JP2008546551A - Polishing pad having magnetically sensitive particles and method of using the same - Google Patents
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Abstract
本発明は、変形可能研磨パッド本体及びその中に分散している磁気感受性粒子を有し、且つ磁場を印加したときに１又は複数の性質が変化する、研磨パッドを提供する。また本発明は、このような研磨パッドを用いる研磨システム及び基材研磨方法を提供する。
【選択図】なしThe present invention provides a polishing pad having a deformable polishing pad body and magnetically sensitive particles dispersed therein, wherein one or more properties change when a magnetic field is applied. The present invention also provides a polishing system and a substrate polishing method using such a polishing pad.
[Selection figure] None
Description
本発明は、化学機械的研磨のために有益な研磨パッドに関する。 The present invention relates to a polishing pad useful for chemical mechanical polishing.
化学機械的研磨（「ＣＭＰ」）プロセスは、マイクロエレクトロニクスデバイスの製造において、半導体ウェハ、集積回路、電界放出ディスプレイ、及び多くの他のマイクロエレクトロニクス基材の表面を平らにするために使用されている。例えば半導体デバイスの製造は一般に、様々なプロセス層の形成、それらの層の一部の選択的な除去又はパターン付与、及び半導体基材の表面上での追加のプロセス層の堆積を伴って、集積回路を形成する。プロセス層としては例えば、絶縁層、ゲート酸化物層、導電性層、及び金属又はガラスの層等を挙げることができる。この方法の特定の段階では、プロセス層の最も上の表面を平らにすること、すなわち平坦にすることが、その後の層の堆積のために一般に望ましい。ＣＭＰは、プロセス層を平らにするために使用され、ここでは堆積させた材料、例えば導電性材料又は絶縁材料を研磨して、続く工程のためにウェハを平坦化する。 Chemical mechanical polishing (“CMP”) processes are used in the fabrication of microelectronic devices to planarize the surfaces of semiconductor wafers, integrated circuits, field emission displays, and many other microelectronic substrates. . For example, semiconductor device fabrication is generally integrated with the formation of various process layers, selective removal or patterning of portions of those layers, and deposition of additional process layers on the surface of the semiconductor substrate. Form a circuit. Examples of the process layer include an insulating layer, a gate oxide layer, a conductive layer, and a metal or glass layer. At a particular stage of the method, it is generally desirable for the subsequent layer deposition to flatten, ie flatten, the uppermost surface of the process layer. CMP is used to planarize the process layer, where the deposited material, such as a conductive or insulating material, is polished to planarize the wafer for subsequent processing.
典型的なＣＭＰプロセスでは、ウェハを逆さまにしてＣＭＰ装置のキャリアに取り付ける。研磨パッドに向けて下向きに、キャリアとウェハを押し付ける。キャリアとウェハを、ＣＭＰ装置の研磨テーブル上で回転している研磨パッド上で回転させる。研磨組成物（（研磨スラリーとしても言及される）は一般に、研磨プロセスの間に、回転しているウェハと回転している研磨パッドの間に導入する。研磨組成物は典型的に、ウェハの最も上側の層の部分に作用し又はこの部分を溶解する化学種と、この層の部分を物理的に除去する研磨材とを含有している。ウェハと研磨パッドとは、同じ方向にでも反対の方向にでも、実際に行う特定の研磨プロセスに適当なように回転させることができる。キャリアは、研磨テーブル上で研磨パッドに沿って振動させることもできる。 In a typical CMP process, the wafer is turned upside down and attached to the carrier of the CMP apparatus. Press the carrier and wafer down toward the polishing pad. The carrier and the wafer are rotated on the polishing pad that is rotating on the polishing table of the CMP apparatus. A polishing composition (also referred to as a polishing slurry) is generally introduced between the rotating wafer and the rotating polishing pad during the polishing process. Contains a chemical species that acts on or dissolves the uppermost layer portion and an abrasive that physically removes the portion of this layer.The wafer and the polishing pad are opposite in the same direction. The carrier can also be oscillated along the polishing pad on the polishing table as appropriate for the particular polishing process actually performed.
ＣＭＰ研磨プロセスにおいて使用される研磨パッドは、軟質及び硬質の両方のパッド材料を使用して製造されており、その例としては、ポリマーを含浸させた布帛、微細多孔質フィルム、ポリマー発泡体、非多孔質ポリマーシート、及び焼結熱可塑性プラスチック粒子を挙げることができる。ポリエステル不織布に含浸させたポリウレタン樹脂を有するパッドは、ポリマー含浸布帛研磨パッドの例である。 The polishing pads used in the CMP polishing process are manufactured using both soft and hard pad materials, examples being fabrics impregnated with polymers, microporous films, polymer foams, non- Mention may be made of porous polymer sheets and sintered thermoplastic particles. A pad having a polyurethane resin impregnated into a polyester nonwoven fabric is an example of a polymer-impregnated fabric polishing pad.
ＣＭＰの研磨パッドの改良が注目されてきたにもかかわらず、研磨パッドは典型的に、ＣＭＰプロセスにおいて固定された要素である。すなわち、いったん研磨パッドを選択して使用し始めると、研磨パッドの物性は、化学機械的研磨操作の間に変化させることができない。しかしながら、研磨基材の表面特性は、基材表面の研磨が進行して平坦化が近づくに従って変化する。結果として、研磨操作の間に研磨パッドの特徴を制御することを可能にする研磨パッド、研磨システム、及び研磨方法が、未だに必要とされている。 Despite improvements of CMP polishing pads, the polishing pad is typically a fixed element in the CMP process. That is, once a polishing pad is selected and used, the physical properties of the polishing pad cannot be changed during a chemical mechanical polishing operation. However, the surface characteristics of the polishing substrate change as the polishing of the substrate surface proceeds and flattening approaches. As a result, there is still a need for polishing pads, polishing systems, and polishing methods that allow controlling the characteristics of the polishing pad during a polishing operation.
本発明は、そのような研磨パッド、研磨システム、及び研磨方法を提供する。本発明のこれらの及び他の利点、並びに追加の発明的特徴は、本件の明細書の記載から明らかである。 The present invention provides such a polishing pad, polishing system, and polishing method. These and other advantages of the present invention, as well as additional inventive features, will be apparent from the description of this specification.
本発明は、変形可能研磨パッド本体、及びその中に分散している磁気感受性粒子を有する研磨パッドを提供する。ここで、この研磨パッドの１又は複数の性質は、磁場を印加することによって変化する。また本発明は、（ａ）変形可能研磨パッド本体、及びその中に分散している磁気感受性粒子を有する研磨パッド、並びに（ｂ）研磨パッドの近くに配置されている強度調節可能磁場を有する、研磨システムを提供する。ここで、この研磨パッドの１又は複数の性質は、磁場を印加することによって変化する。更に本発明は、（ａ）変形可能研磨パッド本体、及びその中に分散している磁気感受性粒子を有する研磨パッドを提供すること、（ｂ）研磨パッドを基材に接触させること、（ｃ）研磨パッドに磁場を印加すること、及び（ｄ）基材に対して研磨パッドを動かし、それによって基材を研磨することを含む、基材の研磨方法を提供する。ここで、この研磨パッドの１又は複数の性質は、磁場を印加することによって変化する。 The present invention provides a polishing pad having a deformable polishing pad body and magnetically sensitive particles dispersed therein. Here, one or more properties of the polishing pad are changed by applying a magnetic field. The present invention also includes (a) a deformable polishing pad body, and a polishing pad having magnetically sensitive particles dispersed therein, and (b) an intensity adjustable magnetic field disposed near the polishing pad. A polishing system is provided. Here, one or more properties of the polishing pad are changed by applying a magnetic field. The present invention further provides (a) a deformable polishing pad body and a polishing pad having magnetically sensitive particles dispersed therein, (b) contacting the polishing pad with a substrate, (c) A method of polishing a substrate is provided that includes applying a magnetic field to the polishing pad and (d) moving the polishing pad relative to the substrate, thereby polishing the substrate. Here, one or more properties of the polishing pad are changed by applying a magnetic field.
本発明は、変形可能研磨パッド本体、及びその中に分散している磁気感受性粒子を有する研磨パッドを提供する。ここで、この研磨パッドの１又は複数の性質は、磁場を印加することによって変化する。本発明の研磨パッドに磁場を印加すると、変形可能研磨パッド本体中の磁気感受性粒子が、磁場に反発し又は引き寄せられて、変形可能研磨パッド本体に対して力をかける。この力は、研磨パッド本体を変形させ（例えば１又は複数の次元で伸長又は収縮させ）、これが変形可能研磨パッド本体を有する研磨パッドの１又は複数の性質を変化させる。したがって本発明の研磨パッドでは、研磨パッドに対して磁場を印加することによって、使用の間に、使用者が研磨パッドの性質を調整することができる。 The present invention provides a polishing pad having a deformable polishing pad body and magnetically sensitive particles dispersed therein. Here, one or more properties of the polishing pad are changed by applying a magnetic field. When a magnetic field is applied to the polishing pad of the present invention, the magnetically sensitive particles in the deformable polishing pad body are repelled or attracted to the magnetic field to exert a force on the deformable polishing pad body. This force causes the polishing pad body to deform (e.g., stretch or shrink in one or more dimensions), which changes one or more properties of the polishing pad having a deformable polishing pad body. Therefore, in the polishing pad of the present invention, the user can adjust the properties of the polishing pad during use by applying a magnetic field to the polishing pad.
