FR2882952A1 - Tampon de polissage a base d'eau et son procede de fabrication - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un tampon de polissage mécano-chimique comprenant une matrice polymère dans laquelle sont dispersées des microsphères 310, la matrice polymère étant constituée par un polymère à base d'eau ou des mélanges de tels polymères, ainsi qu'un procédé de fabrication d'un tel tampon de polissage.
Description
2882952 1
ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION La présente invention concerne des tampons de polissage pour la planarisation mécano-chimique (CMP), et en particulier elle concerne des tampons de polissage à base d'eau et des procédés de fabrication de 5 tampons de polissage à base d'eau.
Dans la fabrication des circuits intégrés et d'autres dispositifs électroniques, de multiples couches de matériaux conducteurs, semiconducteurs et diélectriques sont déposées sur ou retirées d'une surface d'une plaquette semiconductrice. De minces couches de matériaux conducteurs, semiconducteurs et diélectriques peuvent être déposées par un certain nombre de techniques de dépôt. Les techniques de dépôt courantes dans le traitement moderne incluent le dépôt physique en phase vapeur (PVD), appelé aussi pulvérisation cathodique, le dépôt chimique en phase vapeur (CVD), le dépôt chimique en phase vapeur stimulé par plasma (PECVD) et le plaquage électrochimique (ECP).
Quand des couches de matériaux sont successivement déposées et retirées, la surface supérieure de la plaquette devient non plane. Du fait que le traitement subséquent des semiconducteurs (par exemple métallisation) exige que la plaquette ait une surface plane, la plaquette doit être rendue plane. La planarisation est utile pour éliminer une topographie de surface indésirable et des défauts de surface indésirables, comme les surfaces rugueuses, les matériaux agglomérés, les détériorations du réseau cristallin, les éraflures et les couches ou matériaux contaminés.
La planarisation mécano-chimique, ou polissage mécano-chimique (CMP), est une technique commune utilisée pour rendre plane des substrats, comme les plaquettes semiconductrices. Dans la CMP conventionnelle, un support de plaquette est monté sur un ensemble de support et positionné en contact avec un tampon de polissage dans un appareil de CMP. L'ensemble de support applique une pression contrôlable à la plaquette, en la pressant contre le tampon de polissage. Le tampon est déplacé (par exemple entraîné en rotation) par rapport à la plaquette par une force d'entraînement externe. En même temps, une composition chimique ("suspension") ou un autre milieu fluide est amené à s'écouler sur le tampon de polissage et dans l'interstice entre la plaquette et le tampon de polissage. Ainsi, la surface de la plaquette est polie et rendue plane par l'action chimique et mécanique de la suspension et de la surface du tampon.
Le moulage de polymères (par exemple polyuréthane) en gâteaux et la découpe ("tronçonnage") des gâteaux en plusieurs minces tampons de polissage se sont révélés être un procédé efficace pour fabriquer des tampons de polissage "durs" ayant des propriétés de polissage reproductibles de manière uniforme (par exemple Rheinhardt et al. dans le brevet US 5 578 362). Malheureusement, les tampons de polyuréthane produits par le procédé de moulage et de tronçonnage peuvent présenter des variations de polissage dues à la position de moulage du tampon de polissage. Par exemple, les tampons découpés dans une position de moulage inférieure et dans une position de moulage supérieure peuvent avoir des densités et des porosités différentes. De plus, les tampons de polissage découpés à partir de moules de taille excessive peuvent avoir des variations de densité et de porosité du centre au bord du tampon. Ces variations peuvent affecter négativement le polissage pour les applications les plus exigeantes, comme les plaquettes configurées à faible k.
En outre, la coagulation de polymères au moyen d'un procédé à solvant/non solvant pour former des tampons de polissage dans un format de bande s'est révélée être un procédé efficace de fabrication de tampons de polissage "mous" (par exemple Urbanavage et al., dans le brevet US 6 099 954). Ce procédé (c'est-à-dire le format de bande) évite certains des inconvénients discutés ci-dessus qui sont rencontrés dans le procédé de moulage et de tronçonnage. Malheureusement, le solvant (organique) qui est utilisé typiquement (par exemple N,N-diméthylformamide) peut être incommode et coûteux à manipuler. De plus, ces tampons mous peuvent présenter des variations d'un tampon à l'autre du fait de la mise en place aléatoire et de la structure aléatoire des porosités qui sont formées pendant le processus de coagulation.
