DE602004001539T2

DE602004001539T2 - Polierkissen

Info

Publication number: DE602004001539T2
Application number: DE602004001539T
Authority: DE
Inventors: c/o JSR CORPORATION Yukio Chuo-ku Hosaka; c/o JSR CORPORATION Hiroshi Chuo-ku Shiho; c/o JSR CORPORATION Kou Chuo-ku Hasegawa; c/o JSR CORPORATION Nobuo Chuo-ku Kawahashi
Original assignee: JSR Corp
Current assignee: JSR Corp
Priority date: 2003-05-23
Filing date: 2004-05-21
Publication date: 2007-06-28
Anticipated expiration: 2024-05-22
Also published as: EP1479479B1; JP2004345048A; CN1572422A; KR20040101047A; TW200513346A; JP4292025B2; CN100505171C; EP1479479A1; KR101006648B1; DE602004001539D1; US20050003749A1; TWI280903B; US6976910B2

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Poliertupfer (bzw. Polierkissen bzw. Polierpad), welcher zum chemisch-mechanischen Polieren eingesetzt wird.
Beschreibung des Stands der Technik
CMP (chemisch-Mechanisches Polieren) hat als Poliermethode viel Aufmerksamkeit erregt, welche in der Lage ist, eine Oberfläche mit einer großen Flachheit auszubilden. CMP ist eine Methode zum Polieren durch Verteilen einer CMP-Aufschlämmung, welche eine wässrige Dispersion von abschleifenden Körnern ist, über der Oberfläche eines Poliertupfers, während der Polierupfer und die zu polierende Oberfläche miteinander in Gleitkontakt gebracht werden. Es ist bekannt, dass das Polierergebnis durch die charakteristischen Eigenschaften des Poliertupfers bei dieser CMP stark beeinflusst wird.
CMP ist unter Verwendung eines Polyurethanschaums mit Poren als Poliertupfer durchgeführt worden, welcher eine Aufschlämmung in den Poren hält, die zu der Oberfläche dieses Harzes hin offen sind. Es ist bekannt, dass die Abtragungsgeschwindigkeit und das Polierergebnis verbessert werden, indem auf der polierenden Seite des Poliertupfers Rillen ausgebildet werden (JP-A 11-70463, JP-A 8-216029 und JP-A 8-39423) (der hier verwendete Begriff „JP-A" meint eine „ungeprüfte veröffentlichte japanische Patentanmeldung").
Da es allerdings extrem schwierig ist, das Aufschäumen zu kontrollieren, wenn ein Polyurethanschaum als Material für den Poliertupfer eingesetzt wird, treten solche Probleme wie etwa Schwankungen in der Qualität des Poliertupfers, der Abtragungsgeschwindigkeit und des Verarbeitungszustands auf. Insbesondere kann ein kratzerartiger Oberflächenfehler (worauf hiernach als „Kratzer" Bezug genommen wird) erzeugt werden, und es ist erwünscht, dies zu verbessern.
Ein Poliertupfer, der ein wasserlösliches Polymer umfasst, das in einem Matrixharz dispergiert ist, ist als Poliertupfer vorgeschlagen, der Poren ausbilden kann, ohne dass ein Schaum eingesetzt wird (JP-A 8-500622, JP-A 2000-34416, JP-A 2000-33552 und JP-A 2001-334455).
Bei dieser Methode werden Poren durch den Kontakt mit und durch die Lösung in der CMP-Aufschlämmung oder in Wasser des wasserlöslichen Polymers, welches in dem Matrixharz dispergiert ist, während des Polierens erzeugt. Obwohl diese Methode den Vorteil hat, dass der Verteilungszustand der Poren beliebig eingeregelt werden kann, kann sie den Verschluss der Poren während des Polierens oder nach der Endbearbeitung nicht verhindern, wodurch eine zufriedenstellende Abtragungsgeschwindigkeit und ein guter Oberflächenzustand des polierten Objekts nicht erzielt werden können. Daher ist eine drastische Lösung für diese Probleme erwünscht.
Im Falle eines herkömmlich bekannten Poliertupfers kann eine aufgebrachte CMP-Aufschlämmung nicht gleichmäßig über den Poliertupfer verteilt werden, wodurch die Abtragungsgeschwindigkeit und der Oberflächenzustand des polierten Objekts ungenügend werden können. Eine Lösung für diese Probleme ist erwünscht.
D1 offenbart einen Poliertupfer mit einer polierenden Oberfläche und einer nicht polierenden Oberfläche, welcher eine wasserunlösliche Matrix und in der wasserunlöslichen Matrix dispergierte wasserlösliche Teilchen umfasst. Aussparungsabschnitte können in der nicht polierenden Oberfläche vorgesehen sein, welche sich nicht in dem Mittelabschnitt befinden.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen für chemisch-mechanisches Polieren verwendeten Poliertupfer bereitzustellen, welcher die vorstehenden Probleme des Stands der Technik löst und vollständig verhindern kann, dass die zu polierende Oberfläche verkratzt wird.
