TWI818400B - 拋光墊、拋光墊的製備方法及利用其的半導體器件的製造方法 - Google Patents

拋光墊、拋光墊的製備方法及利用其的半導體器件的製造方法 Download PDF

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Abstract

本發明關於一種拋光墊、拋光墊的製備方法及使用其的半導體器件的製造方法，所述拋光墊在拋光層內形成多個均勻的氣孔，調節拋光層的拋光面的表面粗糙度特性，因此能夠提高進行拋光製程時與半導體基板直接接觸的面積，防止半導體基板的表面出現缺陷。另外，本發明可以提供一種應用所述拋光墊的半導體器件的製造方法。

Description

拋光墊、拋光墊的製備方法及利用其的半導體器件的製造方法
本發明關於一種用於化學機械平坦化（Chemical Mechanical Planarization；CMP）製程的拋光墊、所述拋光墊的製備方法以及利用所述拋光墊的半導體器件的製造方法。
在半導體製備製程中，化學機械平坦化（CMP）製程如下：在將晶片（wafer）附著在頭部並使其和形成在壓盤（platen）上的拋光墊的表面接觸的狀態下，供給漿料，使晶片表面進行化學反應，同時藉由使壓盤和頭部相對運動來機械平坦化晶片表面的凹凸部分。
“碟形凹陷（dishing）”是指在CMP拋光中，金屬層在CMP拋光後應當與基板晶片的下層保持平行或者共面，但是在如氧化物空腔或者槽的低區域中引起金屬凹陷（metal recess）的現象。
近年來，隨著半導體晶片和裝置因微細的特徵部和更多的金屬化層而變得越來越複雜，碟形凹陷問題變得更加突出。在這種趨勢下，對於在拋光製程中用於維持平坦性並限制拋光缺陷的消耗品要求更加提升的性能。
這種晶片和裝置的缺陷可能會在導線中產生電絕緣或者短路從而導致半導體裝置不能工作。為了減少諸如微劃痕或者顫動（chatter）擦痕的拋光缺陷，可以藉由使用軟拋光墊來減少拋光缺陷。
另外，對於軟金屬層的CMP拋光可以藉由使用較軟的CMP拋光墊來減少拋光缺陷。
然而，儘管使用軟墊進行CMP拋光能夠在被拋光的基板中改善缺陷，但由於軟墊柔軟的特性，這種軟墊可能會增加金屬化的半導體晶片表面的碟形凹陷。
因此，需要開發一種如下拋光墊：能夠減少由於對半導體晶片或者裝置基板中的金屬表面進行CMP拋光製程而可能在基板表面上出現的碟形凹陷，能夠最小化可能在晶片中出現的拋光缺陷，並且能夠呈現與製程對應的拋光性能。
[發明要解決的問題]
本發明的目的在於提供一種拋光墊、拋光墊的製備方法以及利用拋光墊的半導體器件的製造方法。
本發明的另一目的在於提供一種拋光墊，其中，形成在拋光墊中的拋光層的氣孔大小均勻從而調整拋光層的拋光面的表面粗糙度特性，因此提高進行拋光製程時，與半導體基板直接接觸的面積，並且降低拋光面的S pk減少率，因此能夠防止半導體基板的表面出現缺陷。
本發明的另一目的在於提供一種拋光墊的製備方法，其中，當製備拋光層時，由於拋光組合物包含未膨脹的（Unexpanded）固體發泡劑和催化劑，因此進行固化製程時，所述固體發泡劑膨脹，從而在拋光層內形成直徑大小小且均勻的多個氣孔。
本發明的另一目的在於提供一種應用所述拋光墊的半導體器件的製造方法。 [用於解決問題的手段]
為了達成所述目的，本發明一實施例的拋光墊，包括拋光層，針對所述拋光層的拋光面，根據下式1的S pk減少率為5%至25%： [式1] 在所述式1中，S pk為關於表面粗糙度的三維參數，是指用圖表表示關於總表面粗糙度的高度後的凸峰的平均高度， 初始S pk為拋光製程前的拋光面的S pk， 拋光後S pk為將沉積有氧化矽的直徑為300mm的矽晶片附著於平板，然後在拋光荷重為4.0psi，拋光墊的旋轉速度為150rpm，以250ml/min的速度投入煆燒二氧化鈰漿料的條件下，進行60秒的拋光製程後的拋光面的S pk。
本發明的另一實施例的拋光墊的製備方法，包括：步驟ⅰ，製備預聚物組合物，步驟ⅱ，製備包含所述預聚物組合物、發泡劑、固化劑以及催化劑的拋光層製備用組合物，以及步驟ⅲ，藉由固化所述拋光層製備用組合物來製備拋光層；針對所述拋光層的拋光面，根據下式1的S pk減少率為5%至25%： [式1] 在所述式1中，S pk為關於表面粗糙度的三維參數，是指用圖表表示關於總表面粗糙度的高度後的凸峰的平均高度， 初始S pk為拋光製程前的拋光面的S pk， 拋光後S pk為將沉積有氧化矽的直徑為300mm的矽晶片附著於平板，然後在拋光荷重為4.0psi，拋光墊的旋轉速度為150rpm，以250ml/min的速度投入煆燒二氧化鈰漿料的條件下，進行60秒的拋光製程後的拋光面的S pk。
本發明的另一實施例的半導體器件的製造方法，包括：步驟1，提供包括拋光層的拋光墊，以及步驟2，在所述拋光層的拋光面和半導體基板的被拋光面接觸的狀態下，在使所述拋光層與所述半導體基板相對旋轉的同時拋光所述半導體基板；針對所述拋光層的拋光面，根據下式1的S pk減少率為5%至25%： [式1] 在所述式1中，S pk為關於表面粗糙度的三維參數，是指用圖表表示關於總表面粗糙度的高度後的凸峰的平均高度， 初始S pk為拋光製程前的拋光面的S pk， 拋光後S pk為將沉積有氧化矽的直徑為300mm的矽晶片附著於平板，然後在拋光荷重為4.0psi，拋光墊的旋轉速度為150rpm，以250ml/min的速度投入煆燒二氧化鈰漿料的條件下，進行60秒的拋光製程後的拋光面的S pk。 [發明效果]
在本發明的所述拋光墊中，當製備拋光層時，由於拋光組合物包含未膨脹的固體發泡劑，因此在進行固化製程時，所述固體發泡劑膨脹，從而在拋光層中形成直徑大小小且均勻的多個氣孔，並且拋光層的拋光面的表面粗糙度特性被調整，因此提高進行拋光製程時與半導體基板直接接觸的面積，降低拋光面的S pk減少率，從而能夠防止半導體基板的表面出現缺陷。
另外，本發明可以提供一種應用所述拋光墊的半導體器件的製造方法。
下面，對本發明的實施例進行詳細說明，以使本發明所屬技術領域的普通技術人員能夠容易實施。然而，本發明可以以各種形式實現，並不限於這裡所說明的實施例。
應理解，本發明中用到的表示如成分、分子量等特性、反應條件等量的數在所有事例中均由術語“約”修飾。
除非在本發明中另有說明，所有百分比、份數、比率等均按重量計。
在本發明中，除非另有說明，否則“包括”是指進一步包括其他的構成要素而不是排除其他的構成要素。
在本發明中“多個”是指超過一個。
在本發明中，“S pk”為表面粗糙度的三維參數，是指圖表表示如圖1所示的總表面粗糙度的高度後的突出的峰的平均高度。
在本發明中，針對“10%體積累計直徑”、“50%體積累計直徑”以及“90%體積累計直徑”，10%體積累計直徑、50%體積累計直徑以及90%體積累計直徑是表示各個體積粒徑的累計頻數分佈的10%、50%、90%的粒徑（直徑）。更詳細而言，如圖2所示，Y軸指體積（%），X軸指直徑（μm），有關所述氣孔的直徑的所述氣孔體積的累計頻數分佈是隨著所述氣孔的直徑增加，到達對應的直徑的各個氣孔的體積之和除以所有氣孔的體積之和而得的。即所述10%體積累計直徑是指，從直徑最小的氣孔到直徑逐漸增大的各個氣孔的體積累計疊加，當累積疊加的體積為10%時與此對應的直徑，即這時的最大直徑。另外，所述50%體積累計直徑是指，從直徑最小的氣孔到直徑逐漸增大的各個氣孔的體積累計疊加，當累積疊加的體積為50%時與此對應的直徑，即這時的最大直徑。另外，所述90%體積累計直徑是指從直徑最小的氣孔到直徑逐漸增大的各個氣孔的體積累計疊加，當累積疊加的體積為90%時與此對應的直徑，即這時的最大直徑。
本發明一實施例的拋光墊，包括拋光層，針對所述拋光層的拋光面，根據下式1的S pk減少率可以為5%至25%，5%至20%，6%至15%，6%至12%： [式1] 在所述式1中，S pk為關於表面粗糙度的三維參數，是指用圖表表示關於總表面粗糙度的高度後的凸峰的平均高度， 初始S pk為拋光製程前的拋光面的S pk， 拋光後S pk為將沉積有氧化矽的直徑為300mm的矽晶片附著於平板，然後在拋光荷重為4.0psi，拋光墊的旋轉速度為150rpm，以250ml/min的速度投入煆燒二氧化鈰漿料的條件下，進行60秒的拋光製程後的拋光面的S pk。
