DE102017008998A1

DE102017008998A1 - Chemisch-mechanische polierkissen mit einheitlicher kissenoberflächenmikrotextur

Info

Publication number: DE102017008998A1
Application number: DE102017008998.1A
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: TW201829125A; US20180085888A1; KR20180035698A; JP2018051759A; FR3056430A1; CN107877360A

Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt vorkonditionierte chemisch-mechanische (CMP) Polierkissen bereit, die ein Polymer umfassen, vorzugsweise ein poröses Polymer mit einer Kissenoberflächenmikrotextur, die zum Polieren effektiv ist und eine Reihe von sich sichtbar schneidenden Bögen auf der Polierschichtoberfläche aufweist, wobei die sich schneidenden Bögen einen Krümmungsradius aufweisen, der gleich der Hälfte des Krümmungsradius des Kissens oder größer als diese ist, und sich auf der gesamten Oberfläche des Polierkissens in einer radialen Symmetrie um den Mittelpunkt des Polierkissens erstrecken, wobei das resultierende CMP-Polierkissen eine Oberflächenrauheit von 0,01 μm bis 25 μm, Sq, aufweist. Die CMP-Polierkissen können durch Verfahren hergestellt werden, die ein Schleifen der Oberfläche eines CMP-Polierkissens mit einer Rotationsschleifanordnung zum Bilden der Oberflächenmikrotextur umfassen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft chemisch-mechanische Polierkissen (CMP-Kissen) mit einer einheitlichen Kissenoberflächenmikrotextur. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung CMP-Polierkissen mit einer CMP-Polierschicht aus einem oder mehreren Polymer(en), vorzugsweise einer porösen 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 mit einer Reihe von sich sichtbar schneidenden Bögen auf der Polierschichtoberfläche, die einen Krümmungsradius gleich der Hälfte oder mehr, vorzugsweise gleich der Hälfte des Krümmungsradius der Polierschicht aufweisen.
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. eines Polyurethans, 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.
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.
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.
Die vorliegenden Erfinder haben versucht, vorkonditionierte CMP-Kissen zu finden, die eine einheitliche Kissenoberflächenmikrotextur und ein verbessertes Polierleistungsvermögen aufweisen, während sie ihre ursprüngliche Oberflächentopographie beibehalten.
ANGABE DER ERFINDUNG

