FR3054803A1

FR3054803A1 - Tampon de polissage poromerique effile

Info

Publication number: FR3054803A1
Application number: FR1757488A
Authority: FR
Inventors: Koichi Yoshida; Kazutaka Miyamoto; Katsumasa Kawabata; Henry Sanford-Crane; Hui Bin Huang; George C. Jacob; Shuiyuan Luo
Original assignee: Rohm and Haas Electronic Materials CMP Holdings Inc
Current assignee: Rohm and Haas Electronic Materials CMP Holdings Inc
Priority date: 2016-08-04
Filing date: 2017-08-03
Publication date: 2018-02-09
Anticipated expiration: 2037-08-03
Also published as: US9925637B2; TWI763693B; CN107685295A; DE102017007338A1; TW201805112A; US20180036862A1; FR3054803B1; JP2018039104A; JP7011419B2; KR20180016287A; KR102376129B1; CN107685295B

Abstract

Le tampon de polissage en polyuréthane poreux comprend une matrice de polyuréthane poreuse ayant de gros pores s'étendant vers le haut à partir d'une surface de base et ouverts vers une surface de polissage. Une série de structures en oreiller est formée à partir de la matrice poreuse comprenant les gros pores et les petits pores. Les structures en oreiller ont une surface descendante s'étendant depuis la surface de polissage supérieure pour former des parois latérales inclinées vers le bas selon un angle de 30 à 60 degrés depuis la surface de polissage. Les gros pores s'ouvrent vers les parois latérales inclinées vers le bas et sont moins verticaux que les gros pores. Les gros pores sont décalés de 10 à 60 degrés par rapport à la direction verticale dans une direction plus orthogonale par rapport aux les parois latérales inclinées.

Description

Titulaire(s) : ROHM AND HAAS ELECTRONIC MATERIALS CMP HOLDINGS, INC..

Demande(s) d’extension

Mandataire(s) : CABINET BEAU DE LOMENIE.

(34) TAMPON DE POLISSAGE POROMERIQUE EFFILE.

FR 3 054 803 - A1 _ Le tampon de polissage en polyuréthane poreux comprend une matrice de polyuréthane poreuse ayant de gros pores s'étendant vers le haut à partir d'une surface de base et ouverts vers une surface de polissage. Une série de structures en oreiller est formée à partir de la matrice poreuse comprenant les gros pores et les petits pores. Les structures en oreiller ont une surface descendante s'étendant depuis la surface de polissage supérieure pour former des parois latérales inclinées vers le bas selon un angle de 30 à 60 degrés depuis la surface de polissage. Les gros pores s'ouvrent vers les parois latérales inclinées vers le bas et sont moins verticaux que les gros pores. Les gros pores sont décalés de 10 à 60 degrés par rapport à la direction verticale dans une direction plus orthogonale par rapport aux les parois latérales inclinées.

TAMPON 2 TAMPON B

TAMPON

PASSAGE

O PASSAGE 24 □ PASSAGE 36 0 PASSAGE 4S ΔPASSAGE 60 X PASSAGt 72 ^PASSAGE 84

TOUTES LES PAIRES LKEY-XRAME

TAMPON DE POLISSAGE POROMERIQUE EFFILE

Arrière-plan [0001] La présente invention concerne des tampons de polissage mécanochimique et des procédés pour former les tampons de polissage. Plus particulièrement, la présente invention concerne des tampons de polissage mécano-chimique poromériques et des procédés pour former des tampons de polissage poromériques.

[0002] Dans la fabrication de circuits intégrés et d'autres dispositifs électroniques, de multiples couches de matériaux conducteurs, semiconducteurs et diélectriques sont déposées sur et retirées d'une surface d'une galette (« wafer » en anglais) de semi-conducteur. Des couches minces de matériaux conducteurs, semi-conducteurs et diélectriques peuvent être déposées par un certain nombre de techniques de déposition. Les techniques courantes de déposition dans les traitements modernes de galettes comprennent, entre autres, le dépôt physique en phase vapeur (PVD), également appelée pulvérisation cathodique, le dépôt chimique en phase vapeur (CVD), le dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma (PECVD), et le placage électrochimique. Les techniques courantes de retrait comprennent, entre autres, la gravure isotropique ou anisotropique, à l'état humide ou à sec.

[0003] Quand les couches de matériaux sont successivement déposées et retirées, la surface la plus supérieure de la galette devient non plane. Comme un traitement de semi-conducteur subséquent (par exemple unephotolithographie) requiert que la galette ait une surface plate, la galette doit être planarisée. La planarisation est utile pour retirer les topographies de surface et les défauts de surface non souhaités, tels que les rugosités de surface, les matériaux agglomérés, les réseaux cristallins endommagés, les rayures, et les couches ou matériaux contaminés.

[0004] La planarisation mécano-chimique, ou le polissage mécanochimique (CMP), est une technique couramment utilisée pour planariser ou polir des pièces à usiner telles que des galettes de semi-conducteur. Dans un CMP conventionnel, un support de galette, ou tête de polissage, est monté sur un assemblage de support. La tête de polissage maintient la galette et positionne la galette en contact avec une couche de polissage d'un tampon de polissage qui est monté sur une table ou un disque (ou plateau) à l'intérieur d'un dispositif de CMP. L'assemblage de support permet un contrôle de la pression entre la galette et le tampon de polissage. Simultanément, un milieu de polissage (par exemple une suspension) est placé sur le tampon de polissage et est attiré dans l'espace entre la galette et la couche de polissage. Pour effectuer le polissage, le tampon de polissage et la galette typiquement tournent l'un par rapport à l'autre. Lorsque le tampon de polissage tourne sous la galette, la galette balaye une piste de polissage typiquement annulaire , ou région de polissage, où la surface de la galette affronte directement la couche de polissage. La surface de la galette est polie et rendue plane par l'action chimique et mécanique de la couche de polissage et du milieu de polissage sur la surface.

[0005] Le traitement CMP se déroule habituellement sur un seul outil de polissage en deux ou trois étapes. La première étape planarise la galette et élimine le gros du matériau en excès. Après la planarisation, la ou les étapes subséquentes éliminent les rayures ou les marques de broutage introduites durant l'étape de planarisation. Les tampons de polissage utilisés pour ces applications doivent être doux et conformes pour polir le substrat sans le rayer. En outre, ces tampons de polissage et les suspensions pour ces étapes requièrent souvent une élimination sélective de matériau, telle qu'un rapport élevé d'élimination du TEOS au métal. Pour les propos de cette description, le TEOS est le produit de décomposition de l'oxysilicate de tétraéthyle. Comme le TEOS est un matériau plus dur que des métaux tels que le cuivre, ceci pose un problème difficile que les fabricants essaient de résoudre depuis des années.

[0006] Ces dernières années, les fabricants de semi-conducteurs se sont de plus en plus tournés vers les tampons de polissage poromériques, tels que les tampons en polyuréthane Politex™ et Optivision™, pour des opérations de polissage final ou de finition dans lesquelles une faible défectivité est une exigence plus importante (Politex et Optivision sont des marques déposées de Dow Electronic Materials ou de ses filiales). Pour les propos de cette description, le terme poromérique se réfère à des tampons de polissage en polyuréthane poreux, produits par coagulation à partir de solutions aqueuses, de solutions non aqueuses ou d'une combinaison de solutions aqueuses et non aqueuses. L'avantage de ces tampons de polissage est qu'ils permettent une élimination efficace avec une faible défectivité. Cette diminution de la défectivité peut avoir pour résultat une augmentation considérable du rendement en galettes.

[0007] Une application de polissage présentant un intérêt particulier est le polissage d'une barrière en cuivre, dans lequel une faible défectivité est requise en combinaison avec la capacité d'éliminer simultanément à la fois le cuivre et le TEOS diélectrique, de façon que la vitesse d'élimination du TEOS soit supérieure à la vitesse d'élimination du cuivre pour satisfaire à des conceptions avancées d'intégration de galettes. Les tampons du commerce tels que les tampons de polissage Politex ne délivrent pas une défectivité suffisamment faible pour des conceptions futures, et de plus le rapport de sélectivité TEOS/Cu n'est pas assez élevé. D'autres tampons du commerce contiennent des tensioactifs qui suintent durant le polissage en produisant des quantités excessives de mousse, ce qui interrompt le polissage. En outre, les tensioactifs peuvent contenir des métaux alcalins susceptibles d'empoisonner le diélectrique et de réduire la performance fonctionnelle des semi-conducteurs.

[0008] En dépit de la faible vitesse d'élimination du TEOS associée aux tampons de polissage poromériques, certaines applications de polissage avancées se tournent vers des opérations de polissage par CMP avec des tampons entièrement poromériques en raison du potentiel d'obtention d'une défectivité réduite avec des tampons poromériques, comparés à d'autres types de tampons tels que les tampons de polissage IC1000™. Bien que ces opérations donnent peu de défauts, il reste des défis pour réduire encore les défauts induits par les tampons et pour augmenter la vitesse de polissage.