所述S pk減少率是指形成在拋光層的拋光面的凹凸不因拋光製程塌陷而是維持原型的能力。具體而言，如圖3A和圖3B所示，在形成在拋光面的凹凸中，尤其是突出來的部分是指拋光製程中與半導體基板直接接觸的部分，圖3A表示形成的峰的數量相對少的拋光面，圖3B表示，如本發明所示，在多個峰中與半導體基板直接接觸的數量多。
在圖3A和圖3B中，可以確認在測量中心粗糙度截面曲線中凸峰（peak）的平均高度時，顯示相同的數值，S pk是藉由測量凸峰（peak）的平均面積獲得的從而顯示有差異。
圖3A和圖3B示出了在拋光製程中，與半導體基板直接接觸的拋光面的峰的數量的差異，這種差異導致拋光製程前後S pk減少率的差異。
即圖3A的接觸數量少於圖3B，拋光面的凹凸藉由拋光製程減少，從而S pk減少率大，相反，圖3B的拋光面的凹凸的一部分藉由拋光製程減少，由於接觸的數量多因此S pk減少率低。
所述S pk減少率的差異可以表示拋光製程中拋光面和半導體基板之間的應力緩和效果，藉由所述效果可以防止拋光製程後半導體基板的缺陷的發生。
如上所述，可以藉由控制包括於拋光層的微細氣孔的大小來降低本發明的拋光層的S pk減少率。即拋光層的特徵在於形成有多個氣孔，可以藉由控制所述氣孔的直徑，使所述氣孔的直徑變小，控制拋光面的表面粗糙度，從而使S pk減少率變小來防止拋光製程中缺陷的發生。
在先前技術的製備拋光墊內的拋光層時，藉由物理方法或者化學方法來形成了大小和排列不規則的氣孔。根據先前技術的拋光層的製備方法，具有各種形狀和大小的氣孔以不規則分散的形式排列在聚合物材料的拋光層的表面和內部。
在拋光層形成氣孔或者孔的先前技術方法中，物理方法是在拋光層的形成物質中混合微小的物質。在這種情況下，應使有孔的微小物質在拋光層的製備初期與聚合物充分混合。
然而，在物理方法中，難以使微小物質在初期與聚合物充分均勻地混合，微小物質的大小也不同。
通常，藉由物理方法形成的氣孔的平均直徑在100微米左右，各個氣孔的直徑從數十微米到數百微米。這是由於氣孔製造技術的局限性而出現的現象。另外，在製備拋光墊時，由於重力的原因，每個位置的分佈不同，因此不易製備性能均勻的拋光層。
在藉由所述物理方法製備的拋光層中形成的氣孔的大小或者分佈不一致，從而存在超精密度拋光半導體基板時的效率隨與拋光層接觸的部位或者時間而不同的問題。
作為另一種方法，可以藉由化學方法來在CMP拋光墊形成氣孔，可以利用當水或者容易變成氣態的液體被同時放入聚合物溶液後被低溫加熱時液體變成氣體的同時產生氣孔的現象。
然而，這樣利用氣體來在內部形成氣孔的方法也存在難以保持恒定的氣孔大小的問題。
拋光墊作為用於拋光半導體基板的表面的消耗品，是必不可少的重要部件。拋光製程進行的過程中漿料存在於拋光墊和半導體基板的表面之間，半導體基板的表面被化學機械拋光，使用的漿料被排出至外部。
為了使漿料在拋光墊上保留一段時間，拋光墊需要能夠儲存漿料。這種拋光墊的漿料儲存功能可以由形成在拋光墊的氣孔或者凹槽執行。
即漿料滲入形成在拋光墊的氣孔或者凹槽，從而長時間有效地拋光半導體基板的表面。為了使拋光墊最大限度地抑制漿料的流出並且呈現優異的拋光效率，需要控制好氣孔或者凹槽的形狀，拋光墊的諸如硬度的物質需要能夠維持在最佳條件。
因此，本發明的拋光墊能夠藉由將形成在拋光層的多個氣孔控制在適當的大小來防止在拋光製程中發生缺陷。具體而言，本發明的拋光層包括多個氣孔，所述氣孔的D10可以為10μm至20μm，11μm至18μm，12μm至17μm，13μm至16μm。D50可以為15μm至30μm，16μm至28μm，17μm至26μm，18μm至24μm，18μm至22μm。D90可以為20μm至45μm，21μm至35μm，22μm至30μm，23μm至28μm。本發明的特徵在於所述氣孔的直徑大小和分佈非常小，分佈窄。
即製備拋光層時，藉由對包含聚氨酯基預聚物、固化劑、發泡劑以及催化劑的組合物固化而成的固化物進行成型來製備，所製備的拋光層的特徵在於形成有多個氣孔。
如上所述，使用物理方法或者化學方法以在拋光層內形成氣孔，在最近的拋光層的製備中利用化學方法。
即藉由將液體發泡劑或者氣體作為發泡劑進行注入來形成氣孔，但在所述方法的情況下，液體發泡劑在固化製程中汽化從而形成氣孔，因此不容易調節形成的氣孔的大小，在注入氣體的情況下，當氣孔形成時不易控制其大小。
因此本發明的特徵在於使用未膨脹的固體發泡劑。
所述發泡劑可以是如圖4所示的未膨脹的粒子10，所述未膨脹的粒子10可以包含樹脂材質的外皮11和被所述外皮包圍的膨脹誘發成分12。
所述未膨脹的粒子10作為未預先膨脹的粒子，指在藉由製備所述拋光層的過程中被施加熱或者壓力而膨脹且最終大小被確定的粒子。
所述未膨脹的粒子10經固化製程發泡從而可以在拋光層內形成多個氣孔。
為了製備先前技術的拋光層，所使用的膨脹（Expanded）粒子不在固化製程中再次膨脹。然而，本發明的發泡劑可以包含未膨脹的粒子10作為發泡劑，藉由利用所述未膨脹的粒子10使其在固化製程中膨脹為膨脹的粒子20來形成多個氣孔。
所述未膨脹的粒子10可以包含：樹脂材質的外皮11；以及存在於被所述外皮包圍的內部的膨脹誘發成分12。
例如，所述外皮11可以包含熱塑性樹脂，所述熱塑性樹脂可以為選自由偏二氯乙烯類共聚物、丙烯腈類共聚物、甲基丙烯腈類共聚物以及丙烯酸類共聚物組成的組中的一種以上。
所述膨脹誘發成分12可以包含選自由碳化氫化合物、氟氯化合物、四烷基矽烷化合物以及它們的組合組成的組中的一種。
具體地，所述碳化氫化合物可以包含選自由乙烷（ethane）、乙烯（ethylene）、丙烷（propane）、丙烯（propene）、正丁烷（n-butane）、異丁烷（isobutene）、正丁烯（n-butene）、異丁烯（isobutene）、正戊烷（n-pentane）、異戊烷（isopentane）、新戊烷（neopentane）、正己烷（n-hexane）、庚烷（heptane）、石油醚（petroleumether）以及它們的組合組成的組中的一種。
所述氟氯化合物可以包含選自由三氯氟甲烷（trichlorofluoromethane，CCl 3F）、二氯二氟甲烷（dichlorodifluoromethane，CCl 2F 2）、氯三氟甲烷（chlorotrifluoromethane，CClF 3）、二氯四氟乙烷（dichlorotetrafluoroethane，CClF 2-CClF 2）以及它們的組合組成的組中的一種。
所述四烷基矽烷化合物可以包含選自由四甲基矽烷（tetramethylsilane）、三甲基乙基矽烷（trimethylethylsilane）、三甲基異丙基矽烷（trimethylisopropylsilane）、三甲基正丙基矽烷（trimethyl-n-propylsilane）以及它們的組合組成的組中的一種。
具體地，所述未膨脹的粒子10包含熱塑性樹脂的外皮11和所述外皮內部的碳化氫氣體。所述內部的碳化氫氣體能夠執行藉由在固化製程中施加的熱而使熱塑性殼膨脹的作用。
如上所述，當藉由膨脹，高分子殼的大小擴大，內部的碳化氫氣體流出到外部時，氣孔形成在拋光層內，所述高分子殼可以包含在拋光層內。
以所述氨基甲酸乙酯類預聚物組合物100重量份為基準，所述固體發泡劑的含量可以為0.5重量份至10重量份，例如，1重量份至7重量份，例如，1重量份至5重量份。可以根據所期望的所述拋光層的氣孔結構與物性來設計所述固體發泡劑的種類與含量。
用於製備本發明的所述拋光層的組合物，除了包含上述未膨脹的固體發泡劑，還可以包含選自由膨脹的固體發泡劑、氣體發泡劑、液體發泡劑以及它們的組合組成的組中的一者。
