JP7416888B2 - 研磨パッドおよびこれを用いた半導体素子の製造方法 - Google Patents
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Description
研磨工程に適用されるパッドに関し、このようなパッドを半導体素子の製造方法に適用する技術に関する。
化学機械的平坦化（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｌａｎａｒｉｚａｔｉｏｎ、ＣＭＰ）または化学機械的研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ、ＣＭＰ）工程は、多様な技術分野で多様な目的によって行われる。ＣＭＰ工程は研磨対象の所定の研磨面を対象に行われ、研磨面の平坦化、凝集された物質の除去、結晶格子損傷の解消、スクラッチおよび汚染源の除去などの目的で行われる。
半導体工程のＣＭＰ工程技術の分類は、研磨対象膜質または研磨後の表面形状によって分けられる。例えば、研磨対象膜質によって単一シリコン（ｓｉｎｇｌｅ ｓｉｌｉｃｏｎ）またはポリシリコン（ｐｏｌｙ ｓｉｌｉｃｏｎ）に分けられ、不純物の種類によって区分される多様な酸化膜、またはタングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、ルテニウム（Ｒｕ）、タンタル（Ｔａ）などの金属膜のＣＭＰ工程に分類することができる。そして、研磨後の表面形状によって、基板表面の粗さを緩和させる工程、多層回路配線によって発生する段差を平坦化する工程、研磨後の回路配線を選択的に形成するための素子分離工程に分類することができる。
ＣＭＰ工程は、半導体素子の製造過程で多様に適用可能である。半導体素子の場合、複数の層を含み、各層ごとに複雑で微細な回路パターンを含む。また、最近、半導体素子は、個別的なチップの大きさは減少し、各層のパターンはより複雑で微細化する方向へ進化しつつある。これにより、半導体素子を製造する過程において、回路配線の平坦化目的だけでなく、回路配線の分離および配線表面改善の応用などにＣＭＰ工程の目的が拡大し、その結果、より精巧で信頼性のあるＣＭＰ性能が要求されている。
このようなＣＭＰ工程に用いられる研磨パッドは、摩擦により研磨面を要求される水準に加工する工程用部品であって、研磨後の研磨対象の厚さ均一度、研磨面の平坦度および研磨品質などにおいて最も重要な要素の一つと考えられる。
本発明の一実施形態において、厚さ方向の細分化された構造的設計により多様な研磨対象に対する多様な研磨目的に符合する物性を提供することができ、研磨工程中の構造的変化における適切な可変性に基づいて長時間研磨性能が低下しない研磨パッドを提供しようとする。また、研磨パッドの使用後の廃棄に関連して、既存の研磨パッドとは異なり、少なくとも一部の構成に再生材質または再利用可能な材質を適用して環境配慮の目的を達成しようとする。
本発明の他の実施形態において、前記研磨パッドを適用した半導体素子の製造方法であって、半導体基板の被研磨面の多様性を確保することができ、それぞれの被研磨面に対する適正研磨率を確保すると同時に、優れた研磨平坦度および最低水準の欠陥発生を保障することができ、さらに、工程生産性および経済性の面で向上した結果を伴う半導体素子の製造方法を提供しようとする。
本発明の一実施形態において、研磨層を含み、前記研磨層は、研磨面を有する研磨可変層と、前記研磨可変層の前記研磨面の裏面側に配置される研磨不変層とを含み、前記研磨不変層は、第１ウレタン系プレポリマーを含む第１組成物の硬化物を含み、前記第１ウレタン系プレポリマーは、水酸基価（Ｈｙｄｒｏｘｙｌ ｎｕｍｂｅｒ、ＯＨ－Ｖａｌｕｅ）が２００ｍｇＫＯＨ／ｇ～９００ｍｇＫＯＨ／ｇの第１ポリオールを含む第１アルコール成分；および第１イソシアネート成分の反応生成物である、研磨パッドを提供する。
前記研磨可変層と前記研磨不変層との界面が分離可能界面であってもよい。
前記研磨可変層および前記研磨不変層は、それぞれ少なくとも１つの層を含むことができる。
前記第１組成物中のイソシアネート基（－ＮＣＯ）の含有量は、８重量％～２０重量％であってもよい。
前記第１組成物は、第１硬化剤をさらに含み、前記第１硬化剤は、アミン基（－ＮＨ２）、水酸基（－ＯＨ）、およびこれらの組み合わせからなる群より選択された１つの反応基を含む化合物を含むことができる。
前記第１硬化剤は、前記反応基として水酸基（－ＯＨ）を含む化合物を含み、前記水酸基（－ＯＨ）を含む化合物の水酸基価（Ｈｙｄｒｏｘｙｌ ｎｕｍｂｅｒ、ＯＨ－Ｖａｌｕｅ）が６００ｍｇＫＯＨ／ｇ超過、９００ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であってもよい。
前記研磨可変層は、第２ウレタン系プレポリマーを含む第２組成物の硬化物を含み、前記第２ウレタン系プレポリマーは、水酸基価（Ｈｙｄｒｏｘｙｌ ｎｕｍｂｅｒ、ＯＨ－Ｖａｌｕｅ）が５０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上、２００ｍｇＫＯＨ／ｇ未満の第２ポリオールを含む第２アルコール成分；および第２イソシアネート成分の反応生成物であってもよい。
前記第２組成物は、第２硬化剤をさらに含み、前記第２硬化剤は、アミン基（－ＮＨ２）、水酸基（－ＯＨ）、およびこれらの組み合わせからなる群より選択された１つの反応基を含む化合物を含むことができる。
前記第２硬化剤は、前記反応基としてアミン基（－ＮＨ２）を含む化合物を含み、前記第２組成物中のイソシアネート基（－ＮＣＯ）に対する前記第２硬化剤中のアミン基（－ＮＨ２）のモル比が１：０．８０～１：１．２０であってもよい。
前記第２組成物中のイソシアネート基（－ＮＣＯ）の含有量は、５重量％～１１重量％であってもよい。
本発明の他の実施形態において、研磨面を有する研磨層を含む研磨パッドを定盤上に提供するステップと、前記研磨面に研磨対象の被研磨面が当接するように配置した後、加圧条件下、前記研磨パッドと前記研磨対象を互いに相対回転させながら前記研磨対象を研磨させるステップと、を含み、前記研磨層は、前記研磨面を含む研磨可変層と、前記研磨可変層の前記研磨面の裏面側に配置された研磨不変層とを含み、前記研磨不変層が第１ウレタン系プレポリマーを含む第１組成物の硬化物を含み、前記第１ウレタン系プレポリマーは、水酸基価（Ｈｙｄｒｏｘｙｌ ｎｕｍｂｅｒ、ＯＨ－Ｖａｌｕｅ）が２００ｍｇＫＯＨ／ｇ～９００ｍｇＫＯＨ／ｇの第１ポリオールを含む第１アルコール成分；および第１イソシアネート成分の反応生成物である、半導体素子の製造方法を提供する。
前記研磨対象の被研磨面が前記研磨層の研磨面に加圧される荷重が０．０１ｐｓｉ～２０ｐｓｉであってもよい。
前記研磨パッドは、厚さ方向の細分化された構造的設計により多様な研磨対象に対する多様な研磨目的に符合する物性を提供することができ、研磨工程中の構造的変化における適切な可変性に基づいて長時間研磨性能が低下しない効果を実現することができる。また、前記研磨パッドは、使用後の廃棄に関連して、既存の研磨パッドとは異なり、少なくとも一部の構成に再生または再利用可能な材質を適用することにより、環境配慮性を確保することができる。
前記半導体素子の製造方法は、前記研磨パッドを適用した方法であって、半導体基板の被研磨面の多様性を確保することができ、それぞれの被研磨面に対する適正研磨率を確保すると同時に、優れた研磨平坦度および最低水準の欠陥発生を保障することができ、さらに、工程生産性および経済性の面で向上した結果を導出することができる。
本発明の利点および特徴、そしてそれらを達成する方法は後述する実施形態または実施例を参照すれば明確になる。しかし、本発明は以下に開示される実施形態または実施例に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態で実現できる。下記に明示された実施形態または実施例は本発明の開示が完全となるようにし、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者に発明の範疇を知らせるために提供されるものに過ぎず、本発明の権利範囲は特許請求の範囲の範疇によって定義される。
図面において、必要に応じて、層または領域を明確に表現するために一部構成の厚さを拡大して示した。また、図面において、説明の便宜のために、一部の層および領域の厚さを誇張して示した。明細書全体にわたって同一の参照符号は同一の構成要素を指し示す。
本明細書において、層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「上に」または「上部に」あるとする時、これは、他の部分の「真上に」ある場合のみならず、その中間にさらに他の部分がある場合も含むと解釈される。ある部分が他の部分の「真上に」あるとする時には、中間に他の部分がないことを意味すると解釈される。また、層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「下に」または「下部に」あるとする時、これは、他の部分の「真下に」ある場合のみならず、その中間にさらに他の部分がある場合も含むと解釈される。ある部分が他の部分の「真下に」あるとする時には、中間に他の部分がないものと解釈する。
本明細書において、数値範囲を示すにあたり、「～以上」の意味は、その当該数字あるいはそれより多い場合を含むと解釈される。例えば、「２以上」は、２つまたはそれより多い場合を意味する。また、数値範囲に対する「Ｘ～Ｙ」の記載は、ＸまたはＹを含む範囲と解釈される。例えば、「２５～５０」は、２５および５０を含む数値範囲を意味する。
本明細書において、「第１」または「第２」などで修飾される構成は、これを含む上位構成が互いに異なるため、これを区分するために修飾して記載したものに過ぎず、このような記載自体で相互異なる成分または異なる組成を含むと解釈されない。
以下、本発明による実施形態に関して詳しく説明する。
一実施形態において、研磨層を含み、前記研磨層は、研磨面を有する研磨可変層と、前記研磨可変層の前記研磨面の裏面側に配置される研磨不変層とを含み、前記研磨不変層は、第１ウレタン系プレポリマーを含む第１組成物の硬化物を含み、前記第１ウレタン系プレポリマーは、水酸基価（Ｈｙｄｒｏｘｙｌ ｎｕｍｂｅｒ、ＯＨ－Ｖａｌｕｅ）が２００ｍｇＫＯＨ／ｇ～９００ｍｇＫＯＨ／ｇの第１ポリオールを含む第１アルコール成分；および第１イソシアネート成分の反応生成物である、研磨パッドを提供する。
図１は、一実施形態に係る前記研磨層１０の厚さ方向の断面を概略的に示す図である。以下、「研磨面」と「第１面」は、同一の構成を指す用語として使われる。
図１を参照すれば、前記研磨層１０は、前記研磨面１１を有する前記研磨可変層１０１を含むことができる。また、前記研磨層１０は、前記研磨面１１の裏面側に配置される前記研磨不変層１０２を含むことができる。前記研磨可変層１０１と前記研磨不変層１０２との界面は、分離可能界面であってもよい。前記研磨可変層１０１および前記研磨不変層１０２は、それぞれ少なくとも１つの層を含むことができる。
他の側面で説明すれば、前記研磨層１０は、第１面１１と、その裏面である第２面１２とを含むことができる。また、前記研磨層１０は、前記第１面１１と前記第２面１２との間に少なくとも１つの分離可能界面１３を含むことができる。本明細書において、前記「分離可能界面」とは、これを基準とする隣接した２つの層を実質的に連続構造ではなく不連続的な構造として区分させることができる境界面を意味する。一例として、前記分離可能界面は、所定の外力で脱着または分離される境界面であって、接着層を介在させた付着面などがこれに相当できる。
前記研磨層１０は、前記第１面１１から前記分離可能界面１３までの領域である少なくとも１つの研磨可変層１０１と、前記分離可能界面１３から前記第２面１２までの領域である少なくとも１つの研磨不変層１０２とを含むことができる。本明細書において、前記「研磨可変層」は、前記研磨パッドを用いた研磨工程中に構造、形態などの物理的特徴および／または組成などの化学的特徴が変化する領域を意味し、前記「研磨不変層」は、前記研磨パッドを用いた研磨工程中に物理的および／または化学的特徴が実質的に変化しない領域を意味する。前記「実質的に変化しない」との意味は、物理的および／または化学的特徴が全く変化しない場合のみならず、加圧環境および湿潤環境下で研磨されて物理的および／または化学的特徴がやや変化することはできるが、前記研磨可変層と比較する時、非常にわずかな水準であって実質的に変化しないものと考えられる場合を含むと解釈される。
図１は、前記分離可能界面１３が１つの場合を例示的に示したが、必要に応じて、前記研磨層１０は、前記第１面１１および前記第２面１２の間に少なくとも２つの分離可能界面１３を含んでもよい。この場合、前記研磨可変層１０１または前記研磨不変層１０２がそれぞれ複数の層を含むことができる。
前記研磨層１０が少なくとも１つの前記研磨可変層１０１および少なくとも１つの前記研磨不変層１０２を含むように設計されることにより、厚さ方向に精密な構造的設計が可能であり、このように厚さ方向に積層された各層が有機的に相互作用した物性の結果として、前記研磨面１１を介して算出される研磨性能を目的に応じて微細で精巧にコントロールすることができる。
一実施形態において、前記研磨可変層１０１は、前記研磨層１０の全体体積中の約３０体積％～約６０体積％であってもよく、例えば、約４０体積％～約６０体積％であってもよく、例えば、約４５体積％～約５５体積％であってもよい。前記研磨層１０の全体体積中の前記研磨可変層１０１の体積が前記範囲を満足することにより、前記研磨可変層１０１および前記研磨不変層１０２による前述した技術的利点を確保すると同時に、前記研磨パッドの工程寿命を目的水準に実現するのに有利であり得る。
前記研磨パッドは、多様な目的の研磨工程に活用できる。例えば、前記研磨パッドは、半導体素子の製造工程に適用可能である。最近要求される半導体素子は集積度が高くなっており、構造が３次元的に複雑になっている。このような要求に符合して、前記半導体素子の製造過程における微細な工程コントロール（Ｃｏｎｔｒｏｌ）が必須である。半導体素子には多様な素材および多様な形態の薄膜が含まれるが、それぞれの薄膜の材質および形態によって、工程条件が微細に調整された研磨工程が要求される。前記研磨パッドはこのような微細な工程コントロール要素の一つであって、前記研磨パッドの構造、材質および形態などの微細な差によっても前記半導体素子の研磨結果は全く異なりうる。
前記研磨不変層１０２は、前述のように、研磨工程中にその物理的および／または化学的特徴が実質的に変化しない領域であって、研磨対象の被研磨面に直接的な影響力を行使しないものの、前記研磨可変層１０１と積層されて、前記研磨パッドが全体的な構造的支持性能、弾性、伸び率および引張強度などの物理的／機械的性能を適正水準に確保させることで、結果的な研磨性能に直接または間接的な影響力を行使する構成として機能することができる。
この面から、前記研磨不変層１０２が第１ウレタン系プレポリマーを含む第１組成物の硬化物を含み、前記第１ウレタン系プレポリマーとして水酸基価（Ｈｙｄｒｏｘｙｌ ｎｕｍｂｅｒ、ＯＨ－Ｖａｌｕｅ）が２００ｍｇＫＯＨ／ｇ～９００ｍｇＫＯＨ／ｇの第１ポリオールを含む第１アルコール成分；および第１イソシアネート成分の反応生成物を適用することにより、その技術的利点が極大化できる。
前記第１ウレタン系プレポリマーにおいて、前記「プレポリマー（ｐｒｅｐｏｌｙｍｅｒ）」は、硬化物の製造において成形しやすいよう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を意味する。前記プレポリマーは、それ自体で加熱および／または加圧などの追加的な硬化工程を経るか、または他の重合性化合物、例えば、異種のモノマーまたは異種のプレポリマーのような追加化合物と混合して反応させた後、最終硬化物に成形される。
本明細書において、「ポリオール（ｐｏｌｙｏｌ）」は、分子あたりの水酸基（－ＯＨ）を少なくとも２個含む化合物を意味する。一実施形態において、前記ポリオール化合物は、水酸基が２個である２価のアルコール化合物すなわち、ジオール（ｄｉｏｌ）またはグリコール（ｇｌｙｃｏｌ）；または水酸基が３個である３価のアルコール化合物、すなわち、トリオール（ｔｒｉｏｌ）化合物を含むことができる。
一実施形態において、前記第１ポリオールは、再生ポリオールであってもよい。具体的には、前記第１ポリオールは、研磨パッドの廃棄物に由来するポリオールであってもよい。より具体的には、前記第１ポリオールは、前記研磨パッド廃棄物の加水分解加工物に由来するポリオールであってもよい。前記「研磨パッド廃棄物」は、目的とする研磨工程で使用された後に廃棄される研磨パッド；または研磨パッドを製造する過程で捨てられる副産物を意味することができる。一般的に、研磨パッドは、半永久的な工程部品であって、研磨工程に所定の時間適用後にはその物理的構造および／または化学的性質がそれ以上研磨に適合しないことから取替えなければならない部品の一つである。また、研磨パッドは、研磨目的に符合する研磨面を提供しなければならないため、その製造過程で研磨対象の品質安定性を保障できる一部の部分のみ採用し、残りの部分は副産物として捨てられる場合が大部分である。このような使用完了した研磨パッド；または製造過程で捨てられる研磨パッドの副産物が熱硬化性ポリウレタンを含む場合、実質的に再利用の可能性がないため、環境汚染の主犯とされている。さらに、最近の半導体の需要増加に伴い、半導体工程などに適用された後に廃棄される研磨パッド；および研磨パッドの製造分散物の数量が持続的に増加していて、このような環境汚染の問題はさらに深刻化しているのが現状である。これにより、前記研磨不変層１０２の一構成として、前記研磨パッドの廃棄物に由来する再生ポリオールを適用する場合、前述した技術的目的の達成とともに、環境配慮効果を実現するという利点を得ることができる。