Présentation générale de l'invention [0009] Un aspect de l'invention met à disposition un tampon de polissage en polyuréthane poreux comprenant : une matrice de polyuréthane poreuse ayant de gros pores s'étendant vers le haut depuis une surface de base et ouverts vers une surface de polissage, les gros pores étant interconnectés avec de petits pores ; une partie des gros pores étant ouverte vers une surface de polissage supérieure ; les gros pores s'étendant vers la surface de polissage ayant une orientation verticale ; et une série de structures en oreiller formées à partir de la matrice poreuse comprenant les gros pores et les petits pores ; les structures en oreiller ayant une surface descendante depuis la surface de polissage supérieure pour former des parois latérales inclinées vers le bas selon un angle de 30 à 60 degrés depuis la surface de polissage, les parois latérales inclinées vers le bas s'étendant depuis tous les côtés des structures en oreiller, une partie des gros pores étant ouverte vers les parois latérales inclinées vers le bas, les gros pores ouverts vers les parois latérales inclinées vers le bas étant moins verticaux que les gros pores ouverts vers la surface de polissage supérieure et étant décalés de 10 à 60 degrés par rapport à la direction verticale dans une direction plus orthogonale par rapport aux parois latérales inclinées.

Selon une caractéristique particulière, dans le tampon de polissage en polyuréthane poreux selon la présente invention, les parois latérales inclinées vers le bas ont une région d'effilement initiale de 5 à 30 degrés, telle que mesurée depuis la surface de polissage donnant dans les parois latérales inclinées vers le bas.

Selon une autre caractéristique particulière, dans le tampon de polissage en polyuréthane poreux selon la présente invention, les parois latérales inclinées vers le bas se terminent dans un fond de rainure horizontal de la matrice de polyuréthane, le fond de rainure ayant une porosité inférieure à celle des structures en oreiller.

Selon encore une autre caractéristique particulière, dans le tampon de polissage en polyuréthane poreux selon la présente invention, les pores latéraux interconnectés ont un diamètre moyen suffisant pour permettre à de l'eau désionisée de circuler entre des pores verticaux.

Selon encore une autre caractéristique particulière, dans la matrice en polyuréthane poreuse compris dans le tampon de polissage selon la présente invention, les oreillers forment un motif de grille.

[0010] Un autre aspect de l'invention met à disposition un tampon de polissage en polyuréthane poreux comprenant : une matrice de polyuréthane poreuse ayant de gros pores s'étendant vers le haut depuis une surface de base et ouverts vers une surface de polissage, les gros pores étant interconnectés avec de petits pores ; une partie des gros pores étant ouverte vers une surface de polissage supérieure ; les gros pores s'étendant vers la surface de polissage ayant une orientation verticale et la matrice de polyuréthane poreuse étant thermoplastique ; et une série de structures en oreiller formées à partir de la matrice poreuse comprenant les gros pores et les petits pores ; les structures en oreiller ayant une surface descendante depuis la surface de polissage supérieure pour former des parois latérales inclinées vers le bas selon un angle de 30 à 60 degrés depuis la surface de polissage, les parois latérales inclinées vers le bas s'étendant depuis tous les côtés des structures en oreiller, une partie des gros pores étant ouverte vers les parois latérales inclinées vers le bas, les gros pores ouverts vers les parois latérales inclinées vers le bas étant moins verticaux que les gros pores ouverts vers la surface de polissage supérieure et étant décalés de 10 à 60 degrés par rapport à la direction verticale dans une direction plus orthogonale par rapport aux parois latérales inclinées.

Selon une caractéristique particulière, dans le tampon de polissage en polyuréthane poreux selon cet aspect de la présente invention, les parois latérales inclinées vers le bas ont une région d'effilement initiale de 5 à 30 degrés, telle que mesurée à partir de la surface de polissage donnant dans les parois latérales inclinées vers le bas.

Selon une autre caractéristique particulière, dans le tampon de polissage en polyuréthane poreux selon cet aspect de la présente invention, les parois latérales inclinées vers le bas se terminent dans un fond de rainure horizontal de la matrice de polyuréthane compressée, le fond de rainure étant lisse et étant dépourvu de petits pores ou de pores verticaux ouverts.

Selon encore une autre caractéristique particulière, dans le tampon de polissage en polyuréthane poreux selon cet aspect de la présente invention, les pores latéraux interconnectés ont un diamètre moyen suffisant pour permettre à de l'eau désionisée de circuler entre des pores verticaux.

Selon encore une autre caractéristique particulière, dans la matrice en polyuréthane poreuse compris dans le tampon de polissage selon cet aspect de la présente invention, les oreillers forment un motif de grille XY.

Brève description des dessins [0011] La Figure 1 est un tracé de rayures de polissage illustrant l'amélioration des rayures et des marques de broutage obtenue avec le tampon de polissage de l'invention.

[0012] La Figure 2 est un tracé illustrant la stabilité de la vitesse d'élimination du cuivre pour des tampons de polissage de l'invention. [0013] La Figure 3 est un tracé illustrant la stabilité de la vitesse d'élimination du TEOS pour des tampons de polissage de l'invention.

[0014] La Figure 4 illustre un procédé TMA pour déterminer une température de début de ramollissement.

[0015] La Figure 5A est une photographie MEB à faible grossissement en relief à une température inférieure à la température de début de ramollissement moyenne.

[0016] La Figure 5B est une photographie MEB à faible grossissement en relief à une température supérieure à la température de début de ramollissement moyenne.

[0017] La Figure 6A est une photographie MEB à fort grossissement en relief à une température inférieure à la température de début de ramollissement moyenne.

[0018] La Figure 6B est une photographie MEB à fort grossissement en relief à une température supérieure à la température de début de ramollissement moyenne.

[0019] La Figure 7A est une photographie MEB à faible grossissement en relief à une température inférieure à la température de début de ramollissement moyenne illustrant la surface de fond de rainure lisse. [0020] La Figure 7B est une photographie MEB à faible grossissement en relief à une température supérieure à la température de début de ramollissement moyenne illustrant la surface de fond de rainure lisse.

[0021] La Figure 8 illustre les défauts moindres obtenus avec la structure des Figures 5A, 6A et 7A en comparaison avec celle des Figures 5B, 6B et 7B.

Description détaillée [0022] Le tampon de polissage de l'invention est utile pour polir au moins l'un parmi les substrats magnétiques, optiques et semi-conducteurs. En particulier, le tampon en polyuréthane est utile pour polir des galettes à semi-conducteurs ; et en particulier le tampon est utile pour polir des applications avancées telles que des applications de type barrière en cuivre pour lesquelles une très faible défectivité est plus importante que la capacité de planarisation et pour lesquelles il est nécessaire d'éliminer simultanément de multiples matériaux tels que le cuivre, des métaux de barrière et des matériaux diélectriques, y compris, mais sans s'y limiter, le TEOS, et les diélectriques à valeur k faible et à valeur k ultra faible. Pour les propos de cette description, les polyuréthanes sont des produits dérivés d'isocyanates difonctionnels ou polyfonctionnels, par exemple les polyéther-urées, les polyisocya nu rates, les polyuréthanes, les polyurées, les polyuréthane-urées, leurs copolymères et leurs mélanges. Afin d'éviter les problèmes de moussage et l'empoisonnement potentiel des diélectriques, ces formulations sont avantageusement des formulations sans tensioactif. Le tampon de polissage comprend une couche de polissage poreuse ayant une structure poreuse double à l'intérieur d'une matrice de polyuréthane enduite sous forme de revêtement sur un substrat de base de support. La structure poreuse double a un jeu primaire de pores plus gros et un jeu secondaire de pores plus petits à l'intérieur des et entre les parois des alvéoles des pores plus gros. Cette structure à porosité double sert à réduire les défauts tout en augmentant la vitesse de polissage pour certains systèmes de polissage.