所述氣體發泡劑可以包含惰性氣體。可以在所述氨基甲酸乙酯類預聚物與所述固化劑反應的過程中加入所述氣體發泡劑以用作氣孔形成要素。
所述惰性氣體的種類沒有特別的限制，只要是不參與所述氨基甲酸乙酯類預聚物與所述固化劑之間的反應的氣體即可。例如，所述惰性氣體可以包含選自由氮氣（N 2）、氬氣（Ar）、氦氣（He）以及它們的組合組成的組中的一種。具體地，所述惰性氣體可以包含氮氣（N 2）或者氬氣（Ar）。
可以根據所述拋光層的所期望氣孔結構與物性來設計所述氣體發泡劑的種類與含量。
熱膨脹的所述固體發泡劑的粒子可以為具有約5μm至約200μm的平均粒徑的粒子。所述熱膨脹的粒子的平均粒徑可以為約5μm至約100μm，例如，約10μm至約80μm，例如，約20μm至約70μm，例如，約20μm至約50μm，例如，約30μm至約70μm，例如，約25μm至45μm，例如，約40μm至約70μm，例如，約40μm至約60μm。將所述平均粒徑定義為熱膨脹的粒子的D50。
在一實施例中，熱膨脹的粒子的密度可以為約30kg/m³至約80kg/m³，例如，約35kg/m³至約80kg/m³，例如，約35kg/m³至約75kg/m³，例如，約38kg/m³至約72kg/m³，例如，約40kg/m³至約75kg/m³，例如，約40kg/m³至約72kg/m³。
在一實施例中，所述發泡劑可以包含氣體發泡劑。例如，所述發泡劑可以包含固體發泡劑與氣體發泡劑。與所述固體發泡劑有關的事項如上所述。
所述氣體發泡劑可以包含氮氣。
可以在所述氨基甲酸乙酯類預聚物、所述固體發泡劑以及所述固化劑混合的過程中使用規定的注入線來注入所述氣體發泡劑。所述氣體發泡劑的注入速度可以為約0.8L/min至約2.0L/min，例如，約0.8L/min至約1.8L/min，例如，約0.8L/min至約1.7L/min，例如，約1.0L/min至約2.0L/min，例如，約1.0L/min至約1.8L/min，例如，約1.0L/min至約1.7L/min。
另外，為了控制所述氣孔的大小，不只是使用未膨脹的固體發泡劑，可以藉由使用催化劑來控制拋光層製備用組合物內發泡劑的膨脹性，從而控制氣孔的大小，調節拋光面的表面特性。
所述催化劑可以選自由胺類催化劑、鉍類金屬催化劑、錫類金屬催化劑以及它們的組合組成的組。
所述胺類催化劑為叔胺類催化劑，具體地，可以使用三乙胺（Triethyl amine）催化劑，但不限於所述示例，只要是能夠發揮本發明的特性的催化劑，則可以沒有限制地使用。
所述鉍類金屬催化劑，具體地，可以使用選自辛酸鉍（bismuth octoate）、氧化鉍（bismuth oxide）、氯氧化鉍（bismuth oxychloride）、氯化鉍（bismuth chloride）、次硝酸鉍（bismuth subnitrate）、乙酸鉍（bismuth acetate）以及它們的組合組成的組中的金屬催化劑，但是只要是已知的促進聚氨酯反應的鉍類金屬催化劑，則可以沒有限制地使用。
錫類金屬催化劑，具體地，可以使用選自由四氯化錫（SnCl 4）、三氯丁錫（butyltin trichloride）、二丁基氧化錫（dibutyltin oxide）、二月桂酸二丁基錫（dibutyltin dilaurate）、二丁基二異辛酸錫（dibutyltin bis（2-ethylhexanoate））以及它們的組合組成的組中的金屬催化劑，但是已知的促進聚氨酯反應的錫類金屬催化劑可以沒有限制地使用。
相對於氨基甲酸乙酯基預聚物組合物100重量份，可以包含0.001至0.01重量份的所述催化劑，在後述的拋光墊製備時，可以藉由調節固化製程中的固化時間來控制固體發泡劑的膨脹性。
即可以藉由如下方式提供防止在拋光製程中發生缺陷的拋光墊：藉由固化製程固化拋光層製備用組合物，在固化過程中藉由調節固化時間和催化劑的含量來控制固體發泡劑的膨脹性從而製備拋光層，然後對於包括於拋光層的多個氣孔，藉由形成直徑小（Small）並且大小分佈窄（Narrow）的氣孔來調整拋光面的表面特性。
在一實施例中，所述拋光層可以包括包含固化物的拋光層，所述固化物由包含氨基甲酸乙酯基預聚物、固化劑、發泡劑以及催化劑的組合物形成。所述發泡劑和催化劑與上面的說明相同，因此在下面的說明中將排除對其的說明。
將在下面詳細說明包含於所述組合物中的各個成分。
“預聚物（prepolymer）”是指在製備固化物時，為了便於成型而在中間階段中斷聚合度的具有比較低的分子量的高分子。預聚物自身可以或者與其他聚合性化合物反應來最終成型為固化物。
在一實施例中，可以藉由使異氰酸酯化合物與多元醇反應來製備所述氨基甲酸乙酯類預聚物。
製備所述氨基甲酸乙酯類預聚物時使用的異氰酸酯化合物可以為選自由芳香族二異氰酸酯、脂肪族二異氰酸酯、脂環族二異氰酸酯以及它們的組合組成的組中的一種。
所述異氰酸酯化合物，例如，可以包含選自由2,4-甲苯二異氰酸酯（2,4-toluenediisocyanate，2,4-TDI）、2,6-甲苯二異氰酸酯（2,6-toluenediisocyanate，2,6-TDI）、萘-1,5-二異氰酸酯（naphthalene-1,5-diisocyanate）、對苯二異氰酸酯（p-phenylenediisocyanate）、二甲基聯苯二異氰酸酯（tolidinediisocyanate）、4,4’-二苯甲烷二異氰酸酯（4,4’-diphenylmethanediisocyanate）、六亞甲基二異氰酸酯（hexamethylenediisocyanate）、二環己基甲烷二異氰酸酯（dicyclohexylmethanediisocyanate）、異佛爾酮二異氰酸酯（isophorone diisocyanate）以及它們的組合組成的組中的一種。
“多元醇”是指每個分子至少含有2個以上羥基（-OH）的化合物。所述多元醇，例如，可以包含選自由聚醚類多元醇（polyether polyol）、聚酯類多元醇（polyester polyol）、聚碳酸酯類多元醇（polycarbonate polyol）、丙烯酸類多元醇（acryl polyol）以及它們的組合組成的組中的一種。
所述多元醇，例如，可以包含選自由聚四亞甲基醚二醇、聚丙烯醚二醇、乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、新戊二醇、1,5-戊二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、1,6-己二醇、二乙二醇、二丙二醇、三丙二醇以及它們的組合組成的組中的一種。
所述多元醇可以具有約100g/mol至約3000g/mol的重均分子量（Mw）。例如，所述多元醇可以具有約100g/mol至約3000g/mol，例如，約100g/mol至約2000g/mol，例如，約100g/mol至約1800g/mol的重均分子量（Mw）。
在一實施例中，所述多元醇可以包含重均分子量（Mw）為約100g/mol以上且小於約300g/mol的低分子量多元醇以及重均分子量（Mw）為約300g/mol以上且為約1800g/mol以下的高分子量多元醇。
所述氨基甲酸乙酯類預聚物可以具有約500g/mol至約3000g/mol的重均分子量（Mw）。所述氨基甲酸乙酯類預聚物，例如，可以具有約600g/mol至約2000g/mol，例如，約800g/mol至約1000g/mol的重均分子量（Mw）。
在一實施例中，用於製備所述氨基甲酸乙酯類預聚物的異氰酸酯化合物可以包含芳香族二異氰酸酯化合物，所述芳香族二異氰酸酯化合物例如，可以包含2,4-甲苯二異氰酸酯（2,4-TDI）與2,6-甲苯二異氰酸酯（2,6-TDI）。用於製備所述氨基甲酸乙酯類預聚物的多元醇化合物可以包含聚四亞甲基醚二醇（PTMEG）與二乙二醇（DEG）。