前記第１ポリオールは、水酸基価（Ｈｙｄｒｏｘｙｌ ｎｕｍｂｅｒ、ＯＨ－Ｖａｌｕｅ）が約２００ｍｇＫＯＨ／ｇ～約９００ｍｇＫＯＨ／ｇ、例えば、約３００ｍｇＫＯＨ／ｇ～約９００ｍｇＫＯＨ／ｇ、例えば、約３００ｍｇＫＯＨ／ｇ～約８００ｍｇＫＯＨ／ｇ、例えば、約３００ｍｇＫＯＨ／ｇ～約７５０ｍｇＫＯＨ／ｇであってもよく、例えば、約４５０ｍｇＫＯＨ／ｇ～約６５０ｍｇＫＯＨ／ｇであってもよい。前記第１ポリオールとしてこのような水酸基価を有するポリオールを使用する場合、これに由来する前記研磨不変層の物理的および／または機械的物性が前記研磨可変層とともに使用される場合、研磨性能の実現に有利であり得る。また、前記第１ポリオールが再生ポリオールとして前記研磨パッド廃棄物から加工取得されるのにより有利であり得る。すなわち、前記第１ポリオールが前記研磨パッド廃棄物の加水分解（Ｇｌｙｃｏｌｙｓｉｓ）加工物に由来する再生ポリオールの場合、前記再生ポリオールは、前記研磨パッドを構成していた高分子鎖が所定の単位に分解されて少なくとも２以上の末端水酸基（－ＯＨ）を有するアルコール化合物に製造され、このような方式で得られた前記第１ポリオールが前述した水酸基価を満足するのにより容易になる。
前記第１ポリオールは、重量平均分子量（Ｍｗ）が約１００ｇ／ｍｏｌ～約１２００ｇ／ｍｏｌ、例えば、約１００ｇ／ｍｏｌ～約１０００ｇ／ｍｏｌ、例えば、約１００ｇ／ｍｏｌ～約９５０ｇ／ｍｏｌ、例えば、約１００ｇ／ｍｏｌ～約８００ｇ／ｍｏｌ、例えば、約１００ｇ／ｍｏｌ～約７５０ｇ／ｍｏｌ、例えば、約１００ｇ／ｍｏｌ～約７００ｇ／ｍｏｌ、例えば、約１００ｇ／ｍｏｌ～約６５０ｇ／ｍｏｌ、例えば、約１５０ｇ／ｍｏｌ～約６００ｇ／ｍｏｌであってもよい。前記第１ポリオールがこのような分子量に相応する主鎖構造を有することにより、前記第１アルコール成分と前記第１イソシアネート成分とが相互反応して全体的に均質なウレタン材質を形成することができ、前述のように、再生ポリオールとして前記研磨パッド廃棄物から加工取得されるのにより有利であり得る。
一実施形態において、前記第１アルコール成分は、前記第１ポリオールのほか、追加ポリオール化合物をさらに含むことができる。前記追加ポリオール化合物は、例えば、ポリエーテル系ポリオール（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒ ｐｏｌｙｏｌ）、ポリエステル系ポリオール（ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ ｐｏｌｙｏｌ）、ポリカーボネート系ポリオール（ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ ｐｏｌｙｏｌ）、アクリル系ポリオール（ａｃｒｙｌ ｐｏｌｙｏｌ）、およびこれらの組み合わせからなる群より選択された１つを含むことができる。
具体的には、前記追加ポリオール化合物は、例えば、ポリテトラメチレンエーテルグリコール（ＰＴＭＧ）、ポリプロピレンエーテルグリコール、エチレングリコール、１，２－プロピレングリコール、１，３－プロピレングリコール、１，２－ブタンジオール、１，３－ブタンジオール、２－メチル－１，３－プロパンジオール、１，４－ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、１，５－ペンタンジオール、３－メチル－１，５－ペンタンジオール、１，６－ヘキサンジオール、ジエチレングリコール（ＤＥＧ）、ジプロピレングリコール（ＤＰＧ）、トリプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリプロピレントリオール、およびこれらの組み合わせからなる群より選択された１つを含むことができる。
前記第１イソシアネート成分は、芳香族ジイソシアネート、脂肪族ジイソシアネート、脂環族ジイソシアネート、およびこれらの組み合わせからなる群より選択された１つを使用することができる。例えば、前記イソシアネート化合物は、芳香族ジイソシアネートを含むことができる。
前記第１イソシアネート成分は、例えば、２，４－トルエンジイソシアネート（２，４－ｔｏｌｕｅｎｅｄｉｉｓｏｃｙａｎａｔｅ、２，４－ＴＤＩ）、２，６－トルエンジイソシアネート（２，６－ｔｏｌｕｅｎｅｄｉｉｓｏｃｙａｎａｔｅ、２，６－ＴＤＩ）、ナフタレン－１，５－ジイソシアネート（ｎａｐｈｔｈａｌｅｎｅ－１，５－ｄｉｉｓｏｃｙａｎａｔｅ）、パラ－フェニレンジイソシアネート（ｐ－ｐｈｅｎｙｌｅｎｅｄｉｉｓｏｃｙａｎａｔｅ）、トリジンジイソシアネート（ｔｏｌｉｄｉｎｅｄｉｉｓｏｃｙａｎａｔｅ）、４，４'－ジフェニルメタンジイソシアネート（４，４'－ｄｉｐｈｅｎｙｌｍｅｔｈａｎｅｄｉｉｓｏｃｙａｎａｔｅ）、ヘキサメチレンジイソシアネート（ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｉｓｏｃｙａｎａｔｅ）、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート（ｄｉｃｙｃｌｏｈｅｘｙｌｍｅｔｈａｎｅｄｉｉｓｏｃｙａｎａｔｅ）、４，４'－ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート（４，４'－ｄｉｃｙｃｌｏｈｅｘｙｌｍｅｔｈａｎｅｄｉｉｓｏｃｙａｎａｔｅ、Ｈ１２ＭＤＩ）、イソホロンジイソシアネート（ｉｓｏｐｈｏｒｏｎｅ ｄｉｉｓｏｃｙａｎａｔｅ）、およびこれらの組み合わせからなる群より選択された１つを含むことができる。
一実施形態において、前記第１イソシアネート成分は、芳香族ジイソシアネートを含み、前記芳香族ジイソシアネートは、例えば、２，４－トルエンジイソシアネート（２，４－ＴＤＩ）を含むことができ、例えば、２，４－トルエンジイソシアネート（２，４－ＴＤＩ）および２，６－トルエンジイソシアネート（２，６－ＴＤＩ）を含むことができる。
一実施形態において、前記第１イソシアネート成分の総重量１００重量部対比、前記第１ポリオールは、約１０重量部～約３０重量部であってもよく、例えば、約１５重量部～約２０重量部であってもよい。前記第１イソシアネート成分に対する前記第１ポリオールを前述した範囲の相対含有量比で適用することにより、前記第１ウレタン系プレポリマーに由来する前記研磨不変層の物性が研磨性能を目的水準に向上させるのにより有利であり得る。
前記第１イソシアネート成分は、イソシアネート基の含有量（ＮＣＯ％）が約３０重量％～約６５重量％であってもよく、例えば、約３５重量％～約６０重量％であってもよく、例えば、約４０重量％～約５５重量％であってもよく、例えば、約４０重量％～約５０重量％であってもよい。前記第１イソシアネート成分の「イソシアネート基の含有量（ＮＣＯ％）」は、当該成分中に反応せずに遊離反応基として存在するイソシアネート基（－ＮＣＯ）の重量の百分率を意味する。前記第１イソシアネート成分のＮＣＯ％が前記範囲を満足する場合、前記第１ポリオールとの反応性が最適に実現できる。より具体的には、水酸基価および／または重量平均分子量がそれぞれ前述した範囲を前記第１ポリオールとの反応性の面で有利であり得る。
前記第１組成物中のイソシアネート基の含有量（ＮＣＯ％）が約８重量％～２０重量％、例えば、約８重量％～約１８重量％、例えば、約８重量％～約１５重量％、例えば、約９重量％～約１５重量％、例えば、約１０重量％～約１５重量％、例えば、約１０重量％超過、約１５重量％以下であってもよい。前記第１組成物中の「イソシアネート基の含有量（ＮＣＯ％）」は、前記組成物中に反応せずに遊離反応基として存在するイソシアネート基（－ＮＣＯ）の重量の百分率を意味する。前記第１組成物のＮＣＯ％は、後述する第１硬化剤および第１発泡剤を除いた第１組成物の総重量を基準として算定される。前記第１組成物のＮＣＯ％が前記範囲を満足することにより、これを硬化して製造された前記研磨不変層が最適な架橋構造を有することができ、その結果、前記研磨不変層が前記研磨可変層と積層されて、全体的な構造上、前記第１面１１を介して優れた研磨性能を提供するのにより有利であり得る。
前記第１組成物は、第１硬化剤をさらに含むことができる。前記第１硬化剤は、前記第１ウレタン系プレポリマーと化学的に反応して適切な架橋構造を形成して前記研磨不変層に適切な機械的物性を付与し、前記研磨不変層と前記研磨可変層との積層相溶性を向上させる役割を果たすことができる。
一実施形態において、前記第１硬化剤は、アミン基（－ＮＨ２）、水酸基（－ＯＨ）、およびこれらの組み合わせからなる群より選択された１つの反応基を含む化合物を含むことができる。前記「反応基」は、前記第１硬化剤が前記第１ウレタン系プレポリマーなどの異種の化合物と反応する時、直接的に化学反応に参加する末端官能基を指す。すなわち、前記第１硬化剤は、例えば、１分子内に反応基としてアミン基（－ＮＨ２）を含む化合物を含むか、１分子内に反応基として水酸基（－ＯＨ）を含む化合物を含むか、１分子内に反応基としてアミン基（－ＮＨ２）および水酸基（－ＯＨ）をすべて含む化合物を含むことができる。
例えば、前記第１硬化剤は、４，４'－メチレンビス（２－クロロアニリン）（４，４'－ｍｅｔｈｙｌｅｎｅｂｉｓ（２－ｃｈｌｏｒｏａｎｉｌｉｎｅ）；ＭＯＣＡ）、ジエチルトルエンジアミン（ｄｉｅｔｈｙｌｔｏｌｕｅｎｅｄｉａｍｉｎｅ；ＤＥＴＤＡ）、ジアミノジフェニルメタン（ｄｉａｍｉｎｏｄｉｐｈｅｎｙｌｍｅｔｈａｎｅ）、ジメチルチオトルエンジアミン（ｄｉｍｅｔｈｙｌ ｔｈｉｏ－ｔｏｌｕｅｎｅ ｄｉａｍｉｎｅ；ＤＭＴＤＡ）、プロパンジオールビスｐ－アミノベンゾエート（ｐｒｏｐａｎｅｄｉｏｌ ｂｉｓ ｐ－ａｍｉｎｏｂｅｎｚｏａｔｅ）、メチレンビス－メチルアントラニレート（Ｍｅｔｈｙｌｅｎｅ ｂｉｓ－ｍｅｔｈｙｌａｎｔｈｒａｎｉｌａｔｅ）、ジアミノジフェニルスルホン（ｄｉａｍｉｎｏｄｉｐｈｅｎｙｌｓｕｌｆｏｎｅ）、ｍ－キシリレンジアミン（ｍ－ｘｙｌｙｌｅｎｅｄｉａｍｉｎｅ）、イソホロンジアミン（ｉｓｏｐｈｏｒｏｎｅｄｉａｍｉｎｅ）、エチレンジアミン（ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉａｍｉｎｅ）、ジエチレントリアミン（ｄｉｅｔｈｙｌｅｎｅｔｒｉａｍｉｎｅ）、トリエチレンテトラアミン（ｔｒｉｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｔｒａｍｉｎｅ）、ポリプロピレンジアミン（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅｄｉａｍｉｎｅ）、ポリプロピレントリアミン（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅｔｒｉａｍｉｎｅ）、ビス（４－アミノ－３－クロロフェニル）メタン（ｂｉｓ（４－ａｍｉｎｏ－３－ｃｈｌｏｒｏｐｈｅｎｙｌ）ｍｅｔｈａｎｅ）、トリエタノールアミン（ｔｒｉｅｔｈａｎｏｌａｍｉｎｅ）、トリプロパノールアミン（ｔｒｉｐｒｏｐａｎｏｌａｍｉｎｅ）、トリイソプロパノールアミン（ｔｒｉｉｓｏｐｒｏｐａｎｏｌａｍｉｎｅ）、およびこれらの組み合わせからなる群より選択された１つを含むことができる。
例えば、前記第１硬化剤は、前記反応基として水酸基（－ＯＨ）を含む化合物を含むことができる。この時、前記化合物の水酸基価（Ｈｙｄｒｏｘｙｌ ｎｕｍｂｅｒ、ＯＨ－Ｖａｌｕｅ）が約６００ｍｇＫＯＨ／ｇ超過、約９００ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であってもよく、例えば、約６５０ｍｇＫＯＨ／ｇ～約８５０ｍｇＫＯＨ／ｇであってもよく、例えば、約７００ｍｇＫＯＨ／ｇ～約８００ｍｇＫＯＨ／ｇであってもよい。前記第１硬化剤としてこのような水酸基価を有する化合物を適用する場合、前述した範囲の水酸基価を有する前記第１ポリオールに由来する前記第１ウレタン系プレポリマーと反応する時、化学構造的連携性が向上でき、その結果、全体的な硬化構造が前記研磨不変層に向上した機械的物性を付与する面で有利であり得る。
一実施形態において、前記第１硬化剤が前記反応基として水酸基（－ＯＨ）を含む化合物を含む場合、前記第１組成物中の遊離反応基として存在するイソシアネート基（－ＮＣＯ）と前記第１硬化剤に由来する水酸基（－ＯＨ）とのモル比（ＮＣＯ：ＯＨ）は、約１：２～約２：１であってもよく、例えば、約１：１．５～約１．５：１であってもよく、例えば、約１：１．２～約１．２：１であってもよい。前記第１硬化剤を前記モル比が満足するように適用することにより、前記第１ウレタン系プレポリマーと前記第１硬化剤との間の架橋構造が前記研磨不変層の機械的物性の向上により有利であり得る。
前記第１組成物全体中の前記第１硬化剤の含有量は、約１５重量％～約３０重量％であってもよく、例えば、約１８重量％～約２７重量％であってもよく、例えば、約１９重量％～約２６重量％であってもよく、例えば、約２０重量％～約２６重量％であってもよい。前記第１硬化剤をこのような含有量で適用することにより、前記第１ウレタン系プレポリマーと前記第１硬化剤との間の架橋構造が前記研磨不変層の機械的物性の向上により有利であり得る。
前記第１組成物は、必要に応じて、第１発泡剤をさらに含むことができる。前記第１発泡剤は、前記研磨不変層に気孔構造を付与することにより、密度および弾性を調節する役割を果たすことができる。前記第１発泡剤は、例えば、固相発泡剤、気相発泡剤、液相発泡剤、およびこれらの組み合わせからなる群より選択された１つを含むことができる。
前記第１組成物が前記第１発泡剤をさらに含む場合、前記第１組成物の全体重量１００重量部対比、約０．１重量部～約１０重量部、例えば、約０．１重量部～約５重量部含むことができる。
前記研磨可変層１０１は、第２ウレタン系プレポリマーを含む第２組成物の硬化物を含むことができる。前記第２ウレタン系プレポリマーにおいて、前記「プレポリマー（ｐｒｅｐｏｌｙｍｅｒ）」は、硬化物の製造において成形しやすいよう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を意味する。前記プレポリマーは、それ自体で加熱および／または加圧などの追加的な硬化工程を経るか、または他の重合性化合物、例えば、異種のモノマーまたは異種のプレポリマーのような追加化合物と混合して反応させた後、最終硬化物に成形される。
一実施形態において、前記第２ウレタン系プレポリマーは、水酸基価（Ｈｙｄｒｏｘｙｌ ｎｕｍｂｅｒ、ＯＨ－Ｖａｌｕｅ）が約５０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上、約２００ｍｇＫＯＨ／ｇ未満の第２ポリオールを含む第２アルコール成分；および第２イソシアネート成分の反応生成物であってもよい。前記第２アルコール成分および前記第２イソシアネート成分は、それぞれ前記第１アルコール成分および前記第１イソシアネート成分と同一の化合物を含んでもよく、異なる化合物を含んでもよい。
一実施形態において、前記第２イソシアネート成分は、芳香族ジイソシアネート、脂肪族ジイソシアネート、脂環族ジイソシアネート、およびこれらの組み合わせからなる群より選択された１つを使用することができる。例えば、前記第２イソシアネート成分は、芳香族ジイソシアネートを含むことができる。例えば、前記第２イソシアネート成分は、芳香族ジイソシアネートおよび脂環族ジイソシアネートを含むことができる。
前記第２イソシアネート成分は、例えば、２，４－トルエンジイソシアネート（２，４－ｔｏｌｕｅｎｅｄｉｉｓｏｃｙａｎａｔｅ、２，４－ＴＤＩ）、２，６－トルエンジイソシアネート（２，６－ｔｏｌｕｅｎｅｄｉｉｓｏｃｙａｎａｔｅ、２，６－ＴＤＩ）、ナフタレン－１，５－ジイソシアネート（ｎａｐｈｔｈａｌｅｎｅ－１，５－ｄｉｉｓｏｃｙａｎａｔｅ）、パラ－フェニレンジイソシアネート（ｐ－ｐｈｅｎｙｌｅｎｅｄｉｉｓｏｃｙａｎａｔｅ）、トリジンジイソシアネート（ｔｏｌｉｄｉｎｅｄｉｉｓｏｃｙａｎａｔｅ）、４，４'－ジフェニルメタンジイソシアネート（４，４'－ｄｉｐｈｅｎｙｌｍｅｔｈａｎｅｄｉｉｓｏｃｙａｎａｔｅ）、ヘキサメチレンジイソシアネート（ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｉｓｏｃｙａｎａｔｅ）、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート（ｄｉｃｙｃｌｏｈｅｘｙｌｍｅｔｈａｎｅｄｉｉｓｏｃｙａｎａｔｅ）、４，４'－ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート（４，４'－ｄｉｃｙｃｌｏｈｅｘｙｌｍｅｔｈａｎｅｄｉｉｓｏｃｙａｎａｔｅ、Ｈ１２ＭＤＩ）、イソホロンジイソシアネート（ｉｓｏｐｈｏｒｏｎｅ ｄｉｉｓｏｃｙａｎａｔｅ）、およびこれらの組み合わせからなる群より選択された１つを含むことができる。
前記第２アルコール成分は、水酸基価（Ｈｙｄｒｏｘｙｌ ｎｕｍｂｅｒ、ＯＨ－Ｖａｌｕｅ）が約５０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上、約２００ｍｇＫＯＨ／ｇ未満の第２ポリオールを含むことができる。前記第２ポリオールにおいて、「ポリオール（ｐｏｌｙｏｌ）」とは、分子あたりのヒドロキシ基（－ＯＨ）を少なくとも２以上含む化合物を意味する。前記研磨不変層のための前記第１組成物が前記第１アルコール成分として水酸基価（Ｈｙｄｒｏｘｙｌ ｎｕｍｂｅｒ、ＯＨ－Ｖａｌｕｅ）が前述した範囲を満足する第１ポリオールを含むと同時に、前記研磨可変層のための前記第２組成物が前記第２アルコール成分として約５０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上、約２００ｍｇＫＯＨ／ｇ未満の第２ポリオールを含むことにより、前記研磨可変層と前記研磨不変層それぞれの物性が組み合わされて、前記研磨層全体の厚さ方向の特性が研磨性能の確保の面でより有利に実現できる。
