JP5340668B2 - 改良されたケミカルメカニカル研磨パッドならびに同研磨パッドの製造法および使用法 - Google Patents
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Description
請求の範囲を含む本明細書で使用する「繊維形態」とは、位相ドメインが三次元形状を有し、その一つの次元が他の二つの次元よりもずっと大きい位相の形態をいう。
市販の充填材入りポリウレタン研磨パッド(Rohm and Haas Electronic Materials CMP社からIC1000(登録商標)として市販)から試料を調製した。試料は、IC1000(登録商標)パッドから打ち抜いた直径約12.7mmの円板を含むものであった。
グリセロールプロポキシレート(平均Mn約266)227g、
ポリテトラヒドロフラン(平均Mn約650)279g、及び
ポリカルボジイミド修飾ジフェニルメタンジイソシアネート(The Dow ChemicalCompanyからIsonate(登録商標)143Lとして市販)494g
を約50℃及び大気圧で混合することによって形状記憶ポリマーマトリックス材料を調製した。そして、この混合物に対し、非接触遊星形高剪断ミキサを2000rpmで使用して、中空の弾性ポリマー微小球(Akzo NobelからExpancel(登録商標)551DEとして市販)18gをブレンドして、微小球を形状記憶マトリックス材料中に均一に分散させた。そして、最終混合物を、2.54mm離間した2枚の平坦なガラス面の間に流し込み、形成した直径約254mmの流し込みシートを約10分間ゲル化させた。
グリセロールプロポキシレート(平均Mn約266)216g、
ポリ(カプロラクトン)ジオール(平均Mn約775)315g、及び
ポリカルボジイミド修飾ジフェニルメタンジイソシアネート(The Dow ChemicalCompanyからIsonate(登録商標)143Lとして市販)496g
を約50℃及び大気圧で混合することによって形状記憶ポリマーマトリックス材料を調製した。そして、この混合物に対し、非接触遊星形高剪断ミキサを2000rpmで使用して、中空の弾性ポリマー微小球(Akzo NobelからExpancel(登録商標)551DEとして市販)18gをブレンドして、微小球を形状記憶マトリックス材料中に均一に分散させた。そして、最終混合物を、2.54mm離間した2枚の平坦なガラス面の間に流し込み、形成した直径約254mmの流し込みシートを約10分間ゲル化させた。このシートを実施例2と同様に硬化させた。
Rohm and Haas Electronic Materials CMP社から市販のIC1000(登録商標)研磨パッドで使用されている形状記憶ポリマーマトリックス組成物(ただし、Expancel(登録商標)材料を添加していない)に関して、動的機械分析装置(DMA、TA InstrumentsのQ800モデル)を使用して、貯蔵弾性率(MPa)対温度(℃)曲線をプロットした。プロットした曲線を図12に示す。
実施例2及び3と同様に調製した形状記憶ポリマーマトリックス組成物(ただし、Expancel(登録商標)材料を添加していない)に関して、機械分析装置(DMA、TA InstrumentsのQ800モデル)を使用して、貯蔵弾性率(MPa)対温度(℃)をプロットした。プロットした曲線を図13に示す。
実施例1にしたがって調製した形状記憶ケミカルメカニカル研磨パッド試料をインストロン試験機の直径2”上下プラテンの間に配置した。内部温度が制御可能である加熱チャンバが、プラテン及び試料パッドをわたす空間を包囲した。試料パッドを120℃で20分間加熱し、プラテンを使用して軸方向力を試料パッドに加えた。この軸方向力は、試料パッドをその本来の厚さの約50%まで圧縮するのに十分な公称圧力を試料パッドに加えた。試料パッドに加えられた公称圧力は約1,000〜5,000psiであった。圧力を維持しながら試料パッドを室温まで冷やして、その中の形状記憶マトリックス材料をプログラム形状でセットし、稠密化状態にある試料パッドを得た。
実施例2及び3にしたがって製造したシートから直径12.5mmの試料パッドを打ち抜いた。そして、その試料パッドをインストロン試験機(Instron Tester)の直径2”上下のプラテンの間に配置した。内部温度が制御可能である加熱チャンバが、プラテン及び試料パッドをわたす空間を包囲した。そして、試料パッドを90℃で20分間加熱し、プラテンを使用して軸方向力を試料パッドに加えた。この軸方向力は、試料パッドをその本来の厚さの約50%まで圧縮するのに十分な公称圧力を試料パッドに加えた。軸方向力によって試料パッドに加えられた圧力は約1,000〜5,000psiであった。この加えられた圧力を維持しながら試料パッドを室温まで冷やして、試料パッド中の形状記憶マトリックス材料をプログラム状態でセットし、稠密化状態にある試料パッドを得た。
実施例6にしたがって調製した稠密化状態にある研磨パッド試料を炉中120℃で10〜20分間加熱した。そして、各研磨パッド試料の厚さを計測した。各研磨パッド試料は、復元状態に転移していることが認められ、最大全復元厚さ>本来の厚さの99%であった。
実施例7にしたがって調製した稠密化状態にある研磨パッド試料を炉中90℃で10〜20分間加熱した。そして、各研磨パッド試料の厚さを計測した。各研磨パッド試料は、復元状態に転移していることが認められ、最大全復元厚さ>本来の厚さの99%であった。
