dimercaptide can do. Specifically, the reaction rate controlling agent may include at least one selected from the group consisting of benzyldimethylamine, N,N-dimethylcyclohexylamine and triethylamine.

상기 반응속도조절제는 상기 우레탄계 프리폴리머 100 중량부를 기준으로 약 0.05 중량부 내지 약 2 중량부의 양으로 사용될 수 있다. 구체적으로, 상기 반응속도조절제는 상기 우레탄계 프리폴리머 100 중량부를 기준으로 약 0.05 중량부 내지 약 1.8 중량부, 예를 들어, 약 0.05 중량부 내지 약 1.7 중량부, 예를 들어, 약 0.05 중량부 내지 약 1.6 중량부, 예를 들어, 약 0.1 중량부 내지 약 1.5 중량부, 예를 들어, 약 0.1 중량부 내지 약 0.3 중량부, 예를 들어, 약 0.2 중량부 내지 약 1.8 중량부, 예를 들어, 약 0.2 중량부 내지 약 1.7 중량부, 예를 들어, 약 0.2 중량부 내지 약 1.6 중량부, 예를 들어, 약 0.2 중량부 내지 약 1.5 중량부, 예를 들어, 약 0.5 중량부 내지 약 1 중량부의 양으로 사용될 수 있다. 상기 반응속도조절제가 전술한 함량 범위로 사용될 경우, 프리폴리머 조성물의 경화 반응속도를 적절하게 조절하여 원하는 크기의 기공 및 경도를 갖는 연마층을 형성할 수 있다.The reaction rate controlling agent may be used in an amount of about 0.05 parts by weight to about 2 parts by weight based on 100 parts by weight of the urethane-based prepolymer. Specifically, the reaction rate controlling agent is about 0.05 parts by weight to about 1.8 parts by weight, for example, about 0.05 parts by weight to about 1.7 parts by weight, for example, about 0.05 parts by weight to about 100 parts by weight of the urethane-based prepolymer. 1.6 parts by weight, such as about 0.1 parts by weight to about 1.5 parts by weight, such as about 0.1 parts by weight to about 0.3 parts by weight, such as about 0.2 parts by weight to about 1.8 parts by weight, for example, about 0.2 parts by weight to about 1.7 parts by weight, such as about 0.2 parts by weight to about 1.6 parts by weight, such as about 0.2 parts by weight to about 1.5 parts by weight, such as about 0.5 parts by weight to about 1 parts by weight. It can be used in negative amounts. When the reaction rate controlling agent is used in the above-described content range, the curing reaction rate of the prepolymer composition may be appropriately controlled to form an abrasive layer having pores of a desired size and hardness.

상기 연마패드가 쿠션층을 포함하는 경우, 상기 쿠션층은 상기 연마층을 지지하면서 상기 연마층에 가해지는 외부 충격을 흡수하고 분산시키는 역할을 함으로써 상기 연마패드를 적용한 연마 공정 중의 연마 대상에 대한 손상 및 결함의 발생을 최소화시킬 수 있다.When the polishing pad includes a cushion layer, the cushion layer serves to absorb and disperse an external impact applied to the polishing layer while supporting the polishing layer, thereby causing damage to the polishing object during the polishing process to which the polishing pad is applied. And it is possible to minimize the occurrence of defects.

상기 쿠션층은 부직포 또는 스웨이드를 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. The cushion layer may include, but is not limited to, nonwoven fabric or suede.

일 구현예에서, 상기 쿠션층은 수지 함침 부직포일 수 있다. 상기 부직포는 폴리에스테르 섬유, 폴리아미드 섬유, 폴리프로필렌 섬유, 폴리에틸렌 섬유 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는 섬유 부직포일 수 있다. In one embodiment, the cushion layer may be a resin-impregnated nonwoven fabric. The nonwoven fabric may be a fiber nonwoven fabric including one selected from the group consisting of polyester fibers, polyamide fibers, polypropylene fibers, polyethylene fibers, and combinations thereof.

상기 부직포에 함침된 수지는 폴리우레탄 수지, 폴리부타디엔 수지, 스티렌-부타디엔 공중합 수지, 스티렌-부타디엔-스티렌 공중합 수지, 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합 수지, 스티렌-에틸렌-부타디엔-스티렌 공중합 수지, 실리콘 고무 수지, 폴리에스테르계 엘라스토머 수지, 폴리아미드계 엘라스토머 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다.The resin impregnated into the nonwoven fabric is a polyurethane resin, polybutadiene resin, styrene-butadiene copolymer resin, styrene-butadiene-styrene copolymer resin, acrylonitrile-butadiene copolymer resin, styrene-ethylene-butadiene-styrene copolymer resin, silicone rubber resin , it may include one selected from the group consisting of a polyester-based elastomer resin, a polyamide-based elastomer resin, and combinations thereof.

이하, 상기 연마패드를 제조하는 방법을 자세히 설명하기로 한다. Hereinafter, a method of manufacturing the polishing pad will be described in detail.

본 발명에 따른 다른 구현예에서, 프리폴리머 조성물을 제조하는 단계; 상기 프리폴리머 조성물, 발포제 및 경화제를 포함하는 연마층 제조용 조성물을 제조하는 단계; 및 상기 연마층 제조용 조성물을 경화하여 연마층을 제조하는 단계를 포함하는 연마패드의 제조방법을 제공할 수 있다. In another embodiment according to the present invention, the method comprising the steps of preparing a prepolymer composition; preparing a composition for preparing an abrasive layer comprising the prepolymer composition, a foaming agent and a curing agent; and curing the composition for preparing the polishing layer to prepare a polishing layer.

상기 프리폴리머 조성물을 제조하는 단계는 디이소시아네이트 화합물 및 폴리올 화합물을 반응시켜 우레탄계 프리폴리머를 제조하는 공정일 수 있다. 상기 디이소시아네이트 화합물 및 상기 폴리올 화합물에 관한 사항은 상기 연마패드에 관하여 전술한 바와 같다. The preparing of the prepolymer composition may be a process of preparing a urethane-based prepolymer by reacting a diisocyanate compound and a polyol compound. The diisocyanate compound and the polyol compound are the same as those described above with respect to the polishing pad.

상기 프리폴리머 조성물의 이소시아네이트기(NCO기) 함량은 약 5중량% 내지 약 15중량%, 예를 들어, 약 5중량% 내지 약 8중량%, 예를 들어, 약 5중량% 내지 약 7중량%, 예를 들어, 약 8중량% 내지 약 15중량%, 예를 들어, 약 8중량% 내지 약 14중량%, 예를 들어, 약 8중량% 내지 약 12중량%, 예를 들어, 8중량% 내지 약 10중량%일 수 있다.The isocyanate group (NCO group) content of the prepolymer composition is from about 5% to about 15% by weight, for example, from about 5% to about 8% by weight, for example, from about 5% to about 7% by weight, For example, from about 8% to about 15% by weight, such as from about 8% to about 14% by weight, such as from about 8% to about 12% by weight, such as from 8% to about 12% by weight It may be about 10% by weight.

