KR101942100B1 - A chemical mechanical polishing pad having a low defect window - Google Patents
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Abstract
연마 표면 및 일체식 창을 구비한 연마층을 갖고 자성 기판, 광학 기판 및 반도체 기판으로부터 선택된 기판을 연마하도록 구성된 화학 기계 연마 패드이며, 일체식 창의 조성물은 연마 중에 개선된 결함성 성능을 제공한다. 또한 화학 기계 연마 패드를 사용하여 기판을 연마하는 방법이 제공된다.A chemical mechanical polishing pad configured to polish a substrate selected from a magnetic substrate, an optical substrate, and a semiconductor substrate with an abrasive layer having an abrasive surface and an integral window, wherein the composition of the integral window provides improved defective performance during polishing. Also provided is a method of polishing a substrate using a chemical mechanical polishing pad.
Description
본 발명은 일반적으로 화학 기계 연마 분야에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 저결함성 일체식 창을 갖는 화학 기계 연마 패드에 관한 것이다. 본 발명은 또한 저결함성 일체식 창을 갖는 화학 기계 연마 패드를 사용하여 기판을 화학 기계 연마하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates generally to the field of chemical mechanical polishing. More particularly, the present invention relates to a chemical mechanical polishing pad having a low defect integral window. The present invention also relates to a method of chemical mechanical polishing a substrate using a chemical mechanical polishing pad having a low-defect integral window.
집적 회로 및 다른 전자 소자의 제조에 있어서, 전도성 재료, 반도체 재료 및 유전성 재료의 다중층이 반도체 웨이퍼의 표면 상에 침착되거나 이로부터 제거된다. 전도성 재료, 반도체 재료 및 유전성 재료의 박층은 다양한 침착 기술에 의해 침착될 수 있다. 최신 처리에서 통상적인 침착 기술은 스퍼터링으로도 공지된 물리 증착(PVD), 화학 증착(CVD), 플라즈마 강화 화학 증착(PECVD), 및 전기화학 도금(ECP)을 포함한다.In the manufacture of integrated circuits and other electronic devices, multiple layers of conductive materials, semiconductor materials, and dielectric materials are deposited on or removed from the surface of the semiconductor wafer. Thin layers of conductive materials, semiconductor materials and dielectric materials can be deposited by various deposition techniques. Conventional deposition techniques in modern processing include physical vapor deposition (PVD), chemical vapor deposition (CVD), plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD), and electrochemical plating (ECP), also known as sputtering.
재료의 층이 순차적으로 침착 및 제거될 때, 웨이퍼의 최상부 표면은 비평면이 된다. 후속 반도체 처리(예컨대, 금속화)는 웨이퍼가 편평한 표면을 가질 것을 요구하기 때문에, 웨이퍼는 평탄화될 필요가 있다. 평탄화는 거친 표면, 응집된 재료, 결정 격자 손상, 스크래치 및 오염된 층 또는 재료와 같은 바람직하지 않은 표면 결함 및 표면 형상을 제거하는데 유용하다.When a layer of material is sequentially deposited and removed, the top surface of the wafer becomes non-planar. Subsequent semiconductor processing (e.g., metallization) requires the wafer to be planarized because it requires the wafer to have a flat surface. Planarization is useful for removing undesirable surface defects and surface features such as rough surfaces, agglomerated materials, crystal lattice damage, scratches and contaminated layers or materials.
화학 기계 평탄화 또는 화학 기계 연마(CMP)는 반도체 웨이퍼와 같은 기판을 평탄화하는데 사용되는 통상적인 기술이다. 종래의 CMP에서, 웨이퍼는 캐리어 조립체 상에 장착되고 CMP 장치 내의 연마 패드와 접촉하도록 배치된다. 캐리어 조립체는 제어가능한 압력을 웨이퍼에 제공하여, 웨이퍼를 연마 패드에 대해 가압한다. 패드는 외부 구동력에 의해 웨이퍼에 대해 운동(예컨대, 회전)한다. 이와 동시에, 화학 조성물("슬러리") 또는 다른 연마 용액이 웨이퍼와 연마 패드 사이에 제공된다. 따라서, 웨이퍼 표면은 패드 표면과 슬러리의 화학적 및 기계적 작용에 의해 연마되고 평탄화된다.Chemical mechanical planarization or chemical mechanical polishing (CMP) is a common technique used to planarize a substrate such as a semiconductor wafer. In conventional CMP, the wafer is mounted on the carrier assembly and placed in contact with the polishing pad in the CMP apparatus. The carrier assembly provides a controllable pressure to the wafer to press the wafer against the polishing pad. The pad moves (e.g., rotates) with respect to the wafer by an external driving force. At the same time, a chemical composition ("slurry") or other polishing solution is provided between the wafer and the polishing pad. Thus, the wafer surface is polished and planarized by the chemical and mechanical action of the pad surface and slurry.
화학 기계 연마와 관련된 한 가지 문제점은 기판이 원하는 정도로 연마되었을 때를 결정하는 것이다. 연마 종말점을 결정하는 동일계(in situ) 방법이 개발되어 왔다. 이러한 한 가지 방법은 레이저에 의해 생성된 광을 기판 치수를 측정하는데 사용하는 레이저 간섭법을 이용하는 것이다. 그 결과, 광학적 방법으로 기판 치수 특성의 결정을 용이하게 하는 특징부를 갖는 화학 기계 연마 패드가 개발되어 왔다. 예컨대, 미국 특허 제5,605,760호는 패드의 적어도 일부가 일정 파장 범위에서 레이저 광에 대해 투명한 연마 패드를 개시한다. 일 실시양태에서, 연마 패드는 불투명한 패드 내에 투명한 창 부분을 포함한다. 창 부분은 성형된 연마 패드 내의 투명한 중합체 재료의 로드(rod) 또는 플러그일 수 있다. 로드 또는 플러그는 연마 패드 내부에 삽입 성형될 수 있거나(즉, 일체식 창), 성형 작업 이후에 연마 패드의 절결부(cutout)에 설치될 수 있다(즉, 플러그-인-플레이스 창).One problem associated with chemical mechanical polishing is determining when the substrate has been polished to a desired degree. In situ methods have been developed to determine the polishing end point. One such method is to use laser interferometry, which uses laser-generated light to measure substrate dimensions. As a result, there has been developed a chemical mechanical polishing pad having a feature that facilitates determination of the substrate dimensional characteristics by an optical method. For example, U.S. Patent No. 5,605,760 discloses a polishing pad in which at least a portion of the pad is transparent to laser light in a certain wavelength range. In one embodiment, the polishing pad comprises a transparent window portion within an opaque pad. The window portion may be a rod or a plug of transparent polymeric material within the shaped polishing pad. The rod or plug may be insert molded into the polishing pad (i.e., an integral window) or may be installed in the cutout of the polishing pad after the molding operation (i.e., a plug-in-place window).
