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特許7603097濡れ性改善研磨パッドおよびその製造方法

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-11

(45)【発行日】2024-12-19

(54)【発明の名称】濡れ性改善研磨パッドおよびその製造方法

(51)【国際特許分類】

B24B 37/22 20120101AFI20241212BHJP

H01L 21/304 20060101ALI20241212BHJP

【ＦＩ】

B24B37/22

H01L21/304 622F

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2023066745

(22)【出願日】2023-04-14

(65)【公開番号】P2023158653

(43)【公開日】2023-10-30

【審査請求日】2023-04-14

(31)【優先権主張番号】10-2022-0047693

(32)【優先日】2022-04-18

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】505232852

【氏名又は名称】エスケーエンパルスカンパニーリミテッド

【氏名又は名称原語表記】ＳＫｅｎｐｕｌｓｅＣｏ．，Ｌｔｄ．

【住所又は居所原語表記】１０４３，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ－ｄａｅｒｏ，Ｐｙｅｏｎｇｔａｅｋ－ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ－ｄｏ１７７８４，ＲｅｐｕｂｌｉｃｏｆＫｏｒｅａ

(74)【代理人】

【識別番号】110001139

【氏名又は名称】ＳＫ弁理士法人

(74)【代理人】

【識別番号】100130328

【弁理士】

【氏名又は名称】奥野彰彦

(74)【代理人】

【識別番号】100130672

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤寛之

(72)【発明者】

【氏名】イム、チャンギュ

(72)【発明者】

【氏名】ソ、ジャンウォン

(72)【発明者】

【氏名】ユン、ジョンウク

(72)【発明者】

【氏名】ユン、ソンフン

【審査官】小川真

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－０１８３７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－３１１７２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００７／０９１４３９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０２０－０４９６３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０６９４９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２３２４０４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２４Ｂ３７／２２

Ｈ０１Ｌ２１／３０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

研磨層、接着層およびクッション層からなる積層体を含み、
前記クッション層は基材層を含み、
前記基材層は、フッ素系樹脂またはシラン系樹脂を含むコーティング組成物から形成された表面コーティング層を含むか、または
前記基材層は、前記フッ素系樹脂または前記シラン系樹脂を含む含浸組成物で含浸されており、
前記クッション層は、下記式（１）による吸収率が１００％以下であり、
前記研磨層と前記クッション層との間の界面付着力が６．０ｋｇｆ／２５ｍｍ～７．７ｋｇｆ／２５ｍｍである、研磨パッド：

前記式（１）において、
Ｗ１は、前記クッション層を横および縦それぞれ３５ｍｍサイズに切断した試験片の重さ（ｇ）であり、
Ｗ２は、前記試験片を水に２４時間浸漬した後に測定した重さ（ｇ）である。

【請求項2】

前記表面コーティング層の厚さが８０μｍ～１２０μｍである、請求項１に記載の研磨パッド。

【請求項3】

前記基材層は、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリオレフィン樹脂、およびフルオロ重合体樹脂からなる群より選択される１つ以上の樹脂を含む不織布であって、
前記基材層の厚さは０．５ｍｍ～２．５ｍｍである、請求項１に記載の研磨パッド。

【請求項4】

前記クッション層の接触角が７６°～９０°である、請求項１に記載の研磨パッド。

【請求項5】

前記クッション層は、下記式（２）による乾燥圧縮率が３％～１５％である、請求項１に記載の研磨パッド：

前記式（２）において、
Ｄ１およびＤ２は、前記クッション層を横および縦それぞれ２５ｍｍサイズに切断した試験片を基準に、前記試験片の上・下面に粘着テープを貼り付けた後、それぞれ８５ｇの錘で３０秒間加圧した後に測定した前記試験片の厚さ（μｍ）および８００ｇの錘を追加して３分間追加加圧した後に測定した前記試験片の厚さ（μｍ）である。

【請求項6】

前記クッション層は、下記式（４）による乾燥圧縮弾性率が５５％以下である、請求項５に記載の研磨パッド：

前記式（４）において、
前記Ｄ５は、前記クッション層を横および縦それぞれ２５ｍｍサイズに切断した試験片を基準に、前記試験片の上・下面に粘着テープを貼り付けた後、８５ｇの錘で３０秒間加圧した後８００ｇの錘を追加して３分間追加加圧し、前記８００ｇの錘を除去して１分間放置した後に測定した前記試験片の厚さ（μｍ）である。

【請求項7】

前記クッション層は、下記式（３）による吸湿圧縮率が５．０％～６．６％である、請求項１に記載の研磨パッド：

前記式（３）において、
前記Ｄ３およびＤ４は、前記クッション層を横および縦それぞれ２５ｍｍサイズに切断した試験片を基準に、前記試験片の上・下面に粘着テープを貼り付けて水に２４時間浸漬した後、それぞれ８５ｇの錘で３０秒間加圧した後に測定した前記試験片の厚さ（μｍ）および８００ｇの錘を追加して３分間追加加圧した後に測定した前記試験片の厚さ（μｍ）である。

【請求項8】

前記クッション層は、下記式（５）による吸湿圧縮弾性率が６０％以下である、請求項７に記載の研磨パッド：

前記式（５）において、
前記Ｄ６は、前記クッション層を横および縦それぞれ２５ｍｍサイズに切断した試験片を基準に、前記試験片の上・下面に粘着テープを貼り付けて水に２４時間浸漬した後、８５ｇの錘で３０秒間加圧した後８００ｇの錘を追加して３分間追加加圧し、前記８００ｇの錘を除去して１分間放置した後に測定した前記試験片の厚さ（μｍ）である。

【請求項9】

前記研磨パッドは、ＰＥＴＥＯＳウェーハに対して３．５ｐｓｉの研磨荷重でスラリーを１９０ｍｌ／分の速度で投入しながら前記研磨パッドを９３ｒｐｍで３０秒間回転した後の研磨平坦度が３．５％以下である、請求項１に記載の研磨パッド。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

実現例は、半導体の化学機械的平坦化（ＣＭＰ、chemical mechanical planarization）工程に用いられる研磨パッドおよびその製造方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

ＣＭＰ研磨パッドは、半導体製造工程中の化学機械的平坦化（ＣＭＰ）工程において重要な役割を担う必須の材料であり、ＣＭＰ性能の実現に重要な役割を担っている。前記ＣＭＰ研磨パッドは、ＣＭＰ工程中、均一な研磨作業によりウェーハ上の不要な部分を除去し、ウェーハ表面を平坦にする役割を果たす。

【0003】

ＣＭＰ工程における機械的な研磨は、シリコンウェーハと表面に一定の粗さを有する研磨層を接触させ、これを互いに相対的に動かせることにより摩擦を起こすことによって行われ、化学的研磨は、化学的研磨剤を含むスラリーを研磨パッドとウェーハとの間に投入してウェーハ表面とスラリーとを反応させることにより行われる。

【0004】

この際、ＣＭＰ研磨パッドは、研磨層、接着層およびクッション層の積層構造を有し、研磨層の表面硬化による研磨品質の低下を防止するために、研磨の際にＣＭＰ研磨パッドは常に蒸留水またはスラリーによって濡れた状態を維持せねばならない。

【0005】

ただ、研磨過程において蒸留水またはスラリーは、研磨パッドの側面または上面の一部で研磨パッド、特にクッション層に吸湿され得る。クッション層の吸湿により研磨パッドの圧縮率が局所的に減少した研磨パッドは、ＣＭＰ工程が行われる際にウェーハにさらに大きい圧力を加えることとなり、ウェーハの研磨速度が不均一となり品質が低下する問題が発生し得る。特に、研磨パッドを長時間使用する場合、クッション層の吸湿現象が悪化し、中央部に比べて縁部の体積が増加し、圧縮率が著しく減少するため、ウェーハ研磨の際、中央部と縁部との研磨率の差が大きくなり、均一な研磨層を得ることが難しい。