[0023] La couche de polissage poreuse est soit fixée à un substrat en film polymère soit formée sur une structure tissée ou non tissée pour former le tampon de polissage. Lors du dépôt de la couche de polissage poreuse sur un substrat polymère, tel qu'un film ou une feuille en poly(téréphtalate d'éthylène) non poreux, il est souvent avantageux d'utiliser un liant, tel qu'un adhésif en uréthane ou en acrylique pour augmenter l'adhérence au film ou à la feuille. Bien que ces films ou feuilles puissent contenir une certaine porosité, avantageusement ces films ou feuilles sont non poreux. L'avantage des films ou feuilles non poreux est qu'ils favorisent une épaisseur uniforme ou une planéité, augmentent la rigidité globale et réduisent la compressibilité globale du tampon de polissage, et éliminent la migration par effet de mèche de la suspension durant le polissage. [0024] Dans un mode de réalisation alternatif, une structure tissée ou non tissée sert de base pour la couche de polissage poreuse. Bien que l'utilisation de films non poreux en tant que substrat de base présente des avantages tels qu'indiqués ci-dessus, les films ont aussi des inconvénients. Le plus notamment, des bulles d'air peuvent être piégées entre le tampon de polissage et le disque de l'outil de polissage quand des films non poreux ou des substrats poreux en combinaison avec des films adhésifs sont utilisés en tant que substrat de base. Ces bulles d'air déforment le tampon de polissage, ce qui crée des défauts durant le polissage. Des doublures antiadhésives dotées d'un motif facilitent l'élimination d'air en éliminant les bulles d'air dans ces circonstances. Ceci a pour résultat des problèmes importants de non uniformité de polissage, de défectivité plus élevée, de forte usure du tampon et de durée de vie réduite du tampon. Ces problèmes sont éliminés quand on utilise un feutre en tant que substrat de base puisque l'air peut traverser le feutre par perméation, et des bulles d'air ne sont pas piégées. Deuxièmement, quand la couche de polissage est appliquée au film, l'adhérence de la couche de polissage au film dépend de la force de la liaison adhésive. Dans certaines conditions de polissage agressives, cette liaison peut se rompre avec pour résultat une défaillance catastrophique. Quand un feutre est utilisé, la couche de polissage pénètre réellement à une certaine profondeur dans le feutre et forme une forte interface mécaniquement verrouillée. Bien que des structures tissées soient acceptables, les structures non tissées peuvent offrir une superficie additionnelle pour une forte liaison au substrat polymère poreux. Un excellent exemple d'une structure non tissée convenable est un feutre de polyester imprégné d'un polyuréthane pour maintenir les fibres ensemble. Des feutres de polyester typiques vont avoir une épaisseur de 500 à 1500 pm.

[0025] Le tampon de polissage de l'invention convient pour le polissage ou la planarisation d'au moins l'un parmi les substrats semi-conducteurs, optiques et magnétiques avec un fluide de polissage et un mouvement relatif entre le tampon de polissage et l'au moins un parmi les substrats semi-conducteurs, optiques et magnétiques. Le tampon de polissage a une matrice polymère à alvéoles ouverts. Au moins une partie de la structure à alvéoles ouverts s'ouvre sur une surface de polissage. Les gros pores s'étendent jusqu'à la surface de polissage ayant une orientation verticale. Ces gros pores contenus à l'intérieur d'une matrice polymère coagulée forment la couche de duvet jusqu'à une hauteur de duvet spécifique. La hauteur des pores verticaux est égale à la hauteur de la couche de duvet. L'orientation verticale des pores se forme durant le procédé de coagulation. Pour les propos de cette demande de brevet, la direction verticale ou vers le haut et vers le bas est orthogonale à la surface de polissage. Les pores verticaux ont un diamètre moyen qui augmente avec la distance depuis ou sous la surface de polissage. La couche de polissage a typiquement une épaisseur de 0,5 à 5 mm (20 à 200 mils) et de préférence de 0,76 à 2,0 mm (de 30 à 80 mils). La matrice polymère à alvéoles ouverts a des pores verticaux et des canaux ouverts interconnectant les pores verticaux. De préférence, la matrice polymère à alvéoles ouverts a des pores d'interconnexion ayant un diamètre suffisant pour permettre le transport de fluides. Ces pores d'interconnexion ont un diamètre moyen bien inférieur au diamètre moyen des pores verticaux. [0026] Une pluralité de rainures dans la couche de polissage facilite la distribution de la suspension et l'élimination des débris de polissage. De préférence, la pluralité de rainures forme un motif de grille orthogonal. Typiquement, ces rainures forment un motif de grille à coordonnées X-Y dans la couche de polissage. Les rainures ont une largeur moyenne mesurée adjacente à une surface de polissage. La pluralité de rainures a un temps de maintien d'élimination des débris pendant lequel un point sur l'au moins l'un parmi les substrats semi-conducteurs, optiques et magnétiques tournant à une vitesse fixe passe sur la largeur de la pluralité de rainures. Une pluralité de surfaces d'appui saillantes à l'intérieur de la pluralité de rainures est étayée avec des structures de support effilées qui s'étendent vers l'extérieur et vers le bas depuis le dessus ou le plan de la surface de polissage de la pluralité de surfaces d'appui saillantes, de préférence avec une pente de 30 à 60 degrés, telle que mesurée depuis un plan de la surface de polissage. La pluralité de surfaces d'appui a un sommet atténué ou non pointu qui forme la surface de polissage à partir de la matrice polymère contenant les pores verticaux. Typiquement, les surfaces d'appui saillantes ont une forme choisie parmi un hémisphère, une pyramide tronquée, un trapézoïde tronqué et leurs combinaisons, la pluralité de rainures s'étendant entre les surfaces d'appui saillantes d'une manière linéaire. La pluralité de rainures a une profondeur moyenne supérieure à la hauteur moyenne des pores verticaux. De plus, les pores verticaux ont un diamètre moyen qui augmente d'au moins une profondeur sous la surface de polissage.

[0027] On préfère tout spécialement une combinaison du diamètre des pores verticaux qui augmente avec la distance et du décalage des structures de support effilées les unes par rapport aux autres pour un contact au niveau de la surface de polissage. Le diamètre croissant des pores verticaux réduit le contact du tampon de polissage avec l'usure du tampon. En opposition avec les pores verticaux, la structure de surface effilée a pour résultat une augmentation du contact du tampon de polissage, avec une augmentation de l'usure du tampon. Ces forces contradictoires facilitent le polissage de multiples galettes avec une vitesse d'élimination constante.

[0028] La pluralité de surfaces d'appui saillantes a un temps de maintien de polissage pendant lequel un point sur l'au moins un parmi les substrats semi-conducteurs, optiques et magnétiques tournant à la vitesse fixe passe sur la pluralité de surfaces d'appui saillantes. La pluralité de surfaces d'appui saillantes a une largeur moyenne inférieure à la largeur moyenne de la pluralité de rainures pour réduire le temps de maintien de polissage des surfaces d'appui saillantes et pour augmenter le temps de maintien d'élimination des débris des zones de rainures à une valeur supérieure au temps de maintien de polissage.

[0029] Les rainures forment de préférence une série de structures en oreiller formées à partir de la matrice poreuse contenant les gros pores et les petits pores. De préférence, les oreillers sont agencés selon un motif de grille, tel qu'un motif de grille à coordonnées X-Y. Les structures en oreiller ont une surface descendante depuis la surface de polissage supérieure pour former des parois latérales inclinées vers le bas selon un angle de 30 à 60 degrés par rapport à la surface de polissage. Les parois latérales inclinées vers le bas s'étendent depuis tous les côtés des structures en oreiller. De préférence, les parois latérales inclinées vers le bas ont une région effilée initiale de 5 à 30 degrés, telle que mesurée depuis la surface de polissage conduisant dans les parois latérales inclinées vers le bas. De préférence, les côtés inclinés vers le bas se terminent dans un fond de rainure horizontale en matrice de polyuréthane, le fond de rainure ayant une porosité inférieure à celle des structures en oreiller. De façon tout spécialement préférable, les fonds des rainures sont lisses et dépourvus de pores ouverts verticaux ou petits. Ces rainures lisses facilitent une élimination par polissage efficace sans structures de surface pouvant retenir et accumuler des débris de polissage.

[0030] Une partie des gros pores est ouverte vers les parois latérales inclinées vers le bas. Les gros pores ouverts vers les parois latérales inclinées vers le bas sont moins verticaux que les gros pores ouverts vers la surface de polissage supérieure et sont décalés de 10 à 60 degrés par rapport à la direction verticale dans une direction plus orthogonale vers les parois latérales inclinées. Le fait de laisser les pores ouverts au niveau des parois latérales permet un écoulement libre des débris pour faciliter une réduction supplémentaire des défauts. De préférence, les tampons de polissage en polyuréthane poreux contiennent des pores latéraux interconnectés ayant un diamètre moyen suffisant pour permettre à de l'eau désionisée de circuler entre des gros pores.

[0031] Le procédé de formation du tampon de polissage en polyuréthane poreux est également critique pour une réduction des défauts. Dans la première étape, une coagulation d'un polyuréthane thermoplastique crée une matrice poreuse qui a de gros pores qui s'étendent vers le haut depuis une surface de base et s'ouvrant vers une surface supérieure. Les gros pores sont interconnectés avec des pores plus petits. Une partie des gros pores est ouverte vers une surface de polissage supérieure. Les gros pores s'étendent jusqu'à la surface de polissage supérieure en ayant une orientation sensiblement verticale par rapport à cette surface.

[0032] Le polyuréthane thermoplastique a une température de début de ramollissement pour permettre une déformation thermoplastique irréversible. La température de début de ramollissement est déterminée par analyse thermomécanique (TMA) conformément à la norme ASTM E831. En particulier, une détermination du point d'inflexion TMA initial pour un changement de pente donne la température de début de ramollissement, voir la Figure 4. De préférence, le chauffage de la presse (utilisée pour former les rainures) est effectué à une température située dans la plage allant de 10 K de moins à 10 K de plus que la température de début de ramollissement du polyuréthane thermoplastique. Mieux encore, le chauffage de la presse est effectué à une température située dans la plage allant de 5 K de moins à 5 K de plus que la température de début de ramollissement du polyuréthane thermoplastique. De façon tout spécialement préférable, le chauffage de la presse est effectué à une température située dans la plage allant de 5 K de moins que la température de début de ramollissement du polyuréthane thermoplastique à une température égale à cette dernière.