用語「磁場を印加」は、本発明に関して、研磨パッドを使用する特定の箇所に存在することがある全ての自然磁場（例えば地球磁場）に加えて、本発明の研磨パッドに対して磁場を印加することに言及している。用語「磁気感受性粒子」は、本発明に関して、印加される磁場に引きつけられる又は反発する任意の粒子に言及している。 The term “applying a magnetic field” refers to applying a magnetic field to the polishing pad of the present invention in addition to any natural magnetic field (eg, earth magnetic field) that may be present at a particular location where the polishing pad is used. It mentions to do. The term “magnetically sensitive particles” refers in the context of the present invention to any particles that are attracted or repelled by an applied magnetic field.
磁気感受性粒子は、無機粒子、有機粒子、又は無機粒子と有機粒子との混合物であってよい。無機磁気感受性粒子は、一般に知られており、その例としては、Ｆｅ３Ｏ４、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ、Ｂａ−Ｓｒフェライト、Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｕフェライト、ＳｍＣｏ５、Ｓｍ２Ｃｏ１７、鉄、鋼、それらの混合物を挙げることができる。本発明に関して有益な有機（又は金属−有機）磁気感受性粒子としては、「Ｍｅｔａｌ−Ｏｒｇａｎｉｃ ａｎｄ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｍａｇｎｅｔｓ」、Ｐ．Ｄａｙ ａｎｄ Ａ．Ｆ．Ｕｎｄｅｒｈｉｌｌ編集、（Ｔｈｅ Ｒｏｙａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ，１９９９年）、及び「Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ， Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ ａｎｄ Ｍａｇｎｅｔｓ： Ｆｒｏｍ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｔｏ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ」、Ｌａｈｃｅｎｅ Ｏｕａｈａｂ ａｎｄ Ｅｄｕａｒｄ Ｙａｇｕｂｓｋｉｉ編集、（Ｋｌｕｗｅｒ Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ， ２００４年）に記載の磁気感受性粒子を挙げることができる。好ましくは有機又は金属−有機粒子は、Ｖ［テトラシアノエチレン］約２、Ｖ［Ｃｒ（ＣＮ）］約０．９、Ｃｒ（テトラシアノエチレン）２、ＫＶ［Ｃｒ（ＣＮ）６］、及びＣ−６０フラーレン、合成方法に依存して溶媒和（ｓａｌｖａｔｉｏｎ）分子を更に有する任意のもの（例えばＶ［Ｃｒ（ＣＮ）］約０．９・２．８Ｈ２Ｏ、ＫＶ［Ｃｒ（ＣＮ）６］・２Ｈ２Ｏ等）からなる群より選択される。 The magnetically sensitive particles may be inorganic particles, organic particles, or a mixture of inorganic and organic particles. Inorganic magnetic sensitive particles are generally known, and examples thereof include Fe 3 O 4 , Nd—Fe—B, Ba—Sr ferrite, Ni—Zn—Cu ferrite, SmCo 5 , Sm 2 Co 17 , iron, Mention may be made of steel and mixtures thereof. Organic (or metal-organic) magnetically sensitive particles useful in connection with the present invention include “Metal-Organic and Organic Molecular Magnets”, P.M. Day and A.D. F. Underhill editing, (The Royal Society of Chemistry, Cambridge, 1999 years), and "Organic Conductors, Superconductors and Magnets: From Synthesis to Molecular Electronics", Lahcene Ouahab and Eduard Yagubskii editing, as described in (Kluwer Academic Publishers, 2004 years) Mention may be made of magnetically sensitive particles. Preferably, the organic or metal-organic particles are V [tetracyanoethylene] about 2 , V [Cr (CN)] about 0.9 , Cr (tetracyanoethylene) 2 , KV [Cr (CN) 6 ], and C -60 fullerenes, optionally further having a solvation molecule depending on the synthesis method (eg V [Cr (CN)] about 0.9 · 2.8 H 2 O, KV [Cr (CN) 6 ] • selected from the group consisting of 2H 2 O and the like.
磁気感受性粒子は、任意の特定の処理なしで用いることができるが、場合によっては、例えば変形可能研磨パッドの材料中での磁気感受性粒子の分散性及び付着性を改良するために、粒子をコーティングすることが好ましい場合がある。コーティングが粒子の磁気感受性に実質的に干渉せず又は粒子の磁気感受性を実質的になくさない限り、任意の適当なコーティングを使用することができる。有益なコーティングとしては、ポリマーコーティング、例えばポリウレタン、ナイロン、ポリエチレン、又は粒子に望ましい性質を与える任意の他のポリマーのコーティングを挙げることができる。 The magnetically sensitive particles can be used without any specific treatment, but in some cases, the particles are coated, for example, to improve the dispersibility and adhesion of the magnetically sensitive particles in the deformable polishing pad material. It may be preferable to do so. Any suitable coating can be used as long as the coating does not substantially interfere with or substantially eliminate the magnetic sensitivity of the particles. Useful coatings can include polymer coatings such as polyurethane, nylon, polyethylene, or any other polymer coating that imparts desirable properties to the particles.
変形可能研磨パッド本体は、任意の適当な量の磁気感受性粒子を有することができる。磁気感受性粒子の量は、変形可能研磨パッド本体が印加された磁場に応答する程度に影響を与えるであろう。磁気感受性粒子の量を増加させると典型的に、磁場を印加したときに変形可能研磨パッド本体が変形する程度が大きくなり、それによって研磨パッドの性質が変化する程度が大きくなるであろう。磁気感受性粒子の量を減少させると一般に、反対の効果が生じる。本発明の研磨パッドは、０．１質量％又はそれよりも多く（例えば５質量％又はそれよりも多く、又は１０質量％又はそれよりも多く）の磁気感受性粒子を有することができ、例えば２０質量％又はそれよりも多く（例えば３０質量％又はそれよりも多く）、又は４０質量％又はそれよりも多く（例えば６０質量％又はそれよりも多く）の磁気感受性粒子を有することができる。典型的に、本発明の研磨パッドは、６０質量％又はそれ未満の磁気感受性粒子を有し、４０質量％又はそれ未満、例えば２０質量％又はそれ未満（例えば１０質量％又はそれ未満、又は５質量％又はそれ未満）の磁気感受性粒子を有することができる。 The deformable polishing pad body can have any suitable amount of magnetically sensitive particles. The amount of magnetically sensitive particles will affect the degree to which the deformable polishing pad body responds to the applied magnetic field. Increasing the amount of magnetically sensitive particles typically will increase the degree to which the deformable polishing pad body deforms when a magnetic field is applied, thereby increasing the degree to which the properties of the polishing pad change. Decreasing the amount of magnetically sensitive particles generally has the opposite effect. The polishing pad of the present invention can have 0.1% or more (eg, 5% or more, or 10% or more) magnetically sensitive particles, such as 20% or more. It can have magnetically sensitive particles of mass% or more (eg 30% or more) or 40% or more (eg 60% or more). Typically, the polishing pads of the present invention have 60% by weight or less of magnetically sensitive particles and are 40% by weight or less, such as 20% by weight or less (eg, 10% by weight or less, or 5% % Or less) of magnetically sensitive particles.
磁気感受性粒子は任意の適当な平均粒径を有することができる。本発明に関して、用語「平均粒径」は、数基準の平均粒径に言及している。典型的に、磁気感受性粒子の平均粒径は、５μｍ未満それ未満、例えば３μｍ又はそれ未満、又は１μｍ又はそれ未満である。磁気感受性粒子の平均粒径は一般に、０．１〜５μｍ、例えば０．３〜３μｍ、又は０．５〜１μｍである。磁気感受性粒子は、任意の適当な形状を有することができ、これは例えば、球形、直方体型、立方体型、フレーク状、針状、及びそれらの混合であってよい。 The magnetically sensitive particles can have any suitable average particle size. In the context of the present invention, the term “average particle size” refers to a number-based average particle size. Typically, the average particle size of the magnetically sensitive particles is less than 5 μm, such as 3 μm or less, or 1 μm or less. The average particle size of the magnetically sensitive particles is generally 0.1-5 μm, such as 0.3-3 μm, or 0.5-1 μm. The magnetically sensitive particles can have any suitable shape, which can be, for example, spherical, cuboidal, cubical, flakes, needles, and mixtures thereof.
磁気感受性粒子を有する変形可能研磨パッド本体は、磁場を印加していないときと比較して磁場を印加したときに研磨パッドの性質が変化することを可能にする限り、任意の適当な材料から製造することができる。印加された磁場の研磨パッドの性質への影響は当然に、研磨パッドの材料だけでなく、研磨パッド中の磁気感受性粒子の濃度、及び印加する磁場の強度にも依存している。したがって、使用する特定の材料の選択は、特定のパッド構成及び所望の用途に依存している。 The deformable polishing pad body with magnetically sensitive particles is manufactured from any suitable material as long as it allows the properties of the polishing pad to change when a magnetic field is applied compared to when no magnetic field is applied. can do. The effect of the applied magnetic field on the properties of the polishing pad naturally depends not only on the material of the polishing pad, but also on the concentration of magnetically sensitive particles in the polishing pad and the strength of the applied magnetic field. Thus, the selection of the particular material to use depends on the particular pad configuration and desired application.