【0006】

また、クッション層の吸湿により、ＣＭＰ工程中に研磨層との接着力が弱くなって縁部において浮き現象が発生し、ひどい場合は研磨層が一部分離され研磨工程の位置を離脱することもあり得る。

【0007】

これを解決するために、従来、サブパッドの角を熱密封（特許文献１）したり、研磨パッドの縁部を防水物質でコーティング（特許文献２）したりするなどの方法が使用されていたが、このような方法によっても、表面部の吸湿による局所的な圧縮率変化および長期間使用時の研磨速度の差や接着力弱化の問題を改善できない限界があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【文献】韓国登録特許第１０－１８９０３３１号

【文献】韓国登録特許第１０－０７８５６０４号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

前述の問題を解決するために、本発明は以下の実現例により、クッション層の防水性または撥水性を向上させ、ＣＭＰ工程中に発生し得る吸湿を防止し得る研磨パッドおよびその製造方法を提供しようとする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

一実現例によると、研磨層、接着層、およびクッション層からなる積層体を含み、前記クッション層は撥水性を有し、前記クッション層は吸収率が１００％以下である研磨パッドが提供される。

【0011】

他の実現例によると、クッション層を製造する段階と、研磨層における研磨面の裏面および前記クッション層の一面に接着剤を塗布する段階と、前記研磨層における研磨面の裏面と前記クッション層の一面とを高温加圧して付着させる段階とを含む、研磨パッドの製造方法であって、前記クッション層は吸収率が１００％以下である研磨パッドの製造方法が提供される。

【発明の効果】

【0012】

前記実現例による研磨パッドは、クッション層の防水または撥水性を向上させ、ＣＭＰ工程中に発生し得る側面部または上面部における吸収率を減少させ、ウェーハ研磨の歩留まりを向上し得る。

【0013】

具体的に、前記研磨パッドは、クッション層自体に撥水性を付与して局所的な圧縮率変化を最小化することができ、クッション層自体に撥水性を付与して、長期間の研磨工程後にも研磨パッドの圧縮率変化を減少させ、研磨率の均一度、ウェーハの平坦度および生産歩留まりを向上させ得る。

【0014】

また、吸湿によるクッション層の体積変化を減少させ接着層の接着力弱化を防止して、クッション層と研磨層との間の浮き現象を防止し得るため、ウェーハ製造工程上の効率性をさらに向上させ得るので、産業上の利点を提供し得る。

【0015】

したがって、実現例による研磨パッドを用いると、スクラッチのようなウェーハ上の欠陥発生を低減することができ、研磨ムラを抑制して研磨精度を改善することができ、高品質の半導体材料を提供し得る。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】図１は、一実現例による半導体素子製造工程の概略的な工程図を示すものである。

【図2】図２は、一実現例による基材層が表面コーティング層を含む研磨パッドの積層構造を示すものである。

【図3】図３は、一実現例による基材層が含浸された研磨パッドの積層構造を示すものである。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明が属する技術分野において、通常の知識を有する者が容易に実施できるように、実現例について添付の図面を参照して詳細に説明する。しかしながら、実現例は、様々な異なる形態で実現することができ、本明細書で説明する実現例に限定されない。

【0018】

本明細書において、ある部分がある構成要素を「含む」と言うとき、これは、特に反する記載がない限り、他の構成要素を除外するのではなく、他の構成要素をさらに含み得ることを意味する。

【0019】

以下の実現例の説明において、各層、ホール、ウィンドウ、または領域などが、各層、ホール、ウィンドウ、または領域などの「上（on）」または「下（under）」に形成されるものと記載される場合において、「上」および「下」は、「直接（directly）」または「他の構成要素を介して（indirectly）」形成されるものを全て含む。

【0020】

なお、各構成要素の上／下に関する基準は、図面に基づいて説明する。図面における各構成要素の大きさは、説明のために誇張されることがあり、実際に適用される大きさを意味するものではない。

【0021】

［研磨パッド］
一実現例による研磨パッドは、研磨層、接着層、およびクッション層からなる積層体を含む。

【0022】

＜クッション層＞
前記クッション層は、前記研磨層を支持しながら、前記研磨層にかかる衝撃を吸収して分散させる役割を果たす。

【0023】

前記クッション層は、濡れ特性が改善されたクッション層であり、前記クッション層は基材層を含み、本発明の一実現例において、クッション層の濡れ特性を改善するために、前記基材層が表面コーティング層を含み得る。

【0024】

本発明の一実現例において、前記基材層は、濡れ特性を改善するために撥水性樹脂が含浸されたものであり得る。

【0025】

本発明の一実現例において、前記基材層は、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリオレフィン樹脂、フルオロ重合体樹脂からなる群より１つ以上の樹脂を含んで形成される不織布または多孔質パッドであり得る。

【0026】

本発明の基材層を得る方法は特に限定されるものではないが、単成分紡糸、海島複合紡糸、または分割複合紡糸により得られたもの等を用い得る。また、スパンボンド、メルトブローンなどの紡糸から直接形成する長繊維不織布、抄紙法により得られる不織布や支持体上にナノ繊維を噴霧、浸漬またはコーティングして付着させたもの、織編物等が用いられ、シート状物の引張強度、製造コスト等の面から、スパンボンド法により得られる長繊維不織布が好ましい。

【0027】

前記長繊維不織布は、緻密化の観点から、乾熱または湿熱、もしくはその両方によって収縮または高密度化されることが好ましい。

【0028】

前記基材層は、空隙を含み得る。前記基材層に含まれる空隙は、オープンセルの構造を有し得る。前記基材層の空隙率は、前記研磨層の空隙率よりも大きくあり得る。

【0029】

前記基材層の厚さは、０．５ｍｍ～２．５ｍｍであり得る。例えば、前記基材層の厚さは、０．７ｍｍ～２．３ｍｍ、０．８ｍｍ～２．０ｍｍ、１．０ｍｍ～１．６ｍｍ、１．１ｍｍ～１．５ｍｍ、１．３ｍｍ～１．４ｍｍであり得るが、これに限定されるものではない。前記基材層の厚さが前述の範囲であるとき、クッション層に十分な研磨時の支持性能を付与し得る。

【0030】

本発明の一実現例において、前記クッション層は基材層を含み、前記基材層は、フッ素系樹脂またはシラン系樹脂を含むコーティング組成物から形成された表面コーティング層を含んでも良く、前記基材層は、フッ素系樹脂またはシラン系樹脂を含む含浸組成物に含浸されたものであり得る。

【0031】

前記コーティング組成物または含浸組成物は、ポリウレタン樹脂、ポリブタジエン樹脂、スチレン－ブタジエン共重合樹脂、スチレン－ブタジエン－スチレン共重合樹脂、アクリロニトリル－ブタジエン共重合樹脂、スチレン－エチレン－ブタジエン－スチレン共重合樹脂、シリコーンゴム樹脂、ポリエステル系エラストマー樹脂、ポリアミド系エラストマー樹脂、フッ素系樹脂、シラン系樹脂のうちの１つ以上により形成され得る。

【0032】

前記フッ素系樹脂は、疎水性を有する樹脂群より選択される１つ以上の樹脂で良く、末端にヒドロキシ基、イソシアネート基、エポキシ基、またはアミン基を含む化合物を有する樹脂であり得る。

【0033】

前記フッ素系樹脂は、イソシアネート化合物、アルコール化合物およびフッ素系繰り返し単位を含むフッ素系化合物を含むプレポリマー組成物の共重合体であるウレタン系プレポリマーであり得るが、これに限定されるものではない。