플러그-인-플레이스 창을 포함하는 종래의 화학 기계 연마 패드는 플러그-인-플레이스 창과 나머지 화학 기계 연마 패드 사이의 경계면에서 연마 매질이 누설되기 쉽다. 이러한 연마 매질의 누설은 연마층, 개재층 또는 하위패드층으로 침투하여, 예컨대 연마 결함을 증가시키는 연마층 압축성의 영역간 차이를 유발할 수 있다. 연마 매질의 누설은 또한 연마 패드를 통해 침투하여 연마 장치에 손상을 일으킬 수 있다.Conventional chemical mechanical polishing pads, including plug-in-place windows, tend to leak polishing media at the interface between the plug-in-place window and the rest of the chemical mechanical polishing pad. Leakage of such a polishing medium may penetrate into the polishing layer, intervening layer or lower pad layer, resulting in, for example, inter-region differences in polishing layer compressibility which increase polishing defects. Leakage of the polishing medium may also penetrate through the polishing pad and cause damage to the polishing apparatus.
일체식 창을 포함하는 종래의 화학 기계 연마 패드는 패드의 사용 시간이 지나면서, 연마 결함(예컨대, 연마될 기판의 스크래치)을 야기하는, 연마 패드로부터 외향으로 창의 돌출(bulging)로 인해, 플러그-인-플레이스 창에 비해 연마 결함이 증가하기 쉽다.Conventional chemical mechanical polishing pads, including integral windows, have been found to be less susceptible to damage due to bulging of the window outwardly from the polishing pad, causing polishing defects (e.g., scratches on the substrate to be polished) - It is easy to increase abrasive defects compared to in-place windows.
따라서, 필요한 것은 플러그-인-플레이스 창과 관련된 종래의 누설 문제 및 종래의 일체식 창과 관련된 연마 결함성 문제를 완화하는 창을 갖는 개선된 화학 기계 연마 패드이다.What is needed, therefore, is an improved chemical mechanical polishing pad having a window that alleviates conventional leakage problems associated with plug-in-place windows and polishing defects associated with conventional integrated windows.
본 발명의 일 태양에서, 연마 표면 및 일체식 창을 갖는 연마층을 포함하며; 일체식 창은 연마층에 통합되며; 일체식 창은 경화제와 이소시아네이트-말단 예비중합체 폴리올의 폴리우레탄 반응 생성물이며; 경화제는 이소시아네이트-말단 예비중합체 폴리올에 함유된 미반응 NCO 잔기와 반응하여 일체식 창을 형성하는 경화성 아민 잔기를 함유하며; 경화제 및 이소시아네이트-말단 예비중합체 폴리올은 1:1 내지 1:1.25의 아민 잔기 대 미반응 NCO 잔기의 화학양론비로 제공되며; 일체식 창은 0.1 부피% 미만의 공극률을 가지며; 일체식 창은 5 내지 25 %의 영구압축률(compression set)을 나타내며; 연마 표면은 자성 기판, 광학 기판 및 반도체 기판으로부터 선택된 기판을 연마하도록 구성되는 화학 기계 연마 패드가 제공된다.In one aspect of the present invention, there is provided a polishing pad comprising an abrasive surface and an abrasive layer having an integral window; The integral window is incorporated into the polishing layer; The integral window is a polyurethane reaction product of a curing agent and an isocyanate-terminated prepolymer polyol; The curing agent contains a curable amine moiety that reacts with the unreacted NCO moiety contained in the isocyanate-terminated prepolymer polyol to form an integral window; The curing agent and isocyanate-terminated prepolymer polyol are provided in a stoichiometric ratio of amine residues of 1: 1 to 1: 1.25 to unreacted NCO residues; The integral window has a porosity of less than 0.1% by volume; The integral window exhibits a permanent compression set of 5 to 25%; The polishing surface is provided with a chemical mechanical polishing pad configured to polish a substrate selected from a magnetic substrate, an optical substrate, and a semiconductor substrate.
본 발명의 다른 태양에서, 플래튼을 갖는 화학 기계 연마 장치를 제공하는 단계; 자성 기판, 광학 기판 및 반도체 기판으로부터 선택된 하나 이상의 기판을 제공하는 단계; 연마층을 갖는 화학 기계 연마 패드를 선택하는 단계 - 연마층은 내부에 형성된 일체식 창을 포함하고, 일체식 창은 5 내지 25 %의 영구압축률을 나타냄 -; 플래튼 상에 화학 기계 연마 패드를 장착하는 단계; 및 연마층의 연마 표면을 이용하여 하나 이상의 기판을 연마하는 단계를 포함하는, 자성 기판, 광학 기판 및 반도체 기판으로부터 선택된 기판의 화학 기계 연마 방법이 제공된다.In another aspect of the present invention, there is provided a chemical mechanical polishing apparatus having a platen; Providing at least one substrate selected from a magnetic substrate, an optical substrate, and a semiconductor substrate; Selecting a chemical mechanical polishing pad having an abrasive layer, wherein the abrasive layer comprises an integral window formed therein, the integral window exhibiting a permanent compression of 5 to 25%; Mounting a chemical mechanical polishing pad on the platen; And polishing the at least one substrate using an abrasive surface of the abrasive layer. The present invention also provides a chemical mechanical polishing method for a substrate selected from a magnetic substrate, an optical substrate, and a semiconductor substrate.