Andere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung offensichtlich werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die vorstehenden Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung durch einen für chemisch-mechanisches Polieren verwendeten Poliertupfer gelöst bzw. erzielt, wie er in Anspruch 1 definiert ist.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben den Mechanismus, bei dem die zu polierende Oberfläche durch Polieren mit einem herkömmlich bekannten Poliertupfer verkratzt wird, detailliert studiert und haben gefunden, dass dies durch übermäßigen Druck hervorgerufen wird, der um den Mittelabschnitt des Tupfers herum erzeugt wird. Die vorliegende Erfindung ist basierend auf diesem Befund gemacht worden.
Der obige Aussparungsabschnitt ist zu der nicht polierenden Oberfläche des Poliertupfers hin geöffnet. Dieser Aussparungsabschnitt dient dazu, durch den Polierkopf beim Polieren auf den Poliertupfer ausgeübten Druck zu verteilen, um einen lokalen Anstieg des Drucks zu verhindern. Die Position des Aussparungsabschnitts befindet sich im Mittelabschnitt des Tupfers. Der Ausdruck „im Mittelabschnitt" meint nicht nur, dass sich der Aussparungsabschnitt im Mittelpunk im streng mathematischen Sinne befindet, sondern zudem, dass sich der Mittelpunkt der nicht polierenden Oberfläche des Poliertupfers innerhalb des Bereichs bzw. der Fläche des vorstehenden Aussparungsabschnitt befindet.
Die Öffnung des Aussparungsabschnitts ist kreisförmig oder mehreckig und bevorzugt kreisförmig. Wenn die Öffnung des Aussparungsabschnitts kreisförmig ist, beträgt die obere Grenze seines Durchmesser bevorzugt 100, mehr bevorzugt 75% und insbesondere bevorzugt 50% des Durchmessers eines Wavers, welcher ein zu polierendes Objekt darstellt. Wenn die Öffnung des Aussparungsabschnitts kreisförmig ist, beträgt die untere Grenze seines Durchmessers unabhängig von der Größe des zu polierenden Wavers bevorzugt 1 mm und mehr bevorzugt 5 mm.
Wenn der Durchmesser des zu polierenden Wavers z. B. 300 mm beträgt, beträgt der Durchmesser des Aussparungsabschnitts mit einer kreisförmigen Öffnung bevorzugt 1 bis 300 mm, mehr bevorzugt 1 bis 225 mm und insbesondere bevorzugt 5 bis 150 mm. Wenn der Durchmesser des zu polierenden Wavers 200 mm beträgt, beträgt der Durchmesser des Aussparungsabschnitts mit einer kreisförmigen Öffnung bevorzugt 1 bis 200 mm, mehr bevorzugt 1 bis 150 mm und insbesondere bevorzugt 5 bis 100 mm.
Die Tiefe des Aussparungsabschnitts beträgt bevorzugt 0,01 bis 2,0 mm, mehr bevorzugt 0,1 bis 1,5 mm und insbesondere bevorzugt 0,1 bis 1,0 mm.
Der Poliertupfer der vorliegenden Erfindung kann optional Rillen oder andere Aussparungsabschnitte mit einer beliebigen Gestalt aufweisen, welche zu der polierenden Oberfläche hin geöffnet sind. Die Rillen sind z. B. konzentrisch kreisförmig, gitterartig, spiralförmig oder radial. Hinsichtlich der anderen Aussparungsabschnitte kann eine große Anzahl an kreisförmigen oder mehreckigen Aussparungsabschnitten auf der polierenden Oberfläche ausgebildet sein.
Der gesamte Poliertupfer der vorliegenden Erfindung ist nicht auf eine spezielle Gestalt beschränkt, sondern er kann scheibenförmig, mehreckig, etc. sein. Die Gestalt des Poliertupfers kann gemäß einer Poliermaschine, welche mit dem Poliertupfer der vorliegenden Erfindung zu betreiben ist, geeignet ausgewählt sein.
Der Poliertupfer ist nicht auf eine spezielle Größe beschränkt. Im Falle eines scheibenförmigen Poliertupfers kann er einen Durchmesser von 150 bis 1200 mm, bevorzugt von 500 bis 800 mm, und eine Dicke von 1,0 bis 5,0 mm und bevorzugt von 1,5 bis 3,0 mm aufweisen.
Der Poliertupfer der vorliegenden Erfindung kann aus irgendeinem Material bestehen, solange er den vorstehenden Aussparungsabschnitt aufweist. Z. B. kann er aus einem wasserunlöslichen Matrixmaterial und in dem wasserunlöslichen Matrixmaterial dispergierten wasserlöslichen Teilchen oder aus einem wasserunlöslichen Matrixmaterial und in dem Matrixmaterial verteilten Poren bestehen.
Ein organisches Material wird bevorzugt verwendet, um das vorstehende wasserunlösliche Matrixmaterial auszubilden, da es einfach zu einer festgelegten Gestalt geformt werden kann und da ein geformtes Produkt mit einer geeigneten Härte und Elastizität erhalten wird. Beispiele für das organische Material schließen Kautschuke, härtbare Harze wie etwa thermisch härtbare Harz und durch Licht härtbare Harze, welche durch äußere Energie wie etwa Wärme und Licht vernetzt und gehärtet werden, thermoplastische Harze und Elastomere ein. Sie können allein oder in Kombination verwendet werden.