在另一實施例中，用於製備所述氨基甲酸乙酯類預聚物的異氰酸酯化合物可以包含芳香族二異氰酸酯化合物與脂環族二異氰酸酯化合物，例如，所述芳香族二異氰酸酯化合物包含2,4-甲苯二異氰酸酯（2,4-TDI）與2,6-甲苯二異氰酸酯（2,6-TDI），所述脂環族二異氰酸酯化合物可以包含二環己基甲烷二異氰酸酯（H 12MDI）。另外，用於製備所述氨基甲酸乙酯類預聚物的多元醇化合物可以包含聚四亞甲基醚二醇（PTMEG）與二乙二醇（DEG）。
所述氨基甲酸乙酯基預聚物的異氰酸酯端基含量（NCO%）可以為約5重量%至約11重量%，例如，約5重量%至約10重量%，例如，約5重量%至約8重量%，例如，約8重量%至約10重量%。在具有所述範圍內的NCO%的情況下，由於表現出了拋光墊中拋光層的適當的物性，因此可以維持如拋光速率、拋光輪廓的拋光工序所需的拋光性能，並最小化拋光工序中可能發生在晶片上的缺陷。
另外，可以藉由調節氧化膜和氮化膜的拋光選擇比（Ox RR/Nt RR）來防止碟形凹陷（dishing）、凹進（recess）以及腐蝕（erosion）現象並且實現晶片內的表面平坦化。
所述氨基甲酸乙酯基預聚物的異氰酸酯端基含量（NCO%），可以藉由綜合調節用於製備所述氨基甲酸乙酯類預聚物的異氰酸酯化合物與多元醇化合物的種類與含量，所述氨基甲酸乙酯類預聚物的製備製程的溫度、壓力、時間等製程條件，以及製備所述氨基甲酸乙酯類預聚物時使用的添加劑的種類與含量來等設計。
所述固化劑為用於與所述氨基甲酸乙酯類預聚物產生化學反應以形成所述拋光層內的最終固化結構的化合物，例如，可以包含胺化合物或者醇化合物。具體地，所述固化劑可以包含選自由芳香族胺、脂肪族胺、芳香族醇、脂肪族醇以及它們的組合組成的組中的一種。
例如，所述固化劑可以包含選自由4,4’-亞甲基雙（2-氯苯胺）（4-4’-methylenebis（2-chloroaniline），MOCA）、二乙基甲苯二胺（diethyltoluenediamine，DETDA）、二氨基二苯基甲烷（diaminodiphenylmethane）、二甲硫基甲苯二胺（dimethyl thio-toluene diamine，DMTDA）、丙二醇雙對氨基苯甲酸酯（propanediol bis p-aminobenzoate）、亞甲基雙-鄰氨基苯甲酸甲酯（Methylene bis-methylanthranilate）、二氨基二苯碸（diaminodiphenylsulfone）、間苯二甲胺（m-xylylenediamine）、異佛爾酮二胺（isophoronediamine）、乙二胺（ethylenediamine）、二亞乙基三胺（diethylenetriamine）、三亞乙基四胺（triethylenetetramine）、聚丙二胺（polypropylenediamine）、聚丙三胺（polypropylenetriamine）、雙（4-氨基-3-氯苯基）甲烷（bis（4-amino-3-chlorophenyl）methane）以及它們的組合組成的組中的一種。
相對於100重量份的所述氨基甲酸乙酯類預聚物，所述固化劑的含量可以為約18重量份至約27重量份，例如，約19重量份至約26重量份，例如，約20重量份至約26重量份。在所述固化劑的含量滿足所述範圍的情況下，更有利於實現所期望的拋光墊的性能。
用於製備所述拋光層的組合物還可以包含如表面活性劑、反應速度調節劑等的其他添加劑。所述“表面活性劑”、“反應速度調節劑”等名稱是基於相應物質的主要作用來任意命名的，並且每個相應的物質發揮的功能不限於所述物質的名稱。
所述表面活性劑沒有特別的限制，只要是發揮防止氣孔聚集或者重疊等現象的作用的物質即可。例如，所述表面活性劑可以包含矽類表面活性劑。
以所述氨基甲酸乙酯類預聚物100重量份為基準，可以以約0.2重量份至約2重量份的含量使用所述表面活性劑。具體地，相對於所述氨基甲酸乙酯類預聚物100重量份，所述表面活性劑的含量可以為約0.2重量份至約1.9重量份，例如，約0.2重量份至約1.8重量份，例如，約0.2重量份至約1.7重量份，例如，約0.2重量份至約1.6重量份，例如，約0.2重量份至約1.5重量份，例如，約0.5重量份至1.5重量份。在表面活性劑的含量在所述範圍內的情況下，氣體發泡劑導致的氣孔可以穩定地形成並維持在模具內。
所述反應速度調節劑作為發揮促進或者延遲反應的作用的調節劑，可以根據目的來使用反應促進劑、反應延遲劑或者兩者都使用。所述反應速度調節劑可以包含反應促進劑。例如，所述反應促進劑可以為選自由叔胺類化合物和有機金屬類化合物組成的組中的一種以上的反應促進劑。
具體地，所述反應速度調節劑可以包含選自由三亞乙基二胺、二甲基乙醇胺、四甲基丁二胺、2-甲基-三亞乙基二胺、二甲基環己胺、三乙基胺、三異丙醇胺，1,4-二氮雜雙環（2,2,2）辛烷、雙（2-甲基氨基乙基）醚、三甲基氨基乙基乙醇胺、N,N,N,N,N”-五甲基二亞乙基三胺、二甲氨基乙胺、二甲氨基丙胺、苄基二甲胺、N-乙基嗎啉、N,N-二甲氨基乙基嗎啉、N,N-二甲基環己胺、2-甲基-2-氮雜降莰烷、二月桂酸二丁基錫、辛酸亞錫、二乙酸二丁基錫、二乙酸二辛基錫，馬來酸二丁基錫、二丁基二異辛酸錫以及二硫醇二丁基錫組成的組中的一種以上。具體地，所述反應速度調節劑可以包含選自由苄基二甲胺、N,N-二甲基環己胺以及三乙基胺組成的組中的一種以上。
基於所述氨基甲酸乙酯類預聚物100重量份，所述反應速率調節劑的用量可以為約0.05重量份至約2重量份。具體地，基於所述氨基甲酸乙酯類預聚物100重量份，所述反應速率調節劑的用量可以為約0.05重量份至約1.8重量份，例如，約0.05重量份至約1.7重量份，例如，約0.05重量份至約1.6重量份，例如，約0.1重量份至約1.5重量份，例如，約0.1重量份至約0.3重量份，例如，約0.2重量份至約1.8重量份，例如，約0.2重量份至約1.7重量份，例如，約0.2重量份至約1.6重量份，例如，約0.2重量份至約1.5重量份，例如，約0.5重量份至約1重量份。在上述的含量範圍內使用所述反應速率調節劑時，可以適當地調節預聚物的固化反應速度，從而可以形成具有期望的大小的氣孔以及硬度的拋光層。
在所述拋光墊包括緩衝層的情況下，所述緩衝層發揮支撐所述拋光層並吸收並分散施加在所述拋光層上的外部衝擊的作用，從而可以最小化在使用所述拋光墊的拋光製程中拋光物件受損以及發生缺陷。
所述緩衝層可以包含不織布或者絨面革，但不限於此。
在一實施例中，所述緩衝層可以是含浸有樹脂的不織布。所述不織布可以包含選自由聚酯纖維、聚醯胺纖維、聚丙烯纖維、聚乙烯纖維以及它們的組合組成的組中的一種。
含浸在所述不織布中的樹脂可以包含選自由聚氨酯樹脂、聚丁二烯樹脂、苯乙烯-丁二烯共聚物樹脂、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物樹脂、丙烯腈-丁二烯共聚物樹脂、苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物樹脂、矽橡膠樹脂、聚酯類彈性體樹脂、聚醯胺類彈性體樹脂以及它們的組合組成的組中的一種。
下面，詳細說明所述拋光墊的製備方法。
在本發明的另一實施例中，可以提供一種拋光墊的製備方法，該方法包括如下步驟：製備預聚物組合物；製備包含所述預聚物組合物、發泡劑以及固化劑的拋光層製備用組合物；以及藉由固化所述拋光層製備用組合物來製備拋光層。
製備所述預聚物組合物的步驟可以是藉由使二異氰酸酯化合物與多元醇化合物反應來製備氨基甲酸乙酯類預聚物的工序。關於所述二異氰酸酯化合物和所述多元醇化合物的事項與上述的關於所述拋光墊的說明中相同。
所述預聚物組合物的異氰酸酯基（NCO基團）含量可以為約5重量%至約15重量%，例如，約5重量%至約8重量%，例如，約5重量%至約7重量%，例如，約8重量%至約15重量%，例如，約8重量%至約14重量%，例如，約8重量%至約12重量%，例如，8重量%至約10重量%。
所述預聚物組合物的異氰酸酯基含量可以源自所述氨基甲酸乙酯類預聚物的末端異氰酸酯基、所述二異氰酸酯化合物中未反應的未反應異氰酸酯基等。