【0034】

前記フッ素系化合物は、イソシアネートと反応してウレタンの主鎖にフッ素系繰り返し単位を導入し得る化合物が適用され得る。

【0035】

具体的に、前記フッ素系化合物は、分子内に炭素数１～１０のフルオロアルキレン基、分枝にフッ素を含む酸化エチレン基、および／または炭素数１～１０の炭化フッ素基を含み、末端にヒドロキシ基、イソシアネート基、エポキシ基、またはアミン基を含む化合物であり得る。

【0036】

前記フッ素系化合物は、下記化学式１のフッ素系繰り返し単位を含み、少なくとも一端がヒドロキシ基、アミン基、またはエポキシ基を含むフッ素系化合物であり得る。

【0037】

［化学式１］

前記化学式１において、
前記Ｒ_１１およびＲ_１２はそれぞれ独立して、水素、炭素数１～１０のアルキル基およびフッ素からなる群より選択されるいずれか１つであり、前記Ｒ_１１および前記Ｒ_１２のうち少なくとも１つはフッ素であり、前記Ｌは炭素数１～５のアルキレンまたは－Ｏ－である。また、前記Ｒ_１３およびＲ_１４はそれぞれ独立して、水素、炭素数１～１０のアルキル基およびフッ素からなる群より選択されるいずれか１つであり、前記Ｒ_１３および前記Ｒ_１４のうち少なくとも１つはフッ素である。また、前記ｎは０～２０の整数であり、前記ｍは０～２０の整数であり、前記ｎと前記ｍとは同時に０（ゼロ）ではない。

【0038】

具体的に、前記化学式１において、前記Ｒ_１１およびＲ_１２はそれぞれ独立して、水素、炭素数１～５のアルキル基およびフッ素からなる群より選択されるいずれか１つであり、前記Ｒ_１１および前記Ｒ_１２のうち少なくとも１つはフッ素であり、前記Ｌは炭素数１～５のアルキレンまたは－Ｏ－である。また、前記Ｒ_１３およびＲ_１４はそれぞれ独立して、水素、炭素数１～５のアルキル基およびフッ素からなる群より選択されるいずれか１つであり、前記Ｒ_１３および前記Ｒ_１４のうち少なくとも１つはフッ素である。また、前記ｎは０～１０の整数であり、前記ｍは０～１０の整数であり、前記ｎと前記ｍとは同時に０ではない。

【0039】

前記フッ素系化合物は、下記化学式２で表される化合物であり得る。

【0040】

［化学式２］

前記化学式２において、
前記Ｒ_１１およびＲ_１２はそれぞれ独立して、水素、炭素数１～１０のアルキル基およびフッ素からなる群より選択されるいずれか１つであり、前記Ｒ_１１および前記Ｒ_１２のうち少なくとも１つはフッ素であり、前記Ｌは炭素数１～５のアルキレンまたは－Ｏ－であり、前記Ｒ_１３およびＲ_１４はそれぞれ独立して、水素、炭素数１～１０のアルキル基およびフッ素からなる群より選択されるいずれか１つであり、前記Ｒ_１３および前記Ｒ_１４のうち少なくとも１つはフッ素であり、前記ｎは０～２０の整数であり、前記ｍは０～２０の整数であり、前記ｎと前記ｍとは同時に０ではなく、前記Ｒ_２１と前記Ｒ_２２とはそれぞれ独立して、－（ＣＨ_２）ｍ１－または－（ＣＨ_２）ｍ２－（ＯＣＨ_２ＣＨ_２）ｍ３－（但し、ｍ１、ｍ２、ｍ３はそれぞれ独立して１～２０の整数）であり、前記Ｒ_４１およびＲ_４２はそれぞれ独立して、ヒドロキシ基、アミン基、またはエポキシ基である。

【0041】

前記フッ素系化合物は、前記プレポリマー組成物の総重量を基準に、０．１重量％～４．９重量％で含まれ、２重量％～４重量％で含まれ、２．５重量％～３．５重量％で含まれ得る。前記フッ素系化合物を、前記プレポリマー組成物総重量を基準に０．１重量％未満で含む場合には、フッ素系化合物の含有による欠陥減少効果が微々たるものであり、４．９重量％を超えて含む場合には合成過程においてゲル化が起き、意図する物性を有するように合成を行うことが難しくなることがあり、撥水性が要求される程度以上に増加して研磨パッドの各層間の接着力が弱化して、研磨パッドの製造または使用時に各層が分離されるなど、研磨パッドの性能を低下させ得る。前記の含有量でフッ素系化合物を含むと、優れた欠陥減少効果を有する研磨パッドを提供し得る。

【0042】

前記シラン系樹脂は、疎水性を有する樹脂群より選択される１つ以上の樹脂であって良く、好ましくは、末端にヒドロキシ基、イソシアネート基、エポキシ基、またはアミン基を含む化合物を有する樹脂であり得る。

【0043】

前記シラン系樹脂は、イソシアネート化合物、アルコール化合物およびシラン系繰り返し単位を含むシラン系化合物を含むプレポリマー組成物の共重合体であるウレタン系プレポリマーであり得るが、これに限定されるものではない。

【0044】

前記シラン系化合物は、イソシアネートと反応してウレタンの主鎖にシラン系繰り返し単位を導入し得る化合物が適用され得る。

【0045】

具体的に、前記シラン系化合物は、下記化学式３のシラン系繰り返し単位を含み、少なくとも一末端がヒドロキシ基、アミン基、またはエポキシ基を含むシラン系化合物であり得る。

【0046】

［化学式３］

前記化学式３において、
前記Ｒ_１１およびＲ_１２はそれぞれ独立して、水素、炭素数１～１０のアルキル基であり、ｎは１～３０の整数である。

【0047】

具体的に、前記化学式３において、前記Ｒ_１１およびＲ_１２はそれぞれ独立して、水素、炭素数１～５のアルキル基であり、前記ｎは８～２８の整数であり得る。

【0048】

前記シラン系化合物は、下記化学式４で表される化合物であり得る。

【0049】

［化学式４］

前記化学式４において、
前記Ｒ_１１、Ｒ_１２、Ｒ_１３およびＲ_１４はそれぞれ独立して、水素、炭素数１～１０のアルキル基であり、前記Ｒ_２２は－（ＣＨ_２）ｍ１－または－（ＣＨ_２）ｍ２－（ＯＣＨ_２ＣＨ_２）ｍ３－（但し、ｍ１、ｍ２、ｍ３はそれぞれ独立して１～２０の整数）であり、前記Ｒ_３１は炭素数１～２０のアルキレン基であり、前記Ｒ_４１およびＲ_４２はそれぞれ独立して、ヒドロキシ基、アミン基、またはエポキシ基であり、前記ｎは１～３０の整数である。

【0050】

前記シラン系化合物は、前記プレポリマー組成物の総重量を基準に０．１重量％～４．９重量％で含まれ、２重量％～４重量％で含まれ、２．５重量％～３．５重量％で含まれ得る。前記シラン系化合物を、前記プレポリマー組成物の総重量を基準に０．１重量％未満で含む場合には、シラン系化合物の含有による欠陥減少効果が微々たるものであり、4.9重量％を超えて含む場合には合成過程においてゲル化が起き、意図する物性を有するように合成を行うことが難しくなることがあり、撥水性が要求される程度以上に増加し、研磨パッドの各層間の接着力が弱化して研磨パッドの製造または使用時に各層が分離されるなど、研磨パッドの性能を低下させ得る。前記の含有量で前記シラン系化合物を含むと、優れた欠陥減少効果を有する研磨パッドを提供し得る。