Die vorstehenden Kautschuke schließen Butadienkautschuke wie etwa 1,2-Polybutadien, konjugierte Dienkautschuke wie etwa Isoprenkautschuk, Styrol/Butadien-Kautschuk und Styrol/Isopren-Kautschuk, Nitrilkautschuke wie etwa Acrylnitril/Butadien-Kautschuk, Acrylkautschuk, Ethylen-α-Olefin-Kautschuke wie etwa Ethylen/Propylen-Kautschuk und Ethylen/Propylen/Dien-Kautschuk und Butylkautschuk, Siliconkautschuk und Fluorkautschuk ein. Diese Kautschuke können durch Schwefel oder organisches Peroxid vernetzt sein.
Die vorstehenden härtbaren Harze schließen Urethanharze, Epoxidharze, Acrylharze, ungesättigte Polyesterharze, Polyurethan/Harnstoff-Harze, Harnstoffharze, Siliconharze, Phenolharze und Vinylesterharze ein.
Die vorstehenden thermoplastischen Harze schließen 1,2-Polybutadienharz, Polyolefinharze wie etwa Polyethylen, Polystyrolharze, Polyacrylharze wie etwa (Meth)acrylatharze, Vinylesterharze (ausschließlich Acrylharze), Polyesterharze, Polyamidharze, Fluorharze, Polycarbonatharze und Polyacetalharze ein. Von diesen thermoplastischen Harzen können Harze, die chemisch mit einem organischen Peroxid oder optisch mit Strahlung wie etwa einem Elektronenstrahl vernetzt werden können, vernetzt sein oder nicht vernetzt sein.
Die vorstehenden Elastomere schließen Dienelastomere wie etwa 1,2-Polybutadien, Polyolefinelastomere (TPO), thermoplastische Elastomere wie etwa Styrolelastomere einschließlich Styrol/Butadien/Styrol-Blockcopolymer (SBS) und hydrierte Blockcopolymere davon (SEBS), thermoplastische Polyurethanelastomere (TPU), thermoplastische Polyesterelastomere (TPEE) und Polyamidelastomere (TPAE), Siliconharzelastomere und Fluorharzelastomere ein. Diese Elastomere können vernetzt sein oder nicht vernetzt sein.
Die vorstehenden organischen Materialien können durch eine Säureanhydridgruppe, eine Carboxylgruppe, eine Hydroxygruppe, eine Epoxidgruppe oder eine Aminogruppe modifiziert sein. Die Kompatibilität mit den hiernach beschriebenen wasserlöslichen Teilchen und der Aufschlämmung des organischen Materials kann durch Modifizieren eingestellt werden.
Diese organischen Materialien können allein oder in einer Kombination von zwei oder mehreren verwendet werden.
Der Poliertupfer der vorliegenden Erfindung besteht bevorzugt aus einem organischen Material, welches ein vernetztes Polymer aus diesen organischen Materialien enthält. Wenn ein vernetztes Polymer enthalten ist, kann die Oberflächenrauheit einer Innenwand einer jeden Rille auf 20 μm oder weniger eingeregelt sein, was zu einer Verbesserung des Zustandes der zu polierenden Oberfläche beiträgt und es möglich macht, das wasserunlösliche Matrixmaterial mit einer elastischen Wiederherstellungskraft zu versehen. Dadurch kann eine durch beim Polieren auf den Poliertupfer ausgeübte Scherkraft hervorgerufene Versetzung unterdrückt werden. Des Weiteren ist es möglich, in effektiver Weise zu verhindern, dass die Poren durch die plastische Verformung des wasserunlöslichen Matrixmaterials gefüllt werden, wenn es beim Polieren und bei der Endverarbeitung übermäßig gedehnt wird, und dass die Oberfläche des Poliertupfers übermäßig abgeschabt wird. Infolgedessen werden die Poren bei der Endverarbeitung ebenfalls in effektiver Weise ausgebildet, eine Verringerung der Rückhaltbarkeit der Aufschlämmung beim Polieren kann verhindert werden und ein Poliertupfer, der kaum abgeschabt wird und für den nicht verhindert wird, dass er eine Polierglätte liefert, kann erzielt werden.
Von den vorstehenden organischen Materialien können Kautschuke, härtbare Harze, vernetzte thermoplastische Harze und vernetzte Elastomere für das vernetzte Polymer eingesetzt werden. Des Weiteren sind vernetzte Kautschuke insbesondere bevorzugt, da sie gegenüber starker Säure oder starker Base, die in vielen Arten von Aufschlämmungen enthalten sind, stabil sind und durch Wasserabsorption kaum aufgeweicht werden. Von den vernetzten Kautschuken sind jene bevorzugt, die mit einem organischen Peroxid vernetzt sind, und vernetztes 1,2-Polybutadien ist besonders bevorzugt, da aus 1,2-Polybutadien ein vernetztes Produkt mit einer größeren Härte einfacher erhalten wird als aus anderen Kautschuken.
