FR3024955A1 - Feutre de polissage de polyurethane - Google Patents

Abstract

Le feutre de polissage est destiné à une planarisation d'au moins un parmi des substrats semi-conducteurs, optiques et magnétiques. Le feutre de polissage comprend un matériau polymère de polyuréthane coulé formé à partir d'une réaction de prépolymère de H12MDI/TDI avec du polytétraméthylèneétherglycol pour former un produit de réaction à terminaisons isocyanate. Le produit de réaction à terminaisons isocyanate présente de 8,95 à 9,25 pourcents en poids de NCO n'ayant pas réagi et présente un rapport stoechiométrique NH2 à NCO de 102 à 109 pourcents. Le produit de réaction à terminaisons isocyanate est durci avec un agent de durcissement de 4,4'-méthylènebis(2-chloroaniline). Le matériau polymère de polyuréthane coulé, comme mesuré dans un état non poreux, présente un module de stockage de cisaillement, G' de 250 à 350 MPa comme mesuré avec une fixation de torsion à 30°C et 40°C et un module de perte de cisaillement, G" de 25 à 30 MPa comme mesuré avec une fixation de torsion à 40°C. Le feutre de polissage présente une porosité de 20 à 50 pourcents en volume et une densité de 0,60 à 0,95 g/cm3.

Description

1 FEUTRE DE POLISSAGE DE POLYURETHANE ARRIERE-PLAN Cette description concerne des feutres de polissage utiles pour polir et planariser des substrats et particulièrement des feutres de polissage de planarisation présentant des vitesses de retrait de métal accélérées avec de faibles niveaux de défauts. Les feutres de polissage de polyuréthane constituent le type de feutre principal pour différentes applications de polissage exigeantes en précision. Ces feutres de polissage de polyuréthane sont efficaces pour polir des galettes de silicium, des galettes à motif, des affichages de panneaux plats et des disques de stockage magnétiques. Les feutres de polissage de polyuréthane fournissent en particulier l'intégrité mécanique et la résistance chimique pour la plupart des opérations de polissage utilisées pour fabriquer des circuits intégrés. Les feutres de polissage de polyuréthane présentent par exemple une résistance élevée pour résister à la déchirure ; une résistance à l'abrasion pour éviter des problèmes d'usure pendant le polissage ; et une stabilité pour résister à une attaque par des solutions de polissage acides fortes et caustiques fortes.

