DE102017008997A1

DE102017008997A1 - DEVICE FOR FORMING THE SURFACE OF CHEMICAL-MECHANICAL POLISHING PILLOWS

Info

Publication number: DE102017008997A1
Application number: DE102017008997.3A
Authority: DE
Inventors: Jeffrey James Hendron; Jeffrey Robert Stack
Original assignee: Rohm and Haas Electronic Materials CMP Holdings Inc
Current assignee: Rohm and Haas Electronic Materials CMP Holdings Inc
Priority date: 2016-09-29
Filing date: 2017-09-26
Publication date: 2018-03-29
Also published as: TW201819110A; US20180085891A1; KR20180035697A; JP2018058203A; FR3056431A1; CN107877359A

Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt Vorrichtungen zum Vorkonditionieren von polymeren, vorzugsweise porösen polymeren, chemisch-mechanischen (CMP) Polierkissen oder -schichten und Polieren eines Substrats bereit, die eine Rotationsschleifanordnung mit einem Rotor mit einer Schleifoberfläche aus einem porösen abrasiven Material, eine Flachbettplatte zum Halten des CMP-Polierkissens oder der CMP-Polierschicht an Ort und Stelle, derart, dass die Schleifoberfläche der Rotationsschleifanordnung oberhalb und parallel zu der Oberfläche der Flachbettplatte angeordnet ist, so dass eine Grenzfläche der Oberfläche der CMP-Polierschicht und des porösen abrasiven Materials gebildet wird, und einen Substrathalter umfassen, der sich oberhalb und parallel zu einer obersten Oberfläche der Flachbettplatte befindet und an dem ein CMP-Substrat angebracht wird, wodurch eine Poliergrenzfläche zwischen der Oberfläche des Substrats und der CMP-Polierschicht erzeugt wird, wobei sich der Substrathalter unabhängig von der Rotationsschleifanordnung und der Flachbettplatte dreht.The present invention provides devices for preconditioning polymeric, preferably porous, polymeric, chemical-mechanical (CMP) polishing pads or layers and polishing a substrate comprising a rotary grinding assembly having a rotor with a porous abrasive material grinding surface, a flat bed plate for holding the abrasive CMP polishing pad or the CMP polishing layer in place, such that the grinding surface of the rotary grinding assembly is disposed above and parallel to the surface of the flat bed plate, so that an interface of the surface of the CMP polishing layer and the porous abrasive material is formed, and a substrate holder located above and parallel to a top surface of the flat bed plate and to which a CMP substrate is attached, thereby forming a polishing interface between the surface of the substrate and the CMP polishing layer, the substrate holder regardless of the rotary grinding arrangement and the flat bed plate rotates.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verwendung bei der Bereitstellung einer Kissenoberflächenmikrotextur in Polierkissen, wie z. B. polymeren Polierkissen, die für eine chemisch-mechanische Planarisierung (CMP) von Substraten, wie z. B. einem Halbleitersubstrat, einem magnetischen Substrat und einem optischen Substrat, verwendet werden, sowie Verfahren zu deren Verwendung. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Schleifen der Oberfläche einer CMP-Polierschicht, die eine Rotationsschleifeinrichtung mit einer Schleifoberfläche aus einem porösen abrasiven Material bzw. Schleifmittelmaterial zur Bildung einer Grenzfläche der Oberfläche der CMP-Polierschicht und des porösen abrasiven Materials, und eine Flachbettplatte zum Halten der CMP-Polierschicht an Ort und Stelle umfasst.The present invention relates to an apparatus for use in providing a pad surface micro texture in polishing pads, such as a pad. B. polymeric polishing pad, for a chemical mechanical planarization (CMP) of substrates such. A semiconductor substrate, a magnetic substrate and an optical substrate, and methods of using the same. More particularly, the present invention relates to an apparatus for grinding the surface of a CMP polishing film comprising a rotary grinder having a grinding surface of a porous abrasive material for forming an interface of the surface of the CMP polishing film and the porous abrasive material, and a flat bed plate for Holding the CMP polishing layer in place includes.

Es ist bekannt, dass die Herstellung von Polierkissen zur Verwendung bei einer chemisch-mechanischen Planarisierung das Formen und das Aushärten eines geschäumten oder porösen Polymers in einem Formwerkzeug mit dem gewünschten Durchmesser des fertigen Polierkissens, wie z. B. einem Polyurethan, gefolgt von einem Entformen und Schneiden des ausgehärteten Polymers in einer Richtung parallel zu der obersten Oberfläche des Formwerkzeugs zur Bildung einer Schicht mit der gewünschten Dicke z. B. durch Schälen, und dann durch Formen der resultierenden Schicht z. B. durch Schleifen, Fräsen oder Prägen einer Endoberflächengestaltung in die Oberseite eines Polierkissens umfasst. Bisher umfassen bekannte Verfahren des Formens solcher Schichten zu Polierkissen das Spritzgießen der Schichten, das Extrudieren der Schichten, das Schwabbeln der Schichten mit einem Band mit fixiertem Schleifmittel und/oder das Schlichten der Schichten zu einer gewünschten Dicke und Ebenheit. Diese Verfahren weisen ein begrenztes Vermögen zum Erreichen einer einheitlichen Kissenoberflächenmikrotextur auf, die für eine geringe Defektanzahl in polierten Substraten und eine einheitliche Entfernung von Material von Substraten erforderlich ist. Tatsächlich erzeugen die Verfahren im Allgemeinen eine sichtbare Gestaltung, wie z. B. Rillen mit einer gegebenen Breite und Tiefe und einer sichtbaren, aber uneinheitlichen Textur. Beispielsweise ist ein Schälverfahren für das Formen einer Kissenoberfläche unzuverlässig, da sich die Steifigkeit des Formwerkzeugs mit der Formwerkzeugdicke verändert und die Schälklinge einem kontinuierlichen Verschleiß unterliegt. Einpunktschlichttechniken konnten aufgrund eines kontinuierlichen Werkzeugverschleißes und der Drehmaschinenpositionierungsgenauigkeit keine einheitliche Kissenoberflächenmikrotextur bereitstellen. Kissen, die durch Spritzgießverfahren hergestellt werden, weisen aufgrund eines uneinheitlichen Materialflusses in dem Formwerkzeug keine Einheitlichkeit auf; ferner neigen die Formkörper beim Erstarren und Aushärten des Kissens zu einem Verziehen, da das Härtungsmittel und der Rest des geformten Materials während des Spritzens in einen umgrenzten Bereich, insbesondere bei erhöhten Temperaturen, mit verschiedenen Geschwindigkeiten fließen können.It is known that the manufacture of polishing pads for use in chemical mechanical planarization involves molding and curing a foamed or porous polymer in a mold having the desired diameter of the finished polishing pad, such as a polishing pad. Polyurethane, followed by demoulding and cutting the cured polymer in a direction parallel to the uppermost surface of the mold to form a layer having the desired thickness z. B. by peeling, and then by shaping the resulting layer z. B. by grinding, milling or embossing an end surface design in the top of a polishing pad. Heretofore, known methods of forming such layers into polishing pads include injection molding the layers, extruding the layers, buffing the layers with a fixed abrasive belt, and / or sizing the layers to a desired thickness and flatness. These methods have limited ability to achieve a uniform cushion surface microtexture that is required for a low defect count in polished substrates and uniform removal of material from substrates. In fact, the methods generally produce a visual design, such as Grooves with a given width and depth and a visible but uneven texture. For example, a peeling process for forming a pad surface is unreliable because the stiffness of the mold varies with mold thickness and the peeler blade is subject to continuous wear. One-point finishing techniques have failed to provide a uniform pad surface micropattern due to continuous tool wear and lathe positioning accuracy. Cushions made by injection molding have no uniformity due to inconsistent flow of material in the mold; furthermore, the moldings tend to warp upon solidification and curing of the pad, since the curing agent and the remainder of the molded material may flow at different rates during injection into a circumscribed area, particularly at elevated temperatures.

Schwabbelverfahren wurden ebenfalls zum Glätten von chemisch-mechanischen Polierkissen mit einer härteren Oberfläche verwendet. In einem Beispiel für ein Schwabbelverfahren offenbart das US-Patent Nr. 7,118,461 für West et al. glatte Kissen zum chemisch-mechanischen Planarisieren und Verfahren zur Herstellung der Kissen, wobei die Verfahren ein Schwabbeln oder Polieren der Oberfläche der Kissen mit einem Schleifmittelband zum Entfernen von Material von der Kissenoberfläche umfassen. In einem Beispiel wurde nach einem Schwabbeln ein Schwabbelschritt mit einem kleineren Schleifmittel durchgeführt. Das Produkt der Verfahren zeigt ein verbessertes Planarisierungsvermögen auf dem gesamten Kissenprodukt, das nicht geglättet worden ist. Während die Verfahren von West et al. ein Kissen glätten können, stellen sie leider keine einheitliche Kissenoberflächenmikrotextur bereit und können nicht zum Behandeln eines weicheren Kissens (Shore D-Härte gemäß ASTM D2240-15 (2015) eines Kissens oder einer Kissenpolymermatrix von 40 oder weniger) verwendet werden. Ferner entfernen die Verfahren von West et al. so viel Material, dass die Lebensdauer der resultierenden Polierkissen nachteilig beeinflusst werden kann. Es verbleibt ein Bedarf zur Bereitstellung eines chemisch-mechanischen Polierkissens mit einer einheitlichen Oberflächenmikrotextur ohne Begrenzung der Lebensdauer des Kissens.Buffing processes have also been used to smooth chemical mechanical polishing pads with a harder surface. In one example of a buffing process, this discloses U.S. Patent No. 7,118,461 for West et al. smooth pads for chemical mechanical planarization and method of making the pads, the methods comprising buffing or polishing the surface of the pads with an abrasive tape to remove material from the pad surface. In one example, after buffing, a buffing step with a smaller abrasive was performed. The product of the processes shows improved planarization capability on the entire pad product that has not been smoothed. While the methods of West et al. Unfortunately, they do not provide a uniform pillow surface microtexture and can not be used to treat a softer pad (Shore D Hardness) ASTM D2240-15 (2015) a pad or cushion polymer matrix of 40 or less). Furthermore, the procedures of West et al. so much material that the life of the resulting polishing pad can be adversely affected. There remains a need to provide a chemical mechanical polishing pad having a uniform surface microfiber without limiting the life of the pad.