一般に、変形可能研磨パッド本体は、弾性材料、例えば天然又は合成の弾性ポリマーを含むであろう。適当なポリマーとしては、エラストマー、ポリウレタン、ポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリビニルアルコール、ナイロン、天然及び合成ゴム、スチレン系ポリマー、多環芳香族系ポリマー、フルオロポリマー、ポリイミド、架橋ポリウレタン、熱硬化性ポリウレタン、架橋ポリオレフィン、ポリエーテル、ポリエステル、ポリアクリレート、弾性ポリエチレン、それらのコポリマー及びブロックコポリマー、並びにそれらの混合物及び配合物を挙げることができる。 Generally, the deformable polishing pad body will include an elastic material, such as a natural or synthetic elastic polymer. Suitable polymers include elastomers, polyurethanes, polyolefins, polycarbonates, polyvinyl alcohol, nylon, natural and synthetic rubbers, styrenic polymers, polycyclic aromatic polymers, fluoropolymers, polyimides, crosslinked polyurethanes, thermosetting polyurethanes, crosslinked polyolefins. , Polyethers, polyesters, polyacrylates, elastic polyethylenes, copolymers and block copolymers thereof, and mixtures and formulations thereof.
変形可能研磨パッド本体及び磁気感受性粒子を含む研磨パッドは、任意の適当な貯蔵弾性率を有することができる。磁場を印加していないときには、研磨パッドの貯蔵弾性率は典型的に、１００〜１，０００ＭＰａ、例えば４００〜９００ＭＰａ、又は４５０〜８００ＭＰａ（例えば５００〜７００ＭＰａ）である。研磨パッドは、特定の用途で適当なことがあるように、比較的小さい貯蔵弾性率を有するようにもできる。したがって、本発明の研磨パッドは、３５０ＭＰａ又はそれ未満（例えば０．１ＭＰａ〜３５０ＭＰａ、例えば１ＭＰａ〜３５０ＭＰａ、又は１０ＭＰａ〜３５０ＭＰａ、又は１００ＭＰａ〜３５０ＭＰａ）の貯蔵弾性率を有することができる。研磨パッドの貯蔵弾性率は、ＡＳＴＭ Ｄ７９０で報告されている手順に従って決定することができる。 A polishing pad comprising a deformable polishing pad body and magnetically sensitive particles can have any suitable storage modulus. When no magnetic field is applied, the storage modulus of the polishing pad is typically 100-1,000 MPa, such as 400-900 MPa, or 450-800 MPa (eg, 500-700 MPa). The polishing pad can also have a relatively low storage modulus, as may be appropriate for a particular application. Accordingly, the polishing pad of the present invention can have a storage elastic modulus of 350 MPa or less (for example, 0.1 MPa to 350 MPa, such as 1 MPa to 350 MPa, or 10 MPa to 350 MPa, or 100 MPa to 350 MPa). The storage modulus of the polishing pad can be determined according to the procedure reported in ASTM D790.
変形可能研磨パッド本体及び磁気感受性粒子を有する研磨パッドは、任意の適当な圧縮性を有することができる。圧縮性は一般に、所定の負荷をかけたときの研磨パッドの圧縮の割合として示される（例えば所定の負荷をかけたときの研磨パッドの厚さを、元々の（負荷のない）研磨パッドの厚さで割った値を、百分率で表す）。研磨パッドの圧縮性を決定する好ましい方法は、（ａ）負荷のない状態での研磨パッドの厚さ（Ｄ１）を測定すること、（ｂ）１分間にわたって研磨パッドに所定の負荷（例えば３２ｋＰａ（４．７ｐｓｉ））をかけて、研磨パッドを圧縮すること、（ｃ）圧縮された研磨パッドの厚さ（Ｄ２）を測定すること、及び（ｄ）下記の式に従って、圧縮率を決定すること：
圧縮率（％）＝［（Ｄ１−Ｄ２）／Ｄ１］×１００
研磨パッドの圧縮性は、商業的に入手可能な機器（例えば「Ａｍｅｓ Ｍｅｔｅｒ」モデルＢＧ２５００−１−０４、Ｂ．Ｃ．Ａｍｅｓ Ｉｎｃ．製造）を用いて決定することもできる。磁場を印加していない場合、３２ｋＰａの負荷での研磨パッドの平均圧縮率（は一般に、２％又はそれよりも大きく、例えば４％又はそれよりも大きく、又は１０％又はそれよりも大きい（例えば１５％又はそれよりも大きい、又は２０％又はそれよりも大きい）。圧縮率は一般に、２〜５０％、例えば４〜４０％、又は１０〜３０％の範囲である。
The deformable polishing pad body and the polishing pad having magnetically sensitive particles can have any suitable compressibility. Compressibility is generally expressed as a percentage of polishing pad compression when a given load is applied (eg, the thickness of the polishing pad when a given load is applied, the thickness of the original (no load) polishing pad). The value divided by the percentage is expressed as a percentage). A preferred method for determining the compressibility of the polishing pad is: (a) measuring the thickness (D1) of the polishing pad without load, (b) a predetermined load (eg, 32 kPa ( 4.7 psi)) to compress the polishing pad, (c) measure the thickness (D2) of the compressed polishing pad, and (d) determine the compression rate according to the following equation: :
Compression rate (%) = [(D1-D2) / D1] × 100
The compressibility of the polishing pad can also be determined using commercially available equipment (eg, “Ames Meter” model BG2500-1-04, manufactured by BC Ames Inc.). In the absence of a magnetic field, the average compressibility of the polishing pad at a load of 32 kPa (typically 2% or greater, such as 4% or greater, or 10% or greater (e.g. 15% or greater, or 20% or greater) The compression rate is generally in the range of 2-50%, such as 4-40%, or 10-30%.
変形可能研磨パッド本体及び磁気感受性粒子を有する研磨パッドは、任意の適当な弾性（レジデンス）を有することができる。弾性は典型的に、百分率での反発性として表される。研磨パッドの百分率での反発性を測定する好ましい方法は、（ａ）負荷をかけないで研磨パッドの厚さ（Ｄ１）を測定すること、（ｂ）１分間にわたって研磨パッドに所定の負荷（例えば３２ｋＰａ（４．７ｐｓｉ））をかけて、研磨パッドを圧縮すること、（ｃ）圧縮された研磨パッドの厚さ（Ｄ２）を測定すること、（ｄ）研磨パッドから負荷を外して、１分間にわたって研磨パッドを反発させること、（ｅ）反発した研磨パッドの厚さ（Ｄ３）を測定すること、及び（ｆ）下記の式に従って、研磨パッドの反発率を決定すること：
反発率（％）＝［（Ｄ３−Ｄ２）／（Ｄ１−Ｄ２）］×１００
圧縮率でのように、研磨パッドの反発率は、上記の「Ａｍｅｓ Ｍｅｔｅｒ」のような商業的に入手可能な機器を用いて決定することができる。多くの用途に関して、磁場を印加していない状態で、研磨パッドの反発率が大きいことが好ましい。したがって、研磨パッドは好ましくは、３２ｋＰａ（４．７ｐｓｉ）の負荷をかけた後での反発率が、５０％又はそれよりも大きく、例えば６０％又はそれよりも大きく、又は８５％又はそれよりも大きい。当然に、２５％又はそれよりも大きい（例えば３０％又はそれよりも大きい、４０％又はそれよりも大きい）といった比較的小さい反発率が、いくらかの用途では好ましいことがある。
The deformable polishing pad body and the polishing pad having magnetically sensitive particles can have any suitable elasticity (residence). Elasticity is typically expressed as a percentage of resilience. A preferred method of measuring the resilience in percentage of the polishing pad is: (a) measuring the thickness (D1) of the polishing pad without applying a load, (b) a predetermined load on the polishing pad (eg, Compress the polishing pad over 32 kPa (4.7 psi)), (c) measure the thickness (D2) of the compressed polishing pad, (d) unload from the polishing pad for 1 minute Repel the polishing pad over time, (e) measure the thickness (D3) of the repelled polishing pad, and (f) determine the restitution rate of the polishing pad according to the following formula:
Restitution rate (%) = [(D3-D2) / (D1-D2)] × 100
As with the compression ratio, the rebound rate of the polishing pad can be determined using commercially available equipment such as the “Ames Meter” described above. For many applications, it is preferable for the polishing pad to have a high rebound rate when no magnetic field is applied. Accordingly, the polishing pad preferably has a rebound rate of 50% or greater, such as 60% or greater, or 85% or greater, after a load of 32 kPa (4.7 psi). large. Of course, relatively small rebound rates such as 25% or greater (eg, 30% or greater, 40% or greater) may be preferred for some applications.