La production de semi-conducteurs implique typiquement plusieurs procédés de planarisation mécano-chimique (CMP). Dans chaque procédé CMP, un feutre de polissage en combinaison avec une solution de polissage, telle qu'une suspension de polissage contenant un abrasif ou un liquide réactif exempt d'abrasif, élimine de la matière en excès afin de planariser ou maintenir la planarité pour recevoir une couche subséquente. L'empilement de ces couches se combine pour former un circuit intégré. La fabrication de ces dispositifs semi-conducteurs continue à devenir plus complexe en raison des exigences pour les dispositifs avec des vitesses de fonctionnement plus élevées, des courants de fuite plus faibles et une consommation de courant réduite. En termes d'architecture de dispositif, ceci se traduit par des géométries de relief plus fines et des niveaux de métallisation plus élevés. Ces exigences des conceptions de dispositifs de plus en plus sévères mènent dans certaines applications à l'adoption d'un nombre plus élevé de traversées ou vias d'interconnexion en tungstène en association avec de nouveaux matériaux diélectriques présentant des constantes diélectriques plus faibles. Les propriétés 3024 955 2 physiques diminuées, fréquemment associées à des matériaux de faible k et de k ultra-faible, en combinaison avec la complexité plus élevée des dispositifs ont mené à des exigences plus importantes sur les consommables de CMP, tels que les feutres de polissage et les solutions 5 de polissage. Les diélectriques de faible k et de k ultra-faible ont particulièrement tendance à présenter une résistance mécanique inférieure et une adhérence plus médiocre en comparaison avec des diélectriques classiques, rendant la planarisation plus difficile. De plus, 10 comme les dimensions des reliefs des circuits intégrés diminuent, la défectivité induite par le CMP, telle que les égratignures, devient un problème plus important. L'épaisseur de film réduite des circuits intégrés exige de plus des améliorations de la défectivité tout en fournissant simultanément une topographie acceptable à un substrat de galette - ces 15 exigences de topographie exigent des spécifications de planarité, de concavité et d'érosion toujours plus strictes. La coulée de polyuréthane en des gâteaux et la découpe des gâteaux en plusieurs minces feutres de polissage a fait ses preuves comme procédé efficace pour la fabrication de feutres de polissage avec 20 des propriétés de polissage consistantes reproductibles. Kulp et al., dans le brevet US 7 169 030 décrit l'utilisation de feutres de polissage de résistance à la traction élevée pour améliorer la planarisation tout en maintenant une faible défectivité. Les propriétés de polissage concernant les vitesses de retrait de métal et la faible défectivité nécessaires pour la 25 plupart des applications de polissage exigeantes à faible défaut font malheureusement défaut aux feutres de polyuréthane produits à partir de ces formulations. DEFINITION DE L'INVENTION 30 Un aspect de l'invention comprend un feutre de polissage approprié pour planariser au moins un parmi des substrats semiconducteurs, optiques et magnétiques, le feutre de polissage comprenant un matériau polymère de polyuréthane coulé formé à partir d'une réaction de prépolymère de H12MDI/TDI avec du polytétraméthylèneétherglycol 35 pour former un produit de réaction à terminaisons isocyanate, le produit de réaction à terminaisons isocyanate ayant de 8,95 à 9,25 pourcents en 3024955 3 poids de NCO n'ayant pas réagi, ayant un rapport stoechiométrique NH2 à NCO de 102 à 109 pourcents, le produit de réaction à terminaisons isocyanate étant durci avec un agent de durcissement de 4,4'-méthylènebis-(2-chloroaniline), le matériau polymère de polyuréthane coulé, comme 5 mesuré dans un état non-poreux, ayant un module de stockage de cisaillement, G' de 250 à 350 MPa comme mesuré avec une fixation de torsion à 30°C et 40°C et un module de perte de cisaillement, G" de 25 à 30 MPa comme mesuré avec une fixation de torsion à 40°C (ASTM D5279) et le feutre de polissage ayant une porosité de 20 à 50 pourcents en 10 volume et une densité de 0,60 à 0,95 g/cm3. Dans un mode de réalisation particulier, un rapport de module de stockage de cisaillement, G' à 40°C à module de perte de cisaillement, G" à 40°C est de 8 à 15. Dans un autre mode de réalisation particulier, le produit de 15 réaction à terminaisons isocyanate et la 4,4'-méthylènebis(2-chloroaniline) présentent le rapport stoechiométrique NH2 à NCO de 103 à 107 pourcents. Dans encore un autre mode de réalisation particulier, le feutre de polissage comprend des pores ayant un diamètre moyen inférieur à 20 100 pm. Dans encore un autre mode de réalisation particulier, la densité est de 0,7 à 0,9 g/cm3. Un autre aspect de l'invention fournit un feutre de polissage approprié pour une planarisation d'au moins un parmi des substrats semi- 25 conducteurs, optiques et magnétiques, le feutre de polissage comprenant un matériau polymère de polyuréthane coulé formé à partir d'une réaction prépolymère de H12MDI/TDI avec du polytétraméthylèneétherglycol pour former un produit de réaction à terminaisons isocyanate, le produit de réaction à terminaisons isocyanate ayant de 8,95 à 9,25 pourcents en 30 poids de NCO n'ayant pas réagi, ayant un rapport stoechiométrique NH2 à NCO de 103 à 107 pourcents, le produit de réaction à terminaisons isocyanate étant durci avec un agent de durcissement de 4,4'-méthylènebis(2-chloroaniline), le matériau polymère de polyuréthane coulé, comme mesuré dans un état non-poreux, ayant un module de stockage de 35 cisaillement, G' de 250 à 350 MPa comme mesuré avec une fixation de torsion à 30°C et 40°C et un module de perte de cisaillement, G" de 25 à 302 4 955 4 30 MPa comme mesuré avec une fixation de torsion à 40°C (ASTM D5279), dans lequel un rapport du module de stockage de cisaillement, G' à 40°C au module de perte de cisaillement, G" à 40°C est de 8 à 15 et le feutre de polissage ayant une porosité de 20 à 50 pourcents en volume et 5 une densité de 0,60 à 0,95 g/cm3. Dans un mode de réalisation particulier, un rapport de module de stockage de cisaillement, G' à 40°C au module de perte de cisaillement, G" à 40°C est de 8 à 12. Dans un autre mode de réalisation particulier, le produit de 10 réaction à terminaisons isocyanate et la 4,4'-méthylènebis(2-chloroaniline) présentent le rapport stoechiométrique NH2 à NCO de 104 à 106 pourcents. Dans encore un mode de réalisation particulier, le feutre de polissage comprend des pores ayant un diamètre moyen de 10 à 60 pm.

15 Dans encore un mode de réalisation particulier, la densité est de 0,70 à 0,80 g/cm3. DESCRIPTION DES DESSINS La figure 1 est un graphique en barres qui illustre les vitesses 20 de retrait de diélectriques de TEOS améliorées réalisées avec des feutres de polissage de l'invention. La figure 2 est un tracé qui illustre les vitesses de retrait de diélectriques de TEOS et d'oxyde thermique améliorées réalisées sur un intervalle de débits de suspensions.

25 La figure 3 est un schéma qui illustre la section transversale d'une galette à motif avant une planarisation mécano-chimique. La figure 4 illustre le retrait de matériau de galette nécessaire pour réduire la hauteur d'étage avec un rapport ligne/espace (L/S) de 500 pm/500 dam.

30 La figure 5 illustre le retrait de matériau de galette nécessaire pour réduire la hauteur d'étage avec un rapport ligne/espace (L/S) de 25 pm/25 pm. La figure 6 est une mesure de durée nécessaire pour réaliser une planarisation lors du polissage d'une galette de TEOS à motif.