본 발명의 다른 태양에서, 플래튼을 갖는 화학 기계 연마 장치를 제공하는 단계; 자성 기판, 광학 기판 및 반도체 기판으로부터 선택된 하나 이상의 기판을 제공하는 단계; 청구항 1에 따른 화학 기계 연마 패드를 선택하는 단계; 플래튼 상에 화학 기계 연마 패드를 장착하는 단계; 및 연마층의 연마 표면을 이용하여 하나 이상의 기판을 연마하는 단계를 포함하는, 자성 기판, 광학 기판 및 반도체 기판으로부터 선택된 기판의 화학 기계 연마 방법이 제공된다.In another aspect of the present invention, there is provided a chemical mechanical polishing apparatus having a platen; Providing at least one substrate selected from a magnetic substrate, an optical substrate, and a semiconductor substrate; Selecting a chemical mechanical polishing pad according to claim 1; Mounting a chemical mechanical polishing pad on the platen; And polishing the at least one substrate using an abrasive surface of the abrasive layer. The present invention also provides a chemical mechanical polishing method for a substrate selected from a magnetic substrate, an optical substrate, and a semiconductor substrate.
본원 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 사용되는 용어 "연마 매질"은 입자 함유 연마 용액, 및 무-연마제 연마 용액 및 반응성 액체 연마 용액과 같은 입자 비함유 연마 용액을 포함한다.The term "polishing medium " as used herein and in the appended claims includes a particle-containing polishing solution and a particle-free polishing solution such as a no-abrasive polishing solution and a reactive liquid polishing solution.
본원 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 사용되는 용어 "폴리(우레탄)"은 (a) (ⅰ) 이소시아네이트와 (ⅱ) 폴리올(디올 포함)의 반응으로 형성된 폴리우레탄; 및 (b) (ⅰ) 이소시아네이트와 (ⅱ) 폴리올(디올 포함) 및 (ⅲ) 물, 아민(디아민 및 폴리아민 포함) 또는 물과 아민(디아민 및 폴리아민 포함)의 조합의 반응으로 형성된 폴리(우레탄)을 포함한다.As used herein and in the appended claims, the term "poly (urethane)" refers to a polyurethane formed by the reaction of (a) (i) an isocyanate and (ii) a polyol (including a diol); And (b) a poly (urethane) polymer formed by the reaction of (i) an isocyanate and (ii) a polyol (including a diol) and (iii) water, an amine (including diamines and polyamines), or a combination of water and an amine (including diamines and polyamines) .
본 발명의 화학 기계 연마 패드는 연마 표면 및 일체식 창을 갖는 연마층을 포함하며; 일체식 창은 연마층에 통합되며; 일체식 창은 경화제와 이소시아네이트-말단 예비중합체 폴리올의 폴리우레탄 반응 생성물이며; 경화제는 이소시아네이트-말단 예비중합체 폴리올에 함유된 미반응 NCO 잔기와 반응하여 일체식 창을 형성하는 경화성 아민 잔기를 함유하며; 경화제 및 이소시아네이트-말단 예비중합체 폴리올은 1:1 내지 1:1.25의 아민 잔기 대 미반응 NCO 잔기의 화학양론비로 제공되며; 일체식 창은 10.0 부피% 미만, 바람직하게는 0.1 부피% 미만, 보다 바람직하게는 0.000001 내지 0.1 부피% 미만, 더욱 바람직하게는 0.000001 내지 0.09 부피% 미만, 가장 바람직하게는 0.000001 내지 0.05 부피%의 공극률을 가지며; 일체식 창은 5 내지 25 %, 바람직하게는 5 내지 20 %, 보다 바람직하게는 5 내지 15 %, 더욱 바람직하게는 5 내지 10 %, 가장 바람직하게는 5 내지 8 %의 영구압축률을 나타내며; 연마 표면은 자성 기판, 광학 기판 및 반도체 기판으로부터 선택된 기판을 연마하도록 구성된다.The chemical mechanical polishing pad of the present invention comprises an abrasive surface and an abrasive layer having an integral window; The integral window is incorporated into the polishing layer; The integral window is a polyurethane reaction product of a curing agent and an isocyanate-terminated prepolymer polyol; The curing agent contains a curable amine moiety that reacts with the unreacted NCO moiety contained in the isocyanate-terminated prepolymer polyol to form an integral window; The curing agent and isocyanate-terminated prepolymer polyol are provided in a stoichiometric ratio of amine residues of 1: 1 to 1: 1.25 to unreacted NCO residues; The integral window has a porosity of less than 10.0 vol.%, Preferably less than 0.1 vol.%, More preferably less than 0.000001 to less than 0.1 vol.%, More preferably less than 0.000001 to less than 0.09 vol.%, Most preferably 0.000001 to less than 0.05 vol.% Lt; / RTI > The integral window exhibits a permanent compression of 5 to 25%, preferably 5 to 20%, more preferably 5 to 15%, more preferably 5 to 10%, and most preferably 5 to 8%; The polishing surface is configured to polish a substrate selected from a magnetic substrate, an optical substrate, and a semiconductor substrate.
바람직하게는, 경화제와 이소시아네이트-말단 예비중합체 폴리올은 NH2 대 미반응 NCO의 화학양론비가 1:1 내지 1:1.25, 바람직하게는 1:1 내지 1:1.15, 보다 바람직하게는 1:1 내지 1:1.10이도록 적절한 비율로 제공된다. 이러한 화학양론은 화학양론적 수준의 원료를 제공함으로써 직접적으로 달성되거나, NCO의 일부를 의도적으로 물과 반응시키거나 또는 우발적으로 수분에 노출시킴으로써 간접적으로 달성될 수 있다.Preferably, the curing agent and the isocyanate-terminated prepolymer polyol have a stoichiometric ratio of NH 2 to unreacted NCO of 1: 1 to 1: 1.25, preferably 1: 1 to 1: 1.15, more preferably 1: 1: 1.10. This stoichiometry can be achieved either directly by providing a stoichiometric level of feedstock, or indirectly by directing a portion of the NCO to intentionally react with water or accidentally exposing it to moisture.
