JP6656162B2 - 研磨パッド及びシステム、並びにその作製方法及び使用方法 - Google Patents
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Description
作業表面は、ランド領域、並びに複数の正確に成形された細孔、及び複数の正確に成形された突起部の少なくとも一方を含み、
ランド領域の厚さは約5mmよりも小さく、研磨層はポリマーを含み、
研磨層は、複数の正確に成形された突起部の表面、複数の正確に成形された細孔の表面、及びランド領域の表面の少なくとも1つの上に、複数のナノメートルサイズのトポグラフィ特徴部を含む、研磨パッドを提示する。
作業表面は、ランド領域、並びに複数の正確に成形された細孔、及び複数の正確に成形された突起部の少なくとも一方を含み、
ランド領域の厚さは約5mmよりも小さく、研磨層はポリマーを含み、
作業表面は、二次表面層、及びバルク層を含み、二次表面層の後退接触角、及び前進接触角の少なくとも一方が、バルク層の対応する後退接触角、又は前進接触角よりも少なくとも約20°小さい、研磨パッドを提示する。
作業表面は、ランド領域、並びに複数の正確に成形された細孔、及び複数の正確に成形された突起部の少なくとも一方を含み、
ランド領域の厚さは約5mmよりも小さく、研磨層はポリマーを含み、
作業表面は、二次表面層、及びバルク層を含み、作業表面の後退接触角は、約50°未満である、研磨パッドを提示する。
上記研磨パッドのいずれか1つに従う研磨パッドを提供する工程と、
基材を提供する工程と、
研磨パッドの作業表面を基材表面と接触させる工程と、
研磨パッドの作業表面と基材表面との間の接触を維持しながら、研磨パッド及び基材を互いに対して動かす工程と、を含み、
研磨は、研磨溶液の存在する状態で行われる。
本明細書で使用する場合、単数形「a」、「an」及び「the」は、その内容について特に明確な断りがない限り、複数の指示対象を包含するものとする。本明細書及び添付の実施形態において使用されるとき、用語「又は」は、その内容が特に明確に指示しない限り、一般的に「及び/又は」を包含する意味で用いられる。
作業表面は、ランド領域、並びに複数の正確に成形された細孔、及び複数の正確に成形された突起部の少なくとも一方を含み、
ランド領域の厚さは約5mmよりも小さく、研磨層はポリマーを含み、
研磨層は、複数の正確に成形された突起部の表面、複数の正確に成形された細孔の表面、及びランド領域の表面の少なくとも1つの上に、複数のナノメートルサイズのトポグラフィ特徴部を含む、研磨層と、
作業表面、及び作業表面と反対側の第2表面を有する少なくとも1つの第2研磨層であって、
作業表面は、ランド領域、並びに複数の正確に成形された細孔、及び複数の正確に成形された突起部の少なくとも一方を含み、
ランド領域の厚さは約5mmよりも小さく、研磨層はポリマーを含み、
少なくとも1つの第2研磨層は、複数の正確に成形された突起部の表面、複数の正確に成形された細孔の表面、及びランド領域の表面の少なくとも1つの上に、複数のナノメートルサイズのトポグラフィ特徴部を含む、第2研磨層とを含む、研磨パッドを提示する。
作業表面は、ランド領域、並びに複数の正確に成形された細孔、及び複数の正確に成形された突起部の少なくとも一方を含み、
ランド領域の厚さは約5mmよりも小さく、研磨層はポリマーを含み、
作業表面は、二次表面層、及びバルク層を含み、二次表面層の後退接触角、及び前進接触角の少なくとも一方が、バルク層の対応する後退接触角、又は前進接触角よりも少なくとも約20°小さい、研磨層と、
作業表面、及び作業表面と反対側の第2表面を有する少なくとも1つの第2研磨層であって、
作業表面は、ランド領域、並びに複数の正確に成形された細孔、及び複数の正確に成形された突起部の少なくとも一方を含み、
ランド領域の厚さは約5mmよりも小さく、研磨層はポリマーを含み、
少なくとも1つの第2研磨層の作業表面は、二次表面層、及びバルク層を含み、二次表面層の後退接触角、及び前進接触角の少なくとも一方が、バルク層の対応する後退接触角、又は前進接触角よりも少なくとも約20°小さい、第2研磨層とを含む、研磨パッドを提示する。
