FR3088020A1 - Procédé de polissage mécano-chimique d’un substrat - Google Patents

Procédé de polissage mécano-chimique d’un substrat Download PDF

Info

Publication number
FR3088020A1
FR3088020A1 FR1912376A FR1912376A FR3088020A1 FR 3088020 A1 FR3088020 A1 FR 3088020A1 FR 1912376 A FR1912376 A FR 1912376A FR 1912376 A FR1912376 A FR 1912376A FR 3088020 A1 FR3088020 A1 FR 3088020A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
polishing
hardener
substrate
chemical mechanical
suspension
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
FR1912376A
Other languages
English (en)
Other versions
FR3088020B1 (fr
Inventor
Matthew R. Gadinski
Mohammad T. Islam
Yi Guo
George C. Jacob
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rohm and Haas Electronic Materials CMP Holdings Inc
Original Assignee
Rohm and Haas Electronic Materials CMP Holdings Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rohm and Haas Electronic Materials CMP Holdings Inc filed Critical Rohm and Haas Electronic Materials CMP Holdings Inc
Publication of FR3088020A1 publication Critical patent/FR3088020A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of FR3088020B1 publication Critical patent/FR3088020B1/fr
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/04—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces
    • B24B37/046—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces using electric current
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/11—Lapping tools
    • B24B37/20—Lapping pads for working plane surfaces
    • B24B37/24—Lapping pads for working plane surfaces characterised by the composition or properties of the pad materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B1/00—Processes of grinding or polishing; Use of auxiliary equipment in connection with such processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/11—Lapping tools
    • B24B37/20—Lapping pads for working plane surfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B57/00—Devices for feeding, applying, grading or recovering grinding, polishing or lapping agents
    • B24B57/02—Devices for feeding, applying, grading or recovering grinding, polishing or lapping agents for feeding of fluid, sprayed, pulverised, or liquefied grinding, polishing or lapping agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/08—Processes
    • C08G18/0804—Manufacture of polymers containing ionic or ionogenic groups
    • C08G18/0809—Manufacture of polymers containing ionic or ionogenic groups containing cationic or cationogenic groups
    • C08G18/0814—Manufacture of polymers containing ionic or ionogenic groups containing cationic or cationogenic groups containing ammonium groups or groups forming them
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/08—Processes
    • C08G18/10—Prepolymer processes involving reaction of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen in a first reaction step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/08—Processes
    • C08G18/16—Catalysts
    • C08G18/18—Catalysts containing secondary or tertiary amines or salts thereof
    • C08G18/1875—Catalysts containing secondary or tertiary amines or salts thereof containing ammonium salts or mixtures of secondary of tertiary amines and acids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/30—Low-molecular-weight compounds
    • C08G18/32—Polyhydroxy compounds; Polyamines; Hydroxyamines
    • C08G18/3225—Polyamines
    • C08G18/3237—Polyamines aromatic
    • C08G18/3243—Polyamines aromatic containing two or more aromatic rings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/30—Low-molecular-weight compounds
    • C08G18/38—Low-molecular-weight compounds having heteroatoms other than oxygen
    • C08G18/3802—Low-molecular-weight compounds having heteroatoms other than oxygen having halogens
    • C08G18/3814—Polyamines
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/30—Low-molecular-weight compounds
    • C08G18/38—Low-molecular-weight compounds having heteroatoms other than oxygen
    • C08G18/3855—Low-molecular-weight compounds having heteroatoms other than oxygen having sulfur
    • C08G18/3857—Low-molecular-weight compounds having heteroatoms other than oxygen having sulfur having nitrogen in addition to sulfur
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/40—High-molecular-weight compounds
    • C08G18/48—Polyethers
    • C08G18/4854—Polyethers containing oxyalkylene groups having four carbon atoms in the alkylene group
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/65—Low-molecular-weight compounds having active hydrogen with high-molecular-weight compounds having active hydrogen
    • C08G18/66—Compounds of groups C08G18/42, C08G18/48, or C08G18/52
    • C08G18/6666—Compounds of group C08G18/48 or C08G18/52
    • C08G18/667—Compounds of group C08G18/48 or C08G18/52 with compounds of group C08G18/32 or polyamines of C08G18/38
    • C08G18/6681—Compounds of group C08G18/48 or C08G18/52 with compounds of group C08G18/32 or polyamines of C08G18/38 with compounds of group C08G18/32 or C08G18/3271 and/or polyamines of C08G18/38
    • C08G18/6685—Compounds of group C08G18/48 or C08G18/52 with compounds of group C08G18/32 or polyamines of C08G18/38 with compounds of group C08G18/32 or C08G18/3271 and/or polyamines of C08G18/38 with compounds of group C08G18/3225 or polyamines of C08G18/38
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/70—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the isocyanates or isothiocyanates used
    • C08G18/72—Polyisocyanates or polyisothiocyanates
    • C08G18/74—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic
    • C08G18/76—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic
    • C08G18/7614—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic containing only one aromatic ring
    • C08G18/7621—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic containing only one aromatic ring being toluene diisocyanate including isomer mixtures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/70—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the isocyanates or isothiocyanates used
    • C08G18/72—Polyisocyanates or polyisothiocyanates
    • C08G18/74—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic
    • C08G18/76—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic
    • C08G18/7657—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic containing two or more aromatic rings
    • C08G18/7664—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic containing two or more aromatic rings containing alkylene polyphenyl groups
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/70—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the isocyanates or isothiocyanates used
    • C08G18/72—Polyisocyanates or polyisothiocyanates
    • C08G18/80—Masked polyisocyanates
    • C08G18/8003—Masked polyisocyanates masked with compounds having at least two groups containing active hydrogen
    • C08G18/8006—Masked polyisocyanates masked with compounds having at least two groups containing active hydrogen with compounds of C08G18/32
    • C08G18/8009—Masked polyisocyanates masked with compounds having at least two groups containing active hydrogen with compounds of C08G18/32 with compounds of C08G18/3203
    • C08G18/8012—Masked polyisocyanates masked with compounds having at least two groups containing active hydrogen with compounds of C08G18/32 with compounds of C08G18/3203 with diols
    • C08G18/8019—Masked aromatic polyisocyanates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09G—POLISHING COMPOSITIONS; SKI WAXES
    • C09G1/00—Polishing compositions
    • C09G1/02—Polishing compositions containing abrasives or grinding agents
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/304—Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/30625—With simultaneous mechanical treatment, e.g. mechanico-chemical polishing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3105—After-treatment
    • H01L21/31051—Planarisation of the insulating layers
    • H01L21/31053—Planarisation of the insulating layers involving a dielectric removal step
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
    • H01L21/321—After treatment
    • H01L21/32115—Planarisation
    • H01L21/3212—Planarisation by chemical mechanical polishing [CMP]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
    • H01L21/7684—Smoothing; Planarisation

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Polyurethanes Or Polyureas (AREA)
  • Grinding-Machine Dressing And Accessory Apparatuses (AREA)

Abstract

P rocédé de polissage mécano-chimique d’un substrat La présente invention concerne un procédé de polissage mécano-chimique d’un substrat utilisant un tampon de polissage présentant une couche de polissage qui possède un potentiel zêta positif consistant sur la surface entière, en association avec une suspension positivement chargée.

