JP6072600B2 - アルカリ土類金属酸化物研磨パッドの形成 - Google Patents
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Description
本発明は、半導体基材を研磨するのに有用な複合アルカリ土類金属酸化物含有研磨パッドを形成する方法を提供する。研磨パッドは、ポリマーマトリックス、中空のポリマー微小要素及びポリマー微小要素に埋め込まれたアルカリ土類金属酸化物含有粒子を含む。アルカリ土類要素は、好ましくは、酸化カルシウム、酸化マグネシウム又は酸化マグネシウムと酸化カルシウムとの混合物である。驚くことに、アルカリ土類金属酸化物含有粒子は、ポリマー微小要素と会合した特定の構造へと分級されると、先進のCMP用途の場合に過度なスクラッチング又はガウジングを生じさせない傾向にある。ポリマーマトリックスがアルカリ土類金属酸化物含有粒子をその研磨面に有するにもかかわらず、このガウジング及びスクラッチングの抑制が得られる。
マツボー社のエルボージェット空気分級機(モデルEJ1S-3S)により、40ミクロンの平均直径及び30g/リットルの密度を有するポリアクリロニトリル及びメタクリロニトリルのイソペンタン充填コポリマーの試料の分離を実施した。これらの中空微小球は、コポリマー中に埋め込まれた酸化マグネシウム・カルシウム含有粒子を含有するものであった。酸化マグネシウム・カルシウム含有粒子は微小球の外側表面積の約5〜15%を被覆していた。加えて、試料は、5μmよりも大きい粒径を有する酸化マグネシウム・カルシウム粒子と会合したコポリマー微小球、ii)ポリマー微小要素の外面の50%超を被覆する酸化マグネシウム・カルシウム含有領域、及びiii)酸化マグネシウム・カルシウム含有粒子と凝集して、120μmよりも大きい平均クラスタサイズになったポリマー微小要素、を含むものであった。エルボージェット空気分級機は、コアンダブロックならびに図1A及び1Bの構造を含むものであった。図2は、微粒子の存在下における所望の酸化マグネシウム・カルシウム含有微小球を示す。所望の微小球の場合、白い領域は、ポリマーシェルに埋め込まれた酸化マグネシウム・酸化カルシウムミネラル粒子を表す。望ましくない粒子の場合、白い領域が粒子の半分超又は粒子全体を被覆する。選択した設定でポリマー微小球を振動フィーダに通してガスジェットに送り込むと、表1の結果が得られた。
表2は、研磨パッドを作るために使用されるポリウレタンケーキを流込み成形するための微小球配合を提供する。
違いは、図9及び10に示すようなスカイビングされた面の場合により顕著である。スカイビング作業は、より大きな機械的応力を加え、特にシェル壁の延性がより低く、シェル壁がより脆性である場合、微小球を破壊する可能性がより高い。
次の実施例は、直径40ミクロンのポリ(二塩化ビニリデン)/ポリアクリロニトリル又はポリアクリロニトリル/メタクリロニトリル微小球のいずれかをずっと軟らかなマトリックスに添加する効果を示す。配合及び加工条件を表4にまとめる。
Claims (10)
- 半導体、磁性及び光学基材の少なくとも一つを研磨するのに有用なアルカリ土類金属酸化物含有研磨パッドを調製する方法であって、
a.気体充填ポリマー微小要素の供給原料流をガスジェットに導入する工程(前記ポリマー微小要素は、様々な密度、様々な壁厚さ及び様々な粒径を有し、前記ポリマー微小要素の外面の1〜40%をコートするように離散した、ポリマー微小要素の外面に分散したアルカリ土類金属酸化物含有領域を有し、i)5μmよりも大きい粒径を有するアルカリ土類金属酸化物含有粒子、ii)前記ポリマー微小要素の外面の50%超を被覆するアルカリ土類金属酸化物含有領域、及びiii)アルカリ土類金属酸化物含有粒子と凝集して、120μmよりも大きい平均クラスタサイズになったポリマー微小要素、の割合が合計で0.1重量%を超える)、
b.前記ポリマー微小要素を、コアンダ効果、慣性及び気流抵抗によって前記ポリマー微小要素を分離するための曲面壁を有するコアンダブロックに隣接させながら前記ガスジェット中に通す工程、
c.i)5μmよりも大きい粒径を有するアルカリ土類金属酸化物含有粒子、ii)前記ポリマー微小要素の外面の50%超を被覆するアルカリ土類金属酸化物含有領域、及びiii)アルカリ土類金属酸化物含有粒子と凝集して、ポリマー微小要素と会合した120μmよりも大きい平均クラスタサイズになったポリマー微小要素を、前記コアンダブロックの前記曲面壁から分離して、前記ポリマー微小要素を浄化する工程、
d.i)5μmよりも大きい粒径を有するアルカリ土類金属酸化物含有粒子、ii)前記ポリマー微小要素の外面の50%超を被覆するアルカリ土類金属酸化物含有領域、及びiii)アルカリ土類金属酸化物含有粒子と凝集して、120μmよりも大きい平均クラスタサイズになったポリマー微小要素、の割合が合計で0.1重量%未満である前記ポリマー微小要素を収集する工程、及び
e.前記ポリマー微小要素をポリマーマトリックスの中に挿入して研磨パッドを形成する工程