前記第２ポリオールは、水酸基価が約５０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上、約２００ｍｇＫＯＨ／ｇ未満であってもよく、例えば、約８０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上、約２００ｍｇＫＯＨ／ｇ未満であってもよく、例えば、約１００ｍｇＫＯＨ／ｇ～約１９０ｍｇＫＯＨ／ｇであってもよく、例えば、約１００ｍｇＫＯＨ／ｇ～約１８０ｍｇＫＯＨ／ｇであってもよく、例えば、約１０５ｍｇＫＯＨ／ｇ～約１４０ｍｇＫＯＨ／ｇであってもよく、例えば、約１０５ｍｇＫＯＨ／ｇ～約１３０ｍｇＫＯＨ／ｇであってもよい。前記第２ポリオールとしてこのような水酸基価を有するポリオールを使用する場合、これに由来する前記研磨可変層の物理的および／または機械的物性が前記研磨不変層とともに使用される場合、研磨性能の実現においてより有利であり得る。
前記第２ポリオールは、その重量平均分子量（Ｍｗ）が約１００ｇ／ｍｏｌ～約３，０００ｇ／ｍｏｌであってもよく、例えば、約１００ｇ／ｍｏｌ～約２，０００ｇ／ｍｏｌであってもよく、例えば、約１００ｇ／ｍｏｌ～約１，８００ｇ／ｍｏｌ、例えば、約３００ｇ／ｍｏｌ～約１８００ｇ／ｍｏｌであってもよい。前記第２ポリオールがこのような分子量に相応する主鎖構造を有することにより、前記第２アルコール成分と前記第２イソシアネート成分とが相互反応して、全体的に研磨性能の向上に有利な硬度および伸び率を確保することができる。
一実施形態において、前記第２アルコール成分は、前記第２ポリオールのほか、追加ポリオール化合物をさらに含むことができる。
前記追加ポリオール化合物は、例えば、ポリエーテル系ポリオール（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒ ｐｏｌｙｏｌ）、ポリエステル系ポリオール（ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ ｐｏｌｙｏｌ）、ポリカーボネート系ポリオール（ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ ｐｏｌｙｏｌ）、アクリル系ポリオール（ａｃｒｙｌ ｐｏｌｙｏｌ）、およびこれらの組み合わせからなる群より選択された１つを含むことができる。
具体的には、前記追加ポリオール化合物は、例えば、ポリプロピレンエーテルグリコール、エチレングリコール、１，２－プロピレングリコール、１，３－プロピレングリコール、１，２－ブタンジオール、１，３－ブタンジオール、２－メチル－１，３－プロパンジオール、１，４－ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、１，５－ペンタンジオール、３－メチル－１，５－ペンタンジオール、１，６－ヘキサンジオール、ジエチレングリコール（ＤＥＧ）、ジプロピレングリコール（ＤＰＧ）、トリプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリプロピレントリオール、およびこれらの組み合わせからなる群より選択された１つを含むことができる。
一実施形態において、前記第２アルコール成分中の追加ポリオール化合物は、重量平均分子量（Ｍｗ）が約１００ｇ／ｍｏｌ以上、約３００ｇ／ｍｏｌ未満であってもよい。この場合、前記第２アルコール成分が前記第２ウレタン系プレポリマー内で適切な架橋構造を形成することができ、その結果、前記研磨可変層１０１が適切な引張強度、伸び率および圧縮特性を示して、前記第１面１１を介した研磨性能の向上により有利であり得る。
前記第２ウレタン系プレポリマーは、その重量平均分子量（Ｍｗ）が約５００ｇ／ｍｏｌ～約３，０００ｇ／ｍｏｌであってもよく、例えば、約６００ｇ／ｍｏｌ～約２，０００ｇ／ｍｏｌであってもよく、例えば、約８００ｇ／ｍｏｌ～約１，０００ｇ／ｍｏｌであってもよい。前記第２ウレタン系プレポリマーが前述した重量平均分子量（Ｍｗ）に相応する重合度を有する場合、最終硬化物を含む前記研磨可変層１０１が適切な表面硬度および引張強度を示して、前記第１面１１を介した研磨性能を向上させるのにより有利であり得る。
一実施形態において、前記第２イソシアネート成分が芳香族ジイソシアネートを含むことができる。前記芳香族ジイソシアネートは、例えば、２，４－トルエンジイソシアネート（２，４－ＴＤＩ）を含むことができ、例えば、２，４－トルエンジイソシアネート（２，４－ＴＤＩ）および２，６－トルエンジイソシアネート（２，６－ＴＤＩ）を含むことができる。また、前記第２ポリオール化合物は、例えば、ポリテトラメチレンエーテルグリコール（ＰＴＭＧ）およびジエチレングリコール（ＤＥＧ）を含むことができる。
他の実施形態において、前記第２イソシアネート成分は、芳香族ジイソシアネートおよび脂環族ジイソシアネートを含むことができる。前記芳香族ジイソシアネートは、例えば、２，４－トルエンジイソシアネート（２，４－ＴＤＩ）を含むことができ、例えば、２，４－トルエンジイソシアネート（２，４－ＴＤＩ）および２，６－トルエンジイソシアネート（２，６－ＴＤＩ）を含むことができる。前記脂環族ジイソシアネートは、例えば、４，４'－ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート（Ｈ１２ＭＤＩ）を含むことができる。また、前記第１ポリオール化合物は、例えば、ポリテトラメチレンエーテルグリコール（ＰＴＭＧ）およびジエチレングリコール（ＤＥＧ）を含むことができる。
一実施形態において、前記第２イソシアネート成分の総重量１００重量部対比、前記第２アルコール成分の総重量が約１００重量部～約１８０重量部であってもよく、例えば、約１００重量部超過、約１８０重量部以下であってもよく、例えば、約１１０重量部～約１６０重量部であってもよく、例えば、約１２０重量部～約１５０重量部であってもよい。
他の実施形態において、前記第２イソシアネート化合物の総重量１００重量部対比、前記第２アルコール成分の総重量が約１８０重量部超過、約２５０重量部以下であってもよく、例えば、約１８５重量部～約２５０重量部であってもよく、例えば、約１９０重量部～約２４０重量部であってもよい。
一実施形態において、前記第２ポリオールがポリテトラメチレンエーテルグリコール（ＰＴＭＧ）を含み、前記第２ポリオールの含有量は、前記第２イソシアネート成分の全体重量１００重量部対比、約１００重量部～約２５０重量部であってもよく、例えば、約１００重量部超過、約２５０重量部以下であってもよく、例えば、約１１０重量部～約２２０重量部であってもよく、例えば、約１１０重量部～約１４０重量部であってもよい。
他の実施形態において、前記第２ポリオールがポリテトラメチレンエーテルグリコール（ＰＴＭＧ）を含み、前記第２ポリオールの含有量は、前記第２イソシアネート成分の全体重量１００重量部対比、約１５０重量部～約２５０重量部であってもよく、例えば、約１８０重量部～約２３０重量部であってもよい。
一実施形態において、前記第２アルコール成分の追加ポリオール化合物がジエチレングリコール（ＤＥＧ）を含み、前記ジエチレングリコール（ＤＥＧ）の含有量は、前記第２イソシアネート成分の全体重量１００重量部対比、約１重量部～約２０重量部であってもよく、例えば、約１重量部～約１５重量部であってもよい。
一実施形態において、前記第２イソシアネート成分が前記芳香族ジイソシアネートを含み、前記芳香族ジイソシアネートが２，４－ＴＤＩおよび２，６－ＴＤＩを含み、前記２，６－ＴＤＩの含有量は、前記２，４－ＴＤＩ１００重量部対比、約１重量部～約４０重量部であってもよく、例えば、約１重量部～約３０重量部であってもよく、例えば、約３重量部～約２８重量部であってもよく、例えば、約２０重量部～約３０重量部であってもよい。
他の実施形態において、前記２，６－ＴＤＩの含有量は、前記２，４－ＴＤＩ１００重量部対比、約１重量部～約４０重量部であってもよく、例えば、約１重量部～約３０重量部であってもよく、例えば、約１重量部～約２０重量部であってもよく、例えば、約１重量部～約１０重量部であってもよい。
一実施形態において、前記第２イソシアネート成分が前記芳香族ジイソシアネートおよび前記脂環族ジイソシアネートを含み、前記脂環族ジイソシアネートの含有量は、前記芳香族ジイソシアネート全体１００重量部対比、約５重量部～約３０重量部であってもよく、例えば、約１０重量部～約２５重量部であってもよい。
前記第２ウレタン系プレポリマーが前述した組成的特徴を満足する場合、前記研磨可変層が目的とする可変性を実現するための物理的／機械的物性を確保することができる。また、前記研磨可変層の前記第１面上にグルーブなどの追加構成を形成するにあたり向上した工程性を確保することができる。また、前記研磨不変層と積層された研磨層全体の構造的な面から、厚さ方向にわたる物性の細分化と同時に、研磨性能の実現に最適化された統一性を確保するのにより有利であり得る。
前記第２組成物は、イソシアネート基の含有量（ＮＣＯ％）が約５重量％～約１１重量％、例えば、約５重量％～約１０重量％、例えば、約５重量％～約９．５重量％、例えば、約８．０重量％～約９．５重量％であってもよい。前記「イソシアネート基の含有量」は、前記第２組成物の全体重量中でウレタン反応せずに遊離反応基として存在するイソシアネート基（－ＮＣＯ）の重量の百分率を意味する。前記第２組成物のＮＣＯ％は、後述する第２硬化剤および第２発泡剤を除いた第２組成物の総重量を基準として算定される。前記第２組成物のイソシアネート基の含有量（ＮＣＯ％）は、前記第２ウレタン系プレポリマーを製造するためのモノマーの種類および含有量、前記第２ウレタン系プレポリマー製造工程の温度および圧力などの工程条件、および前記第２ウレタン系プレポリマーの製造に用いられる添加剤の種類などを総合的に調節して設計可能である。前記イソシアネート基の含有量が前記範囲を満足する場合、前記第２組成物の硬化により製造された前記研磨可変層１０１が適切な物理的／機械的特性を確保するのに有利であり、前記研磨不変層１０２と積層された状態で適用されて、研磨対象に前記第１面１１を介した優れた研磨性能の付与に有利であり得る。
一実施形態において、前記第１組成物中のイソシアネート基（－ＮＣＯ）の含有量が、前記第２組成物中のイソシアネート基（－ＮＣＯ）の含有量より多い。すなわち、前記第１組成物のＮＣＯ％および前記第２組成物のＮＣＯ％がそれぞれ前述した範囲を満足し、同時に前記第１組成物中のイソシアネート基（－ＮＣＯ）の含有量が、前記第２組成物中のイソシアネート基（－ＮＣＯ）の含有量より多い。例えば、前記第１組成物のＮＣＯ％に対する前記第２組成物のＮＣＯ％の比率が約１：０．６～約１：０．９、例えば、約１：０．６５～約１：０．８５、例えば、約１：０．７０～約１：０．８０であってもよい。前記第１組成物と前記第２組成物のそれぞれのＮＣＯ％がこのような大小関係を満足することにより、前記研磨不変層と前記研磨可変層との積層構造に起因した物性が前記研磨パッドの研磨性能の最適化に有利であり得る。
前記第２組成物は、第２硬化剤および第２発泡剤をさらに含むことができる。前記第２硬化剤および前記第２発泡剤は、それぞれ前記第１硬化剤および前記第１発泡剤と同一の化合物を含んでもよく、異なる化合物を含んでもよい。
一実施形態において、前記第２硬化剤は、アミン基（－ＮＨ２）、アルコール基（－ＯＨ）、およびこれらの組み合わせからなる群より選択された１つの反応基を含む化合物を含むことができる。前記「反応基」は、前記第２硬化剤が前記第２ウレタン系プレポリマーなどの異種の化合物と反応する時、直接的に化学反応に参加する末端官能基を指す。すなわち、前記第２硬化剤は、１分子内に反応基としてアミン基（－ＮＨ２）だけを含む化合物を含むか、１分子内に反応基としてアルコール基（－ＯＨ）だけを含む化合物を含むか、１分子内に反応基としてアミン基（－ＮＨ２）およびアルコール基（－ＯＨ）を含む化合物を含むことができる。
例えば、前記第２硬化剤は、４，４'－メチレンビス（２－クロロアニリン）（４，４'－ｍｅｔｈｙｌｅｎｅｂｉｓ（２－ｃｈｌｏｒｏａｎｉｌｉｎｅ）；ＭＯＣＡ）、ジエチルトルエンジアミン（ｄｉｅｔｈｙｌｔｏｌｕｅｎｅｄｉａｍｉｎｅ；ＤＥＴＤＡ）、ジアミノジフェニルメタン（ｄｉａｍｉｎｏｄｉｐｈｅｎｙｌｍｅｔｈａｎｅ）、ジメチルチオトルエンジアミン（ｄｉｍｅｔｈｙｌ ｔｈｉｏ－ｔｏｌｕｅｎｅ ｄｉａｍｉｎｅ；ＤＭＴＤＡ）、プロパンジオールビスｐ－アミノベンゾエート（ｐｒｏｐａｎｅｄｉｏｌ ｂｉｓ ｐ－ａｍｉｎｏｂｅｎｚｏａｔｅ）、メチレンビス－メチルアントラニレート（Ｍｅｔｈｙｌｅｎｅ ｂｉｓ－ｍｅｔｈｙｌａｎｔｈｒａｎｉｌａｔｅ）、ジアミノジフェニルスルホン（ｄｉａｍｉｎｏｄｉｐｈｅｎｙｌｓｕｌｆｏｎｅ）、ｍ－キシリレンジアミン（ｍ－ｘｙｌｙｌｅｎｅｄｉａｍｉｎｅ）、イソホロンジアミン（ｉｓｏｐｈｏｒｏｎｅｄｉａｍｉｎｅ）、エチレンジアミン（ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉａｍｉｎｅ）、ジエチレントリアミン（ｄｉｅｔｈｙｌｅｎｅｔｒｉａｍｉｎｅ）、トリエチレンテトラアミン（ｔｒｉｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｔｒａｍｉｎｅ）、ポリプロピレンジアミン（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅｄｉａｍｉｎｅ）、ポリプロピレントリアミン（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅｔｒｉａｍｉｎｅ）、ビス（４－アミノ－３－クロロフェニル）メタン（ｂｉｓ（４－ａｍｉｎｏ－３－ｃｈｌｏｒｏｐｈｅｎｙｌ）ｍｅｔｈａｎｅ）、トリエタノールアミン（ｔｒｉｅｔｈａｎｏｌａｍｉｎｅ）、トリプロパノールアミン（ｔｒｉｐｒｏｐａｎｏｌａｍｉｎｅ）、トリイソプロパノールアミン（ｔｒｉｉｓｏｐｒｏｐａｎｏｌａｍｉｎｅ）、およびこれらの組み合わせからなる群より選択された１つを含むことができる。
一実施形態において、前記第１硬化剤は、１分子内に反応基としてアルコール基を含む化合物を含み、前記第２硬化剤は、１分子内に反応基としてアミン基を含む化合物を含むことができる。前記第１硬化剤と前記第２硬化剤それぞれをこのように適用することにより、前記研磨可変層と前記研磨不変層との界面物性が優れて確保可能であり、これらの積層体である前記研磨層の全体的な物性が研磨性能の最適化により有利であり得、環境配慮効果を得ることができる。
前記第２組成物全体中の前記第２硬化剤の含有量は、約１５重量％～約３０重量％であってもよく、例えば、約１８重量％～約２７重量％であってもよく、例えば、約１９重量％～約２６重量％であってもよく、例えば、約２０重量％～約２６重量％であってもよい。前記第２硬化剤をこのような含有量で適用することにより、前記第２組成物の硬化物を含む前記研磨可変層が研磨に適した機械的物性と適正可変性を確保するのに有利であり得る。
前記第２組成物中のイソシアネート基（－ＮＣＯ）に対する前記第２硬化剤中の反応基のモル比（ＮＣＯ：反応基）は、約１：０．８０～約１：１．２０、例えば、約１：０．９０～約１：１．１０、例えば、約１：０．９０～約１：１．００、例えば、約１：０．９０以上、約１：１．００未満であってもよい。例えば、前記第２硬化剤が１分子内に反応基としてアミン基を含む化合物を含む場合、前記第２組成物中のイソシアネート基（－ＮＣＯ）に対する前記第２硬化剤のアミン基のモル比（ＮＣＯ：ＮＨ２）が前記範囲を満足することができる。前記モル比が前述した範囲を満足することにより、前記第２ウレタン系プレポリマーと前記第２硬化剤との化学的反応によって適切な架橋構造が形成され、その結果、前記研磨可変層が適正水準の引張強度および伸び率などの物理的／機械的物性を確保して、前記第１面を介して研磨対象の被研磨面に優れた研磨性能を伝達するのに有利であり得る。
前記研磨可変層１０１は、複数の気孔１５を含む多孔性構造であってもよい。前記研磨可変層１０１の最上部表面に位置する複数の気孔１５は、その内部の少なくとも一部が外部に露出して前記第１面１１に所定の表面粗さを付与することができる。図２は、研磨工程中における一実施形態に係る前記第１面１１の構造的変化を概略的に示す図である。具体的には、図２は、一実施形態に係る前記複数の気孔１５中において前記第１面１１上でその内部が外部に露出した一部気孔の研磨過程中の構造的変化を概略的に示す模式図である。図２を参照すれば、前記複数の気孔１５は、前記研磨可変層１０１全体に分散しているため、前記第１面１１を介した研磨過程で最上部面が次第に削られても持続的に表面粗さを形成するのに寄与することができる。ただし、前記第１面１１上にその内部が露出した気孔１５の場合、所定の加圧条件下で進行する研磨工程が持続するにつれ、前記第１面１１と前記気孔１５との境界に相当する部分が物理的に圧力を受けて押されながら形態が変形し、このような現象は前記第１面１１の表面粗さの変化に影響を与える。この時、前記研磨層が前記研磨可変層１０１および前記研磨不変層１０２の積層構造を含むことにより、厚さ方向の物性が適切に設計されて、前記第１面１１が研磨に適した表面状態をより長時間維持するのに有利であり得る。
一実施形態において、前記研磨可変層１０１に含まれた前記複数の気孔１５は、その平均サイズが約５μｍ～約５０μｍ、例えば、約５μｍ～約４０μｍ、例えば、約１０μｍ～約４０μｍ、例えば、約１０μｍ～約３５μｍであってもよい。前記複数の気孔が前述した大きさを満足することにより、後述する式１による第１研磨可変性指数が当該範囲を満足するのに有利であり得、これにより、目的の研磨性能の実現自体と前記研磨可変層の寿命期間全体にわたって均等な性能を実現する面でより有利であり得る。前記複数の気孔１５の平均サイズは２次元の値であって、前記研磨可変層１０１の寿命導入時点を基準として一表面の外部に露出した気孔の大きさを、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）または透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）などの撮影手段を用いて撮影した投影像で測定された気孔径の数平均値を基準とする。