市販のIC1000(登録商標)研磨パッドから直径203mmの形状記憶研磨パッドを打ち抜いた。そして、その形状記憶研磨パッドを2枚の直径254mm、厚さ12.7mmの平坦な硬化鋼プレートの間に配置し、150トンHannifin37”×36”下向き作用4ポスト液圧プレスの下プラテンの上に配置した。形状記憶研磨パッドの温度が120℃に達するまで上下のプラテンを60分超の間、電気加熱した。そして、形状記憶研磨パッドに対して1,000〜5,000psiの圧力を加える軸方向力の下、形状記憶研磨パッドを本来の厚さの約50%まで圧縮した。この加えられた圧力を維持しながら形状記憶研磨パッドを室温まで冷やして、その中の形状記憶材料をプログラム形状にセットし、稠密化状態にある形状記憶研磨パッドを得た。
Center for Tribology社のケミカルメカニカルデスクトップ研磨機で以下の実験を実施した。研磨機を、ダウンフォース2.4psi、研磨溶液流量50cc/min、プラテン速度160rpm及びキャリヤ速度160rpmにセットした。使用した研磨媒は、Rohm and Haas Electronic Materials CMP社から市販の銅CMP用EPL2362スラリーであった。これらの実験に使用したウェーハは、SilyBから市販の、厚さ15,000Åの電気めっき銅層を有する100mmシリコン基材ウェーハであった。ウェーハを研磨して銅を除去した。本明細書で報告する銅除去速度(Å/min)は、上記条件下でウェーハを2分間研磨したのちサブミリグラム化学天秤(AINSWORTHモデル番号CC-204)を使用するウェーハ重量損計測を使用して測定した。
Claims (10)
- 磁性基材、光学基材及び半導体基材の少なくとも一つから選択される基材を研磨するための形状記憶ケミカルメカニカル研磨パッドであって、
稠密化状態に固定された研磨層を含み、
研磨層が、本来の形状とプログラム形状との間で変形可能な形状記憶マトリックス材料を含み、
本来の状態にある研磨層は、形状記憶マトリックス材料がその本来の形状にあるときの本来の厚さOTを示し、
研磨層は、形状記憶マトリックス材料がプログラム形状にされたときの稠密化状態での稠密化厚さDTを示し、
DT≦OTの80%であり、
研磨層が、基材を研磨するために適合された研磨面を有するものである形状記憶ケミカルメカニカル研磨パッド。 - 研磨層が20〜150ミルの稠密化厚さを有する、請求項1記載の形状記憶ケミカルメカニカル研磨パッド。
- 研磨層が、基材の研磨を促進するためのマクロテキスチャを示し、マクロテキスチャが穿孔及び溝の少なくとも一つを含む、請求項1記載の形状記憶ケミカルメカニカル研磨パッド。
- 形状記憶マトリックス材料が網状ネットワークを形成する、請求項1記載の形状記憶ケミカルメカニカル研磨パッド。
- 研磨層が、中空コアポリマー材料、液体充填中空コアポリマー材料、水溶性材料及び不溶性相材料から選択される複数の微小要素をさらに含む、請求項1記載の形状記憶ケミカルメカニカル研磨パッド。
- 複数の微小要素が、研磨層全体に均一に分散した中空コアポリマー材料を含む、請求項5記載の形状記憶ケミカルメカニカル研磨パッド。
- 形状記憶ケミカルメカニカル研磨パッドを製造する方法であって、
本来の形状とプログラム形状との間で変形可能な形状記憶マトリックス材料を提供すること、
本来の形状にある形状記憶マトリックス材料を含む、本来の厚さOTを示す本来の状態にある研磨層を調製すること、
研磨層を外力に付すこと、
形状記憶マトリックス材料をプログラム形状にセットして、稠密化厚さDTを示す稠密化状態にある研磨層を提供すること、
外力を解除すること
を含み、
DT≦OTの80%であり、
研磨層が、磁性基材、光学基材及び半導体基材の少なくとも一つから選択される基材を研磨するために適合された研磨面を有するものである方法。 - 複数の微小要素を提供すること、
複数の微小要素を形状記憶マトリックス材料中に分散させること、
研磨層を、形状記憶マトリックス材料のガラス転移温度Tgよりも高い温度Tまで加熱すること
をさらに含み、
外力が、研磨層の温度を形状記憶マトリックス材料のTgよりも高い温度に維持しながら研磨層を稠密化厚さDTまで前記研磨パッドの中心軸の方向に圧縮する軸方向力であり、形状記憶マトリックス材料が、軸方向力を維持しながら研磨層を形状記憶マトリックス材料のTg未満の温度まで冷却することによってプログラム形状にセットされる、請求項7記載の方法。 - 基材を研磨する方法であって、
磁性基材、光学基材及び半導体基材の少なくとも一つから選択される基材を提供すること、
稠密化状態に固定された研磨層を含み、研磨層が、本来の形状とプログラム形状との間で変形可能な形状記憶マトリックス材料を含み、本来の状態にある研磨層は、形状記憶マトリックス材料が本来の形状にあるときの本来の厚さOTを示し、研磨層は、形状記憶マトリックス材料がプログラム形状にされたときの稠密化状態での稠密化厚さDTを示し、DT≦OTの80%である形状記憶ケミカルメカニカル研磨パッドを提供すること、及び
研磨層の研磨面と基材との間に動的な接触を形成して基材の表面を研磨すること
を含む方法。 - 研磨層のうち、少なくとも研磨面に隣接する部分を活性化刺激に暴露することによって研磨層の研磨面をコンディショニングすること
をさらに含み、
研磨層のうち、活性化刺激に暴露された研磨面に隣接する部分が稠密化状態から復元状態に転移する、請求項9記載の方法。
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