상기 프리폴리머 조성물의 이소시아네이트기 함량은 상기 우레탄계 프리폴리머의 말단 이소시아네이트기, 상기 디이소시아네이트 화합물 중 반응하지 않은 미반응 이소시아네이트기 등으로부터 유래될 수 있다. The isocyanate group content of the prepolymer composition may be derived from terminal isocyanate groups of the urethane-based prepolymer, unreacted unreacted isocyanate groups in the diisocyanate compound, and the like.

상기 프리폴리머 조성물의 점도는 약 80℃에서 약 100cps 내지 약 1,000cps일 수 있고, 예를 들어, 약 200cps 내지 약 800cps일 수 있고, 예를 들어, 약 200cps 내지 약 600cps일 수 있고, 예를 들어, 약 200cps 내지 약 550cps일 수 있고, 예를 들어, 약 300cps 내지 약 500cps일 수 있다. The viscosity of the prepolymer composition may be from about 100 cps to about 1,000 cps at about 80° C., for example, from about 200 cps to about 800 cps, for example, from about 200 cps to about 600 cps, for example, It may be from about 200 cps to about 550 cps, for example, from about 300 cps to about 500 cps.

상기 발포제는 앞서 설명한 바와 같이 비팽창된 고상 발포제로 포함될 수 있으며, 비팽창된 고상 발포제에 팽창된 고상 발포제, 액상 발포제, 기상 발포제 및 이들의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택된 발포제를 혼합하여 사용할 수도 있다. The foaming agent may be included as an unexpanded solid foaming agent as described above, and a foaming agent selected from the group consisting of an expanded solid foaming agent, a liquid foaming agent, a gaseous foaming agent, and a mixture thereof may be mixed with the unexpanded solid foaming agent.

예를 들어, 비팽창된 고상 발포제 및 팽창된 고상 발포제로 포함될 수도 있고, 비팽창된 고상 발포제, 팽창된 고상 발포제 및 기상 발포제로 포함될 수 있고, 비팽창된 고상 발포제 및 액상 발포제를 포함할 수도 있고, 비팽창된 고상 발포제, 액상 발포제 및 기상 발포제를 포함할 수도 있고, 비팽창된 고상 발포제, 팽창된 고상 발포제, 액상 발포제 및 기상 발포제를 포함할 수도 있는 것으로, 상기 발포제는 비팽창된 고상 발포제를 포함하는 것으로써, 연마층의 목적하는 기공 구조 및 물성에 따라 상기 발포제의 종류 및 함량을 설계할 수 있다.For example, it may include an unexpanded solid foaming agent and an expanded solid foaming agent, may include an unexpanded solid foaming agent, an expanded solid foaming agent, and a gas phase foaming agent, and may include an unexpanded solid foaming agent and a liquid foaming agent. , may include an unexpanded solid foaming agent, a liquid foaming agent and a gas phase foaming agent, and may include an unexpanded solid foaming agent, an expanded solid foaming agent, a liquid foaming agent and a gas phase foaming agent, wherein the foaming agent comprises an unexpanded solid foaming agent By including, the type and content of the foaming agent can be designed according to the desired pore structure and physical properties of the abrasive layer.

상기 발포제가 고상 발포제를 포함하는 경우, 상기 연마층 제조용 조성물을 제조하는 단계는 상기 프리폴리머 조성물 및 상기 고상 발포제를 혼합하여 제1 예비 조성물을 제조하는 단계; 및 상기 제1 예비 조성물과 경화제를 혼합하여 제2 예비 조성물을 제조하는 단계를 포함할 수 있다. When the foaming agent includes a solid foaming agent, preparing the composition for preparing an abrasive layer may include preparing a first preliminary composition by mixing the prepolymer composition and the solid foaming agent; and mixing the first preliminary composition and a curing agent to prepare a second preliminary composition.

상기 제1 예비 조성물의 점도는 약 80℃에서 약 1,000cps 내지 약 2,000cps일 수 있고, 예를 들어, 약 1,000cps 내지 약 1,800cps일 수 있고, 예를 들어, 약 1,000cps 내지 약 1,600cps일 수 있고, 예를 들어, 약 1,000cps 내지 약 1,500cps일 수 있다.The viscosity of the first preliminary composition may be from about 1,000 cps to about 2,000 cps at about 80° C., for example, from about 1,000 cps to about 1,800 cps, for example, from about 1,000 cps to about 1,600 cps. may be, for example, about 1,000 cps to about 1,500 cps.

상기 발포제가 기상 발포제를 포함하는 경우, 상기 연마층 제조용 조성물을 제조하는 단계는 상기 프리폴리머 조성물 및 상기 경화제를 포함하는 제3 예비 조성물을 제조하는 단계; 및 상기 제3 예비 조성물에 상기 기상 발포제를 주입하여 제4 예비 조성물을 제조하는 단계를 포함할 수 있다. When the foaming agent includes a gas-phase foaming agent, preparing the composition for preparing the polishing layer may include preparing a third preliminary composition including the prepolymer composition and the curing agent; and injecting the gas-phase foaming agent into the third preliminary composition to prepare a fourth preliminary composition.

일 구현예에서, 상기 제3 예비 조성물은 고상 발포제를 더 포함할 수 있다. In one embodiment, the third preliminary composition may further include a solid foaming agent.

일 구현예에서, 상기 연마층을 제조하는 공정은 제1 온도로 예열된 몰드를 준비하는 단계; 및 상기 예열된 몰드에 상기 연마층 제조용 조성물을 주입하여 경화시키는 단계; 및 경화된 상기 연마층 제조용 조성물을 상기 예열 온도보다 높은 제2 온도 조건 하에서 후경화하는 단계를 포함할 수 있다. In one embodiment, the process of manufacturing the polishing layer comprises: preparing a mold preheated to a first temperature; and injecting and curing the composition for preparing the polishing layer into the preheated mold; and post-curing the cured composition for preparing the polishing layer under a second temperature condition higher than the preheating temperature.

일 구현예에서, 상기 제1 온도는 약 60℃ 내지 약 100℃, 예를 들어, 약 65℃ 내지 약 95℃, 예를 들어, 약 70℃ 내지 약 90℃일 수 있다. In one embodiment, the first temperature may be about 60 °C to about 100 °C, for example, about 65 °C to about 95 °C, for example, about 70 °C to about 90 °C.

일 구현예에서, 상기 제2 온도는 약 100℃ 내지 약 130℃일 수 있고, 예를 들어, 약 100℃ 내지 125℃일 수 있고, 예를 들어, 약 100℃ 내지 약 120℃일 수 있다. In one embodiment, the second temperature may be from about 100°C to about 130°C, for example, from about 100°C to 125°C, for example, from about 100°C to about 120°C.