Ainsi, il existe une demande pour un tampon de polissage ayant une uniformité de densité et de porosité améliorée. En particulier, ce qui est nécessaire c'est un tampon de polissage qui présente des performances de polissage constantes, une plus faible défectuosité et une fabrication peu coûteuse.
2882952 3 EXPOSE DE L'INVENTION Dans un premier aspect de la présente invention, il est fourni un tampon de polissage mécano-chimique comprenant une matrice polymère dans laquelle sont dispersées des microsphères, la matrice 5 polymère étant constituée par un polymère à base d'eau ou des mélanges de tels polymères.
De préférence, la matrice polymère est une dispersion d'uréthane, une dispersion acrylique, une dispersion de styrène ou des mélanges de telles dispersions.
Egalement de préférence, la matrice polymère comprend un mélange de dispersion d'uréthane et de dispersion acrylique de 100:1 à 1:100 en pourcentage en masse.
Encore de préférence, les microsphères sont choisies dans le groupe comprenant les poly(alcools vinyliques), la pectine, la polyvinylpyrrolidone, l'hydroxyéthylcellulose, la méthylcellulose, l'hydroxypropylméthylcellulose, la carboxyméthylcellulose, l'hydroxypropyl- cellulose, les poly(acides acryliques), les polyacrylamides, les polyéthylèneglycols, les polyhydroxyéthers acryliques, les amidons, les copolymères de l'acide maléique, le poly(oxyde d'éthylène), les polyuréthanes, la cyclodextrine, le poly(dichlorure de vinylidène), le polyacrylonitrile et leurs combinaisons.
Toujours de préférence, les microsphères constituent au moins 0,3 % en volume du tampon de polissage.
Préférablement, la matrice polymère comprend en outre un 25 antimousse, un modificateur de rhéologie, un agent anti-formation de peau ou un agent de coalescence.
Encore préférablement, le tampon de polissage mécano-chimique de l'invention comprend une matrice polymère dans laquelle est dispersée une porosité ou une charge et en ce que la matrice polymère est constituée par un mélange d'une dispersion d'uréthane et d'une dispersion acrylique dans un rapport en pourcentage en masse de 100:1 à 1:100.
Dans un second aspect de la présente invention, il est fourni un tampon de polissage mécano-chimique comprenant une matrice polymère ayant une porosité ou une charge dispersée à l'intérieur, la matrice polymère étant constituée par un mélange d'une dispersion d'uréthane et 2882952 4 d'une dispersion acrylique à un rapport en pourcentage en masse de 100:1 à 1:100.
Dans un troisième aspect de la présente invention, il est fourni un procédé de fabrication d'un tampon de polissage mécano-chimique comprenant: l'apport d'une composition de polymère en phase fluide à base d'eau contenant des microsphères sur une couche de support transportée en continu, la mise en forme de la composition de polymère sur la couche de support transportée en une couche de polissage en phase fluide d'une épaisseur prédéterminée, et le durcissement de la composition de polymère sur la couche de support transportée dans un four de durcissement pour convertir la composition de polymère en une couche de polissage en phase solide du tampon de polissage.
De préférence, la composition de polymère comprend une dispersion d'uréthane, une dispersion acrylique, une dispersion de styrène 15 ou des mélanges de telles dispersions.