Das Konditionieren eines chemisch-mechanischen Polierkissens ist einem Schwabbeln ähnlich, wo die Kissen im Allgemeinen im Gebrauch mit einer rotierenden Schleifscheibe mit einer Oberfläche konditioniert werden, die feinem Schleifpapier ähnelt. Eine solche Konditionierung führt zu einer verbesserten Planarisierungseffizienz nach einem „Einlauf”-Zeitraum, während dem das Kissen nicht zum Polieren verwendet wird. Es verbleibt ein Bedarf zum Beseitigen des Einlaufzeitraums und zur Bereitstellung eines vorkonditionierten Kissens, das sofort zum Polieren verwendet werden kann.The conditioning of a chemical mechanical polishing pad is similar to buffing, where the pads are generally conditioned in use with a rotating abrasive disc having a surface resembling fine abrasive paper. Such conditioning results in improved planarization efficiency after a "run-in" period during which the pad is not used for polishing. There remains a need to eliminate the break-in period and to provide a preconditioned pad that can be used immediately for polishing.

Die vorliegenden Erfinder haben versucht, Vorrichtungen zur Herstellung von vorkonditionierten CMP-Kissen zu finden, die eine einheitliche Kissenoberflächenmikrotextur aufweisen, während sie ihre ursprüngliche Oberflächentopographie beibehalten.The present inventors have attempted to find devices for producing preconditioned CMP pads that have a uniform cushion surface micropattern while retaining their original surface topography.

ANGABE DER ERFINDUNG STATEMENT OF THE INVENTION

1. In accordance with the present invention, apparatus for providing preconditioned polymeric, preferably porous, polymeric, chemical-mechanical (CMP) polishing pads or layers of polyurethane or a polyurethane foam having a pad surface micro-texture that is effective for polishing, comprise a disc or pad rotational grinding arrangement a rotor having a grinding surface made of a porous abrasive material, and a flat bed plate for holding the CMP polishing layer in place, such as, e.g. By a pressure-sensitive adhesive, or preferably by a vacuum, wherein the abrasive surface of the rotary grinding assembly is disposed above and parallel to or substantially parallel to the surface of the flat bed plate to form an interface of the surface of the CMP polishing layer and the porous abrasive material is.
2. Apparatus of the present invention according to the preceding item 1, wherein the CMP polishing layer has a radius extending from the center thereof to the outer periphery thereof, and the grinding surface of the disc or the rotor of the rotary grinding assembly has a diameter identical or larger than the radius of the CMP polishing layer, preferably identical to the radius of the CMP polishing layer.
3. Devices of the present invention according to the preceding item 2, wherein the disk or rotor of the rotary grinding assembly is arranged so that the outer periphery of its abrasive surface is present during grinding just above the center of the CMP polishing layer.
4. Devices of the present invention according to any one of the preceding items 1, 2 or 3, wherein the disk or rotor of the rotary grinding assembly and the CMP polishing layer and the flat bed plate each rotate during the grinding of the CMP polishing layer. Preferably, the flat bed plate rotates in the direction opposite to the direction of the rotary grinding assembly.
5. Devices of the present invention according to the above item 4, wherein the disc or the rotor of the rotary grinding arrangement rotates at a speed of 50 to 500 U / min or preferably 150 to 300 U / min and the flat bed plate rotates at a speed of 6 to 45 rpm, or preferably from 8 to 20 rpm.
6. Devices of the present invention according to any one of the preceding items 1, 2, 3, 4 or 5, wherein the disc or rotor of the rotary grinding assembly is disposed above the CMP polishing layer and the flat bed plate during grinding, and the rotary grinding assembly is located immediately from a point above the CMP polishing layer surface is moved down at a speed of 0.1 to 15 μm / rev or preferably from 0.2 to 10 μm / rev, d. h., for reducing the interface of the surface of the CMP polishing layer and the porous abrasive material.
7. Devices of the present invention according to any one of the preceding items 1, 2, 3, 4, 5 or 6, wherein the rotary grinding assembly comprises a drive housing having a motor or rotary actuator, such. As an electric or servo motor, and a vertically disposed axis which is connected to the motor or rotary actuator and is driven by this, such. B. by means of a gear or a drive belt, and extends into the drive housing and at its lower end and by means of a mechanical connection, such. As a gear or a drive belt, is connected to the wheel or the rotor so that it rotates at a desired number of revolutions per minute (RPM).
8. Devices of the present invention according to the preceding item 7, wherein in the drive housing, the vertically arranged axis comprises a ball screw or a secondary servo motor, or the where the axis is connected to the motor or the rotary actuator, at the mechanical connection the axis with the disc or the rotor or in both places, whereby the disc or the rotor of the rotary grinding arrangement can be moved down at a set, incremental speed.
9. Devices of the present invention according to the preceding item 8, wherein the disc or the rotor one or more eccentric, pneumatic (s) actuator (s), such as. As cylinder, electric (s) actuator (s) or engine actuator (s), such. As servomotors, preferably, three to eight such actuators, which are arranged in a radial array around the disc or the rotor, whereby the disc or the rotor can be inclined so that its grinding surface or substantially parallel to the uppermost surface of the Flat bed plate is such that the grinding is made possible so that CMP polishing layers or pads are produced, which are thick in the middle or thin in the middle.
10. Devices of the present invention, wherein the rotary grinding assembly comprises a disk or rotor which preferably comprises the abrasive abrasive material of the porous abrasive material so as to be supported on a single carrier ring, the abrasive media being attached to the underside of the periphery thereof is, such. B. by means of a radial grouping of brackets, fasteners or laterally acted upon by spring pressure snap-in, or the itself is located or located on the underside of the rotary grinding assembly and in which or the edge region of a ring of the porous abrasive material fits exactly.
11. Devices of the present invention according to the preceding item 11, wherein the abrasive medium of the porous abrasive material is disposed in a plurality of segments extending around the underside of the periphery of the rotary grinding assembly and having gaps between the segments.
12. Devices of the present invention according to any one of the preceding articles 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 or 11, wherein the porous abrasive material is a composite of a porous continuous phase, in the fine distributed non-porous abrasive particles, such. As boron nitride or preferably diamond particles are dispersed.
13. Devices of the present invention according to the above item 12, wherein the porous continuous phase of the porous abrasive material has an average pore diameter of 3 to 240 μm, or preferably 10 to 80 μm.
14. Devices of the present invention according to any one of the above items 8 or 9, wherein the porous continuous phase of the porous abrasive material, a ceramic, preferably a sintered ceramic, such as. For example, alumina or ceria.
15. Devices of the present invention according to any one of the above items 1 to 14, wherein the flat bed plate has a plurality of small holes, such as. B. with a diameter of 0.5 to 5 mm, through the plate, which are connected to a vacuum. The holes may be arranged in place in any suitable manner for holding the CMP polishing layer substrate in place during grinding, such as by grinding. Along a series of spokes extending outward from the center of the flatbed plate or in a series of concentric rings.
16. Devices of the present invention according to any one of the preceding items 1 to 15, further comprising a line, a hose, a nozzle or a valve for blowing a compressed inert gas or compressed air discontinuously or preferably continuously, and which (r) or which is arranged so that the inert gas or the air is blown into the interface of the surface of the CMP polishing layer material and the porous abrasive material impinging upon the porous abrasive material during grinding, preferably from a point adjacent to the center point the CMP polishing layer on the flat bed plate through the interface of the CMP polishing layer and the porous abrasive material, or more preferably, the conduit, tube, nozzle or valve arranged such that the inert gas or the air from a point adjacent to the center of the CMP polishing layer on the flat bed plate e is blown through the interface of the CMP polishing layer and the porous abrasive material so as to impinge on the porous abrasive material, and separately, a second conduit, a second tube, or a second valve for blowing a compressed inert gas or compressed air upward from a point immediately below the edge portion or periphery of the rotary grinding assembly so that it or it impinges on the porous abrasive material during grinding, e.g. B. where the edge region or periphery of the CMP polishing layer and the edge region or circumference of the rotary grinding touch.
17. Devices of the present invention according to any one of the preceding items 1 to 16, wherein the devices further comprise a substrate holder located above and parallel to the uppermost surface of the flat bed plate so as not to overlap with the area over which the rotary grinding arrangement is disposed is and on which a CMP substrate, such as. As a semiconductor substrate or wafer, a magnetic substrate or an optical substrate attached, such. B. is clamped, whereby a polishing interface between the surface of the substrate and the CMP polishing layer is generated, wherein the substrate holder rotates independently of the rotary grinding assembly and the flat bed plate, such as. B. with an individual speed of 1 to 200 U / min or preferably from 10 to 100 U / min.
18. Devices of the present invention according to the preceding item 17, wherein the substrate holder has a diameter smaller than the radius of the CMP polishing layer or the CMP polishing pad, which is held on the flat bed plate, and further wherein the substrate holder mechanically with a first actuator, such. B. a servomotor, for rotating the grinding device about a central axis, and a second actuator, such as. A second servo motor or a Z-axis ball screw, for pressing the substrate holder against the CMP polishing layer or the CMP polishing pad connected or mounted thereon.
19. Devices of the present invention according to any one of the preceding items 1 to 18, wherein the entire device is enclosed within an airtight housing, such. An airtight housing in which the relative humidity (RH) is in a range of 5 to 100%, e.g. B. from 5 to 50% may be.

Falls nichts anderes angegeben ist, sind die Bedingungen der Temperatur und des Drucks Umgebungstemperatur und Standarddruck. Alle angegebenen Bereiche sind einschließlich und kombinierbar.Unless otherwise specified, the conditions of temperature and pressure are ambient and standard pressures. All specified ranges are inclusive and combinable.

Falls nichts anderes angegeben ist, bezieht sich jeder Begriff, der Klammern enthält, alternativ auf den gesamten Begriff, so als ob keine Klammern vorliegen würden, und den Begriff ohne die Klammern und Kombinationen jeder Alternative. Folglich bezieht sich der Begriff „(Poly)isocyanat” auf Isocyanat, Polyisocyanat oder Gemische davon. Unless otherwise indicated, each term that includes parentheses alternatively refers to the entire term as if there were no parenthesis and the term excludes the parentheses and combinations of each alternative. Thus, the term "(poly) isocyanate" refers to isocyanate, polyisocyanate or mixtures thereof.