상기 연마층 제조용 조성물을 상기 제1 온도 하에서 경화시키는 단계는 약 5분 내지 약 60분, 예를 들어, 약 5분 내지 약 40분, 예를 들어, 약 5분 내지 약 30분, 예를 들어, 약 5분 내지 약 25분동안 수행될 수 있다. The step of curing the composition for preparing an abrasive layer under the first temperature is about 5 minutes to about 60 minutes, for example, about 5 minutes to about 40 minutes, for example, about 5 minutes to about 30 minutes, for example , from about 5 minutes to about 25 minutes.

상기 제1 온도 하에서 경화된 연마층 제조용 조성물을 상기 제2 온도 하에서 후경화하는 단계는 약 5시간 내지 약 30시간, 예를 들어, 약 5시간 내지 약 25시간, 예를 들어, 약 10시간 내지 약 30시간, 예를 들어, 약 10시간 내지 약 25시간, 예를 들어, 약 12시간 내지 약 24시간, 예를 들어, 약 15시간 내지 약 24시간동안 수행될 수 있다.The step of post-curing the composition for preparing an abrasive layer cured under the first temperature under the second temperature is about 5 hours to about 30 hours, for example, about 5 hours to about 25 hours, for example, about 10 hours to about 10 hours. about 30 hours, such as about 10 hours to about 25 hours, such as about 12 hours to about 24 hours, such as about 15 hours to about 24 hours.

상기 본 발명의 고상 발포제는 비팽창된 입자로, 연마층 제조용 조성물에 포함되어 있는 비팽창된 입자가, 경화 공정 상에서 제공되는 열과 압력에 의해 팽창되어, 연마층 내 복수의 기공을 형성할 수 있다. The solid foaming agent of the present invention is non-expanded particles, and the non-expanded particles included in the composition for preparing an abrasive layer are expanded by heat and pressure provided during the curing process to form a plurality of pores in the abrasive layer. .

구체적으로 도 3과 같이, 연마층 제조용 조성물을 예열된 몰드에 주입하고, 경화 공정(30)이 진행되면, 연마층 제조용 조성물 내 포함되어 있던 비팽창된 입자(10)가 팽창되어 복수의 기공(40)으로 형성된다.Specifically, as shown in FIG. 3, when the composition for preparing an abrasive layer is injected into a preheated mold and the curing process 30 proceeds, the non-expanded particles 10 included in the composition for preparing an abrasive layer are expanded and a plurality of pores ( 40) is formed.

상기 연마패드의 제조방법은 상기 연마층의 적어도 일면을 가공하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 가공 단계는 그루브(groove)를 형성하는 것일 수 있다. The method of manufacturing the polishing pad may include processing at least one surface of the polishing layer. The processing step may be to form a groove (groove).

다른 일 실시예로, 상기 연마층의 적어도 일면을 가공하는 단계는 상기 연마층의 적어도 일면 상에 그루브(groove)를 형성하는 단계(1); 상기 연마층의 적어도 일면을 선삭(line turning)하는 단계(2); 및 상기 연마층의 적어도 일면을 조면화하는 단계(3) 중 적어도 하나의 단계를 포함할 수 있다. In another embodiment, the step of machining at least one surface of the polishing layer comprises the steps of forming a groove (groove) on at least one surface of the polishing layer (1); line turning (2) at least one surface of the abrasive layer; and roughening at least one surface of the polishing layer (3).

상기 단계 (1)에서, 상기 그루브(groove)는 상기 연마층의 중심으로부터 소정의 간격으로 이격형성되는 동심원형 그루브; 및 상기 연마층의 중심으로부터 상기 연마층의 엣지(edge)까지 연속 연결되는 방사형 그루브 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. In the step (1), the groove (groove) is a concentric circular groove formed spaced apart from the center of the polishing layer at a predetermined interval; and at least one of a radial groove continuously connected from the center of the polishing layer to an edge of the polishing layer.

상기 단계 (2)에서, 상기 선삭(line turning)은 절삭 공구를 이용하여 상기 연마층을 소정의 두께만큼 깎아내는 방법으로 수행될 수 있다. In the step (2), the line turning may be performed by using a cutting tool to cut the abrasive layer by a predetermined thickness.

상기 단계 (3)에서 상기 조면화는 상기 연마층의 표면을 샌딩 롤러(Sanding roller)로 가공하는 방법으로 수행될 수 있다. In step (3), the roughening may be performed by processing the surface of the abrasive layer with a sanding roller.

상기 연마패드의 제조방법은 상기 연마층의 연마면의 이면 상에 쿠션층을 적층하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method of manufacturing the polishing pad may further include laminating a cushion layer on the back surface of the polishing surface of the polishing layer.

상기 연마층과 상기 쿠션층은 열융착 접착제를 매개로 적층될 수 있다. The abrasive layer and the cushion layer may be laminated using a heat-sealing adhesive.

상기 연마층의 연마면의 이면 상에 상기 열융착 접착제를 도포하고, 상기 쿠션층의 상기 연마층과 맞닿을 표면 상에 상기 열융착 접착제를 도포하며, 각각의 열융착 접착제가 도포된 면이 맞닿도록 상기 연마층과 상기 쿠션층을 적층한 후, 가압 롤러를 이용하여 두 층을 융착시킬 수 있다.The heat sealing adhesive is applied on the back surface of the polishing surface of the polishing layer, the heat sealing adhesive is applied on the surface to be in contact with the polishing layer of the cushion layer, and the surfaces to which the respective heat sealing adhesives are applied are in contact After laminating the abrasive layer and the cushion layer to the surface, the two layers may be fusion-bonded using a pressure roller.

또 다른 일 실시예에서, 연마층을 포함하는 연마패드를 제공하는 단계; 및 상기 연마층의 연마면에 연마 대상의 피연마면이 맞닿도록 상대 회전시키면서 상기 연마 대상을 연마시키는 단계;를 포함한다.In yet another embodiment, the method comprising: providing a polishing pad including an abrasive layer; and grinding the polishing object while relatively rotating the polishing surface of the polishing layer so that the polished surface of the polishing object is in contact with the polishing surface.

