JP2014172168A - 広スペクトル終点検出ウィンドウを有するケミカルメカニカル研磨パッド及びそれを用いる研磨方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】研磨面25を有する研磨層20、及び研磨面の平面に対して垂直な軸に沿って厚さを有する広スペクトル終点検出ウィンドウブロック30を含み、広スペクトル終点検出ウィンドウブロックが環式オレフィン付加ポリマーを含み、広スペクトル終点検出ウィンドウブロックがその厚さ全体で均一な化学組成を示し、広スペクトル終点検出ウィンドウブロックが≦40%のスペクトル損失を示し、研磨面が、磁性基板、光学基板及び半導体基板から選択される基板を研磨するように適合されている、ケミカルメカニカル研磨パッド。
【選択図】図3
Description
(式中、yは20〜20,000であり、R1及びR2は、それぞれ独立して、H、ヒドロキシル基、C1〜10アルキル基、C1〜10ヒドロキシアルキル基、C1〜10アルコキシル基、C1〜10アルコキシアルキル基、C1〜10カルボキシアルキル基、C1〜10アルコキシカルボニル基及びC1〜10アルキルカルボニル基からなる群より選択される)、
(式中、a:bの比は0.5:99.5〜30:70であり、R3は、H及びC1〜10アルキル基からなる群より選択され、R4及びR5は、それぞれ独立して、H、ヒドロキシル基、C1〜10アルキル基、C1〜10ヒドロキシアルキル基、C1〜10アルコキシル基、C1〜10アルコキシアルキル基、C1〜10カルボキシアルキル基、C1〜10アルコキシカルボニル基及びC1〜10アルキルカルボニル基からなる群より選択される)、
(式中、環式オレフィン付加コポリマー中のc:dの比は0.5:99.5〜50:50であり、R6は、H及びC1〜10アルキル基からなる群より選択され、R7及びR8は、それぞれ独立して、H、ヒドロキシル基、C1〜10アルキル基、C1〜10ヒドロキシアルキル基、C1〜10アルコキシル基、C1〜10アルコキシアルキル基、C1〜10カルボキシアルキル基、C1〜10アルコキシカルボニル基及びC1〜10アルキルカルボニル基からなる群より選択される)、及び
(式中、hは20〜20,000であり、R9及びR10は、それぞれ独立して、H、ヒドロキシル基、C1〜10アルキル基、C1〜10ヒドロキシアルキル基、C1〜10アルコキシル基、C1〜10アルコキシアルキル基、C1〜10カルボキシアルキル基、C1〜10アルコキシカルボニル基及びC1〜10アルキルカルボニル基からなる群より選択される)
からなる群より選択される式によって表され、前記広スペクトル終点検出ウィンドウブロックがその厚さTW全体で均一な化学組成を示し、前記広スペクトル終点検出ウィンドウブロックが≦40%のスペクトル損失を示し、前記広スペクトル終点検出ウィンドウブロックの≧90重量%が環式オレフィン付加ポリマーであり、前記広スペクトル終点検出ウィンドウブロックがハロゲン<1ppmを含み、前記広スペクトル終点検出ウィンドウブロックが液体充填ポリマーカプセル<1個を含み、前記広スペクトル終点検出ウィンドウブロックが、前記研磨面の前記平面に対して垂直な軸に沿って5〜75ミルの平均厚さTW-avgを有し、前記研磨面が、磁性基板、光学基板及び半導体基板から選択される基板を研磨するように適合されている、ケミカルメカニカル研磨パッドを提供する。
本発明のケミカルメカニカル研磨パッドは、磁性基板、光学基板及び半導体基板から選択される基板を研磨するのに有用である。特に、本発明のケミカルメカニカル研磨パッドは、半導体ウェーハを研磨する場合、特に広スペクトル(すなわち多波長)終点検出を利用する先進用途の場合に有用である。
SL=|(TL300+TL800)/2|
式中、SLは、スペクトル損失の絶対値(%単位)であり、TL300は、300nmにおける透過損失であり、TL800は、800nmにおける透過損失である。
TLλ=100*((PATLλ−ITLλ)/ITLλ)