作業表面は、ランド領域、並びに複数の正確に成形された細孔、及び複数の正確に成形された突起部の少なくとも一方を含み、
ランド領域の厚さは約5mmよりも小さく、研磨層はポリマーを含み、
作業表面は、二次表面層、及びバルク層を含み、作業表面の後退接触角は、約50°未満である、研磨層と、
作業表面、及び作業表面と反対側の第2表面を有する少なくとも1つの第2研磨層であって、
作業表面は、ランド領域、並びに複数の正確に成形された細孔、及び複数の正確に成形された突起部の少なくとも一方を含み、
ランド領域の厚さは約5mmよりも小さく、研磨層はポリマーを含み、
少なくとも1つの第2研磨層の作業表面は、二次表面層、及びバルク層を含み、少なくとも1つの第2研磨層の作業表面の後退接触角は、約50°未満である、第2研磨層、とを含む、研磨パッドを提示する。
第1の実施形態において、本開示は、作業表面、及び作業表面と反対側の第2表面を有する、研磨層を備える研磨パッドであって、
作業表面は、ランド領域、並びに複数の正確に成形された細孔、及び複数の正確に成形された突起部の少なくとも一方を含み、
ランド領域の厚さは約5mmよりも小さく、研磨層はポリマーを含み、
研磨層は、複数の正確に成形された突起部の表面、複数の正確に成形された細孔の表面、及びランド領域の表面の少なくとも1つの上に、複数のナノメートルサイズのトポグラフィ特徴部を含む、研磨パッドを提示する。
作業表面は、ランド領域、並びに複数の正確に成形された細孔、及び複数の正確に成形された突起部の少なくとも一方を含み、
ランド領域の厚さは約5mmよりも小さく、研磨層はポリマーを含み、
作業表面は、二次表面層、及びバルク層を含み、二次表面層の後退接触角、及び前進接触角の少なくとも一方が、バルク層の対応する後退接触角、又は前進接触角よりも少なくとも約20°小さい、研磨パッドを提示する。
作業表面は、ランド領域、並びに複数の正確に成形された細孔、及び複数の正確に成形された突起部の少なくとも一方を含み、
ランド領域の厚さは約5mmよりも小さく、研磨層はポリマーを含み、
作業表面は、二次表面層、及びバルク層を含み、作業表面の後退接触角は、約50°未満である、研磨パッドを提示する。
第1〜第27の実施形態のいずれか1つによる研磨パッドを準備する工程と、
基材を準備する工程と、
研磨パッドの作業表面を基材表面と接触させる工程と、
研磨パッドの作業表面と基材表面との間の接触を維持しながら、研磨パッド及び基材を互いに対して動かす工程と、を含み、
研磨は、研磨溶液の存在する状態で行われる。
作業表面は、ランド領域、並びに複数の正確に成形された細孔、及び複数の正確に成形された突起部の少なくとも一方を含み、
ランド領域の厚さは約5mmよりも小さく、研磨層はポリマーを含み、
少なくとも1つの第2研磨層は、複数の正確に成形された突起部の表面、複数の正確に成形された細孔の表面、及びランド領域の表面の少なくとも1つの上に、複数のナノメートルサイズのトポグラフィ特徴部を含む、第2研磨層を更に含む、第1〜第33の実施形態のいずれか1つによる研磨パッドを提示する。
作業表面は、ランド領域、並びに複数の正確に成形された細孔、及び複数の正確に成形された突起部の少なくとも一方を含み、
ランド領域の厚さは約5mmよりも小さく、研磨層はポリマーを含み、
少なくとも1つの第2研磨層の作業表面は、二次表面層、及びバルク層を含み、二次表面層の後退接触角、及び前進接触角の少なくとも一方が、バルク層の対応する後退接触角、又は前進接触角よりも少なくとも約20°小さい、第2研磨層とを含む、第1〜第33の実施形態のいずれか1つによる研磨パッドを提示する。
作業表面は、ランド領域、並びに複数の正確に成形された細孔、及び複数の正確に成形された突起部の少なくとも一方を含み、
ランド領域の厚さは約5mmよりも小さく、研磨層はポリマーを含み、