所述預聚物組合物在約80℃下的黏度，可以為約100cps至約1000cps，例如，約200cps至約800cps，例如，約200cps至約600cps，例如，約200cps至約550cps，例如，約300cps至約500cps。
所述預聚物組合物從澆注設備（Casting Machine）填充到預聚物箱（Prepolymer Tank）中，這時可以填充前面所說明的催化劑。
相對於預聚物100重量份，可以包含0.001至0.01重量份的所述催化劑，在所述範圍內混合使用的情況下，抑制固體發泡劑的膨脹性，從而可以調節拋光層的拋光面的表面特性。
如上所述，可以包含未膨脹的固體發泡劑作為所述發泡劑，可以在未膨脹的固體發泡劑混合選自由膨脹的固體發泡劑、液體發泡劑、氣體發泡劑以及它們的組合組成的組中的發泡劑使用。
例如，可以包含未膨脹的固體發泡劑和膨脹的固體發泡劑，可以包含未膨脹的固體發泡劑、膨脹的固體發泡劑以及氣體發泡劑，可以包含未膨脹的固體發泡劑和液體發泡劑，可以包含未膨脹的固體發泡劑、液體發泡劑以及氣體發泡劑，可以包含未膨脹的固體發泡劑、膨脹的固體發泡劑、液體發泡劑以及氣體發泡劑，所述發泡劑可以藉由包含未膨脹的固體發泡劑來可以根據拋光層的目的氣孔結構和物性設計所述發泡劑的種類和含量。
在所述發泡劑包含固體發泡劑的情況下，製備所述拋光層製備用組合物的步驟可以包括如下步驟：藉由混合所述預聚物組合物與所述固體發泡劑來製備第一預備組合物；以及藉由混合所述第一預備組合物與固化劑來製備第二預備組合物。
所述第一預備組合物在約80℃下的黏度可以為約1000cps至約2000cps，例如，約1000cps至約1800cps，例如，約1000cps至約1600cps，例如，約1000cps至約1500cps。
在所述發泡劑包含氣體發泡劑的情況下，製備所述拋光層製備用組合物的步驟可以包括如下步驟：製備包含所述預聚物組合物與所述固化劑的第三預備組合物；以及藉由在所述第三預備組合物中注入所述氣體發泡劑來製備第四預備組合物。
在一實施例中，所述第三預備組合物還可以包含固體發泡劑。
在一實施例中，製備所述拋光層的製程可以包括如下步驟：準備被預熱至第一溫度的模具；向被預熱的所述模具中注入所述拋光層製備用組合物並固化；以及在比所述預熱溫度高的第二溫度條件下，後固化固化的所述拋光層製備用組合物。
在一實施例中，所述第一溫度可以為約60℃至約100℃，例如，約65℃至約95℃，例如，約70℃至約90℃。
在一實施例中，所述第二溫度可以為約100℃至約130℃，例如，約100℃至125℃，例如，約100℃至約120℃。
在所述第一溫度下固化所述拋光層製備用組合物的步驟可以進行約5分鐘至約60分鐘，例如，約5分鐘至約40分鐘，例如，約5分鐘至約30分鐘，例如，約5分鐘至約25分鐘，然而，本發明的拋光層製備用組合物因使用催化劑而固化時間縮短，因此較佳為50至100秒，更佳為70至90秒，但不限於所述示例。
在所述第二溫度下後固化在所述第一溫度下固化的拋光層製備用組合物的步驟可以進行約5小時至約30小時，例如，約5小時至約25小時，例如，約10小時至約30小時，例如，約10小時至約25小時，例如，約12小時至約24小時，例如，約15小時至約24小時。
本發明的所述固體發泡劑為未膨脹的粒子，包含於拋光層製備用組合物的未膨脹的粒子在固化製程中藉由加熱和加壓而膨脹，從而可以在拋光層內形成多個氣孔。
具體地，如圖5所示，當在被預熱的模具注入拋光層製備用組合物後執行固化製程30時，包含於拋光層製備用組合物的未膨脹的粒子10膨脹從而形成多個氣孔40。
所述拋光墊的製備方法可以包括加工所述拋光層的至少一個表面的步驟。所述加工步驟可以是形成凹槽（groove）的步驟。
作為另一實施例，加工所述拋光層的至少一個表面的步驟可以包括以下中的至少一個步驟：在所述拋光層的至少一個表面上形成凹槽的第一步驟；對所述拋光層的至少一個表面進行車削（line turning）加工的第二步驟；以及對所述拋光層的至少一個表面進行粗糙化處理的第三步驟。
在所述第一步驟中，所述凹槽可以包括下述凹槽中的至少一種：從所述拋光層的中心以規定的間隔隔開形成的同心圓形凹槽；以及從所述拋光層的中心連續連接到所述拋光層的邊緣（edge）的放射狀凹槽。
在所述第二步驟中，所述車削加工可以以使用切削工具將所述拋光層切削為規定厚度的方式進行。
在所述第三步驟中所述粗糙化處理可以以使用刷輥（Sanding roller）來加工所述拋光層的表面的方式進行。
所述拋光墊的製備方法還可以包括在所述拋光層的拋光面的相反面上層疊緩衝層的步驟。
可以以熱熔黏合劑為媒介層疊所述拋光層與所述緩衝層。
在所述拋光層的拋光面的相反面上塗布所述熱熔黏合劑，並在所述緩衝層的與所述拋光層接觸的表面上塗布所述熱熔黏合劑，並且層疊所述拋光層與所述緩衝層以使各個塗布有熱熔黏合劑的表面接觸後，可以利用加壓輥來熔接兩個層。
在又另一實施例中，包括如下步驟：提供包括拋光層的拋光墊；以及在所述拋光層的拋光面和拋光物件的被拋光面接觸的狀態下，在使所述拋光層與所述拋光物件相對旋轉的同時拋光所述拋光物件。
圖6示出了一實施例的半導體器件製造製程的概略性製程圖。參照圖6，在平板120上安裝所述一實施例的拋光墊110後，在所述拋光墊110上設置作為拋光對象的半導體基板130。這時，所述半導體基板130的被拋光面和所述拋光墊110的拋光面直接接觸。為了進行拋光，可以藉由噴嘴140來在所述拋光墊上噴灑拋光漿料150。藉由所述噴嘴140供給的拋光漿料150的流量可以在約10cm 3/min至約1000cm 3/min的範圍內根據目的選擇，例如，可以為約50cm 3/min至約500cm 3/min，但不限於此。
此後，所述半導體基板130和所述拋光墊110相對旋轉，從而能夠對所述半導體基板130的表面進行拋光。這時，所述半導體基板130的旋轉方向和所述拋光墊110的旋轉方向可以相同或者相反。所述半導體基板130和所述拋光墊110的旋轉速度分別可以在約10rpm至約500rpm範圍內根據目的選擇，例如，可以為約30rpm至約200rpm，但不限於此。
所述半導體基板130在以安裝到拋光頭160的狀態下以規定的荷重加壓到所述拋光墊110的拋光面來使得所述半導體基板130和所述拋光面相接後，對其表面進行拋光。所述半導體基板130的表面被所述拋光頭160施加到所述拋光墊110的拋光面的荷重，可以在約1gf/cm 2至約1000gf/cm 2的範圍內根據目的選擇，例如，可以為約10gf/cm 2至約800gf/cm 2，但不限於此。
在一實施例中，為使所述拋光墊110的拋光面保持適合進行拋光的狀態，所述半導體器件的製備方法還可以包括，在拋光所述半導體基板130的同時藉由修整器170來加工拋光墊110的拋光面的步驟。
下面給出本發明的具體實施例。然而，下面所記載的實施例僅用於具體地例示或者說明本發明，而不用於限制本發明。
實施例1
拋光墊的製備
藉由將TDI、H 12MDI、聚四亞甲基醚二醇（Polytetramethylene ether glycol）以及二乙二醇（Diethylene glycol）投入四口燒瓶後，在80℃下反應3小時來製備了NCO%為8至12%的預聚物。
為了製備頂部墊（Top Pad），在設置有預聚物、固化劑、惰性氣體注入線和液體發泡劑注入線的澆鑄設備（Casting Machine）中，向預聚物箱填充了準備好的預聚物和催化劑。
這時，以預聚物100重量份為基準，投入0.002重量份的催化劑（其為三乙胺）。在固化劑箱（Tank）中填充了雙（4-氨基-3-氯苯基）甲烷（bis（4-amino-3-chlorophenyl）methane，Ishihara公司）。未膨脹的固體發泡劑（Akzonobel公司，551DU40）在填充到預聚物箱之前與預聚物混合（Mixing）。