도 4은 일 구현예에 따른 반도체 소자 제조 공정의 개략적인 공정도를 도시한 것이다. 도 4을 참조할 때, 상기 일 실시예에 따른 연마패드(110)를 정반(120) 상에 장착한 후, 연마 대상인 반도체 기판(130)을 상기 연마패드(110) 상에 배치한다. 이때, 상기 반도체 기판(130)의 피연마면은 상기 연마패드(110)의 연마면에 직접 접촉된다. 연마를 위해 상기 연마패드 상에 노즐(140)을 통하여 연마 슬러리(150)가 분사될 수 있다. 상기 노즐(140)을 통하여 공급되는 연마 슬러리(150)의 유량은 약 10 ㎤/분 내지 약 1,000 ㎤/분 범위 내에서 목적에 따라 선택될 수 있으며, 예를 들어, 약 50 ㎤/분 내지 약 500 ㎤/분일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.4 is a schematic flowchart of a semiconductor device manufacturing process according to an exemplary embodiment. Referring to FIG. 4 , after the polishing pad 110 according to the embodiment is mounted on the surface plate 120 , the semiconductor substrate 130 to be polished is disposed on the polishing pad 110 . At this time, the polished surface of the semiconductor substrate 130 is in direct contact with the polishing surface of the polishing pad 110 . For polishing, the polishing slurry 150 may be sprayed on the polishing pad through the nozzle 140 . The flow rate of the polishing slurry 150 supplied through the nozzle 140 may be selected according to the purpose within the range of about 10 cm 3 /min to about 1,000 cm 3 /min, for example, from about 50 cm 3 /min to about It may be 500 ㎤ / min, but is not limited thereto.

이후, 상기 반도체 기판(130)과 상기 연마패드(110)는 서로 상대 회전하여, 상기 반도체 기판(130)의 표면이 연마될 수 있다. 이때, 상기 반도체 기판(130)의 회전 방향 및 상기 연마패드(110)의 회전 방향은 동일한 방향일 수도 있고, 반대 방향일 수도 있다. 상기 반도체 기판(130)과 상기 연마패드(110)의 회전 속도는 각각 약 10 rpm 내지 약 500 rpm 범위에서 목적에 따라 선택될 수 있으며, 예를 들어, 약 30 rpm 내지 약 200 rpm 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.Thereafter, the semiconductor substrate 130 and the polishing pad 110 may be rotated relative to each other, so that the surface of the semiconductor substrate 130 may be polished. In this case, the rotation direction of the semiconductor substrate 130 and the rotation direction of the polishing pad 110 may be in the same direction or in opposite directions. The rotation speed of the semiconductor substrate 130 and the polishing pad 110 may be selected depending on the purpose in the range of about 10 rpm to about 500 rpm, respectively, for example, it may be about 30 rpm to about 200 rpm, However, the present invention is not limited thereto.

상기 반도체 기판(130)은 연마헤드(160)에 장착된 상태로 상기 연마패드(110)의 연마면에 소정의 하중으로 가압되어 맞닿게 한 뒤 그 표면이 연마될 수 있다. 상기 연마헤드(160)에 의하여 상기 반도체 기판(130)의 표면에 상기 연마패드(110)의 연마면에 가해지는 하중은 약 1 gf/㎠ 내지 약 1,000 gf/㎠ 범위에서 목적에 따라 선택될 수 있으며, 예를 들어, 약 10 gf/㎠ 내지 약 800 gf/㎠일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The semiconductor substrate 130 is mounted on the polishing head 160 and is pressed against the polishing surface of the polishing pad 110 by a predetermined load to abut the surface, and then the surface may be polished. The load applied to the polishing surface of the polishing pad 110 on the surface of the semiconductor substrate 130 by the polishing head 160 may be selected according to the purpose in the range of about 1 gf/cm 2 to about 1,000 gf/cm 2 . and may be, for example, about 10 gf/cm 2 to about 800 gf/cm 2 , but is not limited thereto.

일 구현예에서, 상기 반도체 소자의 제조 방법은, 상기 연마패드(110)의 연마면을 연마에 적합한 상태로 유지시키기 위하여, 상기 반도체 기판(130)의 연마와 동시에 컨디셔너(170)를 통해 상기 연마패드(110)의 연마면을 가공하는 단계를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, in the method of manufacturing the semiconductor device, in order to maintain the polished surface of the polishing pad 110 in a state suitable for polishing, the semiconductor substrate 130 is polished and the conditioner 170 is used simultaneously with the polishing. The method may further include processing the polishing surface of the pad 110 .

상기 본 발명의 연마층을 포함하는 연마 패드는 대상 막질이 실리콘 옥사이드이고, 연마 하중이 4.0psi이며, 연마 패드를 150rpm으로 회전시키고, 하소 세리아 슬러리를 250ml/min의 속도로 주입하며, 정반을 150rpm으로 60초간 회전하여 연마 공정을 진행하면, 상기 연마 공정에 따른 산화막의 연마율이 2,000 내지 4,000 Å/min이다. In the polishing pad including the polishing layer of the present invention, the target film quality is silicon oxide, the polishing load is 4.0 psi, the polishing pad is rotated at 150 rpm, the calcined ceria slurry is injected at a speed of 250 ml/min, and the surface plate is rotated at 150 rpm When the polishing process is performed by rotating for 60 seconds, the polishing rate of the oxide film according to the polishing process is 2,000 to 4,000 Å/min.

본 발명의 연마층을 포함하는 연마패드를 산화막의 연마 공정에 적용하게 되면, 상기 범위 내의 연마율을 나타낼 뿐 아니라, 결함 발생을 방지하는 연마 패드로의 제공을 가능하게 한다.When the polishing pad including the polishing layer of the present invention is applied to the polishing process of the oxide film, it is possible to provide a polishing pad that not only exhibits a polishing rate within the above range but also prevents occurrence of defects.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들을 제시한다. 다만, 하기에 기재된 실시예들은 본 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로서 본 발명이 제한되어서는 아니된다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention are presented. However, the examples described below are only for specifically illustrating or explaining the present invention, and the present invention is not limited thereto.

실시예 1Example 1

연마패드의 제조Manufacture of polishing pad

TDI, H12MDI, 폴리테트라메틸렌 이터 글리콜(Polytetramethylene ether glycol) 및 디에틸렌 글리콜(Diethylene glycol)을 4구 플라스크에 투입 후 80℃ 3시간 반응하여 NCO% 가 8 내지 12%인 프리폴리머(Prepolymer)를 제조하였다. TDI, H 12 MDI, polytetramethylene ether glycol and diethylene glycol were put into a four-neck flask and reacted at 80 ° C for 3 hours to obtain a prepolymer having an NCO% of 8 to 12%. prepared.

연마층(Top Pad) 제조를 위해 프리폴리머, 경화제, 불활성기체 주입 라인, 액상발포제 주입 라인이 구비된 캐스팅 장치(Casting Machine)에서 프리폴리머 탱크에 준비된 프리폴리머를 충진하고, 경화제 탱크에는 비스(4-아미노-3-클로로페닐)메탄(Bis(4-amino-3-chlorophenyl)methane)(Ishihara社)을 충진하고, 불활성기체로 질소(N2), 액상발포제로 FC3283 (3M社)을 준비하였다. In a casting machine equipped with a prepolymer, curing agent, an inert gas injection line, and a liquid foaming agent injection line for the production of the top pad, the prepared prepolymer is filled in the prepolymer tank, and the curing agent tank is filled with bis(4-amino- 3-chlorophenyl) methane (Bis (4-amino-3-chlorophenyl) methane) (Ishihara Corporation) was charged, nitrogen (N 2 ) as an inert gas, and FC3283 (3M Corporation) as a liquid foaming agent were prepared.