【0051】

前記フッ素系樹脂およびシラン系樹脂において、前記イソシアネート化合物は、ｐ－フェニレンジイソシアネート、１，６－ヘキサメチレンジイソシアネート、トルエンジイソシアネート、１，５－ナフタレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、４，４－ジフェニルメタンジイソシアネート、シクロヘキシルメタンジイソシアネート、およびそれらの組み合わせからなる群より選択されるいずれか１つが適用され得るが、これに限定されるものではない。

【0052】

前記フッ素系樹脂およびシラン系樹脂において、前記アルコール化合物は、ポリオール化合物または単分子アルコール化合物を１種以上含み得る。

【0053】

前記ポリオール化合物は、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリカプロラクトンポリオール、およびそれらの組み合わせからなる群より選択されるいずれか１つが適用され得るが、これに限定されるものではない。

【0054】

前記単分子アルコール化合物は、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチレングリコール、メチルプロパンジオール、およびそれらの組み合わせからなる群より選択されるいずれか１つが適用され得るが、これに限定されるものではない。

【0055】

前記コーティング組成物として、フッ素系化合物またはシラン系化合物を含むポリウレタン樹脂を用いると、研磨パッドクッション層の水分吸収率を減少させ、長期間の研磨工程後にも研磨パッドの圧縮率および圧縮率変化を最小化して、優れた欠陥減少効果を有する研磨パッドを提供し得る。

【0056】

図２は、一実現例による研磨パッド１１０の積層構造を示しており、研磨層１１１とクッション層１１３とは接着層１１２により結合されている。また、前記クッション層１１３は、基材層１１４および表面コーティング層１１５を含み、前記基材層の表面に前記表面コーティング層１１５が形成される。

【0057】

前記表面コーティング層の製造は、クッション層を最終製品の大きさに裁断し、これをフッ素系化合物またはシラン系化合物を含むポリウレタン樹脂が入っている浴槽に浸漬して取り出し硬化させた後、乾燥させて使用するディッピング（dipping）方法により行われ得る。

【0058】

前記ディッピング方法により作製されたクッション層は、全ての面の表面がコーティングされ、水分が内部に浸透し難い構造となる。

【0059】

本発明の一実現例において、前記基材層の一面以上または全面に前記表面コーティング層が形成され得る。

【0060】

例えば、前記表面コーティング層は、基材層の上面および側面を含む２面以上の表面に形成されるか、または基材層の全面に形成され得る。

【0061】

本発明の一実現例において、前記表面コーティング層の厚さが、７５μｍ～１２５μｍ、８０μｍ～１２０μｍ、８５μｍ～１１５μｍ、９０μｍ～１１０μｍ、または９５μｍ～１０５μｍであり得る。

【0062】

前記表面コーティング層は、各面によって厚さが同一または異なり得る。例えば、上面に位置する前記表面コーティング層の厚さは８０μｍ～１２０μｍであり、側面に位置する前記表面コーティング層の厚さは８０μｍ～１２０μｍであり得る。

【0063】

前記表面コーティング層の厚さが前述の範囲であると、蒸留水やスラリーと接触する際、効果的に研磨パッドクッション層の吸収率を減少させることができ、研磨パッドの圧縮率および体積変化の最小化により欠陥およびスクラッチ発生を減少させ得るので、生産されるウェーハの品質を改善し得る。また、ウィンドウを含むパッドにおいては、ウィンドウの結露現象を防止して研磨パッドの使用時間を延長し得る。

【0064】

図３は、一実現例による研磨パッド１１０の積層構造を示す。研磨層１１１とクッション層１１３とは接着層１１２により結合されており、前記クッション層１１３は含浸された基材層１１６を含む。

【0065】

前記基材層の長繊維不織布を極細繊維化処理する前に、含浸によってポリウレタンを主成分とする高分子弾性体を付与することが好ましい。高分子弾性体のバインダー効果により、極細繊維が研磨布から落ちることを防止し、基材層表面に露出された際に、極細繊維および高分子樹脂が均一に分散することが可能となるためである。

【0066】

前記高分子弾性体を付与する際に使用する前記含浸組成物については前述の通りであるが、溶媒としてはＮ，Ｎ'－ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド等を好ましく用いることができ、水系エマルジョン状を適用し得る。溶媒に溶解した含浸高分子樹脂溶液に不織布を浸漬して高分子弾性体を不織布に付与し、その後乾燥することにより高分子弾性体を実質的に凝固して固化させる。乾燥においては、不織布および高分子弾性体の性能が損なわれない程度の温度で加熱し得る。

【0067】

本発明のまた他の一実現例によると、前記クッション層は、含浸高分子樹脂が含浸された基材層の一面または全面に表面コーティング層がさらに形成されたものであり得る。フッ素系樹脂またはシラン系樹脂が含浸され撥水性が付与された基材層に、前記表面コーティング層まで形成されると、より優れた効果を示し得る。

【0068】

＜クッション層の物性＞
本発明の一実現例において、前記クッション層の接触角が７６°～９０°であり得る。例えば、前記クッション層の接触角は、８０°～９０°、８２°～８９°、８５°～８９°、８４°～８７°、８４°～８６．５°、８７°～８９°、または８７．５°～８８．５°であり得るが、これに限定されるものではない。

【0069】

接触角が前述の範囲であると、表面の表面エネルギーを下げて吸水量を最小化し得る。また、前記クッション層の接触角の変化により、パッドを製造する際に使用する接着剤との結合力が増加して、ウェーハ研磨時にデラミネーションが起こる確率が少なく、パッドの間に水が浸透する可能性を減少させ得る。

【0070】

本発明のクッション層の密度は、０．１ｇ／ｃｍ^３～０．６ｇ／ｃｍ^３、０．３ｇ／ｃｍ^３～０．５ｇ／ｃｍ^３、または０．３ｇ／ｃｍ^３～０．４ｇ／ｃｍ^３であり得る。

【0071】

前記クッション層の内部に水またはスラリーが含まれているか否かに基づいて、前記クッション層を乾燥状態のクッション層および吸湿状態のクッション層に分類する。この際、吸湿状態のクッション層は、乾燥状態のクッション層を水またはスラリーが入っている水槽に１２時間～４８時間浸漬して水分を吸湿させたもの、または１２時間～４８時間の研磨工程により水分を吸湿させたものであり得る。例えば、吸湿状態のクッション層は、乾燥クッション層を水が入っている水槽に２４時間浸漬して吸湿させたものであり得るが、これに限定されるものではない。また、吸湿状態のクッション層は、乾燥クッション層を含む研磨パッドを２５時間研磨工程に用いることにより、前記クッション層に水分を吸湿させたものであり得るが、これに限定されるものではない。

【0072】

本発明のクッション層は、下記式（１）により導出された吸収率が１００％以下であり得る。例えば、下記式（１）により導出された吸収率は、９０％以下、８０％以下、７０％以下、６０％以下、５０％以下、４０％以下、３０％以下、２０％以下、１７％以下、１５％以下、または１０％以下であり得るが、これに限定されるものではない。

【0073】

吸収率を前述の範囲に調整することにより、クッション層の圧縮率または硬度などの機械的物性の変化、電気的物性の変化、および／またはウェーハ研磨特性の変化に及ぼす影響を必要に応じて制御し得る。

【0074】

前記式（１）において、
Ｗ１は、前記クッション層を横および縦それぞれ３５ｍｍサイズに切断した試験片の重さ（ｇ）であり、Ｗ２は、前記試験片を水に２４時間浸漬した後に測定した重さ（ｇ）である。

【0075】

本発明のクッション層は、下記式（２）による乾燥圧縮率が３％～１５％、４％～１３％、５％～１０％、５％～８％、または５％～６％であり得るが、これに限定されるものではない。