이소시아네이트 말단 예비중합체 폴리올은 예컨대, 폴리올과 다관능성 방향족 이소시아네이트의 반응 생성물을 포함한다. 적절한 폴리올은 예컨대, 폴리에테르 폴리올; 폴리카르보네이트 폴리올; 폴리에스테르 폴리올; 폴리카프로락톤 폴리올; 에틸렌 글리콜; 1,2-프로필렌 글리콜; 1,3-프로필렌 글리콜; 1,2-부탄디올; 1,3-부탄디올; 2-메틸-1,3-프로판디올; 1,4-부탄디올; 네오펜틸 글리콜; 1,5-펜탄디올; 3-메틸-1,5-펜탄디올; 1,6-헥산디올; 디에틸렌 글리콜; 디프로필렌 글리콜; 트리프로필렌 글리콜 및 이들의 혼합물을 포함한다. 바람직한 폴리올은 폴리테트라메틸렌 에테르 글리콜[PTMEG]; 폴리프로필렌 에테르 글리콜[PPG]; 에스테르 기반 폴리올(예컨대, 에틸렌 또는 부틸렌 아디페이트); 이들의 공중합체 및 이들의 혼합물을 포함한다. 적절한 다관능성 방향족 이소시아네이트는 2,4-톨루엔 디이소시아네이트; 2,6-톨루엔 디이소시아네이트; 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트; 나프탈렌-1,5-디이소시아네이트; 톨리딘 디이소시아네이트; 파라-페닐렌 디이소시아네이트; 크실릴렌 디이소시아네이트 및 이들의 혼합물을 포함한다. 바람직하게는, 다관능성 방향족 이소시아네이트는 20 중량% 미만, 보다 바람직하게는 15 중량% 미만, 가장 바람직하게는 12 중량% 미만의, 4,4'-디시클로헥실메탄 디이소시아네이트; 이소포론 디이소시아네이트 및 시클로헥산디이소시아네이트와 같은 지방족 이소시아네이트를 함유한다. 바람직하게는, 이소시아네이트-말단 예비중합체 폴리올은 8.75 내지 9.40 중량%, 바람직하게는 8.90 내지 9.30 중량%, 보다 바람직하게는 9.00 내지 9.25 중량%의 미반응 NCO 잔기를 함유한다. 바람직하게는, 이소시아네이트-말단 예비중합체 폴리올은 이소시아네이트-말단 폴리테트라메틸렌 에테르 글리콜을 포함한다. 보다 바람직하게는, 이소시아네이트-말단 예비중합체 폴리올은 이소시아네이트-말단 폴리테트라메틸렌 에테르 글리콜을 포함하며; 여기서 이소시아네이트-말단 예비중합체 폴리테트라메틸렌 에테르 글리콜은 8.90 내지 9.30 중량%의 미반응 NCO 잔기를 함유한다. 가장 바람직하게는, 이소시아네이트-말단 예비중합체 폴리올은 이소시아네이트-말단 폴리테트라메틸렌 에테르 글리콜을 포함하며; 여기서 이소시아네이트-말단 예비중합체 폴리테트라메틸렌 에테르 글리콜은 9.00 내지 9.25 중량%의 미반응 NCO 잔기를 함유한다.The isocyanate terminated prepolymer polyol includes, for example, the reaction product of a polyol and a polyfunctional aromatic isocyanate. Suitable polyols include, for example, polyether polyols; Polycarbonate polyols; Polyester polyols; Polycaprolactone polyol; Ethylene glycol; 1,2-propylene glycol; 1,3-propylene glycol; 1,2-butanediol; 1,3-butanediol; 2-methyl-1,3-propanediol; 1,4-butanediol; Neopentyl glycol; 1,5-pentanediol; 3-methyl-1,5-pentanediol; 1,6-hexanediol; Diethylene glycol; Dipropylene glycol; Tripropylene glycol, and mixtures thereof. Preferred polyols include polytetramethylene ether glycol [PTMEG]; Polypropylene ether glycol [PPG]; Ester-based polyols such as ethylene or butylene adipate; Copolymers thereof, and mixtures thereof. Suitable polyfunctional aromatic isocyanates include 2,4-toluene diisocyanate; 2,6-toluene diisocyanate; 4,4'-diphenylmethane diisocyanate; Naphthalene-1,5-diisocyanate; Tolidine diisocyanate; Para-phenylene diisocyanate; Xylylene diisocyanate, and mixtures thereof. Preferably, the multifunctional aromatic isocyanate comprises less than 20% by weight, more preferably less than 15% by weight, most preferably less than 12% by weight of 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate; Aliphatic isocyanates such as isophorone diisocyanate and cyclohexane diisocyanate. Preferably, the isocyanate-terminated prepolymer polyol contains 8.75 to 9.40 wt%, preferably 8.90 to 9.30 wt%, more preferably 9.00 to 9.25 wt% unreacted NCO moieties. Preferably, the isocyanate-terminated prepolymer polyol comprises an isocyanate-terminated polytetramethylene ether glycol. More preferably, the isocyanate-terminated prepolymer polyol comprises an isocyanate-terminated polytetramethylene ether glycol; Wherein the isocyanate-terminated prepolymer polytetramethylene ether glycol contains 8.90 to 9.30 wt% unreacted NCO moieties. Most preferably, the isocyanate-terminated prepolymer polyol comprises an isocyanate-terminated polytetramethylene ether glycol; Wherein the isocyanate-terminated prepolymer polytetramethylene ether glycol contains from 9.00 to 9.25% by weight of unreacted NCO moieties.