고상발포제(Akzonobel社, 551DU40) 및 실리콘계 계면활성제(Evonik社)는 별도의 라인으로 프리폴리머와 혼합하였다.A solid foaming agent (Akzonobel, 551DU40) and a silicone-based surfactant (Evonik) were mixed with the prepolymer in a separate line.

캐스팅(Casting) 시에 프리폴리머 및 경화제의 당량을 1:1로 맞추어 분당 10kg의 속도로 토출하고, 불활성 기체 질소(N2)의 양을 전체 흐름 양에 대한 부피에 대비하여, 주입하고, 믹싱 헤드(Mixing Head)에서 교반하여, 각 주입 원료들을 혼합한 후, 100℃ 로 예열된 가로 1000mm, 세로 1000mm 및 높이 3mm 몰드에 주입하고 경화하였다. 이때 불활성 기체 질소량을 조절하여 밀도 0.7 내지 0.9로 조절하여 몰드로 주입하였으며, 다공성 폴리우레탄 시트를 제조하였다. At the time of casting, the equivalent of the prepolymer and the curing agent is adjusted at 1:1 and discharged at a rate of 10 kg per minute, the amount of inert gas nitrogen (N 2 ) is injected with respect to the volume with respect to the total flow amount, and the mixing head (Mixing Head), after mixing each injection raw material, preheated to 100 ℃ It was injected and cured into a mold with a width of 1000 mm, a length of 1000 mm and a height of 3 mm. At this time, by controlling the amount of nitrogen in the inert gas, the density was adjusted to 0.7 to 0.9 and injected into the mold, to prepare a porous polyurethane sheet.

이후 제조된 다공성 폴리우레탄 시트의 표면을 연삭기를 사용하여 연삭하고, 팁을 사용하여 그루브(groove)하는 과정을 거쳐 평균 두께 2 mm, 평균 직경 76.2 cm의 크기로 제조하였다.Thereafter, the surface of the prepared porous polyurethane sheet was ground using a grinding machine, and through a process of grooved using a tip, an average thickness of 2 mm and an average diameter of 76.2 cm were prepared.

상기 폴리우레탄 시트 및 스웨이드(기재층, 평균 두께: 1 mm)를 핫멜트 필름(제조사: SKC, 제품명: TF-00)을 이용하여 120℃에서 열 융착하여 연마 패드를 제조하였다.The polyurethane sheet and suede (base layer, average thickness: 1 mm) were heat-sealed at 120° C. using a hot melt film (manufacturer: SKC, product name: TF-00) to prepare a polishing pad.

실시예 2Example 2

몰드의 예열 온도를 115℃로 조절한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 제조하였다.It was prepared in the same manner as in Example 1, except that the preheating temperature of the mold was adjusted to 115°C.

실시예 3Example 3

몰드의 예열 온도를 130℃로 조절한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 제조하였다.It was prepared in the same manner as in Example 1, except that the preheating temperature of the mold was adjusted to 130°C.

비교예 1Comparative Example 1

몰드를 예열하지 않은 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 제조하였다.It was prepared in the same manner as in Example 1 except that the mold was not preheated.

비교예 2Comparative Example 2

몰드의 예열 온도를 180℃로 조절한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 제조하였다.It was prepared in the same manner as in Example 1, except that the preheating temperature of the mold was adjusted to 180°C.

상기 실시예 및 비교예에 대한 함량 및 제조 조건 등에 대한 것은 하기 표 1과 같다. Contents and manufacturing conditions for the Examples and Comparative Examples are shown in Table 1 below.

실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 실시예 3Example 3 비교예 1Comparative Example 1 비교예 2Comparative Example 2 프리폴리머의 NCO 함량(%)NCO content of prepolymer (%) 8%8% 8%8% 8%8% 8%8% 8%8% 캐스팅 몰드 타입Casting mold type Closed Type,
낱매
Closed Type,
single sheet
Closed Type,
낱매
Closed Type,
single sheet
Closed Type,
낱매
Closed Type,
single sheet
Closed Type,
낱매
Closed Type,
single sheet
Closed Type,
낱매
Closed Type,
single sheet
캐스팅 몰드 예열 온도(℃)Casting mold preheating temperature (℃) 100℃100℃ 115℃115 130℃130℃ 상온room temperature 180℃180℃ 시트 가공(캐스팅, 절삭, 그루브)Seat Machining (Casting, Cutting, Grooving) 순차적sequential 순차적sequential 순차적sequential 순차적sequential 순차적sequential 프리폴리머 중량
(중량부)
prepolymer weight
(parts by weight)
100100 100100 100100 100100 100100
계면활성제
(중량부)
Surfactants
(parts by weight)
0.2~1.50.2~1.5 0.2~1.50.2~1.5 0.2~1.50.2~1.5 0.2~1.50.2~1.5 0.2~1.50.2~1.5
고상 발포제 중량
(중량부)
solid blowing agent weight
(parts by weight)
1~51-5 1~51-5 1~51-5 1~51-5 1~51-5
불활성 가스(L/min)Inert gas (L/min) 0.1~0.50.1~0.5 0.1~0.50.1~0.5 0.1~0.50.1~0.5 0.1~0.50.1~0.5 0.1~0.50.1~0.5

실험예 1Experimental Example 1

연마층의 물성 평가Evaluation of the physical properties of the abrasive layer

(1) 경도(1) hardness

상기 실시예 및 비교예에 따라 제조된 연마 패드의 Shore D 경도를 측정하였으며, 연마 패드를 2 cm Х 2 cm(두께: 2 mm)의 크기로 자른 후 온도 25 ℃ 및 습도 50±5 %의 환경에서 16 시간 정치하였다. 이후 경도계(D 형 경도계)를 사용하여 연마 패드의 경도를 측정하였다. The Shore D hardness of the polishing pad prepared according to the above Examples and Comparative Examples was measured, and the polishing pad was cut to a size of 2 cm Х 2 cm (thickness: 2 mm) in an environment with a temperature of 25° C. and a humidity of 50±5%. was left for 16 hours. Thereafter, the hardness of the polishing pad was measured using a durometer (D-type durometer).

(2) 탄성 모듈러스(2) elastic modulus

상기 실시예 및 비교예에 따라 제조된 연마 패드 각각에 대해, 만능시험계(UTM)를 사용하여 500 mm/분의 속도로 테스트하면서 파단 직전의 최고 강도 값을 취득한 후, 취득한 값을 통해 Strain-Stress 곡선의 20 내지 70% 영역에서의 기울기를 계산하였다. For each of the polishing pads manufactured according to the above Examples and Comparative Examples, the highest strength value just before fracture was obtained while testing at a speed of 500 mm/min using a universal testing machine (UTM), and then, through the obtained value, strain-Stress The slope in the region of 20 to 70% of the curve was calculated.