変形可能研磨パッド本体及び磁気感受性粒子を有する研磨パッドは、任意の適当な硬さを有することができる。硬さは、ショアー（Ｓｈｏｒｅ）法に従って測定することができ、例えばＡＳＴＭ Ｄ−２２４０−９５に従って測定することができる。本発明の研磨パッドは、４０Ａ〜９０Ｄのショアー硬さを有することができる。一般に、磁場を印加していないときの研磨パッドのショアー硬さは、９０Ｄ又はそれ未満、例えば７０Ｄ又はそれ未満、又は５０Ｄ又はそれ未満であり（「Ｄ」はショアー「Ｄ」スケールでの硬さを示している）、また４０Ｄ〜９０Ｄ、例えば５０Ｄ〜８０Ｄである。比較的柔らかい研磨パッドが必要とされる用途では、本発明の研磨パッドは、４０Ａ又はそれよりも大きい（例えば４０Ａ〜９０Ａ）、又は６０Ａ又はそれよりも大きい（例えば６０Ａ〜９０Ａ）、又は７０Ａ又はそれよりも大きい（例えば７０Ａ〜９０Ａ）ショアー硬さを有するようにできる。 The deformable polishing pad body and the polishing pad having magnetically sensitive particles can have any suitable hardness. Hardness can be measured according to the Shore method, for example, according to ASTM D-2240-95. The polishing pad of the present invention can have a Shore hardness of 40A to 90D. Generally, the Shore hardness of the polishing pad when no magnetic field is applied is 90 D or less, such as 70 D or less, or 50 D or less (“D” is the hardness on the Shore “D” scale. And 40D to 90D, for example 50D to 80D. For applications where a relatively soft polishing pad is required, the polishing pad of the present invention is 40A or larger (eg 40A-90A), or 60A or larger (eg 60A-90A), or 70A or It can be made to have a Shore hardness larger than that (for example, 70A-90A).
変形可能研磨パッド本体及び磁気感受性粒子を有する研磨パッドは、任意の適当な方法で製造することができる。多くのそのような方法が、当該技術分野で既知である。適当な方法としては、選択した材料を、キャスティング、切断、反応射出成形、射出吹き込み成形、圧縮成形、焼結、熱成形、又は圧縮して所望の形状にする方法を挙げることができる。ポリマーは典型的に予備成形ポリマーであるが、任意の適当な方法で、その場においてポリマーを成形することもでき、そのような多くの方法が当該技術分野で既知である（例えば「Ｓｚｙｃｈｅｒ’ｓ Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ Ｐｏ［ｉｏｔａ］ｙｕｒｅｔｈａｎｅｓ」、ＣＲＣ Ｐｒｅｓｓ：Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ、１９９９年、Ｃｈａｐｔｅｒ ３を参照）。例えば、イソシアネート、ジイソシアネート、及びトリイソシアネートプレポリマーのようなウレタンプレポリマーを、イソシアネート反応性部分を有するプレポリマーと反応させることによって、熱可塑性ポリウレタンをその場で成形することができる。適当なイソシアネート反応性部分としては、アミン及びポリオールを挙げることができる。開放セル、独立セル、又は開放セルと独立セルとの混合を主に有する発泡ポリマー、例えばポリウレタンフォームポリマーを使用することもできる。発泡ポリマーを使用する技術は当該技術分野で既知であり、その例としては、Ｍｕｃｅｌｌ法、相転移法、スピノーダル又はバイモーダル分解法、及び加圧ガス注入法を挙げることができる。好ましくは、研磨パッドは、Ｍｕｃｅｌｌ法又は加圧ガス注入法を使用して製造される。 The deformable polishing pad body and the polishing pad having magnetically sensitive particles can be manufactured by any suitable method. Many such methods are known in the art. Suitable methods can include casting, cutting, reaction injection molding, injection blow molding, compression molding, sintering, thermoforming, or compressing the selected material into the desired shape. The polymer is typically a preformed polymer, but the polymer can be molded in situ by any suitable method, and many such methods are known in the art (eg, “Szycher's Handbook of Po [iota] yurethanes ", CRC Press: New York, 1999, Chapter 3). For example, thermoplastic polyurethanes can be molded in situ by reacting urethane prepolymers such as isocyanate, diisocyanate, and triisocyanate prepolymers with prepolymers having isocyanate-reactive moieties. Suitable isocyanate-reactive moieties can include amines and polyols. It is also possible to use foamed polymers, for example polyurethane foam polymers, which mainly have open cells, free-standing cells or a mixture of open and free-standing cells. Techniques using foamed polymers are known in the art, and examples include the Mucell method, the phase transition method, the spinodal or bimodal decomposition method, and the pressurized gas injection method. Preferably, the polishing pad is manufactured using a Mucell method or a pressurized gas injection method.
磁気感受性粒子を有する変形可能研磨パッド本体及び研磨パッドは、任意の適当な形状を有することができる。典型的に研磨パッド及び変形可能研磨パッド本体は、ベルト状、ディスク状、又は平らな立体多角形状（例えば直方体状）の形状を有し、これらの形状は、研磨パッド及び変形可能研磨パッド本体の縁において、前及び後「面」を与える２つの大きな表面、及び１又は複数の端部表面を有する。研磨パッド及び変形可能研磨パッド本体を回転させる装置において使用する場合、研磨パッド及び変形可能研磨パッド本体は、上記の面に垂直な回転軸を有するであろう。 The deformable polishing pad body and polishing pad having magnetically sensitive particles can have any suitable shape. Typically, the polishing pad and the deformable polishing pad body have a belt shape, a disk shape, or a flat three-dimensional polygonal shape (for example, a rectangular parallelepiped shape), and these shapes are those of the polishing pad and the deformable polishing pad body. At the edges, it has two large surfaces that provide front and back “faces” and one or more end surfaces. When used in an apparatus for rotating a polishing pad and a deformable polishing pad body, the polishing pad and the deformable polishing pad body will have a rotation axis perpendicular to the plane.
磁気感受性粒子は典型的に、パッドの製造の間に、変形可能研磨パッド本体の材料中に分布させる。磁気感受性粒子を分布させることは、任意の適当な様式で行うことができる。例えば磁気感受性粒子は、変形可能研磨パッドの材料を所望の形状に成形する前に、この材料と組み合わせることができる。 The magnetically sensitive particles are typically distributed in the material of the deformable polishing pad body during pad manufacture. Distributing the magnetically sensitive particles can be done in any suitable manner. For example, magnetically sensitive particles can be combined with the deformable polishing pad material prior to shaping it into the desired shape.
磁気感受性粒子は、変形可能研磨パッド本体の材料に均一に分布させて、磁気感受性粒子の均一な不布を得ること、又は磁気感受性粒子を不均一に分布させることができる。例えば磁気感受性粒子は、変形可能研磨パッド本体の特定の厚さ、例えば変形可能研磨パッドの一方又は両方の面又はその付近、又は変形可能研磨パッド本体の厚さの中央部分に集中させることができる。磁気感受性粒子は、変形可能研磨パッド本体の回転軸から特定の１又は複数の距離、例えば変形可能研磨パッド本体の周縁部又はその付近、又は回転軸の近くに集めることもできる。あるいは、磁気感受性粒子は、研磨パッドの選択された領域に分布させることができる。好ましくは磁気感受性粒子は、研磨の間の端部効果を減少させる様式（例えば、基材の端部が、基材の他の部分と異なる速度で研磨される傾向を減少させる様式）で、研磨パッド中に分布させる。 The magnetically sensitive particles can be uniformly distributed in the deformable polishing pad body material to obtain a uniform distribution of magnetically sensitive particles, or the magnetically sensitive particles can be distributed unevenly. For example, the magnetically sensitive particles can be concentrated at a specific thickness of the deformable polishing pad body, such as at or near one or both surfaces of the deformable polishing pad, or at the central portion of the thickness of the deformable polishing pad body. . The magnetically sensitive particles can also be collected at a specific distance or distances from the rotational axis of the deformable polishing pad body, such as at or near the periphery of the deformable polishing pad body, or near the rotational axis. Alternatively, the magnetically sensitive particles can be distributed in selected areas of the polishing pad. Preferably, the magnetically sensitive particles are polished in a manner that reduces edge effects during polishing (eg, reduces the tendency for the edges of the substrate to be polished at a different rate than other portions of the substrate). Distribute throughout the pad.
不均一な様式で分布させる場合、磁気感受性粒子は、別個の濃縮領域に分布させることができ、又は所定の濃度勾配を有するように分布させることができる。例えば磁気感受性粒子が、変形可能研磨パッド本体の周縁部において最も高い濃度で存在し、回転軸に向かって濃度が小さくなるようにして、又はその反対に（例えばパッドの中心部で濃度が最も高く、且つ回転軸に向かって濃度が小さくなるようにして）、感受性粒子を分布させることができる。同じタイプの勾配を、パッドの厚さにわたって与えることもできる。例えば、磁気感受性粒子の濃度が、両方の面において最も高く、且つ厚さの中心に向かって濃度が小さくなるようにすること、又はその反対にすることができる。あるいは、磁気感受性粒子の濃度は、一方の面から他方の面に向かって単調に、増加又は減少させることができる。変形可能研磨パッド本体における磁気感受性粒子の濃度勾配は、直線的であっても、非直線的であってもよい。 When distributed in a non-uniform manner, the magnetically sensitive particles can be distributed in separate concentrated regions or can be distributed with a predetermined concentration gradient. For example, magnetically sensitive particles are present at the highest concentration at the periphery of the deformable polishing pad body and decrease in concentration toward the axis of rotation, or vice versa (eg, at the highest concentration in the center of the pad). Sensitive particles can be distributed in such a manner that the concentration decreases towards the axis of rotation. The same type of gradient can also be provided across the thickness of the pad. For example, the concentration of magnetically sensitive particles can be highest on both sides and decrease toward the center of thickness, or vice versa. Alternatively, the concentration of magnetically sensitive particles can be increased or decreased monotonically from one side to the other side. The concentration gradient of magnetically sensitive particles in the deformable polishing pad body may be linear or non-linear.