Description

Description
Titre de l'invention : Procédé de polissage mécano-chimique d’un substrat
Domaine de l’invention [0001] La présente invention concerne en général le domaine du polissage mécano-chimique (CMP) de dispositifs semiconducteurs perfectionnés. La présente invention concerne plus particulièrement un tampon de polissage CMP chimiquement modifié, et un procédé de polissage mécano-chimique de dispositifs semiconducteurs perfectionnés, utilisant ce tampon.
Etat de la technique [0002] Dans la fabrication de circuits intégrés et d'autres dispositifs électroniques, de multiples couches de matériaux conducteurs, semiconducteurs et diélectriques sont déposées sur ou retirées d'une surface d'une galette de semiconducteur. De minces couches de matériaux conducteurs, semiconducteurs, et diélectriques peuvent être déposées par de nombreuses techniques de dépôt. Les techniques de dépôt classiques dans un traitement moderne comprennent le dépôt physique en phase vapeur (PVD), également connu comme pulvérisation cathodique, le dépôt chimique en phase vapeur (CVD), le dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma (PECVD), et le placage électrochimique (ECP).
[0003] Lorsque des couches de matériaux sont successivement déposées et retirées, la surface supérieure de la galette devient non plane. Comme le traitement du semiconducteur subséquent (par exemple métallisation) exige que la galette présente une surface plane, la galette doit être planarisée. La planarisation est utile pour éliminer une topographie de surface et des défauts de surface non souhaités, tels que des surfaces rugueuses, des matériaux agglomérés, une détérioration du réseau cristallin, des égratignures, et des couches ou matériaux pollués.
[0004] La planarisation mécano-chimique, ou polissage mécano-chimique (CMP), est une technique classique utilisée pour planariser des substrats, tels que des galettes de semiconducteurs. Dans un CMP classique, une galette est fixée sur un assemblage de support et positionnée en contact avec un tampon de polissage dans un appareil CMP. L'assemblage de support fournit une pression réglable à la galette, la pressant contre le tampon de polissage. Le tampon est déplacé (par exemple, mis en rotation) par rapport à la galette par une force de commande externe. Simultanément avec ceci, une composition chimique (suspension) ou autre solution de polissage est fourme entre la galette et le tampon de polissage. La surface de galette est ainsi polie et rendue plane par l'action chimique et mécanique de la surface du tampon et de la suspension.
[0005] En plus de la force de contact entre un tampon et des particules en suspension, les forces de surface agissent également entre la galette et les particules en suspension, et impactent la vitesse de retrait de matériau CMP.
[0006] La publication de la demande de brevet US N° 2017/0120416 décrit des articles de polissage présentant différentes régions de potentiel zêta sur toute la surface des articles de polissage. Lorsqu'une suspension active contient un abrasif présentant un potentiel zêta positif (par exemple, alumine), la surface de polissage peut être conçue pour présenter un potentiel zêta plus négatif par rapport aux autres régions de la surface de l'article de polissage pour attirer l'abrasif à l'interface entre l'article de polissage et l'interface liquide.
[0007] Le brevet US 9 484 212 décrit un procédé pour améliorer la sélectivité de retrait entre un matériau d'oxyde de silicium et un nitrure de silicium pour une couche de polissage dans un tampon de polissage CMP. Ceci est réalisé par certaines combinaisons des matières premières utilisées dans la composition de couche de polissage et en utilisant un abrasif de silice qui présente une charge de surface positive mesurée à un pH de polissage de 1 à 6.
[0008] WO2018021428 décrit des tampons de polissage présentant des potentiels zêta positifs. Les tampons de polissage sont constitués d'un polyuréthane d'amine tertiaire.
[0009] Il existe un besoin pour un tampon de polissage mécano-chimique amélioré présentant des performance et productivité de planarisation CMP supérieures. La présente invention satisfait ce besoin en fournissant un tampon de polissage CMP chimiquement modifié présentant un potentiel zêta positif consistant sur la surface entière, et un procédé couplant le tampon amélioré avec une suspension positivement chargée pour améliorer la performance de polissage.
RESUME DE LA DESCRIPTION [0010] Dans le procédé conforme à l’invention, on utilise un tampon de polissage mécanochimique (CMP) présentant un potentiel zêta positif pour polir un substrat choisi parmi au moins un d'une mémoire, un disque en silicium, du verre, et un substrat de semiconducteur, le tampon de polissage comprenant une couche de polissage ayant une composition et une surface de polissage, dans lequel la composition est un produit de réaction d'ingrédients, comprenant :
[0011] (a) un isocyanate polyfonctionnel ayant une moyenne d'au moins deux groupes isocyanate (NCO) n'ayant pas réagi par molécule ;
[0012] (b) un premier durcisseur consistant en un ammonium quaternaire substitué par au moins un hydroxyle ;
[0013] (c) un second durcisseur, dans lequel ledit second durcisseur est exempt d'ammonium quaternaire ; et [0014] (d) éventuellement, plusieurs microéléments ;
[0015] dans lequel ledit premier durcisseur est présent en une quantité supérieure ou égale à 50% en mole rapportée à la quantité molaire totale du premier durcisseur et du second durcisseur, et dans lequel le rapport stœchiométrique des groupes hydrogène réactif combinés dans les durcisseurs de (b) et (c) par rapport aux au moins deux groupes isocyanate (NCO) n'ayant pas réagi dans l'isocyanate polyfonctionnel de (a) est de 0,8 à 1,1 ; et [0016] dans lequel ledit potentiel zêta positif est consistant sur la surface du tampon de polissage entier, et est indépendant du pH sur un intervalle de pH de 2 à 12 en utilisant de l'acide nitrique ou de l'hydroxyde de potassium pour ajuster le pH d'eau désionisée.
[0017] Un mode de réalisation de l’invention consiste en un procédé de polissage mécanochimique d'un substrat, comprenant :
- la fourniture du substrat ;
- la fourniture d'une suspension de polissage comprenant de l'eau et un abrasif de silice ;
la fourniture d'un tampon de polissage mécano-chimique présentant un potentiel zêta positif, le tampon de polissage comprenant une couche de polissage ayant une composition, et une surface de polissage, dans lequel la composition est un produit de réaction d'ingrédients, comprenant :
(a) un isocyanate polyfonctionnel ayant une moyenne d'au moins deux groupes isocyanate (NCO) n'ayant pas réagi par molécule ;
(b) un premier durcisseur consistant en ammonium quaternaire substitué par au moins un hydroxyle ;
(c) un second durcisseur, dans lequel ledit second durcisseur est exempt d'ammonium quaternaire ; et, (d) éventuellement, plusieurs microéléments ;
dans lequel ledit premier durcisseur est présent en une quantité supérieure ou égale à 50% en mole rapportée à la quantité molaire totale du premier durcisseur et du second durcisseur, et dans lequel le rapport stœchiométrique des groupes hydrogène réactif combinés dans les durcisseurs de (b) et (c) par rapport aux au moins deux groupes isocyanate (NCO) n'ayant pas réagi dans l'isocyanate polyfonctionnel de (a) est de 0,8 à 1,1 ; et [0018] dans lequel ledit potentiel zêta positif est consistant sur la surface du tampon de polissage entier et est indépendant du pH sur un intervalle de pH de 2 à 12 en utilisant de l'acide nitrique ou de l’hydroxyde de potassium pour ajuster le pH d'eau désionisée ;
- la création d'un mouvement dynamique entre la surface de polissage et le substrat pour polir une surface du substrat ; et
- la distribution de la suspension de polissage sur le tampon de polissage mécanochimique à ou à proximité de l'interface entre la surface de polissage et le substrat.
[0019] Un autre mode de réalisation consiste en ce que le premier durcisseur contient au moins deux groupes hydroxyle par molécule.
[0020] Un autre mode de réalisation consiste en ce que le premier durcisseur contient au moins trois groupes hydroxyle par molécule.
[0021] Un autre mode de réalisation consiste en ce que le second durcisseur comprend une amine.
[0022] Un autre mode de réalisation consiste en ce que le second durcisseur contient moins de 0,1% en masse d'amine tertiaire.
[0023] Un autre mode de réalisation consiste en ce que l'amine est une amine aromatique.
[0024] Un autre mode de réalisation consiste en ce que l'amine aromatique est la
4,4'-méthylènebis (2-chloroaniline) (MB OCA).
[0025] Un autre mode de réalisation consiste en ce que l'ammonium quaternaire est le méthylsulfate de tris(2-hydroxyéthyl)méthylammonium.
[0026] Un autre mode de réalisation consiste en ce que l'ammonium quaternaire est le chlorure de (2,3-dihydroxypropyl)triméthylammonium.
[0027] Un autre mode de réalisation consiste en ce que le potentiel zêta se trouve dans l'intervalle de +90 à +160 mV.
[0028] Un autre mode de réalisation consiste en ce que l'abrasif de silice présente une charge de surface positive mesurée à un pH de polissage de 1 à 6.
[0029] Un mode de réalisation encore différent consiste en ce que la suspension de polissage présente un pH de 3-5.
[0030] Ceux-ci et d’autres aspects et avantages des présents modes de réalisation seront plus facilement compris par l'homme de l'art à partir d'une lecture de la description détaillée suivante. Certains aspects des modes de réalisation décrits qui sont décrits ci-dessus et ci-dessous comme modes de réalisation séparés, à des fins de clarté, peuvent également être combinés entre eux sous un seul mode de réalisation. Au contraire, différents aspects des modes de réalisation décrits qui sont décrits dans le contexte d'un seul mode de réalisation peuvent également être présents séparément ou dans une souscombinaison quelconque.
Description des modes de réalisation [0031] Sauf indication contraire, tous les termes techniques et scientifiques utilisés ici présentent des significations classiquement comprises par l'homme de l'art dans le domaine auquel la description s'adresse.
[0032] Sauf indication contraire, tous les pourcentages, parties, rapports, etc., sont en masse.