Alle Bereiche sind einschließlich und kombinierbar. Beispielsweise würde der Begriff „ein Bereich von 50 bis 3000 cPs oder 100 oder mehr cPs” jedes von 50 bis 100 cPs, 50 bis 3000 cPs und 100 bis 3000 cPs umfassen.All areas are inclusive and combinable. For example, the term "a range of 50 to 3000 cps or 100 or more cps" would include any of 50 to 100 cps, 50 to 3000 cps, and 100 to 3000 cps.

Wie hier verwendet, bezieht sich der Begriff „ASTM” auf Veröffentlichungen von ASTM International, West Conshohocken, PA.As used herein, the term "ASTM" refers to publications by ASTM International, West Conshohocken, PA.

Wie hier verwendet, bezieht sich der Begriff „Dickenvariation” auf den Wert, der durch die maximale Variation der Polierkissendicke festgelegt ist.As used herein, the term "thickness variation" refers to the value defined by the maximum variation of the polishing pad thickness.

Wie hier verwendet, bezieht sich der Begriff „im Wesentlichen parallel” auf einen Winkel, der durch die Schleifoberfläche der Rotationsschleifeinrichtung und die oberste Oberfläche der CMP-Polierschicht gebildet wird, oder insbesondere auf einen Winkel von 178° bis 182° oder vorzugsweise von 179° bis 181°, der durch den Schnittpunkt eines ersten Liniensegments, das parallel zu der Schleifoberfläche der Rotationsschleifeinrichtung verläuft und an einem Punkt oberhalb des Mittelpunkts der CMP-Polierschicht endet, und eines zweiten Liniensegments festgelegt ist, das von dem Ende des ersten Liniensegments und parallel zu der obersten Oberfläche der Flachbettplatte verläuft und an dem äußeren Randbereich der Flachbettplatte endet, wobei das erste und das zweite Liniensegment innerhalb einer Ebene liegen, die senkrecht zu der Flachbettplatte ist und die durch den Mittelpunkt der CMP-Polierschicht und den Punkt auf dem Randbereich bzw. Umfang der Schleifoberfläche der Rotationsschleifeinrichtung verläuft, der am weitesten von dem Mittelpunkt der CMP-Polierschicht entfernt ist.As used herein, the term "substantially parallel" refers to an angle formed by the abrasive surface of the rotary grinder and the top surface of the CMP polishing layer, or more particularly to an angle of 178 ° to 182 ° or preferably 179 ° to 181 ° defined by the intersection of a first line segment parallel to the grinding surface of the rotary grinder and terminating at a point above the center of the CMP polishing layer and a second line segment from the end of the first line segment and parallel to the top surface of the flat bed plate extends and ends at the outer edge region of the flat bed plate, wherein the first and the second line segment lie within a plane which is perpendicular to the flat bed plate and through the center of the CMP polishing layer and the point on the edge region or Scope of the grinding surface of the rotatio grinder which is farthest from the center of the CMP polishing layer.

Wie hier verwendet, bezieht sich der Begriff „Sq.”, wenn er zum Festlegen der Oberflächenrauheit verwendet wird, auf den quadratischen Mittelwert einer angegebenen Anzahl von Oberflächenrauheitswerten, die an angegebenen Punkten auf der Oberfläche einer gegebenen CMP-Polierschicht gemessen werden.As used herein, the term "sq.", When used to determine surface roughness, refers to the root mean square of a given number of surface roughness values measured at specified points on the surface of a given CMP polishing layer.

Wie hier verwendet, bezieht sich der Begriff „Oberflächenrauheit” auf den Wert, der durch Messen der Höhe einer Oberfläche bezogen auf die am besten passende Ebene bestimmt wird, die eine horizontale Oberfläche parallel zu und auf der obersten Oberfläche einer gegebenen CMP-Polierschicht an jedwedem gegebenen Punkt auf dieser obersten Oberfläche darstellt. Eine akzeptable Oberflächenrauheit liegt im Bereich von 0,01 μm bis 25 μm, Sq, oder vorzugsweise von 1 μm bis 15 μm, Sq.As used herein, the term "surface roughness" refers to the value determined by measuring the height of a surface relative to the best-fitting plane that has a horizontal surface parallel to and on the uppermost surface of a given CMP polishing layer at each represents given point on this top surface. An acceptable surface roughness is in the range of 0.01 μm to 25 μm, Sq, or preferably 1 μm to 15 μm, Sq.

Wie hier verwendet, steht der Begriff „Gew.-%” für Gewichtsprozent.As used herein, the term "weight%" means weight percent.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

1 zeigt eine Rotationsschleifvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung und zeigt eine Flachbettplatte und eine CMP-Polierschicht, die ein transparentes Fenster enthält. 1 shows a rotary grinding apparatus according to the present invention and shows a flat bed plate and a CMP polishing layer containing a transparent window.

2 zeigt eine CMP-Polierschicht, die mit der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung behandelt worden ist und auf deren Oberfläche eine einheitliche Mikrotextur von Furchen aufweist, die durch sich schneidende Bögen festgelegt sind, wobei jeder Bogen einen Krümmungsradius aufweist, der gleich dem Radius der CMP-Polierschicht oder geringfügig größer als dieser ist. 2 Figure 4 shows a CMP polishing layer treated with the apparatus of the present invention having on its surface a uniform microtexture of grooves defined by intersecting arcs, each arc having a radius of curvature equal to the radius of the CMP polishing layer or slightly larger than this.

3 zeigt eine Rotationsschleifeinrichtung und eine Poliervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, die einen Substrathalter aufweist, der zum Planarisieren oder Polieren eines Substrats, wie z. B. eines Halbleiters, angepasst ist. 3 shows a rotary grinding apparatus and a polishing apparatus according to the present invention having a substrate holder used for planarizing or polishing a substrate such. B. a semiconductor adapted.

Erfindungsgemäß verbessern die Schleifvorrichtungen die Oberflächenmikrotextur von CMP-Polierschichten, einschließlich die oberste Oberfläche von CMP-Polierkissen und Polierschichten. Die Vorrichtungen erzeugen eine einheitliche Oberflächenmikrotextur, die durch eine Reihe von sich schneidenden Bögen in der CMP-Polierschichtoberfläche, die denselben Krümmungsradius wie ein Kreis aufweisen, der durch den äußeren Randbereich bzw. Umfang der Schleifoberfläche der Rotationsschleifeinrichtung festgelegt ist, und eine Oberflächenrauheit auf der oberen Oberfläche der CMP-Polierschicht von 0,01 bis 25 μm, Sq., gekennzeichnet ist. Die vorliegenden Erfinder haben gefunden, dass CMP-Polierschichten, die mit der Rotationsschleifeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung behandelt worden sind, mit einer geringen oder keiner Konditionierung gut funktionieren, d. h., sie sind vorkonditioniert. Ferner stellt die Kissenoberflächenmikrotextur der mit der Rotationsschleifeinrichtung behandelten CMP-Polierschichten ein verbessertes Polieren von Substraten bereit. Die Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung unterstützen dabei, Unregelmäßigkeiten in der Kissenmorphologie, die durch ein Schälen verursacht werden, zu vermeiden, die Oberflächendefekte, wie z. B. Rillen, in chemisch-mechanischen Polierkissen, sowie eine Blasenbildung von Fenstermaterialien verursachen können, die weicher sind als der Rest der CMP-Polierschicht. Ferner unterstützen die Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung bei der Minimierung von negativen Einflüssen, die durch eine Verformung der Polierschicht während des Kissenstapelns verursacht werden, bei dem zwei oder mehr Kissenschichten durch Spalte geführt werden, die in einem feststehenden Abstand eingestellt sind, und eine lineare Welligkeit resultiert. Dies ist besonders wichtig bei weichen und komprimierbaren CMP-Polierschichten. Darüber hinaus ermöglichen die Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung und die dadurch bereitgestellten behandelten Kissen eine optimierte Oberflächenmikrotextur, eine niedrigere Defektanzahl und eine verbesserte Einheitlichkeit der Materialentfernung auf einer Substratoberfläche, z. B. einer Halbleiter- oder Waferoberfläche.In accordance with the invention, the grinders enhance the surface micropattern of CMP polishing layers, including the top surface of CMP polishing pads and polishing layers. The devices produce a uniform surface micropattern formed by a series of intersecting arcs in the CMP polishing layer surface having the same radius of curvature as a circle defined by the outer periphery of the grinding surface of the rotary grinder and a surface roughness on the upper surface Surface of the CMP polishing layer of 0.01 to 25 .mu.m, Sq., Is characterized. The present inventors have found that CMP polishing layers compatible with the Rotary grinding device according to the present invention, work well with little or no conditioning, ie, they are preconditioned. Further, the pad surface microtexture of the rotary sanding treated CMP polishing layers provides improved polishing of substrates. The devices of the present invention assist in avoiding irregularities in the pillow morphology caused by peeling, the surface defects such. Grooves, in chemical mechanical polishing pads, and may cause blistering of window materials which are softer than the remainder of the CMP polishing layer. Further, the devices of the present invention assist in minimizing negative influences caused by deformation of the polishing layer during cushion stacking, in which two or more cushion layers are guided by gaps set at a fixed pitch, resulting in linear waviness , This is especially important for soft and compressible CMP polishing layers. In addition, the devices of the present invention and the treated pads provided thereby allow for optimized surface micro texture, lower defect count, and improved uniformity of material removal on a substrate surface, e.g. B. a semiconductor or wafer surface.

Die vorliegenden Erfinder haben gefunden, dass das Schleifen einer CMP-Polierschicht mit einem porösen abrasiven Material ein Schleifen ohne Verschlechterung der Schleifmedien und ohne Verursachen einer Beschädigung des CMP-Polierschichtsubstrats ermöglicht. Die Poren in dem porösen abrasiven Material sind groß genug, dass sie die Teilchen, die von dem CMP-Polierschichtsubstrat entfernt werden, aufnehmen können, und die Porosität des porösen abrasiven Materials ist zum Aufnehmen der Masse des während des Schleifens entfernten Materials ausreichend. Vorzugsweise unterstützt das Blasen von Druckluft auf die Grenzfläche des porösen abrasiven Materials und des CMP-Polierschichtsubstrats ferner bei der Entfernung von Schleifrückständen und verhindert eine Verschlechterung der Schleifgeräte.The present inventors have found that grinding a CMP polishing layer with a porous abrasive material allows grinding without deterioration of the abrasive media and without causing damage to the CMP polishing layer substrate. The pores in the porous abrasive material are large enough to accommodate the particles removed from the CMP polishing layer substrate, and the porosity of the porous abrasive material is sufficient to receive the mass of material removed during grinding. Preferably, the blowing of compressed air onto the interface of the porous abrasive material and the CMP polishing layer substrate further assists in the removal of grinding debris and prevents deterioration of the grinders.