(3) 신율 (3) elongation

상기 실시예 및 비교예에 따라 제조된 연마 패드 각각에 대해, 만능시험계(UTM)를 사용하여 500 mm/분의 속도로 테스트하면서 파단 직전의 최대 변형량을 측정한 뒤, 최초 길이 대비 최대 변형량의 비율을 퍼센트(%)로 나타냈다.For each of the polishing pads manufactured according to the above Examples and Comparative Examples, the maximum deformation amount just before fracture was measured while testing at a speed of 500 mm/min using a universal testing machine (UTM), and then the ratio of the maximum deformation amount to the initial length was expressed as a percentage (%).

(4) 인장(4) seal

상기 실시예 및 비교예에 따라 제조된 연마 패드 각각에 대해, 만능시험계(UTM)를 사용하여 500 mm/분의 속도로 테스트하면서 파단 직전의 최고 강도 값을 취득한 후, 취득한 값을 통해 Strain-Stress 곡선의 20 내지 70% 영역에서의 기울기를 계산하였다. For each of the polishing pads manufactured according to the above Examples and Comparative Examples, the highest strength value just before fracture was obtained while testing at a speed of 500 mm/min using a universal testing machine (UTM), and then, through the obtained value, strain-Stress The slope in the region of 20 to 70% of the curve was calculated.

(5) 비중(5) specific gravity

상기 실시예 및 비교예에 따라 제조된 윈도우 비중을 측정하였으며, 연마 패드를 2 cm Х 2 cm(두께: 2 mm)의 크기로 자른 후 온도 25 ℃ 및 습도 50±5 %의 환경에서 16 시간 정치하였다. 그 이후 Electronic densimeter를 사용하여 초기 무게와 물에 침지 시켰을 때의 무게를 측정 후 밀도를 구했다.The specific gravity of the window prepared according to the above Examples and Comparative Examples was measured, and the polishing pad was cut to a size of 2 cm Х 2 cm (thickness: 2 mm) and left at a temperature of 25° C. and humidity of 50±5% for 16 hours. did After that, the density was calculated after measuring the initial weight and the weight when immersed in water using an electronic densimeter.

평가 항목Evaluation Items 실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 실시예 3Example 3 비교예 1Comparative Example 1 비교예 2Comparative Example 2 두께 (mm)thickness (mm) 22 22 22 22 22 경도 (Shore D)Hardness (Shore D) 57.857.8 58.258.2 57.957.9 72.372.3 70.170.1 비중(g/cc)Specific gravity (g/cc) 0.780.78 0.780.78 0.780.78 1.081.08 0.970.97 인장 (N/mm2)Tensile (N/mm2) 22.322.3 22.222.2 2222 55.3955.39 54.07354.073 신율 (%)Elongation (%) 87.587.5 81.981.9 71.071.0 227.08227.08 227.09227.09 탄성 모듈러스elastic modulus 105.4105.4 133.1133.1 182.7182.7 11.7511.75 13.9713.97

상기 물성 평가 결과, 본 발명의 실시예의 연마층과 비교예의 연마층 간에는 경도, 비중, 인장, 신율 및 탄성 모듈러스에서 큰 차이를 나타냄을 확인할 수 있다. As a result of the physical property evaluation, it can be seen that there is a large difference in hardness, specific gravity, tensile, elongation, and elastic modulus between the abrasive layer of the example of the present invention and the abrasive layer of the comparative example.

즉, 실시예의 연마층에 비해 비교예의 연마층이 보다 딱딱한 연마층으로 제공되어, 연마율은 상대적으로 높은 수치를 나타낼 수 있으나, 연마 공정 상에서 반도체 기판의 결함의 발생이 많을 것으로 예상된다.That is, the polishing layer of the comparative example is provided as a harder polishing layer than the polishing layer of the embodiment, and thus the polishing rate may be relatively high.

실험예 2Experimental Example 2

연마층의 기공 크기 측정Measuring the pore size of the abrasive layer

상기 실시예 및 비교예의 연마층에 대한 기공의 직경 크기를 측정하였다.The diameter size of pores for the abrasive layers of Examples and Comparative Examples was measured.

구체적으로, 1mm × 1mm의 정사각형(두께: 2 mm)으로 자른 1mm2의 연마면을 주사전자현미경(SEM)을 사용하여 100 배로 확대된 이미지로부터 단면을 관찰하였다. 화상 해석 소프트웨어를 사용하여 얻어진 화상으로부터 전체 기공들의 직경을 측정하여, 기공의 수평균 직경, 기공 직경별 단면적의 합의 분포도, 기공 개수 및 기공의 총 면적을 얻었다. SEM 100 배 이미지의 가로/세로 = 959.1㎛/1279㎛이다. Specifically, a cross section of a polished surface of 1 mm 2 cut into a 1 mm × 1 mm square (thickness: 2 mm) was observed from an image magnified by 100 times using a scanning electron microscope (SEM). By measuring the diameters of all pores from the images obtained using image analysis software, the number average diameter of pores, the distribution of the sum of the cross-sectional areas for each pore diameter, the number of pores, and the total area of the pores were obtained. The width/length of the SEM 100x image = 959.1 μm/1279 μm.

측정 결과는 하기 표 3과 같다.The measurement results are shown in Table 3 below.

ItemItem UnitUnit 실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 실시예 3Example 3 비교예 1Comparative Example 1 비교예 2Comparative Example 2 Pore
Size
Pore
Size
D10D10 μmμm 15.915.9 20.820.8 39.539.5 9.19.1 119.5119.5
D50D50 21.621.6 46.546.5 63.663.6 11.311.3 261.8261.8 D90D90 27.227.2 74.174.1 76.276.2 15.215.2 285.9285.9

Figure pat00004
Figure pat00004
0.980.98 1.071.07 0.520.52 1.771.77 0.170.17

상기 표 3에 나타낸 바와 같이, 실시예의 연마층은 기공의 크기 분포가 균일하게 분포되어 있는 것을 확인할 수 있다. 반면 비교예의 경우, 몰드의 예열 온도에 의해 기공의 크기가 차이가 나타나는 것을 확인할 수 있고, 비교예 1은 기공의 크기가 너무 작고, 기공의 크기 분포가 균일하지 않으며, 비교예 2의 경우에는 기공의 크기가 너무 크고, 마찬가지로 기공의 크기 분포가 균일하지 않다.As shown in Table 3, it can be seen that the size distribution of pores is uniformly distributed in the polishing layer of Examples. On the other hand, in the case of the comparative example, it can be seen that the difference in the size of the pores appears due to the preheating temperature of the mold, in Comparative Example 1, the size of the pores is too small, the size distribution of the pores is not uniform, and in the case of Comparative Example 2, the pores is too large, and the size distribution of the pores is not uniform.