式中、λは、光の波長であり、TLλは、λにおける透過損失(%単位)であり、PATLλは、ASTM D1044−08にしたがって実施例に記載された条件下、サンプルの研磨の後に分光計を使用して計測された所与の材料のサンプルを透過する波長λの光の透過度であり、ITLλは、ASTM D1044−08にしたがってサンプルの研磨の前に分光計を使用して計測されたサンプルを透過する波長λの光の透過度である。
TL300=100*((PATL300−ITL300)/ITL300)
式中、TL300は、300nmにおける透過損失(%単位)であり、PATL300は、ASTM D1044−08にしたがって実施例に記載された条件下、サンプルの研磨の後に分光計を使用して計測された所与の材料のサンプルを透過する波長300nmの光の透過度であり、ITL300は、ASTM D1044−08にしたがってサンプルの研磨の前に分光計を使用して計測されたサンプルを透過する波長300nmの光の透過度である。
TL800=100*((PATL800−ITL800)/ITL800)
式中、TL800は、800nmにおける透過損失(%単位)であり、PATL800は、ASTM D1044−08にしたがって実施例に記載された条件下、サンプルの研磨の後に分光計を使用して計測された所与の材料のサンプルを透過する波長800nmの光の透過度であり、ITL800は、ASTM D1044−08にしたがってサンプルの研磨の前に分光計を使用して計測されたサンプルを透過する波長800nmの光の透過度である。
(式中、yは、1分子あたりの反復単位の重量平均数であり、20〜20,000、好ましくは50〜15,000、より好ましくは75〜10,000、もっとも好ましくは200〜5,000であり、R1及びR2は、それぞれ独立して、H、ヒドロキシル基、C1〜10アルキル基、C1〜10ヒドロキシアルキル基、C1〜10アルコキシル基、C1〜10アルコキシアルキル基、C1〜10カルボキシアルキル基、C1〜10アルコキシカルボニル基及びC1〜10アルキルカルボニル基からなる群より選択され(好ましくは、R1及びR2は、それぞれ独立して、H、ヒドロキシル基、C1〜4アルキル基、C1〜4ヒドロキシアルキル基、C1〜4アルコキシル基、C1〜4アルコキシアルキル基、C1〜4カルボキシアルキル基、C1〜4アルコキシカルボニル基及びC1〜4アルキルカルボニル基からなる群より選択され、より好ましくは、R1及びR2は、それぞれ独立して、H、メチル基、C1〜3ヒドロキシアルキル基、C1〜3アルコキシル基、C1〜3アルコキシアルキル基、C1〜3カルボキシアルキル基、C1〜3アルコキシカルボニル基及びC1〜3アルキルカルボニル基からなる群より選択され、もっとも好ましくは、R1及びR2は、それぞれ独立して、H、メチル基及び−C(O)OCH2からなる群より選択される))、
(式中、a:bの比は0.5:99.5〜30:70であり、R3は、H及びC1〜10アルキル基からなる群より選択され(好ましくは、H及びC1〜4アルキル基からなる群より選択され、より好ましくは、H及びメチル基からなる群より選択され、もっとも好ましくはHであり)、R4及びR5は、それぞれ独立して、H、ヒドロキシル基、C1〜10アルキル基、C1〜10ヒドロキシアルキル基、C1〜10アルコキシル基、C1〜10アルコキシアルキル基、C1〜10カルボキシアルキル基、C1〜10アルコキシカルボニル基及びC1〜10アルキルカルボニル基からなる群より選択され(好ましくは、R4及びR5は、それぞれ独立して、H、ヒドロキシル基、C1〜4アルキル基、C1〜4ヒドロキシアルキル基、C1〜4アルコキシル基、C1〜4アルコキシアルキル基、C1〜4カルボキシアルキル基、C1〜4アルコキシカルボニル基及びC1〜4アルキルカルボニル基からなる群より選択され、より好ましくは、R4及びR5は、それぞれ独立して、H、メチル基、C1〜3ヒドロキシアルキル基、C1〜3アルコキシル基、C1〜3アルコキシアルキル基、C1〜3カルボキシアルキル基、C1〜3アルコキシカルボニル基及びC1〜3アルキルカルボニル基からなる群より選択され、もっとも好ましくは、R4及びR5は、それぞれ独立して、H、メチル基及び−C(O)OCH2からなる群より選択される))、