澆鑄（Casting）時，預聚物和固化劑的當量被調節為1：1，以10kg/min的速度吐出，注入惰性氣體氮氣（N 2）並用攪拌頭部（Mixing Head）混合各個注入的原料後，注入到被預熱至100℃的寬度1000mm，長度1000mm，高度3mm的模具，然後進行了80秒的固化。
固化製程後，製備了密度為0.7至0.9，並且形成有多個氣孔的頂部墊用片材（Sheet）。對製備後的所述頂部墊進行了表面研磨（Milling）加工。
實施例2
藉由將TDI、H 12MDI、聚四亞甲基醚二醇以及二乙二醇投入四口燒瓶後，在80℃下反應3小時來製備了NCO%為8至12%的預聚物。
為了製備頂部墊，在設置有預聚物、固化劑、惰性氣體注入線和液體發泡劑注入線的澆鑄設備中，向預聚物箱填充了準備好的預聚物和催化劑。
這時，以預聚物100重量份為基準，投入0.001重量份的催化劑（其為三乙胺）。在固化劑箱中填充了雙（4-氨基-3-氯苯基）甲烷（Ishihara公司）。未膨脹的固體發泡劑（Akzonobel公司，551DU40）在填充到預聚物箱之前與預聚物混合。
澆鑄時，預聚物和固化劑的當量被調節為1：1，以10kg/min的速度吐出，注入惰性氣體氮氣後用攪拌頭部混合各個注入的原料，然後注入到被預熱至100℃的寬度1000mm，長度1000mm，高度3mm的模具，然後進行了88秒的固化。
固化製程後，製備了密度為0.7至0.9，並且形成有多個氣孔的頂部墊用片材。對製備後的所述頂部墊進行了表面研磨加工。
比較例1
藉由將TDI、H 12MDI、聚四亞甲基醚二醇以及二乙二醇投入四口燒瓶後，在80℃下反應3小時來製備了NCO%為8至12%的預聚物。
為了製備頂部墊，在設置有預聚物、固化劑、惰性氣體注入線和液體發泡劑注入線的澆鑄設備中，向預聚物箱填充了準備好的預聚物。
在固化劑箱中填充了雙（4-氨基-3-氯苯基）甲烷（Ishihara公司）。未膨脹的固體發泡劑（Akzonobel公司，551DU40）在填充到預聚物箱之前與預聚物混合。
澆鑄時，預聚物和固化劑的當量被調節為1：1，以10kg/min的速度吐出，注入惰性氣體氮氣後用攪拌頭部混合各個注入的原料，然後注入到被預熱至100℃的寬度1000mm，長度1000mm，高度3mm的模具，然後進行了80秒的固化。
固化製程後，製備了密度為0.7至0.9，並且形成有多個氣孔的頂部墊用薄片材。對製備後的所述頂部墊進行了表面研磨加工。
比較例2
藉由將TDI、H 12MDI、聚四亞甲基醚二醇以及二乙二醇投入四口燒瓶後，在80℃下反應3小時來製備了NCO%為8至12%的預聚物。
為了製備頂部墊，在設置有預聚物、固化劑、惰性氣體注入線和液體發泡劑注入線的澆鑄設備中，向預聚物箱填充準備好的預聚物。
在固化劑箱中填充了雙（4-氨基-3-氯苯基）甲烷（Ishihara公司）。膨脹的固體發泡劑（Akzonobel公司，461DET40d25）在填充到預聚物箱之前與預聚物混合。
澆鑄時，預聚物和固化劑的當量被調節為1：1，以10kg/min的速度吐出，注入惰性氣體氮氣並用攪拌頭部混合各個注入的原料，然後注入到被預熱至100℃的寬度1000mm，長度1000mm，高度3mm的模具，然後進行了103秒的固化。
固化製程後，製備了密度為0.7至0.9，並且形成有多個氣孔的頂部墊用薄片材。對製備後的所述頂部墊進行了表面研磨加工。
比較例3
如下表1所示，除了催化劑的使用量與實施例1不同之外，以與實施例1相同的方式進行了製備。
對於所述實施例和比較例的製備含量和製程條件，具體地，如下面的表1所示。
[表1]
區分 實施例1 實施例2 比較例1 比較例2 比較例3
頂部墊 預聚物的NCO含量（%） 8% 8% 8% 8% 8%
澆鑄模具類型 逐片 逐片 逐片 逐片 逐片
催化劑使用量 0.002 重量份 0.001 重量份 X 0.002 重量份 0.05 重量份
使用固體發泡劑 551DU40 （未膨脹的） 551DU40 （未膨脹的） 551DU40 （未膨脹的） 461DET40d25 （膨脹的） 551DU40 （未膨脹的）
片材加工（澆鑄，切割，凹槽 依次 依次 依次 依次 依次
預聚物重量份 100 100 100 100 100
固體發泡劑重量份 1至5 1至5 1至5 1至5 1至5
澆鑄 凝膠時間（秒） 80 88 80 80 28 （不可澆鑄）
實驗例1
拋光層的物性評價
（1）硬度
測量了根據所述實施例和比較例製備的拋光墊的邵氏D（Shore D）硬度，將拋光墊切割成2cm×2cm（厚度：2mm）大小後在25℃的溫度和50±5%的濕度環境下靜置了16小時。然後使用硬度計（D型硬度計）測量了拋光墊的硬度。
（2）彈性模量
對分別根據所述實施例和比較例製備的拋光墊，使用萬能試驗機（UTM）以500mm/min的速度進行測試，獲得斷裂前的最高強度值，然後藉由所獲得的值來計算應力-應變（Strain-Stress）曲線的20至70%區域中的斜率。
（3）延伸率
對分別根據所述實施例和比較例製備的拋光墊，使用萬能試驗機（UTM）以500mm/min的速度進行測試，測量斷裂前的最大變形量，然後以百分比（%）表示最大變形量與初始長度的比值。
（4）拉伸
對分別根據所述實施例和比較例製備的拋光墊，使用萬能試驗機（UTM）以500mm/min的速度進行測試，獲得斷裂前的最高強度值，然後藉由所獲得的值來計算應力-應變（Strain-Stress）曲線的20至70%區域中的斜率。
（5）比重
測量根據所述實施例和比較例製備的視窗比重，將拋光墊切割成2cm×2cm(厚度：2mm)的尺寸後，在25℃的溫度且50±5%的濕度的環境下放置16小時。之後，藉由使用電子比重計來測量初始重量和浸入水中時的重量後算出密度。
[表2]
區分 評價專案 實施例1 實施例2 比較例1 比較例2 比較例3
物性 頂部墊 厚度（mm） 2 2 2 2 不可澆鑄 不可測量物性  
硬度（Shore D） 57.8 58.2 57.5 58.5
比重（g/cc） 0.78 0.78 0.78 0.78
拉伸（N/mm 2） 22.3 22.2 21.8 21.9
延伸率（%） 88.1 87.2 85.6 86.6
模量 102.1 105.3 101.1 103.1
子墊 種類 不織布 不織布 不織布 不織布
厚度（mm） 1.1 1.1 1.1 1.1
硬度（C） 70 70 70 70
堆疊墊 厚度（mm） 3.32 3.32 3.32 3.32
壓缩率（%） 1.05 1.05 1.05 1.05
實驗例2
拋光層的氣孔大小測量
測量了所述實施例和比較例的拋光層的氣孔的直徑大小。具體地，使用掃描電子顯微鏡（SEM）從放大100倍的圖像觀察切割成1mm×1mm正方形（厚度：2mm）的1mm 2拋光面的截面。從使用圖像分析軟體獲得的圖像測量所有氣孔的直徑，從而獲得氣孔的數均直徑，每個氣孔直徑的截面積和的分佈，氣孔數量以及氣孔的總面積。SEM 100倍圖像的寬度/長度=959.1μm/1279μm。
測量結果如下面的表3和圖7至圖10所示。
[表3]
項目 單位 實施例1 實施例2 比較例1 比較例2 比較例3
氣孔大小 D10 µm 13.4 14.9 26.4 21.5 不可澆鑄
D50 18.9 21.6 40.9 31.1
D90 23.5 27.2 63.1 46.5
所述表3是氣孔大小的測量結果。可以確認，在圖7和圖8的SEM測量照片和實施例的拋光層中，氣孔的直徑分佈窄，並且氣孔的平均直徑非常小。
相反，可以確認，在比較例中，根據所述表3和圖9以及圖10，氣孔的大小分佈不均勻。
實驗例3
S pk減少率測量
使用CMP拋光裝置，設置藉由CVD製程而沉積有氧化矽的直徑為300㎜的矽晶片，然後將矽晶片的氧化矽層朝下佈置到與所述實施例和比較例的拋光墊貼合的平板上。然後，將拋光荷重調整為4.0psi，使拋光墊以150rpm的速度旋轉，同時在拋光墊上以250ml/min的速度投入煆燒二氧化鈰漿料，並以150rpm的速度旋轉平板60秒來拋光二氧化矽膜。完成拋光後，將矽晶片從載體上分離，安裝在旋轉乾燥器（spin dryer），用純淨水（DIW）洗滌，然後用氮氣乾燥15秒。