또한, 상기와 같은 기공의 크기에 대해서, SEM 측정을 통해 추가로 확인하였으며, 도 5 내지 9과 같이 100 배율로 확대하여 기공의 크기를 확인한 결과, 도 5 내지 7은 실시예의 연마층으로, 기공이 균일하게 분포되어 있음을 확인할 수 있고, 도 8 및 도 9의 비교예는 크기 분포가 불균일함을 확인할 수 있다. In addition, the size of the pores as described above was additionally confirmed through SEM measurement, and as a result of confirming the size of the pores by magnification of 100 as shown in FIGS. 5 to 9, FIGS. 5 to 7 are the polishing layer of the embodiment, the pores It can be confirmed that this is uniformly distributed, and it can be seen that the size distribution of the comparative examples of FIGS. 8 and 9 is non-uniform.

실험예 3Experimental Example 3

연마 패드의 연마 성능 측정Measurement of polishing performance of polishing pad

(1) 연마율 측정(1) Measurement of polishing rate

CMP 연마 장비를 사용하여, CVD 공정에 의해서 실리콘 옥사이드가 증착된 직경 300 ㎜의 실리콘 웨이퍼를 설치한 후, 실리콘 웨이퍼의 실리콘 옥사이드 층을 아래로 하여 실시예 및 비교예의 연마패드가 결합된 정반 상에 세팅하였다. 이후, 연마 하중이 4.0psi가 되도록 조정하고 150 rpm으로 연마패드를 회전시키면서 연마패드 상에 하소 세리아 슬러리를 250 ㎖/분의 속도로 투입하면서 정반을 150 rpm으로 60초간 회전시켜 산화규소막을 연마하였다. After installing a silicon wafer having a diameter of 300 mm on which silicon oxide is deposited by a CVD process using CMP polishing equipment, the silicon oxide layer of the silicon wafer is turned down on the surface to which the polishing pads of Examples and Comparative Examples are bonded. was set. Thereafter, the polishing load was adjusted to be 4.0 psi and the silicon oxide film was polished by rotating the platen at 150 rpm for 60 seconds while injecting the calcined ceria slurry onto the polishing pad at a rate of 250 ml/min while rotating the polishing pad at 150 rpm. .

연마 후 실리콘 웨이퍼를 캐리어로부터 떼어내어, spin dryer에 장착하여 정제수(DIW)로 세정한 후 질소로 15 초 동안 건조하였다. 건조된 실리콘 웨이퍼를 광간섭식 두께 측정 장치(제조사: Kyence 사, 모델명: SI-F80R)를 사용하여 연마 전후 막 두께 변화를 측정하였다. 이후 하기 수학식 1을 사용하여 연마율을 계산하였다.After polishing, the silicon wafer was removed from the carrier, mounted on a spin dryer, washed with purified water (DIW), and then dried with nitrogen for 15 seconds. The film thickness change was measured before and after polishing the dried silicon wafer using an optical interference type thickness measuring device (manufacturer: Kyence, model name: SI-F80R). Thereafter, the polishing rate was calculated using Equation 1 below.

[수학식 1][Equation 1]

연마율 = 실리콘 웨이퍼의 연마두께(Å)/연마 시간(50초)Polishing rate = Silicon wafer polishing thickness (Å) / polishing time (50 seconds)

(2) 연마패드의 절삭률 측정(pad cut-rate, ㎛/hr)(2) Measurement of cutting rate of polishing pad (pad cut-rate, ㎛/hr)

실시예 및 비교예의 연마층을 포함하는 연마패드는 초기 10분 간 탈이온수로 프리 컨디셔닝 된 후, 1시간 동안 탈이온수가 분사되면서, 컨디셔닝하였다. 이때, 1시간 동안 컨디셔닝 되는 동안 두께 변화를 측정하였다. 컨디셔닝에 사용되는 장비는 CTS사의 AP-300HM이고, 컨디셔닝 압력은 6lbf, 회전 속도는 100 내지 110rpm이고, 컨디셔닝에 사용되는 디스크는 새솔 CI-45이다.The polishing pads including the polishing layers of Examples and Comparative Examples were pre-conditioned with deionized water for an initial 10 minutes, and then conditioned while sprayed with deionized water for 1 hour. At this time, the thickness change was measured while conditioned for 1 hour. The equipment used for conditioning is CTS' AP-300HM, the conditioning pressure is 6 lbf, the rotation speed is 100 to 110 rpm, and the disk used for conditioning is Saesol CI-45.

(3) 디펙(defect) 측정 방법(3) Defect measurement method

상기 (1)의 연마율 측정방법과 동일하게 연마를 진행하고, 연마 후 실리콘 웨이퍼를 클리너(Cleaner)로 이동시켜, 1% HF와 정제수(DIW), 1% H2NO3, 정제수(DIW)를 각각 사용하여 10초씩 세정하였다. 이후 spin dryer로 이동시켜 정제수(DIW)로 세정한 후 질소로 15 초 동안 건조하였다. 건조된 실리콘 웨이퍼를 디펙 측정 장비(제조사: Tenkor 사, 모델명: XP+)를 사용하여 연마 전후 디펙 변화를 측정하였다. Grinding is carried out in the same manner as in (1) above, and after polishing, the silicon wafer is moved to a cleaner, 1% HF and purified water (DIW), 1% H 2 NO 3 , purified water (DIW) was washed for 10 seconds using each. Then, it was moved to a spin dryer, washed with purified water (DIW), and then dried with nitrogen for 15 seconds. Defect change was measured before and after polishing the dried silicon wafer using a defect measuring device (manufacturer: Tenkor, model name: XP+).

실시예 1Example 1 실시예2Example 2 실시예 3Example 3 비교예 1Comparative Example 1 비교예 2Comparative Example 2 Ox RR
(Å/min)
Ox RR
(Å/min)
27352735 32563256 36893689 72317231 68976897
절삭률(㎛/hr)Cutting rate (㎛/hr) 19.219.2 20.120.1 19.519.5 55.355.3 46.746.7 DefectDefect 44 22 33 7575 6868

상기 연마 성능 측정 결과, 비교예는 실시예에 비해 연마율이 높은 수치를 나타내었으나, 디펙 측정 시, 결함 발생 수가 큰 차이를 나타낼 뿐 아니라, 연마층의 절삭률에서도 높은 수치를 나타냄을 확인하였다. As a result of the polishing performance measurement, the comparative example showed a higher polishing rate than the example, but when measuring the defect, it was confirmed that not only the number of defects was large, but also the cutting rate of the abrasive layer showed a high value.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements by those skilled in the art using the basic concept of the present invention as defined in the following claims are also provided. is within the scope of the