前記第２組成物は、第２発泡剤を含むことができる。前記第２発泡剤は、前記研磨可変層１０１内の気孔構造を形成するための成分として、固相発泡剤、気相発泡剤、液相発泡剤、およびこれらの組み合わせからなる群より選択された１つを含むことができる。一実施形態において、前記第２発泡剤は、固相発泡剤、気相発泡剤、またはこれらの組み合わせを含むことができる。
前記固相発泡剤は、膨張性粒子を含むことができる。前記膨張性粒子は、熱または圧力などによって膨張可能な特性を有する粒子であって、前記研磨可変層１０１を製造する過程で加えられる熱または圧力などによって最終的な気孔サイズが決定可能である。前記膨張性粒子は、熱膨張（ｅｘｐａｎｄｅｄ）粒子、未膨張（ｕｎｅｘｐａｎｄｅｄ）粒子、またはこれらの組み合わせを含むことができる。前記「熱膨張」粒子は、熱によって事前膨張した粒子であって、前記研磨可変層の製造過程で加えられる熱または圧力による大きさの変化が小さいか、ほとんどない粒子を意味する。前記「未膨張」粒子は、事前膨張しない粒子であって、前記研磨層の製造過程で加えられる熱または圧力によって膨張して最終的な大きさが決定される粒子を意味する。
前記膨張性粒子の平均粒径は、約５μｍ～約２００μｍ、例えば、約２０μｍ～約５０μｍ、例えば、約２１μｍ～約５０μｍ、例えば、約２１μｍ～約４０μｍであってもよい。前記膨張性粒子の平均粒径は、熱膨張（ｅｘｐａｎｄｅｄ）粒子の場合、熱膨張した粒子自体の平均粒径を意味し、未膨張（ｕｎｅｘｐａｎｄｅｄ）粒子の場合、熱または圧力によって膨張した後の粒子の平均粒径を意味することができる。
前記膨張性粒子は、樹脂材質の外被と、前記外被に封入された内部に存在する膨張誘発成分とを含むことができる。
例えば、前記外被は、熱可塑性樹脂を含むことができ、前記熱可塑性樹脂は、塩化ビニリデン系共重合体、アクリロニトリル系共重合体、メタクリロニトリル系共重合体、およびアクリル系共重合体からなる群より選択された１種以上であってもよい。
前記膨張誘発成分は、炭化水素化合物、クロロフルオロ化合物、テトラアルキルシラン化合物、およびこれらの組み合わせからなる群より選択された１つを含むことができる。
具体的には、前記炭化水素化合物は、エタン（ｅｔｈａｎｅ）、エチレン（ｅｔｈｙｌｅｎｅ）、プロパン（ｐｒｏｐａｎｅ）、プロペン（ｐｒｏｐｅｎｅ）、ｎ－ブタン（ｎ－ｂｕｔａｎｅ）、イソブタン（ｉｓｏｂｕｔａｎｅ）、ｎ－ブテン（ｂｕｔｅｎｅ）、イソブテン（ｉｓｏｂｕｔｅｎｅ）、ｎ－ペンタン（ｎ－ｐｅｎｔａｎｅ）、イソペンタン（ｉｓｏｐｅｎｔａｎｅ）、ネオペンタン（ｎｅｏｐｅｎｔａｎｅ）、ｎ－ヘキサン（ｎ－ｈｅｘａｎｅ）、ヘプタン（ｈｅｐｔａｎｅ）、石油エーテル（ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ ｅｔｈｅｒ）、およびこれらの組み合わせからなる群より選択された１つを含むことができる。
前記クロロフルオロ化合物は、トリクロロフルオロメタン（ｔｒｉｃｈｌｏｒｏｆｌｕｏｒｏｍｅｔｈａｎｅ、ＣＣｌ３Ｆ）、ジクロロジフルオロメタン（ｄｉｃｈｌｏｒｏｄｉｆｌｕｏｒｏｍｅｔｈａｎｅ、ＣＣｌ２Ｆ２）、クロロトリフルオロメタン（ｃｈｌｏｒｏｔｒｉｆｌｕｏｒｏｍｅｔｈａｎｅ、ＣＣｌＦ３）、テトラフルオロエチレン（ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ、ＣＣｌＦ２－ＣＣｌＦ２）、およびこれらの組み合わせからなる群より選択された１つを含むことができる。
前記テトラアルキルシラン化合物は、テトラメチルシラン（ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌｓｉｌａｎｅ）、トリメチルエチルシラン（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｅｔｈｙｌｓｉｌａｎｅ）、トリメチルイソプロピルシラン（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｉｓｏｐｒｏｐｙｌｓｉｌａｎｅ）、トリメチル－ｎ－プロピルシラン（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌ－ｎ－ｐｒｏｐｙｌｓｉｌａｎｅ）、およびこれらの組み合わせからなる群より選択された１つを含むことができる。
前記固相発泡剤は、選択的に無機成分処理粒子を含むことができる。例えば、前記固相発泡剤は、無機成分処理された膨張性粒子を含むことができる。一実施形態において、前記固相発泡剤は、シリカ（ＳｉＯ２）粒子処理された膨張性粒子を含むことができる。前記固相発泡剤の無機成分処理は、複数の粒子間凝集を防止することができる。前記無機成分処理された固相発泡剤は、無機成分処理されない固相発泡剤と発泡剤表面の化学的、電気的および／または物理的特性が異なりうる。
例えば、前記第２発泡剤が固相発泡剤を含み、前記固相発泡剤は、前記第２ウレタン系プレポリマー１００重量部を基準として、約０．５重量部～約１０重量部、例えば、約１重量部～約３重量部、例えば、約１．３重量部～約２．７重量部、例えば、約１．３重量部～約２．６重量部使用できる。
前記気相発泡剤は、不活性ガスを含むことができる。前記気相発泡剤は、前記第２ウレタン系プレポリマーと前記第２硬化剤とが反応する過程中に投入されて気孔形成要素として使用できる。
前記不活性ガスは、前記第２ウレタン系プレポリマーと前記第２硬化剤との間の反応に参加しないガスであれば、種類が特に限定されないが、例えば、窒素ガス（Ｎ２）、アルゴンガス（Ａｒ）、ヘリウムガス（Ｈｅ）、およびこれらの組み合わせからなる群より選択された１つを含むことができる。具体的には、前記不活性ガスは、窒素ガス（Ｎ２）またはアルゴンガス（Ａｒ）を含むことができる。
一実施形態において、前記第２発泡剤は、固相発泡剤のみからなってもよい。
一実施形態において、前記固相発泡剤は、膨張性粒子を含み、前記膨張性粒子は、前記熱膨張粒子を含むことができる。例えば、前記膨張性粒子は、前記熱膨張粒子のみからなってもよい。前記膨張性粒子が前記未膨張粒子を含まずに前記熱膨張粒子のみからなる場合、気孔構造の可変性はやや低下するものの、事前予測の可能性が高まって、前記研磨可変層の全領域にわたって均一な気孔特性を実現するのに有利であり得る。
一実施形態において、前記熱膨張粒子は、約５μｍ～約２００μｍの平均粒径を有する粒子であってもよい。前記熱膨張粒子の平均粒径は、約５μｍ～約１００μｍ、例えば、約１０μｍ～約８０μｍ、例えば、約２０μｍ～約７０μｍ、例えば、約２０μｍ～約５０μｍ、例えば、約３０μｍ～約７０μｍ、例えば、約２５μｍ～４５μｍ、例えば、約４０μｍ～約７０μｍ、例えば、約４０μｍ～約６０μｍであってもよい。前記平均粒径は、前記熱膨張粒子のＤ５０で定義される。
一実施形態において、前記熱膨張粒子の密度は、約３０ｋｇ／ｍ３～約８０ｋｇ／ｍ３、例えば、約３５ｋｇ／ｍ３～約８０ｋｇ／ｍ３、例えば、約３５ｋｇ／ｍ３～約７５ｋｇ／ｍ３、例えば、約３８ｋｇ／ｍ３～約７２ｋｇ／ｍ３、例えば、約４０ｋｇ／ｍ３～約７５ｋｇ／ｍ３、例えば、約４０ｋｇ／ｍ３～約７２ｋｇ／ｍ３であってもよい。
他の実施形態において、前記第２発泡剤は、固相発泡剤および気相発泡剤を含むことができる。前記固相発泡剤に関する事項は前述した通りである。
前記第２発泡剤が前記固相発泡剤および前記気相発泡剤を含み、前記気相発泡剤は、窒素ガスを含むことができる。
前記気相発泡剤は、前記第２ウレタン系プレポリマーと前記固相発泡剤および前記第２硬化剤が混合される過程中に、所定の注入ライン（ｌｉｎｅ）を通して注入される。前記気相発泡剤の注入速度は、約０．８Ｌ／ｍｉｎ～約２．０Ｌ／ｍｉｎ、例えば、約０．８Ｌ／ｍｉｎ～約１．８Ｌ／ｍｉｎ、例えば、約０．８Ｌ／ｍｉｎ～約１．７Ｌ／ｍｉｎ、例えば、約１．０Ｌ／ｍｉｎ～約２．０Ｌ／ｍｉｎ、例えば、約１．０Ｌ／ｍｉｎ～約１．８Ｌ／ｍｉｎ、例えば、約１．０Ｌ／ｍｉｎ～約１．７Ｌ／ｍｉｎであってもよい。
前記研磨可変層を製造するための前記第２組成物は、界面活性剤、反応速度調節剤などのその他の添加剤をさらに含むことができる。前記「界面活性剤」、「反応速度調節剤」などの名称は、当該物質の主な役割を基準として任意に指す名称であり、それぞれの当該物質が必ずしも当該名称の役割に限る機能だけを行うわけではない。
前記界面活性剤は、気孔の凝集または重畳などの現象を防止する役割を果たす物質であれば特に限定されない。例えば、前記界面活性剤は、シリコーン系ポリマーを含むことができる。
前記第２組成物が前記界面活性剤を含む場合、前記第２ウレタン系プレポリマー１００重量部を基準として、約０．２重量部～約２重量部、例えば、約０．２重量部～約１．９重量部、例えば、約０．２重量部～約１．８重量部、例えば、約０．２重量部～約１．７重量部、例えば、約０．２重量部～約１．６重量部、例えば、約０．２重量部～約１．５重量部、例えば、約０．５重量部～１．５重量部の含有量で含まれる。前記範囲の含有量で前記界面活性剤を使用する場合、前記気相発泡剤に由来する気孔が硬化モールド内で安定して形成および維持されるのに有利であり得る。
前記反応速度調節剤は、反応促進または反応遅延の役割を果たすものであって、目的に応じて、反応促進剤、反応遅延剤、またはこれらのすべてを使用することができる。
前記反応速度調節剤は、反応促進剤を含むことができる。例えば、前記反応促進剤は、３級アミン系化合物、有機金属系化合物、およびこれらの組み合わせからなる群より選択された１つを含むことができる。
具体的には、前記反応速度調節剤は、トリエチレンジアミン、ジメチルエタノールアミン、テトラメチルブタンジアミン、２－メチル－トリエチレンジアミン、ジメチルシクロヘキシルアミン、トリエチルアミン、トリイソプロパノールアミン、１，４－ジアザビシクロ（２，２，２）オクタン、ビス（２－メチルアミノエチル）エーテル、トリメチルアミノエチルエタノールアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ，Ｎ，Ｎ''－ペンタメチルジエチレントリアミン、ジメチルアミノエチルアミン、ジメチルアミノプロピルアミン、ベンジルジメチルアミン、Ｎ－エチルモルホリン、Ｎ，Ｎ－ジメチルアミノエチルモルホリン、Ｎ，Ｎ－ジメチルシクロヘキシルアミン、２－メチル－２－アザノルボルナン、ジブチルチンジラウレート、スタナスオクトエート、ジブチルチンジアセテート、ジオクチルチンジアセテート、ジブチルチンマレエート、ジブチルチンジ－２－エチルヘキサノエート、ジブチルチンジメルカプチド、およびこれらの組み合わせからなる群より選択された１つを含むことができる。一実施形態において、前記反応速度調節剤は、ベンジルジメチルアミン、Ｎ，Ｎ－ジメチルシクロヘキシルアミン、トリエチルアミン、およびこれらの組み合わせからなる群より選択された１つを含むことができる。
前記第２組成物が前記反応速度調節剤を含む場合、前記第２ウレタン系プレポリマー１００重量部を基準として、約０．０５重量部～約２重量部、例えば、約０．０５重量部～約１．８重量部、例えば、約０．０５重量部～約１．７重量部、例えば、約０．０５重量部～約１．６重量部、例えば、約０．１重量部～約１．５重量部、例えば、約０．１重量部～約０．３重量部、例えば、約０．２重量部～約１．８重量部、例えば、約０．２重量部～約１．７重量部、例えば、約０．２重量部～約１．６重量部、例えば、約０．２重量部～約１．５重量部、例えば、約０．５重量部～約１重量部含まれる。前記反応速度調節剤が前記範囲の含有量で使用される場合、前記第２組成物の硬化反応速度を調節することにより、前記研磨可変層が所望する大きさの気孔および硬度をもたせるのに有利であり得る。
前記研磨可変層および前記研磨不変層それぞれの成分およびその含有量が前述したものを満足する場合、これらの積層体を適用した前記研磨層が厚さ方向にわたって精密に設計された物性を実現することができる。その結果、前記研磨層が前記第１面を介して研磨対象の被研磨面に伝達する弾性および剛性などの機械的物性が研磨率、平坦度および欠陥防止などの研磨性能の面で最適化される効果を得ることができる。
一実施形態において、前記研磨可変層は、下記式１による第１研磨可変性指数（Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ ｖａｒｉａｂｉｌｉｔｙ ｉｎｄｅｘ）が約０．１～約１１．０であってもよい。
［式１］
上記式１中、前記Ｒｉは、前記研磨可変層の寿命導入時点の前記第１面の表面粗さ（Ｒａ）であり、前記Ｒｆは、前記研磨可変層の寿命終結時点の前記第１面の表面粗さ（Ｒａ）であり、前記Ｔｉは、前記研磨可変層の寿命導入時点の前記研磨パッドの全体厚さであり、前記Ｔｆは、前記研磨可変層の寿命終結時点の前記研磨パッドの全体厚さである。
前記研磨可変層１０１は、前述のように、前記研磨パッドを適用した研磨工程中に物理的特性および／または化学的特性が変化する領域であって、目的水準の研磨性能を提供する面で所定の寿命を有する。前記研磨可変層１０１の寿命導入時点は、前記研磨可変層；または前記研磨パッドが製造された後工程に適用される前までの任意の一時点を意味する。また、前記研磨可変層１０１の寿命終結時点は、前記研磨可変層１０１がそれ以上の研磨性能を実現できず、前記研磨可変層；または前記研磨パッド全体の取替が必要な時点を意味する。例えば、前記寿命終結時点は、研磨対象の被研磨面の研磨率が研磨開始後１時間以内の初期研磨率対比２０％変化した時点と定義される。すなわち、前記初期研磨率は、前記被研磨面に対する研磨開始後１時間以内に測定された研磨率値であり、前記寿命終結時点は、前記被研磨面に対する研磨率が前記初期研磨率対比その２０％増加するか、その２０％減少した研磨率になった時点と定義される。
前記第１研磨可変性指数は、前記研磨可変層１０１の寿命導入時点および寿命終結時点それぞれの表面粗さ（Ｒｉ、Ｒｆ）と前記研磨パッド１１０の全体厚さ（Ｔｉ、Ｔｆ）を構成要素とする。上記式１による第１研磨可変性指数は、前記研磨可変層１０１の可変性能を示す指標として機能することができる。すなわち、前記研磨可変層の上記式１の値が前述した範囲、すなわち、約０．１～約１１．０の範囲を示す場合、前記研磨可変層は、これに相応する可変性を保有することにより、前記研磨層１０の一部の構成に適用される時、その寿命全体にわたって研磨効率に最適化された構造的特徴を持続的かつ均一に示すことができる。
一実施形態において、前記第１研磨可変性指数は、約０．１～１１．０であってもよく、例えば、約０．１～約９．０、例えば、約０．２～約９．０、例えば、約０．２～約８．５、例えば、約０．２～約８．０、例えば、約０．２～約７．５、例えば、約０．５～約７．５、例えば、約０．８～約７．５、例えば、約０．９～約７．５、例えば、約１．０～約６．０、例えば、約２．０～３．５であってもよい。
前記Ｔｉは、例えば、約８００μｍ～約５０００μｍ、例えば、約１０００μｍ～約４０００μｍ、例えば、約１０００μｍ～３０００μｍ、例えば、約１５００μｍ～約３０００μｍ、例えば、約１７００μｍ～約２７００μｍ、例えば、約２０００μｍ～約３５００μｍであってもよいが、これに限定されるものではない。
前記Ｒｉは、例えば、約５μｍ～約１５μｍ、例えば、約５μｍ～約１２μｍ、例えば、約５μｍ～１０μｍであってもよいが、これに限定されるものではない。
一実施形態において、前記Ｔｉおよび前記Ｒｉがそれぞれ前述した範囲を満足し、同時に前記第１研磨可変性指数が前述した範囲を満足する場合、前記研磨可変層１０１の構造的特徴に起因した優れた研磨性能を実現する面でより有利であり得る。
一実施形態において、前記研磨可変層１０１は、前記第１面１１に前記研磨可変層１０１の全体厚さＤ１より小さいか、これと同一の深さｄ１を有する少なくとも１つのグルーブ（Ｇｒｏｏｖｅ）１４を含むことができる。前記グルーブ１４は、前記研磨パッドを用いた研磨工程中に前記第１面１１上に供給される研磨液または研磨スラリーの流動性を調節するか、前記第１面１１と研磨対象の被研磨面とが直接的に接触する面積の大きさを調節して物理的研磨特性を適切に実現する役割を果たすことができる。
例えば、前記研磨パッド１１０は、前記第１面１１に複数のグルーブ１４を含むことができる。一実施形態において、前記研磨パッド１１０の平面形状は、実質的に円形であってもよく、前記複数のグルーブ１４は、前記研磨パッド１１０の平面上の中心から末端に向かって所定の間隔で離隔配置された同心円状構造であってもよい。他の実施形態において、前記複数のグルーブ１４は、前記研磨パッド１１０の平面上の中心から末端に向かって連続形成された放射状構造であってもよい。さらに他の実施形態において、前記複数のグルーブ１４は、同心円状グルーブおよび放射状グルーブを同時に含むことができる。
前記第１面１１から前記分離可能界面１３までの領域である前記研磨可変層１０１において、前記第１面１１が少なくとも１つのグルーブ１４を含む場合、前記研磨可変層１０１の下記式２による第２研磨可変性指数（Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ ｖａｒｉａｂｉｌｉｔｙ ｉｎｄｅｘ）が約０．１～約３．５であってもよい。
［式２］
上記式２中、前記Ｒｉは、前記研磨可変層の寿命導入時点の前記第１面の表面粗さ（Ｒａ）であり、前記Ｒｆは、前記研磨可変層の寿命終結時点の前記第１面の表面粗さ（Ｒａ）であり、前記Ｇｉは、前記研磨可変層の寿命導入時点の前記グルーブの深さであり、前記Ｇｆは、前記研磨可変層の寿命終結時点の前記グルーブの深さである。
前記研磨可変層１０１の寿命導入時点および寿命終結時点に関する説明は、上記式１による第１研磨可変性指数に関して上述した通りである。前記研磨可変層１０１の前記第２研磨可変性指数が前述した範囲を満足する場合、前記研磨可変層１０１が研磨液または研磨スラリーの流動性の面で最適化された構造を提供することができ、被研磨面に対して提供される前記第１面上の直接的な接触面積が適正水準に確保されて、目的範囲の研磨率の確保により有利であり得る。