[0033] Le chauffage d'une presse à une température proche de ou supérieure à la température de début de ramollissement prépare la presse pour une déformation thermoplastique. Le pressage de la presse chauffée contre le polyuréthane thermoplastique forme une série de structures en oreiller à partir de la matrice poreuse qui contient les gros pores et les petits pores. La presse peut être un cylindre rainuré qui tourne autour de son axe central ou une presse chauffée plate. De préférence, la presse est une plaque en alliage d'aluminium qui compresse d'une façon linéaire pour estamper le tampon de polissage. Les parois latérales à déformation plastique des structures en oreiller forment les parois latérales inclinées vers le bas. Les parois latérales inclinées vers le bas s'étendent depuis tous les côtés des structures en oreiller. Une partie des gros pores est ouverte vers les parois latérales inclinées vers le bas. Les gros pores s'ouvrent vers les parois latérales inclinées vers le bas et sont moins verticaux que les gros pores ouverts vers la surface de polissage supérieure et sont décalés de 10 à 60 degrés par rapport à la direction verticale dans une direction plus orthogonale par rapport aux parois latérales inclinées. De préférence, une majorité des petits pores dans les parois latérales déformées plastiquement reste ouverte sur une distance d'au moins 100 pm, telle que mesurée depuis le dessus des parois latérales au niveau de la surface de polissage jusqu'aux canaux de rainures.

[0034] Finalement, la fusion et la solidification du polyuréthane thermoplastique au fond des parois latérales inclinées ferment la majorité des pores gros et petits et forme les canaux de rainures. De préférence, la déformation plastique des parois latérales et les étapes de fusion et de solidification forment une grille de rainures interconnectées. La surface de fond des canaux de rainures a peu ou pas de pores ouverts. Ceci facilite l'élimination des débris et bloque le tampon de polissage poromérique dans sa structure en oreiller effilée à pores ouverts. De préférence, les rainures forment une série de structures en oreiller formées à partir de la matrice poreuse contenant les gros pores et les petits pores. De préférence, les petits pores ont un diamètre suffisant pour permettre à de l'eau désionisée de circuler entre des pores verticaux.

[0035] Une couche de base est critique pour la formation d'une fondation appropriée. La couche de base peut être un film ou une feuille polymère. Cependant, les fibres tissées ou non tissées donnent les meilleurs substrats pour des tampons de polissage poromériques. Pour les propos de cette description, les poromères sont des cuirs synthétiques respirants formés par remplacement d'un solvant organique par de l'eau. Les feutres non tissés forment d'excellents substrats pour la plupart des applications. Typiquement, ces substrats sont représentés par des fibres de poly(téréphtalate d'éthylène) formées par mélange, cardage et aiguilletage.

[0036] Pour des propriétés cohérentes, il est important que le feutre ait des valeurs cohérentes d'épaisseur, de densité et de compressibilité. La formation de feutres à partir de fibres cohérentes ayant des propriétés physiques cohérentes a pour résultat des substrats de base ayant une compressibilité cohérente. Pour une cohérence additionnelle, il est possible de mélanger une fibre rétrécissant et une fibre ne rétrécissant pas, et de faire passer le feutre dans un bain d'eau chaude pour contrôler la densité du feutre. Ceci a pour avantage d'utiliser la température de bain et le temps de séjour pour ajuster finement la densité finale du feutre. Après formation du feutre, son envoi dans un bain d'imprégnation de polymère, tel qu'une solution aqueuse de polyuréthane, engendre un revêtement des fibres. Après le revêtement des fibres, un durcissement au four du feutre augmente la rigidité et l'élasticité.

[0037] Un durcissement post-revêtement suivi d'une étape de meulage permettent de contrôler l'épaisseur du feutre. Pour un ajustement fin de l'épaisseur, il est possible de d'abord meuler avec un abrasif grossier, et ensuite de finir le feutre avec un abrasif fin. Après le meulage du feutre, il est préférable de laver et de sécher le feutre pour retirer tout abrasif ou débris capté durant l'étape de meulage. Ensuite, après le séchage, un remplissage du côté envers avec du diméthylformamide (DMF) prépare le feutre pour une étape conférant une résistance à l'eau. Par exemple, les acides perfluorocarboxyliques et leurs précurseurs, tels que le répulsif AG-E092 pour textiles d'AGC Chemicals, peuvent rendre étanche à l'eau la surface supérieure du feutre. Après être devenu étanche à l'eau, le feutre doit être séché, et ensuite une étape de brûlage optionnelle peut éliminer de quelconques extrémités de fibres qui font saillie à travers la couche supérieure du feutre. Le feutre rendu étanche à l'eau est ensuite préparé pour un revêtement et une coagulation.

[0038] Un système de délivrance dépose du polyuréthane dans du solvant DMF sur le côté rendu étanche à l'eau du feutre. Une lame nivèle le revêtement. De préférence, le feutre revêtu passe ensuite dans de multiples bacs de coagulation dans lesquels de l'eau diffuse dans le revêtement pour former de gros pores interconnectés avec des pores secondaires. Ensuite, le feutre, qui a un revêtement coagulé, passe dans de multiples cuves de lavage destinées à éliminer le DMF. Après l'élimination du DMF, un séchage au four durcit le polyuréthane thermoplastique. Eventuellement, une étape de lavage sous haute pression et de séchage nettoie encore davantage le substrat.

[0039] Après le séchage, une étape de meulage ouvre les pores à une profondeur contrôlée. Ceci fournit un nombre de pores cohérents sur la surface supérieure. Durant le meulage, il est avantageux d'utiliser un abrasif stable qui ne se déloge pas et fait son travail dans le substrat poreux. Typiquement, les abrasifs en diamant produisent la texture la plus cohérente et sont moins susceptibles de se rompre durant le meulage. Après le meulage, le substrat a une hauteur de duvet typique de 0,25 à 0,76 mm (10 à 30 mils) et une épaisseur totale de 0,76 à 1,52 mm (30 à 60 mils). Le diamètre moyen des gros pores peut être situé dans la plage allant de 0,13 à 2,2 mm (5 à 85 mils). Les valeurs typiques de masse volumique vont de 0,2 à 0,5 g/cm³. La surface en coupe transversale des pores est typiquement de 10 à 30 % avec une rugosité de surface Ra inférieure à 14 et Rp inférieure à 40. La dureté du tampon de polissage est de préférence de 40 à 74 Asker C.

[0040] La matrice poreuse est un mélange qui contient deux polymères thermoplastiques. Le premier polyuréthane thermoplastique contient, en pourcentages en moles, 45 à 60 % d'acide adipique, 10 à 30 % de MDIéthylèneglycol et 15 à 35 % de MDI. Le premier polyuréthane thermoplastique a une Mn de 40 000 à 60 000 et une Mw de 125 000 à 175 000 et un rapport de Mw à Mn de 2,5 à 4. Pour les propos de cette demande, les Mn et Mw représentent respectivement la masse moléculaire moyenne en nombre et la masse moléculaire moyenne en masse, telles que déterminées par chromatographie par perméation de gel. De préférence, le premier thermoplastique a une Mn de 45 000 à 55 000 et une Mw de 140 000 à 160 000 et un rapport de Mw à Mn de 2,8 à 3,3. De préférence, le premier polyuréthane thermoplastique a un module de traction de 8,5 à 14,5 MPa à un allongement en traction de 100 % (ASTM D886). Mieux encore, le premier polyuréthane thermoplastique a un module de traction de 9 à 14 MPa à un allongement en traction de 100 % (ASTM D886). De façon tout spécialement préférable, le premier polyuréthane thermoplastique a un module de traction de 9,5 à 13,5 MPa à un allongement en traction de 100 % (ASTM D886).

[0041] Le deuxième polyuréthane thermoplastique contient, en pourcentages en moles, 40 à 50 % d'acide adipique, 20 à 40 % d'acide adipique-butanediol, 5 à 20 % de MDI-éthylèneglycol et 5 à 25 % de MDI. Le deuxième polyuréthane thermoplastique a une Mn de 60 000 à 80 000 et une Mw de 125 000 à 175 000 et un rapport de Mw à Mn de 1,5 à 3. De préférence, le deuxième polyuréthane thermoplastique a une Mn de 65 000 à 75 000 et une Mw de 140 000 à 160 000 et un rapport de Mw à Mn de 1,8 à 2,4. Le deuxième polyuréthane thermoplastique a un module de traction, tel que mesuré à un allongement en traction de 100 % (ASTM D886), inférieur à celui du premier polyuréthane thermoplastique, et le mélange des premier et deuxième polyuréthanes thermoplastiques a un module de traction à un allongement en traction de 100 % (ASTM D886) supérieur à celui de chacun des composants individuels. De préférence, le deuxième polyuréthane thermoplastique a un module de traction de 4 à 8 MPa à un allongement en traction de 100 % (ASTM D886). Mieux encore, le deuxième polyuréthane thermoplastique a un module de traction de 4,5 à 7,5 MPa à un allongement en traction de 100 % (ASTM D886). De préférence, la matrice poreuse est exempte de particules de noir de carbone. De préférence, les premier et deuxième polymères thermoplastiques ont un angle de contact avec l'eau distillée de 65 degrés ± 5 degrés. De façon tout spécialement préférable, les premier et deuxième polymères thermoplastiques ont un angle de contact avec l'eau distillée de 65 degrés ± 3 degrés.