경화제는 예컨대, 4,4'-메틸렌-비스-o-클로로아닐린 [MBCA]; 4,4'-메틸렌-비스-(3-클로로-2,6-디에틸아닐린)[MCDEA]; 디메틸티오톨루엔디아민; 트리메틸렌글리콜 디-p-아미노벤조에이트; 폴리테트라메틸렌옥시드 디-p-아미노벤조에이트; 폴리테트라메틸렌옥시드 모노-p-아미노벤조에이트; 폴리프로필렌옥시드 디-p-아미노벤조에이트; 폴리프로필렌옥시드 모노-p-아미노벤조에이트; 1,2-비스(2-아미노페닐티오)에탄; 4,4'-메틸렌-비스-아닐린; 디에틸톨루엔디아민; 5-tert-부틸-2,4-톨루엔디아민; 3-tert-부틸-2,6-톨루엔디아민; 5-tert-아밀-2,4-톨루엔디아민; 3-tert-아밀-2,6-톨루엔디아민; 클로로톨루엔디아민 및 이들의 혼합물을 포함한다. 바람직하게는 경화제는 MBCA이다.The curing agent is, for example, 4,4'-methylene-bis-o-chloroaniline [MBCA]; 4,4'-methylene-bis- (3-chloro-2,6-diethylaniline) [MCDEA]; Dimethylthiotoluenediamine; Trimethylene glycol di-p-aminobenzoate; Polytetramethylene oxide di-p-aminobenzoate; Polytetramethylene oxide mono-p-aminobenzoate; Polypropylene oxide di-p-aminobenzoate; Polypropylene oxide mono-p-aminobenzoate; 1,2-bis (2-aminophenylthio) ethane; 4,4'-methylene-bis-aniline; Diethyltoluenediamine; 5-tert-butyl-2,4-toluenediamine; 3-tert-butyl-2,6-toluenediamine; 5-tert-amyl-2,4-toluenediamine; 3-tert-amyl-2,6-toluenediamine; Chlorotoluenediamine and mixtures thereof. Preferably the curing agent is MBCA.
일체식 창의 제조시에, 원료 및 화학양론은 바람직하게는, 생성된 일체식 창재료가 70 ℃ 및 22 시간에서 ASTM D395-03 방법에 따라 계산된 5 내지 25 %, 보다 바람직하게는 5 내지 20 %, 더욱 바람직하게는 5 내지 15 %, 보다 더 바람직하게는 5 내지 10 %, 더욱 더 바람직하게는 5 내지 10 % 미만, 가장 바람직하게는 5 내지 8 %의 영구압축률을 나타내도록 선택된다. 임의로, 예비중합체의 사용을 배제하는 단일 혼합 단계를 사용하여 우레탄 중합체 기반 일체식 창을 제조하는 것이 가능하다.In the manufacture of integral windows, the raw materials and stoichiometry are preferably selected such that the resultant integral window material has a melting point of 5 to 25%, more preferably 5 to 20%, calculated according to the ASTM D395-03 method at 70 DEG C and 22 hours %, More preferably from 5 to 15%, even more preferably from 5 to 10%, even more preferably from 5 to 10% and most preferably from 5 to 8%. Optionally, it is possible to prepare urethane polymer-based integral windows using a single mixing step that precludes the use of prepolymers.
일체식 창은 바람직하게는 670 nm 파장에서 20 내지 70 %, 20 내지 50 %, 및 30 내지 50 %에서 선택된 범위의 광 투과율을 나타낸다.The integral window preferably exhibits a light transmittance in the range selected from 20 to 70%, 20 to 50%, and 30 to 50% at a wavelength of 670 nm.
본 발명의 화학 기계 연마 패드는 임의로 연마층과 계면을 이루는 기부층을 더 포함한다. 연마층은 임의로 접착제를 사용하여 기부층에 부착될 수 있다. 접착제는 감압 접착제, 핫 멜트 접착제, 접촉 접착제 및 이들의 조합으로부터 선택될 수 있다. 일부 실시양태에서, 접착제는 핫 멜트 접착제이다. 일부 실시양태에서, 접착제는 접촉 접착제이다. 일부 실시양태에서, 접착제는 감압 접착제이다.The chemical mechanical polishing pad of the present invention optionally further comprises a base layer that interfaces with the polishing layer. The abrasive layer may optionally be adhered to the base layer using an adhesive. The adhesive may be selected from pressure sensitive adhesives, hot melt adhesives, contact adhesives and combinations thereof. In some embodiments, the adhesive is a hot melt adhesive. In some embodiments, the adhesive is a contact adhesive. In some embodiments, the adhesive is a pressure sensitive adhesive.
본 발명의 화학 기계 연마 패드는 임의로 기부층, 및 연마층과 기부층 사이에 개재되고 이들과 계면을 이루는 하나 이상의 추가층을 더 포함한다. 다양한 층이 임의로 접착제를 사용하여 서로 부착될 수 있다. 접착제는 감압 접착제, 핫 멜트 접착제, 접촉 접착제 및 이들의 조합으로부터 선택될 수 있다. 일부 실시양태에서, 접착제는 핫 멜트 접착제이다. 일부 실시양태에서, 접착제는 접촉 접착제이다. 일부 실시양태에서 접착제는 감압 접착제이다.The chemical mechanical polishing pad of the present invention optionally further comprises a base layer and at least one additional layer interposed between and interfacial to the polishing layer and the base layer. The various layers may optionally be adhered to one another using an adhesive. The adhesive may be selected from pressure sensitive adhesives, hot melt adhesives, contact adhesives and combinations thereof. In some embodiments, the adhesive is a hot melt adhesive. In some embodiments, the adhesive is a contact adhesive. In some embodiments, the adhesive is a pressure sensitive adhesive.
본 발명의 화학 기계 연마 패드는 바람직하게는 연마기의 플래튼과 계면을 이루도록 구성된다. 본 발명의 화학 기계 연마 패드는 임의로 감압 접착제 및 진공 중 하나 이상을 사용하여 플래튼에 부착되도록 구성된다.The chemical mechanical polishing pad of the present invention is preferably configured to interface with the platen of the polishing machine. The chemical mechanical polishing pad of the present invention is optionally configured to be attached to the platen using one or more of a pressure sensitive adhesive and a vacuum.
본 발명의 화학 기계 연마 패드의 연마층의 연마 표면은 임의로 기판의 연마를 용이하게 하는 거시구조(macrotexture) 및 미시구조(microtexture) 중 하나 이상을 나타낸다. 바람직하게는 연마 표면은, 수막현상; 연마 매질 유동에 대한 영향; 연마층의 강성의 개질; 에지 효과의 감소 중 하나 이상을 완화시키고, 연마 파편을 연마 표면과 기판 사이의 영역으로부터 멀리 이동시키는 것을 용이하게 하도록 설계된 거시구조를 나타낸다.The abrasive surface of the abrasive layer of the chemical mechanical polishing pad of the present invention optionally exhibits at least one of a macrotexture and a microtexture that facilitates polishing of the substrate. Preferably, the polishing surface is formed by a water film development; Effects on polishing medium flow; Modifying the stiffness of the abrasive layer; Edge structure and to facilitate moving at least one of the reduction of the edge effect and moving the polishing debris away from the region between the polishing surface and the substrate.