少なくとも1つの第2研磨層の作業表面は、二次表面層、及びバルク層を含み、少なくとも1つの第2研磨層の作業表面の後退接触角は、約50°未満である、第2研磨層、とを更に含む、第1〜第33の実施形態のいずれか1つによる研磨パッドを提示する。
熱酸化物ウェハ(200mm直径)除去速度試験方法
以下の実施例についての基材の除去速度は、初期厚さ(すなわち、研磨前)と最終厚さ(すなわち、研磨後)の、研磨される層の厚さの変化を測定し、この差を研磨時間で除すことによって計算された。厚さの測定は、Nanometrics,Inc.,Milpitas,Californiaから入手可能な、非接触式フィルム分析システムモデル9000Bを使用して行われる。10mmの縁部を除外した25点直径走査を採用した。
除去速度は、初期厚さ及び最終厚さから、研磨された層の厚さの変化を決定し、この差を研磨時間で除すことによって計算された。8インチ(20センチメートル)直径のウェハにおいて、厚さの測定は、Creative Design Engineering,Inc.,Cupertino,Californiaから入手可能な4点プローブを備えるResMap 168により、行われた。5mmの縁部を除外した81点直径走査を採用した。
研磨されている銅層の厚さの変化を判定することによって、除去率を算出した。この厚さの変化を、ウェハの研磨時間で除すことにより、研磨されている銅層に関する除去率を得た。300mm直径ウェハの厚さの測定は、Creative Design Engineering,Inc.,Cupertino,Californiaから入手可能な4点プローブを備えるResMap 463−FOUPにより、行われた。5mmの縁部を除外した81点直径走査を採用した。
ウェハの表面の点における、研磨される層の厚さの変化の標準偏差(上記の除去速度試験方法のいずれかから得られる)を計算し、この標準偏差を、研磨される層の厚さの変化の平均で除し、この値に100をかけることによって決定され、結果がパーセンテージで記録された。
サンプルの前進及び後退角は、Kruss USA,Matthews,North Carolinaから入手可能な、Drop Shape Analyzer Model DSA 100を使用して測定された。サンプルは、両面テープを使用して、試験装置のステージに接着された。脱イオン水の2.0μLの合計体積は、周囲の溝に流れ込むのを避けるために、微細複製した表面のユニットセルの中央へと、10μL/分の割合で慎重にポンプ移送された。同時に、カメラの支援により、液滴の画像がキャプチャされ、前進接触角分析のために、液滴形状分析ソフトウェアに転送された。その後、液滴のベースラインの収縮を確実にするために、10μL/分の割合で、水滴から1.0μLの水が除去された。前進角測定と同様に、液滴の画像が同時にキャプチャされ、液滴形状分析ソフトウェアにより、後退角が分析された。
ウェハは、Santa Clara,CA.のApplied Materials,Inc.から商標名REFLEXION (REFX464)研磨器として入手可能なCMP研磨器を使用して研磨された。研磨器には、200mm直径のウェハを保持するために、200mmプロファイラヘッド(PROFILER head)を適合された。30.5インチ(77.5cm)直径のパッドが、psaにより研磨ツールのプラテンに積層された。ブレークイン手順は行わなかった。研磨中、プロファイラヘッドの上方チャンバ、内側チャンバ、外側チャンバ、及び保持リングに適用された圧力はそれぞれ、0.8psi(5.5kPa)、1.4psi(9.7kPa)、1.4psi(9.7kPa)、及び3.1psi(21.4kPa)であった。プラテン速度は120rpmであり、ヘッド速度は116rpmであった。3M Company,St.Paul,Minnesotaから入手可能な、4.25インチ直径の、3M CMP PAD CONDITIONER BRUSH PB33Aという商標名で入手可能なブラシタイプのパッド調整器が調整アームに取り付けられ、5lbf(22N)の下向きの力で、108rpmの速度で使用された。パッド調整器は、100%インサイチュー調整により、正弦掃引でパッド表面を掃引された。