[0042] De préférence, le deuxième thermoplastique a un module de traction, tel que mesuré à un allongement en traction de 100 % (ASTM D886), inférieur d'au moins 20 % à celui du premier polyuréthane thermoplastique. De façon tout spécialement préférable, le deuxième thermoplastique a un module de traction, tel que mesuré à un allongement en traction de 100 % (ASTM D886), inférieur d'au moins 30 % à celui du premier polyuréthane thermoplastique.

[0043] En outre, le mélange des premier et deuxième polyuréthanes thermoplastiques a de préférence un module de traction à un allongement en traction de 100 % (ASTM D886) de 8,5 à 12,5 MPa. De façon tout spécialement préférable, le mélange des premier et deuxième polyuréthanes thermoplastiques a un module de traction à un allongement en traction de 100 % (ASTM D886) de 9 à 12 MPa. Le mélange des premier et deuxième polyuréthanes thermoplastiques a de préférence un module de traction à un allongement en traction de 100 % (ASTM D886) qui est supérieur d'au moins 30 % à celui du deuxième thermoplastique. Le mélange des premier et deuxième polyuréthanes thermoplastiques a de préférence un module de traction à un allongement en traction de 100 % (ASTM D886) supérieur d'au moins 50 % à celui du deuxième thermoplastique. Bien que l'on préfère tout spécialement des proportions identiques des premier et deuxième polyuréthanes thermoplastiques, il est possible d'augmenter soit le premier soit le deuxième composant polyuréthane thermoplastique à une concentration supérieure de jusqu'à 50 % à celle de l'autre composant. Mais de préférence l'augmentation soit du premier soit du deuxième composant polyuréthane thermoplastique n'est qu'à une concentration supérieure de jusqu'à 20 % à celle de l'autre composant.

[0044] Un mélange de tensioactifs anioniques et non-ioniques forme de préférence des pores durant la coagulation et contribue à une formation améliorée de segments durs-segments mous et à des propriétés physiques optimales. Pour les tensioactifs anioniques, la partie tensioactive de la molécule porte une charge négative. Des exemples de tensioactifs anioniques comprennent, mais sans s'y limiter, les sels d'acide carboxylique, les sels d'acide sulfonique, les sels d'ester d'acide sulfurique, les esters d'acide phosphorique et polyphosphorique, et les anioniques fluorés. Des exemples plus spécifiques comprennent, mais sans s'y limiter, le dioctylsulfosuccinate de sodium, les alkylbenzènesulfonates de sodium et les sels de carboxylates d'alcools gras polyoxyéthylénés. Pour les tensioactifs non-ioniques, la partie tensioactive ne porte pas de charge ionique apparente. Des exemples de tensioactifs non-ioniques comprennent, mais sans s'y limiter, les alkylphénols polyoxyéthylénés (POE), les alcools à chaîne droite POE, les polyoxypropylèneglycols POE, les mercaptans POE, les esters d'acide carboxylique à longue chaîne, les alcanolamine-alcanolamides, les glycols acétyléniques tertiaires, les silicones POE, les N-alkylpyrrolidones et les alkylpolyglycosides. Des exemples plus spécifiques comprennent, mais sans s'y limiter, les monoglycérides d'acides gras à longue chaîne, les alkylphénols polyoxyéthylénés, les alcools polyoxyéthylénés et les cétyl-stéaryléthers polyoxyéthylénés. Voir par exemple Surfactants and Interfacial Phenomena, de Milton J. Rosen, troisième édition, Wiley-Interscience, 2004, chapitre 1, pour une description plus complète des tensioactifs anioniques et non-ioniques.

Exemple 1 [0045] Cet exemple se base sur des tampons de polissage en polyuréthane monomériques épais de 1,5 mm ayant des pores verticaux à alvéoles ouverts avec une surface moyenne des pores de 0,002 m² et une hauteur de 0,39 mm. Les tampons de polissage ont une masse volumique de 0,409 g/ml. Les tampons de polissage ont des rainures estampées aux dimensions du Tableau 1.

Tableau 1

Dimension/Pente	Unités	Tampon A	Tampon 1
Largeur d'oreiller	pm	1360 x 1360	1030 x1030
Largeur de rainure au niveau de la surface de polissage	pm	1200	1600
Profondeur de rainure	pm	400	580
Epaisseur de la couche de duvet (coagulation)	pm	530	530
Largeur de pilier de fond	pm	2150	2100
Largeur de rainure de fond	pm	490	440
Effilement de rainure	Degrés	45	45

[0046] On évalue les tampons de test estampés du Tableau 1 dans des 5 conditions d'un procédé CMP de type oxyde pour la configuration du style de profondeur d'estampage. On teste chaque type de tampon dans les mêmes conditions de procédé. On examine les performances des galettes en ce qui concerne la vitesse d'élimination, le pourcentage de non uniformité (% NU), et la défectivité, avec des outils de métrologie

KLA-Tencor. Les conditions de polissage sont les suivantes.

[0047] Conditionneur de tampon :......Aucun

Suspension : ......Suspension de silice colloïdale Klebosol® 1730 (16 %) ; silice fumée NH ILD 3225 (12,5 %)

Filtration :......Pall 0,3 μΜ StarKIeen® POU

Outil :......Applied Materials Reflexion® - DE MDC Lab

Nettoyage :......SP100® ATMI Inc

Fluorure d'hydrogène : une minute à une vitesse de gravure de 200 angstroms/min.

Métrologie des films : ......KLA-Tencor™ F5X, métrologie de films minces

Métrologie des défauts : ...... KLA-Tencor™ SP2XP, définition à

0,12 pm. MEB KLA-Tencor™ eDR5200

Galettes : ......Galettes de silicium factices (parfois avec du TEOS résiduel) de 300 mm, galettes recouvertes de TEOS 20K de 300 mm d'épaisseur

Cibles :

Vitesse d'élimination Pourcentage de non uniformité % NU Nombres de défectivité (post H F)

Classification de défectivité (marques de broutage post H F) Conception de l'expérience :

Test d'un seul disque avec des supports correspondants utilisés pour tout le polissage.

Traitement - 60 secondes de polissage ILD sous 20,7 kPa (3 psi) et 34,5 kPa (5 psi) / vitesse de disque 93 t/min / vitesse de support 87 t/min / débit d'alimentation de la suspension 250 ml/min

Tous les tampons et galettes sont entièrement randomisés pour l'expérience.

Chaque passage de tampon consiste à :

casser le tampon avec 20 galettes factices pendant 60 secondes de polissage avec la suspension pour un temps total de 20 minutes.

Séquence de polissage (60 secondes de polissage) :

(A) 20,7 kPa (3 psi) / vitesse de disque 93 t/min / vitesse de support 87 t/min / débit de suspension 250 ml/min, galettes recouvertes de TEOS (B) 34,5 kPa (5 psi) / vitesse de disque 93 t/min / vitesse de support 87 t/min / débit de suspension 250 ml/min, galettes recouvertes de TEOS (C) 34,5 kPa (5 psi) / vitesse de disque 93 t/min / vitesse de support 87 t/min / débit de suspension 250 ml/min, galettes recouvertes de TEOS (D) 34,5 kPa (5 psi) / vitesse de disque 93 t/min / vitesse de support 87 t/min / débit de suspension 250 ml/min, galettes recouvertes de TEOS (E) 34,5 kPa (5 psi) I vitesse de disque 93 t/min / vitesse de support 87 t/min / débit de suspension 250 ml/min, galettes recouvertes de TEOS (F) 20,7 kPa (3 psi) / vitesse de disque 93 t/min / vitesse de support 87 t/min / débit de suspension 250 ml/min, galettes factices de TEOS

La séquence A-F est répétée une fois.

[0048] On mesure la vitesse d'élimination et le % NU des galettes post CMP. On nettoie de plus les galettes de TEOS avec un agent de gravure à l'acide H F et on les envoie pour les nombres de défauts SP2 et une revue au MEB. Pour l'analyse statistique des réponses, on utilise le logiciel JMP. Vitesse d'élimination et revue de non uniformité à l'intérieur des galettes [0049] On évalue la vitesse d'élimination et la réponse en % NU des galettes recouvertes de TEOS dans des conditions typiques de polissage de type oxyde. L'épaisseur de film est mesurée sur l'outil KLA-Tencor F5X™. Dans l'évaluation, on utilise une recette de mesure de 65 points radialement avec une exclusion des bords sur 3 millimètres.