Egalement de préférence, les microsphères sont choisies dans le groupe comprenant les poly(alcools vinyliques), la pectine, la polyvinylpyrrolidone, l'hydroxyéthylcellulose, la méthylcellulose, l'hydroxypropylméthylcellulose, la carboxyméthylcellulose, l'hydroxypropylcellulose, les polyacides acryliques), les polyacrylamides, les polyéthylèneglycols, les polyhydroxy-éthers acryliques, les amidons, les copolymères de l'acide maléique, le poly(oxyde d'éthylène), les polyuréthanes, la cyclodextrine, le poly-(dichlorure de vinylidène), le polyacrylonitrile et leurs combinaisons.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
La figure 1 représente un appareil pour la fabrication continue du tampon de polissage à base d'eau de la présente invention; la figure 1A représente un autre appareil de fabrication de la 30 présente invention la figure 2 représente un appareil pour le conditionnement continu du tampon de polissage à base d'eau de la présente invention; la figure 3 représente une coupe transversale du tampon de polissage à base d'eau fabriqué selon l'appareil décrit par la figure 1; la figure 3A représente un autre tampon de polissage à base d'eau fabriqué selon l'appareil représenté sur la figure 1; la figure 3B représente un autre tampon de polissage à base d'eau fabriqué selon l'appareil représenté sur la figure 1.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
La présente invention fournit un tampon de polissage à base d'eau ayant une défectuosité réduite et des performances de polissage améliorées. De préférence, le tampon de polissage est fabriqué dans un format de bande et réduit les variations d'un tampon à un autre tampon qui sont souvent associées avec les tampons de polissage "durs" moulés et tronçonnés. De plus, le tampon de polissage est de préférence à base d'eau plutôt qu'à base de solvant organique, et il est plus facile à fabriquer que les tampons "mous" de l'état de la technique qui sont formés par un procédé de coagulation. Le tampon de polissage de la présente invention est utile pour le polissage des substrats semiconducteurs, des disques mémoires rigides, des produits optiques et pour une utilisation dans différents aspects de polissage de la fabrication des semiconducteurs, par exemple ILD, STI, tungstène, cuivre et diélectriques à faible k.
En se référant maintenant aux figures, la figure 1 représente un appareil 100 pour fabriquer un tampon de polissage à base d'eau 300 de la présente invention. De préférence, le tampon de polissage à base d'eau 300 est mis sous forme d'un format de bande qui permet la "fabrication continue" pour réduire parmi différents tampons de polissage 300 les variations qui peuvent être provoquées par un traitement discontinu. L'appareil 100 inclut une bobine débitrice ou un poste de dévidage 102 qui stocke une couche de support 302 enroulée en hélice sous forme longitudinalement continue. La couche de support 302 est constituée par une membrane imperméable, comme un film de polyester (par exemple film de PET 453 de Dupont Teijin of Hopewell, VA) qui fait partie intégrante du produit, ou un papier couché de séparation (papier super mat VEZ de Sappi/Warren Paper Company) qui peut être décollé pour former un tampon de polissage non supporté ou autonome 300. Le film de polyester peut éventuellement contenir un promoteur d'adhérence (par exemple film de PET couché de séparation CP2 de CP Films).
La couche de support 302 a de préférence une épaisseur entre 0,05 mm et 0, 38 (2 et 15 x 10-3 pouces). De préférence encore, 2882952 6 la couche de support 302 a une épaisseur entre 0,13 mm et 0,30 mm et 12 x 10-3 pouces). De manière particulièrement préférable, la couche de support 302 a de préférence une épaisseur entre 0,18 mm et 0,25 mm (7 et 10 x 10-3 pouces).
La bobine débitrice 102 est entraînée mécaniquement pour tourner à une vitesse régulée par un mécanisme d'entraînement 104. Le mécanisme d'entraînement 104 inclut par exemple une courroie 106 et une poulie 108 entraînée par un moteur. Eventuellement, le mécanisme d'entraînement 104 inclut un arbre flexible entraîné par un moteur ou un train d'engrenages entraîné par un moteur (non représenté).
En se référant toujours à la figure 1, la couche de support continue 302 est fournie par la bobine débitrice 102 à un convoyeur continu 110, par exemple un convoyeur en acier inoxydable, qui passe sur des rouleaux d'entraînement 112 espacés en formant une boucle.
Les rouleaux d'entraînement 112 peuvent être entraînés par un moteur à une vitesse qui synchronise le déplacement linéaire du convoyeur 110 avec celui de la couche de support continue 302. La couche du support 302 est transportée par le convoyeur 110 dans un espace entre chaque rouleau d'entraînement 112 et un rouleau libre correspondant 112a. Le rouleau libre 112a coopère avec le convoyeur 110 pour une régulation positive de l'alignement de la couche de support 302. Le convoyeur 110 a une section plane 110a supportée sur une surface plane et uniforme d'un support de type table 110b, qui supporte la couche de support 302 et transporte la couche de support 302 dans des postes de fabrication successifs 114, 122 et 126. Des membres de support 110c sous forme de rouleaux sont répartis le long des bords latéraux du convoyeur 110 et de la couche de support 302 pour la régulation positive de l'alignement du convoyeur 110 et de la couche de support 302.