研磨溶液は、Fujimi Corporation,Kiyosu,Aichi,Japanから、商標名PL 1076で入手可能なスラリーであった。使用前に、PL1076スラリーが脱イオン水により希釈され、30%過酸化水素が追加されて、PL1076/脱イオン水/30% H2O2の最終的な体積比率が、10/87/3になるようにした。研磨は300mL/分の溶液流量で行われた。表1に記載される時間において、銅モニタリング用ウェハが1分間にわたって研磨され、その後測定された。200mm直径銅モニタリング用ウェハが、Advantiv Technologies Inc.,Freemont,Californiaから得られた。ウェハの積層体は、200mm再生Si基板+PE−TEOS 5KA+Ta 250A+PVD Cu 1KA+e−Cu 20KA+アニールであった。熱酸化物ウェハは、モニタリング用ウェハ研磨の間で、「ダミー」ウェハとして使用され、それぞれ1分間研磨された。
ウェハは、Santa Clara,CA.のApplied Materials,Inc.から商標名REFLEXION研磨器として入手可能なCMP研磨器を使用して研磨された。研磨器には、300mm直径のウェハを保持するために、300mm CONTOURヘッドを適合された。30.5インチ(77.5cm)直径のパッドが、PSAの層により研磨ツールのプラテンに積層された。ブレークイン手順は行わなかった。この研磨中、CONTOURヘッドのゾーン、即ち、ゾーン1、ゾーン2、ゾーン3、ゾーン4、ゾーン5、及び保持リングに適用される圧力は、それぞれ3.3psi(22.8kPa)、1.6psi(11.0kPa)、1.4psi(9.7kPa)、1.3psi(9.0kPa)、1.3psi(9.0kPa)、及び3.8psi(26.2kPa)であった。プラテン速度は53rpmであり、ヘッド速度は47rpmであった。3M Company,St.Paul,Minnesotaから入手可能な、4.25インチ直径の、3M CMP PAD CONDITIONER BRUSH PB33Aという商標名で入手可能なブラシタイプのパッド調整器が調整アームに取り付けられ、5lbf(22N)の下向きの力で、81rpmの速度で使用された。パッド調整器は、100%インサイチュー調整により、正弦掃引でパッド表面を掃引された。研磨溶液は、Fujimi Corporation,Kiyosu,Aichi,Japanから、商標名PL1076で入手可能なスラリーであった。使用前に、PL1076スラリーが脱イオン水により希釈され、30%過酸化水素が追加されて、PL1076/脱イオン水/30% H2O2の最終的な体積比率が、10/87/3になるようにした。研磨は300mL/分の溶液流量で行われた。表2に記載される時間において、銅モニタリング用ウェハが1分間にわたって研磨され、その後測定された。300mm直径銅モニタリング用ウェハが、Advantiv Technologies Inc.,Freemont,Californiaから得られた。ウェハの積層体は、300mm主要Si基板+熱酸化物3KA+TaN250A+PVD Cu 1KA+e−Cu 15KA+アニールであった。熱酸化物ウェハは、モニタリング用ウェハ研磨の間で、「ダミー」ウェハとして使用され、それぞれ1分間研磨された。
タングステンウェハ研磨方法は、200mm銅ウェハ研磨のものと同じであるがただし、200mm銅モニタリング用ウェハが、200mmタングステンモニタリング用ウェハと置換され、研磨用液は、Cabot Microelectronics,Aurora,Illinoisから商標名SEMI−SPERSE W2000で入手可能なスラリーであった。使用前に、W2000スラリーが脱イオン水により希釈され、30%過酸化水素が追加されて、W2000/脱イオン水/30% H2O2の最終的な体積比率が、46.15/46.15/7.7になるようにした。研磨は300mL/分の溶液流量で行われた。表3に記載される時間において、タングステンモニタリング用ウェハが1分間にわたって研磨され、その後測定された。200mm直径タングステンモニタリング用ウェハが、Advantiv Technologies Inc.,Freemont,Californiaから得られた。ウェハ積層体は、200mm再生Si基板、PE−TEOS 4KA+PVD Ti 150A+CVD TiN 100A+CVD W 8KAであった。熱酸化物ウェハは、モニタリング用ウェハ研磨の間で、「ダミー」ウェハとして使用され、それぞれ1分間研磨された。