(式中、環式オレフィン付加コポリマー中のc:dの比は、0.5:99.5〜50:50(好ましくは0.5:99.5〜20:80)であり、R6は、H及びC1〜10アルキル基からなる群より選択され(好ましくは、H及びC1〜4アルキル基からなる群より選択され、より好ましくは、H及びメチル基からなる群より選択され、もっとも好ましくはHであり)、R7及びR8は、それぞれ独立して、H、ヒドロキシル基、C1〜10アルキル基、C1〜10ヒドロキシアルキル基、C1〜10アルコキシル基、C1〜10アルコキシアルキル基、C1〜10カルボキシアルキル基、C1〜10アルコキシカルボニル基及びC1〜10アルキルカルボニル基からなる群より選択され(好ましくは、R7及びR8は、それぞれ独立して、H、ヒドロキシル基、C1〜4アルキル基、C1〜4ヒドロキシアルキル基、C1〜4アルコキシル基、C1〜4アルコキシアルキル基、C1〜4カルボキシアルキル基、C1〜4アルコキシカルボニル基及びC1〜4アルキルカルボニル基からなる群より選択され、より好ましくは、R7及びR8は、それぞれ独立して、H、メチル基、C1〜3ヒドロキシアルキル基、C1〜3アルコキシル基、C1〜3アルコキシアルキル基、C1〜3カルボキシアルキル基、C1〜3アルコキシカルボニル基及びC1〜3アルキルカルボニル基からなる群より選択され、もっとも好ましくは、R7及びR8は、それぞれ独立して、H、メチル基及び−C(O)OCH2からなる群より選択される))、及び
(式中、hは、20〜20,000(好ましくは50〜15,000、より好ましくは75〜10,000、もっとも好ましくは200〜5,000)であり、R9及びR10は、それぞれ独立して、H、ヒドロキシル基、C1〜10アルキル基、C1〜10ヒドロキシアルキル基、C1〜10アルコキシル基、C1〜10アルコキシアルキル基、C1〜10カルボキシアルキル基、C1〜10アルコキシカルボニル基及びC1〜10アルキルカルボニル基からなる群より選択され(好ましくは、R9及びR10は、それぞれ独立して、H、ヒドロキシル基、C1〜4アルキル基、C1〜4ヒドロキシアルキル基、C1〜4アルコキシル基、C1〜4アルコキシアルキル基、C1〜4カルボキシアルキル基、C1〜4アルコキシカルボニル基及びC1〜4アルキルカルボニル基からなる群より選択され、より好ましくは、R9及びR10は、それぞれ独立して、H、メチル基、C1〜3ヒドロキシアルキル基、C1〜3アルコキシル基、C1〜3アルコキシアルキル基、C1〜3カルボキシアルキル基、C1〜3アルコキシカルボニル基及びC1〜3アルキルカルボニル基からなる群より選択され、もっとも好ましくは、R9及びR10は、それぞれ独立して、H、メチル基及び−C(O)OCH2からなる群より選択される))
からなる群より選択される式によって表される。
0.90*TW-avg≦DO-avg≦TW-avg
より好ましくは、カウンタボア開口の平均深さDO-avgは以下の式を満たす。
0.95*TW-avg≦DO-avg≦TW-avg
終点検出ウィンドウブロックの調製
ポリウレタン縮合ポリマー終点検出ウィンドウブロックを以下のようにして調製した。ジエチルトルエンジアミン「DETDA」(Albemarleから市販されているEthacure(登録商標)100LC)を、末端イソシアネート修飾プレポリマーポリオール(Chemturaから市販されているLW570プレポリマーポリオール)と、−NCOに対する−NH2の化学量論比105%で合わせた。次いで、得られた材料を型に入れた。次いで、型の内容物をオーブン中で18時間硬化させた。オーブンの温度設定は、はじめに93℃で20分間、その後104℃で15時間40分間、そして最後の2時間で21℃まで低下であった。その後、硬化した型内容物から、10.795cmの直径及び30ミルの平均厚さを有するウィンドウブロックを切り出した。
ポリジシクロペンタジエン環式オレフィンポリマー(Zeon CorporationからZeonor(登録商標)1420Rとして市販)の20ミル厚シートから直径10.795cmの円形試験ウィンドウを切り出した。