1. Gemäß der vorliegenden Erfindung umfassen Verfahren zur Bereitstellung von vorkonditionierten chemisch-mechanischen Polierkissen (CMP-Polierkissen) mit einer CMP-Polierschicht aus einem oder mehreren Polymer(en), wobei die CMP-Polierschicht einen Radius aufweist und eine Oberflächenrauheit von 0,01 μm bis 25 μm, Sq, aufweist und eine Kissenoberflächenmikrotextur aufweist, die zum Polieren effektiv ist, das Schleifen der Oberfläche einer polymeren, vorzugsweise Polyurethan- oder Polyurethanschaum-, CMP-Polierschicht, mehr bevorzugt einer porösen CMP-Polierschicht, mit einer Rotationsschleifeinrichtung, während die CMP-Polierschicht auf einer Flachbettplattenoberfläche an Ort und Stelle gehalten wird, wie z. B. durch ein druckempfindliches Haftmittel bzw. einen Haftklebstoff oder vorzugsweise ein Vakuum, wobei die Rotationsschleifeinrichtung einen Rotor umfasst und eine Schleifoberfläche, die parallel oder im Wesentlichen parallel zur Oberfläche der Flachbettplatte angeordnet ist und aus einem porösen abrasiven Material hergestellt ist, zur Bildung einer Grenzfläche der Oberfläche der CMP-Polierschicht und des porösen abrasiven Materials aufweist.
2. Verfahren der vorliegenden Erfindung nach dem vorstehenden Gegenstand 1, bei denen die CMP-Polierschicht einen Radius aufweist, der sich von deren Mittelpunkt zu deren äußerem Rand bzw. Umfang erstreckt und die Rotationsschleifeinrichtung einen Durchmesser aufweist, der mit dem Radius der CMP-Polierschicht identisch oder größer als dieser ist, oder der vorzugsweise gleich dem Radius der CMP-Polierschicht ist.
3. Verfahren der vorliegenden Erfindung nach dem vorstehenden Gegenstand 2, wobei die Rotationsschleifeinrichtung so positioniert ist, dass deren äußerer Randbereich während des Schleifens direkt über der Mitte der CMP-Polierschicht vorliegt.
4. Verfahren der vorliegenden Erfindung nach einem der vorstehenden Gegenstände 1, 2 oder 3, wobei sich die Rotationsschleifeinrichtung und die CMP-Polierschicht und die Flachbettplatte jeweils während des Schleifens der CMP-Polierschicht drehen. Vorzugsweise dreht sich die Flachbettplatte in der in Bezug auf die Rotationschleifeinrichtung entgegengesetzten Richtung.
5. Verfahren der vorliegenden Erfindung nach dem vorstehenden Gegenstand 4, wobei sich die Rotationsschleifeinrichtung mit einer Drehzahl von 50 bis 500 U/min oder vorzugsweise von 150 bis 300 U/min dreht und sich die Flachbettplatte mit einer Drehzahl von 6 bis 45 U/min oder vorzugsweise von 8 bis 20 U/min dreht.
6. Verfahren der vorliegenden Erfindung nach einem der vorstehenden Gegenstände 1, 2, 3, 4 oder 5, wobei die Rotationsschleifeinrichtung während des Schleifens über der CMP-Polierschicht und der Flachbettplatte angeordnet wird, und die Rotationsschleifeinrichtung von einem Punkt unmittelbar oberhalb der CMP-Polierschichtoberfläche mit einer Geschwindigkeit von 0,1 bis 15 μm/Umdrehung oder vorzugsweise von 0,2 bis 10 μm/Umdrehung abgesenkt wird, d. h., zum Verkleinern der Grenzfläche der Oberfläche der CMP-Polierschicht und der Schleifoberfläche der Rotationsschleifeinrichtung und zum Schleifen der obersten Oberfläche der CMP-Polierschicht.
7. Verfahren der vorliegenden Erfindung nach einem der vorstehenden Gegenstände 1, 2, 3, 4, 5 oder 6, wobei das CMP-Polierkissen vor dem Schleifen durch Formen des Polymers und Schälen des geformten Polymers zum Bilden der CMP-Polierschicht zur Verwendung als Kissen gebildet wird oder vorzugsweise durch Formen des Polymers und Schälen des geformten Polymers zum Bilden der CMP-Polierschicht und dann Stapeln der CMP-Polierschicht auf einer Unterkissen- oder Basisschicht mit demselben Durchmesser wie die CMP-Polierschicht zum Bilden des CMP-Polierkissens gebildet wird.
8. Verfahren der vorliegenden Erfindung nach einem der vorstehenden Gegenstände 1, 2, 3, 4, 5, 6 oder 7, wobei das poröse abrasive Material ein Verbund aus einer kontinuierlichen Phase eines porösen Materials ist, in dem fein verteilte nicht-poröse abrasive Teilchen, wie z. B. Siliziumcarbid-, Bornitrid- oder vorzugsweise Diamantteilchen, dispergiert sind.
9. Verfahren der vorliegenden Erfindung nach dem vorstehenden Gegenstand 8, wobei das poröse abrasive Material einen durchschnittlichen Porendurchmesser von 3 bis 240 μm oder vorzugsweise von 10 bis 80 μm aufweist.
10. Verfahren der vorliegenden Erfindung nach einem der vorstehenden Gegenstände 8 oder 9, wobei die poröse kontinuierliche Phase des porösen abrasiven Materials eine Keramik, vorzugsweise eine Sinterkeramik, wie z. B. Aluminiumoxid oder Ceroxid, umfasst.