Le premier poste de fabrication 114 inclut en outre un réservoir de stockage 116 et une filière 118 à une sortie du réservoir 116. Une composition de polymère à l'état fluide, visqueuse, est fournie au réservoir 116 et est distribuée par la filière 118 sur la couche de support continue 302. Le débit de la filière 118 est régulé par une pompe 120 à la sortie du réservoir 116. La filière 118 peut être aussi large que la largeur de la couche de support continue 302 pour couvrir la totalité de la couche de support 302. Quand le convoyeur 110 transporte la couche de support 2882952 7 continue 302 devant le poste de fabrication 114, une couche de polissage en phase fluide continue 304 est formée sur la couche de support 302.
Du fait que les matières premières peuvent être mélangées en un apport homogène important qui remplit de manière répétée le réservoir 116, les variations de composition et des propriétés des produits finis sont réduites. En d'autres termes, la présente invention fournit un procédé de fabrication en format de bande d'un tampon de polissage à base d'eau qui surmonte les problèmes associés aux techniques de moulage et de tronçonnage de l'état de la technique. La nature continue du procédé permet une régulation précise de la fabrication d'un tampon de polissage à base d'eau 300 dans lequel sont découpés de grands nombres de tampons de polissage individuels 300 en une configuration de surface et une taille souhaitées. Les grands nombres de tampons de polissage individuels 300 ont des variations de composition et de propriétés réduites.
De préférence, la composition de polymère à l'état fluide est à base d'eau. Par exemple, la composition peut comprendre une dispersion d'uréthane à base d'eau (par exemple, W-290H, W-293, W-320, W-612 et A100 de Crompton Corp. de Middlebury, CT. et HP-1035 et HP-5035 de Cytec Industries Inc. de West Paterson, NJ) et une dispersion acrylique (par exemple, RhoplexO E-358 de Rohm and Haas Co. de Philadelphie, PA). De plus, il est possible d'utiliser des mélanges comme des dispersions acryliques/styrène (par exemple, Rhoplex B-959 et E-693 de Rohm and Haas Co. de Philadelphie, PA). En outre, il est possible d'utiliser des mélanges des dispersions d'uréthane et acryliques à base d'eau.
Dans un mode de réalisation de l'invention que l'on préfère, un mélange de dispersion d'uréthane à base d'eau et de dispersion acrylique est fourni à un rapport en pourcentage en masse de 100:1 à 1:100. De préférence encore, un mélange de dispersion d'uréthane à base d'eau et de dispersion acrylique est fourni à un rapport en pourcentage en masse de 10:1 à 1:10. De manière particulièrement préférable, un mélange de dispersion d'uréthane à base d'eau et de dispersion acrylique est fourni à un rapport en pourcentage en masse de 3:1 à 1:3.
Le polymère à base d'eau est efficace pour former des tampons 35 de polissage poreux et chargés. Pour les besoins de cette description, la charge pour les tampons de polissage inclut des particules solides qui 2882952 8 sont délogées ou qui se dissolvent pendant le polissage, et des particules ou sphères remplies de liquide. Pour les besoins de cette description, la porosité inclut des particules remplies de gaz, des sphères remplies de gaz et des vides formés par d'autres moyens, comme le moussage mécanique d'un gaz en un système visqueux, l'injection d'un gaz dans la masse fondue de polyuréthane, l'introduction d'un gaz in situ au moyen d'une réaction chimique avec un produit gazeux ou la baisse de la pression pour amener un gaz dissous à former des bulles.
Eventuellement, la composition de polymère à l'état fluide peut contenir d'autres additifs, incluant un antimousse (par exemple, Foamaster 111 de Cognis) et des modificateurs de rhéologie (par exemple, Acrysol ASE-60, Acrysol I-62, Acrysol RM-12W, Acrysol RM-825 et Acrysol RM-8W tous de Rohm and Haas Company. D'autres additifs, par exemple un agent anti-peau (par exemple Borchi-Nox C3 et Borchi-Nox M2 de Lanxess Corp.) et un agent de coalescence (par exemple, Texanol Ester alcohol de Eastman Chemicals) peuvent être utilisés.
Un second poste de fabrication 122 inclut par exemple une raclette 124 située à une distance prédéterminée de la couche de support continue 302 en définissant entre elles un interstice. Quand le convoyeur 110 transporte la couche de support continue 302 et la couche de polissage en phase fluide 304 devant la raclette 124 du poste de fabrication 122, la raclette 124 confère en continu à la couche de polissage en phase fluide 304 une épaisseur prédéterminée.