Die Menge des in der wasserunlöslichen Matrix enthaltenen vernetzten Polymers beträgt 20 Volumen% oder mehr, mehr bevorzugt 30 Volumen% oder mehr und noch mehr bevorzugt 40 Volumen% oder mehr und kann basierend auf 100 Volumen% des wasserunlöslichen Matrixmaterials 100 Volumen% betragen. Wenn die Menge des in der wasserunlöslichen Matrix enthaltenen vernetzten Polymers kleiner als 20 Volumen% ist, kann die Wirkung, die durch die Zugabe des vernetzten Polymers erzielt wird, nicht vollständig erzielt werden.
Eine verbleibende Ausdehnung nach Bruch (worauf hiernach einfach als „verbleibende Ausdehnung beim Bruch" Bezug genommen wird) des vorstehenden wasserunlöslichen Matrixmaterials, welches ein vernetztes Polymer enthält, beträgt bevorzugt 100% oder weniger, wenn eine Probe des vorstehenden wasserunlöslichen Matrixmaterials gemäß JIS K 6251 bei 80 °C gebrochen wird. Dies bedeutet, dass der Gesamtabstand zwischen zwei Markierungspunkten der Probe nach dem Bruch bevorzugt das Zweifache oder weniger des Abstands zwischen den Markierungspunkten vor dem Bruch beträgt. Diese verbleibende Ausdehnung beim Bruch beträgt bevorzugt 30% oder weniger, mehr bevorzugt 10% oder weniger und insbesondere bevorzugt 5% oder weniger. Wenn die vorstehende verbleibende Ausdehnung beim Bruch größer als 100% ist, füllen feine Stücke, die von der Oberfläche des Poliertupfers abgekratzt oder gestreckt werden, und zwar zum Zeitpunkt des Polierens und der Oberflächenerneuerung, leicht die Poren. Die „verbleibende Ausdehnung beim Bruch" ist eine Ausdehnung, die durch Abziehen des Abstands zwischen den Markierungspunkten vor dem Test von dem Gesamtabstand zwischen jedem Markierungspunkt und dem gebrochenen Abschnitt der gebrochenen und unterteilten Probe in einem Zugtest mit einer hantelförmigen Probe Nr. 3, gebrochen bei einer Zuggeschwindigkeit von 500 mm/min und bei einer Testtemperatur von 80 °C gemäß dem in JIS K 6251 spezifizierten „Zugtestverfahren für vulkanisierten Kautschuk", erhalten wird. Die Testtemperatur beträgt 80 °C als jene Temperatur, welche durch Gleitkontakt bei einem tatsächlichen Poliervorgang erreicht wird.
Die vorstehenden „wasserlöslichen Teilchen" trennen sich von dem wasserunlöslichen Matrixmaterial, wenn sie in dem Poliertupfer mit einer Aufschlämmung in Kontakt treten, welche eine wässrige Dispersion ist. Diese Abtrennung tritt auf, wenn sie in Wasser, welches in der Aufschlämmung enthalten ist, bei ihrem Kontakt mit Wasser gelöst werden oder wenn sie durch Absorption dieses Wassers aufquellen und gelieren. Des Weiteren wird dieses Auflösen oder Aufquellen nicht nur durch ihren Kontakt mit Wasser hervorgerufen, sondern zudem durch ihren Kontakt mit einem gemischten wässrigen Medium, welches ein Lösungsmittel auf Alkoholbasis wie etwa Methanol enthält.
Die wasserlöslichen Teilchen haben die Wirkung, dass die Einkerbhärte des Poliertupfers vergrößert wird, zusätzlich zu der Wirkung des Ausbildens von Poren. Zum Beispiel ist die Shore-D-Härte des Poliertupfers der vorliegenden Erfindung durch Zugabe der wasserlöslichen Teilchen bevorzugt auf 35 oder mehr eingestellt. Diese Shore-D-Härte beträgt mehr bevorzugt 35 bis 100, noch mehr bevorzugt 50 bis 90 und insbesondere bevorzugt 60 bis 85. Wenn die Shore-D-Härte 35 oder mehr beträgt, kann der auf das zu polierende Objekt ausgeübte Druck vergrößert werden und die Abtragungsgeschwindigkeit kann dadurch verbessert werden. Zusätzlich wird eine große Polierglätte erzielt. Daher sind die wasserlöslichen Teilchen speziell bevorzugt eine feste Substanz, welche eine ausreichend hohe Einkerbhärte für den Poliertupfer gewährleisten kann.
Die wasserlöslichen Teilchen sind z. B. organische wasserlösliche Teilchen oder anorganische wasserlösliche Teilchen. Beispiele für das Material zum Ausbilden der organischen wasserlöslichen Teilchen schließen Dextrin, Cyclodextrin, Mannitol, Saccharide wie etwa Lactose, Cellulosen wie etwa Hydroxypropylcellulose und Methylcellulose, Stärke, Protein, Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon, Polyacrylsäure, Polyethylenoxid, wasserlösliche lichtempfindliche Harze, sulfoniertes Polyisopren und sulfonierte Polyisoprencopolymere ein. Beispiele für das Material zum Ausbilden der anorganischen wasserlöslichen Teilchen schließen Kaliumacetat, Kaliumnitrat, Kaliumcarbonat, Kaliumhydrogencarbonat, Kaliumchlorid, Kaliumbromid, Kaliumphosphat und Magnesiumnitrat ein. Diese wasserlöslichen Teilchen können allein oder in einer Kombination von zwei oder mehreren verwendet werden. Die wasserlöslichen Teilchen können aus einem festgelegten einzelnen Material bestehen oder aus zwei oder mehr unterschiedlichen Materialien.