拋光前/後使用粗糙度測量儀（製造商：Bruker公司，型號：contour-gt）來在下面表4的條件下測量了拋光前後S pk值的變化。
[表4]
具體事項 測量條件
測量 測量模式 VSI/VXI
目鏡 5倍
物鏡 1.5倍
測量面積 X軸 1182.6μm
Y軸 893.8μm
掃描選項 速度 x1
回溯掃描 10μm
長度 80μm
閾值 5%
將測得的所述S pk值代入下面的式1來計算了S pk減少率。
[式1]
所述實驗的拋光面的S pk減少率的測量結果如圖11至18和下面的表5所示。
[表5]
墊 初始 CMP後 S pk減少率
S pk S pk
實施例1 4.4 4.1 6.82%
實施例2 4.7 5.2 10.64%
比較例1 7.6 5.0 34.21%
比較例2 7.4 5.3 28.38%
比較例3 因無法澆鑄而無法製備墊
根據所述表5，可以確認，在本發明實施例的拋光層的拋光面中，初始和完成製程後的S pk測量值如所述表5所示，並且完成拋光製程後拋光面的SEM照片的結果從×100倍的圖11和圖12，以及×300倍的圖15和圖16中可以確認，對表面粗糙度的影響甚小，由此S pk減少率也在本發明的範圍內。
相反，在比較例的情況下，不僅從×100倍的圖13和圖14，從×300倍的圖17和圖18中可以確認表面粗糙度減少，並且確認到在S pk減少率的計算結果中呈現出大的減少率。
實驗例4
拋光性能測量
拋光率（Removal Rate）測量方法
使用CMP拋光裝置，設置藉由CVD製程而沉積有氧化矽的直徑為300㎜的矽晶片，然後將矽晶片的氧化矽層朝下佈置到與所述實施例和比較例的拋光墊貼合的平板上。然後，將拋光荷重調整為4.0psi，使拋光墊以150rpm的速度旋轉，同時在拋光墊上以250ml/min的速度投入煆燒二氧化鈰漿料，並以150rpm的速度旋轉平板60秒來拋光了二氧化矽膜。完成拋光後，將矽晶片從載體上分離，安裝在旋轉乾燥器，用純淨水（DIW）洗滌，然後用氮氣乾燥15秒。使用光干涉式厚度測量裝置（製造公司：Kyence公司，型號名稱：SI-F80R）來測量了完成乾燥後的矽晶片拋光前後的膜厚度變化。然後使用下面的公式1計算了拋光率。
[公式1] 拋光率=矽晶片的拋光厚度（Å）/拋光時間（60秒） 拋光墊的切削率（padcut-rate，μm/hr）
對於所述實施例和比較例的拋光墊，最初的10分鐘利用去離子水進行預調整，然後藉由噴射1個小時的去離子水來進行了調整。在這過程中的1個小時的調整過程中，測量了厚度變化。用於調整的裝備為CTS公司的AP-300HM，調整壓力為6lbf，旋轉速度為100至110rpm，並且進行調整時使用的盤為Saesol公司的CI-45。
缺陷（Defect）測量方法
使用CMP拋光裝置，以與拋光率測量方法相同的方法進行了拋光。完成拋光後將矽晶片移動到清潔器（Cleaner），然後分別使用1%HF和純淨水（DIW）、以及1%H 2NO 3和純淨水（DIW）來分別進行了10秒洗滌。然後，將所述矽晶片移動到旋轉乾燥器來利用純淨水（DIW）洗滌，然後利用氮氣乾燥了15秒。使用缺陷檢測設備（製造商：Tenkor公司，型號名稱：XP+）測量了經過乾燥的矽晶片拋光前後的缺陷變化。
所述實驗結果如下面的表6所示。
[表6]
SMPL 實施例1 實施例2 比較例1 比較例2 比較例3
二氧化铈浆料 Ox RR (Å/min) （Å/min） 2799 2831 2811 2838 因無法澆鑄而無法製備墊（pad）
切削率 （μm/hr） （μm/hr） 19.4 19.2 19.1 19.1
S pk減少率 6.82% 10.64% 34.21% 28.38%
缺陷/劃痕 0 2 121 101
根據所述表6，確認到，本發明實施例的拋光墊呈現出S pk減少率在本發明的範圍內，完後拋光製程後沒有缺陷，或者存在微細水準的缺陷。相反，在比較例的情況下，S pk減少率呈現為大的值，由此完成拋光製程後的缺陷非常多。
以上，對本發明的較佳實施例進行了詳細說明，本發明的申請專利範圍不限於此，本領域技術人員利用所附申請專利範圍限定的本發明的基本概念而進行的各種修改和改進也屬於本發明的申請專利範圍。
10:未膨脹的粒子 11:外皮 12:膨脹誘發成分 20:膨脹的粒子 30:固化製程 40:氣孔 110:拋光墊 120:平板 130:半導體基板 140:噴嘴 150:拋光漿料 160:拋光頭 170:修整器
圖1涉及一種S pk，所述S pk是本發明一實施例的三維表面粗糙度參數。
圖2是有關本發明一實施例的體積累計直徑的圖表。
圖3A和圖3B是示出本發明一實施例的拋光面與半導體基板之間的接觸峰的數量的圖。
圖4是本發明一實施例的拋光層的製備中包含的固體發泡劑的概念圖。
圖5是製備本發明一實施例的拋光層時，與固體發泡劑的發泡有關的概念圖。
圖6是本發明一實施例的半導體器件製造製程的概略性的製程圖。
圖7是有關本發明一實施例的拋光層的氣孔的掃描式電子顯微鏡（SEM）測量結果。
圖8是有關本發明一實施例的拋光層的氣孔的SEM測量結果。
圖9是有關本發明一實施例的拋光層的氣孔的SEM測量結果。
圖10是有關本發明一實施例的拋光層的氣孔的SEM測量結果。
圖11是本發明一實施例的拋光面的拋光製程後的SEM測量結果。
圖12是本發明一實施例的拋光面的拋光製程後的SEM測量結果。
圖13是本發明一實施例的拋光面的拋光製程後的SEM測量結果。
圖14是本發明一實施例的拋光面的拋光製程後的SEM測量結果。
圖15是本發明一實施例的拋光面的拋光製程後的SEM測量結果。
圖16是本發明一實施例的拋光面的拋光製程後的SEM測量結果。
圖17是本發明一實施例的拋光面的拋光製程後的SEM測量結果。
圖18是本發明一實施例的拋光面的拋光製程後的SEM測量結果。

Claims (9)

  1. 一種拋光墊，包括拋光層，所述拋光層包含拋光層製備用組合物的固化物，所述拋光層製備用組合物含有預聚物組合物、發泡劑、固化劑以及催化劑，所述發泡劑為未膨脹的固體發泡劑，針對所述拋光層的拋光面，根據下式1的Spk減少率為5%至25%：
    Figure 110149553-A0305-02-0034-1
     在所述式1中，Spk為關於表面粗糙度的三維參數，是指用圖表表示關於總表面粗糙度的高度後的凸峰的平均高度，初始Spk為拋光製程前的拋光面的Spk，拋光後Spk為將沉積有氧化矽的直徑為300mm的矽晶片附著於平板，然後在拋光荷重為4.0psi，拋光墊的旋轉速度為150rpm，以250ml/min的速度投入煆燒二氧化鈰漿料的條件下，進行60秒的拋光製程後的拋光面的Spk。
  2. 如請求項1所述之拋光墊，其中，所述拋光層包括多個氣孔，所述氣孔的D10為10μm至20μm，D50為15μm至30μm，D90為20μm至45μm。
  3. 如請求項1所述之拋光墊，其中，所述未膨脹的固體發泡劑包含樹脂材質的外皮和所述外皮之內部的膨脹誘發成分。
  4. 如請求項1所述之拋光墊，其中，所述催化劑選自由胺類催化劑、鉍類金屬催化劑、錫類金屬催化劑以及它們的組合構成的組。
  5. 一種拋光墊的製備方法，包括以下步驟：步驟i，製備預聚物組合物；步驟ii，製備包含所述預聚物組合物、發泡劑、固化劑以及催化劑的拋光層 製備用組合物；以及步驟iii，藉由固化所述拋光層製備用組合物來製備拋光層，所述發泡劑為未膨脹的固體發泡劑，針對所述拋光層的拋光面，根據下式1的Spk減少率為5%至25%：
    Figure 110149553-A0305-02-0035-2
     在所述式1中，Spk為關於表面粗糙度的三維參數，是指用圖表表示關於總表面粗糙度的高度後的凸峰的平均高度，初始Spk為拋光製程前的拋光面的Spk，拋光後Spk為將沉積有氧化矽的直徑為300mm的矽晶片附著於平板，然後在拋光荷重為4.0psi，拋光墊的旋轉速度為150rpm，以250ml/min的速度投入煆燒二氧化鈰漿料的條件下，進行60秒的拋光製程後的拋光面的Spk。