一実施形態において、前記第２研磨可変性指数は、約０．１～約３．５であってもよく、例えば、約０．１～約３．３、例えば、約０．１～約３．０、例えば、約０．１～約２．０、例えば、約０．３～約１．８、例えば、約０．５～約１．５、例えば、約０．５～約１．２、例えば、約０．５～１．０であってもよい。
前記Ｇｉは、例えば、約６００μｍ～約９００μｍであってもよく、例えば、約６５０μｍ～約９００μｍであってもよく、例えば、約７００μｍ～約９００μｍであってもよいが、これに限定されるものではない。
一実施形態において、前記Ｒｉおよび前記Ｇｉがそれぞれ前述した範囲を満足し、同時に前記第２研磨可変性指数が前述した範囲を満足する場合、前記研磨可変層１０１の構造的特徴による研磨性能実現の面でより有利であり得る。
一実施形態において、前記研磨可変層１０１は、前記第１研磨可変性指数および前記第２研磨可変性指数それぞれが同時に前述した範囲を満足することができる。前記第１研磨可変性指数および前記第２研磨可変性指数がそれぞれ前述した範囲を満足する場合、前記研磨可変層１０１が前記研磨層１０の一部の構成として研磨効率に最適化された構造的特徴を有することができ、特に、研磨液または研磨スラリーの流動性の面で最適化された構造を提供することができ、被研磨面に対して提供される前記第１面上の直接的な接触面積が適正水準に確保されて、目的範囲の研磨率の確保により有利であり得る。さらに、その寿命全体にわたって前述した利点が維持されるように一定の研磨性能を実現するのにより有利であり得る。
前記第１面１１が前記研磨可変層１０１の全体厚さより小さいか、これと同一の深さを有する少なくとも１つのグルーブ１４を含む場合、前記研磨可変層１０１において、下記式３による前記グルーブ１４の深さ変化率（％）が約２０％～約１００％であってもよい。
［式３］
上記式３中、前記Ｇｉは、前記研磨可変層１０１の寿命導入時点のグルーブの深さであり、前記Ｇｆは、前記研磨可変層１０１の寿命終結時点のグルーブの深さである。
前記研磨可変層１０１の寿命導入時点および寿命終結時点と前記Ｇｉおよび前記Ｇｆに関する事項は、前記第２研磨可変性指数に関して前述したものとすべて同一である。
一実施形態において、上記式３によるグルーブの深さ変化率は、約２０％～約８０％、例えば、約３０％～８０％、例えば、約４０％～約８０％、例えば、約４０％～約７０％、例えば、約５０％～約７０％であってもよい。
図１を参照すれば、前記グルーブ１４の深さｄ１は、前記寿命導入時点の深さ（Ｇｉ）から前記寿命終結時点の深さ（Ｇｆ）に至るまでの研磨工程中に変化する。具体的には、前記グルーブ１４の深さｄ１は、前記第１面１１と研磨対象の被研磨面とが相互物理的な接触によって研磨されるにつれて前記第１面１１が削られていく過程によって、その深さｄ１が次第に浅くなる。この時、前記寿命導入時点のグルーブの深さ（Ｇｉ）と前記寿命終結時点のグルーブの深さ（Ｇｆ）を要素とする上記式３の値は、前記研磨可変層１０１の伸び率、引張強度、硬度などの物理的な特性が適切に裏付けられてこそ、前述した範囲を満足することができる。具体的には、前記研磨可変層１０１の物理的物性が適切に裏付けられなければ、前記グルーブの深さｄ１が浅くなるほど、研磨スラリーなどの流動性の変化が研磨性能に及ぼす影響力が大きくなって、全体的な研磨性能が急激に低下する恐れがある。一実施形態に係る前記研磨可変層１０１は、上記式３の値が前述した範囲を満足することにより、これに相応する最適な物理的物性を示すことができ、これに基づいて、前記グルーブの深さｄ１が浅くなっても研磨性能に対するその影響力を最小化して、研磨工程全体にわたって優れた研磨性能を実現することができる。また、前記研磨可変層１０１の使用期間が極大化されることにより、前記研磨パッドの寿命長期化効果を得ることができる。
図１を参照すれば、前記グルーブ１４の幅ｗ１は、前記研磨工程中に前記第１面１１と研磨対象の被研磨面との物理的な接触面積の大きさに影響を与えることができる。これにより、研磨対象の種類；前記研磨液または研磨スラリーの種類；および目的の研磨性能などに応じて前記グルーブ１４の幅ｗ１を適切に設計して、必要な研磨性能を実現することができる。例えば、前記グルーブ１４の幅ｗ１は、約０．２ｍｍ～約１．０ｍｍであってもよく、例えば、約０．３ｍｍ～約０．８ｍｍであってもよく、例えば、約０．４ｍｍ～約０．７ｍｍ、例えば、約０．４ｍｍ～約０．６ｍｍであってもよい。
前記研磨可変層１０１が前記第１面１１に複数のグルーブ１４を含む場合、隣接した２つのグルーブ１４間の間隔で定義される前記グルーブ１４のピッチ（ｐｉｔｃｈ）ｐ１も、前記グルーブ１４の幅ｗ１と同じ脈絡下に適切に設計されて、必要な研磨性能の実現に寄与することができる。例えば、前記グルーブ１４のピッチｐ１は、約１．５ｍｍ～約５．０ｍｍであってもよく、例えば、約１．５ｍｍ～約４．０ｍｍであってもよく、例えば、約１．５ｍｍ～約３．０ｍｍであってもよい。
前記グルーブの幅ｗ１およびピッチｐ１の数値範囲は、研磨工程中に実質的に変化がほとんどない構造的構成であるが、例えば、それぞれの範囲は、前記研磨可変層１０１の寿命導入時点を基準として測定した値であってもよい。
前記研磨可変層１０１が前記第１研磨可変性指数、前記第２研磨可変性指数および前記第３研磨可変性指数の少なくとも１つを満足し、前記研磨不変層１０２が前述した組成で構成されることにより、これらの積層構造を適用した前記研磨層１０が研磨率、研磨平坦度および欠陥防止の面で同時に目的とする研磨性能を確保するのに有利であり得る。
図３は、一実施形態に係る前記研磨パッド１１０の断面を概略的に示す図である。図３を参照すれば、前記研磨パッド１１０は、前記研磨層１０の一面にクッション層２０をさらに含むことができる。この時、前記研磨層１０の第２面１２は、前記クッション層２０に対する付着面として機能することができる。
前記クッション層２０は、前記研磨パッド１１０に衝撃吸収性を付与することができる。後述する半導体素子の製造方法を考慮する時、研磨面である前記第１面１１に研磨対象である半導体基板の被研磨面が直接または間接的に接触して研磨過程が進行するが、この時、研磨目的に応じて所定の加圧条件が適用可能である。前記クッション層２０は、前記研磨パッド１１０の厚さ方向に対して適切な弾性力を付与して、このような加圧条件下で進行する研磨工程中の被研磨面上のスクラッチ（ｓｃｒａｔｃｈ）などの欠陥発生を最小化し、被研磨面の研磨平坦度を大きく向上させるのに寄与することができる。
前記クッション層２０は、不織布またはスエード（Ｓｕｅｄｅ）を含むことができるが、これに限定されるものではない。
一実施形態において、前記クッション層２０は、不織布を含むことができる。前記「不織布」は、製織されない繊維の３次元網状構造体を意味する。具体的には、前記クッション層２０は、不織布および前記不織布に含浸された樹脂を含むことができる。
前記不織布は、例えば、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維、およびこれらの組み合わせからなる群より選択された１つを含む繊維の不織布であってもよい。
前記不織布に含浸された樹脂は、例えば、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、およびこれらの組み合わせからなる群より選択された１つを含むことができる。
一実施形態において、前記クッション層２０は、ポリウレタン樹脂を含む樹脂が含浸されたポリエステル繊維を含む繊維の不織物を含むことができる。前記クッション層２０としてこのような材質の樹脂および不織物を適用することにより、前記研磨可変層１０１および前記研磨不変層１０２が適用された前記研磨層１０との積層組み合わせが、目的とする研磨性能の実現においてより有利であり得る。
一実施形態において、前記クッション層２０は、その厚さが約０．５ｍｍ～約２．５ｍｍ、例えば、約０．８ｍｍ～約２．５ｍｍ、例えば、約１．０ｍｍ～約２．５ｍｍ、例えば、約１．０ｍｍ～約２．０ｍｍ、例えば、約１．２ｍｍ～約１．８ｍｍであってもよい。
図３を参照すれば、一実施形態に係る前記研磨パッド１１０は、前記研磨層１０と前記クッション層２０とを付着させるための第１接着層３０をさらに含むことができる。前記第１接着層３０は、例えば、熱融着（ｈｏｔ－ｍｅｌｔ）接着剤を含むことができる。具体的には、前記第１接着層３０は、ウレタン系接着剤、シリコーン系接着剤、アクリル系接着剤、およびこれらの組み合わせからなる群より選択された１つを含むことができるが、これに限定されるものではない。
図３を参照すれば、前記研磨パッド１１０は、定盤付着のための第２接着層４０をさらに含むことができる。前記第２接着層４０は、前記研磨パッド１１０と研磨装置の定盤とを付着させるための媒介層であって、例えば、感圧接着剤（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ａｄｈｅｓｉｖｅ、ＰＳＡ）に由来できるが、これに限定されるものではない。
一実施形態において、前記研磨パッド１１０の圧縮率は、約０．３％～約１．８％、例えば、約０．３％～１．６％、例えば、０．３％～１．４％、例えば、約０．５％～１．４％、例えば、約０．７％～約１．４％、例えば、約０．９％超過、約１．２％以下であってもよい。前記研磨パッド１１０は、前述のように厚さ方向の細分化された構造的設計により前記範囲の圧縮率を実現することができ、前記第１面１１を介してこれに相応する弾性力を被研磨面に伝達することにより、欠陥防止性能を極大化するという利点を得ることができる。
以下、前記研磨パッド１１０を製造する方法に関して説明する。
前記研磨パッド１１０は、研磨面である第１面１１と、前記第１面１１の裏面である第２面１２と、前記第１面１１と前記第２面１２との間の少なくとも１つの分離可能界面１３とを含む研磨層１０を製造するステップを含み、前記研磨層１０を製造するステップは、前記第１面１１から前記分離可能界面１３までの領域である少なくとも１つの研磨可変層１０１を製造するステップと、前記分離可能界面１３から前記第２面１２までの領域である少なくとも１つの研磨不変層１０２を製造するステップと、前記研磨可変層１０１と前記研磨不変層１０２とを積層しかつ、前記分離可能界面１３を積層界面として積層するステップとを含み、前記研磨不変層１０２を製造するステップは、水酸基価（Ｈｙｄｒｏｘｙｌ ｎｕｍｂｅｒ、ＯＨ－Ｖａｌｕｅ）が２００ｍｇＫＯＨ／ｇ～９００ｍｇＫＯＨ／ｇの第１ポリオールを含む第１アルコール成分および第１イソシアネート成分を反応させて第１ウレタン系プレポリマーを製造するステップと、前記第１ウレタン系プレポリマーを含む第１組成物を硬化するステップとを含む製造方法により製造できる。
他の側面で説明すれば、前記研磨パッド１１０は、研磨面である第１面１１と、前記第１面１１の裏面である第２面１２と、前記第１面１１と前記第２面１２との間の少なくとも１つの分離可能界面１３とを含む研磨層１０を製造するステップを含み、前記研磨層１０を製造するステップは、前記第１面１１から前記分離可能界面１３までの領域である少なくとも１つの研磨可変層１０１を製造するステップと、前記分離可能界面１３から前記第２面１２までの領域である少なくとも１つの研磨不変層１０２を製造するステップと、前記研磨可変層１０１と前記研磨不変層１０２とを積層しかつ、前記分離可能界面１３を積層界面として積層するステップとを含み、前記研磨不変層１０２を製造するステップは、水酸基価（Ｈｙｄｒｏｘｙｌ ｎｕｍｂｅｒ、ＯＨ－Ｖａｌｕｅ）が２００ｍｇＫＯＨ／ｇ～９００ｍｇＫＯＨ／ｇの第１ポリオールを含む第１アルコール成分および第１イソシアネート成分を反応させて第１ウレタン系プレポリマーを製造するステップと、前記第１ウレタン系プレポリマーを含む第１組成物を硬化するステップとを含む製造方法により製造できる。
前記研磨可変層１０１、前記研磨不変層１０２および前記分離可能界面１０３のそれぞれについての事項は、すべて前記研磨パッド１１０に関して前述したものと同一である。また、前記第１ポリオール、前記第１アルコール成分、前記第１イソシアネート成分、前記第１ウレタン系プレポリマーおよび前記第１組成物に関連するそれぞれの事項は、前記研磨パッド１１０に関して前述したすべての事項とその技術的利点が前記研磨パッドの製造方法にすべて統合適用可能である。
前記研磨可変層１０１および前記研磨不変層１０２を積層するステップは、両面接着剤で積層するステップであってもよい。前記両面接着剤は、相互接着可能なものであれば特に限定されないが、例えば、アクリル系接着剤、ウレタン系接着剤、およびこれらの組み合わせからなる群より選択された１つを含むことができる。これによって前記研磨可変層１０１および前記研磨不変層１０２の積層界面が前記分離可能界面１３として機能することができる。
一実施形態において、前記研磨不変層１０２を製造するステップは、研磨パッドの廃棄物から前記第１ポリオールを製造するステップをさらに含むことができる。前記第１ポリオールは、前述した水酸基価の範囲を満足する場合であれば特に限定されないが、例えば、前記研磨パッドの廃棄物に由来する場合、同一の用途に使用される廃棄物に由来したという点から、技術的目的に符合する物性の実現がより容易であり得、これとともに環境配慮技術の実現が可能である。前記「研磨パッド廃棄物」は、前述のように、研磨工程で使用された後に廃棄される研磨パッド；または研磨パッドを製造する過程で捨てられる副産物を意味することができる。
例えば、前記研磨パッドの廃棄物から前記第１ポリオールを製造するステップは、前記研磨パッドの廃棄物を粉砕して粉砕物を得るステップと、前記粉砕物を加水分解して前記第１ポリオールを得るステップとを含むことができる。
前記粉砕物は、その平均粒径が約２０μｍ～約３．０ｍｍであってもよく、例えば、約５０μｍ～約２．０ｍｍであってもよく、例えば、約１００μｍ～約２．０ｍｍであってもよく、例えば、約５００μｍ～約２．０ｍｍであってもよい。このような大きさに粉砕することにより、後続して加水分解する過程で目的水準の水酸基価と分子量を有するポリオールを高い収率で得るのに有利であり得る。前記粉砕物の平均粒径は、断面を基準として測定した直径の数平均値であって、前記粒子の２次元的投影像から得ることができる。前記投影像を得る方法は特に限定されないが、例えば、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ、Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）や透過電子顕微鏡（ＴＥＭ、Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）を用いて得ることができる。
前記粉砕物を加水分解して前記第１ポリオールを得るステップは、前記粉砕物に少なくとも１種のアルコールを含む加水分解用組成物を処理するステップと、前記加水分解用組成物が処理された粉砕物を１３０℃～２００℃の温度条件下で反応させるステップとを含むことができる。このような条件で前記粉砕物を処理することにより、前記研磨パッド廃棄物を構成していた高分子鎖が所定の単位に分解されて少なくとも２以上の末端水酸基（－ＯＨ）を有しかつ、目的とする所定の水酸基価を有する第１ポリオールが製造できる。
一実施形態において、前記粉砕物に対する前記加水分解用組成物の重量比は、約１：０．５～約１：６、例えば、約１：０．８～約１：６、例えば、約１：０．８～約１：５、例えば、約１：１～約１：４、例えば、約１：１～１：３であってもよい。
一実施形態において、前記加水分解用組成物が処理された粉砕物を１３０℃～２００℃の温度条件下で反応させるステップは、粉砕物の量に応じて反応時間が調節可能であるが、例えば、約１時間～約８時間行われる。
前記加水分解用組成物が処理された粉砕物を反応させる温度は、例えば、約１３０℃～約２００℃、例えば、約１４０℃～約２００℃、例えば、約１５０℃～約２００℃、例えば、約１６０℃～約２００℃、例えば、約１６０℃～約１９０℃であってもよい。
一実施形態において、前記加水分解用組成物は、ジエチレングリコール（ＤＥＧ）を含むことができる。
一実施形態において、前記第１ポリオールを得るステップは、必要に応じて、触媒を投入するステップをさらに含むことができる。
前記研磨パッド廃棄物を前述のように加工することにより、約２００ｍｇＫＯＨ／ｇ～約９００ｍｇＫＯＨ／ｇの水酸基価を有する第１ポリオールを得ることができる。例えば、前記第１ポリオールは、水酸基価（Ｈｙｄｒｏｘｙｌ ｎｕｍｂｅｒ、ＯＨ－Ｖａｌｕｅ）が約３００ｍｇＫＯＨ／ｇ～約９００ｍｇＫＯＨ／ｇ、例えば、約３００ｍｇＫＯＨ／ｇ～約８００ｍｇＫＯＨ／ｇ、例えば、約３００ｍｇＫＯＨ／ｇ～約７５０ｍｇＫＯＨ／ｇであってもよく、例えば、約４５０ｍｇＫＯＨ／ｇ～約６５０ｍｇＫＯＨ／ｇであってもよい。前記第１ポリオールとしてこのような水酸基価を有するポリオールを使用する場合、これに由来する前記研磨不変層の物理的および／または機械的物性が前記研磨可変層とともに使用される場合、研磨性能の実現に有利であり得る。また、前記第１ポリオールが再生ポリオールとして前記研磨パッド廃棄物から加工取得されるのにより有利であり得る。
前記第１ポリオールを含む前記第１アルコール成分および前記第１イソシアネート成分を反応させて前記第１ウレタン系プレポリマーを製造することができる。前記第１アルコール成分および前記第１イソシアネート成分それぞれについての事項は、すべて前記研磨パッドに関してこれについて前述した事項およびその技術的利点がすべて前記研磨パッドの製造方法に統合適用可能である。前記第１ウレタン系プレポリマーを製造するステップは、約６０℃～約１００℃、例えば、約６０℃～約９０℃、例えば、約７０℃～約９０℃、例えば、約７０℃～約８０℃で行われる。このような温度範囲で前記第１アルコール成分と前記第１イソシアネート成分とを反応させることにより、適正長さの分子鎖を有しかつ、後続する硬化過程で硬化して最適な物理的／機械的物性を実現できるイソシアネート基の含有量（ＮＣＯ％）を満足する第１ウレタン系プレポリマーを得るのにより有利であり得る。