Un troisième poste de fabrication 126 inclut un four de durcissement 128, par exemple un four tunnel chauffé qui transporte la couche de support continue 302 et la couche de polissage 304. Le four 128 durcit la couche de polissage en phase fluide 304 en une couche de polissage en phase solide continue 304 qui adhère à la couche de support continue 302. L'eau devrait être retirée lentement pour éviter par exemple des cloques sur la surface. La durée de durcissement est dictée par la température et la vitesse de transport dans le four 128. Le four 128 peut être chauffé au fioul ou électriquement, au moyen d'un dispositif chauffant par rayonnement ou d'un dispositif chauffant par conversion forcée, ou les deux.
De préférence, la température du four 128 peut être de à 150 C. De préférence encore, la température du four 128 peut être 2882952 9 de 55 à 130 C. De manière particulièrement préférable, la température du four 128 peut être de 60 à 120 C. En outre, la couche de polissage 304 peut être déplacée dans le four 128 à une vitesse de 1,52 à 6,10 m/s (5 à 20 pieds/min). De préférence, la couche de polissage 304 peut être déplacée dans le four 128 à une vitesse de 1,68 à 4,57 m/s (5,5 à 15 pieds/min). De préférence encore, la couche de polissage 304 peut être déplacée dans le four 128 à une vitesse de 1,83 à 3,66 m/s (6 à 12 pieds/min).
En se référant maintenant à la figure 1A, lorsqu'elle quitte le four 128, la couche de support continue 302 adhère à une couche de polissage en phase solide continue 304 pour constituer un tampon de polissage à base d'eau continu 300. Le tampon de polissage à base d'eau 300 est enroulé en hélice sur une bobine réceptrice 130 qui suit le poste de fabrication 126. La bobine réceptrice 130 est entraînée par un second mécanisme d'entraînement 104. La bobine réceptrice 130 et le second mécanisme d'entraînement 104 constituent un poste de fabrication séparé qui est positionné sélectivement dans l'appareil de fabrication 100.
En se référant maintenant à la figure 2, il est prévu éventuellement un appareil 200 pour le conditionnement de surface ou la finition de surface du tampon de polissage à base d'eau continu 300. L'appareil 200 inclut un convoyeur 110 similaire à celui décrit sur la figure 1 ou une section rallongée du même convoyeur. Le convoyeur 110 de l'appareil 200 a un rouleau d'entraînement 112, une section plane 110a supportant le tampon de polissage à base d'eau 300 qui a quitté le four 128. Le convoyeur 110 de l'appareil 200 transporte le tampon de polissage continu 300 dans un ou plusieurs postes de fabrication 201, 208 et 212 où le tampon de polissage à base d'eau 300 est traité encore après le durcissement dans le four 128. L'appareil 200 est représenté avec des supports de type table plats supplémentaires 110b et des membres de support supplémentaires 110c qui fonctionnent de la manière décrite au sujet de la figure 1.
La couche de polissage solidifiée 304 peut être polie pour présenter une finition de surface souhaitée et un niveau de surface plane souhaité de la couche de polissage 304. Des aspérités sous forme de rainures ou d'autres indentations sont formées dans la surface de la couche de polissage 304, selon ce que l'on souhaite. Par exemple, 2882952 10 un poste de travail 201 inclut une paire d'outils d'estampage fonctionnant par compression ayant un outil d'estampage 202 décrivant un mouvement de va-et-vient et un outil fixé 204 qui se ferment l'un vers l'autre pendant une opération d'estampage. L'outil décrivant un mouvement de va-et- vient 202 est dirigé vers la surface de la couche de polissage continue 304. De multiples dents 205 sur l'outil 202 pénètrent dans la surface de la couche de polissage continue 304. L'opération d'estampage réalise une opération de finition de la surface. Par exemple, les dents 205 impriment une configuration de rainures dans la surface de la couche de polissage 304. Le convoyeur 110 peut être arrêté par intermittence et devient fixe quand les outils 202 et 204 se ferment l'un vers l'autre. A titre d'alternative, les outils 202 et 204 se déplacent en synchronisation avec le convoyeur 110 dans la direction de transport pendant la période au cours de laquelle les outils 202 et 204 se ferment l'un vers l'autre.
Le poste de fabrication 208 inclut par exemple une scie rotative 210 pour découper des rainures dans la surface de la couche de polissage continue 304. La scie 210 est entraînée par exemple par un traceur à mouvement orthogonal le long d'un trajet prédéterminé pour découper les rainures en une configuration de rainures souhaitée.