11. Verfahren der vorliegenden Erfindung nach einem der vorstehenden Gegenstände 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10, wobei während des Schleifens das Verfahren ferner das Blasen eines komprimierten Inertgases oder von Druckluft diskontinuierlich oder vorzugsweise kontinuierlich in die Grenzfläche der Oberfläche des CMP-Polierschichtmaterials und der Schleifoberfläche der Rotationsschleifeinrichtung umfasst, so dass es oder sie auf dem porösen abrasiven Material auftrifft, vorzugsweise von einem Punkt oberhalb des Mittelpunkts der CMP-Polierschicht durch die Grenzfläche der Oberfläche des CMP-Polierschichtmaterials und der Schleifoberfläche der Rotationsschleifeinrichtung oder mehr bevorzugt von einem Punkt oberhalb des Mittelpunkts der CMP-Polierschicht durch die Grenzfläche der Oberfläche des CMP-Polierschichtmaterials und der Schleifoberfläche der Rotationsschleifeinrichtung und separat Blasen des Gases oder der Luft aufwärts von einem Punkt unmittelbar unterhalb des Randbereichs der Rotationsschleifeinrichtung, z. B. wo sich der Randbereich der CMP-Polierschicht und der Umfang der Rotationsschleifeinrichtung berühren, so dass es oder sie auf das poröse abrasive Material auftrifft. Das Blasen des komprimierten Gases oder der Druckluft kann auch vor oder nach dem Schleifen stattfinden.
12. Verfahren der vorliegenden Erfindung nach einem der vorstehenden Gegenstände 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 oder 11, wobei die CMP-Polierschicht ein poröses Polymer oder einen Füllstoff, der ein poröses polymeres Material enthält, mit einer Shore D-Härte gemäß ASTM D2240-15 (2015) von 20 bis 80 oder z. B. 40 oder weniger umfasst.
13. Verfahren der vorliegenden Erfindung nach einem der vorstehenden Gegenstände 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 oder 12, wobei die CMP-Polierschicht ferner einen oder mehrere nicht-poröse(n) transparente(n) Fensterabschnitt(e) umfasst, 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.
14. Verfahren der vorliegenden Erfindung nach einem der vorstehenden Gegenstände 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 oder 13, wobei die CMP-Polierschicht gestreift ist und eine Mehrzahl von Poren oder Mikroelementen, vorzugsweise polymeren Mikrokügelchen, mit einer durchschnittlichen Porengröße von 10 bis 60 μm umfasst.
15. Verfahren der vorliegenden Erfindung nach dem vorstehenden Gegenstand 14, wobei die CMP-Polierschicht ringförmige Streifen mit abwechselnd höherer Dichte und niedrigerer Dichte aufweist, die sich von dem Mittelpunkt der CMP-Polierschicht in die Richtung von deren äußerem Randbereich auswärts erstrecken.
16. Verfahren der vorliegenden Erfindung nach dem vorstehenden Gegenstand 15, wobei die ringförmigen Streifen mit höherer Dichte eine Dichte aufweisen, die um 0,01 bis 0,2 g/cm³ höher ist als diejenige der ringförmigen Streifen mit niedrigerer Dichte.
17. In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfassen chemisch-mechanische (CMP) Polierkissen eine CMP-Polierschicht, vorzugsweise eine poröse CMP-Polierschicht aus einem oder mehreren Polymer(en), vorzugsweise einem Polyurethan, wobei die CMP-Polierschicht einen Radius aufweist und eine Oberflächenrauheit von mindestens 0,01 μm bis 25 μm, Sq, oder vorzugsweise von 1 μm bis 15 μm, Sq, aufweist, und eine Reihe von sich sichtbar schneidenden Bögen auf der Polierschichtoberfläche aufweist und einen Krümmungsradius aufweist, der gleich der Hälfte oder größer, vorzugsweise gleich der Hälfte des Krümmungsradius der CMP-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.
18. Polierkissen der vorliegenden Erfindung nach dem vorstehenden Gegenstand 17, wobei die CMP-Polierschicht ringförmige Streifen mit abwechselnd höherer Dichte und niedrigerer Dichte aufweist, die sich von dem Mittelpunkt der CMP-Polierschicht in die Richtung von deren äußerem Randbereich auswärts erstrecken.
19. Polierkissen der vorliegenden Erfindung nach einem der vorstehenden Gegenstände 17 oder 18, wobei die Polierkissen einen oder mehrere nicht-poröse und transparente Fensterabschnitt(e) aufweisen, wie z. B. solche, die aus einem nicht-porösen Polyurethan mit einer Glasübergangstemperatur (DSC) von 75 bis 105°C ausgebildet sind, das oder die sich nicht über den Mittelpunkt des CMP-Polierkissens erstreckt oder erstrecken, wobei der eine oder die mehreren Fensterabschnitt(e) eine oberste Oberfläche aufweist oder aufweisen, die durch ein Fenster mit Spitze-Tal 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.
20. Polierkissen der vorliegenden Erfindung nach einem der vorstehenden Gegenstände 17, 18 oder 19, wobei die Dicke des Polierkissens derart schräg ist, dass sie zu dessen Mittelpunkt größer wird, oder derart schräg ist, dass sie weiter entfernt von dessen Mittelpunkt größer wird.
21. Polierkissen der vorliegenden Erfindung nach einem der vorstehenden Gegenstände 17, 18, 19 oder 20, wobei die CMP-Polierschicht auf einer Unterkissen- oder Basisschicht, wie z. B. einer Polymer-, vorzugsweise Polyurethan-imprägnierten, Vliesmatte, gestapelt ist.
22. Polierkissen der vorliegenden Erfindung nach einem der vorstehenden Gegenstände 17, 18, 19, 20 oder 21, wobei die CMP-Polierschicht ein poröses Polymer oder ein gefülltes poröses Polymermaterial umfasst, das eine Shore D-Härte gemäß ASTM D2240-15 (2015) von 20 bis 80 oder z. B. 40 oder weniger aufweist.