35 La figure 7 trace la vitesse de retrait de tungstène en fonction de la force descendante du support en kPa.

3024 955 5 La figure 8 est un graphique en barres illustrant la vitesse de retrait de tungstène améliorée de l'invention. DESCRIPTION DETAILLE 5 Le feutre de polissage est approprié pour une planarisation d'au moins un parmi des substrats semi-conducteurs, optiques et magnétiques. Le feutre est encore mieux utile pour polir des substrats semiconducteurs. Des substrats de galettes donnés en exemple, dans lesquels le feutre a une efficacité particulière, comprennent un polissage de 10 tungstène et de TEOS et un polissage d'isolement par tranchées peu profondes ou S il avec des suspensions contenant des particules d'oxyde de cérium. Le feutre de polissage comprend un matériau polymère de polyuréthane coulé formé à partir d'une réaction de prépolymère de H12MDI/TDI avec du polytétraméthylèneétherglycol pour former un produit 15 de réaction à terminaisons isocyanate. Le produit de réaction à terminaisons isocyanate présente de 8,95 à 9,25 pourcents en poids de NCO n'ayant pas réagi et un rapport stoechiométrique NH2 à NCO de 102 à 109 pourcents. Ce rapport stoechiométrique est de préférence de 103 à 107 pourcents. Le produit de réaction à terminaisons isocyanate est durci 20 avec un agent de durcissement de 4,4'-méthylène-bis(2-chloroaniline). Le matériau polymère de polyuréthane coulé, comme mesuré dans un état non-poreux, présente un module de stockage de cisaillement, G' de 250 à 350 MPa, comme mesuré avec une fixation de torsion à 30°C et 40°C et un module de perte de cisaillement, G" de 25 à 30 MPa, comme 25 mesuré avec une fixation de torsion à 40°C (ASTM D5279) à une fréquence de 10 rad/s et une rampe de température de 3°C/min. Le feutre présente de préférence un rapport de module de stockage de cisaillement, G' à module de perte de cisaillement, G" de 8 à 15, comme mesuré avec une fixation de torsion à 40°C. Le feutre présente encore mieux un 30 rapport de module de stockage de cisaillement, G' à module de perte de cisaillement, G" de 8 à 12 comme mesuré à 40°C. Cet équilibre entre le module de stockage de cisaillement et le module de perte de cisaillement fournit une excellente combinaison de vitesse de retrait élevée avec une faible défectivité.