Un autre poste de fabrication 212 inclut une tête de polissage rotative 204 pour polir ou meuler la surface de la couche de polissage continue 304 en une surface plane ayant une finition de surface souhaitée qui est rendue rugueuse ou lisse de manière sélective.
La succession des postes de fabrication 202, 210 et 212 peut s'écarter de la succession représentée sur la figure 2. Un ou plusieurs des postes de fabrication 202, 210 et 212 peuvent être éliminés si on le souhaite. La bobine réceptrice 130 et le second mécanisme d'entraînement 104 constituent un poste de fabrication séparé qui est positionné sélectivement dans l'appareil de fabrication 200 à l'extrémité du convoyeur 110 pour recueillir le tampon de polissage continu en phase solide 300.
En se référant maintenant à figure 3, il y est présenté une vue en coupe du tampon de polissage 300 fabriqué par l'appareil 100 de la présente invention. Comme discuté ci-dessus, lors du durcissement dans 35 le four 128, le polymère à base d'eau forme un tampon de polissage continu solidifié 300. Eventuellement, le tampon de polissage 300 peut 2882952 11 comprendre des particules abrasives ou des matières particulaires 306 dans la couche de polissage 304 pour former un tampon abrasif fixé. Ainsi, les particules abrasives ou les matières particulaires 306 sont incluses comme constituant dans le mélange de polymères à l'état fluide.
Le mélange de polymères devient une matrice qui est entraînée avec les particules abrasives ou les matières particulaires 306.
En se référant maintenant à la figure 3A, dans un autre mode de réalisation du tampon de polissage 300 de la présente invention, un constituant entraîné sous forme d'un agent moussant ou d'un agent gonflant ou d'un gaz est inclus dans le mélange de polymères, qui sert de matrice qui est entraînée avec le constituant. Lors du durcissement, l'agent moussant ou l'agent gonflant ou le gaz s'échappe sous forme de matières volatiles pour former les pores ouverts 308 répartis dans toute la couche de polissage continue 304. Le tampon de polissage 300 de la figure 3A comprend en outre la couche de support 302.
En se référant maintenant à la figure 3B, un autre mode de réalisation du tampon de polissage 300 est représenté, qui comprend des microballons ou des microsphères polymères 310 incluses dans le mélange de polymères, et réparties dans toute la couche de polissage continue 304. Les microsphères 310 peuvent être remplies de gaz. A titre d'alternative, les microsphères 310 sont remplies d'un fluide de polissage qui est distribué quand les microsphères 310 sont ouvertes du fait de l'abrasion lorsque le tampon de polissage 300 est utilisé pendant une opération de polissage. A titre d'alternative, les microsphères 310 sont des microéléments polymères solubles dans l'eau qui sont dissous dans l'eau pendant une opération de polissage. Le tampon de polissage 300 de la figure 3B comprend en outre la couche de support 302.
De préférence, au moins une partie des microsphères polymères 310 sont généralement flexibles. Des microsphères polymères 310 appropriées incluent des sels inorganiques, des sucres et des particules solubles dans l'eau. Des exemples de tels microsphères polymères 310 (ou microéléments) incluent les polyalcools vinyliques), la pectine, la polyvinylpyrrolidone, l'hydroxyéthylcellulose, la méthylcellulose, l'hydroxypropylméthylcellulose, la carboxyméthylcellulose, l'hydroxypropyl- cellulose, les polyacides acryliques), les polyacrylamides, les polyéthylèneglycols, les polyhydroxyéthers acryliques, les amidons, les 2882952 12 copolymères d'acide maléique, le poly(oxyde d'éthylène), les polyuréthanes, la cyclodextrine, le poly(dichlorure de vinylidène), le polyacrylonitrile et leurs combinaisons. Les microsphères 310 peuvent être modifiées chimiquement pour modifier la solubilité, le gonflement et d'autres propriétés par ramification, blocage et réticulation, par exemple. Un matériau préféré pour les microsphères est un copolymère de polyacrylonitrile et de poly(chlorure de vinylidène) (par exemple, ExpancelTM de Akzo Nobel de Sundswall, Suède).