Revue des défauts [0050] On évalue la réponse de défectivité des galettes recouvertes de TEOS dans des conditions typiques de polissage de type oxyde. La défectivité est mesurée sur l'outil KLA-Tencor SP2XP™ jusqu'à une granulométrie de 0,10 pm. On vérifie manuellement les cartes de galettes SP2 pour pré-classer les défauts et réduire une analyse inutile, telle que les marques de manipulation, les grosses rayures et les taches.

[0051] Les images de classification des défauts sont collectées au moyen d'un MEB KLA-Tencor eDR5200. En raison du grand nombre de défauts, on utilise un plan d'échantillonnage de vérification pour la collecte d'images MEB. Un plan d'échantillonnage donne un échantillonnage aléatoire de cent défauts pour chaque galette et établit des règles pour les visites à des agrégats.

[0052] Les défauts sont mis sous forme d'image à un champ de vision (FOV) de 2 pm et remis sous forme d'image lorsque c'est nécessaire avec un grossissement plus élevé. Toutes les images collectées de défauts sont classées manuellement.

Pour l'analyse statistique des réponses, on utilise le logiciel statistique JMP de SAS.

Résultats

Pour déterminer l'amélioration de la rainure estampée du Tampon 1 en comparaison avec la rainure estampée du Tampon A, on calcule l'amélioration en pourcentage des nombres moyens de défauts du Tampon 1 au moyen de l'équation (1) ci-dessous comme suit :

% d'amélioration du Tampon 1 = (X Tampon A - Y Tampon 1) / X tampon A * 100 % où X est le nombre moyen de défauts du tampon A pour des conditions de test données et Y est le nombre moyen de défauts du Tampon 1 respectivement.

Vitesse d'élimination : les vitesses d'élimination de TEOS collectées à des fins de comparaison entre le Tampon 1 et le Tampon A sont présentées dans le Tableau 2.

Tableau 2 : Vitesses moyennes d'élimination du TEOS entre le Tampon 1 et le Tampon A

Vitesse d'élimination (Â/min)
Film	Suspension	Procédé	Tampon A Tampon 1	% d'amélioration
TEOS	Silice	A&F	2581	2548	1 1,3%
	colloïdale	Bà D	3363	3119	1 7,3 %
	Silice	A&F	2468	2522	î 2,2 %
	fumée	Bà D	3795	3522	1 7,1 %

[0053] Le Tampon 1 présente une vitesse d'élimination légèrement réduite en comparaison avec le Tampon A estampé dans toutes les conditions expérimentales avec la suspension colloïdale Klebosol 1730. Le Tampon 1 estampé présente une augmentation et une diminution de la vitesse d'élimination dans les conditions de traitement de 20,7 kPa et 34,5 kPa (3 psi et 5 psi) respectivement en comparaison avec le tampon estampé du Tampon A avec la suspension de silice fumée ILD 3225.

[0054] % NU : pourcentage de non uniformité.

[0055] Le % NU représente un pourcentage calculé à partir de la vitesse moyenne d'élimination et de son écart type. Le % NU et ses différences sont présentés dans le Tableau 3 pour une comparaison entre le Tampon

1 et le Tampon A.

Tableau 3: % NU moyen entre le Tampon 1 et le Tampon A

Non uniformité moyenne de TEOS entre le Tampon 1 et le Tampon A
	Suspension
Film		Procédé	Tampon A	Tampon 1	% de différence
TEOS	Silice	A&F	4,5 %	5,2 %	î 0,8 %
	colloïdale	Bà D	4,1 %	5,8 %	î 1,4 %
	Silice	A&F	4,4 %	4,4 %	Pas de différence
	fumée	Bà D	4,2 %	4,2 %	Pas de différence

[0056] Le Tampon 1 présente un % de différence légèrement supérieur du % NU en comparaison avec le tampon estampé du Tampon A dans toutes les conditions expérimentales avec la suspension colloïdale Klebosol 1730. Le tampon estampé du Tampon 1 ne présente pas de différence du % NU en comparaison avec le tampon estampé du Tampon A avec la suspension de silice fumée ILD 3225.

[0057] Nombre de défauts post H F [0058] Les nombres totaux de défauts post H F collectés à des fins de comparaison entre les tampons de polissage rainurés estampés profonds et standard sont présentés dans le Tableau 4.

Tableau 4 : Nombres moyens de défauts entre le Tampon 1 et le Tampon A

Nombres moyens de défauts entre le Tampon 1 et le Tampon A
Film	Suspension	Procédé	Tampon A	Tampon 1	% d'amélioration
TEOS	Silice	A&F	166,7	99,8	t 40%
	colloïdale	Bà D	366,0	124,0	t 66%
	Silice	A&F	119,5	124,0	î 04 %
	fumée	Bà D	80,8	205,8	î 155 %

[0059] Le tampon estampé du Tampon 1 présente une amélioration du nombre de défauts de plus de 40 % en comparaison avec le tampon estampé du Tampon A dans toutes les conditions expérimentales avec la suspension colloïdale Klebosol 1730. Le tampon estampé du Tampon 1 présente un niveau de défauts plus élevé que celui du Tampon A estampé dans toutes les conditions expérimentales avec la suspension de silice fumée ILD 3225.

[0060] Classification des défauts post H F [0061] On classe les galettes de TEOS post HF au moyen d'images MEB comme le montre le Tableau 5. On collecte cent défauts choisis au hasard et on les classe : marques de broutage, rayures, particules, débris de tampon et résidus organiques, etc. Les marques de broutage sont reconnues comme étant les défauts majeurs associés aux tampons à fenêtre de CMP et à leur interaction avec les galettes. Les nombres de défauts de marques de broutage post HF sont inclus dans le Tableau 5.

Tableau 5: Nombres de marques de broutage post HF entre le Tampon 1 et le Tampon A

Nombres moyens totaux de marques de broutage post H F entre le Tampon 1 et le Tampon A
Film	Suspension	Procédé	Tampon A	Tampon 1	% d'amélioration
TEOS	Silice	A&F	45,7	26,0	1 43 %
	colloïdale	Bà D	172,5	58,0	1 66%
	Silice	A&F	52,2	36,0	1 31 %
	fumée	Bà D	36,3	100,8	î 177 %

[0062] Le tampon estampé du Tampon 1 présente une diminution des nombres de marques de broutage en comparaison avec le tampon estampé du Tampon A dans toutes les conditions expérimentales avec la suspension colloïdale Klebosol 1730. Le tampon estampé du Tampon 1 présente une augmentation et une diminution des nombres de marques de broutage dans les conditions de traitement de 34,5 kPa (5 psi) et 20,7 kPa (3 psi) respectivement en comparaison avec le tampon estampé du Tampon A dans les mêmes conditions expérimentales avec la suspension de silice fumée ILD 3225.

Conclusion [0063] Les tampons estampés du Tampon 1 présentent des résultats de vitesse d'élimination du TEOS comparables à légèrement réduits en comparaison avec les tampons estampés du Tampon A. Les différences de vitesse d'élimination sont attribuées aux conditions de traitement sous une force descendante plus importante de 34,5 kPa (5 psi). Les résultats mis en avant dans les Tableaux 4 et 5 montrent qu'il y a significativement moins de défauts du tampon estampé du Tampon 1 lors d'un CMP de type oxyde en comparaison avec leurs équivalents des tampons estampés du Tampon A. Les tampons estampés du Tampon 1 présentent des améliorations du nombre de défauts de 40 % à 66 % par rapport aux tampons estampés du Tampon A utilisant la suspension de silice colloïdale K1730. Les défauts totaux générés par les tampons estampés du Tampon A sont 2,4 à 2,9 fois supérieurs à ceux des tampons estampés du Tampon 1 dans les configurations de tampons.

[0064] On effectue une classification des défauts au MEB pour les marques de broutage couramment attribuées aux interactions tampon/ galette. Les tampons estampés du Tampon 1 présentent des nombres de défauts de marques de broutage inférieurs de 43 à 66 % à ceux de galettes polies avec les tampons estampés du Tampon A utilisant la suspension colloïdale K1730. Les Tampons A présentent aussi une amélioration de 31 % de la réduction du nombre de défauts en utilisant la suspension de silice fumée dans des conditions de traitement sous 3 psi. Les nombres de défauts de marques de broutage générés par les tampons estampés du Tampon A sont 1,7 à 2,4 fois supérieurs à ceux avec des rainures estampées du Tampon 1 dans les tampons configurés.