본 발명의 화학 기계 연마 패드의 연마층의 연마 표면은 임의로 구멍 및 홈 중 하나 이상으로부터 선택된 거시구조를 나타낸다. 임의로, 구멍은 연마 표면으로부터 연마층의 두께의 일부 또는 전체에 걸쳐 연장될 수 있다. 임의로, 홈은 연마 중에 패드가 회전하면 하나 이상의 홈이 기판을 쓸고 지나가도록(sweep over) 연마 표면 상에 배열된다. 임의로, 홈은 곡선 홈, 선형 홈 및 이들의 조합으로부터 선택된다. 홈은 임의로 10 밀 이상; 바람직하게는 10 내지 150 밀의 깊이를 나타낸다. 임의로, 홈은 10 밀 이상, 15 밀 이상 및 15 내지 150 밀로부터 선택된 깊이; 10 밀 이상 및 10 내지 100 밀로부터 선택된 폭; 및 30 밀 이상, 50 밀 이상, 50 내지 200 밀, 70 내지 200 밀 및 90 내지 200 밀로부터 선택된 피치의 조합을 갖는 둘 이상의 홈을 포함하는 홈 패턴을 형성한다.The abrasive surface of the abrasive layer of the chemical mechanical polishing pad of the present invention optionally exhibits a macroscopic structure selected from one or more of holes and grooves. Optionally, the aperture may extend from the polishing surface to some or all of the thickness of the polishing layer. Optionally, the grooves are arranged on the polishing surface such that when the pad is rotated during polishing, one or more grooves sweep over the substrate. Optionally, the grooves are selected from curved grooves, linear grooves, and combinations thereof. The grooves are optionally 10 mil or more; Preferably from 10 to 150 mils. Optionally, the groove has a depth selected from at least 10 mils, at least 15 mils and from 15 to 150 mils; A width selected from more than 10 mils and 10 to 100 mils; And a pitch of at least 30 mils, more than 50 mils, 50 to 200 mils, 70 to 200 mils, and 90 to 200 mils.
자성 기판, 광학 기판 및 반도체 기판으로부터 선택된 기판을 화학 기계 연마하기 위한 본 발명의 방법은, 플래튼을 갖는 화학 기계 연마 장치를 제공하는 단계; 자성 기판, 광학 기판 및 반도체 기판으로부터 선택된 하나 이상의 기판을 제공하는 단계; 연마층을 갖는 화학 기계 연마 패드를 선택하는 단계 - 연마층은 내부에 형성된 일체식 창을 포함하고, 일체식 창은 5 내지 25 %, 바람직하게는 5 내지 20 %, 보다 바람직하게는 5 내지 15 %, 더욱 바람직하게는 5 내지 10 %, 보다 더 바람직하게는 5 내지 8 %의 영구압축률을 나타냄 -; 플래튼 상에 화학 기계 연마 패드를 장착하는 단계; 및 연마층의 연마 표면을 이용하여 하나 이상의 기판을 연마하는 단계를 포함한다. 바람직하게는, 본 발명의 화학 기계 연마 패드의 일체식 창은, 40 ℃의 연마 온도에서 10 시간의 기판 연마 이후에 연마 표면에서 연마층으로부터 외향으로 50 ㎛ 이하, 보다 바람직하게는 0 내지 50 ㎛, 가장 바람직하게는 0 내지 40 ㎛ 만큼 돌출한다.The method of the present invention for chemical mechanical polishing a substrate selected from a magnetic substrate, an optical substrate and a semiconductor substrate comprises the steps of: providing a chemical mechanical polishing apparatus having a platen; Providing at least one substrate selected from a magnetic substrate, an optical substrate, and a semiconductor substrate; Selecting a chemical mechanical polishing pad having an abrasive layer, wherein the abrasive layer comprises an integral window formed therein, wherein the integral window comprises 5 to 25%, preferably 5 to 20%, more preferably 5 to 15% %, More preferably from 5 to 10%, even more preferably from 5 to 8%; Mounting a chemical mechanical polishing pad on the platen; And polishing the at least one substrate using the polishing surface of the polishing layer. Preferably, the integral window of the chemical mechanical polishing pad of the present invention has an integral window of 50 microns or less from the polishing surface outward from the polishing surface at a polishing surface after polishing the substrate for 10 hours at a polishing temperature of 40 DEG C, more preferably from 0 to 50 microns , And most preferably 0 to 40 mu m.
이제 본 발명의 일부 실시양태가 이하의 실시예에 상세하게 기술될 것이다.Some embodiments of the present invention will now be described in detail in the following examples.
<실시예><Examples>
창 블록Window block
화학 기계 연마층 내로 통합하기 위한 일체식 창으로서 창 블록을 아래와 같이 제조하였다. 표 1에 나타낸 바와 같이 다양한 양의 경화제(즉, MBCA)와 이소시아네이트-말단 예비중합체 폴리올(즉, 켐투라(Chemtura)로부터 입수가능한 L325)을 합하여 주형 내에 도입하였다. 이후, 주형의 내용물을 오븐에서 18 시간동안 경화시켰다. 오븐의 설정 온도를 처음 20 분 동안은 93 ℃; 그 다음 15 시간 40분 동안은 104 ℃로 설정하고; 이후 마지막 2 시간 동안은 21 ℃로 낮추었다. 이후, 창 블록을 종래의 수단을 이용하여 연마 패드 케익(cake) 내로 도입하기 용이하도록 플러그로 절단하였다.A window block as an integral window for incorporation into a chemical mechanical polishing layer was prepared as follows. Various amounts of the curing agent (i.e., MBCA) and the isocyanate-terminated prepolymer polyol (i.e., L325 available from Chemtura) as shown in Table 1 were combined and introduced into the mold. The contents of the mold were then cured in the oven for 18 hours. Set the oven temperature to 93 ° C for the first 20 minutes; Then set to 104 DEG C for 15 hours and 40 minutes; And then lowered to 21 ° C for the last 2 hours. The window block was then cut with a plug to facilitate introduction into the polishing pad cake using conventional means.