In jedwedem Verfahren, bei dem die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann das Blasen des komprimierten Gases oder der Druckluft auch vor oder nach dem Schleifen stattfinden.In any method using the apparatus of the present invention, the blowing of the compressed gas or air can also take place before or after grinding.

Die Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung können eine Rotationsschleifeinrichtung und eine Flachbettplatte umfassen. Die Rotationsschleifeinrichtung wird mit einer eingestellten Geschwindigkeit oder Vorschubgeschwindigkeit auf eine CMP-Polierschicht abgesenkt, die auf der Flachbettplatte vorliegt.The devices of the present invention may include a rotary grinder and a flat bed plate. The rotary grinder is lowered at a set speed or feed rate onto a CMP polishing layer provided on the flat bed plate.

Wie es in der 1 gezeigt ist, schleifen die Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung die Oberfläche einer CMP-Polierschicht, die auf der Oberfläche einer Flachbettplatte (1) mit nicht gezeigten Vakuumöffnungen angeordnet ist. Die CMP-Polierschicht oder das CMP-Polierkissen (2) wird so auf der Flachbettplatte (1) angeordnet, dass der Mittelpunkt der Flachbettplatte (1) und derjenige der CMP-Polierschicht (2) ausgerichtet sind. Die Flachbettplatte (1) in der 1 weist Vakuumabsaugöffnungen (nicht gezeigt) zum Halten der CMP-Polierschicht (2) an Ort und Stelle auf. In der 1 weist die CMP-Polierschicht (2) ein Fenster (3) auf. Der Schleifmechanismus der vorliegenden Erfindung umfasst eine Rotationsschleif(Scheiben)-Anordnung (4) oder einen Rotor, die oder der an der Unterseite von deren oder dessen Randbereich ein angebrachtes Schleifmedium aufweist, das ein poröses abrasives Material (5) umfasst, das, wie es gezeigt ist, in einer Mehrzahl von Segmenten angeordnet ist, die sich um die Unterseite des Randbereichs des Rotors (4) erstrecken. Die Segmente weisen kleine Spalte zwischen diesen auf. In der 1 ist die Rotationsschleifanordnung (4) in der gewünschten Weise derart angeordnet, dass sich deren Randbereich unmittelbar über dem Mittelpunkt der CMP-Polierschicht (2) befindet; ferner weist die Rotationsschleifanordnung (4) die gewünschte Größe derart auf, dass deren Durchmesser etwa gleich dem Radius der CMP-Polierschicht (2) ist.As it is in the 1 1, the devices of the present invention grind the surface of a CMP polishing layer deposited on the surface of a flat bed plate. 1 ) is arranged with vacuum openings, not shown. The CMP polishing layer or the CMP polishing pad ( 2 ) is so on the flatbed plate ( 1 ) arranged that the center of the flat bed plate ( 1 ) and that of the CMP polishing layer ( 2 ) are aligned. The flatbed plate ( 1 ) in the 1 has vacuum suction openings (not shown) for holding the CMP polishing layer ( 2 ) in place. In the 1 indicates the CMP polishing layer ( 2 ) a window ( 3 ) on. The grinding mechanism of the present invention comprises a rotary grinding (disc) assembly ( 4 ) or a rotor having on the underside of its or its edge region a mounted abrasive medium containing a porous abrasive material ( 5 ), which, as shown, is arranged in a plurality of segments which extend around the underside of the edge region of the rotor (FIG. 4 ). The segments have small gaps between them. In the 1 is the rotary grinding arrangement ( 4 ) are arranged in the desired manner so that their edge region immediately above the center of the CMP polishing layer ( 2 ) is located; Furthermore, the rotary grinding arrangement ( 4 ) has the desired size such that its diameter is approximately equal to the radius of the CMP polishing layer ( 2 ).

Die Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung können vorzugsweise sowohl eine Schleif/Konditioniereinrichtung als auch eine Poliervorrichtung umfassen, in der ein CMP-Polierkissen auf der Flachbettplatte montiert ist und sowohl die Rotationsschleifanordnung als auch unabhängig ein Substrathalter auf das CMP-Polierkissen abgesenkt werden, so dass für jedes eine Grenzfläche zwischen diesen und der Oberseite der CMP-Polierschicht gebildet wird. Der Substrathalter ist mechanisch mit einem ersten Aktuator, wie z. B. einem Servomotor, zum Drehen des Substrathalters um eine Mittelachse, und einem zweiten Aktuator, wie z. B. einem zweiten Servomotor oder einer Z-Achse-Kugelgewindespindel, zum Drücken des Substrathalters gegen das CMP-Polierkissen verbunden oder auf diesem montiert.The devices of the present invention may preferably include both a sanding / conditioning device and a polishing device in which a CMP polishing pad is mounted on the flatbed plate and both the rotary grinding assembly and independently a substrate holder are lowered onto the CMP polishing pad so that for each an interface is formed between them and the top of the CMP polishing layer. The substrate holder is mechanically with a first actuator, such as. B. a servomotor, for rotating the substrate holder about a central axis, and a second actuator, such as. A second servo motor or a Z-axis ball screw, for pressing the substrate holder against the CMP polishing pad connected or mounted on this.

Wie es in der 3 gezeigt ist, polieren die Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung ein Substrat, während sie die Oberfläche einer CMP-Polierschicht schleifen, die auf der Oberfläche einer Flachbettplatte (1) angeordnet ist. Die CMP-Polierschicht oder das CMP-Polierkissen (2) wird so auf der Flachbettplatte (1) angeordnet, dass der Mittelpunkt der Flachbettplatte (1) und der CMP-Polierschicht (2) ausgerichtet sind. Die Flachbettplatte (2) in der 3 weist Vakuumabsaugöffnungen (nicht gezeigt) zum Halten der CMP-Polierschicht (2) an Ort und Stelle auf. In der 3 weist die CMP-Polierschicht (2) ein Fenster (3) auf. Der Schleifmechanismus der vorliegenden Erfindung umfasst eine Rotationsschleif(Scheibe)-Anordnung (4) oder einen Rotor, bei der oder dem auf der Unterseite von deren oder dessen Randbereich bzw. Umfang ein Schleifmedium angebracht ist, das ein poröses abrasives Material (5) umfasst, das, wie es gezeigt ist, in einer Mehrzahl von Segmenten angeordnet ist, die sich um die Unterseite des Randbereichs bzw. Umfangs des Rotors (4) erstrecken. Darüber hinaus hält ein Substrathalter (6) oder Waferträger, der von der Rotationsschleifanordnung (4) versetzt ist, einen 300 mm Wafer (7) auf dessen Unterseite.As it is in the 3 4, the devices of the present invention polish a substrate while grinding the surface of a CMP polishing layer deposited on the surface of a flat bed plate. 1 ) is arranged. The CMP polishing layer or the CMP polishing pad ( 2 ) is so on the flatbed plate ( 1 ) arranged that the center of the flat bed plate ( 1 ) and the CMP polishing layer ( 2 ) are aligned. The flatbed plate ( 2 ) in the 3 has vacuum suction openings (not shown) for holding the CMP Polishing layer ( 2 ) in place. In the 3 indicates the CMP polishing layer ( 2 ) a window ( 3 ) on. The grinding mechanism of the present invention comprises a rotary grinding (disc) assembly ( 4 ) or a rotor, at or on the underside of which or its edge region or circumference an abrasive medium is attached, which is a porous abrasive material ( 5 ), which, as shown, is arranged in a plurality of segments which extend around the underside of the edge region or circumference of the rotor (FIG. 4 ). In addition, a substrate holder ( 6 ) or wafer carrier, which is supported by the rotary grinding arrangement ( 4 ), a 300 mm wafer ( 7 ) on its underside.

Die Schleif- und Poliervorrichtung arbeitet in der folgenden Weise: Das Substrat, wie z. B. ein Halbleiterwafer, wird auf der unteren Oberfläche des Substrathalters gehalten und gegen das CMP-Polierkissen auf der oberen Oberfläche der Flachbettplatte gedrückt. Die Flachbettplatte und der Substrathalter werden relativ zueinander gedreht, wodurch die untere Oberfläche des Substrats in einen gleitenden Kontakt mit dem Polierkissen gebracht wird. Dabei führt dem Polierkissen eine Schleifmittelflüssigkeitdüse (nicht gezeigt) eine Schleifmittelflüssigkeit, wie z. B. eine wässrige Siliziumoxid- oder Schleifmitteloxid-, -carbid- oder -nitrid-Teilchenaufschlämmung, zu. Die untere Oberfläche des Substrats wird durch eine Kombination aus einer mechanischen Polierwirkung von Schleifmittelkörnern in der Schleifmittelflüssigkeit und der Oberfläche der CMP-Polierschicht poliert.The grinding and polishing apparatus operates in the following manner: The substrate, such. A semiconductor wafer, is held on the lower surface of the substrate holder and pressed against the CMP polishing pad on the upper surface of the flat bed plate. The flatbed plate and the substrate holder are rotated relative to each other, thereby bringing the lower surface of the substrate into sliding contact with the polishing pad. In this case, the polishing pad an abrasive liquid nozzle (not shown) performs an abrasive liquid such. An aqueous silica or abrasive oxide, carbide or nitride particle slurry. The lower surface of the substrate is polished by a combination of a mechanical polishing action of abrasive grains in the abrasive liquid and the surface of the CMP polishing layer.