【0076】

【0077】

本発明のクッション層は、下記式（３）に対する吸湿圧縮率が５．０％～６．６％、５．０％～６．５％、５．２％～６．３％、５．３％～６．１％、５．７％～６．１％、または５．３％～５．５％であり得るが、これに限定されるものではない。

【0078】

【0079】

前記圧縮率は、クッション層に弱い力と強い力を加えたときのクッション層の厚さ変化程度の比率をパラメータで表した値である。

【0080】

前記圧縮率が前述の範囲を満足するクッション層が適用された研磨パッドは、優れた研磨性能を確保し得る支持力を有し、被研磨体に発生するスクラッチを最小化し得る。具体的に、前記圧縮率が前述の範囲から外れるクッション層が適用された研磨パッドの場合、研磨率または研磨平坦度などの研磨性能が低下し、被研磨体にスクラッチが発生して被研磨体の品質が低下し得る。

【0081】

すなわち、前記クッション層の圧縮率が前述の範囲を満足することにより、製造された研磨パッドは、被研磨体に発生するスクラッチを最小化し得るだけでなく、研磨率および研磨平坦度に優れ、半導体装置用シリコンウェーハのように高度の表面平坦性が要求される材料を平坦化するのに容易である。

【0082】

本発明のクッション層は、下記式（４）に対する乾燥圧縮弾性率が５５％以下であり得るが、これに限定されるものではない。

【0083】

前記式（４）において、
Ｄ１およびＤ２は、前記クッション層を横および縦それぞれ２５ｍｍサイズに切断した試験片を基準に、前記試験片の上・下面に粘着テープを貼り付けた後、それぞれ８５ｇの錘で３０秒間加圧した後に測定した前記試験片の厚さ（μｍ）および８００ｇの錘を追加して３分間追加加圧した後に測定した前記試験片の厚さ（μｍ）である。

【0084】

前記Ｄ５は、前記クッション層を横および縦それぞれ２５ｍｍサイズに切断した試験片を基準に、前記試験片の上・下面に粘着テープを貼り付けた後、８５ｇの錘で３０秒間加圧した後８００ｇの錘を追加して３分間追加加圧し、前記８００ｇの錘を除去して１分間放置した後に測定した前記試験片の厚さ（μｍ）である。

【0085】

本発明のクッション層は、下記式（５）に対する吸湿圧縮弾性率が６０％以下、５８％以下、５７％以下、５６％以下、または５５％以下であり得るが、これに限定されるものではない。

【0086】

前記式（５）において、
前記Ｄ３およびＤ４は、前記クッション層を横および縦それぞれ２５ｍｍサイズに切断した試験片を基準に、前記試験片の上・下面に粘着テープを貼り付けて水に２４時間浸漬した後、それぞれ８５ｇの錘で３０秒間加圧した後に測定した前記試験片の厚さ（μｍ）および８００ｇの錘を追加して３分間追加加圧した後に測定した前記試験片の厚さ（μｍ）である。

【0087】

前記Ｄ６は、前記クッション層を横および縦それぞれ２５ｍｍの大きさに切断した試験片を基準に、前記試験片の上・下面に粘着テープを貼り付けて水に２４時間浸漬した後、８５ｇの錘で３０秒間加圧した後、８００ｇの錘を追加して３分間追加加圧し、前記８００ｇの錘を除去して１分間放置した後に測定した前記試験片の厚さ（μｍ）である。

【0088】

前記圧縮弾性率は、クッション層に強い力を一定時間加えた後回復する程度に関するパラメータ値である。

【0089】

前記圧縮弾性率が前述の範囲を満足するクッション層が適用された研磨パッドは、被研磨体に発生するスクラッチを最小化するとともに、長時間使用した後も一定レベル以上の研磨性能を確保し得る。具体的に、前記圧縮弾性率が前述の範囲から外れるクッション層を用いた研磨パッドの場合、長時間使用時に研磨性能が急激に低下するなど、研磨性能が一定でないことがあり、被研磨体にスクラッチが発生して被研磨体の品質が低下し得る。

【0090】

すなわち、前記クッション層の圧縮弾性率が前述の範囲を満足する研磨パッドの場合、被研磨体にスクラッチ等の欠陥発生を最小化することができ、研磨性能を一定に保つことができ、優れた研磨率および研磨平坦度を有し得る。

【0091】

前記クッション層の圧縮率および圧縮弾性率は、前記クッション層をなす材質および組成だけでなく、前記クッション層の機械的物性、物理的構造、製造工程条件、後加工処理条件、保管／熟成条件等を総合的に調整して設計され得る。

【0092】

前記圧縮弾性率は、クッション層の吸収率に関連したものであり、吸収率が高いほどクッション層がより多量の水を吸湿することができ、クッション層を加圧する際に元の状態に復帰しようとする反発力が大きくなるので、圧縮弾性率が高くなり得る。

【0093】

前記クッション層は、下記式（６）による圧縮率変化が３０％以下または２０％以下であり得る。

【0094】

前記式（６）において、
Ｄ１およびＤ２は、前記クッション層を横および縦それぞれ２５ｍｍサイズに切断した試験片を基準に、前記試験片の上・下面に粘着テープを貼り付けた後、それぞれ８５ｇの錘で３０秒間加圧した後に測定した前記試験片の厚さ（μｍ）および８００ｇの錘を追加して３分間加圧した後に測定した前記試験片の厚さ（μｍ）である。

【0095】

Ｄ３およびＤ４は、前記クッション層を横および縦それぞれ２５ｍｍサイズに切断した試験片を基準に、前記試験片の上・下面に粘着テープを貼り付けて水に２４時間浸漬した後、それぞれ８５ｇの錘で３０秒間加圧した後に測定した前記試験片の厚さ（μｍ）および８００ｇの錘を追加して３分間追加加圧した後に測定した前記試験片の厚さ（μｍ）である。

【0096】

前記圧縮率変化が前述の範囲を満足するとき、研磨作業時に好ましい範囲の研磨層にかかる衝撃量がクッション層に伝達され、研磨層自体の物理的エネルギーが高いので研磨率および研磨均一度が向上する。前記クッション層と研磨層とを積層使用して、所望の研磨性能を実現することができ、一定時間の研磨を行った後も研磨性能を一定に維持し得る。

【0097】

前述の範囲から外れると、クッション層に伝達されるエネルギー量は増加するが、クッション層に不均一な気孔が多いので均一にエネルギーを吸収することができないため、研磨面の平坦度が不均一になり研磨率も低くなり得る。

【0098】

＜研磨層＞
前記研磨層は、第１ウレタン系プレポリマー、硬化剤および発泡剤を含む研磨層組成物から製造されたものであり得る。

【0099】

プレポリマー（prepolymer）とは、一般に、最終製品を成形し易くするために重合度を中間段階で中止させた比較的低い分子量を有する高分子のことを意味する。

【0100】

プレポリマーは、それ自体でまたは他の重合性化合物と反応させた後、成形し得る。具体的に、前記第１ウレタン系プレポリマーは、イソシアネート化合物とポリオールとを反応させて調製されたものであり、未反応イソシアネート基（ＮＣＯ）を含み得る。

【0101】

前記硬化剤は、アミン化合物およびアルコール化合物のうちの１種以上であり得る。具体的に、前記硬化剤は、芳香族アミン、脂肪族アミン、芳香族アルコール、および脂肪族アルコールからなる群より選択される１つ以上の化合物を含み得る。

【0102】

前記発泡剤は、研磨パッドの空隙形成に通常使用されるものであれば、特に制限しない。例えば、前記発泡剤は、中空構造を有する固相発泡剤、揮発性液体を用いた液相発泡剤、および不活性ガスの中から選ばれる１種以上であり得る。