前記第１組成物中のイソシアネート基の含有量（ＮＣＯ％）が約８重量％～２０重量％、例えば、約８重量％～約１８重量％、例えば、約８重量％～約１５重量％、例えば、約９重量％～約１５重量％、例えば、約１０重量％～約１５重量％、例えば、約１０重量％超過、約１５重量％以下であってもよい。前記第１組成物の「イソシアネート基の含有量（ＮＣＯ％）」は、前記組成物中に反応せずに遊離反応基として存在するイソシアネート基（－ＮＣＯ）の重量の百分率を意味する。前記第１組成物のＮＣＯ％は、後述する第１硬化剤および第１発泡剤を除いた第１組成物の総重量を基準として算定される。
前記第１組成物の粘度は、約８０℃で約１００ｃｐｓ～約１，０００ｃｐｓであってもよく、例えば、約２００ｃｐｓ～約８００ｃｐｓであってもよく、例えば、約２００ｃｐｓ～約６００ｃｐｓであってもよく、例えば、約２００ｃｐｓ～約５５０ｃｐｓであってもよく、例えば、約３００ｃｐｓ～約５００ｃｐｓであってもよい。このような粘度範囲を満足することにより、前記第１組成物が後続して硬化する過程で適切な流れ性を有することができ、ボイド（ｖｏｉｄ）なく均一な硬化物に製造されるのに容易であり得る。
前記研磨不変層を製造するステップは、前記第１ウレタン系プレポリマーを含む第１組成物に第１硬化剤、第１発泡剤、およびこれらの組み合わせからなる群より選択された１つを混合するステップをさらに含むことができる。前記第１硬化剤および前記第１発泡剤に関する各事項は、前記研磨パッドに関して前述した具体的事項およびその技術的利点がすべて前記研磨パッドの製造方法に統合適用可能である。
この時、一実施形態において、前記第１発泡剤が前記固相発泡剤を含み、前記第１組成物に前記固相発泡剤を混合して第１－１組成物を製造するステップと、前記第１－１組成物に前記第１硬化剤を混合して第１－２組成物を製造するステップと、を含むことができる。このように、固相発泡剤の混合後に硬化剤を混合する順序で進行させる場合、前記第１組成物を硬化に適した粘度を有するように製造するのに容易であり、前記固相発泡剤の分散性を向上させて最終的に均一な気孔構造を確保するのに有利であり得る。
例えば、前記第１－１組成物の粘度は、約８０℃で約１，０００ｃｐｓ～約２，０００ｃｐｓであってもよく、例えば、約１，０００ｃｐｓ～約１，８００ｃｐｓであってもよく、例えば、約１，０００ｃｐｓ～約１，６００ｃｐｓであってもよく、例えば、約１，０００ｃｐｓ～約１，５００ｃｐｓであってもよい。このような粘度範囲を満足することにより、追加成分を混合して最終的な前記第２組成物の密度を前述した範囲に調節するのにより効率的であり得る。
一実施形態において、前記研磨不変層を製造するステップは、前記第１発泡剤が気相発泡剤を含み、前記第１－２組成物に前記気相発泡剤を注入するステップをさらに含むことができる。この時、前記気相発泡剤は、前記第１硬化剤と同時に注入されてもよく、相互順次に注入されてもよい。前記気相発泡剤は、前記固相発泡剤の注入後に、最終気孔構造の調節のために、必要に応じて選択的に使用可能である。
前記第１－２組成物に前記気相発泡剤を注入する場合、例えば、前記気相発泡剤の注入速度は、約０．８Ｌ／ｍｉｎ～約２．０Ｌ／ｍｉｎ、例えば、約０．８Ｌ／ｍｉｎ～約１．８Ｌ／ｍｉｎ、例えば、約０．８Ｌ／ｍｉｎ～約１．７Ｌ／ｍｉｎ、例えば、約１．０Ｌ／ｍｉｎ～約２．０Ｌ／ｍｉｎ、例えば、約１．０Ｌ／ｍｉｎ～約１．８Ｌ／ｍｉｎ、例えば、約１．０Ｌ／ｍｉｎ～約１．７Ｌ／ｍｉｎであってもよい。
一実施形態において、前記第１組成物を硬化するステップは、第１温度に予熱されたモールドを用意するステップと、前記予熱されたモールドに前記第１組成物を注入して硬化させるステップと、硬化した前記第１組成物を前記第１温度より高い第２温度条件下で後硬化させるステップと、を含むことができる。
一実施形態において、前記第１温度（Ｔ１）と前記第２温度（Ｔ２）との温度差（Ｔ２－Ｔ１）は、約１０℃～約４０℃であってもよく、例えば、約１０℃～約３５℃であってもよく、例えば、約１５℃～約３５℃であってもよい。
一実施形態において、前記第１温度は、約６０℃～約１００℃、例えば、約６５℃～約９５℃、例えば、約７０℃～約９０℃であってもよい。一実施形態において、前記第２温度は、約１００℃～約１３０℃であってもよく、例えば、約１００℃～１２５℃であってもよく、例えば、約１００℃～約１２０℃であってもよい。
前記第１組成物を硬化するにあたり、前述のように、多段温度条件を適用する場合、これにより製造された前記研磨不変層１０２が前記研磨可変層１０１との相溶性の面で適切な機械的物性を確保するのにより有利であり得る。
前記第１組成物を硬化させるステップにおいて、前記予熱されたモールドに前記第１組成物を注入して硬化させるステップは、約５分～約６０分、例えば、約５分～約４０分、例えば、約５分～約３０分、例えば、約５分～約２５分間行われる。
硬化した前記第１組成物を前記第１温度より高い第２温度条件下で後硬化させるステップは、約５時間～約３０時間、例えば、約５時間～約２５時間、例えば、約５時間～約２０時間、例えば、約５時間～約１５時間、例えば、約８時間～約１２時間行われる。
前記第１組成物を硬化させるステップにおいて、前記モールドは、横約５００ｍｍ～約１，５００ｍｍ、縦約５００ｍｍ～約１，５００ｍｍ、高さ約１ｍｍ～１，０００ｍｍの大きさのモールドであってもよい。一実施形態において、前記モールドの高さは、約１ｍｍ～約１０ｍｍであってもよい。他の実施形態において、前記モールドの高さは、約３００ｍｍ～約１，０００ｍｍであってもよい。
前記研磨不変層を製造するステップは、前記第１組成物の硬化物を目的の厚さに加工するステップをさらに含むことができる。前記第１組成物を硬化させるステップにおいて、前記モールドの高さによって１つの硬化物から複数の研磨不変層を製造してもよく、１つの硬化物から単一の研磨不変層を製造してもよい。例えば、前記モールドの高さが約１ｍｍ～約１０ｍｍの場合、前記モールドから吐出される前記第１組成物の硬化物１つに対して１つの研磨不変層を製造することができる。この時、前記第１組成物の硬化物を目的の厚さに加工するステップは、表面処理を主目的とする旋削（ｌｉｎｅ ｔｕｒｎｉｎｇ）ステップであってもよい。例えば、前記モールドの高さが約３００ｍｍ～約１，０００ｍｍの場合、前記モールドから吐出される前記第１組成物の硬化物１つに対して複数の研磨不変層を製造することができる。この時、前記第１組成物の硬化物を目的の厚さに加工するステップは、複数の研磨不変層を区画することを主目的とする切断（ｃｕｔｔｉｎｇ）ステップであってもよい。
前記研磨パッド１１０を製造する方法は、前記研磨可変層１０１を製造するステップを含み、前記研磨可変層１０１を製造するステップは、第２ウレタン系プレポリマーを含む第２組成物を製造するステップと、前記第２組成物を硬化するステップとを含むことができる。前記第２組成物および前記第２ウレタン系プレポリマーに関する事項は、すべて前記研磨パッド１１０に関して前述したものと同一である。
一実施形態において、前記第２組成物を製造するステップは、水酸基価（Ｈｙｄｒｏｘｙｌ ｎｕｍｂｅｒ、ＯＨ－Ｖａｌｕｅ）が５０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上、２００ｍｇＫＯＨ／ｇ未満の第２ポリオールを含む第２アルコール成分；および第２イソシアネート成分を反応させて前記第２ウレタン系プレポリマーを製造するステップをさらに含むことができる。前記第２ポリオール、前記第２アルコール成分および前記第２イソシアネート成分それぞれに関する事項は、前記研磨パッドに関してこれについて前述した具体例とその技術的利点が前記研磨パッドの製造方法にすべて統合適用可能である。前記第２ウレタン系プレポリマーを製造するステップは、約６０℃～約１００℃、例えば、約６０℃～約９０℃、例えば、約７０℃～約９０℃、例えば、約７５℃～約８６℃で行われる。このような温度範囲で前記第２イソシアネート成分と前記第２アルコール成分とを反応させることにより、適正長さの分子鎖を有しかつ、後続する硬化過程で硬化して最適な物理的／機械的物性を実現できるイソシアネート基の含有量（ＮＣＯ％）を満足する第２ウレタン系プレポリマーを得るのにより有利であり得る。
前記第２ウレタン系プレポリマーを含む前記第２組成物の粘度は、約８０℃で約１００ｃｐｓ～約１，０００ｃｐｓであってもよく、例えば、約２００ｃｐｓ～約８００ｃｐｓであってもよく、例えば、約２００ｃｐｓ～約６００ｃｐｓであってもよく、例えば、約２００ｃｐｓ～約５５０ｃｐｓであってもよく、例えば、約３００ｃｐｓ～約５００ｃｐｓであってもよい。このような粘度範囲を満足することにより、後続する工程上、前記研磨可変層１０１の製造効率が向上し、硬化して適正硬度および密度を確保するのに有利であり得る。
前記第２組成物を製造するステップは、前記第２ウレタン系プレポリマーを含む前記第２組成物に前記第２硬化剤および前記第２発泡剤を混合するステップをさらに含むことができる。前記第２硬化剤および前記第２発泡剤に関する事項は、すべて前記研磨パッド１１０に関して前述したものと同一である。前記第２硬化剤および前記第２発泡剤は、同時に投入されてもよく、順次に投入されてもよい。
前記第２発泡剤が固相発泡剤を含む場合、前記第２組成物を製造するステップは、前記第２ウレタン系プレポリマーおよび前記固相発泡剤を混合して第２－１組成物を製造するステップと、前記第２－１組成物と前記第２硬化剤とを混合して第２－２組成物を製造するステップとを含むことができる。
前記第２－１組成物の粘度は、約８０℃で約１，０００ｃｐｓ～約２，０００ｃｐｓであってもよく、例えば、約１，０００ｃｐｓ～約１，８００ｃｐｓであってもよく、例えば、約１，０００ｃｐｓ～約１，６００ｃｐｓであってもよく、例えば、約１，０００ｃｐｓ～約１，５００ｃｐｓであってもよい。このような粘度範囲を満足することにより、追加成分を混合して最終的な前記第２組成物の密度を前述した範囲に調節するのにより効率的であり得る。
前記第２発泡剤が気相発泡剤を含む場合、前記第２組成物を製造するステップは、前記第２－２組成物に気相発泡剤を注入するステップを含むことができる。
例えば、前記気相発泡剤の注入速度は、約０．８Ｌ／ｍｉｎ～約２．０Ｌ／ｍｉｎ、例えば、約０．８Ｌ／ｍｉｎ～約１．８Ｌ／ｍｉｎ、例えば、約０．８Ｌ／ｍｉｎ～約１．７Ｌ／ｍｉｎ、例えば、約１．０Ｌ／ｍｉｎ～約２．０Ｌ／ｍｉｎ、例えば、約１．０Ｌ／ｍｉｎ～約１．８Ｌ／ｍｉｎ、例えば、約１．０Ｌ／ｍｉｎ～約１．７Ｌ／ｍｉｎであってもよい。
一実施形態において、前記第２組成物を硬化するステップは、第１温度に予熱されたモールドを用意するステップと、前記予熱されたモールドに前記第２組成物を注入して硬化させるステップと、硬化した前記第２組成物を前記第１温度より高い第２温度条件下で後硬化するステップと、を含むことができる。
一実施形態において、前記第１温度（Ｔ１）と前記第２温度（Ｔ２）との温度差（Ｔ２－Ｔ１）は、約１０℃～約４０℃であってもよく、例えば、約１０℃～約３５℃であってもよく、例えば、約１５℃～約３５℃であってもよい。
一実施形態において、前記第１温度は、約６０℃～約１００℃、例えば、約６５℃～約９５℃、例えば、約７０℃～約９０℃であってもよい。一実施形態において、前記第２温度は、約１００℃～約１３０℃であってもよく、例えば、約１００℃～１２５℃であってもよく、例えば、約１００℃～約１２０℃であってもよい。
前記第２組成物を硬化するにあたり、前述のように多段温度条件を適用する場合、これにより製造された前記研磨可変層１０１が目的とする硬度、引張強度および伸び率などの物理的／機械的物性を確保するのにより有利であり得る。
前記第２組成物を硬化させるステップにおいて、前記予熱されたモールドに前記第２組成物を注入して硬化させるステップは、約５分～約６０分、例えば、約５分～約４０分、例えば、約５分～約３０分、例えば、約５分～約２５分間行われる。
硬化した前記第２組成物を前記第１温度より高い第２温度条件下で後硬化するステップは、約５時間～約３０時間、例えば、約５時間～約２５時間、例えば、約１０時間～約３０時間、例えば、約１０時間～約２５時間、例えば、約１２時間～約２４時間、例えば、約１５時間～約２４時間行われる。
前記研磨パッド１１０を製造する方法は、前記第１面１１を加工するステップをさらに含むことができる。
前記第１面１１を加工するステップは、前記第１面１１上にグルーブ（ｇｒｏｏｖｅ）を形成するステップ（１）；前記第１面１１を旋削（ｌｉｎｅ ｔｕｒｎｉｎｇ）するステップ（２）；および前記第１面１１を粗面化するステップ（３）；の少なくとも１つのステップを含むことができる。
前記ステップ（１）において、前記グルーブ（ｇｒｏｏｖｅ）は、前記第１面１１上の前記研磨可変層１０１の中心から末端（ｅｄｇｅ）に至るまで所定の間隔で離隔形成される同心円状グルーブ；および前記第１面１１上の前記研磨可変層１０１の中心から末端（ｅｄｇｅ）まで連続形成される放射状グルーブ、の少なくとも１つを含むことができる。
前記ステップ（２）において、前記旋削（ｌｉｎｅ ｔｕｒｎｉｎｇ）は、切削工具を用いて前記第１面１１を所定の厚さだけ削り出す方法で行われる。
前記ステップ（３）において、前記粗面化は、前記第１面１１をサンディングローラ（Ｓａｎｄｉｎｇ ｒｏｌｌｅｒ）で加工する方法で行われる。
上述のように、前記研磨層１０に前記研磨可変層１０１および前記研磨不変層１０２の積層体を適用することにより、前記研磨層１０の厚さ方向に精密で多様な物性設計が可能であるという利点を確保することができ、前記研磨可変層１０１の前記第１面１１を介して研磨対象の被研磨面に対して優れた研磨性能を提供することができる。
前記研磨パッド１１０を製造する方法は、前記研磨層１０の前記第２面１２上にクッション層２０を積層するステップをさらに含むことができる。前記クッション層２０に関する事項は、前記研磨パッド１１０に関して前述したものと同一である。
一実施形態において、前記クッション層２０を積層するステップは、前記第２面１２上に熱融着接着剤を塗布するステップと、前記クッション層２０の一面上に熱融着接着剤を塗布するステップと、前記第２面１２と前記クッション層２０とを積層しかつ、それぞれの熱融着接着剤が塗布された面が互いに当接するように積層するステップと、加圧または加熱条件下で融着させるステップとを含むことができる。
前記熱融着接着剤は特に限定されないが、例えば、ウレタン系接着剤、シリコーン系接着剤、アクリル系接着剤、およびこれらの組み合わせからなる群より選択された１つを含むことができる。
図３を参照すれば、前記クッション層２０の積層過程において、前記第２面１２上に第１接着層３０が形成される。
一実施形態において、前記研磨パッド１１０の製造方法は、前記クッション層２０の一面上に第２接着層４０を形成するステップをさらに含むことができる。前記第２接着層４０は、前記研磨パッド１１０を研磨装置の定盤上に付着させるための構成であって、例えば、感圧接着剤（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ａｄｈｅｓｉｖｅ、ＰＳＡ）に由来できるが、これに限定されるものではない。
具体的には、一実施形態において、前記第２接着層４０を形成するステップは、前記クッション層２０の前記第２面１２の付着面と反対側の面に感圧接着剤を塗布するステップと、前記感圧接着剤を乾燥させるステップとを含むことができる。
他の実施形態において、前記第２接着層４０を形成するステップは、感圧接着剤を含む接着フィルムを用意するステップと、前記クッション層２０の前記第２面１２の付着面と反対側の面に前記接着フィルムを貼り合わせるステップとを含むことができる。
前述のような製造方法により前記研磨パッド１１０を製造することができ、具体的には、前記研磨可変層１０１および前記研磨不変層１０２の積層構造に起因して厚さ方向の物性が精巧に設計された研磨層を得ることができる。
本発明の他の実施形態において、研磨面を有する研磨層を含む研磨パッドを定盤上に提供するステップと、前記研磨面に研磨対象の被研磨面が当接するように配置した後、加圧条件下、前記研磨パッドと前記研磨対象を互いに相対回転させながら前記研磨対象を研磨させるステップと、を含み、前記研磨層は、前記研磨面を含む研磨可変層と、前記研磨可変層の前記研磨面の裏面側に配置された研磨不変層とを含み、前記研磨不変層が第１ウレタン系プレポリマーを含む第１組成物の硬化物を含み、前記第１ウレタン系プレポリマーは、水酸基価（Ｈｙｄｒｏｘｙｌ ｎｕｍｂｅｒ、ＯＨ－Ｖａｌｕｅ）が２００ｍｇＫＯＨ／ｇ～９００ｍｇＫＯＨ／ｇの第１ポリオールを含む第１アルコール成分；および第１イソシアネート成分の反応生成物である、半導体素子の製造方法を提供する。
前記半導体素子の製造方法において、前記研磨パッドの下位のすべての構成についての事項は、前記研磨パッドに関して前述した具体的事項およびその技術的利点が以下の前記半導体素子の製造方法に関する説明にすべて統合適用されて解釈される。
前記半導体素子の製造方法について前記研磨パッド１１０を適用する場合、前述による前記研磨パッド１１０の構造的および組成的特徴によって実現される最適な物性条件下で優れた品質の半導体素子が生産できる。
具体的には、前記研磨パッド１１０として前記研磨可変層１０１および前記研磨不変層１０２の積層構造を含む研磨層１０を適用し、前記研磨不変層として第１ウレタン系プレポリマーを含む第１組成物の硬化物を含み、前記第１ウレタン系プレポリマーは、水酸基価（Ｈｙｄｒｏｘｙｌ ｎｕｍｂｅｒ、ＯＨ－Ｖａｌｕｅ）が２００ｍｇＫＯＨ／ｇ～９００ｍｇＫＯＨ／ｇの第１ポリオールを含む第１アルコール成分；および第１イソシアネート成分の反応生成物である層を適用することにより、前記研磨パッド１１０を適用した前記半導体素子の製造方法が研磨平坦度、研磨率および欠陥防止の面で優れた研磨結果を確保することができ、環境配慮効果を実現することができる。