Die Rotationsschleifeinrichtung der vorliegenden Erfindung umfasst eine runde Rotationsschleifanordnung oder einen Rotor, an deren oder dessen Randbereich bzw. Umfang ein poröses abrasives Material angebracht ist, vorzugsweise ein poröses abrasives Material, das eingekerbt ist oder Unterbrechungen oder Lücken um den Randbereich bzw. Umfang der Rotationsschleifeinrichtung umfasst. Die Unterseite des porösen abrasiven Materials ist die Schleifoberfläche der Rotationsschleifeinrichtung. Das poröse abrasive Material kann in der Form eines Rings oder von Ringsegmenten vorliegen, der oder die in die Unterseite der Rotationsschleifanordnung passen oder daran angebracht werden können. Das poröse abrasive Material kann eine radiale Gruppierung von nach unten gerichteten Segmenten, üblicherweise von 10 bis 40 Segmenten, des porösen abrasiven Materials, die Lücken dazwischen aufweisen, oder einen perforierten Ring umfassen, der aus dem porösen abrasiven Material mit periodischen Perforationen darin hergestellt ist. Die Lücken oder Perforationen ermöglichen das Blasen von komprimiertem Gas oder von Druckluft in die Grenzfläche der Oberfläche der CMP-Polierschicht und des porösen abrasiven Materials zum Entfernen von Schleifrückständen und Reinigen des porösen abrasiven Materials vor, während oder nach dem Schleifen. Darüber hinaus unterstützen die Kerben oder Lücken in dem porösen abrasiven Material beim Kühlen der Oberflächen des porösen abrasiven Materials und des CMP-Polierschichtsubstrats während des Schleifens.The rotary grinding apparatus of the present invention comprises a round rotary grinding assembly or rotor having a porous abrasive material attached to the periphery thereof, preferably a porous abrasive material that is notched or includes gaps or gaps around the periphery of the rotary grinding apparatus , The underside of the porous abrasive material is the abrasive surface of the rotary grinder. The porous abrasive material may be in the form of a ring or ring segments that may fit or be attached to the underside of the rotary grinding assembly. The porous abrasive material may comprise a radial array of downwardly directed segments, usually 10 to 40 segments, of the porous abrasive material having gaps therebetween or a perforated ring made of the porous abrasive material having periodic perforations therein. The gaps or perforations allow the blowing of compressed gas or compressed air into the interface of the surface of the CMP polishing layer and the porous abrasive material to remove grinding debris and to clean the porous abrasive material before, during, or after grinding. Moreover, the notches or gaps in the porous abrasive material assist in cooling the surfaces of the porous abrasive material and the CMP polishing layer substrate during grinding.

Die Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung können so positioniert werden, dass unerwünschte CMP-Substratverschleißprofile kompensiert werden, wie z. B. wenn CMP-Verfahren zu uneinheitlichen Verschleißprofilen führen, wie z. B. einer zu geringen oder zu starken Entfernung an der Kante eines Substrats. Dies wiederum kann die Kissenlebensdauer verlängern. In solchen Positionen kann die Schleifoberfläche der Rotationsschleifanordnung so eingestellt werden, dass sie im Wesentlichen parallel, jedoch nicht genau parallel zur obersten Oberfläche der Flachbettplatte oder der CMP-Polierschicht ist. Beispielsweise kann die Schleifoberfläche der Rotationsschleifeinrichtung so eingestellt werden, dass ein dickes Zentrum (der Winkel zwischen der Schleifoberfläche der Rotationsschleifeinrichtung und einem Flachbettplattenradius in einer Ebene, die senkrecht zur Flachbettplatte ist und durch den Mittelpunkt der CMP-Polierschicht und dem Punkt auf dem Randbereich bzw. Umfang der Schleifoberfläche der Rotationsschleifeinrichtung verläuft, der am weitesten von dem Mittelpunkt der CMP-Polierschicht entfernt ist, beträgt mehr als 180°) oder ein dünnes Zentrum (Winkel beträgt weniger als 180°) erhalten wird.The devices of the present invention can be positioned to compensate for undesired CMP substrate wear profiles, such as those described in US Pat. B. when CMP process lead to non-uniform wear profiles, such. B. too low or too strong distance at the edge of a substrate. This in turn can extend the pillow life. In such positions, the abrasive surface of the rotary grinding assembly may be adjusted to be substantially parallel, but not exactly parallel, to the top surface of the flat bed plate or the CMP polishing layer. For example, the grinding surface of the rotary grinder can be set to have a thick center (the angle between the grinding surface of the rotary grinder and a flat bed plate radius in a plane perpendicular to the flat bed plate and through the center of the CMP polishing layer and the dot on the edge portion and The circumference of the grinding surface of the rotary grinder furthest from the center of the CMP polishing layer is more than 180 °) or a thin center (angle less than 180 °) is obtained.

Die Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung können in einer nassen Umgebung, wie z. B. zusammen mit Wasser oder einer wässrigen Schleifmittelaufschlämmung, wie z. B. einer Siliziumoxid- oder Ceroxidaufschlämmung, verwendet werden.The devices of the present invention may be used in a wet environment, such as in a wet environment. B. together with water or an aqueous abrasive slurry such. A silica or ceria slurry.

Die Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung sind skalierbar, so dass sie zu CMP-Polierschichten mit verschiedenen Größen passen, da die Größe des Rotationsschleifelements variiert werden kann. Gemäß den Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung sollte die Flachbettplatte größer sein als die CMP-Polierschicht oder sollte vorzugsweise eine Größe aufweisen, die einen Radius aufweist, der mit dem Radius der CMP-Polierschicht identisch ist oder innerhalb von 10 cm länger ist als der Radius der CMP-Polierschicht. Die Vorrichtungen sind somit so skalierbar, dass CMP-Polierschichten mit einem Radius von 100 mm bis 610 mm behandelt werden können.The devices of the present invention are scalable to fit CMP polishing layers of different sizes because the size of the rotary grinding element can be varied. According to the devices of the present invention, the flat bed plate should be larger than the CMP polishing layer or should preferably have a size that has a radius that is identical to the radius of the CMP polishing layer or is within 10 cm longer than the radius of the CMP -Polierschicht. The devices are thus scalable so that CMP polishing layers with a radius of 100 mm to 610 mm can be treated.

Mit der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung können verschiedene Rotationsschleifanordnungen verwendet werden, wobei eine nach der anderen verwendet wird. Die Rotationsschleifanordnung wird so ausgewählt, dass deren Durchmesser mit dem Radius der CMP-Polierschicht, die geschliffen wird, identisch ist oder geringfügig größer als dieser ist. Alternativ ist die Rotationsschleifanordnung so angepasst, dass ein Ring oder eine Scheibe, vorzugsweise ein einzelner Trägerring, aus einem Schleifmedium aus dem porösen abrasiven Material mit verschiedenen Durchmessern an der Unterseite von deren Randbereich bzw. Umfang angebracht werden kann. Various rotary grinding arrangements can be used with the apparatus according to the present invention, using one after the other. The rotary grinding assembly is selected so that its diameter is identical to or slightly greater than the radius of the CMP polishing layer being ground. Alternatively, the rotary grinding assembly is adapted so that a ring or disc, preferably a single carrier ring, can be mounted from an abrasive medium of the porous abrasive material of different diameters on the underside of its periphery.

Mit der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung können verschiedene Substrathalter verwendet werden, wobei einer nach der anderen verwendet wird. Der Substrathalter wird so ausgewählt, dass dessen Durchmesser kleiner ist als der Radius der CMP-Polierschicht, die zum Polieren verwendet wird, und größer ist als der Durchmesser des Substrats, das poliert wird.With the apparatus according to the present invention, various substrate holders can be used, one after the other being used. The substrate holder is selected so that its diameter is smaller than the radius of the CMP polishing layer used for polishing, and larger than the diameter of the substrate being polished.

Die Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung ermöglichen die Bereitstellung von CMP-Polierschichten oder -kissen, die keine Fensterausbauchungen und durch Schälen verursachte Defekte aufweisen. Folglich kann gemäß einem Verfahren zur Verwendung der Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung eine CMP-Polierschicht durch Formen eines Polymers zur Bildung eines porösen Formteils mit einem gewünschten Durchmesser oder Radius, wobei es sich um die Größe der daraus hergestellten Kissen handelt, dann Schälen des Formteils bis zu einer gewünschten Dicke, welche die Zieldicke eines Kissens ist, das gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wird, und dann Schleifen des Kissens oder der CMP-Polierschicht zum Bereitstellen der gewünschten Kissenoberflächenmikrotextur auf der Polieroberfläche des Kissens gebildet werden.The devices of the present invention enable the provision of CMP polishing layers or pads that have no window bulges and defects caused by peeling. Thus, according to a method of using the devices of the present invention, a CMP polishing layer can be prepared by molding a polymer to form a porous molding having a desired diameter or radius, which is the size of the pads made therefrom, then peeling the molding up to a desired thickness, which is the target thickness of a pad made according to the present invention, and then grinding the pad or CMP polishing layer to provide the desired pad surface microtexture on the polishing surface of the pad.

In den Verfahren zur Verwendung der Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung kann das Schleifen mit einer einzelnen Schicht oder einzelnen Kissen sowie mit gestapelten Kissen mit einer Unterkissenschicht durchgeführt werden. Vorzugsweise umfassen die Verfahren in dem Fall von gestapelten Kissen das Schleifen der CMP-Polierschicht, nachdem die Kissen so gestapelt worden sind, dass das Schleifen bei der Entfernung von Verformungen in gestapelten Kissen unterstützen kann.In the methods of using the devices of the present invention, the grinding may be performed with a single layer or individual pads, as well as stacked pads with a subpad layer. Preferably, in the case of stacked pads, the methods include grinding the CMP polishing layer after the pads have been stacked so that the grinding can assist in removing deformations in stacked pads.

Geeignete CMP-Polierkissen können durch Formen des Polymers und Schälen des geformten Polymers zur Bildung der CMP-Polierschicht zur Verwendung als Kissen gebildet werden, oder vorzugsweise durch Formen des Polymers und Schälen des geformten Polymers zur Bildung der CMP-Polierschicht und dann Stapeln der CMP-Polierschicht auf einer Unterkissen- oder Basisschicht mit demselben Durchmesser wie die CMP-Polierschicht zur Bildung des CMP-Polierkissens gebildet werden.Suitable CMP polishing pads may be formed by molding the polymer and peeling the shaped polymer to form the CMP polishing layer for use as a pad, or preferably by shaping the polymer and peeling the shaped polymer to form the CMP polishing layer and then stacking the CMP polishing pad. Polishing layer are formed on a Unterkissen- or base layer with the same diameter as the CMP polishing layer to form the CMP polishing pad.

Die Verfahren zur Verwendung der Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung können das Bilden der CMP-Polierkissen, das Bilden von Rillen in den Kissen, wie z. B. durch eine Drehbearbeitung der Kissen, und dann das Schleifen der CMP-Polierkissen mit der Rotationsschleifeinrichtung zur Bildung einer Kissenoberflächenmikrotextur umfassen, einschließlich eine Reihe von sich sichtbar schneidenden Bögen auf der Polieroberfläche, die einen Krümmungsradius aufweisen, der gleich dem oder größer als der, vorzugsweise gleich dem Radius der Polierschicht ist, während gleichzeitig ein Substrat mit den CMP-Polierkissen planarisiert wird. In solchen Verfahren werden die CMP-Polierkissen konditioniert und mit einer neuen Oberfläche versehen, während sie in Gebrauch sind.The methods of use of the devices of the present invention may include forming the CMP polishing pads, forming grooves in the pads, such as a pad. By grinding the pads, and then grinding the CMP polishing pads with the rotary grinder to form a pad surface microtexture, including a series of visibly intersecting arcs on the polishing surface having a radius of curvature equal to or greater than that of preferably equal to the radius of the polishing layer, while simultaneously planarizing a substrate with the CMP polishing pads. In such processes, the CMP polishing pads are conditioned and re-surfaced while in use.