を含む方法。 - 前記ポリマー微小要素がアルカリ土類金属酸化物含有微粉を含み、前記コアンダブロックの壁によって前記アルカリ土類金属酸化物含有微粉から前記ポリマー微小要素を分離するさらなる工程を含む、請求項1記載の方法。
- 前記アルカリ土類金属酸化物含有微粉を分離する工程と、i)5μmよりも大きい粒径を有するアルカリ土類金属酸化物含有粒子、ii)前記ポリマー微小要素の外面の50%超を被覆するアルカリ土類金属酸化物含有領域、及びiii)アルカリ土類金属酸化物含有粒子と凝集して、前記ポリマー微小要素と会合した120μmよりも大きい平均クラスタサイズになったポリマー微小要素、を分離する工程とが単一の工程で起こる、請求項2記載の方法。
- 二つのさらなる気流を前記ポリマー微小要素の中に送って、i)5μmよりも大きい粒径を有するアルカリ土類金属酸化物含有粒子、ii)前記ポリマー微小要素の外面の50%超を被覆するアルカリ土類金属酸化物含有領域、及びiii)アルカリ土類金属酸化物含有粒子と凝集して、前記ポリマー微小要素と会合した120μmよりも大きい平均クラスタサイズになったポリマー微小要素、からの前記ポリマー微小要素の分離を促進するさらなる工程を含む、請求項1記載の方法。
- 前記ポリマー微小要素をポリマーマトリックスの中に挿入する工程が、前記ポリマー微小要素を液体ポリマーマトリックス中に混合することを含む、請求項1記載の方法。
- 半導体、磁性及び光学基材の少なくとも一つを研磨するのに有用なアルカリ土類金属酸化物含有研磨パッドを調製する方法であって、アルカリ土類元素が、酸化カルシウム、酸化マグネシウム又は酸化カルシウムと酸化マグネシウムとの混合物であり、
a.気体充填ポリマー微小要素の供給原料流をガスジェットに導入する工程(前記ポリマー微小要素は、様々な密度、様々な壁厚さ及び様々な粒径を有し、前記ポリマー微小要素の外面の50%未満をコートするように離散した、前記ポリマー微小要素の外面上に分散したアルカリ土類金属酸化物含有領域を有し、i)5μmよりも大きい粒径を有するアルカリ土類金属酸化物含有粒子、ii)前記ポリマー微小要素の外面の50%超を被覆するアルカリ土類金属酸化物含有領域、及びiii)アルカリ土類金属酸化物含有粒子と凝集して、120μmよりも大きい平均クラスタサイズになったポリマー微小要素、の割合が合計で0.2重量%を超える)、
b.前記ポリマー微小要素を、コアンダ効果、慣性及び気流抵抗によって前記ポリマー微小要素を分離するための曲面壁を有するコアンダブロックに隣接させながら前記ガスジェット中に通す工程、
c.i)5μmよりも大きい粒径を有するアルカリ土類金属酸化物含有粒子、ii)前記ポリマー微小要素の外面の50%超を被覆するアルカリ土類金属酸化物含有領域、及びiii)アルカリ土類金属酸化物含有粒子と凝集して、前記ポリマー微小要素と会合した120μmよりも大きい平均クラスタサイズになったポリマー微小要素を、前記コアンダブロックの前記曲面壁から分離して、前記ポリマー微小要素を浄化する工程、
d.i)5μmよりも大きい粒径を有するアルカリ土類金属酸化物含有粒子、ii)前記ポリマー微小要素の外面の50%超を被覆するアルカリ土類金属酸化物含有領域、及びiii)アルカリ土類金属酸化物含有粒子と凝集して、120μmよりも大きい平均クラスタサイズになったポリマー微小要素、の割合が合計で0.1重量%未満である前記ポリマー微小要素を収集する工程、及び
e.前記ポリマー微小要素をポリマーマトリックスの中に挿入して研磨パッドを形成する工程
を含む方法。 - 前記ポリマー微小要素がアルカリ土類金属酸化物含有微粉を含み、前記コアンダブロックの壁によって前記アルカリ土類金属酸化物含有微粉から前記ポリマー微小要素を分離するさらなる工程を含む、請求項6記載の方法。
- 前記アルカリ土類金属酸化物含有微粉を分離する工程と、i)5μmよりも大きい粒径を有するアルカリ土類金属酸化物含有粒子、ii)前記ポリマー微小要素の外面の50%超を被覆するアルカリ土類金属酸化物含有領域、及びiii)アルカリ土類金属酸化物含有粒子と凝集して、前記ポリマー微小要素と会合した120μmよりも大きい平均クラスタサイズになったポリマー微小要素、を分離する工程とが単一の工程で起こる、請求項7記載の方法。
- 二つのさらなる気流を前記ポリマー微小要素の中に送って、i)5μmよりも大きい粒径を有するアルカリ土類金属酸化物含有粒子、ii)前記ポリマー微小要素の外面の50%超を被覆するアルカリ土類金属酸化物含有領域、及びiii)アルカリ土類金属酸化物含有粒子と凝集して、前記ポリマー微小要素と会合した120μmよりも大きい平均クラスタサイズになったポリマー微小要素、の分離を促進するさらなる工程を含む、請求項6記載の方法。
- 前記ポリマー微小要素をポリマーマトリックスの中に挿入する工程が、前記ポリマー微小要素を液体ポリマーマトリックス中に混合し、前記液体ポリマーマトリックスを前記ポリマー微小要素とともに型の中に流し込むことを含む、請求項6記載の方法。
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