[0033] Lorsqu'une quantité, une concentration, ou une autre valeur ou paramètre est donnée comme soit un intervalle, un intervalle préféré soit une liste de valeurs préférées supérieures et valeurs préférées inférieures, ceci doit être compris comme décrivant spé cifiquement tous les intervalles formés à partir de toute paire de limite d'intervalle supérieure ou valeur préférée quelconque et de toute limite d’intervalle inférieure ou valeur préférée quelconque, que les intervalles soient séparément décrits ou non. Lorsqu’un intervalle de valeurs numériques est cité, sauf indication contraire, l'intervalle est destiné à inclure les points limites de celui-ci, et tous les nombres entiers et fractions dans l'intervalle.
[0034] Sauf indication contraire, les conditions de température et pression sont la température ambiante et la pression atmosphérique. Tous les intervalles cités sont inclusifs et combinables.
[0035] Sauf indication contraire, tout terme contenant des parenthèses fait référence, de manière alternative, au terme global comme si aucune parenthèse n'était présente et au terme sans celles-ci, et aux combinaisons de chaque alternative. Le terme (poly)isocyanate fait ainsi référence à isocyanate, polyisocyanate, ou mélanges de ceux-ci.
[0036] Comme utilisé ici, le terme ASTM fait référence aux publications de ASTM International, West Conshohocken, PA.
[0037] Comme utilisé ici, sauf indication contraire, le terme masse moléculaire ou masse moléculaire moyenne indique une masse de formule pour un matériau donné comme cité par son fabricant. Une masse moléculaire moyenne fait référence à la masse moléculaire citée pour une distribution de molécules dans un matériau donné, par exemple une distribution polymère.
[0038] Comme utilisé ici, le terme stœchiométrie d'un mélange réactionnel fait référence au rapport d'équivalents molaires de groupes NCO au nombre d'équivalents molaires de groupes OH dans un mélange réactionnel donné.
[0039] Comme utilisé ici, le terme polyisocyanate indique tout groupe isocyanate contenant une molécule présentant trois groupes isocyanate ou plus, incluant des groupes isocyanate séquencés.
[0040] Comme utilisé ici, le terme polyuréthanes fait référence à des produits de polymérisation d'isocyanates difonctionnels ou polyfonctionnels, par exemple polyéther urées, polyisocyanurates, polyuréthanes, polyurées, polyuréthane urées, copolymères de ceux-ci et mélanges de ceux-ci.
[0041] Comme utilisé ici, le terme mélange réactionnel inclut des additifs non-réactifs, tels que des microéléments et des additifs pour abaisser la dureté à l'état humide (Shore D ou Shore A selon ASTM D2240-15 (2015)) d'un produit de réaction de polyuréthane dans le tampon de polissage.
[0042] Comme utilisé ici, le terme galette de semiconducteur est destiné à englober un substrat semiconducteur, tel qu'un semiconducteur sans motif ou présentant un motif, un dispositif semiconducteur, différents assemblages pour différents niveaux d'interconnexion, incluant une galette à puce unique ou une galette à puces multiples, un substrat pour une diode émettant de la lumière (LED), ou d'autres assemblages exigeant des connexions de brasage.
[0043] Comme utilisé ici, le terme substrat semiconducteur est défini pour indiquer toute construction comprenant un matériau semiconducteur. Un substrat semiconducteur inclut des dispositifs semiconducteurs et tout substrat présentant une ou plusieurs couches ou structures semiconductrices qui incluent des portions actives ou fonctionnelles de dispositifs semiconducteurs.
[0044] Comme utilisé ici, le terme dispositif semiconducteur fait référence à un substrat semiconducteur sur lequel au moins un dispositif microélectronique a été ou est fabriqué.
[0045] Comme utilisé ici, les termes dureté Shore D et dureté Shore A sont les valeurs de dureté d'un matériau donné comme mesurées après une période de temps donné selon ASTM D2240-15 (2015), Standard Test Method for Rubber Property Durometer Hardness (Méthode de test standard pour propriété de caoutchouc-dureté de duromètre). On a mesuré la dureté sur un dispositif de test de dureté Rex Hybrid (Rex Gauge Company, Inc., Buffalo Grove, IL), équipé, respectivement, d'une sonde D ou A. On a empilé quatre échantillons et on les a mélangés pour chaque mesure de dureté ; et on a conditionné chaque spécimen testé en le plaçant dans une humidité relative de 50 pourcent pendant cinq jours à 23°C avant le test et en utilisant la méthodologie indiquée dans ASTM D2240-15 (2015) pour améliorer la répétabilité des tests de dureté.
[0046] Comme utilisé ici, le terme DS ou densité spécifique fait référence au rapport masse/volume d'une découpe rectangulaire d'un tampon ou d'une couche de polissage selon la présente invention.
[0047] Comme utilisé ici, le terme MBOCA indique la 4,4'-méthylènebis(2-chloroamhne), une aniline disponible dans le commerce.
[0048] Comme utilisé ici, le terme MCDEA indique le bis(4-amino-2-chloro-3,5-diéthylphényl)méthane, une aniline disponible dans le commerce.
[0049] Comme utilisé ici, le terme MTEOA MeOSO3 indique le méthylsulfate de tris(2-hydroxyéthyl)méthylammomum, ou Basionic FS-01 ou Efka® 106783, un ammonium quaternaire disponible dans le commerce chez BASF.
[0050] Sauf indication contraire, les produits chimiques ci-dessus ont été obtenus chez Aldrich (Milwaukee, WI) ou d'autres fournisseurs similaires de produits chimiques de laboratoire.
[0051] De plus, les références au singulier peuvent également inclure le pluriel (par exemple un peut faire référence à un, ou un ou plusieurs) à moins que le contexte ne cite spé7 cifiquement autre chose.
[0052] Il a été trouvé de manière surprenante que la combinaison d'au moins 50% en mole (rapporté à la quantité molaire totale de durcisseurs) d'un ammonium quaternaire substitué par au moins un hydroxyle en tant que durcisseur pour réagir avec un isocyanate polyfonctionnel présentant au moins deux groupes (NCO) isocyanate n'ayant pas réagi par molécule résulte en une couche de polissage de polyuréthane présentant un potentiel zêta positif sur la surface entière, et que le potentiel zêta positif sur la surface de la couche de polissage n'est pas affecté par le pH. Comme les substrats de semiconducteurs continuent à évoluer avec une complexité croissante, il existe un besoin pour des tampons de polissage CMP avec de meilleurs aspects qui permettent un meilleur taux de retrait. Le tampon CMP fourni par la présente invention offre un autre outil ayant une meilleure vitesse de retrait pour permettre la fabrication de substrats bien plus complexes. Les substrats appropriés pour la présente invention comprennent une mémoire, un disque en silicium, du verre, une galette semiconductrice, et un substrat semiconducteur mais ne sont pas limités à ceux-ci.
[0053] La composition de couche de polissage de la couche de polissage dans le tampon de polissage mécano-chimique fourni dans la présente invention est un produit de réaction de polyuréthane d'ingrédients, comprenant : (a) un isocyanate polyfonctionnel ayant une moyenne d'au moins deux groupes isocyanate (NCO) n'ayant pas réagi par molécule ; (b) un premier durcisseur consistant en un ammonium quaternaire substitué par au moins un hydroxyle ; (c) un second durcisseur, dans lequel ledit second durcisseur est exempt d'ammonium quaternaire ; et (d) éventuellement, plusieurs microéléments ; dans lequel ledit premier durcisseur est présent en une quantité supérieure ou égale à 50% en mole (encore mieux supérieure à 55% en mole ; bien mieux encore de 60% en mole à 75% en mole) rapportée à la quantité molaire totale du premier durcisseur et du second durcisseur, et dans lequel le rapport stœchiométrique des groupes hydrogène réactif combinés dans les durcisseurs de (b) et (c) par rapport aux au moins deux groupes isocyanate (NCO) n'ayant pas réagi dans l'isocyanate polyfonctionnel de (a) est de 0,8 à 1,1 ; et dans lequel ledit potentiel zêta positif est consistant sur la surface du tampon de polissage entier, et est indépendant du pH sur un intervalle de pH de 2 à 12 (de préférence, 3 à 8 ; de préférence encore 4 à 6) en utilisant de l'acide nitrique ou de l'hydroxyde de potassium pour ajuster le pH d'eau désionisée.
[0054] L'isocyanate polyfonctionnel présentant une moyenne d'au moins deux groupes isocyanate (NCO) n'ayant pas réagi par molécule est de préférence un produit de réaction d'ingrédients, incluant : (i) un isocyanate polyfonctionnel aliphatique ; et, (ii) un polyol de prépolymère. L'isocyanate polyfonctionnel ayant une moyenne d'au moins deux groupes isocyanate (NCO) n'ayant pas réagi par molécule est encore mieux un produit de réaction d'ingrédients, incluant : (i) un isocyanate polyfonctionnel aliphatique, dans lequel l'isocyanate polyfonctionnel aliphatique est choisi dans le groupe consistant en diisocyanate d'isophorone (IPDI) ; hexaméthylène-l,6-diisocyanate (HDI) ; 4,4-méthylènebis(cyclohexyl isocyanate) (Hi2-MDI) ; diisocyanate de
1.4- cyclohexane ; diisocyanate de 1,3-cyclohexane ; diisocyanate de 1,2-cyclohexane ; diisocyanate de 2,2,4-triméthylhexaméthylène ; diisocyanate de
2.4.4- triméthylhexaméthylène ; l,4-bis(isocyanatométhyl)cyclohexane ;
l,3-bis(isocyanatométhyl)cyclohexane et des mélanges de ceux-ci ; et, (ii) un polyol de prépolymère, dans lequel le polyol de prépolymère est choisi dans le groupe consistant en diols, polyols, polyol diols, copolymères de ceux-ci, et mélanges de ceux-ci. L'isocyanate polyfonctionnel ayant une moyenne d’au moins deux groupes isocyanate (NCO) n'ayant pas réagi par molécule est de préférence encore un produit de réaction d'ingrédients incluant : (i) un isocyanate polyfonctionnel aliphatique, dans lequel l'isocyanate polyfonctionnel aliphatique est le 4,4-méthylènebis(cyclohexylisocyanate) (Hi2-MDI) ; et, (ii) un polyol de prépolymère, dans lequel le polyol de prépolymère est choisi dans le groupe consistant en diols, polyols, polyol diols, copolymères de ceuxci, et mélanges de ceux-ci.
[0055] Le polyol de prépolymère est de préférence choisi dans le groupe consistant en polyéther polyols (par exemple, poly(oxytétraméthylène)glycol, poly(oxypropylène)glycol, poly(oxyéthylène)glycol) ; polycarbonate polyols ; polyester polyols ; polycaprolactone polyols ; mélanges de ceux-ci ; et, mélanges de ceux-ci avec un ou plusieurs polyols de faible masse moléculaire choisis dans le groupe consistant en éthylène glycol ; 1,2-propylène glycol ; 1,3-propylène glycol ;