Die Verfahren zur Verwendung der Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung können das Bilden der CMP-Polierkissen, das Schleifen der CMP-Polierkissen mit der Rotationsschleifeinrichtung zur Bildung einer Kissenoberflächenmikrotextur, einschließlich eine Reihe von sich sichtbar schneidenden Bögen auf der Polieroberfläche, die einen Krümmungsradius aufweisen, der gleich dem oder größer als der, vorzugsweise gleich dem Radius der Polierschicht ist, während gleichzeitig ein Substrat mit den CMP-Polierkissen planarisiert wird, und dann das Bilden von Rillen in den Kissen umfassen, wie z. B. durch Drehbearbeiten der Kissen.The methods of using the devices of the present invention may include forming the CMP polishing pads, grinding the CMP polishing pads with the rotary grinder to form a pad surface microtexture, including a series of visibly intersecting arcs on the polishing surface having a radius of curvature that are the same is greater than or equal to, preferably equal to, the radius of the polishing layer while at the same time planarizing a substrate with the CMP polishing pads, and then including forming grooves in the pads, such as e.g. B. by turning the pillow.

Darüber hinaus können die Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung als CMP-Polier- oder Planarisierungswerkzeug, d. h, eine Schleif- und Poliervorrichtung, verwendet werden.In addition, the devices of the present invention may be used as a CMP polishing or planarizing tool, i. h, a grinding and polishing apparatus.

In einem weiteren Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Verwendung der Schleif- und Poliervorrichtung der vorliegenden Erfindung bereit. Gemäß den Verfahren zur Verwendung der Schleif- und Poliervorrichtung der vorliegenden Erfindung wird ein CMP-Polierkissen an der oberen Oberfläche der Flachbettplatte angebracht und das Substrat, wie z. B. ein zu polierender Halbleiterwafer, wird derart an den Substrathalter geklemmt, dass dessen Unterseite auf das CMP-Polierkissen abgesenkt werden kann, das sich auf der Flachbettplatte befindet, worauf die Flachbettplatte, die Rotationsschleifanordnung und der Substrathalter gedreht werden.In a further aspect, the present invention provides a method of using the grinding and polishing apparatus of the present invention. In accordance with the methods of using the grinding and polishing apparatus of the present invention, a CMP polishing pad is attached to the upper surface of the flat bed plate, and the substrate, such as a substrate, is sealed. A semiconductor wafer to be polished, is clamped to the substrate holder such that its underside can be lowered onto the CMP polishing pad located on the flatbed plate, whereupon the flatbed plate, the rotary grinding assembly, and the substrate holder are rotated.

In dem Verfahren zur Verwendung der Schleif- und Poliervorrichtung der vorliegenden Erfindung wird eine Schleifmittelflüssigkeit, die Schleifmittelkörner, wie z. B. Siliziumoxid, Ceroxid oder Aluminiumoxid oder deren Gemische, enthält, auf das Polierkissen zugeführt und darauf gehalten. Während des Betriebs übt der Substrathalter eine gewünschte Andruckkraft von 2 bis 69 kPa, vorzugsweise von 3 bis 48 kPa, auf die Flachbettplatte aus und die Oberfläche des Substrats, das gegen das CMP-Polierkissen gehalten wird, wird daher planarisiert, während sich der Substrathalter und die Flachbettplatte drehen. In the method of using the grinding and polishing apparatus of the present invention, an abrasive liquid containing abrasive grains such as abrasive grains is used. As silica, ceria or alumina or mixtures thereof, supplied to the polishing pad and held thereon. During operation, the substrate holder exerts a desired pressing force of 2 to 69 kPa, preferably 3 to 48 kPa on the flat bed plate, and the surface of the substrate held against the CMP polishing pad is therefore planarized while the substrate holder and turn the flatbed plate.

Vorzugsweise werden in Verfahren zum Polieren eines Substrats gemäß der vorliegenden Erfindung der Substrathalter und die Flachbettplatte in derselben Richtung gedreht.Preferably, in methods of polishing a substrate according to the present invention, the substrate holder and the flat plate are rotated in the same direction.

Geeignete CMP-Polierschichten zur Verwendung gemäß den Verfahren zur Verwendung der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung umfassen ein Polymer oder umfassen vorzugsweise ein poröses Polymer, einen polymeren Schaum oder ein Füllstoff-enthaltendes poröses Polymermaterial mit einer Shore D-Härte gemäß ASTM D2240-15 (2015) von 20 bis 80 oder beispielsweise 40 oder weniger.Suitable CMP polishing layers for use in accordance with the methods of use of the device of the present invention comprise a polymer or preferably comprise a porous polymer, a polymeric foam, or a filler-containing porous polymeric material having a Shore D hardness according to ASTM D2240-15 (2015) from 20 to 80 or for example 40 or less.

Vorzugsweise können die Verfahren der vorliegenden Erfindung mit jedwedem CMP-Polierkissen durchgeführt werden, einschließlich denjenigen, die aus relativ weichen Polymeren hergestellt sind, und können insbesondere zur Behandlung von weichen Kissen mit einer Shore D-Härte von 40 oder weniger verwendet werden.Preferably, the methods of the present invention may be practiced with any CMP polishing pad, including those made from relatively soft polymers, and may be used particularly to treat soft pads having a Shore D hardness of 40 or less.

Geeignete CMP-Polierschichten zur Verwendung gemäß den Verfahren zur Verwendung der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung können ferner einen oder mehrere nicht-poröse(n), transparente(n) Fensterabschnitt(e) umfassen, wie z. B. solche, die ein nicht-poröses Polyurethan mit einer Glasübergangstemperatur (DSC) von 75 bis 105°C umfassen, wie z. B. Fensterabschnitte, die sich nicht über den Mittelpunkt der CMP-Polierschicht erstrecken. In solchen CMP-Polierschichten weist der eine Fensterabschnitt oder weisen die mehreren Fensterabschnitte eine oberste Oberfläche auf, die durch eine Fensterdickenvariation von 50 μm oder weniger über die größte Abmessung des Fensters, wie z. B. den Durchmesser eines runden Fensters oder der Größeren der Länge oder der Breite eines rechteckigen Fensters, festgelegt ist.Suitable CMP polishing layers for use in accordance with the methods of use of the apparatus of the present invention may further comprise one or more non-porous, transparent window portions, such as, for example, glass sheets. For example, those comprising a non-porous polyurethane having a glass transition temperature (DSC) of 75 to 105 ° C, such. B. window sections that do not extend beyond the center of the CMP polishing layer. In such CMP polishing layers, the one or more window sections have an uppermost surface defined by a window thickness variation of 50 μm or less over the largest dimension of the window, such as a window. As the diameter of a round window or the larger of the length or the width of a rectangular window is set.

Ferner können geeignete CMP-Polierschichten zur Verwendung mit den Verfahren zur Verwendung der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung eine Mehrzahl von Poren oder Mikroelementen, vorzugsweise polymeren Mikrokügelchen, mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 10 bis 60 μm umfassen. Vorzugsweise weist eine solche CMP-Polierschicht ringförmige Streifen mit abwechselnd höherer Dichte und niedrigerer Dichte auf, die sich von dem Mittelpunkt der CMP-Polierschicht in der Richtung von deren äußerem Randbereich bzw. Umfang auswärts erstrecken. Beispielsweise weisen die ringförmigen Streifen mit höherer Dichte eine Dichte auf, die um 0,01 bis 0,2 g/cm³ höher ist als diejenige der ringförmigen Streifen mit niedrigerer Dichte.Further, suitable CMP polishing layers for use with the methods of using the device of the present invention may comprise a plurality of pores or microelements, preferably polymeric microspheres, having an average particle size of 10 to 60 microns. Preferably, such a CMP polishing layer has annular strips of alternately higher density and lower density extending outward from the center of the CMP polishing layer in the direction of the outer periphery thereof. For example, the higher density annular strips have a density higher by 0.01 to 0.2 g / cm ³ than that of the lower density annular strips.

Demgemäß können die chemisch-mechanischen (CMP) Polierkissen, die gemäß den Verfahren zur Verwendung der Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung hergestellt worden sind, eine poröse polymere CMP-Polierschicht mit einem Radius und einer Oberflächenrauheit von mindestens 0,01 μm bis 25 μm, Sq, oder vorzugsweise von 1 μm bis 15 μm, Sq, und einer Reihe von sich sichtbar schneidenden Bögen auf der Polierschichtoberfläche bereitstellen, die einen Krümmungsradius aufweisen, der gleich der oder größer als die Hälfte, vorzugsweise gleich der Hälfte des Krümmungsradius der Polierschicht ist. Vorzugsweise erstreckt sich die Reihe von sich sichtbar schneidenden Bögen auf der gesamten Oberfläche der Polierschicht in einer radialen Symmetrie um den Mittelpunkt der Polierschicht.Accordingly, the chemical-mechanical (CMP) polishing pads made in accordance with the methods of using the devices of the present invention may comprise a CMP porous polymeric polishing layer having a radius and surface roughness of at least 0.01 μm to 25 μm, Sq, or preferably from 1 μm to 15 μm, Sq, and a series of visibly intersecting arcs on the polishing layer surface having a radius of curvature equal to or greater than one half, preferably equal to one-half the radius of curvature of the polishing layer. Preferably, the series of visible intersecting sheets on the entire surface of the polishing layer extends in radial symmetry about the center of the polishing layer.

Die CMP-Polierkissen, die gemäß den Verfahren zur Verwendung der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung hergestellt worden sind, weisen einen Mittelpunkt und einen Radius auf. Solche Polierkissen können eine Dicke aufweisen, wobei die Kissen so abgeschrägt sind, dass die Dicke näher an deren Mittelpunkt größer wird, oder so abgeschrägt sind, dass die Dicke weiter weg vom Mittelpunkt größer wird.The CMP polishing pads made in accordance with the methods of use of the apparatus of the present invention have a center point and a radius. Such polishing pads may have a thickness wherein the pads are tapered such that the thickness becomes greater nearer its midpoint, or tapered so that the thickness farther away from the center increases.