영구압축률 시험Permanent Compression Test
상기 기술한 바와 같이 제조된 창 블록 재료의 샘플을 ASTM 방법 D-395-03 방법 A에 기재된 절차에 따라 시험하여 영구압축률을 결정하였다. 이 실험결과를 표 2에 제공한다.Samples of the window block material prepared as described above were tested according to the procedure described in ASTM Method D-395-03 Method A to determine the permanent compressibility. The results of this experiment are shown in Table 2.
<연마 실험><Polishing Test>
연마 패드Abrasive pad
동일한 연마층 조성물을 사용하여, (a) 표 1에 상기 기술된 비교 창 1에 따라 NH2 대 NCO의 화학양론비가 0.78:1.00인 종래의 일체식 창 조성을 갖는 대조 연마 패드, 및 (b) 표 1에 상기 기술된 실시예 3에 따라 NH2 대 NCO의 화학양론비가 1:1.05인 본 발명의 일체식 창 조성을 갖는 연마 패드를 제조하였다. 종래의 창 조성을 갖는 대조 연마 패드와 본 발명의 창 조성을 갖는 연마 패드 모두 50 밀 두께 및 15 밀 깊이의 원형 홈을 가졌다. 두 연마층 조성물을 롬 앤드 하스 일렉트로닉 머티리얼스 씨엠피 인코포레이티드(Rohm and Haas Electronic Materials CMP Inc.)로부터 입수가능한 Suba IV™ 하위패드 재료 위에 적층하였다.(A) a control polishing pad having a conventional monolithic window composition with a stoichiometric ratio of NH 2 to NCO of 0.78: 1.00 according to Comparison 1 described above in Table 1, and (b) 1, a polishing pad having an integral window composition of the present invention having a stoichiometric ratio of NH 2 to NCO of 1: 1.05 was prepared according to Example 3 described above. Both the control polishing pad with the conventional window composition and the polishing pad with the window composition of the present invention had a circular groove of 50 mm thickness and 15 mm depth. Both abrasive layer compositions were laminated onto a Suba IV ™ subpad material available from Rohm and Haas Electronic Materials CMP Inc.
연마 조건Abrasive condition
20.7 kPa의 연마 하향력으로 어플라이드 머티리얼스(Applied Materials)의 Mirra® 200 mm 연마기 및 상기 나타낸 바와 같은 연마 패드; 화학 기계 연마 조성물(에포크 머티리얼 컴퍼니, 리미티드(Epoch Material Co., Ltd)로부터 입수가능한 EPL2361) 및 200 ml/분의 유량; 93 rpm의 테이블 회전 속도; 87 rpm의 캐리어 회전 속도; 48.3 kPa의 컨디셔닝 하향력, 및 20 분의 브레이크인(break in) 컨디셔닝, 62.1 kPa의 브레이크인 하향력, 이후 10 분간 48.3 kPa의 브레이크인 하향력으로 완전 동일계 컨디셔닝을 이용하는 Kinik Diagrid® AD3CG 181060 컨디셔너를 이용하여 구리 블랭킷 웨이퍼를 연마하였다. 패터닝되지 않은 웨이퍼 표면에 대해 KLA Tencor SP-1 검사 도구를 사용하여 0 시간, 2.5 시간, 5 시간, 7.5 시간 및 10 시간의 연마 이후에 구리 블랭킷 웨이퍼 상의 스크래치 수를 측정하였다. 이 스크래치 수 검사 결과를 표 3에 제공한다.A Mirra 200 mm polisher of Applied Materials at a polishing down force of 20.7 kPa and an abrasive pad as shown above; A chemical mechanical polishing composition (EPL 2361 available from Epoch Material Co., Ltd.) and a flow rate of 200 ml / min; Table rotation speed of 93 rpm; A carrier rotational speed of 87 rpm; A Kinik Diagrid® AD3CG 181060 conditioner using full in situ conditioning with a downward force of 48.3 kPa and a break in conditioning of 20 minutes, a downward force of 62.1 kPa of brake down force, and a brake force of 48.3 kPa after 10 minutes The copper blanket wafer was polished. The number of scratches on copper blanket wafers was measured after 0 hours, 2.5 hours, 5 hours, 7.5 hours and 10 hours of polishing using a KLA Tencor SP-1 inspection tool on unpatterned wafer surfaces. The results of this scratch number test are given in Table 3.
창 돌출(bulge)Bulge
또한, 상기 나타낸 연마 조건 하에서 10 시간동안 계속적으로 웨이퍼를 연마한 다음, 연마 표면에서 일체식 창 프로파일을 측정하여 창이 연마 표면으로부터 외향으로 돌출한 정도를 측정하였다. 실시예. 비교 창 1의 일체식 창 재료는 평균 100 ㎛ 초과의 돌출을 나타낸 반면, 실시예. 창 3의 일체식 창 재료는 평균 40 ㎛ 미만의 돌출을 나타내었다.Further, the wafers were continuously polished for 10 hours under the above-mentioned polishing conditions, and then the integral window profile was measured on the polishing surface to measure the extent to which the window protruded outward from the polishing surface. Examples. The integral window material of Comparison Window 1 exhibited an average protrusion of more than 100 [mu] m, whereas Example. The integral window material of window 3 showed an average protrusion of less than 40 탆.