1.2- butanediol ; 1,3-butanediol ; 2-méthyl-l,3-propanediol ; 1,4-butanediol ; néopentyl glycol ; 1,5-pentanediol ; 3-méthyl-l,5-pentanediol ; 1,6-hexanediol ; diéthylène glycol ; dipropylène glycol ; et, tripropylène glycol. Le polyol de prépolymère est encore mieux choisi dans le groupe consistant en au moins un de polytétraméthylène éther glycol (PTMEG) ; polypropylène éther glycols (PPG), et polyéthylène éther glycols (PEG) ; éventuellement, mélangé avec au moins un polyol de faible masse moléculaire choisi dans le groupe consistant en éthylène glycol ; 1,2-propylène glycol ;
1.3- propylène glycol ; 1,2-butanediol ; 1,3-butanediol ; 2-méthyl-l,3-propanediol ;
1.4- butanediol ; néopentyl glycol ; 1,5-pentanediol ; 3-méthyl-l,5-pentanediol ; 1,6-hexanediol ; diéthylène glycol ; dipropylène glycol ; et, tripropylène glycol.
[0056] L'isocyanate polyfonctionnel ayant une moyenne d'au moins deux groupes isocyanate (NCO) n'ayant pas réagi par molécule est de préférence un prépolymère d'uréthane à terminaison isocyanate ayant de 5,5 à 11,5% en masse (de préférence, de 6 à 11% en masse ; de préférence de 7 à 10,5% en masse ; de préférence de 7,25 à 10,5% en masse) de groupes isocyanate (NCO) n'ayant pas réagi.
[0057] Le premier durcisseur, le durcisseur d'ammonium quaternaire, contient de préférence deux groupes hydroxyle par molécule. Le durcisseur d'ammonium quaternaire contient de préférence encore trois groupes hydroxyle par molécule. Le durcisseur d'ammonium quaternaire contient de préférence un halogénure, sulfate ou nitrate en tant que contre ion. Le durcisseur d'ammonium quaternaire présente de préférence une masse moléculaire dans l'intervalle de 100-500 g/mol. Des exemples de durcisseurs d'ammonium quaternaire disponibles dans le commerce comprennent Basionic FS-01, ou le méthylsulfate de tris(2-hydroxyéthyl)méthylammonium, chez BASF, le chlorure de (2,3-dihydroxypropyl)triméthylammonium, et le chlorure de dodécylbis(2-hydroxyéthyl)méthylammonium.
[0058] Le second durcisseur est de préférence une amine. Le second durcisseur contient de préférence encore mieux moins de 0,1% en masse d'amine tertiaire. Le second durcisseur est encore mieux une amine aromatique. Le second durcisseur présente de préférence une masse moléculaire dans l'intervalle de 100-500 g/mol. Des exemples de durcisseurs d'amines aromatiques disponibles dans le commerce comprennent MBOCA, et MCDEA.
[0059] Le second durcisseur inclut également des durcisseurs de polyols amorcés par une amine aliphatique, par exemple, Voranol 800, un durcisseur de polyéther polyol amorcé par une amine aliphatique.
[0060] Le premier durcisseur est de préférence présent dans une quantité supérieure ou égale à 50% en mole (encore mieux supérieur à 55% en mole ; bien mieux encore de 60% en mole à 75% en mole) rapportée à la quantité molaire totale du premier durcisseur et du second durcisseur, et dans lequel le rapport stœchiométrique des groupes hydrogène réactif combinés dans les durcisseurs par rapport à au moins deux groupes isocyanate (NCO) n'ayant pas réagi dans l'isocyanate polyfonctionnel de (a) est de 0,8 à 1,1. La présence du premier durcisseur dans les quantités décrites ci-dessus permet la formation d'une couche de polissage qui présente un potentiel zêta positif consistant sur la surface entière. A l'extérieur de l'intervalle décrit, des quantités insuffisantes du premier durcisseur occasionnent le fait que le potentiel zêta varie d'endroit à endroit dans la couche de polissage alors que des quantités excessives du premier durcisseur occasionnent une séparation de phase de matière dans la couche de polissage.
[0061] Les plusieurs microéléments sont de préférence choisis parmi des bulles de gaz piégé, des matériaux polymères à noyaux creux, des matériaux solubles dans l'eau et un matériau de phase insoluble (par exemple huile minérale). Les plusieurs microéléments sont encore mieux choisis parmi des bulles de gaz piégé et des matériaux polymères à noyaux creux. Les plusieurs microéléments présentent de préférence un diamètre moyen en masse inférieur à 150 pm (encore mieux inférieur à 50 pm ; bien mieux encore de 10 à 50 pm). Les plusieurs microéléments comprennent de préférence des microballons polymères avec des parois soit en polyacrylonitrile, soit en un copolymère de polyacrylonitrile (par exemple, Expancel® chez Akzo Nobel). Les plusieurs microéléments sont de préférence incorporés dans la composition de couche de polissage à une porosité de 0 à 35% en volume (encore mieux une porosité de 10 à 25% en volume). Les plusieurs microéléments sont de préférence distribués d'un bout à l'autre de la composition de couche de polissage.
[0062] Le procédé de polissage mécano-chimique d'un substrat de la présente invention comprend : la fourniture du substrat ; la fourniture d'une suspension de polissage comprenant de l'eau et un abrasif de silice ; la fourniture d'un tampon de polissage mécano-chimique ayant un potentiel zêta positif, le tampon de polissage comprenant une couche de polissage ayant une composition, et une surface de polissage, dans lequel la composition est un produit de réaction d'ingrédients, comprenant : (a) un isocyanate polyfonctionnel ayant une moyenne d'au moins deux groupes isocyanate (NCO) n'ayant pas réagi par molécule ; (b) un premier durcisseur consistant en un ammonium quaternaire substitué par au moins un hydroxyle ; (c) un second durcisseur, dans lequel ledit second durcisseur est exempt d'ammonium quaternaire ; et, (d) éventuellement, plusieurs microéléments ; dans lequel ledit premier durcisseur est présent en une quantité supérieure ou égale à 50% en volume rapportée à la quantité molaire totale du premier durcisseur et du second durcisseur, et dans lequel le rapport stoechiométrique des groupes hydrogène réactif combinés dans les durcisseurs de (b) et (c) par rapport aux au moins deux groupes isocyanate (NCO) n'ayant pas réagi dans l'isocyanate polyfonctionnel de (a) est de 0,8 à 1,1 ; et dans lequel le potentiel zêta positif est consistant sur la surface du tampon de polissage entier et est indépendant du pH sur un intervalle de pH de 2 à 12 en utilisant de l'acide nitrique ou de l’hydroxyde de potassium pour ajuster le pH d'eau désionisée ; la création d'un mouvement dynamique entre la surface de polissage et le substrat pour polir une surface du substrat ; et la distribution de la suspension de polissage sur le tampon de polissage mécanochimique à ou à proximité de l'interface entre la surface de polissage et le substrat.
[0063] De préférence, dans le procédé de polissage mécano-chimique d'un substrat de la présente invention, le substrat fourni comprend un oxyde de silicium. Encore mieux, dans le procédé de polissage mécano-chimique d'un substrat de la présente invention, le substrat fourni est un substrat semiconducteur comprenant un oxyde de silicium. De préférence encore, dans le procédé de polissage mécano-chimique d'un substrat de la présente invention, le substrat fourni est un substrat semiconducteur comprenant un oxyde de silicium et un nitrure de silicium. De préférence encore, dans le procédé de polissage mécano-chimique d'un substrat de la présente invention, le substrat fourni est un substrat semiconducteur comprenant au moins un élément oxyde de silicium et au moins un élément nitrure de silicium ; dans lequel le au moins un élément oxyde de silicium et le au moins un élément nitrure de silicium sont exposés à la surface de polissage et à la suspension de polissage pendant le polissage mécano-chimique ; et, dans lequel au moins une certaine quantité du au moins un élément oxyde de silicium et du au moins un élément nitrure de silicium est retirée de la surface.
[0064] De préférence, dans le procédé de polissage mécano-chimique d'un substrat de la présente invention, la suspension de polissage fournie comprend : de l'eau et un abrasif de silice ; dans lequel l'abrasif de silice présente une charge de surface positive mesurée à un pH de polissage de 1 à 6 (de préférence, de 2 à 5 ; encore mieux, de 2,5 à ; bien mieux encore, de 2,75 à 4,75). Encore mieux, dans le procédé de polissage mécano-chimique d'un substrat de la présente invention, la suspension de polissage fournie, comprend : de l'eau ; et, de 0,1 à 6% en masse d'abrasif de silice ; et dans lequel l'abrasif de silice présente une charge de surface positive mesurée à un pH de polissage de 1 à 6 (de préférence, de 2 à 5 ; encore mieux, de 2,5 à 5 ; bien mieux encore, de 2,75 à 4,75). Bien mieux encore, dans le procédé de polissage mécanochimique d'un substrat de la présente invention, la suspension de polissage fournie, comprend : de l'eau ; et, de 0,5 à 5% en masse d'un abrasif de silice ; dans lequel l'abrasif de silice présente une charge de surface positive mesurée à un pH de polissage de 1 à 6 (de préférence, de 2 à 5 ; encore mieux, de 2,5 à 5 ; bien mieux encore, de 2,75 à 4,75). De préférence encore, dans le procédé de polissage mécano-chimique d'un substrat de la présente invention, la suspension de polissage fournie, comprend : de l'eau ; et, de 0,75 à 2% en masse d'un abrasif de silice ; dans lequel l'abrasif de silice présente une charge de surface positive mesurée à un pH de polissage de 1 à 6 (de préférence, de 2 à 5 ; encore mieux, de 2,5 à 5 ; bien mieux encore, de 2,75 à 4,75).
[0065] De préférence, dans le procédé de polissage mécano-chimique d'un substrat de la présente invention, l'eau contenue dans la suspension de polissage fournie est de préférence une d'eau désionisée et distillée pour limiter les impuretés incidentes.