Die wasserlöslichen Teilchen haben einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von bevorzugt 0,1 bis 500 μm und mehr bevorzugt 0,5 bis 100 μm. Die Poren sind so groß wie bevorzugt 0,1 bis 500 μm und mehr bevorzugt 0,5 bis 100 μm. Wenn der durchschnittliche Teilchendurchmesser der wasserlöslichen Teilchen kleiner als 0,1 μm ist, haben die erzeugten Poren eine kleinere Größe als die gemeinhin verwendeten abschleifenden Körner, wodurch ein Poliertupfer, der eine Aufschlämmung vollständig halten kann, kaum erzielt werden kann. Wenn der durchschnittliche Teilchendurchmesser größer als 500 μm ist, werden die erzeugten Poren zu groß, wodurch die mechanische Festigkeit des erhaltenen Poliertupfers und die Abtragungsgeschwindigkeit herabgesetzt werden können.
Die Menge der wasserlöslichen Teilchen beträgt bevorzugt 90 Volumen% oder weniger, mehr bevorzugt 0,1 bis 90 Volumen, noch mehr bevorzugt 0,1 bis 60 Volumen% und insbesondere bevorzugt 0,5 bis 40 Volumen% basierend auf 100 Volumen% des Gesamten aus dem wasserunlöslichen Matrixmaterial und den wasserlöslichen Teilchen. Wenn die wasserlöslichen Teilchen in einer Menge von mehr als 90 Volumen% enthalten sind, ist es schwierig, vollständig zu verhindern, dass die wasserlöslichen Teilchen, die im Inneren des erhaltenen Poliertupfers vorliegen, aufquellen oder sich lösen, wodurch die Härte und die mechanische Festigkeit des erhaltenen Poliertupfers nicht bei zweckmäßigen Werten gehalten werden können.
Es ist bevorzugt, dass sich die wasserlöslichen Teilchen in Wasser nur lösen, wenn sie zu der Oberflächenschicht des Poliertupfers hin frei liegen, und sie sollten keine Feuchtigkeit absorbieren oder aufquellen, wenn sie im Inneren des Poliertupfers vorliegen. Daher können die wasserlöslichen Teilchen eine äußere Hülle zum Unterdrücken von Feuchtigkeitsabsorption wenigstens auf einem Teil ihres äußersten Abschnitts aufweisen. Diese äußere Hülle kann physikalisch an dem wasserlöslichen Teilchen adsorbiert sein, chemisch an das wasserlösliche Teilchen gebunden sein oder durch physikalische Adsorption und chemische Bindung mit dem wasserlöslichen Teilchen in Kontakt stehen. Die äußere Hülle besteht aus Epoxidharz, Polyimid, Polyamid oder Polysilicat. Selbst wenn sie nur auf einem Teil des wasserlöslichen Teilchens ausgebildet ist, kann die vorstehende Wirkung vollständig erzielt werden.
Das wasserunlösliche Matrixmaterial kann ein kompatibel machendes Mittel enthalten, um seine Kompatibilität mit den wasserlöslichen Teilchen und die Dispergierbarkeit der wasserlöslichen Teilchen in dem wasserunlöslichen Matrixmaterial einzuregeln. Beispiele für das kompatibel machende Mittel schließen Homopolymere, Blockcopolymere und statistische Copolymere ein, die durch eine Säureanhydridgruppe, eine Carboxylgruppe, eine Hydroxygruppe, eine Epoxidgruppe, eine Oxazolingruppe oder eine Aminogruppe modifiziert sind, sowie nichtionische oberflächenaktive Mittel und Kupplungsmittel.
Neben dem vorstehenden kompatibel machenden Mittel kann das wasserunlösliche Matrixmaterial des Weiteren wenigstens einen ausgewählt aus Zusatzstoffen enthalten, die in einer Aufschlämmung enthalten waren, wie etwa ein abschleifendes Korn, ein Oxidationsmittel, ein Alkalimetallhydroxid und eine Säure, einen pH-Modifikator, ein oberflächenaktives Mittel und ein Kratzer verhinderndes Mittel. Wenn das wasserunlösliche Matrixmaterial einen der vorstehenden Zusatzstoffe enthält, kann poliert werden, indem beim Polieren nur Wasser zugeführt wird.