Exemple 2 [0065] On utilise un rouleau en feutre de polyester ayant une épaisseur de 1,1 mm, un grammage de 334 g/m² et une masse volumique de 0,303 g/m³. Le feutre est un mélange de deux fibres de polyester en un rapport de deux parties de fibres rétractables (-55 % à 70°C) pour une partie de fibres rétractables (-2,5 % à 70°C). Les premières fibres ont un denier de 2,11 kg/1000 m (dtex), une résistance de 3,30 cN/dtex et un rapport d'allongement à la rupture de 75 %. Les deuxièmes fibres ont un denier de 2,29 kg/1000 m (dtex), une résistance de 2,91 cN/dtex et un rapport d'allongement à la rupture de 110 %. Un revêtement du feutre avec des acides perfluorocarboxyliques AG-E092 et leurs précurseurs rend étanche à l'eau la surface supérieure du feutre. Après avoir rendu le feutre étanche à l'eau, on le sèche et on le brûle pour éliminer de quelconques extrémités de fibres faisant saillie à travers la couche supérieure du feutre. [0066]0n fabrique une série de tampons de polissage poromériques à partir d'un mélange de thermoplastiques dans du solvant diméthylformamide et on les estampes aux dimensions du Tampon 3-2 de l'Exemple 3. Le Tableau 6 présente une liste de constituants de polyuréthane thermoplastiques testés et leurs formulations molaires.

Samprene et Crison sont des marques déposées de Sanyo Chemical

Industry et DIC respectivement.

Tableau 6

Ingrédient	Samprene LQ- 660 (% mol)	Crison PS- 542U (% mol)	Samprene LQ- 202 (% mol)
Acide adipique- éthylèneglycol	55,7		45,9
Acide adipique- butanediol			26,8
Diphényldiisocyanate de méthylène-éthylèneglycol	19,7	18,6	11,8
Diphényldiisocyanate de méthylène (total)	24,6	23,7	15,5
Acide adipique- diéthylèneglycol		57,7

Le Tableau 7 montre que les composants ci-dessus, testés par chromatographie par perméation de gel GPC, sont les suivants :

Tableau 7

Polyuréthane	Mn	Mw	Mw/Mn
LQ-660	49 490	156 630	3,16
LQ-202	78 930	168 320	2,13
PS-542U	56 460	151 380	2,68

Système de HPLC : Agilent 1100

Colonne : 2 X PLgel 5μ Mixed-D (300 x 8 mm ID) avec garde de 5μ 5 Eluant : tétrahydrofurane

Débit : 1,0 ml/min Détection : RI à 40°C

Volume injecté de solution d'échantillonnage : 100 μΙ Etalon : polystyrène

Le Tableau 8 présente les propriétés physiques des ingrédients et d'un mélange 50/50.

Tableau 8

PU/Mélange	Module à 100 %, MPa (ASTM D886)
LQ660	10,8
LQ202	6,3
LQ660/LQ202 50/50 % en poids	8
Tampon 2	10,1

[0067] Dans un test de suivi, l'addition de particules de noir de carbone au mélange a peu d'impact sur les propriétés physiques.

Le Tableau 9 présente une série de formulations de tampons de polissage.

Tableau 9

	Total 100 phr
Tampon 2	Tampon B	Tampon C
Polyuréthane	LQ-660	Sanyo	32,8	30,5	30,5
LQ-202	Sanyo	32,8
PS-542U	DIC		30,5	30,5
Carbone	L3270	DIC	0,0	6,1	6,1
Tensioactif	CUT30	Dainichi	0,3	1,2	1,8
PL220	Kao	1,3	1,2	0,6
Solvant	DMF	na	32,8	30,5	30,5
Total	100,0	100,0	100,0

LQ-660, LQ-220 et PS542U à 30 % en poids d'extrait sec, le reste étant du 5 diméthylformamide (DMF) ; L3270 à 20 % en poids d'extrait sec, le reste étant du diméthylformamide (DMF), CUT30 comprend 69,5 à 73,5 % en poids du tensioactif anionique dioctylsulfosuccinate de sodium avec 10 à % en poids d'éthylèneglycol, de DIC, et PL220 est un cétyl-stéaryléther polyoxyéthyléné ayant un équilibre hydrophile/lipophile (HLB) de 16,1, de

KAO.

Les conditions de polissage sont les suivantes :

1. Polissoir : Reflexion LK, tête à contour

2.Suspension : suspension de barrière en silice colloïdale LK393C4

3. Tampon cassé à :

i. vitesse de disque 73 t/min / vitesse de support 111 t/min, force descendante 13,8 kPa (2 psi), 10 min, HPR en service

4. Conditionnement :

ii. vitesse de disque 121 t/min / vitesse de support 108 t/min, force descendante 20,7 kPa (3 psi), 6,3 s A82 + 26 s HPR uniquement

5. Pré-polissage de la feuille de couverture en Cu : polissage avec un tampon de polissage en polyuréthane VP6000 / suspension de silice colloïdale CSL9044C plane, élimination environ 4000 Â.

6. Alternance de Cu et TEOS factice.

7. Méthodologie : tampon cassé -> collecte de la vitesse d'élimination et des défauts à différents nombres de passage de galette.

[0068] Tous les tampons de polissage ont une excellente combinaison de 10 vitesses d'élimination (RR) de Cu et de TEOS, comme le montre le Tableau

10.

Tableau 10

Tampon	RR cuivre (Â/min) moyenne	RR cuivre (Â/min) plage	RR TEOS (Â/min) moyenne	RR TEOS (Â/min) plage
Tampon 2	768	53	1446	30
Tampon B	924	74	1442	10
Tampon C	755	99	1212	49

[0069] Une augmentation de la quantité de dioctylsulfosuccinate de sodium diminue la taille des pores verticaux et diminue la vitesse pour le TEOS. Une augmentation de la quantité de cétyl-stéaryléther polyoxyéthyléné augmente la taille des pores verticaux et augmente la vitesse pour le TEOS. Une augmentation du rapport entre le dioctylsulfosuccinate de sodium et le cétyl-stéaryléther polyoxyéthyléné diminue la taille des pores verticaux et diminue la vitesse pour le TEOS. Le tampon estampé du Tampon 2 produit toutefois le plus petit nombre de défauts, comme le montre le Tableau 11.

Tableau 11

Tampon	Nombre de galettes	Moyenne des défauts	Ecart-type des défauts
Tampon 2	6	18	8
Tampon B	6	347	74
Tampon C	6	1676	275

[0070] La Figure 1 montre un tracé de l'amélioration des défauts obtenue avec le Tampon de polissage estampé du Tampon 2. Le tampon estampé du Tampon 2 n'accumule pas de débris de polissage. Chacun des Tampons B et C accumule des débris de polissage dans les pores secondaires et la matrice. Cette accumulation de débris de polissage s'avère être le moteur fondamental pour la création de défauts de polissage. Le Tampon 2 présente une réduction significative du nombre de défauts sans perte des vitesses d'élimination de Cu ou de TEOS en comparaison avec les Tampons B et C comparatifs.

Exemple 3 [0071] On estampe à différentes dimensions un tampon de polissage poromérique du commerce D et deux tampons de l'Exemple 2 (Tampon 3 ; Tampon 3-1 et Tampon 3-2). Le Tampon 3-1 a un profil d'estampage où la largeur d'oreiller dépasse la largeur de rainure telle que mesurée au niveau de la surface de polissage, et le Tampon 3-2 a un profil d'estampage où la largeur de rainure dépasse la largeur d'oreiller telle que mesurée au niveau de la surface de polissage.

Tableau 12

Dimension/Pente	Unités	Tampon D	Tampon 3-1	Tampon 3-2
Largeur d'oreiller	pm	2750 x 2750	1480 x 1480	1135 x 1135
Largeur de rainure au niveau de la surface de polissage	pm	1250	1026	1500
Profondeur de rainure	pm	450	342	480
Epaisseur de couche de duvet (coagulation)	pm	720	489	489
Largeur de pilier inférieur	pm		2164	2095
Largeur de rainure inférieure	pm		309	572
Effilement de rainure	degrés	0	45	45

[0072] On polit ensuite les tampons dans les conditions de l'Exemple 2.

Comme le montrent le Tableau 13 et la Figure 2, le Tampon 3-2 présente la meilleure stabilité de vitesse pour le Cu. Ainsi, un tampon avec estampage profond, dont la largeur de rainure dépasse la largeur d'oreiller, délivre une vitesse légèrement plus élevée pour le Cu.

Tableau 13

Vitesse	Galette	Galette	Galette	Galette	Galette	Galette	Vitesse	Plage
d'élimination de Cu (Â)	N° 25	N° 50	N° 75	N° 100	N° 125	N° 150	moyenne d'élimination (Â)	(Â)
Tampon D	787	767	733	750	715	700	742	87
Tampon 3-1	710	677	708	665	656	654	678	59
Tampon 3-2	694	699	705	710	719	708	706	24

[0073] En particulier, le Tampon 3-2 présente une plage plus étroite pour 5 la vitesse d'élimination du cuivre, inférieure d'un tiers à celle du Tampon D du commerce, avec un plus grand nombre de galettes de Cu.