BEISPIELE: In den folgenden Beispielen sind, falls nichts anderes angegeben ist, alle Einheiten des Drucks Standarddruck (etwa 101 kPa) und alle Einheiten der Temperatur sind Raumtemperatur (21 bis 23°C).EXAMPLES: In the following examples, unless otherwise specified, all units of pressure are standard pressure (about 101 kPa) and all units of temperature are room temperature (21 to 23 ° C).

Beispiel 1: Versuche wurden mit zwei Versionen eines bzw. einer VP5000^TM CMP-Polierkissens oder -schicht (Dow Chemical, Midland, MI (Dow)) mit einem Radius von 330 mm (13'') durchgeführt. Die Kissen wiesen keine Fenster auf. Im Beispiel 1-1 umfasste die CMP-Polierschicht ein einzelnes poröses Polyurethankissen mit einer Dicke von 2,03 mm (80 mil), wobei das Polyurethan eine Shore D-Härte von 64,9 aufwies. Im Beispiel 1-2 umfasste die CMP-Polierschicht ein gestapeltes Kissen mit dem gleichen Polyurethankissen wie im Beispiel 1-1, das mittels eines Haftklebstoffs auf ein aus Polyesterfilz hergestelltes SUBA IV^TM-Unterkissen (Dow) gestapelt worden ist.Example 1: Experiments were conducted on two versions of a 330 mm (13 ") radius VP5000 ^™ CMP polishing pad or layer (Dow Chemical, Midland, MI (Dow)). The pillows had no windows. In Example 1-1, the CMP polishing layer comprised a single 2.03 mm (80 mil) thick porous polyurethane pad, the polyurethane having a Shore D hardness of 64.9. In Example 1-2, the CMP polishing layer comprised a stacked pad with the same polyurethane pad as in Example 1-1, which had been stacked by means of a pressure-sensitive adhesive on a polyester felt-made SUBA IV ^™ underpad (Dow).

Die Vergleichsgegenstände in den Beispielen 1-A und 1-B waren jeweils die gleichen Kissen wie in den Beispielen 1-1 und 1-2, die jedoch nicht gemäß den Verfahren der vorliegenden Erfindung behandelt worden sind: Das gestapelte Kissen wies ein SIV-Unterkissen auf.The comparative articles in Examples 1-A and 1-B were each the same pads as in Examples 1-1 and 1-2, which, however, were not treated according to the methods of the present invention: The stacked pad had an SIV subpad on.

Alle Kissen wiesen 1010 Rillen (ein konzentrisches Kreisrillenmuster mit einer Tiefe von 0,0768 cm (0,030'') × einer Breite von 0,0511 cm (0,020'') × einem Abstand von 0,307 cm (0,120'')) und kein Fenster auf.All pads had 1010 grooves (a concentric circular groove pattern 0.0768 cm (0.030 ") deep × 0.0511 cm (0.020") x 0.307 cm (0.120 ") pitch) and no window on.

Das poröse abrasive Material war ein verglastes poröses Diamantschleifmittel mit einer durchschnittlichen Schleifmittelgröße von 151 μm. Zum Schleifen des Substrats wurde die Rotationsschleifanordnung parallel zu der Oberseite der Flachbettplatte angeordnet und im Gegenuhrzeigersinn mit 284 U/min gedreht und die Aluminiumflachbettplatte wurde im Uhrzeigersinn mit 8 U/min gedreht. Ausgehend von einem Punkt, an dem das poröse abrasive Material gerade beginnt, das CMP-Polierschichtsubstrat zu berühren, wurde die Rotationsschleifanordnung mit einer Geschwindigkeit von 5,8 μm (0,0002'')-Inkrementen pro 3 Kissenumdrehungen nach unten in die Richtung der Flachbettplatte bewegt. Während dieser Zeit wurde von 2 Düsen trockene Druckluft (CDA) in die Grenzfläche der Oberfläche des porösen abrasiven Materials und der CMP-Polierschicht geblasen, wobei sich eine unmittelbar oberhalb des Mittelpunkts der CMP-Polierschicht befand und sich die andere etwa 210 mm (8,25'') entfernt von der Kissenmitte auf der Vorderseite des porösen abrasiven Materials befand. Das Schleifen wurde für etwa 5 min fortgesetzt.The porous abrasive material was a vitrified porous diamond abrasive having an average abrasive size of 151 μm. To grind the substrate, the rotary grinding assembly was placed parallel to the top of the flat bed plate and rotated counterclockwise at 284 rpm and the aluminum flat bed plate was rotated clockwise at 8 rpm. From a point where the porous abrasive material is just beginning to contact the CMP polishing layer substrate, the rotary grinding assembly was stepped down at a rate of 5.8 μm (0.0002 ") increments per 3 pad turns in the direction of Flatbed plate moves. During this time, 2 nozzles of dry compressed air (CDA) were blown into the interface of the surface of the porous abrasive material and the CMP polishing layer, one immediately above the center of the CMP polishing layer and the other about 210 mm (FIG. 25 ") away from the center of the pad on the front of the porous abrasive material. The grinding was continued for about 5 minutes.

Die im Beispiel 1 erhaltenen Kissen wurden in Poliertests bezüglich der Entfernungsgeschwindigkeit, der Uneinheitlichkeit und Rattermarken (Defektanzahl) wie folgt bewertet:
Entfernungsgeschwindigkeit: Wurde mit einem Tetraethoxysilikat(TEOS)-Substrat mit einer Größe von 200 mm durch Planarisieren der Substrate unter Verwendung der angegebenen Kissen und einer wässrigen Aufschlämmung von pyrogenem Siliziumoxid ILD3225^TM (Dow) bei einer Flussrate von 200 ml/min bestimmt. Der Polierdruck wurde mit einer Andruckkraft von 0,11, 0,21 und 0,32 kg/cm² (1,5, 3,0, 4,5 psi) bei 93/87 Platten/Substratträger-U/min mit einem Mirra^TM-Poliergerät (Applied Materials, Santa Clara, CA) variiert. Vor dem Testen wurden alle Polierkissen für 40 Minuten bei 3,2 kg (7 Pfund) mit einer SAESOL^TM 8031C1-Scheibe (gelötete Diamantstauboberfläche, Durchmesser 10,16 cm, Saesol Diamond Ind. Co., Ltd., Korea) als Konditionierer konditioniert. Während des Testens wurde dieselbe Konditionierung der Kissen fortgesetzt. Pro Kissen wurden insgesamt 18 Wafer getestet und die Durchschnitte wurden erhalten.The pads obtained in Example 1 were evaluated in polishing tests for removal rate, nonuniformity and chatter marks (defect count) as follows:
Removal Rate: Determined with a 200 mm square tetraethoxysilicate (TEOS) substrate by planarizing the substrates using the indicated pads and an aqueous slurry of fumed silica ILD3225 ^™ (Dow) at a flow rate of 200 ml / min. Polishing pressure was measured at a pressure of 0.11, 0.21 and 0.32 kg / cm ² (1.5, 3.0, 4.5 psi) at 93/87 plates / substrate carrier rpm with a Mirra ^TM Polisher (Applied Materials, Santa Clara, Calif.) Varies. Prior to testing, all polishing pads were conditioned for 40 minutes at 3.2 kg (7 pounds) with a SAESOL ^™ 8031C1 disc (brazed diamond dust surface, diameter 10.16 cm, Saesol Diamond Ind. Co., Ltd., Korea) as a conditioner , During testing, the same conditioning of the pillows continued. A total of 18 wafers were tested per pad and averages were obtained.

Uneinheitlichkeit: Wurde in der Weise, die bezüglich des Testens der Entfernungsgeschwindigkeit offenbart ist, mit demselben TEOS-Substrat bestimmt, das beim Testen der Entfernungsgeschwindigkeit planarisiert worden ist, mit der Ausnahme, dass die Daten durch Feststellen der Variation der Dicke innerhalb eines Wafers erhalten wurden. Pro Kissen wurden insgesamt 18 Wafer getestet und die Durchschnitte wurden erhalten.Nonuniformity: In the manner disclosed for testing the removal rate, it was determined with the same TEOS substrate that had been planarized in the removal rate testing, except that the data was obtained by detecting the variation in thickness within a wafer , A total of 18 wafers were tested per pad and averages were obtained.

Rattermarken oder Defektanzahl: Wurde in der Weise, die bezüglich des Testens der Entfernungsgeschwindigkeit offenbart ist, mit demselben TEOS-Substrat bestimmt, das beim Testen der Entfernungsgeschwindigkeit planarisiert worden ist, mit der Ausnahme, dass die Daten durch Feststellen der Gesamtzahl von CMP-Defekten erhalten wurden. Pro Kissen wurden insgesamt 18 Wafer getestet und die Durchschnitte wurden erhalten.Chatter Marks or Defect Numbers: Determined in the manner disclosed for testing the removal rate with the same TEOS substrate that has been planarized in the removal rate testing, except that the data is obtained by detecting the total number of CMP defects were. A total of 18 wafers were tested per pad and averages were obtained.