  6. 如請求項5所述之拋光墊的製備方法，其中，所述固體發泡劑藉由所述步驟iii的固化製程而膨脹，從而形成大小均勻的多個氣孔。
  7. 如請求項5所述之拋光墊的製備方法，其中，所述催化劑選自由胺類催化劑、鉍類金屬催化劑、錫類金屬催化劑以及它們的組合構成的組。
  8. 如請求項5所述之拋光墊的製備方法，其中，相對於所述預聚物組合物之100重量份，包含0.001重量份至0.01重量份的所述催化劑。
  9. 一種半導體器件的製造方法，包括以下步驟：步驟1，提供包括拋光層的拋光墊；以及步驟2，在所述拋光層的拋光面和半導體基板的被拋光面接觸的狀態下，在使所述拋光層與所述半導體基板相對旋轉的同時拋光所述半導體基板，所述拋光層包含拋光層製備用組合物的固化物，所述拋光層製備用組合物含有預聚物組合物、發泡劑、固化劑以及催化劑， 所述發泡劑為未膨脹的固體發泡劑，針對所述拋光層的拋光面，根據下式1的Spk減少率為5%至25%：
    Figure 110149553-A0305-02-0036-3
     在所述式1中，Spk為關於表面粗糙度的三維參數，是指用圖表表示關於總表面粗糙度的高度後的凸峰的平均高度，初始Spk為拋光製程前的拋光面的Spk，拋光後Spk為將沉積有氧化矽的直徑為300mm的矽晶片附著於平板，然後在拋光荷重為4.0psi，拋光墊的旋轉速度為150rpm，以250ml/min的速度投入煆燒二氧化鈰漿料的條件下，進行60秒的拋光製程後的拋光面的Spk。
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Families Citing this family (1)

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

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014161940A (ja) * 2013-02-22 2014-09-08 Kuraray Co Ltd 研磨パッドおよび研磨方法
EP2806453A1 (en) * 2011-10-18 2014-11-26 Fujibo Holdings, Inc. Polishing pad and method for producing same
US20150004879A1 (en) * 2012-01-17 2015-01-01 Toyo Tire & Rubber Co., Ltd. Method for producing laminated polishing pad
CN107206571A (zh) * 2015-01-30 2017-09-26 嘉柏微电子材料股份公司 低密度抛光垫
TW202022043A (zh) * 2018-09-28 2020-06-16 日商富士紡控股股份有限公司 研磨墊及研磨加工物的製造方法
CN111954691A (zh) * 2018-04-10 2020-11-17 株式会社德山 使用聚轮烷的氨基甲酸酯树脂以及抛光垫

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6641471B1 (en) * 2000-09-19 2003-11-04 Rodel Holdings, Inc Polishing pad having an advantageous micro-texture and methods relating thereto
US6645052B2 (en) * 2001-10-26 2003-11-11 Lam Research Corporation Method and apparatus for controlling CMP pad surface finish
KR100640141B1 (ko) * 2004-04-21 2006-10-31 제이에스알 가부시끼가이샤 화학 기계 연마 패드 및 그 제조 방법 및 화학 기계 연마방법
JP2005333121A (ja) * 2004-04-21 2005-12-02 Jsr Corp 化学機械研磨パッド及びその製造方法並びに化学機械研磨方法
US8377825B2 (en) * 2009-10-30 2013-02-19 Corning Incorporated Semiconductor wafer re-use using chemical mechanical polishing
CN101972988B (zh) * 2010-06-28 2012-05-16 清华大学 一种抛光垫修整头
CN103862365B (zh) * 2014-01-21 2016-05-04 湖北鼎龙化学股份有限公司 聚氨酯材料抛光垫及其制备方法
CN104149023A (zh) * 2014-07-17 2014-11-19 湖北鼎龙化学股份有限公司 化学机械抛光垫
SG11201906131WA (en) * 2017-01-20 2019-08-27 Applied Materials Inc A thin plastic polishing article for cmp applications
US20180281153A1 (en) * 2017-03-29 2018-10-04 Saint-Gobain Abrasives, Inc. Abrasive article and method for forming same
KR101835087B1 (ko) 2017-05-29 2018-03-06 에스케이씨 주식회사 다공성 폴리우레탄 연마패드 및 이를 사용하여 반도체 소자를 제조하는 방법
KR101835090B1 (ko) * 2017-05-29 2018-03-06 에스케이씨 주식회사 다공성 폴리우레탄 연마패드 및 이를 사용하여 반도체 소자를 제조하는 방법
KR101986826B1 (ko) * 2017-12-01 2019-06-07 에스케이씨 주식회사 연마패드 및 이의 제조방법
KR102058877B1 (ko) * 2018-04-20 2019-12-24 에스케이씨 주식회사 다공성 폴리우레탄 연마패드 및 이의 제조방법

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2806453A1 (en) * 2011-10-18 2014-11-26 Fujibo Holdings, Inc. Polishing pad and method for producing same
US20150004879A1 (en) * 2012-01-17 2015-01-01 Toyo Tire & Rubber Co., Ltd. Method for producing laminated polishing pad
JP2014161940A (ja) * 2013-02-22 2014-09-08 Kuraray Co Ltd 研磨パッドおよび研磨方法
CN107206571A (zh) * 2015-01-30 2017-09-26 嘉柏微电子材料股份公司 低密度抛光垫
CN111954691A (zh) * 2018-04-10 2020-11-17 株式会社德山 使用聚轮烷的氨基甲酸酯树脂以及抛光垫
TW202022043A (zh) * 2018-09-28 2020-06-16 日商富士紡控股股份有限公司 研磨墊及研磨加工物的製造方法

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