【0103】

前記研磨層は空隙を含み得る。前記空隙（pore）は、クローズドセル（closed cell）の構造を有し得る。前記空隙の平均直径は、５μｍ～２００μｍであり得る。また、前記研磨層は、研磨層の総体積に対して２０体積％～７０体積％の空隙を含み得る。すなわち、前記研磨層の空隙率（porosity）は、２０体積％～７０体積％であり得る。

【0104】

前記研磨層の平均厚さは、０．８ｍｍ～５．０ｍｍ、１．０ｍｍ～４．０ｍｍ、１．０ｍｍ～３．０ｍｍ、１．５ｍｍ～２．５ｍｍ、１．７ｍｍ～２．３ｍｍ、または２．０ｍｍ～２．１ｍｍであり得る。

【0105】

前記研磨層の硬度は、４０ショアＤ～８０ショアＤ、５０ショアＤ～８０ショアＤ、４０ショアＤ～７０ショアＤ、５０ショアＤ～７０ショアＤ、または５５ショアＤ～６５ショアＤであり得る。

【0106】

前記研磨層の上面は、スラリーを維持して更新するために凹凸構造を有し得る。また、前記凹凸構造は、規則性があることが一般的であるが、スラリーの維持および更新のために特定の位置に溝ピッチ、溝幅、溝深さ等を変化させることが可能である。

【0107】

前記研磨層は、所望の表面特性や厚さが得られた時点を検出して、工程を終了させる終点を決定するために利用するための透明なウィンドウを含み得る。

【0108】

光ビームは、ウィンドウを介して、加工されるウェーハの表面に誘導され、それはウィンドウを介して検出器に再び反射される。復帰信号に基づいてウェーハ表面特性が測定され得る。

【0109】

前記ウィンドウは、研磨層に第１貫通ホールを形成し、前記接着層を貫通する第３貫通ホール（任意の構成）および前記クッション層を貫通する第２貫通ホールを形成し、第１貫通ホール内にウィンドウを挿入させ周辺部を密封する方法により製造され得る。

【0110】

＜接着層＞
前記研磨パッドは、前記クッション層と前記研磨層との間に配置される接着層を含み得る。

【0111】

前記接着層は、前記研磨層と前記クッション層とを互いに接着させる役割をする。さらには、前記接着層は、前記研磨層の上部から研磨液が前記クッション層の下に漏れるのを抑制し得る。

【0112】

また、接着層の一部は、前記ウィンドウと前記クッション層とを接着させ得る。具体的に、前記接着層の一部は、前記ウィンドウ下面の一部と前記クッション層との間に配置され得る。また、前記接着層の一部は、前記ウィンドウの側面一部と前記クッション層との間にも配置され得る。

【0113】

前記研磨層と前記クッション層とは、接着層が使用されず互いに直接接合され得る。この際、前記ウィンドウと前記クッション層とは、接着層が使用されず互いに直接接合されるか、または接着層によって接着され得る。

【0114】

前記接着層は、ホットメルト接着剤を含み得る。前記ホットメルト接着剤は、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、エチレン酢酸ビニル系樹脂、ポリアミド系樹脂、およびポリオレフィン系樹脂からなる群より選択される１種以上であり得る。

【0115】

前記接着層の厚さは、２０μｍ～３０μｍ、具体的に２３μｍ～２７μｍであり得る。

【0116】

前記研磨パッドは、前記クッション層の下面に両面テープをさらに含んで良く、研磨パッドと定盤（platen）を接着する役割をし得る。

【0117】

［研磨パッドの製造方法］
一実現例による研磨パッドの製造方法は、クッション層を製造する段階と、研磨層の研磨面の裏面および／または前記クッション層の一面に接着剤を塗布する段階と、前記研磨層の研磨面の裏面と前記クッション層の一面とを高温加圧して付着させる段階とを含み、前記クッション層は下記式（１）による吸収率が１００％以下である。

【0118】

【0119】

具体的に、前記Ｗ１は、乾燥状態のクッション層の重さ（ｇ）であり、前記Ｗ２は、前記クッション層を水に２４時間浸漬した後に測定した重さ（ｇ）であり得る。

【0120】

前記クッション層を製造する段階は、具体的に、前記クッション層が基材層を含み、前記基材層にフッ素系樹脂またはシラン系樹脂を含むコーティング組成物から表面コーティング層を形成してクッション層を製造する方法、または前記基材層に、フッ素変性ポリウレタン樹脂またはシラン変性ポリウレタン樹脂を含む樹脂を含浸してクッション層を製造する方法のうちの１つ以上を含むものであり得る。

【0121】

前記研磨層は、市販の研磨層を使用するか、または通常の方法によりウレタン系プレポリマー、硬化剤および発泡剤を順次または同時混合して組成物を製造する段階と、前記組成物をモルド内に注入して硬化させる段階と等により製造することができ、また、前記製造方法は、得られた研磨パッドの表面切削工程および研削工程、表面に溝（groove）を加工する工程などをさらに含み得る。

【0122】

その後、前記研磨層に打ち抜き（punching）工程により第１貫通ホールが形成され得る。前記クッション層に打ち抜き工程により第２貫通ホールが形成され得る。

【0123】

また、前記研磨層と前記クッション層とが互いに接合される際、前記研磨層の第１貫通ホールと前記クッション層の第２貫通ホールとが互いに対応するように整列され得る。

【0124】

前記研磨層と前記クッション層とは互いに接着され、前記研磨層と前記クッション層との間に配置された第１接着層により行われ得る。具体的に、前記研磨層の下面または前記クッション層の上面に第１接着層を配置し、前記研磨層と前記クッション層とを前記第１接着層により接着し得る。

【0125】

前記第１接着層は、前述のようにホットメルト接着剤を含み、前記研磨層と前記クッション層とは熱および／または圧力を加えて互いに接着され得る。

【0126】

前記第１貫通ホール内にウィンドウが挿入される。
その後、前記ウィンドウは、前記クッション層に接着され得る。具体的に、前記ウィンドウは、前記第１貫通ホール内に挿入されると同時に、前記クッション層に接着され得る。すなわち、前記ウィンドウは、前記第１接着層の一部によって前記クッション層に接着され得る。前記ウィンドウは、熱および／または圧力によって前記クッション層に接着され得る。

【0127】

＜研磨パッドの物性＞
このように製造された研磨パッドは、クッション層のサブパッドの撥水性に優れるため、ＣＭＰ等の研磨過程における上面または側面における精製水またはスラリーの吸湿を抑制し得る。具体的に、クッション層の外側周縁部の周りの角および終点検出のために使用されるクッション層の貫通ホールの角における精製水またはスラリーの吸湿を抑制または防止するものであり得る。

【0128】

また、前記研磨パッドは、前記ウィンドウと前記研磨層の貫通ホールとの間でスラリー漏れが発生しても、クッション層への精製水またはスラリーの吸湿を抑制することができ、クッション層の湿潤による圧縮率変化を防止し得る。

【0129】

本発明の研磨パッドの乾燥圧縮率は、１．０％～２．５％であり得る。例えば、前記研磨パッドの乾燥圧縮率は、１．２％～２．３％、１．４％～２．１％、または１．５％～１．９％であり得るが、これに限定されるものではない。

【0130】

本発明の研磨パッドの吸湿圧縮率は、０．８％～１．７％であり得る。例えば、前記研磨パッドの吸湿圧縮率は、０．９％～１．７％、１．０％～１．６％、１．１％～１．６％、１．１％～１．４％、または１．５％～１．６％であり得るが、これに限定されるものではない。

【0131】

乾燥圧縮率および吸湿圧縮率が前述の範囲を満足する積層体が適用された研磨パッドは、被研磨体に発生するスクラッチを最小化するとともに、優れた研磨性能を確保し得る支持力を有し得る。