35 Le polymère est efficace pour former des feutres de polissage poreux ou chargés. Pour les fins de cette description, la charge pour des 3024 955 6 feutres de polissage comprend des particules solides qui se délogent ou se dissolvent pendant le polissage, et des particules ou des sphères remplies de liquide. Pour les fins de cette description, la porosité comprend des particules remplies de gaz, des sphères remplies de gaz et des vides 5 formés à partir d'autres moyens, tels qu'en faisant bouillonner mécaniquement du gaz dans un système visqueux, en injectant du gaz dans la masse en fusion de polyuréthane, en introduisant du gaz in situ en utilisant une réaction chimique avec un produit gazeux, ou en réduisant la pression pour occasionner le fait que le gaz dissous forme des bulles. Les 10 feutres de polissage poreux contiennent une porosité ou une concentration en charge d'au moins 0,1 % en volume. Cette porosité ou charge contribue à ce que l'aptitude du feutre de polissage se transfère aux fluides de polissage pendant le polissage. Le feutre de polissage présente de préférence une porosité ou une concentration en charge de 15 20 à 50 pourcents en volume. Par rapport à la densité, des niveaux de 0,60 à 0,95 g/cm3 sont efficaces. Des niveaux de densité de 0,7 à 0,9 g/cm3 sont de préférence efficaces. Pour une porosité plus faible, des vitesses de retrait de polissage plus élevées font défaut aux feutres de polissage. Pour une 20 porosité plus élevée, la rigidité nécessaire pour des applications de planarisation exigeantes fait défaut aux feutres de polissage. Les pores présentent éventuellement un diamètre moyen inférieur à 100 pm. Les pores ou les particules de charge présentent de préférence un diamètre moyen en masse de 10 à 60 pm. Les pores ou les particules de charge 25 présentent encore mieux un diamètre moyen en masse de 15 à 50 pm. Le contrôle de la concentration en NCO n'ayant pas réagi est particulièrement efficace pour contrôler l'uniformité de pores pour des pores formés directement ou indirectement avec un gaz de charge. Ceci est dû au fait que les gaz ont tendance à être soumis à une dilatation 30 thermique à une vitesse bien plus importante et dans une mesure bien plus importante que les solides et les liquides. Le procédé est par exemple particulièrement efficace pour une porosité formée en coulant des microsphères creuses, soit pré-expansées, soit expansées in situ ; en utilisant des agents moussants chimiques ; en faisant bouillonner 35 mécaniquement dans du gaz ; et en utilisant des gaz dissous, tels que l'argon, le dioxyde de carbone, l'hélium, l'azote, et l'air, ou des fluides 3024955 7 supercritiques, tels que du dioxyde de carbone supercritique, ou des gaz formés in situ comme un produit de réaction. Exemples 5 Des gâteaux de polyuréthane coulés ont été préparés par le mélange contrôlé de (a) un prépolymère à terminaisons isocyanate à 51°C (ou à des températures souhaitées basées sur différentes formulations) obtenu par la réaction d'un isocyanate polyfonctionnel (c'est-à-dire diisocyanate de toluène, TDI) et d'un polyol à base de 10 polyéther (par exemple Adiprene® LF750D et autres listés dans les tableaux, disponibles dans le commerce chez Chemtura Corporation) ; (b) un agent de durcissement à 116°C et éventuellement, (c) une charge à noyaux creux (c'est-à-dire Expancel® 551DE40d42, 461DE20d60, ou 461DE20d70, disponible chez Akzo Nobel). Le rapport du prépolymère à 15 terminaisons isocyanate et de l'agent de durcissement a été fixé de sorte que la stoechiométrie, comme définie par le rapport des groupes hydrogène actif (c'est-à-dire la somme des groupes -OH et des groupes -NH2) dans l'agent de durcissement aux groupes isocyanate n'ayant pas réagi (NCO) dans le prépolymère à terminaisons isocyanate, a 20 été fixée selon chaque formulation comme listé dans les Tableaux. La charge à noyaux creux a été mélangée dans le prépolymère à terminaisons isocyanate avant l'addition d'un agent de durcissement de 4,4'-méthylènebis(2-chloroaniline). Le prépolymère à terminaisons isocyanate avec la charge à noyaux creux incorporée ont ensuite été 25 mélangés ensemble en utilisant une tête de mélange à cisaillement élevé. Après la sortie de la tête de mélange, la combinaison a été distribuée sur une période de 3 minutes dans un moule circulaire de diamètre 86,4 cm (34 pouces) pour fournir une épaisseur de versement totale d'approximativement 8 cm (3 pouces). On a laissé la combinaison 30 distribuée gélifier pendant 15 minutes avant de placer le moule dans un four de durcissement. Le moule a ensuite été durci dans le four de durcissement en utilisant le cycle suivant : rampe de 30 minutes de la température de point d'ajustement du four de la température ambiante jusqu'à 104°C, puis maintien pendant 15,5 heures avec une température 35 de point d'ajustement du four de 104°C, et puis rampe de 2 heures de la 3024955 8 température de point d'ajustement du four de 104°C en diminuant jusqu'à 21°C. Le Tableau 1 comprend les formulations de feutres de polissage fabriquées selon le procédé ci-dessus avec différents prépolymères, 5 stoechiométries, tailles de pores, volumes de pores et motifs de rainures. Les gâteaux de polyuréthane durcis ont ensuite été prélevés du moule et tranchés (coupés en utilisant une lame en déplacement) à une température de 30 à 80°C en de multiples couches de polissage ayant une épaisseur moyenne de 1,27 mm (50 millièmes de pouce) ou de 2,0 mm 10 (80 millièmes de pouce). Le tranchage a été initié à partir du haut de chaque gâteau. Le Tableau 1 liste les propriétés principales de la couche de polissage utilisée dans cette étude. Les exemples de feutres de couche de polissage 1 et 2 ont été finis avec des perforations P et des perforations 15 plus un revêtement AC24 (P+AC24), respectivement, pour un meilleur transport de la suspension. Les perforations présentaient un diamètre de 1,6 mm et un écartement de 5,4 mm dans MD et de 4,9 mm dans XD disposées dans un motif échelonné. Le revêtement AC24 est un motif à rainures X-Y ou de type carré ayant des dimensions de profondeur 20 0,6 mm, largeur 2,0 mm et pas 40 mm. Un sous-feutre SubaTM 400 d'épaisseur 1,02 mm (40 millièmes de pouce) a été empilé sur la couche de polissage. La couche de polissage pour les exemples de feutres 3 et 4 a été finie avec respectivement des rainures circulaires 1010 et K-7. Les rainures 1010 présentaient une largeur de 0,51 mm (20 millièmes de 25 pouces), une profondeur de 0,76 mm (30 millièmes de pouce) et un pas de 3,05 mm (120 millièmes de pouce). Les rainures K-7 présentaient une largeur de 0,51 mm (20 millièmes de pouce), une profondeur de 0,76 mm (30 millièmes de pouce) et un pas de 1,78 mm (70 millièmes de pouce).