[0074] Comme le montre la Figure 3, tous les tampons de test présentent une bonne stabilité de vitesse pour le TEOS. Mais le Tampon 3-2 présente la meilleure stabilité de vitesse pour le TEOS sur des périodes de polissage prolongées.

Tableau 14

Tampon	Total des galettes	Nombre moyen de rayures	Ecart type
D	6	19,2	15,3
3-1	6	16,5	18,8
3-2	6	11,7	8,7

[0075] Comme le montre le Tableau 14, le Tampon 3-2 présente le plus faible nombre moyen de rayures. Le Tampon 3-2 présente un nombre de rayures inférieur à celui du Tampon de polissage poromérique du commerce D.

Conclusion [0076] Le Tampon 3-2 estampé a les meilleures performances de stabilité de vitesse pour le Cu et le TEOS. De plus, le Tampon 3-2 ayant une largeur de rainure supérieure à la largeur d'oreiller, telle que mesurée au niveau du plan de la surface de polissage, présente des vitesses pour le Cu et le TEOS légèrement supérieures à celles de la conception d'estampage standard. Le Tampon 3-2 présente le nombre moyen de rayures le plus faible et, ce qui est important, présente un nombre de rayures significativement inférieur à celui du Tampon D du commerce. Exemple 4 [0077] Quatre échantillons du polyuréthane (Tampon 3) de l'Exemple 2 ont une température moyenne de début de ramollissement de 162°C d'après un TMA conformément à la norme ASTM E831, par mesure du point d'inflexion comme le montre la Figure 4. On estampe deux tampons de l'Exemple 2 avec des dés métalliques chauffées à 160°C (Figures 5A, 6A et 7A) (Tampon 4) et à 175°C (Figures 5B, 6B et 7B) (de façon similaire au Tampon 3-2) pour former des tampons ayant des hauteurs d' oreiller et des hauteurs de rainure sensiblement identiques, telles que mesurées au niveau du plan de la surface de polissage (c'est-à-dire à des températures inférieures et supérieures à la température de début de ramollissement par TMA). Les Figures 5A et 5B montrent le décalage considérable de la formation de rainures que l'on obtient en limitant la quantité de surchauffe au-delà de la température de début de fusion. Les parois latérales estampées à 175°C présentent une fusion en tant que mécanisme de formation primaire, où tous les pores verticaux tendent à rester verticaux. Ceci peut être vu par les pores verticaux au centre de l'oreiller et les parois latérales effilées de l'oreiller. Les parois latérales formées à 160°C présentent une déformation plastique en combinaison avec une fusion en tant que mécanisme de formation d'oreillers. La preuve de la déformation plastique comprend des pores s'incurvant vers la direction orthogonale aux rainures effilées, et une réduction associée de hauteur d'oreiller qui apparaît adjacente aux parois latérales effilées.

[0078] Comme on le voit dans les MEB à fort grossissement des Figures 6A et 6B, les tampons de polissage estampés à une température inférieure à la température de début de ramollissement moyenne maintiennent la combinaison de gros pores plus des pores plus petits d'interconnexion. Ceci apparaît de façon évidente d'après la réduction de taille des pores primaires et le grossissement des parois latérales que l'on observe sur la Figure 6B.

[0079] Comme le montrent les Figures 7A et 7B, tous les tampons de polissage ont des surfaces de rainure de fond qui ont fondu. Le plus vraisemblablement, la fusion de la rainure de fond verrouille l'oreiller en position et limite le rebondissement de la structure d'oreiller. En outre, le fond lisse aide à l'élimination des débris sans créer de crevasses où les débris peuvent s'accumuler et s'agglomérer, en fonction du système de suspension. Les tampons estampés à 175°C ont tous des fonds de rainure fondus lisses et des parois latérales aux extrémités inférieures. Toutefois, les parois lisses ont pour résultat une paroi latérale plus grossière qui suffit pour réduire toute la taille de l'oreiller.

[0080] Pour comparer les tampons estampés, on polit les tampons de polissage des Figures 5A, 6A et 7A et des Figures 5B, 6B et 7B dans les mêmes conditions que dans les Exemples 2 et 3. Comme le montre la Figure 8, le tampon estampé en dessous la température de début de ramollissement, le Tampon 4, présente un nombre de rayures significativement inférieur à celui du Tampon 3-2 de l'Exemple 3.

[0081] L'invention est efficace pour le polissage d'une barrière de cuivre avec très peu de défauts. En particulier, le tampon polit avec d'excellentes vitesses pour le cuivre et le TEOS, lesquelles restent stables pour de multiples galettes. En outre, les tampons ont significativement moins de défauts de rayures et de marques de broutage que les tampons de polissage conventionnels.

Claims

REVENDICATIONS

1. Tampon de polissage en polyuréthane poreux comprenant :

une matrice de polyuréthane poreuse ayant de gros pores s'étendant vers le haut depuis une surface de base et ouverts vers une surface de polissage, les gros pores étant interconnectés avec de petits pores ; une partie des gros pores étant ouverte vers une surface de polissage supérieure ; les gros pores s'étendant vers la surface de polissage ayant une orientation verticale ; et une série de structures en oreiller formées à partir de la matrice poreuse comprenant les gros pores et les petits pores ; les structures en oreiller ayant une surface descendante à partir de la surface de polissage supérieure pour former des parois latérales inclinées vers le bas selon un angle de 30 à 60 degrés depuis la surface de polissage, les parois latérales inclinées vers le bas s'étendant depuis tous les côtés des structures en oreiller, une partie des gros pores étant ouverte vers les parois latérales inclinées vers le bas, les gros pores ouverts vers les parois latérales inclinées vers le bas étant moins verticaux que les gros pores ouverts vers la surface de polissage supérieure et étant décalés de 10 à 60 degrés par rapport à la direction verticale dans une direction plus orthogonale par rapport aux parois latérales inclinées.
2. Tampon de polissage en polyuréthane poreux selon la revendication 1, dans lequel les parois latérales inclinées vers le bas ont une région d'effilement initiale de 5 à 30 degrés, telle que mesurée depuis la surface de polissage donnant dans les parois latérales inclinées vers le bas.
3. Tampon de polissage en polyuréthane poreux selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les parois latérales inclinées vers le bas se terminent dans un fond de rainure horizontal de la matrice de polyuréthane, le fond de rainure ayant une porosité inférieure à celle des structures en oreiller.
4. Tampon de polissage en polyuréthane poreux selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel les pores latéraux interconnectés ont un diamètre moyen suffisant pour permettre à de l'eau désionisée de circuler entre des pores verticaux.
5. Tampon de polissage en polyuréthane poreux selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle les oreillers dans la matrice de polyuréthane poreuse forment un motif de grille.
6. Tampon de polissage en polyuréthane poreux comprenant :

une matrice de polyuréthane poreuse ayant de gros pores s'étendant vers le haut depuis une surface de base et ouverts vers une surface de polissage, les gros pores étant interconnectés avec de petits pores ; une partie des gros pores étant ouverte vers une surface de polissage supérieure ; les gros pores s'étendant vers la surface de polissage ayant une orientation verticale et la matrice de polyuréthane poreuse étant un thermoplastique ; et une série de structures en oreiller formées à partir de la matrice poreuse comprenant les gros pores et les petits pores ; les structures en oreiller ayant une surface descendante depuis la surface de polissage supérieure pour former des parois latérales inclinées vers le bas selon un angle de 30 à 60 degrés depuis la surface de polissage, les parois latérales inclinées vers le bas s'étendant depuis tous les côtés des structures en oreiller, une partie des gros pores étant ouverte vers les parois latérales inclinées vers le bas, les gros pores ouverts vers les parois latérales inclinées vers le bas étant moins verticaux que les gros pores ouverts vers la surface de polissage supérieure et étant décalés de 10 à 60 degrés par rapport à la direction verticale dans une direction plus orthogonale par rapport aux les

5 parois latérales inclinées.
7. Tampon de polissage en polyuréthane poreux selon la revendication 6, dans lequel les parois latérales inclinées vers le bas ont une région d'effilement initiale de 5 à 30 degrés, telle que mesurée à partir de la

10 surface de polissage donnant dans les parois latérales inclinées vers le bas.
8. Tampon de polissage en polyuréthane poreux selon la revendication 6 ou 7, dans lequel les parois latérales inclinées vers le bas se terminent

15 dans un fond de rainure horizontal de la matrice de polyuréthane compressée, le fond de rainure étant lisse et étant dépourvu de petits pores ou de pores verticaux ouverts.
9. Tampon de polissage en polyuréthane poreux selon l'une

20 quelconque des revendications 6 à 8, dans lequel les pores latéraux interconnectés ont un diamètre moyen suffisant pour permettre à de l'eau désionisée de circuler entre des pores verticaux.
10. Tampon de polissage en polyuréthane poreux selon l'une

25 quelconque des revendications 6 à 9, dans laquelle les oreillers dans la matrice de polyuréthane poreuse forment un motif de grille X-Y.

TAMPON DE POLISSAGE POROMERIQUE EFFILE

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