Die resultierenden Kissen wiesen eine Kissenoberflächenmikrotextur auf, die sich schneidende Bögen mit einem Krümmungsradius umfasste, der mit demjenigen des Randbereichs bzw. des Umfangs der Rotationsschleifanordnung identisch war. Ferner ergaben, wie es in der nachstehenden Tabelle 1 gezeigt ist, die erfindungsgemäßen Kissen der Beispiele 1-1 und 1-2 dieselben Planarisierungsgeschwindigkeiten auf einem Substrat wie die Vergleichskissen der Beispiele 1-A (einzeln) und 1-B (gestapelt); dabei erzeugten die erfindungsgemäßen Kissen von Beispiel 1-1 und 1-2 eine signifikant geringere Defektanzahl und sehr viel weniger Rattermarken in dem Substrat als die Kissen der Vergleichsbeispiele 1-A und 1-B, die nicht den Schleifverfahren der vorliegenden Erfindung unterzogen worden sind. Tabelle 1: Morphologie und Polierleistungsvermögen – kleine Kissen *Beispiel 1-A Beispiel 1-1 *Beispiel 1-B Beispiel 1-2 Anzahl der Proben 5 5 4 4 Entfernungsgeschwindigkeit, Å/min 3515 3468 3762 3737 Uneinheitlich-keit, % 4,5 3,7 4,2 3 Defektanzahl, Rattermarken (0,11 kg/cm²) 144 100 91 61 Defektanzahl, Rattermarken (0,21 kg/cm²) 369 173 118 42 Defektanzahl, Rattermarken (0,32 kg/cm²) 425 216 218 100 * – Bezeichnet ein Vergleichsbeispiel.The resulting pads had a pad surface microtexture comprising intersecting arcs having a radius of curvature identical to that of the peripheral portion of the rotary sanding assembly. Further, as shown in Table 1 below, the pads of Examples 1-1 and 1-2 of the invention gave the same planarization speeds on a substrate as the comparative pads of Examples 1-A (single) and 1-B (stacked); thus, the inventive pads of Examples 1-1 and 1-2 produced a significantly lower defect count and much fewer chatter marks in the substrate than the pads of Comparative Examples 1-A and 1-B that have not been subjected to the sanding process of the present invention. Table 1: Morphology and Polishing Performance - Small Pillows * Example 1-A Example 1-1 * Example 1-B Example 1-2 Number of samples 5 5 4 4 Removal rate, Å / min 3515 3468 3762 3737 Inconsistency,% 4.5 3.7 4.2 3 Defect number, chatter marks (0.11 kg / cm ² ) 144 100 91 61 Defect number, chatter marks (0.21 kg / cm ² ) 369 173 118 42 Defect number, chatter marks (0.32 kg / cm ² ) 425 216 218 100 * - denotes a comparative example.

Beispiel 2: Versuche wurden mit großen einschichtigen Polyurethankissen (Dow) IC1000^TM mit einem Radius von 419 mm (16,5'') und mit einer Shore D-Härte von 61,0 durchgeführt, wobei das Kissen von Beispiel 2 in der Weise wie im vorstehenden Beispiel 1 behandelt wurde, mit der Ausnahme, dass die Rotationsschleifanordnung mit einer Geschwindigkeit von 20,3 μm (0,0007'')-Inkrementen pro 8 Kissenumdrehungen nach unten zu der Flachbettplatte bewegt wurde und das Schleifen für 5,5 min fortgesetzt wurde. Das Vergleichsbeispiel 2-A war mit dem Kissen im Beispiel 2 identisch, das nicht gemäß den Verfahren der vorliegenden Erfindung behandelt worden ist.Example 2: Experiments were carried out with large single layer polyurethane (Dow) IC1000 ^™ 419 mm (16.5 ") radius and with a Shore D hardness of 61.0 using the pad of Example 2 in the same manner as in Example 1 above except that the rotary grinding assembly was moved down to the flat bed plate at a rate of 20.3 μm (0.0007 ") increments per 8 pad revolutions and grinding continued for 5.5 minutes has been. Comparative Example 2-A was identical to the pad in Example 2, which was not treated according to the methods of the present invention.

Versuche wurden mit 14 Kissen durchgeführt und der Durchschnitt der Ergebnisse ist für die Dickenvariation angegeben, die wie folgt getestet wurde:
Dickenvariation: Wurde mit einer Koordinatenmessmaschine über der Oberfläche der Polierkissen bestimmt. Insgesamt 9 getrennte Messstellen von der Kissenmitte zur Kante wurden pro Kissen erfasst. Die Dickenvariation wurde durch Subtrahieren des kleinsten Messwerts von dem größten Messwert berechnet. Die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle 2 gezeigt.Trials were performed on 14 pillows and the average of the results is given for the thickness variation tested as follows:
Thickness Variation: Was determined with a coordinate measuring machine over the surface of the polishing pad. A total of 9 separate measuring points from the middle of the pillow to the edge were recorded per pillow. The thickness variation was calculated by subtracting the smallest reading from the largest reading. The results are shown in Table 2 below.

Die resultierenden erfindungsgemäßen Kissen wiesen die charakteristische Kissenoberflächenmikrotextur auf. Die erfindungsgemäßen Kissen des Beispiels 2 weisen eine geringere durchschnittliche Dickenvariation auf und deren Form ist deshalb einheitlicher als diejenige des Kissens des Vergleichsbeispiels 2-A. Tabelle 2: Morphologie – größere Kissen Beispiel 2-A* Beispiel 2 Anzahl der Proben 10 10 Durchschnittliche Dickenvariation, μm 17,66 7,42 * – Bezeichnet ein Vergleichsbeispiel.The resulting cushions of the invention exhibited the characteristic cushioned surface microfabric. The inventive cushions of Example 2 have a smaller average thickness variation and therefore their shape is more uniform than that of the cushion of Comparative Example 2-A. Table 2: Morphology - larger cushions Example 2-A * Example 2 Number of samples 10 10 Average thickness variation, μm 17.66 7.42 * - denotes a comparative example.

Beispiel 3: Die Oberflächenrauheit wurde mit den Kissen des vorstehenden Beispiels 2 gemessen, und zwar im Vergleich zu handelsüblichen IC1000^TM-Kissen (Dow). Das Kissen von Vergleichsbeispiel 2 war mit dem Kissen im Beispiel 2-A identisch, wurde jedoch nicht mit den Verfahren der vorliegenden Erfindung behandelt.Example 3: The surface roughness was measured with the pads of Example 2 above as compared to commercially available IC1000 ^™ pads (Dow). The pad of Comparative Example 2 was identical to the pad in Example 2-A, but was not treated by the methods of the present invention.

Die Oberflächenrauheit wurde an 5 gleichmäßig von der Kissenmitte zur Kante beabstandeten Punkten von jedem von 2 Kissen gemessen und der Durchschnitt der Ergebnisse ist als Oberflächenrauheit in der nachstehenden Tabelle 3 angegeben. Tabelle 3: Oberflächenrauheit Beispiel 3-A* Beispiel 3 Anzahl der Proben 1 1 Quadratischer Mittelwert, (Sq) μm 12,52 5,48 Kernrautiefe, Sk, μm 14,82 10,17 Verminderte Peakhöhe, (Spk), μm 7,60 4,93 Verminderte Taltiefen, (Svk), μm 26,44 9,78 * – Bezeichnet ein Vergleichsbeispiel. The surface roughness was measured at 5 points uniformly spaced from the center of the pad to the edge of each of 2 pads, and the average of the results is given as surface roughness in Table 3 below. Table 3: Surface roughness Example 3-A * Example 3 Number of samples 1 1 Square mean, (Sq) μm 12.52 5.48 Kernraut depth, Sk, μm 14.82 10.17 Reduced peak height, (Spk), μm 7.60 4.93 Reduced valley depths, (Svk), μm 26.44 9.78 * - denotes a comparative example.

Wie es in der vorstehenden Tabelle 3 gezeigt ist, weisen die CMP-Polierschichten der vorliegenden Erfindung im Beispiel 3 eine festgelegte Kissenoberflächenmikrotextur und eine festgelegte Oberflächenrauheit auf, die durch eine verminderte Taltiefe gekennzeichnet ist.As shown in the above Table 3, in Example 3, the CMP polishing films of the present invention have a predetermined cushion surface texture and surface roughness characterized by a reduced depth of valley.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 7118461 [0003]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

ASTM D2240-15 (2015) [0003]
West et al. [0003]
ASTM D2240-15 (2015) [0041]

Claims

Apparatus for providing preconditioned polymeric chemical mechanical (CMP) polishing pads or layers having a pad surface micropattern and for polishing a substrate comprising a rotating grinding assembly having a disc or rotor having a porous abrasive material grinding surface, a flat bed plate for holding the CMP Polishing layer in place, wherein the abrasive surface of the rotary grinding assembly is disposed above and parallel to or substantially parallel to the surface of the flat bed plate to form an interface of the surface of the CMP polishing layer and the porous abrasive material, and comprises a substrate holder which extends is above and parallel to an uppermost surface of the flat bed plate such that it does not overlap the area over which the rotary grinding assembly is disposed, and to which a CMP substrate is attached, whereby a polishing interface between the upper and lower surfaces is achieved surface of the substrate and the CMP polishing layer, wherein the substrate holder rotates independently of the rotary grinding assembly and the flat bed plate.

The apparatus of claim 1, wherein the flat bed plate holds the CMP polishing layer in place by vacuum.

The apparatus of claim 1, wherein the CMP polishing layer has a radius extending from the center thereof to the outer periphery thereof, and the abrasive surface of the disc or rotor of the rotary grinding assembly has a diameter equal to or greater than the radius of the CMP polishing layer This is.

The device of claim 3, wherein the diameter of the rotary grinding assembly is equal to the radius of the CMP polishing layer.

The apparatus of claim 1, wherein the disk or rotor of the rotary grinding assembly is arranged such that the outer periphery of its grinding surface is disposed directly over the center of the CMP polishing layer during grinding.

The apparatus of claim 1, wherein the disk or rotor of the rotary grinding assembly and the CMP polishing layer and the flat bed plate each rotate during grinding of the CMP polishing layer.

The apparatus of claim 1, wherein the rotary grinding assembly comprises a drive housing comprising a motor or rotary actuator and a vertically disposed shaft connected to and driven by the motor or rotary actuator and extending into the drive housing and having a lower end thereof mechanically connected to the disk or rotor so that it rotates at the desired speed of revolutions per minute (RPM).

The apparatus of claim 1, wherein in the drive housing, the vertically disposed axis comprises a ball screw or a secondary servomotor where the axis is connected to the motor or rotary actuator at the mechanical connection of the axis to the disk or rotor, or at both locations, whereby the disk or rotor of the rotary grinding assembly can be moved down at a set incremental speed.

The apparatus of claim 1, further comprising a conduit, a hose, a nozzle, or a valve for discontinuously or continuously blowing a compressed inert gas or compressed air, arranged such that the inert gas or the air so enters the interface the surface of the CMP polishing layer material and the porous abrasive material is blown to impinge on the porous abrasive material during grinding, and separately a second conduit, a second tube or a second valve for blowing a compressed inert gas or compressed air upward from a point immediately below the edge portion of the rotary grinding assembly so that it or it impinges on the porous abrasive material during grinding.

The device of claim 1, wherein the substrate holder has a diameter smaller than the radius of the CMP polishing layer or the CMP polishing pad held on the flat bed plate, and further wherein the substrate holder mechanically rotates with a first actuator the grinding means is connected to or mounted on a central axis and a second actuator for pressing the substrate holder against the CMP polishing layer or the CMP polishing pad.

The device of claim 1, wherein the entire device is enclosed within an airtight housing.