30 Tableau 1 Feutre Prépolymère NCO (% en Stoechiométrie NH2 à NCO Taille Porosité Rainure poids) du de en prépolymère (%) pores volume (Pm) (%) 1 Adiprene L325 8,95-9,25 105 20 36,4 P 2 Adiprene L325 8,95-9,25 105 20 36,4 P+AC24 3024 955 9 3 Adiprene L325 8,95-9,25 105 20 33,1 1010 4 Adiprene L325 8,95-9,25 105 20 34,8 K-7 A Adiprene L325 8,95-9,25 87 40 30,5 P B Adiprene L325 8,95-9,25 87 40 30,5 P+AC24 C Adiprene LF750D 8,75-9,05 105 20 19,2 P D Adiprene L325 8,95-9,25 87 20 33,6 1010 E Adiprene L325 8,95-9,25 87 40 31,4 1010 F Adiprene L325 8,95-9,25 105 20 15,7 1010 G Adiprene L325 8,95-9,25 87 20 17,9 1010 H Adiprene L325 8,95-9,25 87 40 30,4 1010 I Adiprene L325 8,95-9,25 87 20 33,0 K-7 J Adiprene L325 8,95-9,25 87 40 29,7 K-7 K Adiprene L325 8,95-9,25 87 40 39,1 K-7 L Adiprene LF750D 8,75-9,05 105 20 16,1 K-7 M Adiprene LF750D/ Adiprene LFG740D (1:1 en poids) 8,75-9,05/ 95 20 13,0 K-7 8,65-9,05 Adiprene® est un produit de prépolymère d'uréthane de Chemtura Corporation Adiprene L325 est un prépolymère d'uréthane de H12MDI/TDI avec du polytétraméthylèneétherglycol (PTMEG) ayant de 8,95 à 9,25 % en poids 5 de NCO n'ayant pas réagi. Adiprene LFG740D est un prépolymère d'uréthane de TDI avec du polypropylèneglycol coiffé par de l'oxyde d'éthylène (PPG) ayant de 8,65 à 9,05 % en poids de NCO n'ayant pas réagi. Adiprene LF750D est un prépolymère d'uréthane de prépolymère 10 d'uréthane TDI-PTMEG ayant de 8,75 à 9,05 % en poids de NCO n'ayant pas réagi. Polissage de galette témoin d'oxyde La suspension utilisée était une suspension à base d'oxyde de 15 cérium ayant une taille moyenne de particules de 0,1 pm, diluée avec de 3024955 10 l'eau DI à un rapport de 1:9 au moment d'utilisation pour le polissage. On a réalisé le polissage sur un système de polissage CMP 300 mm FREX300 de Ebara Technologies, Inc. Le tableau 2 ci-dessous résume les conditions de polissage.

5 Tableau 2 Dispositif de polissage FREX300(Ebara) Tête G2S Force descendante CAP/RAP/OAP/EAP/RRP/PCP : 500/500/500/500/650/250 [HPa] Après ajustement du profil : 500/500/450/400/650/250 [HPa] TT/TP 100/107 [tr/min] Débit de suspension 188 ml/min Durée de polissage Contrôle/fictive : 30 s Dresser Asahi Dressing DF=100N, Table 20 tr/min, Dresser 16 tr/min, Rodage : 600 s, Ex-situ 30 s On a évalué deux types de galettes d'oxyde. Ceux-ci étaient une galette d'oxyde de TEOS formé par dépôt chimique en phase vapeur 10 (TEOS représente le produit de décomposition d'orthosilicate de tétraéthyle) et une galette d'oxyde ayant cru thermiquement (th-SIO2). Les vitesses de retrait (VR) des deux types de galettes d'oxyde sont représentées dans la figure 1 et résumées ci-dessous dans le tableau 3.

15 Tableau 3 Feutre Stoechiométrie Taille de Porosité en volume, Rainures VR de VR d'oxyde NH2 à NCO, pores TEOS thermique (%) (Pm) (%) (Â/min) (Â/min) 1 105 20 36,4 P 8342 7344 2 105 20 36,4 P+AC24 9303 7976 A 87 40 30,5 P 5875 5074 B 87 40 30,5 P+AC24 6759 5760 C 105 20 19,2 P 6728 5771 On a également évalué, pour les galettes d'oxyde de TEOS, les vitesses de retrait à différents débits de suspension, avec les résultats 3024955 11 représentés dans la figure 2. Les feutres de polissage avec une stoechiométrie de 105 pourcents présentaient des vitesses de retrait de TEOS consistantes plus élevées à différents débits de suspension.

5 Polissage de galettes à motif de TEOS Le tableau 4 liste des feutres de polissage utilisés dans une étude de galettes à motif. La suspension utilisée était une suspension à base d'oxyde de cérium ayant une taille moyenne de particules de 0,1 pm, diluée avec de l'eau DI à un rapport de 1:9 au moment d'utilisation pour le 10 polissage. Tous les feutres présentaient une couche de polissage perforée de 1,27 mm (50 millièmes de pouce) et un sous-feutre Suba 400 empilé. Les conditions de polissage pour une étude de galette à motif sont résumées dans le tableau 5.