Des Weiteren können andere Zusatzstoffe wie etwa ein Füllstoff, ein Weichmacher, ein Antioxidationsmittel, ein ultraviolettes Licht absorbierendes Mittel, ein Antistatikum, ein Schmiermittel und ein Plastifizierungsmittel enthalten sein. Reaktive Zusatzstoffe wie etwa Schwefel oder Peroxid können zugegeben sein, um mit dem wasserunlöslichen Matrixmaterial zum Vernetzen zu reagieren. Beispiele für den Füllstoff schließen Materialien zur Verbesserung der Steifigkeit wie etwa Calciumcarbonat, Magnesiumcarbonat, Talk und Ton und Materialien mit einer Polierwirkung wie etwa Siliciumoxid, Aluminiumoxid, Ceroxid, Zirconerde, Titanoxid, Zirconiumoxid, Mangandioxid, Dimangantrioxid und Bariumcarbonat ein.
Der vorstehende „Tupfer mit Poren in der wasserunlöslichen Matrix" besteht aus einem Polyethylenschaum, einem Polyurethanschaum oder einem Polystyrolschaum.
Hinsichtlich des Verfahrens zur Herstellung des Poliertupfers der vorliegenden Erfindung wird eine Zusammensetzung für einen Poliertupfer, die zu einem Poliertupfer wird, hergestellt und zu einer erwünschten Gestalt geformt und ein Aussparungsabschnitt wird durch Schneiden oder dergleichen erzeugt, oder eine Zusammensetzung für einen Poliertupfer wird mit einer Form mit einem hervorstehenden Abschnitt zum Ausbilden des Aussparungsabschnitts geformt, um einen Poliertupfer mit einem Aussparungsabschnitt herzustellen.
Die Zusammensetzung für den Poliertupfer kann durch Verkneten von erforderlichen Materialien miteinander einschließlich eines speziellen organischen Materials mit einem Mischer hergestellt werden. Der Mischer ist eine bekannte Vorrichtung wie etwa eine Walze, eine Knetvorrichtung, ein Banbury-Mischer oder ein Extruder (Einzelschraubenextruder oder Mehrfachschraubenextruder).
Die Zusammensetzung zur Herstellung eines Poliertupfers, welcher wasserlösliche Teilchen enthält, kann z. B. durch Verkneten eines wasserunlöslichen Matrixmaterials, wasserlöslicher Teilchen und anderer Zusatzstoffe miteinander hergestellt werden. Vorteilhafterweise werden sie unter Erhitzen miteinander verknetet, sodass sie zum Zeitpunkt des Verknetens verarbeitet werden können. Die wasserlöslichen Teilchen sind bei der Knettemperatur bevorzugt fest. Wenn sie fest sind, können sie mit dem vorstehenden bevorzugten durchschnittlichen Teilchendurchmesser dispergiert werden, unabhängig von ihrer Kompatibilität mit dem wasserunlöslichen Matrixmaterial.
Daher ist die Art der wasserlöslichen Teilchen gemäß der Verarbeitungstemperatur des verwendeten wasserunlöslichen Matrixmaterials ausgewählt.
Ein laminierter Poliertupfer kann hergestellt werden, indem eine Grundschicht auf der nicht polierenden Seite des vorstehenden Poliertupfers der vorliegenden Erfindung ausgebildet wird.
Die vorstehende Grundschicht ist eine Schicht, um eine Polierschicht auf der nicht polierenden Seite zu tragen, welche die Rückseite gegenüber der polierenden Schicht ist. Obwohl die charakteristischen Eigenschaften dieser Grundschicht nicht speziell beschränkt sind, ist sie bevorzugt weicher als die polierende Schicht. Wenn der laminierte Poliertupfer eine weiche Grundschicht aufweist, ist es, wenn die Dicke des Poliertupfers klein ist, z. B. 1,0 mm oder weniger beträgt, möglich, zu verhindern, dass die Polierschicht im Zeitpunkt des Polierens ansteigt und sich die Oberfläche der polierenden Schicht krümmt, wodurch das Polieren in stabiler Weise durchgeführt werden kann. Die Härte der Grundschicht beträgt bevorzugt 90% oder weniger, mehr bevorzugt 50 bis 90%, noch mehr bevorzugt 50 bis 80% und insbesondere bevorzugt 50 bis 70% der Härte der polierenden Schicht. Die Shore-D-Härte der Grundschicht beträgt bevorzugt 70 oder weniger, mehr bevorzugt 60 oder weniger und insbesondere bevorzugt 50 oder weniger.
Die Grundschicht besteht aus einem porösen Material (Schaum) oder einem nicht porösen Material. Des Weiteren ist ihre Planare Gestalt nicht speziell beschränkt und sie kann zu jener der polierenden Schicht gleich oder unterschiedlich davon sein. Diese Grundschicht kann z. B. kreisförmig oder mehreckig wie etwa viereckig sein. Die Dicke der Grundschicht beträgt bevorzugt 0,1 bis 5 mm und mehr bevorzugt 0,5 bis 2 mm.
Das Material zum Ausbilden der Grundschicht ist bevorzugt ein organisches Material, da es einfach geformt werden kann, sodass es eine festgelegte Gestalt und festgelegte Eigenschaften hat, und es kann eine geeignete Elastizität liefern. Das gleiche Material wie jenes, welches zum Ausbilden des wasserunlöslichen Matrixmaterials des vorstehenden Poliertupfers verwendet wird, kann eingesetzt werden. Das organische Material zum Ausbilden der Grundschicht kann ein vernetztes Polymer oder ein nicht vernetztes Polymer sein.