前記第１ウレタン系プレポリマーおよびその下位構成に関するすべての事項は、前記研磨パッド１１０に関して前述したものと同一である。
図４は、一実施形態に係る前記半導体素子の製造方法を概略的に示す模式図である。図４を参照すれば、前記研磨パッド１１０は、前記定盤１２０上に提供される。前記研磨パッド１１０が前記定盤１２０上に提供される時、前記研磨層１０の前記第１面１１が最上部面になり、前記第２面１２が前記定盤１２０側に向かうように提供される。
一実施形態において、前記研磨パッド１１０と前記定盤１２０は、接着層を介在して付着できる。例えば、前記接着層は、感圧接着剤（ＰＳＡ）に由来できるが、これに限定されるものではない。
前記半導体素子の製造方法は、前記第１面１１に前記研磨対象１３０の被研磨面が当接するように配置した後、加圧条件下、前記研磨パッド１１０と前記研磨対象１３０を互いに相対回転させながら前記研磨対象１３０を研磨させるステップを含む。
一実施形態において、前記研磨対象１３０は、半導体基板であってもよい。例えば、前記半導体基板の被研磨面は、金属酸化膜；金属窒化膜または金属膜を含むことができる。一実施形態において、前記被研磨面は、金属酸化物、金属窒化物、および金属のうちの１つからなる単一膜であってもよい。他の実施形態において、前記被研磨面は、金属酸化物、金属窒化物、および金属の少なくとも２以上を含む複合膜であってもよい。
前記金属酸化膜、前記金属窒化膜、および前記金属膜それぞれにおける金属成分は、シリコン（Ｓｉ）、銅（Ｃｕ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、およびこれらの組み合わせからなる群より選択された１つを含むことができる。
一実施形態において、前記研磨対象１３０の被研磨面は、シリコン酸化膜からなる単一膜であってもよい。他の実施形態において、前記研磨対象１３０の被研磨面は、銅膜からなる単一膜であってもよい。さらに他の実施形態において、前記研磨対象１３０の被研磨面は、シリコン酸化膜を含む複合膜であってもよい。さらに他の実施形態において、前記研磨対象１３０の被研磨面は、銅膜を含む複合膜であってもよい。
前記研磨対象１３０の被研磨面が前記第１面１１に対して加圧される荷重は、被研磨面の種類および目的に応じて適切に設計可能であるが、例えば、約０．０１ｐｓｉ～約２０ｐｓｉであってもよく、例えば、約０．１ｐｓｉ～約１５ｐｓｉであってもよい。前記研磨パッド１１０は、前述のように、前記研磨可変層１０１および前記研磨不変層１０２の積層構造を適用することにより、厚さ方向に細分化された構造的特徴を有する研磨層を含み、このような構造的特徴により、前記範囲の加圧条件下、前記被研磨面に対して多様な目的に符合する適切な剛性および弾性を提供することができる。その結果、前記研磨対象１３０が半導体基板を含む場合、研磨平坦度および欠陥防止の面で前記半導体基板の最終研磨結果が大きく向上できる。
前記研磨パッド１１０と前記研磨対象１３０は、それぞれの前記第１面１１および被研磨面が当接したまま互いに相対回転することができる。この時、前記研磨対象１３０の回転方向と前記研磨パッド１１０の回転方向は、同一の方向でもよく、反対方向でもよい。前記第１面１１と前記研磨対象１３０の被研磨面は、直接当接してもよく、流動性のあるスラリーなどに含まれた成分を介在して間接的に当接してもよい。前記研磨対象１３０と前記研磨パッド１１０の回転速度は、それぞれ約１０ｒｐｍ～約５００ｒｐｍの範囲で目的に応じて選択可能であり、例えば、約３０ｒｐｍ～約２００ｒｐｍであってもよいが、これに限定されるものではない。前述のように、前記研磨パッド１１０は、厚さ方向に細分化された構造的特徴により多様な目的に符合する研磨性能を提供することができる。前記研磨対象１３０および前記研磨パッド１１０が互いに当接したままそれぞれ前記範囲の回転速度で回転する場合、その遠心力および摩擦力による挙動が前記研磨パッド１１０の構造的特徴と相互連携されて、前記被研磨面に対して研磨平坦度および欠陥防止の面で優れた研磨結果を算出することができる。
前記半導体素子の製造方法において、前記研磨可変層１０１は、上記式１による第１研磨可変性指数（Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ ｖａｒｉａｂｉｌｉｔｙ ｉｎｄｅｘ）が約０．１～約１１．０であってもよい。一実施形態において、前記第１研磨可変性指数は、例えば、約０．１～約９．０、例えば、約０．２～約９．０、例えば、約０．２～約８．５、例えば、約０．２～約８．０、例えば、約０．２～約７．５、例えば、約０．５～約７．５、例えば、約０．８～約７．５、例えば、約０．９～約７．５、例えば、約１．０～約６．０、例えば、約２．０～３．５であってもよい。
前記研磨可変層１０１は、前記研磨パッド１１０を適用した半導体素子の製造方法の研磨工程中に物理的特性および／または化学的特性が変化する領域であって、目的水準の研磨性能を提供する面で所定の寿命を有する。前記研磨可変層１０１の寿命導入時点は、前記研磨可変層１０１自体；または前記研磨パッド１１０が製造された後工程に適用される前までの任意の一時点を意味する。また、前記研磨可変層１０１の寿命終結時点は、前記研磨可変層１０１がそれ以上の研磨性能を実現できず、前記研磨可変層１０１自体；または前記研磨パッド１１０全体の取替が必要な時点を意味する。
前記研磨可変層１０１の寿命導入時点および寿命終結時点それぞれの表面粗さ（Ｒｉ、Ｒｆ）と前記研磨パッド１１０の全体厚さ（Ｔｉ、Ｔｆ）を要素とする上記式１による第１研磨可変性指数は、前記研磨可変層１０１の可変性能を示す指標であって、上記式１の値が前述した範囲となることに相応する可変性を保有することにより、前記研磨可変層１０１が前記研磨層１０の一部として研磨効率に最適化された構造的特徴を有することができ、これと同時に、その寿命全体にわたって一定の研磨性能を実現して、同一品質の半導体素子の大量生産により有利であり得る。
前記Ｔｉは、例えば、約８００μｍ～約５０００μｍ、例えば、約１０００μｍ～約４０００μｍ、例えば、約１０００μｍ～３０００μｍ、例えば、約１５００μｍ～約３０００μｍ、例えば、約１７００μｍ～約２７００μｍ、例えば、約２０００μｍ～約３５００μｍであってもよいが、これに限定されるものではない。
前記Ｒｉは、例えば、約５μｍ～約１５μｍ、例えば、約５μｍ～約１２μｍ、例えば、約５μｍ～１０μｍであってもよいが、これに限定されるものではない。
一実施形態において、前記Ｔｉおよび前記Ｒｉがそれぞれ前述した範囲を満足し、同時に前記第１研磨可変性指数が前述した範囲を満足する場合、前記研磨可変層１０１の構造的特徴および研磨性能実現の面でより有利であり得る。
一実施形態において、前記研磨パッド１１０は、前記第１面１１に前記研磨可変層１０１の全体厚さＤ１より小さいか、これと同一の深さｄ１を有する少なくとも１つのグルーブ（Ｇｒｏｏｖｅ）１４を含むことができる。前記グルーブ１４は、前記研磨パッド１１０を用いた研磨工程中に前記第１面１１上に供給される研磨液または研磨スラリーの流動性を調節するか、前記第１面１１と研磨対象の被研磨面とが直接的に接触する面積の大きさを調節して物理的研磨特性を適切に実現する役割を果たすことができる。
例えば、前記研磨パッド１１０は、前記第１面１１に複数のグルーブ１４を含むことができる。一実施形態において、前記研磨パッド１１０の平面形状は、実質的に円形であってもよく、前記複数のグルーブ１４は、前記研磨パッド１１０の平面上の中心から末端に向かって所定の間隔で離隔配置された同心円状構造であってもよい。他の実施形態において、前記複数のグルーブ１４は、前記研磨パッド１１０の平面上の中心から末端に向かって連続形成された放射状構造であってもよい。さらに他の実施形態において、前記複数のグルーブ１４は、同心円状グルーブおよび放射状グルーブを同時に含むことができる。
前記第１面１１から前記分離可能界面１３までの領域である前記研磨可変層１０１において、前記第１面１１が少なくとも１つのグルーブ１４を含むことができる。この時、前記半導体素子の製造方法において、前記研磨可変層１０１の上記式２による第２研磨可変性指数（Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ ｖａｒｉａｂｉｌｉｔｙ ｉｎｄｅｘ）が約０．１～約３．５であってもよく、例えば、約０．１～約３．３、例えば、約０．１～約３．０、例えば、約０．１～約２．０、例えば、約０．３～約１．８、例えば、約０．５～約１．５、例えば、約０．５～約１．２、例えば、約０．５～１．０であってもよい。
前記研磨可変層１０１の寿命導入時点および寿命終結時点に関する説明は、上記式１による第１研磨可変性指数に関して上述した通りである。前記研磨可変層１０１の前記第２研磨可変性指数が前述した範囲を満足する場合、前記研磨可変層１０１が研磨液または研磨スラリーの流動性の面で最適化された構造を提供することができ、被研磨面に対して提供される直接的な接触面積が適正水準に確保されて、目的範囲の研磨率の確保により有利であり得る。
前記Ｇｉは、例えば、約６００μｍ～約９００μｍであってもよく、例えば、約６５０μｍ～約９００μｍであってもよく、例えば、約７００μｍ～約９００μｍであってもよいが、これに限定されるものではない。
一実施形態において、前記Ｒｉおよび前記Ｇｉがそれぞれ前述した範囲を満足し、同時に前記第２研磨可変性指数が前述した範囲を満足する場合、前記研磨可変層１０１の構造的特徴による研磨性能実現の面でより有利であり得る。
前記第１面１１が前記研磨可変層１０１の全体厚さより小さいか、これと同一の深さを有する少なくとも１つのグルーブ１４を含む場合、前記研磨可変層１０１において、上記式３による前記グルーブ１４の深さ変化率（％）が約２０％～約１００％であってもよい。
図１を参照すれば、前記グルーブ１４の深さｄ１は、前記寿命導入時点の深さ（Ｇｉ）から前記寿命終結時点の深さ（Ｇｆ）に至るまでの研磨工程中に変化する。具体的には、前記グルーブ１４の深さｄ１は、前記第１面１１と研磨対象の被研磨面とが相互物理的な接触によって研磨されるにつれて前記第１面１１が削られていく過程によって、その深さｄ１が次第に浅くなる。この時、前記寿命導入時点のグルーブの深さ（Ｇｉ）と前記寿命終結時点のグルーブの深さ（Ｇｆ）を要素とする上記式３の値は、前記研磨可変層１０１の伸び率、引張強度、硬度などの物理的な特性が適切に裏付けられてこそ、前述した範囲を満足することができる。具体的には、前記研磨可変層１０１の物理的物性が適切に裏付けられなければ、前記グルーブの深さｄ１が浅くなるほど、研磨スラリーなどの流動性の変化が研磨性能に及ぼす影響力が大きくなって、全体的な研磨性能が急激に低下する恐れがある。一実施形態に係る前記研磨可変層１０１は、上記式３の値が前述した範囲を満足することにより、これに相応する最適な物理的物性を示すことができ、これに基づいて、前記グルーブの深さｄ１が浅くなっても研磨性能に対するその影響力を最小化して、前記半導体素子の製造方法による研磨工程全体にわたって優れた研磨性能を実現することができる。
前記研磨パッド１１０が前記第１面１１に少なくとも１つのグルーブを含む場合、前記グルーブ１４の幅ｗ１は、約０．２ｍｍ～約１．０ｍｍであってもよく、例えば、約０．３ｍｍ～約０．８ｍｍであってもよく、例えば、約０．４ｍｍ～約０．７ｍｍであってもよい。前記グルーブ１４の幅が前記範囲を満足することにより、前記研磨対象１３０の被研磨面と前記第１面１１との接触面積の大きさが適切に確保可能であり、前記第１面１１に印加される研磨液または研磨スラリーの流動性が適正水準に確保されて最終研磨性能が優れて実現できる。
前記研磨パッド１１０が前記第１面１１に複数のグルーブ１４を含む場合、隣接した２つのグルーブ１４間の間隔で定義される前記グルーブ１４のピッチ（ｐｉｔｃｈ）ｐ１も、前記グルーブ１４の幅ｗ１と同じ脈絡下に適切に設計されて、前記半導体素子の製造方法において必要な研磨性能の実現に寄与することができる。例えば、前記グルーブ１４のピッチｐ１は、約１．５ｍｍ～約５．０ｍｍであってもよく、例えば、約１．５ｍｍ～約４．０ｍｍであってもよく、例えば、約１．５ｍｍ～約３．０ｍｍであってもよい。
図４を参照すれば、一実施形態において、前記半導体素子の製造方法は、前記研磨パッド１１０の前記第１面１１上に研磨スラリー１５０を供給するステップをさらに含むことができる。例えば、前記研磨スラリー１５０は、供給ノズル１４０を介して前記第１面１１上に供給される。
前記供給ノズル１４０を介して噴射される研磨スラリー１５０の流量は、約１０ｍｌ／分～約１，０００ｍｌ／分であってもよく、例えば、約１０ｍｌ／分～約８００ｍｌ／分であってもよく、例えば、約５０ｍｌ／分～約５００ｍｌ／分であってもよいが、これに限定されるものではない。
前記研磨スラリー１５０は、シリカスラリーまたはセリアスラリーを含むことができるが、これに限定されるものではない。
図４を参照すれば、前記研磨対象１３０は、研磨ヘッド（Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ Ｈｅａｄ）１６０に装着された状態で、前記第１面１１に所定の荷重で加圧されながら研磨される。前記研磨対象１３０は、前記研磨ヘッド１６０に装着される時、その被研磨面が前記第１面１１に向かうように装着される。前記研磨対象１３０の被研磨面が前記第１面１１に対して加圧される荷重は、被研磨面の種類および目的に応じて適切に設計可能であるが、例えば、約０．０１ｐｓｉ～約２０ｐｓｉであってもよく、例えば、約０．１ｐｓｉ～約１５ｐｓｉであってもよい。
一実施形態において、前記半導体素子の製造方法は、前記研磨パッド１１０の前記第１面１１を研磨に適した状態に維持させるために、前記研磨対象１３０の研磨と同時に、コンディショナ１７０を介して前記第１面１１を加工するステップをさらに含むことができる。
前記コンディショナ１７０は、所定の回転速度で回転しながら前記第１面１１に対して加圧作用をして、前記第１面１１を粗面化する役割を果たすことができる。前記コンディショナ１７０の回転速度は、例えば、約５０ｒｐｍ～約１５０ｒｐｍであってもよく、例えば、約８０ｒｐｍ～約１２０ｒｐｍであってもよい。前記コンディショナ１７０の回転による表面処理により前記第１面１１が研磨工程全体にわたって最適な表面状態を維持することができ、研磨寿命が長期化される効果を得ることができる。
前記コンディショナ１７０の前記第１面１１に対する加圧圧力は、例えば、約１ｌｂｆ～約１２ｌｂｆ、例えば、約３ｌｂｆ～約９ｌｂｆであってもよい。前記コンディショナ１７０をこのような条件下で加圧して行う表面処理により前記第１面１１が研磨工程全体にわたって最適な表面状態を維持することができ、研磨寿命が長期化される効果を得ることができる。
以下、本発明の具体的な実施例を提示する。ただし、下記記載の実施例は本発明を具体的に例示または説明するためのものに過ぎず、これによって本発明の権利範囲が制限解釈されず、本発明の権利範囲は特許請求の範囲によって定められる。
＜実施例および比較例＞
実施例１
２，４－トルエンジイソシアネート（２，４－ＴＤＩ）１００重量部対比、２，６－トルエンジイソシアネート（２，６－ＴＤＩ）２５重量部および４，４'－ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート（Ｈ１２ＭＤＩ）１４重量部を混合して第２イソシアネート成分を用意した。前記第２イソシアネート成分全体１００重量部対比、重量平均分子量が１，０００（±５０）ｇ／ｍｏｌであり、水酸基価（ＯＨ－ｖ）が１１２（±１０）ｍｇＫＯＨ／ｇであるポリエーテル系第２ポリオール１３０重量部を用意し、前記イソシアネート成分全体１００重量部対比、重量平均分子量（Ｍｗ）が１０６ｇ／ｍｏｌであるジエチレングリコール（ＤＥＧ）１４重量部を混合して第２アルコール成分を用意した。前記イソシアネート成分および前記ポリオール成分を含む混合原料を４口フラスコに投入後、８０℃で反応させて、第２ウレタン系プレポリマーを含む第２組成物を用意した。前記第２組成物中のイソシアネート基の含有量（ＮＣＯ％）は９重量％に製造された。前記第２組成物に、第２硬化剤としてアミン基（－ＮＨ２）反応基を有する４，４'－メチレンビス（２－クロロアニリン）（ＭＯＣＡ）を混合しかつ、前記第２組成物中のＮＣＯ基に対する前記ＭＯＣＡのＮＨ２基のモル比が１：０．９６となるように混合した。また、前記第２組成物全体１００重量部対比、第２発泡剤として膨張性粒子の固相発泡剤（Ａｋｚｏｎｏｂｅｌ社）１．０重量部およびシリコーン系界面活性剤（ＯＦＸ－１９３）１．０重量部を混合した。前記第２組成物を、横１，０００ｍｍ、縦１，０００ｍｍ、高さ３ｍｍであり、９０℃に予熱されたモールドに注入しかつ、１０ｋｇ／ｍｉｎの吐出速度で注入し、同時に気相発泡剤として窒素（Ｎ２）気体を１．０Ｌ／ｍｉｎの注入速度で前記第２組成物の注入時間と同一時間注入した。次いで、前記第２組成物を１１０℃の温度条件下で後硬化反応してシートを製造した。前記シートを旋削（ｌｉｎｅ ｔｕｒｎｉｎｇ）加工し、表面が幅（ｗｉｄｔｈ、ｗ１）０．５ｍｍ、ピッチ（ｐｉｔｃｈ、ｐ１）３．０ｍｍ、深さ（ｄｅｐｔｈ、ｄ１）０．８５ｍｍである同心円状グルーブを加工して、厚さ１．０ｍｍの研磨可変層を製造した。
実施例１