15 Tableau 4 Feutre Stoechiométrie Taille de Porosité en Rainures NH2 à NCO, °A) pores (pm) volume, 1 105 20 36,4 P A 87 40 30,5 P C 105 20 19,2 P 3024 955 12 Tableau 5 Dispositif de polissage FREX300(Ebara) Tête G2S Force descendante CAP/RAP/OAP/EAP/RRP/PCP : 500/500/500/500/650/250 [HPa] Après ajustement du profil : 500/500/450/400/650/250 [HPa] TT/TP 100/107 [tr/min] Débit de suspension 188 ml/min Durée de polissage Contrôle/fictive : 10 s Dresser Asahi Dressing DF=100N, Table 20 tr/min, Dresser 16 tr/min, Rodage : 600 s, Ex-situ 30 s La galette à motif présentait une hauteur d'étage de 5 000 Â (motif MIT-STI-764) formée par dépôt chimique en phase vapeur de 5 7000 Â de TEOS. La section transversale d'une galette à motif après dépôt de TEOS est illustrée dans la figure 3. L'efficacité de planarisation a été évaluée à un rapport ligne/espace (L/S) des deux valeurs 500 pm/500 pm et 25 pm/25 pm. On a trouvé que l'efficacité de planarisation du feutre 1 était 10 meilleure que celle du feutre de contrôle A et comparable à un feutre de contrôle C moins poreux et plus rigide, comme représenté dans les figures 4 et 5. Une réduction plus rapide de hauteur d'étage indique une meilleure efficacité de planarisation. Le feutre 1 présentait de plus à la fois une vitesse de retrait élevée et une bonne efficacité de planarisation. Il en 15 résulte que l'on peut significativement réduire la durée de polissage lors de la réalisation de la planarisation, comme représenté dans la figure 6. Le rapport représente la durée de polissage pour le feutre en relation avec le feutre de contrôle A. Plus le rapport est faible, plus le feutre est efficace pour réaliser la planarisation.

20 Polissage de galette témoin de tungstène On a réalisé un polissage de tungstène avec des galettes de 200 mm dans un dispositif de polissage Mirra Tm fabriqué par Applied Materials. Les conditions de polissage sont résumées ci-dessous pour une 25 évaluation initiale avec une suspension de tungstène Cabot SSW2000. Le feutre supérieur était d'une épaisseur de 2,03 mm (80 millièmes de 3024955 13 pouce), fini avec des rainures 1010 et un sous-feutre Suba Tm IV d'épaisseur 1,02 mm (40 millièmes de pouce). Conditions de polissage pour des galettes de 200 mm de tungstène : 5 Suspension : Cabot SSW2000 (dilution 1:2 avec de l'eau désionisée à 2,0 % en poids de H202) Débit de suspension : 125 ml/min Point de chute de la suspension : - 66 mm à partir du centre Agent de conditionnement : Saesol AMO2BSL8031C1-PM 10 Rodage de feutre : 113/93 tr/min, 3,2 kg-f (7 lb-f) CDF, 10 zones totales, 3 600 secondes Procédé ex-situ : 113/93 tr/min, 3,2 kg-f (7 lb-f), 10 zones totales, 10 secondes Rainure : 1010 15 Conditions de polissage Force descendante : 29 kPa (4,2 psi) Vitesse de plateau : 113 tr/min Vitesse de support : 111 tr/min Durée de polissage : 60 secondes 20 Le tableau 6 résume les propriétés principales de feutre et compare la vitesse de retrait de tungstène avec une suspension Cabot SSW2000 à une dilution 1:2 avec de l'eau DI et 2,0 % en poids de H202.

25 Tableau 6 Feutre Stoechiométrie NH2 à NCO, Taille de Porosité Rainure VR de W (%) pores en (Â/min) (pm) volume, (%) 3 105 20 33,1 % 1010 4349 D 87 20 33,6 % 1010 3916 E 87 40 31,4 % 1010 3039 F 105 20 15,7 % 1010 3380 G 87 20 17,9 % 1010 3237 H 87 40 30,4 % 1010 2914 302 4 955 14 Les vitesses de retrait du tungstène étaient significativement plus élevées pour le feutre 3 présentant une couche de polissage pour H12MDI/TDI avec des feutres de polissage de polytétraméthylèneétherglycol durcis avec un agent de durcissement de 4,4'-méthylènebis(2- 5 chloroaniline) ayant une stoechiométrie de 105 % et 33 % en volume de pores. La figure 7 représente le feutre 3 ayant des vitesses de retrait de tungstène plus élevées pour différentes forces de polissage descendantes. Dans une seconde série de tests, on a également évalué la suspension Cabot SSW2000 à différents rapports de dilution (1:1,5 avec 10 de l'eau DI) et une suspension de tungstène avancée. Les conditions de polissage sont résumées ci-dessous. Outil : Applied Mira avec tête Titan SP+ Suspension 1 : W2000 (1:1,5, 2,4 % en poids de H202), 15 70 ml/min Suspension 2 : suspension de tungstène avancée (1:1,8, 2,0 % en poids de H202), 100 ml/min Disque de conditionnement : 20 Kinik PDA32P-2N(IDG-2) pour les tests de W2000 3M A3700 pour les tests de suspension de tungstène avancée Recettes avec W2000 Rodage de feutre : 113/93 tr/min, 5,0 kg-f(11 lb-f) CDF, 25 10 zones totales, 30 minutes Polissage : 113/111 tr/min, 29 kPa (4,2 psi), 60 s, 70 ml/min Conditionnement : ex-situ : 113/93 tr/min, 5,0 kg-f (11 lb-f) CDF, 10 zones totales, 6 s 30 Recettes avec suspension de tungstène avancée Rodage de feutre : 80/36 tr/min, 3,2 kg-f (7 lb-f) CDF, 10 zones totales, 30 min Polissage : 80/81 tr/min, 21,4 kPa (3,1 psi), 100 ml/min, 60 s 35 3024 955 15 Conditionnement : ex-situ : 80/36 tr/min, 3,2 kg-f (7 lb-f) CDF, 10 zones totales, 24 s. Tous les feutres supérieurs étaient d'une épaisseur de 2,03 mm 5 (80 millièmes de pouce) et finis avec des rainures circulaires K7 et un sous-feutre Suba IV d'épaisseur 1,02 mm (40 millièmes de pouce). Le Tableau 7 résume les propriétés principales de feutre, la vitesse de retrait de tungstène et la température de polissage maximale des différents feutres de polissage. Les vitesses de retrait de tungstène sont également 10 représentées dans la figure 8. Le feutre de polissage de l'actuelle invention présentait à nouveau une vitesse de retrait significativement plus élevée. Tableau 7 Feutre Stoechiométrie Taille Porosité VR de Temp. VR de Temp. NH2 à NCO, de en W2000 maximale W* maximale (%) pores volume, (Â/min) de W2000 (Â/min) de W* (Pm) (%) (°C) (°C) 4 105 20 34,8 % 5755 59 1876 39 I 87 20 33,0 % 4231 56 1614 36 J 87 40 29,7 % 3619 57 1531 33 K 87 40 39,1 % 4231 53 1615 33 L 105 20 16,1 % 4809 57 ND ND M 95 20 13,0 % 4585 50 1621 34 15 * = suspension de tungstène avancée ND = non disponible Temp. maximale représente la température maximale réalisée pendant le polissage.