Falls nichts anderes angegeben ist, sind die Bedingungen der Temperatur und des Drucks Umgebungstemperatur und Standarddruck. Alle angegebenen Bereiche sind einschließlich und kombinierbar.
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.
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.
Wie hier verwendet, bezieht sich der Begriff „ASTM” auf Veröffentlichungen von 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.
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.
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.
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; Svk bezieht sich auf Taltiefen, die in niedrigen Bereichen gemessen werden; und Spk bezieht sich auf Spitzen, die in hohen Bereichen gemessen werden. Eine akzeptable Oberflächenrauheit liegt im Bereich von 0,01 μm bis 25 μm, Sq, oder vorzugsweise von 1 μm bis 15 μm, Sq.
Wie hier verwendet, steht der Begriff „Gew.-%” für Gewichtsprozent.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine Ausführungsform der Rotationsschleifeinrichtung der vorliegenden Erfindung und zeigt eine Flachbettplatte und eine CMP-Polierschicht, die ein transparentes Fenster enthält.
2 zeigt eine CMP-Polierschicht, die 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.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden CMP-Polierkissen, die ein stark verbessertes Defektanzahlleistungsvermögen aufweisen, durch Schleifverfahren gebildet, welche die Oberflächenmikrotextur von CMP-Polierschichten, einschließlich der obersten Oberfläche von CMP-Polierkissen und -Polierschichten, verbessern. Die CMP-Polierkissen der vorliegenden Erfindung weisen eine einheitliche Oberflächenmikrotextur auf, 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 durch 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 gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt sind, mit einem geringen oder keinem Konditionieren gut funktionieren, d. h., sie sind vorkonditioniert. Ferner ermöglicht die Kissenoberflächenmikrotextur der CMP-Polierschichten der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Polieren von Substraten. Die CMP-Polierkissen der vorliegenden Erfindung weisen weniger Unregelmäßigkeiten in der Kissenmorphologie auf als dieselben Kissen, die durch Formen und Schälen hergestellt worden sind, 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 weisen die Kissen der vorliegenden Erfindung weniger negative Einflüsse auf, die durch die Verformung der Polierschicht während des Kissenstapelns verursacht werden, bei dem zwei oder mehr Kissenschichten durch Spalte geführt werden, die in einem festgelegten Abstand entfernt sind, und lineare Wellen resultieren. Dies ist besonders bei weichen und komprimierbaren CMP-Polierschichten wichtig. Darüber hinaus weisen die Kissen der vorliegenden Erfindung eine optimierte Oberflächenmikrotextur, eine geringere Defektanzahl und eine verbesserte einheitliche Materialentfernung auf einer Substratoberfläche, wie z. B. einer Halbleiter- oder Waferoberfläche, auf.
Die vorliegenden Erfinder haben gefunden, dass ein Schleifen 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, um die Teilchen, die von dem CMP-Polierschichtsubstrat entfernt werden, aufzunehmen, und die Porosität des porösen abrasiven Materials ist ausreichend, um die Masse des entfernten Materials während des Schleifens aufzunehmen. Vorzugsweise unterstützt das Blasen von Druckluft auf die Grenzfläche der Oberfläche des CMP-Polierschichtmaterials (darunter) und der Schleifoberfläche der Rotationsschleifeinrichtung (darüber) und des CMP-Polierschichtsubstrats weiter bei der Entfernung von Schleifrückständen und verhindert eine Verschlechterung der Schleifgeräte.
Das poröse abrasive Material ist vorzugsweise eingekerbt oder weist Diskontinuitäten oder Spalte um den Randbereich bzw. Umfang der Rotationsschleifeinrichtung auf. Solche Spalte unterstützen bei der Kühlung der Schleifoberfläche des porösen abrasiven Materials und des CMP-Polierschichtsubstrats während des Schleifens und bei der Entfernung von Schleifrückständen während des Verfahrens. Die Spalte ermöglichen auch das Blasen eines komprimierten Gases oder von Druckluft in die Grenzfläche zwischen der Oberfläche der CMP-Polierschicht und der Schleifoberfläche der Rotationsschleifeinrichtung während des Schleifens zum Entfernen von Schleifrückständen.