De préférence, les tampons de polissage à base d'eau 300 peuvent contenir une porosité ou une concentration de charge d'au moins 0,3 % en volume. Cette porosité ou charge contribue à l'aptitude du tampon de polissage à transférer les fluides de polissage pendant le polissage. De préférence encore, le tampon de polissage a une porosité ou une concentration de charge de 0,55 à 70 % en volume. De manière particulièrement préférable, le tampon de polissage a une porosité ou une concentration de charge de 0, 6 à 60 % en volume. De préférence, les pores ou les particules de charge ont un diamètre moyen en masse de 10 à 100 pm. De préférence encore, les pores ou les particules de charge ont un diamètre moyen en masse de 15 à 90 pm. La plage nominale des diamètres moyens en masse des microsphères polymères creuses expansées est 15 à 50 pm.
Ainsi, la présente invention fournit un tampon de polissage à base d'eau ayant une défectuosité réduite et des performances de polissage améliorées. De préférence, le tampon de polissage est fabriqué dans un format de bande et réduit les variations d'un tampon à un autre qui sont souvent associées aux tampons de polissages "durs" moulés et tronçonnés.De plus, le tampon de polissage est de préférence à base d'eau plutôt qu'à base de solvant organique, et a un plus grand rendement et moins de défauts que les tampons "mous" de l'état de la technique qui sont formés par un procédé de coagulation.
Exemples
Le tableau suivant illustre la défectuosité améliorée du tampon à base d'eau de la présente invention. Le tampon à base d'eau a été formé en mélangeant 75 g de W=290E-1 de Crompton Corp. avec 25 g de Rhoplex E-358 de Rohm and F-Iaas Company dans un rapport de 3 à 1 2882952 13 pendant 2 min dans un réservoir de mélange. Puis, 1 g de Foamaster 111 de Cognis a été ajouté au réservoir de mélange et mélangé pendant 2 min supplémentaires. Ensuite, 0,923 g de Expancel 551 DE40d42 (Expancel 551DE40d42 est une microsphère polymère creuse d'un diamètre moyen en masse de 30-50 dam produite par Akzo Nobel) a été ajouté au réservoir de mélange et mélangé pendant 5 min supplémentaires. Egalement, 1 g d'épaississant Acrysol ASE-60 et 5 g d'Acrysol I-62, l'un et l'autre de Rohm and Haas Company ont été ajoutés au réservoir de mélange et mélangé pendant 15 min. Puis, le mélange a été appliqué en revêtement (épaisseur humide de 1,27 mm (50 x 10-3 pouces)) sur un film de PET 453 de Dupont Teijin et séché dans une étuve à air chaud à 60 C pendant 6 h. Le tampon de polissage résultant avait une épaisseur de 0,64 mm (25 x 10-3 pouces). Le tampon de polissage à base d'eau a ensuite été muni d'une rainure circulaire d'un pas de 3,05 mm (120 x 10-3 pouces), d'une profondeur de 0, 23 mm (9 x 10-3 pouces) et d'une largeur de 0,51 mm (20 x 10-3 pouces). Une machine de polissage Applied Materials Mirra utilisant le tampon de polissage à base d'eau de la présente invention, dans les conditions d'une force descendante de 20,68 kPa (3 psi) et d'un débit de solution de polissage de 150 cm3/min, d'une vitesse du plateau de 120 tr/min et d'une vitesse du support de 114 tr/min, a planarisé les échantillons (plaquettes à feuilles de cuivre). Comme le montre le tableau suivant, les tests 1 à 3 représentent des échantillons polis avec les tampons de polissage de la présente invention et les tests A à c représentent des exemples comparatifs d'échantillons polis avec un tampon "mou" de l'état de la technique.
Tableau 1
Test Micro-éraflure' Grande Micro-trait3 Grand Stries5 Nombre total éraflure2 trait4 de défauts 1 5 7 11 38 0 61 2 9 12 3 27 0 50 3 7 6 12 32 2 60 A 64 48 72 153 0 338 B 15 17 12 54 0 98 C 13 2 26 61 0 102 marque linéaire continue sur la surface, d'une longueur d'approximativement 1-10 pm.
2 marque linéaire étroite, peu profonde et continue sur la surface, d'une longueur supérieure à 10 pm.
3 série consécutive de puits ou stries disposés en une ligne d'une longueur d'approximativement 1-10 pm.
4 série consécutive de puits ou stries disposés en une ligne d'une longueur sensiblement supérieure à 10 pm.
courte marque unique de largeur variable.