熱酸化物ウェハ研磨方法は、200mm銅ウェハ研磨のものと同じであるがただし、200mm銅モニタリング用ウェハが、200mm熱酸化物モニタリング用ウェハと置換され、研磨用液は、Ashai Glass Co.,LTD.,Chiyoda−ku,Tokyo,Japanから商標名CES−333で入手可能なセリアスラリーであった。使用前に、CES−333スラリーが脱イオン水で希釈されて、CES−333/脱イオン水の最終的な体積比率が、75/25になるようにした。研磨は300mL/分の溶液流量で行われた。表4に記載される時間において、熱酸化物モニタリング用ウェハが1分間にわたって研磨され、その後測定された。200mm直径の熱酸化物モニタリング用ウェハが、Process Specialties Inc.,Tracy,Californiaから得られた。ウェハ積層体は、再生Si基板+20KA熱酸化物であった。熱酸化物ウェハは、モニタリング用ウェハ研磨の間で、「ダミー」ウェハとして使用され、それぞれ1分間研磨された。
熱酸化物ウェハ研磨方法は、200mm熱酸化物研磨方法1に関して記載されるものと同じであったがただし、研磨溶液は、Cabot Microelectronicsから、商標名I−CUE−7002で入手可能な、銅バリア層研磨のために設計されたスラリーであった。使用前に、I−CUE−7002が30%過酸化水素で希釈されて、I−CUE−7002/30% H2O2が、97.5/2.5になるようにした。研磨は300mL/分の溶液流量で行われた。加えて、ヘッド速度は116から113rpmに変更され、流量は表5により150mL/分、又は300mL/分のいずれかであった。表5に記載される時間において、熱酸化物モニタリング用ウェハが1分間にわたって研磨され、測定された。200mm直径の熱酸化物モニタリング用ウェハが、Process Specialties Inc.,Tracy,Californiaから得られた。ウェハ積層体は、再生Si基板+20KA熱酸化物であった。熱酸化物ウェハは、モニタリング用ウェハ研磨の間で、「ダミー」ウェハとして使用され、それぞれ1分間研磨された。
図6、7、及び9による研磨層を有する研磨パッドは、以下のように調製された。最初にポリカーボネートのシートが、米国特許第6,285,001号に記載される手順に従ってレーザーアブレーションされて、ポジティブ形状のマスターツール(研磨層10に必要とされるものとほぼ同じ表面トポグラフィを有するツール)が形成された。図6、7、及び9、並びに、ポジティブ形状のマスターツールに必要な、正確に成形された細孔、突起部、及びマクロチャネルの、所望の特定の大きさ及び分布に関する、これらの対応する記載を参照されたい。ポリカーボネートマスターツールはその後、従来技術を使用して、ニッケルで3回繰り返してめっきされ、ニッケルネガティブ形状が形成された。いくつかの14インチ(36センチメートル)幅のニッケルネガティブ形状が、この方法で形成されて、一緒にマクロ溶接され、より大きなネガティブ形状を生じ、14インチ(36センチメートル)幅のエンボスロールを形成した。ロールはその後、米国特許出願公開第2010/0188751号に記載されるものと同様のエンボスプロセスにおいて使用されて、薄フィルムの研磨層を形成し、これはロールに巻き取られた。研磨層を形成するためにエンボスプロセスにおいて使用されるポリマー材料は、Lubrizol Corporation,Wickliffe,Ohioから、商標名ESTANE 58414で入手可能な熱可塑性ポリウレタンであった。ポリウレタンは、約65ショアDのデュロメータを有し、研磨層は、約17ミル(0.432mm)の厚さを有した。