[0066] De préférence, dans le procédé de polissage mécano-chimique d'un substrat de la présente invention, l'abrasif de silice contenu dans la suspension de polissage fournie est un abrasif de silice colloïdale ; dans lequel l'abrasif de silice colloïdale présente une charge de surface positive mesurée à un pH de polissage de 1 à 6 (de préférence, 2 à 5 ; encore mieux, 2,5 à 5 ; bien mieux encore, 2,75 à 4,75). De préférence encore, dans le procédé de polissage mécano-chimique d'un substrat de la présente invention, l'abrasif de silice contenu dans la suspension de polissage fournie est un abrasif de silice colloïdale présentant une taille moyenne de particule de < 100 nm comme mesurée par des techniques de diffusion dynamique de la lumière; dans lequel l'abrasif de silice colloïdale présente une charge de surface positive mesurée à un pH de polissage de 1 à (de préférence, 2 à 5 ; encore mieux, 2,5 à 5 ; bien mieux encore, 2,75 à 4,75). De préférence encore, dans le procédé de polissage mécano-chimique d'un substrat de la présente invention, l'abrasif de silice contenu dans la suspension de polissage fournie est un abrasif de silice colloïdale présentant une taille moyenne de particule de 5 à 100 nm (encore mieux, 10 à 60 nm ; bien mieux encore, 20 à 60 nm) comme mesurée par des techniques de dispersion de lumière dynamique ; dans lequel l'abrasif de silice colloïdale présente une charge de surface positive mesurée à un pH de polissage de 1 à 6 (de préférence, 2 à 5 ; encore mieux, 2,5 à 5 ; bien mieux encore, 2,75 à 4,75).
[0067] De préférence, dans le procédé de polissage mécano-chimique d'un substrat de la présente invention, la suspension de polissage fournie présente un pH de polissage de 1 à 6. De préférence encore, dans le procédé de polissage mécano-chimique d'un substrat de la présente invention, la suspension de polissage fournie présente un pH de polissage de 2 à 5. De préférence encore, dans le procédé de polissage mécanochimique d'un substrat de la présente invention, la suspension de polissage fournie présente un pH de polissage de 2,5 à 5. De préférence encore, dans le procédé de polissage mécano-chimique d'un substrat de la présente invention, la suspension de polissage fournie présente un pH de polissage de 2,75 à 4,75.
[0068] De préférence, dans le procédé de polissage mécano-chimique d'un substrat de la présente invention, la suspension de polissage fournie comprend de plus un additif supplémentaire choisi dans le groupe consistant en dispersants, tensioactifs, tampons, agents anti-mousse et biocides.
[0069] La surface de polissage est de préférence adaptée pour polir le substrat en dotant la surface de polissage d’une macrotexture. La surface de polissage est encore mieux adaptée pour polir le substrat en communiquant à la surface de polissage une macrotexture, dans laquelle la macrotexture est choisie parmi au moins une de perforations et rainures. Des perforations peuvent s'étendre à partir d'une partie ou de la totalité de la surface de polissage à travers une épaisseur de la couche de polissage. Des rainures sont de préférence disposées sur la surface de polissage de sorte que lors de la rotation du tampon de polissage mécano-chimique pendant le polissage, au moins une rainure balaye la surface du substrat qui est polie. La surface de polissage présente de préférence une macrotexture incluant au moins une rainure choisie dans le groupe consistant en rainures courbées, rainures linéaires et combinaisons de celles-ci.
[0070] La surface de polissage est de préférence adaptée pour polir le substrat en dotant la surface de polissage d’une macrotexture, dans laquelle la macrotexture comprend un motif de rainures formé dans la couche de polissage à la surface de polissage. Le motif de rainures comprend de préférence plusieurs rainures. Le motif de rainures est de préférence encore choisi parmi une conception de rainures. La conception de rainures est de préférence choisie dans le groupe consistant en rainures concentriques (qui peuvent être circulaires ou spirales), rainures courbées, rainures hachurées (par exemple disposées comme une grille X-Y sur la surface de tampon), autres conceptions régulières (par exemple, hexagones, triangles), motifs de type bande de roulement de pneu, conceptions irrégulières (par exemple motifs de fractales), et combinaisons de ceux-ci. La conception de rainures est encore mieux choisie dans le groupe consistant en rainures aléatoires, rainures concentriques, rainures spirales, rainures hachurées, rainures de grille X-Y, rainures hexagonales, rainures triangulaires, rainures de fractales, et combinaisons de celles-ci. La surface de polissage présente encore mieux un motif de rainures spirales formé dans celle-ci. Le profil de rainure est de préférence choisi à partir de parois rectangulaires avec côtés droits ou la section transversale de rainure peut être en forme de V, forme de U, dents de scie, et combinaisons de celles-ci.
[0071] Le tampon de polissage mécano-chimique fourni par le procédé de la présente invention présente de préférence une couche de polissage avec une épaisseur moyenne de 20 (0,508 mm) à 150 mils (3,81mm) (encore mieux de 30 (0,762 mm) à 125 mils (3,175 mm) ; bien mieux encore de 40 (1,016 mm) à 120 mils (3,048 mm)).
[0072] Le tampon de polissage mécano-chimique fourni par le procédé de la présente invention présente une couche de polissage qui peut être fournie dans les deux configurations poreuses et non poreuses (c'est-à-dire non remplies). Le tampon de polissage mécano-chimique fourni dans le procédé de la présente invention présente de préférence une couche de polissage avec une densité de > 0,6 g/cm3 comme mesurée selon ASTM DI622. Encore mieux, le tampon de polissage mécano-chimique fourni par le procédé de la présente invention, il présente une couche de polissage avec une densité de 0,7 à 1,1 g/cm3 (encore mieux, 0,75 à 1,0 ; bien mieux encore, 0,75 à 0,95) comme mesurée selon ASTM DI622.
[0073] Le tampon de polissage mécano-chimique fourni par le procédé de la présente invention présente de préférence une couche de polissage avec une dureté Shore D de 10 à 60 comme mesurée selon ASTM D2240. Le tampon de polissage mécanochimique fourni par le procédé de la présente invention présente encore mieux une couche de polissage avec une dureté Shore D de 15 à 50 (encore mieux de 20 à 40) comme mesurée selon ASTM D2240.
[0074] Le tampon de polissage mécano-chimique fourni par le procédé de la présente invention présente de préférence une couche de polissage avec un allongement à la rupture de 100 à 500% (encore mieux, 200 à 450% ; bien mieux encore, 300 à 400%) comme mesuré selon ASTM D412.
[0075] Le tampon de polissage mécano-chimique fourni par le procédé de la présente invention présente de préférence une couche de polissage avec une résistance de 10 à 50 MPa (De préférence encore, de 15 à 40 MPa ; De préférence encore, de 20 à 30 MPa) comme mesurée selon ASTM D1708-10.
[0076] Le tampon de polissage mécano-chimique fourni par le procédé de la présente invention présente de préférence une couche de polissage avec une résistance à la traction de 5 à 35 MPa (encore mieux, 7,5 à 20 MPa ; bien mieux encore, de 10 à 15 MPa) comme mesurée selon ASTM D1708-10.
[0077] Le tampon de polissage mécano-chimique fourni par le procédé de la présente invention est de préférence adapté pour être mis en interface avec une platine d'une machine de polissage. Le tampon de polissage mécano-chimique fourni par le procédé de la présente invention est encore mieux adapté pour être fixé à la platine d'une machine de polissage. Le tampon de polissage mécano-chimique fourni par le procédé de la présente invention est bien mieux encore conçu pour être fixé à la platine en utilisant au moins un d'un adhésif sensible à la pression et du vide. Le tampon de polissage mécano-chimique fourni par le procédé de la présente invention comprend de plus de préférence un adhésif de platine, dans lequel l'adhésif de platine est disposé sur un côté du tampon de polissage mécano-chimique opposé à la surface de polissage.
[0078] Le tampon de polissage mécano-chimique fourni par le procédé de la présente invention comprend de plus de préférence au moins une couche supplémentaire mise en interface avec la couche de polissage. Le tampon de polissage mécano-chimique fourni par le procédé de la présente invention comprend de plus de préférence une couche de base compressible collée à la couche de polissage. La couche de base compressible améliore de préférence la conformité de la couche de polissage à la surface du substrat qui est polie. La couche de base compressible est de préférence collée à la couche de polissage via un adhésif à empilement intercalé entre la couche de base compressible et la couche de polissage. L'adhésif à empilement est de préférence choisi dans le groupe consistant en un adhésif sensible à la pression, un adhésif thermofusible, un adhésif de contact et des combinaisons de ceux-ci. L'adhésif à empilement est de préférence encore choisi dans le groupe consistant en un adhésif sensible à la pression et un adhésif thermofusible. L'adhésif à empilement est de préférence encore un adhésif thermofusible réactif.
[0079] Une étape importante dans des opérations de polissage de substrat est la détermination d'un point limite au procédé. Une méthode in situ classique pour la détection du point limite implique la fourniture d'un tampon de polissage avec une fenêtre, laquelle est transparente pour choisir des longueurs d'onde de lumière. Pendant le polissage, un faisceau de lumière est dirigé à travers la fenêtre vers la surface de galette, où il est réfléchi et revient à travers la fenêtre vers un détecteur (par exemple un spectrophotomètre). Sur la base du signal de retour, les propriétés de la surface de substrat (par exemple, l'épaisseur de films sur son dessus) peuvent être déterminées pour la détection du point limite. Afin de faciliter de telles méthodes de points limites sur la base de la lumière, le tampon de polissage mécano-chimique fourni par le procédé de la présente invention comprend de plus éventuellement une fenêtre de détection de point limite. La fenêtre de détection de point limite est de préférence choisie parmi une fenêtre intégrale incorporée dans la couche de polissage ; et, un bloc de fenêtre de détection de point limite à bouchon en place incorporé dans le tampon de polissage mécano-chimique fourni.