Comme le montre le tableau 1 ci-dessus, le tampon à base d'eau de la présente invention présentait une moindre défectuosité dans les échantillons polis. Par exemple, les échantillons polis avec le tampon à base d'eau de la présente invention présentaient une défectuosité réduite de plus de 3 fois par rapport aux échantillons polis avec le tampon "mou" de l'état de la technique.
Ainsi, la présente invention fournit un tampon de polissage à base d'eau ayant une défectuosité réduite et des performances de polissage améliorées. De préférence, le tampon de polissage est fabriqué dans un format de bande et réduit les variations d'un tampon à l'autre qui sont souvent associées avec les tampons de polissage "durs" moulés et tronçonnés. De plus, le tampon de polissage est de préférence à base d'eau plutôt qu'à base de solvant organique, et a un plus grand rendement et moins de défauts que les tampons "mous" de l'état de la technique formés par un procédé de coagulation.
Claims (10)
1. Tampon de polissage mécano-chimique caractérisé en ce qu'il comprend une matrice polymère dans laquelle sont dispersées des microsphères 310, et en ce que la matrice polymère est constituée par un polymère à base d'eau ou des mélanges de tels polymères.
2. Tampon de polissage selon la revendication 1 caractérisé en ce que la matrice polymère est une dispersion d'uréthane, une dispersion acrylique, une dispersion de styrène ou des mélanges de telles dispersions.
3. Tampon de polissage selon l'une quelconque des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que la matrice polymère comprend un mélange de dispersion d'uréthane et de dispersion acrylique de 100:1 à 1:100 en pourcentage en masse.
4. Tampon de polissage selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les microsphères 310 sont choisies dans le groupe comprenant les poly(alcools vinyliques), la pectine, la polyvinylpyrrolidone, l'hydroxyéthylcellulose, la méthylcellulose, l'hydroxypropylméthylcellulose, la carboxyméthylcellulose, l'hydroxypropyl- cellulose, les poly(acides acryliques), les polyacrylamides, les polyéthylèneglycols, les polyhydroxyéthers acryliques, les amidons, les copolymères de l'acide maléique, le poly(oxyde d'éthylène), les polyuréthanes, la cyclodextrine, le poly(dichlorure de vinylidène), le polyacrylonitrile et leurs combinaisons.
5. Tampon de polissage selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les microsphères constituent au moins 0, 3 % en volume du tampon de polissage.
6. Tampon de polissage selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la matrice polymère 30 comprend en outre un antimousse, un modificateur de rhéologie, un agent anti- formation de peau ou un agent de coalescence.
7. Tampon de polissage mécano-chimique caractérisé en ce qu'il comprend une matrice polymère dans laquelle est dispersée une porosité ou une charge et en ce que la matrice polymère est constituée 35 par un mélange d'une dispersion d'uréthane et d'une dispersion acrylique dans un rapport en pourcentage en masse de 100:1 à 1:100.
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8. Procédé de fabrication d'un tampon de polissage mécanochimique caractérisé en ce qu'il comprend l'apport d'une composition de polymère en phase fluide à base d'eau contenant des microsphères sur une couche de support 302 transportée continue, la mise en forme de la composition de polymère sur la couche de support transportée en une couche de polissage en phase fluide 304 ayant une épaisseur prédéterminée, et le durcissement de la composition de polymère sur la couche de support transportée dans un four de durcissement 128 pour convertir la composition de polymère en une couche de polissage en phase solide du tampon de polissage 300.
9. Procédé selon la revendication 8 caractérisé en ce que la composition de polymère comprend une dispersion d'uréthane, une dispersion acrylique, une dispersion de styrène ou des mélanges de telles dispersions.
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 et 9 caractérisé en ce que les microsphères sont choisies dans le groupe comprenant les poly(alcools vinyliques), la pectine, la polyvinylpyrrolidone, l'hydroxyéthylcellulose, la méthylcellulose, l'hydroxypropylméthylcellulose, la carboxyméthylcellulose, l'hydroxypropylcellulose, les poly(acides acryliques), les polyacrylamides, les polyéthylèneglycols, les polyhydroxyéthers acryliques, les amidons, les copolymères de l'acide maléique, le poly(oxyde d'éthylène), les polyuréthanes, la cyclodextrine, le poly(dichlorure de vinylidène), le polyacrylonitrile et leurs combinaisons.
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