２，４－トルエンジイソシアネート（２，４－ＴＤＩ）１００重量部対比、２，６－トルエンジイソシアネート（２，６－ＴＤＩ）２５重量部および４，４'－ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート（Ｈ１２ＭＤＩ）１４重量部を混合して第２イソシアネート成分を用意した。前記第２イソシアネート成分全体１００重量部対比、重量平均分子量が１，０００（±５０）ｇ／ｍｏｌであり、水酸基価（ＯＨ－ｖ）が１１２（±１０）ｍｇＫＯＨ／ｇであるポリエーテル系第２ポリオール１３０重量部を用意し、前記イソシアネート成分全体１００重量部対比、重量平均分子量（Ｍｗ）が１０６ｇ／ｍｏｌであるジエチレングリコール（ＤＥＧ）１４重量部を混合して第２アルコール成分を用意した。前記イソシアネート成分および前記ポリオール成分を含む混合原料を４口フラスコに投入後、８０℃で反応させて、第２ウレタン系プレポリマーを含む第２組成物を用意した。前記第２組成物中のイソシアネート基の含有量（ＮＣＯ％）は９重量％に製造された。前記第２組成物に、第２硬化剤としてアミン基（－ＮＨ２）反応基を有する４，４'－メチレンビス（２－クロロアニリン）（ＭＯＣＡ）を混合しかつ、前記第２組成物中のＮＣＯ基に対する前記ＭＯＣＡのＮＨ２基のモル比が１：０．９６となるように混合した。また、前記第２組成物全体１００重量部対比、第２発泡剤として膨張性粒子の固相発泡剤（Ａｋｚｏｎｏｂｅｌ社）１．０重量部およびシリコーン系界面活性剤（ＯＦＸ－１９３）１．０重量部を混合した。前記第２組成物を、横１，０００ｍｍ、縦１，０００ｍｍ、高さ３ｍｍであり、９０℃に予熱されたモールドに注入しかつ、１０ｋｇ／ｍｉｎの吐出速度で注入し、同時に気相発泡剤として窒素（Ｎ２）気体を１．０Ｌ／ｍｉｎの注入速度で前記第２組成物の注入時間と同一時間注入した。次いで、前記第２組成物を１１０℃の温度条件下で後硬化反応してシートを製造した。前記シートを旋削（ｌｉｎｅ ｔｕｒｎｉｎｇ）加工し、表面が幅（ｗｉｄｔｈ、ｗ１）０．５ｍｍ、ピッチ（ｐｉｔｃｈ、ｐ１）３．０ｍｍ、深さ（ｄｅｐｔｈ、ｄ１）０．８５ｍｍである同心円状グルーブを加工して、厚さ１．０ｍｍの研磨可変層を製造した。
前記研磨可変層のグルーブおよび厚さ加工中に発生した副産物を、粉砕機を用いて平均粒径が１～２ｍｍ（平均粒径約１．５ｍｍ）となるように粉砕した。前記粉砕物３００ｇをジエチレングリコール（ＤＥＧ）と１：２の重量比で混合した後、１７０℃の温度条件下で６時間加工処理して、水酸基価（ＯＨ－ｖ）が６００（±２０）ｍｇＫＯＨ／ｇの再生ポリオールを得た。第１ポリオールとして前記再生ポリオールを含有する第１アルコール成分を用意し、トルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）を含みかつ、イソシアネート基の含有量（ＮＣＯ％）が４８重量％である第１イソシアネート成分を用意した。前記第１アルコール成分と前記第１イソシアネート成分とを反応させて第１ウレタン系プレポリマーを製造しかつ、各成分の含有量は前記第１ウレタン系プレポリマーを含む第１組成物のイソシアネート基の含有量（ＮＣＯ％）が１２重量％となるように調節された。前記第１組成物に、第１硬化剤として水酸基（－ＯＨ）を反応基として含みかつ、水酸基価（ＯＨ－ｖ）が７５０ｍｇＫＯＨ／ｇであるアルコール硬化剤（ＭＣＮＳ社、ＬＡ－７５０）を混合しかつ、前記第１組成物中のＮＣＯ基に対する前記硬化剤のＯＨ基のモル比が１：１となるように混合した。また、前記第１組成物全体１００重量部対比、シリコーン系界面活性剤（ＯＦＸ－１９３）１．０重量部を混合した。前記第１組成物を、横１，０００ｍｍ、縦１，０００ｍｍ、高さ１００ｍｍであり、９０℃に予熱されたモールドに注入しかつ、１０ｋｇ／ｍｉｎの吐出速度で注入し、同時に気相発泡剤として窒素（Ｎ２）気体を１．０Ｌ／ｍｉｎの注入速度で前記第１組成物の注入時間と同一時間注入した。次いで、前記第２組成物を１１０℃の温度条件下で１０時間後硬化反応して硬化物を製造した。前記第２組成物の硬化物を１ｍｍの厚さに切断（ｃｕｔｔｉｎｇ）加工して複数の研磨不変層を製造した。
一方、ポリエステル樹脂不織布にウレタン系樹脂が含浸された構造であり、厚さが１．１ｍｍのクッション層を用意した。
前記研磨可変層のグルーブが生成された面の裏面；前記研磨不変層の両面；前記クッション層の一面；上にそれぞれ両面接着テープを付着させ、順次に前記研磨可変層、前記研磨不変層、および前記クッション層を積層しかつ、互いに接着テープの付着面が当接するように配置後、貼り合わせて、総厚さ３．２（±０．５）ｍｍの研磨パッドを製造した。
比較例１
前記実施例１において、前記研磨不変層なしに、前記研磨可変層および前記クッション層を含みかつ、前記研磨可変層を製造するにあたり、前記第１組成物を、横１，０００ｍｍ、縦１，０００ｍｍ、高さ３ｍｍであり、９０℃に予熱されたモールドに注入して製造し、前記第１組成物の硬化物の最終厚さが２．０ｍｍとなるように旋削（ｌｉｎｅ ｔｕｒｎｉｎｇ）加工して研磨可変層を製造したことを除き、同様の方法で研磨可変層を製造した。また、前記研磨可変層のグルーブが生成された面の裏面；および前記クッション層の一面；上にそれぞれ両面接着テープを付着させ、互いに接着テープの付着面が当接するように配置後、貼り合わせることにより、総厚さ３．２（±０．５）ｍｍの研磨パッドを製造したことを除き、同様の方法で研磨パッドを製造した。
前記実施例１において、前記研磨不変層なしに、前記研磨可変層および前記クッション層を含みかつ、前記研磨可変層を製造するにあたり、前記第１組成物を、横１，０００ｍｍ、縦１，０００ｍｍ、高さ３ｍｍであり、９０℃に予熱されたモールドに注入して製造し、前記第１組成物の硬化物の最終厚さが２．０ｍｍとなるように旋削（ｌｉｎｅ ｔｕｒｎｉｎｇ）加工して研磨可変層を製造したことを除き、同様の方法で研磨可変層を製造した。また、前記研磨可変層のグルーブが生成された面の裏面；および前記クッション層の一面；上にそれぞれ両面接着テープを付着させ、互いに接着テープの付着面が当接するように配置後、貼り合わせることにより、総厚さ３．２（±０．５）ｍｍの研磨パッドを製造したことを除き、同様の方法で研磨パッドを製造した。
＜測定および評価＞
実験例１：研磨パッドの硬度評価
前記実施例および比較例それぞれの研磨パッドに対して、研磨面である第１面のショアＤ（Ｓｈｏｒｅ Ｄ）硬度を測定した。具体的には、横および縦をそれぞれ５ｃｍ×３ｃｍの大きさに裁断してサンプルを用意し、それぞれのサンプルを温度２５℃で１２時間保管後、ショアＤ（Ｓｈｏｒｅ Ｄ）硬度計を用いて測定した。その結果は下記表２に記載した通りである。
実験例１：研磨パッドの硬度評価
前記実施例および比較例それぞれの研磨パッドに対して、研磨面である第１面のショアＤ（Ｓｈｏｒｅ Ｄ）硬度を測定した。具体的には、横および縦をそれぞれ５ｃｍ×３ｃｍの大きさに裁断してサンプルを用意し、それぞれのサンプルを温度２５℃で１２時間保管後、ショアＤ（Ｓｈｏｒｅ Ｄ）硬度計を用いて測定した。その結果は下記表２に記載した通りである。
実験例２：研磨パッドの圧縮率評価
前記実施例および比較例それぞれの研磨パッドに対して、無負荷状態の初期厚さ（Ｄ１）を測定し、常温で２４００ｇの直径２５ｍｍの断面積を有する円柱の重りで１分間加圧する圧力条件下で加圧して変形された厚さ（Ｄ２）を測定した後、（Ｄ１－Ｄ２）／Ｄ１×１００の式を用いて圧縮率（％）を導出した。
前記実施例および比較例それぞれの研磨パッドに対して、無負荷状態の初期厚さ（Ｄ１）を測定し、常温で２４００ｇの直径２５ｍｍの断面積を有する円柱の重りで１分間加圧する圧力条件下で加圧して変形された厚さ（Ｄ２）を測定した後、（Ｄ１－Ｄ２）／Ｄ１×１００の式を用いて圧縮率（％）を導出した。
実験例３：研磨可変性評価
前記実施例および比較例それぞれに対して、それぞれの研磨パッドが製造された後、研磨工程に適用される前の前記研磨可変層の第１面に対する表面粗さ（Ｒｉ）を中心線の平均粗さ（Ｒａ）を基準として測定し、それぞれの研磨パッドの全体厚さ（Ｔｉ）とそれぞれの第１面上のグルーブの深さ（Ｇｉ）を測定した。
前記実施例および比較例それぞれに対して、それぞれの研磨パッドが製造された後、研磨工程に適用される前の前記研磨可変層の第１面に対する表面粗さ（Ｒｉ）を中心線の平均粗さ（Ｒａ）を基準として測定し、それぞれの研磨パッドの全体厚さ（Ｔｉ）とそれぞれの第１面上のグルーブの深さ（Ｇｉ）を測定した。
次いで、それぞれの研磨パッドに対して、直径３００ｍｍのシリコンウエハ上に酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を化学気相蒸着（ＣＶＤ）工程によって蒸着した。ＣＭＰ装置に前記研磨パッドを付着させ、シリコンウエハの酸化ケイ素層の表面が研磨パッドの研磨面に向かうように設けた。前記研磨パッド上にか焼セリアスラリー（ＫＣ Ｔｅｃｈ社、ＡＣＳ３５０）を２５０ｍＬ／分の速度で供給しながら、３．０ｐｓｉの荷重で前記シリコンウエハを前記研磨面上に加圧し、前記研磨パッドおよび前記シリコンウエハの回転速度をそれぞれ１００ｒｐｍとして前記酸化ケイ素膜を研磨した。研磨率が初期研磨率より２０％変化した時点まで研磨を進行させた後、シリコンウエハをキャリアから外して、回転式脱水器（ｓｐｉｎ ｄｒｙｅｒ）に装着し、蒸留水で洗浄した後、窒素で１５秒間乾燥した。
それぞれの研磨パッドに対して研磨率が初期研磨率より２０％変化した時点を研磨パッドの寿命終結時点として、乾燥したそれぞれの研磨パッドの前記研磨可変層の第１面に対する表面粗さ（Ｒｆ）を中心線の平均粗さ（Ｒａ）を基準として測定し、それぞれの研磨パッドの全体厚さ（Ｔｆ）とそれぞれの第１面上のグルーブの深さ（Ｇｆ）を測定した。
次いで、上記式１および式２を用いて前記第１研磨可変性指数および前記第２研磨可変性指数を導出し、その結果は下記表１に記載した通りである。
実験例４：研磨性能評価
前記実施例および比較例それぞれの研磨パッドに対して、前記実験例３と同様の方法で研磨を進行させた後、下記のようにそれぞれの研磨性能を評価した。その結果は表１に記載した通りである。
前記実施例および比較例それぞれの研磨パッドに対して、前記実験例３と同様の方法で研磨を進行させた後、下記のようにそれぞれの研磨性能を評価した。その結果は表１に記載した通りである。
（１）平均研磨率
前記実験例３と同様の方法で研磨を進行させかつ、１分間研磨を進行させた後、乾燥したシリコンウエハに対して、光干渉式膜厚測定装置（ＳＩ－Ｆ８０Ｒ、Ｋｙｅｎｃｅ社）を用いて研磨前後の膜厚の変化を測定した。以後、下記式を用いて研磨率を計算した。このように、計５回の研磨率を測定して数平均値を求めて平均研磨率とした。
前記実験例３と同様の方法で研磨を進行させかつ、１分間研磨を進行させた後、乾燥したシリコンウエハに対して、光干渉式膜厚測定装置（ＳＩ－Ｆ８０Ｒ、Ｋｙｅｎｃｅ社）を用いて研磨前後の膜厚の変化を測定した。以後、下記式を用いて研磨率を計算した。このように、計５回の研磨率を測定して数平均値を求めて平均研磨率とした。
研磨率（Å／ｍｉｎ）＝シリコンウエハの研磨厚さ（Å）／研磨時間（ｍｉｎ）
（２）欠陥
前記実験例３と同様の方法で研磨を進行させかつ、１分間研磨を進行させた後、研磨対象の研磨された表面を肉眼観察してスクラッチ（ｓｃｒａｔｃｈ）などの欠陥（Ｄｅｆｅｃｔ）の個数を導出した。具体的には、研磨後のシリコンウエハをクリーナ（Ｃｌｅａｎｅｒ）に移動させて、１％フッ化水素（ＨＦ）と精製水（ＤＩＷ）；１％硝酸（Ｈ２ＮＯ３）と精製水（ＤＩＷ）をそれぞれ用いて１０秒ずつ洗浄した。以後、スピンドライヤ（ｓｐｉｎ ｄｒｙｅｒ）に移動させて精製水（ＤＩＷ）で洗浄した後、窒素（Ｎ２）で１５秒間乾燥した。乾燥したシリコンウエハをディフェクト（Ｄｅｆｅｃｔ）測定装置（Ｔｅｎｋｏｒ社、ＸＰ＋）を用いて研磨前後の欠陥の変化を肉眼観察した。
前記実験例３と同様の方法で研磨を進行させかつ、１分間研磨を進行させた後、研磨対象の研磨された表面を肉眼観察してスクラッチ（ｓｃｒａｔｃｈ）などの欠陥（Ｄｅｆｅｃｔ）の個数を導出した。具体的には、研磨後のシリコンウエハをクリーナ（Ｃｌｅａｎｅｒ）に移動させて、１％フッ化水素（ＨＦ）と精製水（ＤＩＷ）；１％硝酸（Ｈ２ＮＯ３）と精製水（ＤＩＷ）をそれぞれ用いて１０秒ずつ洗浄した。以後、スピンドライヤ（ｓｐｉｎ ｄｒｙｅｒ）に移動させて精製水（ＤＩＷ）で洗浄した後、窒素（Ｎ２）で１５秒間乾燥した。乾燥したシリコンウエハをディフェクト（Ｄｅｆｅｃｔ）測定装置（Ｔｅｎｋｏｒ社、ＸＰ＋）を用いて研磨前後の欠陥の変化を肉眼観察した。
（３）研磨平坦度
前記実験例３と同様の方法で研磨を進行させかつ、１分間研磨を進行させた後、４９箇所のウエハの面内膜厚を測定して、（研磨された厚さの標準偏差（Å）／平均研磨厚さ（Å））×１００の式を用いて研磨平坦度（ＷＩＷＮＵ：Ｗｉｔｈｉｎ Ｗａｆｅｒ Ｎｏｎ Ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ、％）を導出した。
前記実験例３と同様の方法で研磨を進行させかつ、１分間研磨を進行させた後、４９箇所のウエハの面内膜厚を測定して、（研磨された厚さの標準偏差（Å）／平均研磨厚さ（Å））×１００の式を用いて研磨平坦度（ＷＩＷＮＵ：Ｗｉｔｈｉｎ Ｗａｆｅｒ Ｎｏｎ Ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ、％）を導出した。
前記表２を参照すれば、前記実施例１の研磨パッドは、研磨可変層および研磨不変層の積層構造を備えた研磨層を含み、前記研磨不変層として前記研磨可変層のグルーブおよび厚さ加工中に発生した副産物を、粉砕機を用いて平均粒径が１～２ｍｍ（平均粒径約１．５ｍｍ）となるように粉砕した粉砕粒子を加工して設けられた再生ポリオールを適用した再利用層を適用した。前記比較例１は、このような再利用層の適用がない研磨パッドであって、前記実施例１の研磨パッドが再利用された構成を含むにもかかわらず、前記比較例１と同等水準の研磨性能を実現することから、本来の研磨機能に加えて、工程生産性および経済性の面でも向上した効果を得ることを確認することができた。
１１０：研磨パッド
１０：研磨層
１０１：研磨可変層
１０２：研磨不変層
１１：第１面
１２：第２面
１３：分離可能界面
１４：グルーブ
２０：クッション層
３０：第１接着層
４０：第２接着層
ｗ１：グルーブの幅
ｐ１：グルーブのピッチ
ｄ１：グルーブの深さ
Ｄ１：研磨可変層の厚さ
１５：気孔
１２０：定盤
１３０：半導体基板
１４０：ノズル
１５０：研磨スラリー
１６０：キャリア
１７０：コンディショナ
１０：研磨層
１０１：研磨可変層
１０２：研磨不変層
１１：第１面
１２：第２面
１３：分離可能界面
１４：グルーブ
２０：クッション層
３０：第１接着層
４０：第２接着層
ｗ１：グルーブの幅
ｐ１：グルーブのピッチ
ｄ１：グルーブの深さ
Ｄ１：研磨可変層の厚さ
１５：気孔
１２０：定盤
１３０：半導体基板
１４０：ノズル
１５０：研磨スラリー
１６０：キャリア
１７０：コンディショナ
Claims (12)
- 研磨層を含み、
前記研磨層は、研磨面を有する研磨可変層と、
前記研磨可変層の前記研磨面の裏面側に配置される研磨不変層とを含み、
前記研磨不変層は、第１ウレタン系プレポリマーを含む第１組成物の硬化物を含み、
前記第１ウレタン系プレポリマーは、水酸基価（Ｈｙｄｒｏｘｙｌ ｎｕｍｂｅｒ、ＯＨ－Ｖａｌｕｅ）が２００ｍｇＫＯＨ／ｇ～９００ｍｇＫＯＨ／ｇの第１ポリオールを含む第１アルコール成分；および第１イソシアネート成分の反応生成物である、
研磨パッド。 - 前記研磨可変層と前記研磨不変層との界面が分離可能界面である、
請求項１に記載の研磨パッド。 - 前記研磨可変層および前記研磨不変層は、それぞれ少なくとも１つの層を含む、請求項１に記載の研磨パッド。
- 前記第１組成物中のイソシアネート基（－ＮＣＯ）の含有量は、８重量％～２０重量％である、
請求項１に記載の研磨パッド。 - 前記第１組成物は、第１硬化剤をさらに含み、
前記第１硬化剤は、アミン基（－ＮＨ２）、水酸基（－ＯＨ）、およびこれらの組み合わせからなる群より選択された１つの反応基を含む化合物を含む、
請求項１に記載の研磨パッド。 - 前記第１硬化剤は、前記反応基として水酸基（－ＯＨ）を含む化合物を含み、
前記水酸基（－ＯＨ）を含む化合物の水酸基価（Ｈｙｄｒｏｘｙｌ ｎｕｍｂｅｒ、ＯＨ－Ｖａｌｕｅ）が６００ｍｇＫＯＨ／ｇ超過、９００ｍｇＫＯＨ／ｇ以下である、
請求項５に記載の研磨パッド。 - 前記研磨可変層は、第２ウレタン系プレポリマーを含む第２組成物の硬化物を含み、
前記第２ウレタン系プレポリマーは、水酸基価（Ｈｙｄｒｏｘｙｌ ｎｕｍｂｅｒ、ＯＨ－Ｖａｌｕｅ）が５０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上、２００ｍｇＫＯＨ／ｇ未満の第２ポリオールを含む第２アルコール成分；および第２イソシアネート成分の反応生成物である、
請求項１に記載の研磨パッド。 - 前記第２組成物は、第２硬化剤をさらに含み、
前記第２硬化剤は、アミン基（－ＮＨ２）、水酸基（－ＯＨ）、およびこれらの組み合わせからなる群より選択された１つの反応基を含む化合物を含む、
請求項７に記載の研磨パッド。 - 前記第２硬化剤は、前記反応基としてアミン基（－ＮＨ２）を含む化合物を含み、
前記第２組成物中のイソシアネート基（－ＮＣＯ）に対する前記第２硬化剤中のアミン基（－ＮＨ２）のモル比が１：０．８０～１：１．２０である、
請求項８に記載の研磨パッド。 - 前記第２組成物中のイソシアネート基（－ＮＣＯ）の含有量は、５重量％～１１重量％である、
請求項７に記載の研磨パッド。 - 研磨面を有する研磨層を含む研磨パッドを定盤上に提供するステップと、
前記研磨面に研磨対象の被研磨面が当接するように配置した後、加圧条件下、前記研磨パッドと前記研磨対象を互いに相対回転させながら前記研磨対象を研磨させるステップと、を含み、
前記研磨層は、前記研磨面を含む研磨可変層と、前記研磨可変層の前記研磨面の裏面側に配置された研磨不変層とを含み、
前記研磨不変層が第１ウレタン系プレポリマーを含む第１組成物の硬化物を含み、
前記第１ウレタン系プレポリマーは、水酸基価（Ｈｙｄｒｏｘｙｌ ｎｕｍｂｅｒ、ＯＨ－Ｖａｌｕｅ）が２００ｍｇＫＯＨ／ｇ～９００ｍｇＫＯＨ／ｇの第１ポリオールを含む第１アルコール成分；および第１イソシアネート成分の反応生成物である、
半導体素子の製造方法。 - 前記研磨対象の被研磨面が前記研磨層の研磨面に加圧される荷重が０．０１ｐｓｉ～２０ｐｓｉである、
請求項１１に記載の半導体素子の製造方法。
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