Die Verfahren der vorliegenden Erfindung können variiert werden, um unerwünschte CMP-Substratverschleißprofile zu kompensieren, 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 Verfahren wird die Schleifoberfläche der Rotationsschleifeinrichtung so eingestellt, 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.
Die Verfahren der vorliegenden Erfindung können in einer nassen Umgebung, wie z. B. in Verbindung mit Wasser oder einer abrasiven wässrigen Aufschlämmung, wie z. B. einer Siliziumoxid- oder Ceroxid-Aufschlämmung, durchgeführt werden.
Die Verfahren der vorliegenden Erfindung sind skalierbar, so dass sie zu CMP-Polierschichten mit verschiedenen Größen passen, da die Größe des Rotationsschleifeinrichtungselements variiert werden kann. Gemäß den Verfahren der vorliegenden Erfindung sollte die Flachbettplatte größer sein als die CMP-Polierschicht oder sie sollte vorzugsweise eine Größe aufweisen, die mit dem Radius der CMP-Polierschicht identisch ist oder innerhalb von 10 cm länger als dieser ist. Die Verfahren sind folglich so skalierbar, dass CMP-Polierschichten mit einem Radius von 100 mm bis 610 mm behandelt werden können.
Die Verfahren der vorliegenden Erfindung entfernen die oberste Oberfläche der CMP-Polierschicht, so dass die einheitliche Kissenoberflächenmikrotextur gebildet wird, und sie können zum Entfernen von 1 bis 300 μm oder vorzugsweise von 15 bis 150 μm oder mehr bevorzugt von 25 μm oder mehr des Kissenmaterials von der obersten Oberfläche der CMP-Polierschicht verwendet werden.
Die Verfahren der vorliegenden Erfindung ermöglichen die Bereitstellung von CMP-Polierschichten oder -kissen, die keine Fensterausbauchungen und durch Schälen verursachte Defekte aufweisen. Folglich kann gemäß 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 dessen oder deren Polieroberfläche gebildet werden.
Die Verfahren der vorliegenden Erfindung können mit einer einzelnen Schicht oder einzelnen Kissen sowie mit gestapelten Kissen mit einer Unterkissenschicht durchgeführt werden. Vorzugsweise werden die Schleifverfahren in dem Fall von gestapelten Kissen durchgeführt, nachdem die Kissen so gestapelt worden sind, dass das Schleifen bei der Entfernung von Verformungen in gestapelten Kissen unterstützen kann.
Die Verfahren der vorliegenden Erfindung umfassen das Bilden von Rillen in Kissen, wie z. B. durch eine Drehbearbeitung der Kissen nach deren Schleifen.
Geeignete CMP-Polierschichten zur Verwendung gemäß den Verfahren der vorliegenden Erfindung umfassen vorzugsweise ein poröses Polymer oder ein Füllstoff-enthaltendes poröses Polymermaterial, das eine Shore D-Härte gemäß ASTM D2240-15 (2015) von 20 bis 80 aufweist.
Die Verfahren der vorliegenden Erfindung können mit jedwedem Kissen durchgeführt werden, einschließlich solchen, die aus relativ weichen Polymeren hergestellt sind, und können insbesondere bei der Behandlung von weichen Kissen mit einer Shore D-Härte von 40 oder weniger eingesetzt werden. Die Kissen können vorzugsweise porös sein. Poren können durch Räume in der Kissenpolymermatrix oder durch porenbildende Mittel oder Mikroelemente oder Füllstoffe bereitgestellt werden, die Hohlräume oder Poren enthalten.
Geeignete CMP-Polierschichten zur Verwendung gemäß den Verfahren 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.
Ferner können geeignete CMP-Polierschichten zur Verwendung mit den Verfahren der vorliegenden Erfindung eine Mehrzahl von Poren oder Mikroelementen, vorzugsweise polymeren Mikrokügelchen, mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 10 bis 60 μm umfassen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung weisen weiche CMP-Polierschichten mit einer Polieroberfläche mit einer Shore D-Härte von 40 oder weniger auch eine einheitliche Kissenoberflächenmikrotextur auf, einschließlich eine Reihe von sich sichtbar schneidenden Bögen auf der Polieroberfläche, und weisen einen Krümmungsradius auf, der gleich dem oder größer als der, vorzugsweise gleich dem Radius der Polierschicht ist. Vorzugsweise erstreckt sich die Reihe von sich sichtbar schneidenden Bögen auf der gesamten Oberfläche der Polierschicht in einer radialen Symmetrie zu dem Mittelpunkt der Polierschicht.