10: 비팽창된 입자
11: 비팽창된 입자의 외피
12: 팽창 유발 성분
20: 팽창된 입자
30: 경화 공정
40: 연마층 내 기공
110: 연마패드
120: 정반
130: 반도체 기판
140: 노즐
150: 연마 슬러리
160: 연마헤드
170: 컨디셔너
10: unexpanded particles
11: Integument of unexpanded particles
12: swelling-inducing component
20: expanded particles
30: curing process
40: pores in the abrasive layer
110: polishing pad
120: surface plate
130: semiconductor substrate
140: nozzle
150: polishing slurry
160: abrasive head
170: conditioner

Claims (9)

연마층을 포함하고,
상기 연마층은 복수의 기공을 포함하며,
하기 식 1에 따른 값이 0.5 내지 1.5인
연마 패드:
[식 1]
Figure pat00005

여기서,
D10은 10% 부피 누적 분포 상의 기공의 직경이며,
D50은 50% 부피 누적 분포 상의 기공의 직경이며,
D90은 90% 부피 누적 분포 상의 기공의 직경이다.
comprising an abrasive layer;
The polishing layer includes a plurality of pores,
A value according to the following formula 1 is 0.5 to 1.5
polishing pad:
[Equation 1]
Figure pat00005

here,
D10 is the diameter of the pores on the 10% volume cumulative distribution,
D50 is the diameter of the pores on the 50% volume cumulative distribution,
D90 is the diameter of the pores on the 90% volume cumulative distribution.
제1항에 있어서,
상기 연마층에 형성된 기공은 D50이 20 내지 65㎛인
연마 패드.
According to claim 1,
The pores formed in the polishing layer have a D50 of 20 to 65 μm.
polishing pad.
제1항에 있어서,
상기 연마층은 비팽창된(Unexpanded) 고상 발포제에 의해 유래되는 외피를 포함하는
연마 패드.
According to claim 1,
The abrasive layer comprises a shell derived from an unexpanded solid foaming agent.
polishing pad.
제1항에 있어서,
상기 연마층에 대상 막질이 실리콘 옥사이드이고, 연마 하중이 4.0psi이며, 연마 패드를 150rpm으로 회전시키고, 하소 세리아 슬러리를 250ml/min의 속도로 주입하며, 정반을 150rpm으로 60초간 회전하여 연마 공정이 진행될 때,
상기 연마 공정에 따른 산화막의 연마율이 2,000 내지 4,000 Å/min인
연마 패드.
According to claim 1,
The abrasive layer has a target film quality of silicon oxide, a polishing load of 4.0 psi, a polishing pad is rotated at 150 rpm, a calcined ceria slurry is injected at a speed of 250 ml/min, and a surface plate is rotated at 150 rpm for 60 seconds to complete the polishing process. as it proceeds,
The polishing rate of the oxide film according to the polishing process is 2,000 to 4,000 Å/min.
polishing pad.
ⅰ) 프리폴리머 조성물을 제조하는 단계;
ⅱ) 상기 프리폴리머 조성물, 발포제 및 경화제를 포함하는 연마층 제조용 조성물을 제조하는 단계; 및
ⅲ) 상기 연마층 제조용 조성물을 경화하여 연마층을 제조하는 단계;를 포함하며,
연마층을 포함하고,
상기 연마층은 복수의 기공을 포함하며,
하기 식 1에 따른 값이 0.5 내지 1.5인
연마 패드의 제조 방법:
[식 1]
Figure pat00006

여기서,
D10은 10% 부피 누적 분포 상의 기공의 직경이며,
D50은 50% 부피 누적 분포 상의 기공의 직경이며,
D90은 90% 부피 누적 분포 상의 기공의 직경이다.
i) preparing a prepolymer composition;
ii) preparing a composition for preparing an abrasive layer comprising the prepolymer composition, a foaming agent and a curing agent; and
iii) curing the composition for preparing an abrasive layer to prepare an abrasive layer;
comprising an abrasive layer;
The polishing layer includes a plurality of pores,
A value according to the following formula 1 is 0.5 to 1.5
Method of making a polishing pad:
[Equation 1]
Figure pat00006

here,
D10 is the diameter of the pores on the 10% volume cumulative distribution,
D50 is the diameter of the pores on the 50% volume cumulative distribution,
D90 is the diameter of the pores on the 90% volume cumulative distribution.
제5항에 있어서,
상기 ⅲ) 단계는 연마층 제조용 조성물을 예열된 몰드에 주입하여 경화하는 것으로,
상기 몰드의 예열 온도는 50 내지 150℃인
연마 패드의 제조 방법.
6. The method of claim 5,
In step iii), the composition for preparing an abrasive layer is injected into a preheated mold to harden,
The preheating temperature of the mold is 50 to 150 ℃
A method of manufacturing a polishing pad.
제5항에 있어서,
상기 발포제는 비팽창된(Unexpanded) 입자이며,
상기 ⅲ) 단계의 경화 공정에 의해 팽창되어 균일한 크기로 복수의 기공을 형성하는
연마 패드의 제조 방법.
6. The method of claim 5,
The blowing agent is an unexpanded particle,
It is expanded by the curing process of step iii) to form a plurality of pores with a uniform size.
A method of manufacturing a polishing pad.
제5항에 있어서,
상기 연마층은 비팽창된(Unexpanded) 고상 발포제에 의해 유래되는 외피를 포함하는
연마 패드의 제조 방법.
6. The method of claim 5,
The abrasive layer comprises a shell derived from an unexpanded solid foaming agent.
A method of manufacturing a polishing pad.
1) 연마층을 포함하는 연마패드를 제공하는 단계; 및
2) 상기 연마층의 연마면에 반도체 기판의 피연마면이 맞닿도록 상대 회전시키면서 상기 반도체 기판을 연마시키는 단계;를 포함하고,
연마층을 포함하고,
상기 연마층은 복수의 기공을 포함하며,
하기 식 1에 따른 값이 0.5 내지 1.5인
반도체 소자의 제조 방법:
[식 1]
Figure pat00007

여기서,
D10은 10% 부피 누적 분포 상의 기공의 직경이며,
D50은 50% 부피 누적 분포 상의 기공의 직경이며,
D90은 90% 부피 누적 분포 상의 기공의 직경이다.
1) providing a polishing pad including a polishing layer; and
2) polishing the semiconductor substrate while relatively rotating so that the polished surface of the semiconductor substrate is in contact with the polishing surface of the polishing layer;
comprising an abrasive layer;
The polishing layer includes a plurality of pores,
A value according to the following formula 1 is 0.5 to 1.5
A method of manufacturing a semiconductor device:
[Equation 1]
Figure pat00007

here,
D10 is the diameter of the pores on the 10% volume cumulative distribution,
D50 is the diameter of the pores on the 50% volume cumulative distribution,
D90 is the diameter of the pores on the 90% volume cumulative distribution.
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