Claims (9)
일체식 창은 연마층에 통합되며;
일체식 창은 경화제와 이소시아네이트-말단 예비중합체 폴리올의 폴리우레탄 반응 생성물이며;
경화제는 4,4'-메틸렌-비스-o-클로로아닐린, 4,4'-메틸렌-비스-(3-클로로-2,6-디에틸아닐린), 디메틸티오톨루엔디아민, 트리메틸렌글리콜 디-p-아미노벤조에이트, 폴리테트라메틸렌옥시드 디-p-아미노벤조에이트, 폴리테트라메틸렌옥시드 모노-p-아미노벤조에이트, 폴리프로필렌옥시드 디-p-아미노벤조에이트, 폴리프로필렌옥시드 모노-p-아미노벤조에이트, 1,2-비스(2-아미노페닐티오)에탄, 4,4'-메틸렌-비스-아닐린, 디에틸톨루엔디아민, 5-tert-부틸-2,4-톨루엔디아민, 3-tert-부틸-2,6-톨루엔디아민, 5-tert-아밀-2,4-톨루엔디아민, 3-tert-아밀-2,6-톨루엔디아민, 클로로톨루엔디아민, 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택되고;
이소시아네이트-말단 예비중합체 폴리올은 폴리올과 다관능성 방향족 이소시아네이트의 반응 생성물이고;
폴리올은 폴리테트라메틸렌 에테르 글리콜, 폴리프로필렌 에테르 글리콜, 에스테르 기반 폴리올, 이들의 공중합체 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택되고;
다관능성 방향족 이소시아네이트는 2,4-톨루엔 디이소시아네이트, 2,6-톨루엔 디이소시아네이트, 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 나프탈렌-1,5-디이소시아네이트, 톨리딘 디이소시아네이트, 파라-페닐렌 디이소시아네이트, 크실릴렌 디이소시아네이트, 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택되고;
경화제는 일체식 창을 형성하기 위해서 이소시아네이트-말단 예비중합체 폴리올에 함유된 미반응 NCO 잔기와 반응하는 경화성 아민 잔기를 함유하며;
경화제 및 이소시아네이트-말단 예비중합체 폴리올은 1:1 내지 1:1.25의 아민 잔기 대 미반응 NCO 잔기 화학양론비로 제공되며;
일체식 창은 0.1 부피% 미만의 공극률을 가지며;
일체식 창은 5 내지 25 %의 평균 영구압축률(compression set)을 나타내며;
연마 표면은 자성 기판, 광학 기판 및 반도체 기판으로부터 선택된 기판을 연마하도록 구성되는 화학 기계 연마 패드.A chemical mechanical polishing pad comprising an abrasive surface and an abrasive layer having an integral window,
The integral window is incorporated into the polishing layer;
The integral window is a polyurethane reaction product of a curing agent and an isocyanate-terminated prepolymer polyol;
The curing agent is selected from the group consisting of 4,4'-methylene-bis-o-chloroaniline, 4,4'-methylene-bis- (3-chloro-2,6-diethylaniline), dimethylthiotoluenediamine, trimethylene glycol di -Aminobenzoate, polytetramethylene oxide di-p-aminobenzoate, polytetramethylene oxide mono-p-aminobenzoate, polypropylene oxide di-p-aminobenzoate, polypropylene oxide mono- -Aminobenzoate, 1,2-bis (2-aminophenylthio) ethane, 4,4'-methylene-bis-aniline, diethyltoluenediamine, 5-tert- butyl-2,6-toluenediamine, 5-tert-amyl-2,4-toluenediamine, 3-tert-amyl-2,6-toluenediamine, chlorotoluenediamine, and mixtures thereof Being;
The isocyanate-terminated prepolymer polyol is the reaction product of a polyol and a polyfunctional aromatic isocyanate;
The polyol is selected from the group consisting of polytetramethylene ether glycols, polypropylene ether glycols, ester-based polyols, copolymers thereof, and mixtures thereof;
The polyfunctional aromatic isocyanate may be selected from the group consisting of 2,4-toluene diisocyanate, 2,6-toluene diisocyanate, 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, naphthalene-1,5-diisocyanate, tolidine diisocyanate, Diisocyanate, xylylene diisocyanate, and mixtures thereof;
The curing agent contains a curable amine moiety that reacts with the unreacted NCO moiety contained in the isocyanate-terminated prepolymer polyol to form an integral window;
The curing agent and the isocyanate-terminated prepolymer polyol are provided at an amine to an unreacted NCO stoichiometry ratio of from 1: 1 to 1: 1.25;
The integral window has a porosity of less than 0.1% by volume;
The integral window exhibits an average permanent compression set of 5 to 25%;
Wherein the polishing surface is configured to polish a substrate selected from a magnetic substrate, an optical substrate, and a semiconductor substrate.
플래튼을 갖는 화학 기계 연마 장치를 제공하는 단계;
자성 기판, 광학 기판 및 반도체 기판으로부터 선택된 하나 이상의 기판을 제공하는 단계;
제1항에 따른 화학 기계 연마 패드를 선택하는 단계;
플래튼 상에 화학 기계 연마 패드를 장착하는 단계; 및
연마층의 연마 표면을 이용하여 하나 이상의 기판을 연마하는 단계를 포함하는 방법.1. A chemical mechanical polishing method for a substrate selected from a magnetic substrate, an optical substrate, and a semiconductor substrate,
Providing a chemical mechanical polishing apparatus having a platen;
Providing at least one substrate selected from a magnetic substrate, an optical substrate, and a semiconductor substrate;
Selecting a chemical mechanical polishing pad according to claim 1;
Mounting a chemical mechanical polishing pad on the platen; And
And polishing the at least one substrate using the polishing surface of the polishing layer.
플래튼을 갖는 화학 기계 연마 장치를 제공하는 단계;
자성 기판, 광학 기판 및 반도체 기판으로부터 선택된 하나 이상의 기판을 제공하는 단계;
연마층을 갖는 화학 기계 연마 패드를 선택하는 단계 - 연마층은 내부에 형성된 일체식 창을 포함하고, 일체식 창은 5 내지 25 %의 영구압축률을 나타냄 -;
플래튼 상에 화학 기계 연마 패드를 장착하는 단계; 및
연마층의 연마 표면을 이용하여 하나 이상의 기판을 연마하는 단계를 포함하는 방법.1. A chemical mechanical polishing method for a substrate selected from a magnetic substrate, an optical substrate, and a semiconductor substrate,
Providing a chemical mechanical polishing apparatus having a platen;
Providing at least one substrate selected from a magnetic substrate, an optical substrate, and a semiconductor substrate;
Selecting a chemical mechanical polishing pad having an abrasive layer, wherein the abrasive layer comprises an integral window formed therein, the integral window exhibiting a permanent compression of 5 to 25%;
Mounting a chemical mechanical polishing pad on the platen; And
And polishing the at least one substrate using the polishing surface of the polishing layer.
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