【0132】

本発明の一実現例において、前記研磨パッドは、下記式（７）による圧縮率変化が５０％以下であり得る。例えば、前記研磨パッドは、下記式（７）による圧縮率変化が４０％以下、３０％以下、２０％以下、または１０％以下であり得る。

【0133】

前記式（７）において、
Ｐ１およびＰ２は、前記研磨パッドを横および縦それぞれ２５ｍｍサイズに切断した試験片に、それぞれ８５ｇの錘で３０秒間加圧した後の厚さ（μｍ）および８００ｇの錘を追加して３分間加圧した後の厚さ（μｍ）であり、
Ｐ３およびＰ４は、前記研磨パッドを横および縦それぞれ２５ｍｍサイズに切断した試験片を水の入っている水槽に２４時間浸漬した後、それぞれ８５ｇの錘で３０秒間加圧した後の厚さ（μｍ）および８００ｇの錘を追加して３分間加圧した後の厚さ（μｍ）である。

【0134】

圧縮率変化が前述の範囲に属すると、研磨作業の際に好ましい範囲の研磨層に加えられる衝撃量がクッション層に伝達され、研磨層自体の物理的エネルギーが高いため研磨率および研磨均一度を向上させ得るので、品質に優れる。

【0135】

前記研磨パッドの界面付着力は、各研磨層と各クッション層との間の界面付着力を１８０°剥離強度（peel strength）法により万能試験機（ＵＴＭ）装置を用いて測定し、前記界面付着力は、６．０ｋｇｆ／２５ｍｍ～７．７ｋｇｆ／２５ｍｍ、６．３ｋｇｆ／２５ｍｍ～７．７ｋｇｆ／２５ｍ、６．３ｋｇｆ／２５ｍｍ～７．５ｋｇｆ／２５ｍｍ、６．５ｋｇｆ／２５ｍｍ～７．５ｋｇｆ／２５ｍｍ、または６．８ｋｇｆ／２５ｍｍ～７．４ｋｇｆ／２５ｍｍであり得る。

【0136】

クッション層のコーティングまたは含浸に起因して前記界面付着力が減少し得るが、前記界面付着力が前述の範囲に属すると、研磨工程の際に求められる研磨パッドの十分な接着力を提供することができ、研磨工程中に研磨層が一部分離され研磨工程の位置を離脱することを防止し得る。

【0137】

本発明の研磨パッドの研磨率は、２５００Å／分～３０００Å／分であり得る。

【0138】

本発明の一実現例において、前記研磨パッドは、下記式（８）による研磨平坦度が３．５％以下であり得る。例えば、前記研磨パッドは、下記式（８）による研磨平坦度が３．０％以下、２．５％以下、２．４％以下、または２．３％以下であり得る。

【0139】

式（８）：研磨平坦度（％）＝（研磨された厚さの標準偏差（Å）／平均研磨厚さ（Å））×１００

【0140】

前記研磨パッドの研磨平坦度が前述の範囲であると、高度の表面平坦性が求められる被研磨体の表面を平坦化するのに容易であり、優れた品質の半導体材料を提供し得る。

【0141】

本発明の研磨パッドの耐久性について、２５時間の研磨工程を完了した後、研磨パッドを目視で観察すると、研磨面においてバブルや破れ現象などが観察されない。

【0142】

本発明の研磨パッドは、エネルギーの均一な伝達により、本発明の研磨パッドを用いて製造されたシリコンウェーハの欠陥を減少させることができ、例えば、８５％以上、８８％以上、または９２％以上欠陥発生を減少させ得る。

【0143】

本発明の研磨パッドで２５時間の研磨工程を完了した後の欠陥発生数（defect）は３個以下であり得る。具体的に、欠陥発生数は２個以下、１個以下、または０個であり得る。

【0144】

本発明の研磨パッドは、切削率、研磨率などが既存の研磨パッドと同等のレベルを維持し、欠陥発生程度を著しく低下させ得るので、欠陥によるシリコンウェーハの不良率を著しく減少させ得る。

【0145】

（実施例）
前記の内容を下記実施例によりさらに詳細に説明する。ただし、下記実施例は本発明を例示するためのものであるのみ、実施例の範囲がこれらにのみ限定されるものではない。

【0146】

＜クッション層の製造＞
（製造例１～３）
ポリエステル繊維不織物にポリウレタン樹脂（脂肪族ジイソシアネート１．０モルに対して平均分子量３０００のポリテトラメチレングリコール０．７モルおよび脂肪族ジアミン０．３モルからなるポリウレタン樹脂１００重量部を乳化剤５重量部とともに水に分散）を含浸した後、１３０℃のオーブンにて硬化し乾燥して、全体の厚さがそれぞれ１．６ｍｍ、１．４ｍｍおよび１．０ｍｍのシートを製造した。

【0147】

（製造例４～６）
前記製造例１～３のシートの一面に、前記製造例１で用いられたポリウレタン樹脂１００重量部にフッ素系樹脂（Solvay社、Fluorolink（登録商標）Ｅ１０－Ｈ）３重量部を添加した水溶液をディッピング法により塗布し、１３０℃のオーブンにて硬化した後、乾燥して、１００μｍ厚のコーティング層をそれぞれ形成した。

【0148】

（製造例７～９）
ポリエステル繊維不織物を、前記製造例１で用いられたポリウレタン樹脂にシラン系樹脂（Wacker社、ＩＭ１１）３重量部を添加した水溶液に含浸した後、１３０℃のオーブンにて硬化して乾燥させ、全体の厚さがそれぞれ１．６ｍｍ、１．４ｍｍおよび１．０ｍｍのシートを製造した。

【0149】

前記製造例４～９では、コーティング層にフッ素系樹脂を用い、および含浸にシラン系樹脂を用いたが、コーティング層にシラン系樹脂を用い、および含浸にフッ素系樹脂を用いても良い。

【0150】

＜研磨パッドの製造＞
（実施例１）
研磨層の研磨面の裏面に熱融着接着剤としてポリウレタン系接着剤（YOUNGCHANG CHEMICAL社、ＨＭＦ２７）を２７μｍの厚さで塗布し、前記製造例１～９のクッション層の一面に前記熱融着接着剤を２７μｍの厚さで塗布した。次いで、研磨層の研磨面の裏面が前記製造例４のクッション層の一面と当接するように配置した後、１２０℃の条件下で加圧ローラを用いて算術厚さの５０％ギャップ（Gap）を基準に加圧して、研磨層とクッション層とを付着した。次いで、２５℃の条件下で２４時間配置して後処理することにより、研磨パッドを製造した。

【0151】

（実施例２～６および比較例１～３）
前記製造例４のクッション層の代わりに、下記表４のように前記製造例１～３および５～９のクッション層を用いたことを除いて、前記実施例１と同様の方法により研磨パッドを製造した。

【0152】

（実験例）
＜硬度＞
製造例１～９で製造されたクッション層サンプルを５ｃｍ×５ｃｍに裁断し、上面および下面に、ＰＳＡ（ＰＥＴ基材（厚さ５０μｍ）の両面に接着力２２００ｇｆ／ｉｎｃｈ以上の）アクリル接着剤が塗布され、ＰＥＴライナーの厚さが７５μｍであるアクリル接着テープを用いて、試験用接着層を形成した。温度２５℃にて１２時間保管した後、硬度計を用いてアスカーＣ硬度を測定した。

【0153】

＜圧縮率および圧縮弾性率＞
製造例１～９で製造されたクッション層サンプルについて、横および縦それぞれ２５ｍｍサイズの試験片を縁部３０ｍｍ位置で採取した後、上面および下面に、ＰＳＡ（ＰＥＴ基材、厚さ５０μｍ）の両面に接着力２２００ｇｆ／ｉｎｃｈ以上の）アクリル接着剤が塗布され、ＰＥＴライナーの厚さが７５μｍであるアクリル接着テープを用いて試験用接着層を形成した。