[0080] Le procédé de polissage mécano-chimique d'un substrat de la présente invention, comprend de plus de préférence : la fourniture d'une machine de polissage présentant une platine rotative, une tête rotative et un conditionneur rotatif ; dans lequel la couche de polissage est fixée à la platine rotative ; dans lequel le substrat est fixé à la tête rotative ; dans lequel la platine rotative tourne à une vitesse de platine de 93 tours par minute ; dans lequel la tête rotative tourne à une vitesse de tête de 87 tours par minute ; dans lequel le substrat est pressé contre la surface de polissage de la couche de polissage avec une force descendante de 3 psi (20,684 KPa); dans lequel la suspension de polissage est fournie à la surface de polissage à un débit de 200 mL/min.
[0081] Le procédé de polissage mécano-chimique d'un substrat de la présente invention comprend de plus de préférence : la fourniture d'une machine de polissage présentant une platine rotative, une tête rotative et un conditionneur rotatif ; dans lequel la couche de polissage est fixée à la platine rotative ; dans lequel le substrat est fixé à la tête rotative ; dans lequel la platine rotative tourne à une vitesse de platine de 93 tours par minute ; dans lequel la tête rotative tourne à une vitesse de tête de 87 tours par minute ; dans lequel le substrat est pressé contre la surface de polissage de la couche de polissage avec une force descendante de 3 psi (20,684 KPa); dans lequel la suspension de polissage est fournie à la surface de polissage à un débit de 200 mL/min ; dans lequel le conditionneur rotatif est un disque abrasif de diamant ; dans lequel la surface de polissage est abrasée en utilisant le conditionneur rotatif ; dans lequel le conditionneur rotatif est pressé contre la surface de polissage avec une force de conditionneur de 7 livres (3,2 Kg) perpendiculaire à la surface de polissage.
[0082] Les exemples suivants illustrent la présente invention sans cependant la limiter à ceux-ci.
Exemples [0083] On a formé des plaques comprenant le produit de réaction des formulations de mélanges réactionnels comme données dans le tableau 1 ci-dessous, en coulant les mélanges réactionnels indiqués comme donnés dans le tableau 1, ci-dessous, dans un récipient rectangulaire revêtu de polytétrafluoroéthylène (PTFE) comme un moule de largeur 4 7/8 (12,4 cm) x longueur 7 1/2 (19,1 cm) avec une ouverture et cavité de 1 cm pour former des plaques pour test mécanique. L'Exemple 1 et le témoin ont utilisé LF750D, un prépolymère à base de PTMEG chez Lanxess, en tant que prépolymère de polyisocyanate. L'Exemple 2 a utilisé un mélange de LF750D et Isonate™ 181, un pré polymère de diisocyanate de méthylènediphényle modifié (MDI) chez DOW, comme le prépolymère de polyisocyanate. On a versé les mélanges réactionnels dans le moule de récipient avec une lame revêtue de PTFE introduite avant le durcissement, produisant par-là 2 plaques chacune d'une épaisseur de 0,065 (0,17 cm) à 0,090 (0,23 cm). Des couches de polissage comprenant le produit de réaction des mélanges réactionnels mentionné dans le tableau 1 ci-dessous ont été étirées sur une plaque d'aluminium carrée plane revêtue de PTFE ayant les dimensions d'au moins 25 (63,5 cm) x 25 (63,5 cm) x 1/4 (0,635 cm), puis ont été nivelées avec une barre d'étirage, puis durcies et poinçonnées pour fabriquer des tampons qui présentent un diamètre de 50,8 cm (20) et un fond plat, lesquels ont ensuite été surfacés et rainurés comme étudié, ci-dessous, pour une utilisation dans la fabrication de tampons de polissage ou couches de polissage.
[0084] On a utilisé un procédé bi-constituant pour former chaque mélange réactionnel. Le prépolymère de polyisocyanate indiqué ou un mélange de polyisocyanates, et les microéléments éventuels sont un constituant. On a chauffé ce constituant à 65 °C pour assurer une fluidité adéquate. Le durcisseur combiné (par exemple, MTEOA MeOSO3 et MBOCA) est un autre constituant. Les trois échantillons contenaient la même stœchiométrie molaire entre le durcisseur combiné et NCO comme indiqué dans le tableau
1. On a mélangé les deux constituants ensemble en utilisant une tête de mélange à cisaillement élevé. Après la sortie de la tête de mélange, on a distribué le mélange réactionnel sur une durée de 2 à 5 minutes dans le moule ou sur la plaque, et on l'a laissé gélifier pendant 15 minutes avant de placer le moule ou la plaque dans un four de durcissement. On a ensuite durci le matériau indiqué dans le four de durcissement en utilisant le cycle suivant : une rampe de 30 minutes à partir de la température ambiante jusqu'à un point de réglage de 104°C, puis le maintien pendant 15,5 heures à 104°C, et puis une rampe de 2 heures de 104°C à 21 °C.
[0085] On a analysé les plaques de matières moulées à partir des mélanges réactionnels indiqués dans les Exemples 1 et 2 pour déterminer leur potentiel zêta.
[0086] On a retiré les feuilles de polyuréthane durcies du moule, et on les a surfacées et rainurées (découpées en utilisant un tour) pour former une couche de polissage d'épaisseur d'approximativement 2,0 mm (80 mils) ayant un motif de rainures 1010, avec une profondeur de rainure de 0,76 mm. On a ensuite empilé chaque couche de polissage rainurée résultante sur un sous-tampon SP2150™ (0,762 mm, mousse de polyuréthane (PU), Dow Chemical Company) en utilisant un adhésif de platine CR-Π™ sensible à la pression pour former un tampon de polissage. On a utilisé les tampons ainsi préparés pour les études de polissage.
[0087] La propriété de module de polymère de matrice, le module du polymère en masse sans Expancel et la porosité de chaque échantillon sont également représentés dans le tableau 1. Les trois échantillons présentent un module comparable et présentent par conséquent des propriétés mécaniques similaires. L'augmentation de la teneur ionique dans un durcisseur, ou un mélange de durcisseurs, a pour effet de réduire le module du polymère résultant. Pour l’Exemple 2, l'inclusion d'Isonate™ 181 en tant que prépolymère de polyisocyanate supplémentaire était nécessaire pour compenser la réduction du module provenant d’une teneur ionique plus élevée dans le durcisseur.
[0088] [Tableauxl]
Echantill on Prépolymèr e % en mole MTEOA MeOSO3 dans le durcisseu r % en mole MBOCA dans le durcisseu r Durcisseur s/ NCO (% en mole) DS de couche de polissage avec microélémen ts (g/mL) Module du polymèr e de matrice (psi)
Exemple 1 LF750D 25 75 105 0,95 51519 (3,55.108 Pa)
Exemple 2 LF750D/Ison ate 181 (90/10% en masse) 60 40 105 0,95 57508 (3,96.108 Pa)
Témoin LF750D 0 100 105 0,95 50410 (3,47.108 Pa)
[0089] Potentiel zêta [0090] On a découpé des tampons en des disques de diamètre 1 pouce (2,54 cm) et on les a fixés sur un support d'échantillon en Téflon avec une bande adhésive double face. On a fixé les échantillons à un arbre tournant à 4 000 tours par minute et on les a immergés dans une solution de KC1 0,1 mM à une distance de 1 mm de l'électrode de travail. On a maintenu la solution à 25°C par un dispositif Peltier.
[0091] On a mesuré la conductivité, le pH, et la température de la solution indépendamment et on les a ajoutés manuellement dans le programme où le potentiel zêta de l'échantillon est ensuite calculé en utilisant l'équation suivante :
[0092]
Figure FR3088020A1_D0001
[0093] Les valeurs de potentiel zêta des Exemples 1 et 2 mesurées à 2 endroits arbitraires d'une seule plaque à un pH de 5,5 sont représentées dans le Tableau 2 à 2 endroits arbitraires d'une seule plaque. L'Exemple 1 contenant moins de 50% en mole de MTEOA MeOSO3 dans le durcisseur, et ses valeurs de potentiel zêta varient considérablement plus que celles qui présentaient plus de 50% en mole de MTEOA MeOSO3. Afin de présenter une performance de polissage stable, le potentiel zêta doit être consistant sur la surface de tampon.
[0094] [Tableaux2]
Echantillon Mesure 1 (mV) Mesure 2 (mV)
Exemple 1 70 23
Exemple 2 112 108
[0095] Les valeurs de potentiel zêta du témoin et de l'Exemple 2 à pH de 3 ; 5,5 ; et 10 sont représentées dans le tableau 3. Le potentiel zêta de l'Exemple 2 est positif à chaque pH mesuré et varie au minimum. Le potentiel zêta du témoin est trouvé comme étant positif uniquement à un pH de 3, et varie considérablement dans l'intervalle de pH.
L'Exemple 2 présente ainsi une charge positive stable qui est stable à travers le tampon et n'est pas une fonction du pH.
[0096] [Tableaux3]
Echantillon Potentiel zêta à pH 3 Potentiel zêta à pH 5,5 Potentiel zêta à pH 10
Témoin 15 -30 -100
Exemple 2 105 112 109
[0097] Polissage [0098] On a réalisé des études de polissage sur un dispositif de polissage Applied Materials Mirra™ utilisant Optiplane 2300™ (OP2300, chez Dow Chemical Company), une suspension acide positivement chargée diluée à 2% en masse d'abrasif, et Semi-Sperse ™ 25 (SS25, chez Cabot Microelectronics), une suspension alcaline négativement chargée à une dilution de 1:3 de suspension : eau DI. On a utilisé une galette vierge de TEOS pour déterminer le taux de retrait (TR). Sauf indication contraire (comme tr/min de platine (PS)/tr/min de support (CS)), les conditions de polissage utilisées dans toutes les expériences de polissage incluaient une vitesse de platine de 93 tr/min ; une vitesse de support de 87 tr/min ; avec un débit de milieu de polissage de 150 mL/min et avec la force descendante indiquée (DF). Les tampons de polissage mécano-chimique ont été chacun brisés avec le conditionneur utilisant une force descendante de 3,2 kg (7 livres) pendant 30 secondes. Les tampons de polissage ont de plus été conditionnés en utilisant un disque de conditionnement en diamant Saesol™ 803 IC (AK45) fonctionnant à une vitesse descendante de 3,2 kg (7 livres) et réglé pour un conditionnement à 100% in situ. Les vitesses de retrait (TR) ont été déterminées en mesurant l'épaisseur de film avant et après le polissage en utilisant un outil de métrologie FX200 (KLA-Tencor, Milpitas, CA) en utilisant un balayage spiral à 49 points avec une exclusion de bord de 3 mm.
[0099] Les couches de polissage ont été fixées sur la platine de polissage du dispositif de polissage indiqué en utilisant un film adhésif sensible à la pression double face.
[0100] Le tableau 4 présente les vitesses de retrait du témoin et de l'Exemple 2 à une force descendante de 3 psi (20,684 KPa) et 5 psi (34,473 KPa). Comme le montre le tableau 4, l'Exemple 2 est supérieur au témoin pour les deux forces descendantes testées.
[0101] [Tableaux4]
Echantillo n Suspensio n TR à force descendante de 3 psi (Â/min) TR à force descendante 5 psi (Â/min)
Témoin OP2300 2450 3490
Exemple 2 OP2300 3509 5451
Témoin SS25 1878 2937
Exemple 2 SS25 1931 3223