Wie es in der 1 gezeigt ist, werden die Verfahren der vorliegenden Erfindung auf der Oberfläche einer Flachbettplatte (1) mit nicht gezeigten Vakuumöffnungen durchgeführt. Ein(e) CMP-Polierschicht oder -kissen (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 des porösen abrasiven Materials 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.
Die in den Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendete Schleifvorrichtung umfasst eine Rotationsschleifanordnung und deren Antriebsgehäuse, das einen Motor und eine Zahnradverbindung umfasst, sowie die Flachbettplatte. Darüber hinaus umfasst die Vorrichtung Leitungen zum Leiten von komprimiertem Gas oder Druckluft in die Grenzfläche des porösen abrasiven Materials, das an der Rotationsschleifanordnung angebracht ist, und der CMP-Polierschicht. Die gesamte Vorrichtung ist innerhalb einer luftdichten Hülle eingeschlossen, wobei die Feuchtigkeit vorzugsweise auf eine relative Feuchtigkeit (RH) von 50% oder weniger eingestellt ist.
Die Rotationsschleifanordnung der Schleifvorrichtung, die in den Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, dreht sich auf einer vertikalen Achse, die sich in ein Antriebsgehäuse erstreckt und mittels einer mechanischen Verbindung, wie z. B. eines Zahnrads oder eines Antriebsriemens, mit einem Motor oder Drehaktuator innerhalb des Antriebsgehäuses verbunden ist. Das Antriebsgehäuse umfasst ferner eine radiale Gruppierung von zwei oder mehr pneumatischen oder elektronischen Aktuatoren, die sich aneinander angrenzend oberhalb der Rotationsschleifanordnung befinden, wodurch die Rotationsschleifanordnung angehoben oder abgesenkt werden kann, wie z. B. durch Bewegen derselben nach unten mit einer geringen, inkrementellen Geschwindigkeit und geneigt. Die Aktuatoren ermöglichen ferner das Neigen der Rotationsschleifanordnung, so dass deren Schleifoberfläche im Wesentlichen, jedoch nicht genau parallel zu der obersten Oberfläche der Flachbettplatte ist; dies ermöglicht das Erzeugen von Kissen mit dicker Mitte oder dünner Mitte durch das Schleifen.
Die Rotationsschleifanordnung enthält eine Gruppierung von Klammern, Befestigungseinrichtungen oder einen lateral mit Federdruck beaufschlagten Einschnappring, in die bzw. den ein Ring des porösen abrasiven Materials genau passend auf der Unterseite der Rotationsschleifanordnung passt.
Das poröse abrasive Material ist auf einem einzelnen Trägerring geträgert, der in die Unterseite der Rotationsschleifanordnung eingepasst ist oder an dieser angebracht ist. 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 der CMP-Polierschicht zum Reinigen des porösen abrasiven Materials vor, während oder nach dem Gebrauch.
Die Kissenoberflächenmikrotextur von CMP-Polierschichten, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt worden sind, ist proportional zu der Oberflächenrauheit der CMP-Polierschicht und zur Größe der fein verteilten nicht-porösen abrasiven Teilchen auf der Schleifoberfläche der Rotationsschleifeinrichtung. Beispielsweise entspricht eine Oberflächenrauheit von 1 μm, Sq., fein verteilten nicht-porösen abrasiven Teilchen mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser (X50) von etwas weniger als 1 μm.
Die Flachbettplatte in der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung enthält eine Mehrzahl von kleinen Löchern, wie z. B. mit einem Durchmesser von 0,5 bis 5 mm, durch die Platte, die mit einem Vakuum verbunden sind. Die Löcher können in jedweder geeigneten Weise angeordnet sein, so dass das CMP-Polierschichtsubstrat während des Schleifens an Ort und Stelle gehalten wird, wie z. B. entlang einer Reihe von Speichen, die sich von dem Mittelpunkt der Flachbettplatte nach außen erstrecken, oder in einer Reihe von konzentrischen Ringen.
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).
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.
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.
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.
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 dann 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.
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.
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.
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.