メタロセン触媒(Topas Advanced Polymers, Inc.からTopas(登録商標)6013として市販)を使用してノルボルネン及びエチレンから調製された環式オレフィンコポリマーの20ミル厚シートから直径10.795cmの円形試験ウィンドウを切り出した。
次いで、比較例WBCならびに実施例WB1及びWB2にしたがって調製されたウィンドウブロック材料を、ASTM D1044−08にしたがって、Verity FL2004フラッシュランプ及びSpectraview 1ソフトウェアバージョンVI4.40を備えたVerity SD1024D分光器ならびにType H22砥粒ホイール、重量500g、60rpm及び10サイクルでセットしたTaber 5150 Abraserモデル研磨ツールを使用して試験した。ウィンドウブロック材料に関して計測された様々な波長における透過損失を表1にまとめる。同じく、表1には、各ウィンドウブロック材料の場合のスペクトル損失を示す。
Claims (10)
- 研磨面を有する研磨層、及び
前記研磨面の平面に対して垂直な軸に沿って厚さTWを有する広スペクトル終点検出ウィンドウブロック
を含み、
前記広スペクトル終点検出ウィンドウブロックが環式オレフィン付加ポリマーを含み、前記広スペクトル終点検出ウィンドウブロックがその厚さTW全体で均一な化学組成を示し、前記広スペクトル終点検出ウィンドウブロックが≦40%のスペクトル損失を示し、前記研磨面が、磁性基板、光学基板及び半導体基板から選択される基板を研磨するように適合されている、ケミカルメカニカル研磨パッド。 - 前記広スペクトル終点検出ウィンドウブロックの≧90重量%が環式オレフィン付加ポリマーであり、前記広スペクトル終点検出ウィンドウブロックがハロゲン<1ppmを含み、前記広スペクトル終点検出ウィンドウブロックが液体充填ポリマーカプセル<1個を含み、前記広スペクトル終点検出ウィンドウブロックが、前記研磨面の前記平面に対して垂直な軸に沿って5〜75ミルの平均厚さTW-avgを有する、請求項1記載のケミカルメカニカル研磨パッド。
- 前記環式オレフィン付加ポリマーが環式オレフィン付加ポリマー及び環式オレフィン付加コポリマーから選択される、請求項2記載のケミカルメカニカル研磨パッド。
- 前記環式オレフィン付加ポリマーが、少なくとも一つの脂環式モノマーの重合から製造され、前記少なくとも一つの脂環式モノマーが、環内二重結合を有する脂環式モノマー及び環外二重結合を有する脂環式モノマーからなる群より選択される、請求項3記載のケミカルメカニカル研磨パッド。
- 前記環内二重結合を有する脂環式モノマーが、ノルボルネン、トリシクロデセン、ジシクロペンタジエン、テトラシクロドデセン、ヘキサシクロヘプタデセン、トリシクロウンデセン、ペンタシクロヘキサデセン、エチリデンノルボルネン、ビニルノルボルネン、ノルボルナジエン、アルキルノルボルネン類、シクロペンテン、シクロプロペン、シクロブテン、シクロヘキセン、シクロペンタジエン、シクロヘキサジエン、シクロオクタトリエン及びインデンからなる群より選択され、前記環外二重結合を有する脂環式モノマーが、ビニルシクロヘキセン、ビニルシクロヘキサン、ビニルシクロペンタン及びビニルシクロペンテンからなる群より選択される、請求項4記載のケミカルメカニカル研磨パッド。
- 前記環式オレフィン付加コポリマーが、少なくとも一つの脂環式モノマーと少なくとも一つの非環式オレフィンモノマーとの共重合から製造される、請求項3記載のケミカルメカニカル研磨パッド。
- 前記少なくとも一つの脂環式モノマーが、環内二重結合を有する脂環式モノマー及び環外二重結合を有する脂環式モノマーからなる群より選択され、
前記環内二重結合を有する脂環式モノマーが、ノルボルネン、トリシクロデセン、ジシクロペンタジエン、テトラシクロドデセン、ヘキサシクロヘプタデセン、トリシクロウンデセン、ペンタシクロヘキサデセン、エチリデンノルボルネン、ビニルノルボルネン、ノルボルナジエン、アルキルノルボルネン類、シクロペンテン、シクロプロペン、シクロブテン、シクロヘキセン、シクロペンタジエン、シクロヘキサジエン、シクロオクタトリエン及びインデンからなる群より選択され、