CE−2は、上記の実施例1と同じように調製されたが、プラズマ処理は使用されなかった。次に、ナノメートルサイズのトポグラフィ特徴部は、研磨層の表面上に存在しなかった(図12A及び12C)。ポリウレタン研磨層を完全にしたまま、ポリカーボネート層及びフォーム層の適切な寸法のストリップを切断及び除去することにより、研磨パッド内に端点ウィンドーが形成された。
1つの研磨層のみを含む、3つの研磨パッドが作製された。研磨層は複数の正確に成形された突起部、及び複数の正確に成形された細孔を含み、突起部はテーパ状の円筒であり、細孔は、表7A、7B、及び7Cに示される寸法を有する、ほぼ半球の形状である。測定は、研磨層のプラズマ処理の前に行われた。複数の正確に成形された突起部、及び複数の正確に成形された細孔の両方が、表7A、7B、及び7Cに示されるピッチ(隣接する同様の特徴部の中心間の距離)で、正方形の配列パターンに構成された。各研磨層を作製するために使用される、対応するマスターツール、ネガティブ形状のマスターツール、及びより大きいネガティブ形状のマスターツールの形成、加えてエンボス加工プロセス、及びプラズマ処理は、実施例1に記載されたとおりである。図15A及び図15Bは、研磨層のプラズマ処理の前の、実施例3及び実施例5のSEM画像をそれぞれ示している。
(a)%NUは、標準偏差(Std. Dev)を平均で除し、100をかけたもの。
(b)Nはサンプルサイズである。
(c)支持面積は、サンプルの遠位端の面積をそのサンプルの突起したパッド面積で除し、100をかけてパーセンテージとしたもの。
(d)領域当たりそれぞれ、12個の突起部、12個の突起部、13個の突起部、及び13個の突起部を有する、パッドの4つの領域が測定された。
(a)%NUは、標準偏差(Std. Dev)を平均で除し、100をかけたもの。
(b)Nはサンプルサイズである。
(c)支持面積は、サンプルの遠位端の面積をそのサンプルの突起したパッド面積で除し、100をかけてパーセンテージとしたもの。
(d)領域当たりそれぞれ、2個の突起部を有する、パッドの8つの領域が測定された。
Claims (3)
- 作業表面、及び前記作業表面と反対側の第2表面を有する研磨層を備える研磨パッドであって、
前記作業表面は、ランド領域、並びに複数の正確に成形された細孔、及び複数の正確に成形された突起部の少なくとも一方を含み、
前記ランド領域の厚さは約5mmよりも小さく、前記研磨層はポリマーを含み、
前記研磨層は、前記複数の正確に成形された突起部の表面、前記複数の正確に成形された細孔の表面、及び前記ランド領域の表面の少なくとも1つの上に、複数のナノメートルサイズのトポグラフィ特徴部を含み、
前記研磨層は、単一のポリマーシートである、研磨パッド。 - 作業表面、及び前記作業表面と反対側の第2表面を有する研磨層を備える研磨パッドであって、
前記作業表面は、ランド領域、並びに複数の正確に成形された細孔、及び複数の正確に成形された突起部の少なくとも一方を含み、
前記ランド領域の厚さは約5mmよりも小さく、前記研磨層はポリマーを含み、
前記作業表面は、二次表面層、及びバルク層を含み、前記二次表面層の後退接触角及び前進接触角の少なくとも一方が、前記バルク層の対応する後退接触角、又は前進接触角よりも少なくとも約20°小さい、研磨パッド。 - 作業表面、及び前記作業表面と反対側の第2表面を有する研磨層を備える研磨パッドであって、
前記作業表面は、ランド領域、並びに複数の正確に成形された細孔、及び複数の正確に成形された突起部の少なくとも一方を含み、
前記ランド領域の厚さは約5mmよりも小さく、前記研磨層はポリマーを含み、
前記作業表面は、二次表面層及びバルク層を含み、前記作業表面の後退接触角は、約50°未満であり、
前記研磨層は、単一のポリマーシートである、研磨パッド。
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