変形可能研磨パッド本体中での磁気感受性粒子の不均一な分布は、任意の適当な方法によって達成することができる。例えば、異なるタイプ又は寸法の磁気感受性粒子の沈降性を使用して、成形する前の変形可能研磨パッドの材料において、濃度勾配を達成することができる。また、変形可能研磨パッド本体は、磁気感受性粒子の濃度が異なる複数の層又は区画を用いて製造することができる。あるいは、磁気感受性粒子は、任意の適当なパターン又は勾配で、成形された研磨パッドの表面に埋め込み、そして変形可能研磨パッド本体の材料をその流動温度まで加熱し、随意に圧力を加えて、これらの粒子を材料に組み込むことができる。変形可能研磨パッド本体において粒子を不均一に分布させる他の方法は、当業者には明らかである。 The non-uniform distribution of magnetically sensitive particles in the deformable polishing pad body can be achieved by any suitable method. For example, the settling of different types or dimensions of magnetically sensitive particles can be used to achieve a concentration gradient in the deformable polishing pad material prior to molding. In addition, the deformable polishing pad body can be manufactured using a plurality of layers or compartments having different concentrations of magnetically sensitive particles. Alternatively, the magnetically sensitive particles can be embedded in the surface of the molded polishing pad in any suitable pattern or gradient, and the deformable polishing pad body material can be heated to its flow temperature, optionally with pressure, Of particles can be incorporated into the material. Other methods of non-uniform distribution of particles in the deformable polishing pad body will be apparent to those skilled in the art.
本発明の研磨パッドは、トップパッド又はサブパッドとすることができる。多くの研磨プロセスでは、トップパッドは、研磨される基材の表面に実際に接触する研磨パッドである。したがってトップパッドは、研磨表面を有する。サブパッドは、トップパッドの下に存在して、トップパッドを支持するものである。トップパッドとして形成する場合、本発明の研磨パッドは典型的に、サブパッドと組み合わせて用いられる。あるいは、トップパッドとして形成する場合、本発明の研磨パッドは典型的に、サブパッドと組み合わせて用いられる。 The polishing pad of the present invention can be a top pad or a subpad. In many polishing processes, the top pad is the polishing pad that actually contacts the surface of the substrate being polished. The top pad thus has a polishing surface. The subpad exists under the top pad and supports the top pad. When formed as a top pad, the polishing pad of the present invention is typically used in combination with a subpad. Alternatively, when formed as a top pad, the polishing pad of the present invention is typically used in combination with a subpad.
また本発明は、サブパッドと組み合わされたトップパッドとして形成される研磨パッドを包含する。ここでは、サブパッド又はトップパッドのいずれか又は両方が、磁気感受性粒子を有することができる。本発明のこの態様に関して、トップパッド及びサブパッドは、単一のポリマーシートの異なる層によって、又は共に組み合わされた若しくは結合された別個のポリマーシートによって提供されていてよい。トップパッド及びサブパッドを、異なるポリマーシートによって提供する場合、トップパッドポリマーシート及びサブパッドポリマーシートは望ましくは、接着剤を用いずに（例えば間に存在する接着剤層なしで）組み合わせる。例えば、トップパッドシートとサブパッドシートとは、溶接（例えば超音波溶接）、熱接合、照射活性化接合、積層、又は共押し出しによって結合することができる。あるいは、トップパッドとサブパッドとは、単一のポリマーシートの異なる層又は部分によって提供することができる。例えば、単一層ポリマーシートに、単一層ポリマーシートの一方又は両方の面の物性を変化させる処理を行って、二層ポリマーシートを提供することができる。ここでは、一方の層が、トップパッドとして機能し、他方の層が、サブパッドとして機能する。例えば中実のポリマーシートを選択的に発泡させ、それによってポリマーシートの一方の面に気孔を導入することによって、接着剤の使用なしに、中実の層に結合した多孔質層を有する二層ポリマーシート（例えば二層研磨パッド）を得ることができる。ここでは、一方の層がトップパッドとして機能し、且つ他方の層が、サブパッドとして機能する。研磨パッドの一方又は両方の面が、磁気感受性粒子を有することができる。上述の構成では、好ましくはサブパッドは、磁気感受性粒子を有する多孔質層によって提供される。 The present invention also includes a polishing pad formed as a top pad combined with a subpad. Here, either the subpad or the toppad or both can have magnetically sensitive particles. For this aspect of the invention, the top pad and subpad may be provided by different layers of a single polymer sheet, or by separate polymer sheets combined or bonded together. When the top pad and subpad are provided by different polymer sheets, the top pad polymer sheet and subpad polymer sheet are desirably combined without an adhesive (eg, without an adhesive layer present therebetween). For example, the top pad sheet and the subpad sheet can be joined by welding (eg, ultrasonic welding), thermal bonding, radiation activated bonding, lamination, or coextrusion. Alternatively, the top pad and subpad can be provided by different layers or portions of a single polymer sheet. For example, the single layer polymer sheet can be treated to change the physical properties of one or both sides of the single layer polymer sheet to provide a two layer polymer sheet. Here, one layer functions as a top pad, and the other layer functions as a subpad. A bilayer having a porous layer bonded to a solid layer without the use of an adhesive, for example, by selectively foaming a solid polymer sheet, thereby introducing pores on one side of the polymer sheet A polymer sheet (eg, a two-layer polishing pad) can be obtained. Here, one layer functions as a top pad, and the other layer functions as a subpad. One or both surfaces of the polishing pad can have magnetically sensitive particles. In the above configuration, preferably the subpad is provided by a porous layer having magnetically sensitive particles.
トップパッド／サブパッドの組み合わせとして構成する場合、又はワンピースの研磨パッドとして構成する場合、本発明の研磨パッドは更に、研磨表面を有することができる。研磨表面は、変形可能研磨パッド本体の表面に接着又は溶接された別個の材料の層によって提供すること、又は変形可能研磨パッド本体の表面によって提供することができる。研磨表面を別個の材料の層によって提供する場合、この別個の材料の層は、任意の適当な方法によって、例えば摩擦（例えば中間の層なしで）によって、マジックテープタイプの連結布帛によって、減圧によって、磁力によって、様々な接着化合物及びテープによって、化学種、熱及び／若しくは圧力を使用する層の「溶接」によって、又は他の様々な方法によって、変形可能研磨パッド本体の表面に接着又は溶接することができる。典型的に、中間裏当て層、例えばポリエチレンテレフタレートフィルムを、研磨層とサブパッドとの間に配置する。本発明の研磨パッドのこの構成は随意に、サブパッドと組み合わせて用いることができる。 When configured as a top pad / subpad combination, or when configured as a one-piece polishing pad, the polishing pad of the present invention can further have a polishing surface. The polishing surface can be provided by a separate layer of material adhered or welded to the surface of the deformable polishing pad body, or can be provided by the surface of the deformable polishing pad body. When the polishing surface is provided by a layer of separate material, this layer of separate material can be applied by any suitable method, for example by friction (eg without an intermediate layer), by a Velcro type connecting fabric, by reduced pressure. Adhering or welding to the surface of the deformable polishing pad body by magnetic force, by various adhesive compounds and tapes, by “welding” layers using chemical species, heat and / or pressure, or by various other methods be able to. Typically, an intermediate backing layer, such as a polyethylene terephthalate film, is placed between the polishing layer and the subpad. This configuration of the polishing pad of the present invention can optionally be used in combination with a subpad.
研磨表面が、変形可能研磨パッド本体の表面によって提供される場合であっても、別個の材料の層によって提供される場合であっても、研磨表面は、任意の適当な材料、例えば変形可能研磨パッド本体に関して予め特定される１又は複数の任意のポリマーを有することができる。この材料は、変形可能研磨パッド本体の材料と同じであっても異なっていてもよい。典型的に研磨パッド表面は、非多孔質のポリウレタンを有する。 Whether the polishing surface is provided by the surface of the deformable polishing pad body or by a separate layer of material, the polishing surface can be any suitable material, such as a deformable polishing. It can have any polymer or polymers that are pre-specified with respect to the pad body. This material may be the same as or different from the material of the deformable polishing pad body. Typically, the polishing pad surface has a non-porous polyurethane.
研磨表面は更に、溝、流路、及び／又は穿孔を有することができ、これらは、研磨パッドの表面にわたる研磨組成物の横方向の移動を促進する。このような溝、流路、又は穿孔は、任意の適当なパターンであってよく、任意の適当な深さ及び幅を有することができる。研磨表面は、２又はそれよりも多くの異なる溝のパターン、例えば米国特許第５，４８９，２３３号で示されるような大きい溝と小さい溝との組み合わせを有することができる。適当な溝パターンの例としては、連続していても不連続であってもよい、傾斜を有する溝、同心の溝、らせん状又は環状の溝、及びＸＹ型の斜交パターンを挙げることができる。好ましくは研磨表面は、標準のパッド調整方法によって作られる小さい溝を少なくとも有する。 The polishing surface can further have grooves, channels, and / or perforations that facilitate lateral movement of the polishing composition across the surface of the polishing pad. Such grooves, channels, or perforations can be in any suitable pattern and can have any suitable depth and width. The polishing surface can have two or more different groove patterns, for example, a combination of large and small grooves as shown in US Pat. No. 5,489,233. Examples of suitable groove patterns include inclined grooves, concentric grooves, spiral or annular grooves, and XY-type oblique patterns, which may be continuous or discontinuous. . Preferably, the polishing surface has at least small grooves made by standard pad conditioning methods.