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
Uneinheitlichkeit, %	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.

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.
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.
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.
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.

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.

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.
Beispiel 3: Versuche wurden mit großen Einzelschicht-Polyurethankissen (Dow) IK2060H^TM mit einem Radius von 419 mm (16,5'') und mit einer Shore D-Härte von 33,0 durchgeführt, wobei die Kissen der Beispiele 3-1, 3-2, 3-3 in der gleichen Weise wie in dem vorstehenden Beispiel 2 behandelt worden sind, mit der Ausnahme, dass die Rotationsschleifanordnung in der Richtung der Flachbettplatte nach unten bewegt wurde und bei verschiedenen Höhen gestoppt wurde, so dass eine geringe (geringstes Schleifen, gestoppt nach dem Entfernen von 12,7 μm (0,5 mil) des Kissens, gemessen von dem höchsten Peak auf der Kissenoberfläche, an dem die Schleifoberfläche das Kissen zuerst kontaktiert), eine mittlere (gestoppt nach dem Entfernen von 50,8 μm (2 mil) des Kissens, gemessen von dem höchsten Peak auf der Kissenoberfläche) und eine vollständige Oberflächenmikrotexturierung (stärkstes Schleifen, gestoppt nach dem Entfernen von 101,6 μm (4 mil) des Kissens, gemessen von dem höchsten Peak auf der Kissenoberfläche) erreicht wurde. Das Kissen des Vergleichsbeispiels 3-A war mit dem Kissen der Beispiele 3-1, 3-2 und 3-3 identisch, wurde jedoch nicht gemäß den Verfahren der vorliegenden Erfindung behandelt.
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.
Die resultierenden Kissen vom Beispiel 3 wurden in Poliertests bezüglich der Entfernungsgeschwindigkeit und der 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 Siliziumoxidaufschlämmung AP5105^TM (Dow) bei einer Flussrate von 200 ml/min bestimmt. Der Polierdruck lag konstant bei einer Andruckkraft von 0,11 kg/cm² (1,5 psi) bei 93/87 Platten/Substrat-U/min mit einem Mirra^TM-Poliergerät (Applied Materials, Santa Clara, CA). Vor dem Waferpolieren wurde keine Kisseneinlaufkonditionierung durchgeführt. Alle Polierkissen wurden 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 vollständig in situ konditioniert. Während des Testens wurde dieselbe Konditionierung der Kissen fortgesetzt. Pro Kissen wurden insgesamt 76 Wafer getestet, wobei ein ausgewählter Teilsatz von 6 Wafern gemessen wurde (Wafer Nr. 1, 7, 13, 24, 50 und 76); Durchschnitte von dem gemessenen Teilsatz wurden erhalten und sind nachstehend bezüglich der Defektanzahl und der Entfernungsgeschwindigkeit angegeben. Messungen von dem Wafer Nr. 24 sind ebenfalls nachstehend angegeben.
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 76 Wafer getestet, wobei ein ausgewählter Teilsatz von 6 Wafern gemessen wurde und die Durchschnitte erhalten wurden.

Wie es in der nachstehenden Tabelle 4 gezeigt ist, ergaben die erfindungsgemäßen Kissen der Beispiele 3-2 und 3-3 signifikant höhere Planarisierungsgeschwindigkeiten auf einem Substrat wie das Vergleichskissen von Beispiel 3-A; ferner erzeugten die erfindungsgemäßen Kissen der Beispiele 3-2 und 3-3 eine signifikant verminderte Defektanzahl auf dem Substrat als das Kissen des Vergleichsbeispiels 3-A, das nicht den Schleifverfahren der vorliegenden Erfindung unterzogen worden ist. Die Beispiele 3-2 und 3-3 zeigen bei einem Vergleich mit dem Beispiel 3-1, dass ein stärkeres Schleifen des Kissens dessen Polierleistungsvermögen zumindest bis zu einer Entfernung von etwa 51 Mikrometern Material von der Kissenoberfläche verbessert. Tabelle 4: Polierleistungsvermögen – weiche Kissen