【0154】

また、実施例１～６および比較例１～３で製造された研磨パッドサンプルについては、横および縦それぞれ２５ｍｍサイズの試験片を縁部３０ｍｍ位置で採取して試験片を製造した。無負荷状態で各試験片のダイヤルゲージ（Dial Gauge）を測定し、８５ｇの標準錘で加圧して３０秒経過したときに第１厚さ（Ｄ１）を測定し、前記標準錘で３０秒間加圧した試験片に８００ｇの錘を追加した加圧条件（合計８８５ｇ）を設定した後、３分が経過したときに第２厚さ（Ｄ２）を測定した。その後、下記式（２）を用いて乾燥圧縮率（％）を導出した。

【0155】

【0156】

そして、前記加圧条件で８００ｇの錘を除去して１分間放置した後、第３厚さ（Ｄ５）を測定し、下記式（４）を用いて乾燥圧縮弾性率（％）を導出した。

【0157】

前記式（４）において、
前記Ｄ５は、前記クッション層を横および縦それぞれ２５ｍｍサイズに切断した試験片を基準に、前記試験片の上・下面に接着テープを貼り付けた後、８５ｇの錘で３０秒間加圧した後８００ｇの錘を追加して３分間追加加圧し、前記８００ｇの錘を除去して１分間放置した後に測定した前記試験片の厚さ（μｍ）である。

【0158】

吸湿圧縮率および吸湿圧縮弾性率については、前記試験片を水の入っている水槽に２４時間浸漬して水分を十分に吸湿させた後取り出して両面の水分を除去した後、それぞれの第１厚さ（Ｄ３）、第２厚さ（Ｄ４）、第３厚さ（Ｄ６）を測定した後、吸湿圧縮率および吸湿圧縮弾性率を下記式（３）および式（５）により導出した。

【0159】

【0160】

前記式（５）において、
前記Ｄ６は、前記クッション層を横および縦それぞれ２５ｍｍサイズに切断した試験片を基準に、前記試験片の上・下面に粘着テープを貼り付けて水に２４時間浸漬した後、８５ｇの錘で３０秒間加圧した後、８００ｇの錘を追加して３分間追加加圧し、前記８００ｇの錘を除去して１分間放置した後に測定した前記試験片の厚さ（μｍ）である。

【0161】

＜吸収率＞
製造例１～９で製造されたクッション層サンプルについて、横および縦それぞれ３５ｍｍサイズの試験片の重さ（Ｗ１）を測定し、水の入っている水槽に２４時間浸漬して水分を十分に吸湿させた。その後、試験片を取り出して重さ（Ｗ２）を測定し、下記式（１）を用いて吸収率（％）を計算した。

【0162】

【0163】

＜接触角＞
標準試験法（ＡＳＴＭＤ５９４６）により、製造例１～９で製造されたクッション層の表面に水滴を滴下し、その水滴がクッション層の表面と接触する縁に対する仮想の接線と、クッション層の表面間の角度とを、接触角測定器（ＤＳＴ－６０）により測定した。

【0164】

＜界面付着力＞
実施例１～６および比較例１～３で製造されたそれぞれの研磨パッドについて、各研磨層と各クッション層との間の界面付着力を、１８０°剥離強度（peel strength）法により万能試験機（ＵＴＭ）装置を用いて測定した。この際、試験片は、横×縦が２５ｍｍ×３００ｍｍの大きさに切断し、グリップ（grip）を握る位置は、各試験片の５０ｍｍ程度の余裕を置いて測定し、試験速度は３００ｍｍ／分下で測定した。

【0165】

実施例および比較例の研磨パッドを使用する研磨条件は、下記表１の通りである。

【0166】

【表1】

【0167】

前記実施例１～６、および比較例１および３で製造された研磨パッドについて下記のように物性を測定および評価し、その結果を下記表４に示す。

【0168】

＜研磨率＞
ＣＭＰ研磨装置を用いて、実施例１～６および比較例１～３で製造された研磨パッドを貼り付けた定盤上にＰＥＴＥＯＳウェーハをセットした。その後、研磨荷重が３．５ｐｓｉとなるように調整し、研磨パッド上にＴＳＯ－１２（Advantech Korea社）スラリーを１９０ｍｌ／分の速度で投入しながら定盤を９３ｒｐｍで３０秒間回転させて研磨した。研磨後、シリコンウェーハをキャリアから取り外し、回転式脱水機（spin dryer）に取り付けて精製水（ＤＩＷ）で洗浄した後、空気で１５秒間乾燥した。乾燥したシリコンウェーハを、接触式面抵抗測定装置（４点プローブ）を用いて研磨前後の厚さの差を測定した。その後、下記式を用いて研磨率を計算した。
研磨率（Å／分）＝シリコンウェーハの研磨厚さ（Å）／研磨時間（分）

【0169】

＜研磨平坦度＞
実施例１～６および比較例１～３で製造された研磨パッドについて、前記研磨率の測定方法と同じ条件で研磨工程を行った後、９８カ所のウェーハ面内膜厚を測定して、下記式（８）により研磨平坦度（ＷＩＷＮＵ：Within Wafer Non Uniformity、％）を導出した。

【0170】

式（８）：研磨平坦度（％）＝（研磨された厚さの標準偏差（Å）／平均研磨厚さ（Å））×１００

【0171】

＜耐久性＞
実施例１～６および比較例１～３で製造された研磨パッドについて、前記研磨率の測定方法と同じ条件で研磨工程を行うが、研磨時間を２５時間にした後、研磨完了後の研磨パッドについて研磨面上のバブルの発生有無、研磨パッドの破れ現象等があるかを目視で観察した。

【0172】

＜表面欠陥数＞
実施例１～６および比較例１～３で製造された研磨パッドを用いて研磨工程を行った後、欠陥検査装置（ＡＩＴＸＰ＋、KLA Tencor社）を用いて研磨の後ウェーハ表面に現れる残渣（residue）、スクラッチ（scratch）およびチャッタマーク（chatter mark）を測定した（条件：閾値１５０、ダイフィルター閾値２８０）。

【0173】

具体的に、研磨後、シリコンウェーハをクリーナー（Cleaner）に移動させ、１％ＨＦと精製水（ＤＩＷ）、１％Ｈ_２ＮＯ_３、および精製水（ＤＩＷ）をそれぞれ用いて１０秒ずつ洗浄した。その後、スピンドライヤーに移動させ精製水（ＤＩＷ）で洗浄した後、窒素により１５秒間乾燥した。乾燥したシリコンウェーハを、前記欠陥検査装置を用いて研磨前後の欠陥（defect）変化を測定した。

【0174】

【表2】

【0175】

【表3】

【0176】

前記表２および表３に示すように、製造例４～９のクッション層は、製造例１～３のクッション層に比べて吸収率（吸収時の重さ変化率）が著しく減少し、圧縮率の変化も著しく減少した。また、表面コーティングの際に表面接触角が上昇して、表面に疎水性の性質を付与し得る。

【0177】

表面コーティングまたは含浸により撥水性を有する製造例４～９は、乾燥および吸湿状態で類似の値の圧縮率および圧縮弾性率を示すが、撥水性を有しない製造例１～３は、乾燥および吸湿状態において類似の値の圧縮率および圧縮弾性率の変化が大きく現れる。これは、製造例１～３が水分を吸収した状態では膨張して初期厚さが相対的にさらに厚くなり、製造例１～３の圧縮前後の厚さ差が大きいためである。

【0178】

【表4】