研磨表面には、磁気感受性粒子がなくても、任意の適当な量の磁気感受性粒子が存在していてもよい。研磨表面における磁気感受性粒子の濃度及び分布は、変形可能研磨パッド本体に関する上記の説明でのようにして決定することができる。本発明の所定の研磨パッドでは、研磨表面における磁気感受性粒子の濃度及び分布は、変形可能研磨パッド本体のそれらと同じであっても異なっていてもよい。 Any suitable amount of magnetically sensitive particles may be present on the polishing surface without magnetically sensitive particles. The concentration and distribution of magnetically sensitive particles on the polishing surface can be determined as described above for the deformable polishing pad body. In certain polishing pads of the present invention, the concentration and distribution of magnetically sensitive particles on the polishing surface may be the same as or different from those of the deformable polishing pad body.
研磨表面が磁気感受性粒子を有する場合、好ましくは粒子をコーティングして、研磨の間に露出した粒子が基材の表面を傷つけるのを防ぐようにする。あるいは、研磨表面において使用する磁気感受性粒子を、研磨される基材の表面を傷つけない材料、例えば非研磨性金属−有機粒子又は有機粒子で作ることができる。所定のタイプの非研磨性粒子が研磨性であるか非研磨性であるかは、研磨される基材のタイプに関して決定されなければならない。磁気感受性粒子は典型的に、磁気感受性粒子が研磨の間に研磨パッドの表面から突出しない位置に配置する。しかしながら、磁気感受性粒子は、研磨性研磨表面を提供するために、表面から突出する位置で研磨パッド内に配置することもできる。磁場が存在する場合、研磨パッドの表面から突出している磁気感受性粒子は、研磨パッド中の固定研磨材としての役割と、本発明に関して説明されるようにして研磨パッドの性質を変化させる役割との２つの役割を有する。 If the polishing surface has magnetically sensitive particles, the particles are preferably coated to prevent particles exposed during polishing from damaging the surface of the substrate. Alternatively, the magnetically sensitive particles used on the polishing surface can be made of a material that does not damage the surface of the substrate being polished, such as non-abrasive metal-organic particles or organic particles. Whether a given type of non-abrasive particles is abrasive or non-abrasive must be determined with respect to the type of substrate being polished. The magnetically sensitive particles are typically positioned where the magnetically sensitive particles do not protrude from the surface of the polishing pad during polishing. However, the magnetically sensitive particles can also be placed in the polishing pad at a location protruding from the surface to provide an abrasive polishing surface. In the presence of a magnetic field, the magnetically sensitive particles protruding from the surface of the polishing pad have a role as a fixed abrasive in the polishing pad and a role that alters the properties of the polishing pad as described in connection with the present invention. Has two roles.
本発明の研磨パッドは、その場での研磨終点検知システムと組み合わせて使用できるように構成できる。その場での終点検知は一般に、光又は他の照射を用いて、研磨の間に基材の表面を解析し、それによって研磨プロセスの終点を決定することを含む。望ましくは本発明の研磨パッドは、光又は他の照射が通過して基材の表面に達するための経路を提供する穿孔又は開口を有する。穿孔又は開口は、変形可能研磨パッド本体、研磨表面、サブパッド、及び研磨パッドが有する任意の他の層の厚さにわたって形成された孔によって提供することができる。あるいは、研磨パッドは、検知技術で用いられる光又は他の照射に対して透明又は半透明の適当なポリマー又は他の材料の「窓」を有することができる。使用される特定のタイプの穿孔又は開口は、選択される特定の終点検知技術、及びそのために用いられる照射のタイプに依存しているであろう。被加工品の表面で反射される光又は他の照射を解析することによって研磨プロセスを検知及び監視する技術は、従来技術で知られている。このような方法は例えば、米国特許第５，１９６，３５３号、同第５，４３３，６５１号、同第５，６０９，５１１号、同第５，６４３，０４６号、同第５，６５８，１８３号、同第５，７３０，６４２号、同第５，８３８，４４７号、同第５，８７２，６３３号、同第５，８９３，７９６号、同第５，９４９，９２７号、及び同第５，９６４，６４３号で説明されている。 The polishing pad of the present invention can be configured to be used in combination with an in-situ polishing end point detection system. In situ endpoint detection generally involves analyzing the surface of the substrate during polishing using light or other illumination, thereby determining the endpoint of the polishing process. Desirably, the polishing pad of the present invention has perforations or openings that provide a path for light or other radiation to pass through to the surface of the substrate. The perforations or openings can be provided by holes formed over the thickness of the deformable polishing pad body, polishing surface, subpad, and any other layer that the polishing pad has. Alternatively, the polishing pad may have a “window” of a suitable polymer or other material that is transparent or translucent to the light or other radiation used in the sensing technique. The particular type of perforation or aperture used will depend on the particular endpoint detection technique chosen and the type of irradiation used for it. Techniques for detecting and monitoring the polishing process by analyzing light or other illumination reflected from the surface of the workpiece are known in the prior art. Such methods include, for example, U.S. Pat. Nos. 5,196,353, 5,433,651, 5,609,511, 5,643,046, 5,658, No. 183, No. 5,730,642, No. 5,838,447, No. 5,872,633, No. 5,893,796, No. 5,949,927, and This is described in US Pat. No. 5,964,643.
変形可能研磨パッド本体を有する研磨パッドに磁場を印加すると、変形可能研磨パッド本体（又は変形可能研磨パッド本体を有する研磨パッド）の１又は複数の性質が、好ましくは研磨パッドの研磨性能に影響を与える程度に変化する。変化させることができる性質は、研磨パッドの任意の性質、例えば貯蔵弾性率、圧縮性、レジデンス、及び硬さであってよい。研磨パッドの好ましい構成は、１〜１，０００ガウス（例えば５〜５００ガウス、１０〜２５０ガウス、又は５０〜２００ガウス）の磁場の存在下で、これらの性質の１又は複数を、磁場が存在しない場合と比較して、５％又はそれよりも大きく（例えば１０％又はそれよりも大きく）、例えば１５％又はそれよりも大きく（例えば２０％又はそれよりも大きく）、又は２５％又はそれよりも大きく（例えば３０％又はそれよりも大きく）変化させる量で、磁気感受性粒子を有する変形可能研磨パッド本体を有する。 When a magnetic field is applied to a polishing pad having a deformable polishing pad body, one or more properties of the deformable polishing pad body (or a polishing pad having a deformable polishing pad body) preferably affect the polishing performance of the polishing pad. It changes to the extent to give. The properties that can be changed may be any property of the polishing pad, such as storage modulus, compressibility, residence, and hardness. The preferred configuration of the polishing pad is that one or more of these properties is present in the presence of a magnetic field of 1 to 1,000 gauss (eg, 5 to 500 gauss, 10 to 250 gauss, or 50 to 200 gauss). 5% or more (eg 10% or more), for example 15% or more (eg 20% or more), or 25% or more compared to Also has a deformable polishing pad body with magnetically sensitive particles in an amount that varies by a large amount (eg, 30% or greater).
また本発明の研磨パッドは、他の研磨パッド構成要素、例えば犠牲層、追加のサブパッド、接着層、裏当て材料、及び他の典型的な構成部分を有することができる。 The polishing pad of the present invention can also have other polishing pad components, such as sacrificial layers, additional subpads, adhesive layers, backing materials, and other typical components.
本発明は更に、（ａ）変形可能研磨パッド本体及びその中で分散している磁気感受性粒子を有する研磨パッド、及び（ｂ）研磨パッドの近くに配置されている強度調節可能磁場、を有する研磨システムを提供する。ここで、研磨パッドの１又は複数の性質は、磁場を印加したときに変化する。本発明の研磨システムの研磨パッドは、本発明の研磨パッドに関して上記で説明したようなものである。 The present invention further comprises a polishing comprising: (a) a polishing pad body having a deformable polishing pad body and magnetically sensitive particles dispersed therein; and (b) a tunable magnetic field disposed proximate to the polishing pad. Provide a system. Here, one or more properties of the polishing pad change when a magnetic field is applied. The polishing pad of the polishing system of the present invention is as described above with respect to the polishing pad of the present invention.
