KR20200052227A - 화학 기계적 연마 패드 및 연마 방법 - Google Patents

화학 기계적 연마 패드 및 연마 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20200052227A
KR20200052227A KR1020190139455A KR20190139455A KR20200052227A KR 20200052227 A KR20200052227 A KR 20200052227A KR 1020190139455 A KR1020190139455 A KR 1020190139455A KR 20190139455 A KR20190139455 A KR 20190139455A KR 20200052227 A KR20200052227 A KR 20200052227A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
polishing
curing agent
substrate
chemical mechanical
polishing pad
Prior art date
Application number
KR1020190139455A
Other languages
English (en)
Inventor
알. 가딘스키 메튜
티. 이슬람 모하마드
구오 이
씨. 자콥 죠지
Original Assignee
롬 앤드 하스 일렉트로닉 머티리얼스 씨엠피 홀딩스, 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 롬 앤드 하스 일렉트로닉 머티리얼스 씨엠피 홀딩스, 인코포레이티드 filed Critical 롬 앤드 하스 일렉트로닉 머티리얼스 씨엠피 홀딩스, 인코포레이티드
Publication of KR20200052227A publication Critical patent/KR20200052227A/ko

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/04—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces
    • B24B37/046—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces using electric current
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/11—Lapping tools
    • B24B37/20—Lapping pads for working plane surfaces
    • B24B37/24—Lapping pads for working plane surfaces characterised by the composition or properties of the pad materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B1/00—Processes of grinding or polishing; Use of auxiliary equipment in connection with such processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/11—Lapping tools
    • B24B37/20—Lapping pads for working plane surfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B57/00—Devices for feeding, applying, grading or recovering grinding, polishing or lapping agents
    • B24B57/02—Devices for feeding, applying, grading or recovering grinding, polishing or lapping agents for feeding of fluid, sprayed, pulverised, or liquefied grinding, polishing or lapping agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/08—Processes
    • C08G18/0804—Manufacture of polymers containing ionic or ionogenic groups
    • C08G18/0809—Manufacture of polymers containing ionic or ionogenic groups containing cationic or cationogenic groups
    • C08G18/0814—Manufacture of polymers containing ionic or ionogenic groups containing cationic or cationogenic groups containing ammonium groups or groups forming them
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/08—Processes
    • C08G18/10—Prepolymer processes involving reaction of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen in a first reaction step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/08—Processes
    • C08G18/16—Catalysts
    • C08G18/18—Catalysts containing secondary or tertiary amines or salts thereof
    • C08G18/1875—Catalysts containing secondary or tertiary amines or salts thereof containing ammonium salts or mixtures of secondary of tertiary amines and acids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/30—Low-molecular-weight compounds
    • C08G18/32—Polyhydroxy compounds; Polyamines; Hydroxyamines
    • C08G18/3225—Polyamines
    • C08G18/3237—Polyamines aromatic
    • C08G18/3243—Polyamines aromatic containing two or more aromatic rings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/30—Low-molecular-weight compounds
    • C08G18/38—Low-molecular-weight compounds having heteroatoms other than oxygen
    • C08G18/3802—Low-molecular-weight compounds having heteroatoms other than oxygen having halogens
    • C08G18/3814—Polyamines
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/30—Low-molecular-weight compounds
    • C08G18/38—Low-molecular-weight compounds having heteroatoms other than oxygen
    • C08G18/3855—Low-molecular-weight compounds having heteroatoms other than oxygen having sulfur
    • C08G18/3857—Low-molecular-weight compounds having heteroatoms other than oxygen having sulfur having nitrogen in addition to sulfur
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/40—High-molecular-weight compounds
    • C08G18/48—Polyethers
    • C08G18/4854—Polyethers containing oxyalkylene groups having four carbon atoms in the alkylene group
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/65—Low-molecular-weight compounds having active hydrogen with high-molecular-weight compounds having active hydrogen
    • C08G18/66—Compounds of groups C08G18/42, C08G18/48, or C08G18/52
    • C08G18/6666—Compounds of group C08G18/48 or C08G18/52
    • C08G18/667—Compounds of group C08G18/48 or C08G18/52 with compounds of group C08G18/32 or polyamines of C08G18/38
    • C08G18/6681—Compounds of group C08G18/48 or C08G18/52 with compounds of group C08G18/32 or polyamines of C08G18/38 with compounds of group C08G18/32 or C08G18/3271 and/or polyamines of C08G18/38
    • C08G18/6685—Compounds of group C08G18/48 or C08G18/52 with compounds of group C08G18/32 or polyamines of C08G18/38 with compounds of group C08G18/32 or C08G18/3271 and/or polyamines of C08G18/38 with compounds of group C08G18/3225 or polyamines of C08G18/38
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/70—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the isocyanates or isothiocyanates used
    • C08G18/72—Polyisocyanates or polyisothiocyanates
    • C08G18/74—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic
    • C08G18/76—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic
    • C08G18/7614—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic containing only one aromatic ring
    • C08G18/7621—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic containing only one aromatic ring being toluene diisocyanate including isomer mixtures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/70—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the isocyanates or isothiocyanates used
    • C08G18/72—Polyisocyanates or polyisothiocyanates
    • C08G18/74—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic
    • C08G18/76—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic
    • C08G18/7657—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic containing two or more aromatic rings
    • C08G18/7664—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic containing two or more aromatic rings containing alkylene polyphenyl groups
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/70—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the isocyanates or isothiocyanates used
    • C08G18/72—Polyisocyanates or polyisothiocyanates
    • C08G18/80—Masked polyisocyanates
    • C08G18/8003—Masked polyisocyanates masked with compounds having at least two groups containing active hydrogen
    • C08G18/8006—Masked polyisocyanates masked with compounds having at least two groups containing active hydrogen with compounds of C08G18/32
    • C08G18/8009—Masked polyisocyanates masked with compounds having at least two groups containing active hydrogen with compounds of C08G18/32 with compounds of C08G18/3203
    • C08G18/8012—Masked polyisocyanates masked with compounds having at least two groups containing active hydrogen with compounds of C08G18/32 with compounds of C08G18/3203 with diols
    • C08G18/8019—Masked aromatic polyisocyanates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09G—POLISHING COMPOSITIONS; SKI WAXES
    • C09G1/00—Polishing compositions
    • C09G1/02—Polishing compositions containing abrasives or grinding agents
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/304—Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/30625—With simultaneous mechanical treatment, e.g. mechanico-chemical polishing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3105—After-treatment
    • H01L21/31051—Planarisation of the insulating layers
    • H01L21/31053—Planarisation of the insulating layers involving a dielectric removal step
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
    • H01L21/321—After treatment
    • H01L21/32115—Planarisation
    • H01L21/3212—Planarisation by chemical mechanical polishing [CMP]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
    • H01L21/7684—Smoothing; Planarisation