20 Propriétés physiques Les données des propriétés physiques des matrices démontrent l'intervalle critique pour H12MDI/TDI avec du polytétraméthylèneétherglycol durci avec une 4,4'-méthylènebis(2-chloroaniline) à une stoechiométrie de 105 %. Les échantillons non chargés ont été fabriqués 25 au laboratoire avec une stoechiométrie comprise entre environ 87 % et 115 °/0. Les mesures de dureté étaient conformes à ASTM-D2240 pour 3024955 16 mesurer la dureté Shore D en utilisant un outil de mesure Shore Si, modèle 902 avec une extrémité D à 2 secondes, puis à nouveau à 15 secondes. On a ensuite mesuré le module de stockage de cisaillement et le module de perte de cisaillement avec une fixation de torsion à une 5 fréquence de 10 rad/s et une rampe de température de 3°C/min de -100°C à 150°C (ASTM D5279). Les échantillons de module de cisaillement présentaient une largeur de 6,5 mm, une épaisseur de 1,26 à 2,0 mm et une longueur d'écartement de 20 mm. Le procédé de test pour le module de traction moyen (ASTM-D412) a été mesuré à partir de 5 10 échantillons avec la géométrie comme suit : forme d'altère avec une longueur totale de 4,5 pouces (11,4 cm), une largeur totale de 0,75 pouces (0,19 cm), une longueur de cou de 1,5 pouce (3,8 cm) et une largeur de cou de 0,25 pouce (0,6 cm). La séparation de poignée était de 2,5 pouces (6,35 cm) avec une longueur de référence nominale entrée 15 dans le programme de 1,5 pouces (3,81 cm pour le cou), la vitesse de traverse était une vitesse de 20 pouces/min (50,8 cm/min). Les propriétés physiques sont résumées dans les tableaux 8 et 9.