強度調節可能磁場は、任意の適当な装置、例えば磁石又は電磁石によって提供することができる。用語「強度調節可能」は、本発明に関して、強度を変化させることができる磁場（例えば連続的に強度を変化させることができる磁場）、及び複数の強度段階の磁場（例えば複数の固定された強度設定を有する磁場）を包含している。強度調節可能磁場を、複数の固定された強度設定を有する磁場によって提供する場合、磁場は、２よりも多くの強度設定（例えば「オン」と「オフ」の設定よりも多くの設定）を有して、研磨パッドの性質の変化に比較的大きな柔軟性を与えることが好ましい。磁場の強度は、例えば供給する電力の量を増加又は減少させることによって、又は研磨パッドを磁場から大きく又は小さく遮蔽することによって調節できる。磁場の強度調節可能な特徴は、研磨パッドの使用者が、磁場の強度を変化させ、それによって使用の間に研磨パッドの性質を制御することを可能にする。磁場の強度が大きいと、変形可能研磨パッド本体の磁気感受性粒子によって与えられる力が大きくなり、変形可能研磨パッド本体を有する研磨パッドの性質が比較的大きく変化する。同様に、磁場の強度が小さいと、研磨パッドの性質は、比較的小さく変化する。 The intensity adjustable magnetic field can be provided by any suitable device, such as a magnet or an electromagnet. The term “intensity adjustable” in the context of the present invention refers to a magnetic field whose intensity can be changed (eg a magnetic field whose intensity can be changed continuously) and a magnetic field of multiple intensity stages (eg a plurality of fixed intensity). A magnetic field with settings). If the intensity-adjustable magnetic field is provided by a magnetic field having multiple fixed intensity settings, the magnetic field has more than 2 intensity settings (eg, more settings than “on” and “off” settings). Thus, it is preferable to give a relatively large flexibility to changes in the properties of the polishing pad. The strength of the magnetic field can be adjusted, for example, by increasing or decreasing the amount of power supplied, or by shielding the polishing pad from large or small from the magnetic field. The magnetic field strength adjustable feature allows the polishing pad user to change the magnetic field strength and thereby control the properties of the polishing pad during use. When the strength of the magnetic field is large, the force applied by the magnetically sensitive particles of the deformable polishing pad body increases, and the properties of the polishing pad having the deformable polishing pad body change relatively. Similarly, when the strength of the magnetic field is small, the properties of the polishing pad change relatively small.
強度調節可能磁場は、研磨パッドの近くに配置する。本発明に関して、強度調節可能磁場は、強度調節可能磁場が研磨パッドの１又は複数の性質を変化させるのに十分に研磨パッドに近い場合に、研磨パッドに「近い」と考える。強度調節可能磁場は、研磨パッドに対して任意の適当な方向に向いていてよい。本発明に関して、磁場は、磁場の引きつけ及び反発の方向に平行な力線を有するものと考える。典型的に、磁場は、力線が、研磨パッドの研磨表面に対して実質的に垂直であるようにして配置する。あるいは、磁場は、力線が、研磨パッドの研磨表面に対して特定の角度であるようにして、又は研磨パッドの研磨表面に対して実質的に平行であるようにして配置することができる。また、磁場源（例えば磁石又は電磁石）は、基材が磁場源と研磨パッドとの間に存在するようにして、又は好ましくは研磨パッドが磁場源と基材との間に存在するようにして、研磨パッド及び研磨される基材に対して配置することができる。 The intensity adjustable magnetic field is placed near the polishing pad. In the context of the present invention, an intensity-adjustable magnetic field is considered “close” to a polishing pad if the intensity-adjustable magnetic field is close enough to the polishing pad to change one or more properties of the polishing pad. The intensity adjustable magnetic field may be oriented in any suitable direction relative to the polishing pad. In the context of the present invention, a magnetic field is considered to have field lines parallel to the direction of magnetic attraction and repulsion. Typically, the magnetic field is positioned such that the field lines are substantially perpendicular to the polishing surface of the polishing pad. Alternatively, the magnetic field can be arranged such that the field lines are at a specific angle with respect to the polishing surface of the polishing pad, or are substantially parallel to the polishing surface of the polishing pad. Also, the magnetic field source (eg, magnet or electromagnet) may be such that the substrate exists between the magnetic field source and the polishing pad, or preferably the polishing pad exists between the magnetic field source and the substrate. , And can be placed against the polishing pad and the substrate to be polished.
強度調節可能磁場は、研磨パッドの１又は複数の性質を変化させるのに十分な磁力を提供できるべきである。この目的のために必要な磁力は、所定の用途において使用する研磨パッドの特定の構成に依存している。一般に、１〜１，０００ガウス（例えば５〜５００ガウス、１０〜２５０ガウス、又は５０〜２００ガウス）又はそれよりも大きい磁力を発生させることができる強度調節可能磁場は、十分であろう。 The intensity adjustable magnetic field should be able to provide sufficient magnetic force to change one or more properties of the polishing pad. The magnetic force required for this purpose depends on the specific configuration of the polishing pad used in a given application. In general, an intensity adjustable magnetic field capable of generating a magnetic force of 1 to 1,000 gauss (eg, 5 to 500 gauss, 10 to 250 gauss, or 50 to 200 gauss) or greater will suffice.
磁場の強度は、手動で制御すること（例えば操作者が制御すること）ができる。手動の制御を使用する場合、印加される磁場は典型的に、所望の研磨パラメータ（例えば除去速度、摩擦、粗さ、ディッシング等）を達成又は維持するために、研磨段階の初め若しくは最後に、又は所定の時間間隔で、操作者によって調節される。例えば、研磨の間に除去速度を監視している操作者は、磁場の強度を調節して、所定の除去速度を変更又は維持することができる。あるいは、又は手動での操作に加えて、磁場の強度を、例えばマイクロプロセッサーを用いて、自動で達成することができる。自動制御は、予めプログラムされた一連の指示に従って、又は研磨パラメータの変化に応じて、磁場強度を自動的に調節するために使用することができる。例えば磁場は、研磨システムにフィードバックシステムを導入し、それによって監視装置で１又は複数の研磨条件の変化を検知し、そして自動制御装置に信号を送って、磁場を適切に調節することによって、研磨条件の変化に応じて自動的に調節することができる。 The strength of the magnetic field can be manually controlled (for example, controlled by an operator). When using manual control, the applied magnetic field is typically at the beginning or end of the polishing stage to achieve or maintain the desired polishing parameters (e.g., removal rate, friction, roughness, dishing, etc.) Alternatively, it is adjusted by the operator at predetermined time intervals. For example, an operator monitoring the removal rate during polishing can adjust the strength of the magnetic field to change or maintain a predetermined removal rate. Alternatively, or in addition to manual operation, the strength of the magnetic field can be achieved automatically using, for example, a microprocessor. Automatic control can be used to automatically adjust the magnetic field strength according to a series of pre-programmed instructions or in response to changes in polishing parameters. For example, the magnetic field can be polished by introducing a feedback system into the polishing system, thereby detecting a change in one or more polishing conditions with a monitoring device, and sending a signal to an automatic controller to adjust the magnetic field appropriately. It can be automatically adjusted according to changes in conditions.
また本発明は、（ａ）変形可能研磨パッド本体、及びその中に分散している磁気感受性粒子を有する研磨パッドを提供すること、（ｂ）研磨パッドを基材に接触させること、（ｃ）研磨パッドに強度調節可能磁場を印加して、研磨パッドの１又は複数の性質を変化させること、及び（ｄ）基材に対して研磨パッドを動かし、それによって基材を研磨することを含む、基材を研磨する方法を提供する。ここで、研磨パッドの１又は複数の性質は、磁場を印加することによって変化させることができる。研磨パッド及び強度調節可能磁場は、本発明の研磨パッド及び研磨システムに関して説明されているようなものである。 The invention also provides (a) a deformable polishing pad body and a polishing pad having magnetically sensitive particles dispersed therein, (b) contacting the polishing pad with a substrate, (c) Applying a tunable magnetic field to the polishing pad to change one or more properties of the polishing pad; and (d) moving the polishing pad relative to the substrate, thereby polishing the substrate. A method for polishing a substrate is provided. Here, one or more properties of the polishing pad can be changed by applying a magnetic field. The polishing pad and the intensity adjustable magnetic field are as described with respect to the polishing pad and polishing system of the present invention.
本発明の方法は更に、研磨の間に、強度調節可能磁場を調節することを含むことができる。本発明の研磨システムに関して説明されているように、磁場は、手動で、又は自動制御装置を介して調節することができる。磁場は好ましくは、所望の研磨性質を達成するようにして、例えば過剰な研磨を減少させるようにして、又は基材のディッシングを減少させるようにして（例えば平坦性及びダイ内不均一性を改良するようにして）調節できる。 The method of the present invention can further include adjusting the intensity adjustable magnetic field during polishing. As described with respect to the polishing system of the present invention, the magnetic field can be adjusted manually or via an automatic controller. The magnetic field is preferably achieved to achieve the desired polishing properties, for example to reduce excessive polishing or to reduce substrate dishing (eg improve flatness and in-die non-uniformity). You can adjust).