Claims (1)

  1. [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3]
    Revendications
    Procédé de polissage mécano-chimique d’un substrat, comprenant : la fourniture du substrat ;
    la fourniture d’une suspension de polissage comprenant de l’eau et une silice abrasive ;
    la fourniture d’un tampon de polissage mécano-chimique (CMP) présentant un potentiel zêta positif, le tampon de polissage comprenant une couche de polissage ayant une composition et une surface de polissage, où la composition est un produit de réaction d'ingrédients, comprenant :
    (a) un isocyanate polyfonctionnel ayant une moyenne d'au moins deux groupes isocyanate (NCO) n'ayant pas réagi par molécule ;
    (b) un premier durcisseur consistant en un ammonium quaternaire substitué par au moins un hydroxyle ;
    (c) un second durcisseur, dans lequel ledit second durcisseur est exempt d'ammonium quaternaire ; et (d) éventuellement, une pluralité de microéléments ;
    caractérisé en ce que ledit premier durcisseur est présent en une quantité supérieure ou égale à 50% en mole rapportée à la quantité molaire totale du premier durcisseur et du second durcisseur, et le rapport stœchiométrique des groupes hydrogène réactif combinés dans les durcisseurs de (b) et (c) par rapport aux au moins deux groupes isocyanate (NCO) n'ayant pas réagi dans l'isocyanate polyfonctionnel de (a) est de 0,8 à 1,1 ; et ledit potentiel zêta positif est consistant sur la surface du tampon de polissage entier, et est indépendant du pH sur un intervalle de pH de 2 à 12 en utilisant de l'acide nitrique ou de l'hydroxyde de potassium pour ajuster le pH d'eau désionisée ;
    la création d’un mouvement dynamique entre la surface de polissage et le substrat pour polir une surface du substrat ; et la distribution de la suspension de polissage sur le tampon de polissage mécano-chimique à ou à proximité de l’interface entre la surface de polissage et le substrat.
    Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier durcisseur contient au moins deux groupes hydroxyle par molécule. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier durcisseur contient au moins trois groupes hydroxyle par molécule.
    [Revendication 4] Procédé selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le second durcisseur comprend une amine. [Revendication 5] Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le second durcisseur contient moins de 0,1% en masse d'amine tertiaire. [Revendication 6] Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'amine est une amine aromatique. [Revendication 7] Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'amine aromatique est la 4,4'-méthylènebis(2-chloroaniline) (MBOCA). [Revendication 8] Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ammonium quaternaire est le méthylsulfate de tris(2-hydroxyéthyl)méthylammonium. [Revendication 9] Procédé selon l’une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l’abrasif de silice présente une charge de surface positive mesurée à un pH de polissage de 1 à 6. [Revendication 10] Procédé selon l’une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la suspension de polissage présente un pH de 3-5.
FR1912376A 2018-11-06 2019-11-05 Procédé de polissage mécano-chimique d’un substrat Active FR3088020B1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/182168 2018-11-06
US16/182,168 US10569384B1 (en) 2018-11-06 2018-11-06 Chemical mechanical polishing pad and polishing method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR3088020A1 true FR3088020A1 (fr) 2020-05-08
FR3088020B1 FR3088020B1 (fr) 2022-09-09