	*Beispiel 3-A	Beispiel 3-1	Beispiel 3-2	Beispiel 3-3
Schleiftextur	Keine	Gering	Mittel	Vollständig
Anzahl der Probe	6	6	6	6
Durchschnittliche Entfernungsgeschwindigkeit, Å/min	674	680	700	726
Entfernungsgeschwindigkeit des Wafers 24, Å/min	693	681	723	759
Durchschnittliche Defektanzahl	12116	12919	8902	7016
Defektanzahl des Wafers 24	13311	13444	6614	4309

* – Bezeichnet ein Vergleichsbeispiel.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 7118461 [0003]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

ASTM D2240-15 (2015) [0003]
ASTM D2240-15 (2015) [0005]
ASTM D2240-15 (2015) [0005]
ASTM D2240-15 (2015) [0027]

Claims

Chemisch-mechanisches (CMP) Polierkissen, das eine CMP-Polierschicht aus einem oder mehreren Polymer(en) umfasst, wobei die CMP-Polierschicht einen Radius aufweist, eine Oberflächenrauheit von 0,01 μm bis 25 μm, Sq, aufweist und eine Reihe von sich sichtbar schneidenden Bögen auf der Polierschichtoberfläche aufweist, wobei die sich schneidenden Bögen einen Krümmungsradius aufweisen, der gleich der Hälfte des Krümmungsradius der Polierschicht oder größer als diese ist, und sich auf der gesamten Oberfläche der Polierschicht in einer radialen Symmetrie um den Mittelpunkt der Polierschicht erstrecken.
Chemisch-mechanisches (CMP) Polierkissen nach Anspruch 1, das eine poröse CMP-Polierschicht aus einem oder mehreren Polymer(en) umfasst.
Chemisch-mechanisches (CMP) Polierkissen nach Anspruch 2, bei dem die CMP-Polierschicht ein poröses Polymer oder ein gefülltes poröses Polymermaterial umfasst, das eine Shore D-Härte gemäß ASTM D2240-15 (2015) von 20 bis 80 aufweist.
Chemisch-mechanisches (CMP) Polierkissen nach Anspruch 3, bei dem die CMP-Polierschicht ein poröses Polymer oder ein gefülltes poröses Polymermaterial umfasst, das eine Shore D-Härte gemäß ASTM D2240-15 (2015) von 40 oder weniger aufweist.
Chemisch-mechanisches (CMP) Polierkissen nach Anspruch 1, bei dem das eine oder die mehreren Polymer(e) ein Polyurethan ist oder sind.
Chemisch-mechanisches (CMP) Polierkissen nach Anspruch 1, bei dem die sich schneidenden Bögen einen Krümmungsradius aufweisen, der gleich der Hälfte des Krümmungsradius der CMP-Polierschicht ist.
Chemisch-mechanisches (CMP) Polierkissen nach Anspruch 1, bei dem die CMP-Polierschicht ringförmige Streifen mit abwechselnd höherer Dichte und niedriger Dichte aufweist, die sich von dem Mittelpunkt der CMP-Polierschicht in die Richtung von deren äußerem Rand auswärts erstrecken.
Chemisch-mechanisches (CMP) Polierkissen nach Anspruch 1, bei dem das Polierkissen einen oder mehrere nicht-poröse(n) und transparente(n) Fensterabschnitt(e) aufweist, der oder die sich nicht über den Mittelpunkt des CMP-Polierkissens erstreckt oder erstrecken, wobei der eine oder die mehreren Fensterabschnitt(e) eine oberste Oberfläche aufweist oder aufweisen, die durch eine Fensterdickenvariation von 50 μm oder weniger über der größten Abmessung des Fensters festgelegt ist.
Chemisch-mechanisches (CMP) Polierkissen nach Anspruch 1, bei dem die CMP-Polierschicht auf einer Unterkissen- oder Basisschicht gestapelt ist.
Chemisch-mechanisches (CMP) Polierkissen nach Anspruch 9, bei dem die Unterkissen- oder Basisschicht eine polymerimprägnierte Vliesmatte ist.