本発明の研磨パッド及び研磨システムは、化学機械的研磨（ＣＭＰ）装置と組み合わせて使用するのに特に適している。典型的に、この装置は、（ａ）使用中に動き、且つ軌道、直線又は回転運動による速度を有する定盤、（ｂ）定盤と接触しており、且つ運動しているプラテンと共に動く本発明の研磨パッド、及び（ｃ）研磨パッドの表面に対して接触し且つ動くことによって研磨される被加工品を保持するキャリアを有する。被加工品の研磨は、被加工品を研磨パッドに接触させて配置し、そして被加工品に対して研磨パッドを動かし、典型的にそれらの間に研磨組成物が存在するようにし、それによって被加工品の少なくとも一部を摩耗させて被加工品を研磨することによって行う。研磨組成物は典型的に、液体キャリア（例えば水性キャリア）、ｐＨ調整剤、及び随意の研磨材を有する。研磨される被加工品のタイプに依存して、随意に研磨組成物は、酸化剤、有機酸、錯化剤、ｐＨ緩衝剤、界面活性剤、腐蝕抑制剤、消泡剤等を更に含有することができる。ＣＭＰ装置は、任意の適当なＣＭＰ装置であってよく、それらの多くが当該技術分野で既知である。また、本発明の研磨パッド及び研磨システムは、リニア駆動型研磨工具で用いることもできる。 The polishing pad and polishing system of the present invention are particularly suitable for use in combination with a chemical mechanical polishing (CMP) apparatus. Typically, the device consists of (a) a platen that moves during use and has a speed due to trajectory, linear or rotational movement, (b) a book that is in contact with the platen and moves with the moving platen. An inventive polishing pad, and (c) a carrier that holds a workpiece to be polished by contacting and moving against the surface of the polishing pad. Polishing a work piece places the work piece in contact with the polishing pad and moves the polishing pad relative to the work piece so that there is typically a polishing composition therebetween, thereby This is performed by polishing at least a part of the workpiece to be worn. The polishing composition typically has a liquid carrier (eg, an aqueous carrier), a pH adjuster, and an optional abrasive. Depending on the type of workpiece being polished, the polishing composition optionally further comprises an oxidizing agent, organic acid, complexing agent, pH buffering agent, surfactant, corrosion inhibitor, antifoaming agent, and the like. be able to. The CMP apparatus may be any suitable CMP apparatus, many of which are known in the art. The polishing pad and polishing system of the present invention can also be used with a linear drive type polishing tool.
本発明の研磨パッド、研磨システム、及び研磨方法は、多くのタイプの被加工品（例えば基材又はウェハ）、及び非加工品材料の研磨方法で用いるのに適している。例えば、研磨パッドは、メモリストレージデバイス、ガラス基材、メモリ又はリジッドディスク、金属（例えば貴金属）、磁気ヘッド、層間誘電体（ＩＬＤ）層、ポリマーフィルム、低及び高誘電率フィルム、強誘電体、マイクロ−エレクトロ−メカニカルシステム（ＭＥＭＳ）、半導体ウェハ、電界放出ディスプレイ、及び他のマイクロエレクトロニクス基材、特に絶縁層（例えば酸化ケイ素、窒化ケイ素、又は低誘電率材料）及び／又は金属含有層（例えば銅、タンタル、タングステン、アルミニウム、ニッケル、チタン、白金、ルテニウム、ロジウム、イリジウム、それらの合金、及びそれらの混合物）を有するマイクロエレクトロニクス基材を含む被加工品を研磨するために用いることができる。更に、被加工品は、任意の適当な金属複合材料を有すること、任意の適当な金属複合材料から本質的になること、又は任意の適当な金属複合材料からなることができる。適当な金属複合材料としては例えば、金属窒化物（例えば窒化タンタル、窒化チタン、及び窒化タングステン）、金属炭化物（例えば炭化ケイ素、及び炭化タングステン）、ニッケル−リン、アルミノホウケイ酸塩、ホウケイ酸ガラス、リンケイ酸ガラス（ＰＳＧ）、ホウリンケイ酸ガラス（ＢＰＳＧ）、ケイ素／ゲルマニウム合金、及びケイ素／ゲルマニウム／炭素合金を挙げることができる。また被加工品は、任意の適当な半導体材料を有すること、任意の適当な半導体材料から本質的になること、又は任意の適当な半導体材料からなることができる。適当な半導体材料としては、単結晶ケイ素、多結晶ケイ素、アモルファスケイ素、絶縁体上ケイ素（ｓｉｌｉｃｏｎ−ｏｎ−ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）、及びガリウムヒ素を挙げることができる。 The polishing pad, polishing system, and polishing method of the present invention are suitable for use in many types of workpieces (eg, substrates or wafers) and polishing methods for non-workpiece materials. For example, a polishing pad can be a memory storage device, a glass substrate, a memory or rigid disk, a metal (eg, a noble metal), a magnetic head, an interlayer dielectric (ILD) layer, a polymer film, a low and high dielectric constant film, a ferroelectric, Micro-electro-mechanical systems (MEMS), semiconductor wafers, field emission displays, and other microelectronic substrates, particularly insulating layers (eg, silicon oxide, silicon nitride, or low dielectric constant materials) and / or metal-containing layers (eg, Can be used to polish workpieces including microelectronic substrates having copper, tantalum, tungsten, aluminum, nickel, titanium, platinum, ruthenium, rhodium, iridium, alloys thereof, and mixtures thereof. Furthermore, the workpiece can comprise any suitable metal composite material, consist essentially of any suitable metal composite material, or consist of any suitable metal composite material. Suitable metal composite materials include, for example, metal nitrides (eg, tantalum nitride, titanium nitride, and tungsten nitride), metal carbides (eg, silicon carbide, and tungsten carbide), nickel-phosphorus, aluminoborosilicate, borosilicate glass, Mention may be made of phosphosilicate glass (PSG), borophosphosilicate glass (BPSG), silicon / germanium alloys, and silicon / germanium / carbon alloys. The workpiece can also comprise any suitable semiconductor material, consist essentially of any suitable semiconductor material, or consist of any suitable semiconductor material. Suitable semiconductor materials can include single crystal silicon, polycrystalline silicon, amorphous silicon, silicon-on-insulator, and gallium arsenide.
以下の例では、本発明の研磨パッド、研磨システム、及び研磨方法の準備及び使用について説明する。 The following examples describe the preparation and use of the polishing pad, polishing system, and polishing method of the present invention.
変形可能研磨パッド本体及びその中に分散している磁気感受性粒子を有する研磨パッドは、ポリウレタン発泡体粒子とマグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）を、ポリウレタンの流動点よりも高い温度で配合することによって製造する。混合物をキャスティングして、ディスク状研磨パッドにする。 A polishing pad having a deformable polishing pad body and magnetically sensitive particles dispersed therein is produced by blending polyurethane foam particles and magnetite (Fe 3 O 4 ) at a temperature higher than the pour point of polyurethane. To do. The mixture is cast into a disc-like polishing pad.
この研磨パッドは、標準のポリウレタントップパッドの下のサブパッドとして、ＣＭＰ研磨装置の定盤上に取り付け、そしてパターンを有する基材を、トップパッドの表面に接触するようにして、研磨装置の研磨工具上に取り付ける。出力を変化させることができる電磁石を、研磨パッドが電磁石と基材との間に位置し、且つ磁場の力線が研磨パッドの表面に垂直になるようにして配置する。研磨プロセスを開始し、研磨組成物を、研磨パッドの表面と基材とに供給する。電磁石は、「オフ」にされている。数分間が経過した後で、基材の表面のディッシングが検知され、電磁石を低出力でオンにする。磁場の印加は、サブパッドを定盤に向けて押し付け、サブパッドの圧縮性を低下させる。数分間にわたって研磨を継続すると、基材のディッシングは減少するが、まだ明らかである。電磁石の強度を大きくし、それによってサブパッドを更に定盤に押し付け、研磨を継続して、基材のディッシングを更に減少させる。 The polishing pad is mounted on the surface plate of the CMP polishing apparatus as a subpad under the standard polyurethane top pad, and the substrate having the pattern is brought into contact with the surface of the top pad so that the polishing tool of the polishing apparatus Install on top. The electromagnet capable of changing the output is arranged such that the polishing pad is located between the electromagnet and the substrate, and the magnetic field lines are perpendicular to the surface of the polishing pad. The polishing process is initiated and the polishing composition is supplied to the surface of the polishing pad and the substrate. The electromagnet is “off”. After several minutes, dishing on the surface of the substrate is detected and the electromagnet is turned on at low power. The application of the magnetic field presses the subpad toward the surface plate and reduces the compressibility of the subpad. If polishing is continued for several minutes, the dishing of the substrate decreases, but is still apparent. The strength of the electromagnet is increased, thereby further pressing the subpad against the surface plate and continuing the polishing to further reduce the dishing of the substrate.
Claims (42)
（ｂ）前記研磨パッドの近くに配置されている強度調節可能磁場、
を有する、研磨システム。 (A) a deformable polishing pad body, and a polishing pad having magnetically sensitive particles dispersed therein, wherein one or more properties change when a magnetic field is applied; and (b) the polishing pad Intensity adjustable magnetic field, located near
Having a polishing system.
（ｂ）前記研磨パッドを基材に接触させること、
（ｃ）前記研磨パッドに磁場を印加して、前記研磨パッドの１又は複数の性質を変化させること、及び
（ｄ）基材に対して前記研磨パッドを動かし、それによって前記基材を研磨すること。 (A) providing a polishing pad having a deformable polishing pad body and magnetically sensitive particles dispersed therein, wherein one or more properties change when a magnetic field is applied;
(B) bringing the polishing pad into contact with a substrate;
(C) applying a magnetic field to the polishing pad to change one or more properties of the polishing pad; and (d) moving the polishing pad relative to a substrate, thereby polishing the substrate. thing.
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