20 Tableau 8 Echantillon Stoechiométrie Densité, g/cm3 Shore Shore G' à G' à G" à G' à de feutre D à D à 30°C, 40°C, 40°C, 90°C, 2 s 15 s MPa MPa MPa MPa M 86,7 % 1,16 68 67 239 200 20,4 72,5 BB 91,8 % 1,16 71 70 256 216 23,9 81,1 CC 95,3 % 1,18 68 67 284 240 22,3 84,2 DD 100,5 % 1,17 71 69 281 237 26,2 85,7 EE 103,0 % 1,17 71 69 312 263 25,4 90,9 FF 105,2 % 1,15 71 69 323 270 26,8 92,4 GG 108,3 % 1,15 72 69 321 265 26,2 84,5 HH 110,8 % 1,16 71 69 297 246 26,3 76,9 II 117,4 % 1,17 67 66 269 215 26 60,7 3024955 17 Tableau 9 Echan- Stcechio- métrie Résistance moyenne Résistance Module élas- tique moyen (psi) Module élas- tique moyen (MPa) Module d'allon- gement à 25 % Module d'allon- gement à 25 % (MPa) Module d'allon- gement à 100 % Module d'allongement à 100 % (MPa) tillon à la moyenne (psi) (psi) de traction à la feutre (psi) traction (MPa) AA 86,7 % 5372 37 57147 394 3905 27 4764 33 B B 91,8 % 5545 38 60635 418 4115 28 4836 33 CC 95,3 % 6011 41 62412 430 4282 30 4954 34 DD 100,5 5363 37 64914 448 4379 30 4907 34 % EE 103,0 4790 33 67554 466 4450 31 4931 34 % FF 105,2 4761 33 67216 464 4460 31 4927 34 °h GG 108,3 4622 32 64893 448 4319 30 4635 32 % HH 110,8 4469 31 66564 459 4343 30 4577 32 II 117,4 4430 31 61026 421 4266 29 4302 30 13/o En résumé, la combinaison spécifique de formulation, de 5 module de stockage de cisaillement, de module de perte de cisaillement et de porosité fournit les caractéristiques de polissage de tungstène et de TEOS. Ce feutre de polissage présentait de plus une vitesse de retrait significativement plus élevée dans un polissage de galette de feuille de TEOS que les feutres de polissage standards industriels actuels IC1000 ou 10 VP5000.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Feutre de polissage approprié pour planariser au moins un parmi des substrats semi-conducteurs, optiques et magnétiques, le feutre de polissage comprenant un matériau polymère de polyuréthane coulé formé à partir d'une réaction de prépolymère de H12MDI/TDI avec du polytétraméthylèneétherglycol pour former un produit de réaction à terminaisons isocyanate, le produit de réaction à terminaisons isocyanate ayant de 8,95 à 9,25 pourcents en poids de NCO n'ayant pas réagi, ayant un rapport stoechiométrique NH2 à NCO de 102 à 109 pourcents, le produit de réaction à terminaisons isocyanate étant durci avec un agent de durcissement de 4,4'-méthylènebis(2-chloroaniline), le matériau polymère de polyuréthane coulé, comme mesuré dans un état non-poreux, ayant un module de stockage de cisaillement, G' de 250 à 350 MPa comme mesuré avec une fixation de torsion à 30°C et 40°C et un module de perte de cisaillement, G" de 25 à 30 MPa comme mesuré avec une fixation de torsion à 40°C (ASTM D5279) et le feutre de polissage ayant une porosité de 20 à 50 pourcents en volume et une densité de 0,60 à 0,95 g/cm3.
2. 2. Feutre de polissage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un rapport de module de stockage de cisaillement, G' à 40°C à module de perte de cisaillement, G" à 40°C est de 8 à 15.
3. 3. Feutre de polissage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le produit de réaction à terminaisons isocyanate et la 4,4'- méthylènebis(2-chloroaniline) présentent le rapport stoechiométrique NH2 à NCO de 103 à 107 pourcents.
4. 4. Feutre de polissage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le feutre de polissage comprend des pores ayant un diamètre moyen inférieur à 100 dam.
5. 5. Feutre de polissage selon la revendication 4, caractérisé en ce que la densité est de 0,7 à 0,9 g/cm3.
6. 6. Feutre de polissage approprié pour planariser au moins un parmi des substrats semi-conducteurs, optiques et magnétiques, le feutre de polissage comprenant un matériau polymère de polyuréthane coulé formé à partir d'une réaction de prépolymère de H12MDI/TDI avec du polytétraméthylèneétherglycol pour former un produit de réaction à 3024955 19 terminaisons isocyanate, le produit de réaction à terminaisons isocyanate ayant de 8,95 à 9,25 pourcents en poids de NCO n'ayant pas réagi, ayant un rapport stoechiométrique NH2 à NCO de 103 à 107 pourcents, le produit de réaction à terminaisons isocyanate étant durci avec un agent 5 de durcissement de 4,4'-méthylènebis(2-chloroaniline), le matériau polymère de polyuréthane coulé, comme mesuré dans un état non-poreux, ayant un module de stockage de cisaillement, G' de 250 à 350 MPa comme mesuré avec une fixation de torsion à 30°C et 40°C et un module de perte de cisaillement, G" de 25 à 30 MPa comme mesuré avec 10 une fixation de torsion à 40°C (ASTM D5279), dans lequel un rapport de module de stockage de cisaillement, G' à 40°C au module de perte de cisaillement, G" à 40°C est de 8 à 15 et le feutre de polissage ayant une porosité de 20 à 50 pourcents en volume et une densité de 0,60 à 0,95 g/cm3. 15
7. 7. Feutre de polissage selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'un rapport de module de stockage de cisaillement, G' à 40°C au module de perte de cisaillement, G" à 40°C est de 8 à 12.
8. 8. Feutre de polissage selon la revendication 6, caractérisé en ce que le produit de réaction à terminaisons isocyanate et la 4,4'- 20 méthylènebis(2-chloroaniline) présentent le rapport stoechiométrique NH2 à NCO de 104 à 106 pourcents.
9. 9. Feutre de polissage selon la revendication 6, caractérisé en ce que le feutre de polissage comprend des pores ayant un diamètre moyen de 10 à 60 pm. 25
10. 10. Feutre de polissage selon la revendication 9, caractérisé en ce que la densité est de 0,70 à 0,80 g/cm3.