Der Poliertupfer der vorliegenden Erfindung wird in eine käuflich erhältliche Poliermaschine eingesetzt, um gemäß einem bekannten Verfahren für CMP verwendet zu werden.
Beispiele
Die folgenden Beispiele werden für eine weitergehende Veranschaulichung der vorliegenden Erfindung aufgeführt. Allerdings ist es so zu verstehen, dass die Wirkung der vorliegenden Erfindung erzielt wird, ohne den Durchmesser, die Dicke und die Zusammensetzung dieser Tupfer zu beschränken.
Beispiel 1
(1) Herstellung eines Poliertupfers
80 Volumenteile 1,2-Polybutadien (JSR RB830 (Handelsbezeichnung) von JSR Corporation), welches später vernetzt wird, um zu einer wasserunlöslichen Matrix zu werden, und 20 Volumenteile β-Cyclodextrin (Dexy Pearl β-100 von Bio Research Corporation aus Yokohama, durchschnittlicher Teilchendurchmesser 20 μm) als wasserunlösliche Teilchen wurden mit einem auf 160 °C erhitzten Extruder miteinander verknetet. Danach wurde Dicumylperoxid (Percumyl D von NOF Corporation) in einer Menge von 1,0 Gewichtsteilen zugegeben und des Weiteren bei 120 °C verknetet, um einen Pressling zu erhalten. Dann wurde das verknetete Produkt durch Erhitzen in einer Form bei 170 °C für 18 min vernetzt, um ein scheibenartiges geformtes Produkt mit einem Durchmesser von 600 mm und einer Dicke von 2,5 mm zu formen. Danach wurden konzentrische Rillen mit einer Breite von 0,5 mm, einem Abstand von 2,0 mm und einer Tiefe von 1,0 mm auf der polierenden Seite dieses geformten Produkts durch eine käuflich erhältliche Schneidemaschine ausgebildet.
Des Weiteren wurde ein kreisförmiger Aussparungsabschnitt mit einem Durchmesser von 50 mm und einer Tiefe von 0,5 mm auf der nicht polierenden Seite durch Plansenken an einer Position erzeugt, die nahezu konzentrisch zu der polierenden Oberfläche ist.
(2) Abtragungsgeschwindigkeit und Anzahl an Kratzern
Der vorstehend hergestellte Poliertupfer wurde auf die Auflageplatte einer Poliermaschine (EPO112 von Ebara Corporation) aufgesetzt, um einen Waver mit einem nicht gemusterten SiO₂-Film (PETEOS-Film; SiO₂-Film, der aus Tetraethylorthosilicat (TEOS) durch chemische Dampfabscheidung unter Verwendung von Plasma als einem Beschleuniger ausgebildet ist) unter Einsatz von CMS-1101 (Handelsbezeichnung, hergestellt von JSR Corporation), welche um das dreifache verdünnt war, als CMP-Aufschlämmung unter den folgenden Bedingungen zu polieren. Die Abtragungsgeschwindigkeit und die Anzahl an Kratzern wurde bewertet. Im Ergebnis betrug die Abtragungsgeschwindigkeit 210 nm/min und die Anzahl an Kratzern betrug 2.
Umdrehung der Auflageplatte: 70 U/min
Umdrehung des Kopfes: 63 U/min
Druck des Kopfes: 4 psi
Zufuhrgeschwindigkeit der Aufschlämmung: 200 mL/min
Polierzeit: 2 Minuten
Die Abtragungsgeschwindigkeit wurde aus den Dicken des Poliertupfers vor und nach dem Polieren berechnet, welche mit einem optischen Messgerät für Filmdicken gemessen wurden. Die Gesamtzahl an Kratzern auf der gesamten polierten Oberfläche des SiO₂-Filmwavers wurde mit einer Untersuchungsvorrichtung für Waverfehlstellen (KLA2351 von KLA Ten Call Co. Ltd.) gezählt.
Beispiel 2
Ein Pressling, der 1,2-Polybutadien, β-Cyclodextrin und Dicumylperoxid umfasste, wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 erhalten. Danach wurde er durch Erhitzen in einer Form mit einem Durchmesser von 50 mm und einem 0,5 mm tiefen hervorstehenden Abschnitt im Mittelpunkt des Bodens bei 170 °C für 18 min vernetzt, um ein scheibenförmiges geformtes Produkt mit einem Durchmesser von 600 mm, einer Dicke von 2,5 mm und einem Durchmesser von 50 mm sowie mit einem Aussparungsabschnitt mit einer Tiefe von 0,5 mm, welcher zu der nicht polierenden Seite hin geöffnet war, zu erhalten. Konzentrische Rillen mit einer Breite von 0,5 mm, einem Abstand von 2,0 mm und einer Tiefe von 1,0 mm wurden auf der polierenden Seite dieses geformten Produkts mit einer Schneidemaschine ausgebildet.
Die Abtragungsgeschwindigkeit und die Anzahl an Kratzern wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 bewertet, mit der Ausnahme, dass der vorstehende Poliertupfer eingesetzt wurde. Im Ergebnis betrug die Abtragungsgeschwindigkeit 200 nm/min und die Anzahl an Kratzern betrug 3.