Family

ID=69590700

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR1912376A Active FR3088020B1 (fr) 2018-11-06 2019-11-05 Procédé de polissage mécano-chimique d’un substrat

Country Status (7)

Country Link
US (1) US10569384B1 (fr)
JP (1) JP7311397B2 (fr)
KR (1) KR20200052227A (fr)
CN (1) CN111136577B (fr)
DE (1) DE102019007230A1 (fr)
FR (1) FR3088020B1 (fr)
TW (1) TW202018056A (fr)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102415203B1 (ko) * 2020-08-24 2022-06-30 에스케이씨솔믹스 주식회사 연마패드 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조방법
KR102413115B1 (ko) * 2020-08-24 2022-06-24 에스케이씨솔믹스 주식회사 연마패드 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조방법
KR102410612B1 (ko) * 2020-08-24 2022-06-20 에스케이씨솔믹스 주식회사 연마패드 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조방법
US11772230B2 (en) * 2021-01-21 2023-10-03 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings Inc. Formulations for high porosity chemical mechanical polishing pads with high hardness and CMP pads made therewith
JP7239049B1 (ja) 2022-02-18 2023-03-14 東洋インキＳｃホールディングス株式会社 研磨パッド用の湿気硬化型ホットメルト接着剤および研磨パッド
CN117024701B (zh) * 2023-08-14 2024-04-09 旭川化学（苏州）有限公司 一种聚氨酯发泡抛光材料及其制备方法和应用

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3391743B2 (ja) 1999-08-10 2003-03-31 明成化学工業株式会社 新規なジオールスルホン酸第４級アンモニウム塩
US6638143B2 (en) 1999-12-22 2003-10-28 Applied Materials, Inc. Ion exchange materials for chemical mechanical polishing
KR100726303B1 (ko) 2000-05-31 2007-06-13 제이에스알 가부시끼가이샤 연마체
JP4636787B2 (ja) 2003-10-22 2011-02-23 株式会社ディスコ 固定砥粒研磨パッド，研磨装置
US20070037491A1 (en) 2005-08-12 2007-02-15 Yuzhuo Li Chemically modified chemical mechanical polishing pad, process of making a modified chemical mechanical polishing pad and method of chemical mechanical polishing
JP5273524B2 (ja) 2008-04-28 2013-08-28 株式会社ニコン 研磨装置および研磨方法
WO2010138724A1 (fr) 2009-05-27 2010-12-02 Rogers Corporation Tampon de polissage, composition pour sa fabrication et procédé de réalisation et d'utilisation
US9127187B1 (en) * 2014-03-24 2015-09-08 Cabot Microelectronics Corporation Mixed abrasive tungsten CMP composition
US9828574B2 (en) * 2015-01-13 2017-11-28 Cabot Microelectronics Corporation Cleaning composition and method for cleaning semiconductor wafers after CMP
WO2017030710A1 (fr) * 2015-08-19 2017-02-23 Ferro Corporation Composition de liquide de polissage et procédé d'utilisation
US9484212B1 (en) 2015-10-30 2016-11-01 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Chemical mechanical polishing method
CN108290267B (zh) 2015-10-30 2021-04-20 应用材料公司 形成具有期望ζ电位的抛光制品的设备与方法
JP6639939B2 (ja) 2016-02-12 2020-02-05 ニッタ・ハース株式会社 研磨パッド、および、研磨パッドの製造方法
KR102170859B1 (ko) 2016-07-29 2020-10-28 주식회사 쿠라레 연마 패드 및 그것을 사용한 연마 방법
US10086494B2 (en) * 2016-09-13 2018-10-02 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. High planarization efficiency chemical mechanical polishing pads and methods of making
US10208154B2 (en) * 2016-11-30 2019-02-19 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Formulations for chemical mechanical polishing pads and CMP pads made therewith
US20180281149A1 (en) * 2017-03-31 2018-10-04 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Chemical mechanical polishing pad

Also Published As

Publication number Publication date
DE102019007230A1 (de) 2020-05-07
FR3088020B1 (fr) 2022-09-09
CN111136577A (zh) 2020-05-12
TW202018056A (zh) 2020-05-16
JP2020099990A (ja) 2020-07-02
US10569384B1 (en) 2020-02-25
JP7311397B2 (ja) 2023-07-19
CN111136577B (zh) 2021-12-07
KR20200052227A (ko) 2020-05-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FR3088020A1 (fr) Procédé de polissage mécano-chimique d’un substrat
FR3019076B1 (fr) Feutre de polissage mecano-chimique avec couche de polissage et fenetre
US7731568B2 (en) Polishing pad and semiconductor device manufacturing method
FR3020296A1 (fr) Feutre de polissage mecano-chimique
FR2980798A1 (fr) Tampon de polissage mecanochimique, son procede de production et procede de polissage l&#39;utilisant
FR3022814A1 (fr) Formulation de couche de polissage mecano-chimique avec tolerance de traitement
FR3020298A1 (fr) Feutre de polissage mecano-chimique avec fenetre de detection de point limite transparente
FR3022815A1 (fr) Procede de polissage mecano-chimique
FR2901499A1 (fr) Feutre de polissage mecano-chimique
TW200416102A (en) Polishing pad and method for manufacturing semiconductor device
JP6849389B2 (ja) ケミカルメカニカルポリッシング方法
TWI827540B (zh) 化學機械拋光墊
FR3019077A1 (fr) Feutre de polissage mecano-chimique avec fenetre souple et apte au traitement
TW201641546A (zh) 研磨墊及其製造方法
FR3088021A1 (fr) Tampon de polissage mécano-chimique et procédé de polissage
FR3009990A1 (fr) Tampon de polissage en polyurethane
FR3019075A1 (fr) Feutre de polissage mecano-chimique avec fenetre de detection de point limite
KR20200141397A (ko) 저-파편 플루오로중합체 복합재 cmp 폴리싱 패드
JP2023008827A (ja) Ｃｍｐ研磨パッド
FR3065385A1 (fr) Fenetres de detection optique de point limite de polyurethane aliphatique et tampons de polissage cmp les contenant
KR20200141395A (ko) 박막 플루오로중합체 복합재 cmp 폴리싱 패드
JP2021005702A (ja) 陽イオン性フルオロポリマー複合研磨パッド

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 2

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 3

PLSC Publication of the preliminary search report

Effective date: 20220121

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 4

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 5