前記環外二重結合を有する脂環式モノマーが、ビニルシクロヘキセン、ビニルシクロヘキサン、ビニルシクロペンタン及びビニルシクロペンテンからなる群より選択され、
前記少なくとも一つの非環式オレフィンモノマーが、エチレン、プロピレン、1−ブテン、イソブテン、2−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−ヘプテン、1−オクテン、1−ノネン、1−デセン、2−メチル−1−プロペン、3−メチル−1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン、2−ブテン、ブタジエン、イソプレン、1,3−ペンタジエン、1,4−ペンタジエン、1,3−ヘキサジエン、1,4−ヘキサジエン、1,5−ヘキサジエン、1,5−ヘプタジエン、1,6−ヘプタジエン、1,6−オクタジエン、1,7−オクタジエン及び1,9−デカジエンからなる群より選択される、請求項6記載のケミカルメカニカル研磨パッド。 - 前記環式オレフィン付加ポリマーが、
(式中、yは20〜20,000であり、R1及びR2は、それぞれ独立して、H、ヒドロキシル基、C1〜10アルキル基、C1〜10ヒドロキシアルキル基、C1〜10アルコキシル基、C1〜10アルコキシアルキル基、C1〜10カルボキシアルキル基、C1〜10アルコキシカルボニル基及びC1〜10アルキルカルボニル基からなる群より選択される)、
(式中、a:bの比は0.5:99.5〜30:70であり、R3は、H及びC1〜10アルキル基からなる群より選択され、R4及びR5は、それぞれ独立して、H、ヒドロキシル基、C1〜10アルキル基、C1〜10ヒドロキシアルキル基、C1〜10アルコキシル基、C1〜10アルコキシアルキル基、C1〜10カルボキシアルキル基、C1〜10アルコキシカルボニル基及びC1〜10アルキルカルボニル基からなる群より選択される)、
(式中、環式オレフィン付加コポリマー中のc:dの比は0.5:99.5〜50:50であり、R6は、H及びC1〜10アルキル基からなる群より選択され、R7及びR8は、それぞれ独立して、H、ヒドロキシル基、C1〜10アルキル基、C1〜10ヒドロキシアルキル基、C1〜10アルコキシル基、C1〜10アルコキシアルキル基、C1〜10カルボキシアルキル基、C1〜10アルコキシカルボニル基及びC1〜10アルキルカルボニル基からなる群より選択される)、及び
(式中、hは20〜20,000であり、R9及びR10は、それぞれ独立して、H、ヒドロキシル基、C1〜10アルキル基、C1〜10ヒドロキシアルキル基、C1〜10アルコキシル基、C1〜10アルコキシアルキル基、C1〜10カルボキシアルキル基、C1〜10アルコキシカルボニル基及びC1〜10アルキルカルボニル基からなる群より選択される)
からなる群より選択される式によって表される、請求項2記載のケミカルメカニカル研磨パッド。 - 前記広スペクトル終点検出ウィンドウブロックが嵌め込み型ウィンドウである、請求項2記載のケミカルメカニカル研磨パッド。
- 基板のケミカルメカニカルポリッシングの方法であって、
プラテン、光源及びフォトセンサを有するケミカルメカニカルポリッシング装置を提供する工程、
磁性基板、光学基板及び半導体基板から選択される少なくとも一つの基板を提供する工程、
請求項2記載のケミカルメカニカル研磨パッドを提供する工程、
前記ケミカルメカニカル研磨パッドを前記プラテン上に設置する工程、
場合によっては、前記研磨面と前記基板との間の界面に研磨媒を提供する工程、
前記研磨面と前記基板との間に動的接触を生じさせて、少なくともいくらかの材料を前記基板から除去する工程、及び
前記光源からの光を前記広スペクトル終点検出ウィンドウブロックに通して伝送し、前記基板の表面から反射して前記広スペクトル終点検出ウィンドウブロックを逆に通って前記フォトセンサに入射する光を分析することによって研磨終点を決定する工程
を含む方法。
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