Beispiel 3
98 Volumenteile 1,2-Polybutadien (JSR RB830 (Handelsbezeichnung) von JSR Corporation), das später vernetzt wird, um eine wasserunlösliche Matrix zu bilden, und zwei Volumenteile β-Cyclodextrin (Dexy Pearl β-100 von Bio Research Corporation aus Yokohama, durchschnittlicher Teilchendurchmesser 20 μm) als wasserunlösliche Teilchen wurden mit einem auf 160 °C erhitzten Extruder miteinander verknetet. Danach wurde Dicumylperoxid (Percumyl D40 (Handelsbezeichnung) von NOF Corporation) in einer Menge von 0,9 Gewichtsteilen zugegeben und des Weiteren bei 120 °C verknetet, um einen Pressling zu erhalten. Dann wurde das geknetete Produkt durch Erhitzen in einer Form bei 170 °C für 18 min vernetzt, um ein geformtes Produkt mit einem Durchmesser von 600 mm und einer Dicke von 3,0 mm zu erhalten. Danach wurden beide Seiten des geformten Produkts zu einer Dicke von 2,5 mm abgeschabt. Des Weiteren wurden konzentrische Rillen mit einer Breite von 0,5 mm, einem Abstand von 2,0 mm und einer Tiefe von 1,0 mm auf der polierenden Seite dieses geformten Produkts durch eine käuflich erhältliche Schneidemaschine ausgebildet.
Des Weiteren wurde ein kreisförmiger Aussparungsabschnitt mit einem Durchmesser von 78 mm und einer Tiefe von 0,5 mm auf der nicht polierenden Seite durch Plansenken an einer Position erzeugt, die nahezu konzentrisch zu der polierenden Oberfläche ist.
Die Abtragungsgeschwindigkeit und die Anzahl an Kratzern wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 bewertet, mit der Ausnahme, dass der vorstehende Poliertupfer eingesetzt wurde. Im Ergebnis betrug die Abtragungsgeschwindigkeit 190 nm/min und die Anzahl an Kratzern betrug 2.
Beispiel 4
Ein scheibenförmiges geformtes Produkt mit einem Durchmesser von 600 mm und einer Dicke von 2,5 mm wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 erhalten. Danach wurden konzentrische Rillen mit einer Breite von 0,5 mm, einem Abstand von 2,0 mm und einer Tiefe von 1,0 mm auf der polierenden Seite dieses geformten Produkts durch eine käuflich erhältliche Schneidemaschine ausgebildet.
Des Weiteren wurde ein sechseckiger Aussparungsabschnitt mit einer Tiefe von 0,5 mm und einer diagonalen Länge von 50 mm auf der nicht polierenden Seite an einer Position ausgebildet, die zu der polierenden Oberfläche nahezu konzentrisch ist.
Die Abtragungsgeschwindigkeit und die Anzahl an Kratzern wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 bewertet, mit der Ausnahme, dass der vorstehende Poliertupfer eingesetzt wurde. Im Ergebnis betrug die Abtragungsgeschwindigkeit 210 nm/min und die Anzahl an Kratzern betrug 5.
Vergleichsbeispiel 1
Ein scheibenförmiges geformtes Produkt mit der gleichen Größe wie jenes des Beispiels 1 wurde auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 erhalten, und konzentrische Rillen mit einer Breite von 0,5 mm, einem Abstand von 2,0 mm und einer Tiefe von 1,0 mm wurden auf der polierenden Seite dieses geformten Produkts durch eine käuflich erhältliche Schneidemaschine ausgebildet, um einen Poliertupfer ohne Aussparungsabschnitt auf der nicht polierenden Seite und mit Rillen auf der polierenden Seite herzustellen.
Die Abtragungsgeschwindigkeit und die Anzahl an Kratzern wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 bewertet, mit der Ausnahme, dass der vorstehende Poliertupfer verwendet wurde. Im Ergebnis betrug die Abtragungsgeschwindigkeit 200 nm/min und die Anzahl an Kratzern betrug 15.

Claims

Poliertupfer, der zum chemisch-mechanischen Polieren verwendet wird und eine polierende Oberfläche und eine nicht polierende Oberfläche aufweist und einen Aussparungsabschnitt umfasst, der zu der nicht polierenden Oberfläche hin geöffnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass, um einen um den Mittelabschnitt des Tupfers herum erzeugten übermäßigen Druck zu verhindern, sich der Aussparungsabschnitt in dem Mittelabschnitt der nicht polierenden Oberfläche befindet und die Öffnung des Aussparungsabschnitts kreisförmig oder mehreckig ist.
Poliertupfer nach Anspruch 1, wobei der Aussparungsabschnitt der einzige Aussparungsabschnitt ist, der zu der nicht polierenden Oberfläche hin geöffnet ist.
Poliertupfer nach Anspruch 1 oder 2, der eine wasserunlösliche Matrix sowie in der wasserunlöslichen Matrix dispergierte wasserlösliche Teilchen umfasst.