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Polyurethanes Or Polyureas (AREA)
  • Grinding-Machine Dressing And Accessory Apparatuses (AREA)

Abstract

본 발명은 전체 표면에 걸쳐 일정한 양(+)의 제타 전위를 갖는 연마층을 갖는 화학 기계적 연마 패드에 관한 것이다. 양(+)으로 하전된 슬러리와 함께 연마 패드를 사용하는 화학 기계적 연마 방법이 또한 개시된다.

Description

화학 기계적 연마 패드 및 연마 방법{CHEMICAL MECHANICAL POLISHING PAD AND POLISHING METHOD}
본 발명은 일반적으로 첨단 반도체 장치의 화학 기계적 연마(CMP) 분야에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 화학적으로 개질된 CMP 패드, 및 첨단 반도체 장치의 화학 기계적 연마 방법에 관한 것이다.
집적 회로 및 그 외 전자 장치의 제조에서, 전도성 재료, 반도체 재료, 및 유전체 재료의 다중층은 반도체 웨이퍼의 표면 상에 증착되거나 반도체 웨이퍼의 표면으로부터 제거된다. 전도성 재료, 반도체 재료, 및 유전체 재료의 박층은 여러 증착 기술에 의해 증착될 수 있다. 최신 공정에서의 일반적인 증착 기술은 스퍼터링으로도 알려진 물리 기상 증착(PVD), 화학 기상 증착(CVD), 플라즈마 화학 기상 증착(PECVD), 및 전기화학 도금(ECP)을 포함한다.
재료의 층이 순차적으로 증착되고 제거됨에 따라, 웨이퍼의 최상면은 비평면이 된다. 후속 반도체 공정(예를 들어, 금속배선 공정)은 편평한 표면을 갖는 웨이퍼를 필요로 하므로, 웨이퍼는 평탄화되어야 한다. 평탄화는 원하지 않는 표면 형상 및 표면 결함, 예컨대 거친 표면, 응집된 물질, 결정 격자 손상, 스크래치, 및 오염된 층 또는 물질을 제거하는 데 유용하다.
화학 기계적 평탄화, 또는 화학 기계적 연마(CMP)는 반도체 웨이퍼와 같은 기판을 평탄화하는 데 사용되는 일반적인 기술이다. 종래의 CMP에서, 웨이퍼는 캐리어 어셈블리에 장착되고, CMP 장치에서 연마 패드와 접촉 상태로 위치된다. 캐리어 어셈블리는 웨이퍼에 제어 가능한 압력을 제공하여, 웨이퍼를 연마 패드에 밀착시킨다. 패드는 외부 구동력에 의해 웨이퍼에 대해 상대적으로 움직인다(예를 들어, 회전된다). 이와 동시에, 화학 조성물("슬러리") 또는 다른 연마 용액이 웨이퍼와 연마 패드 사이에 제공된다. 따라서, 웨이퍼 표면은 패드 표면과 슬러리의 화학적 및 기계적 작용에 의해 연마되고 평탄화된다.
패드와 슬러리 입자 사이의 접착력 외에, 표면력도 웨이퍼와 슬러리 입자 사이에 작용하여 CMP 재료 제거율에 영향을 미친다.
미국 특허 출원 공개 2017/0120416호에는 연마 물품의 표면 전체에 걸쳐 다양한 제타 전위 영역을 갖는 연마 입자가 개시되어 있다. 활성 슬러리가 양(+)의 제타 전위를 갖는 연마재(예를 들어, 알루미나)를 함유하는 경우, 연마 표면은 연마 물품과 액체 계면 사이의 계면에 연마재를 끌어들이기 위해 연마 물품 표면의 다른 영역에 비해 음의 제타 전위를 갖도록 설계될 수 있다.
미국 특허 9,484,212호에는 CMP 패드에서의 연마층에 대한 실리콘 산화물 재료와 실리콘 질화물 간의 제거율 선택비를 향상시키는 방법이 개시되어 있다. 이는 1 내지 6의 연마 pH에서 측정된 양(+)의 표면 전하를 갖는 실리카 연마재의 사용과 함께 연마층 조성물에 사용된 원료의 특정 조합에 의해 달성된다.
WO2018021428에는 양(+)의 제타 전위를 갖는 연마 패드가 개시되어 있다. 이 연마 패드는 3차 아민 폴리우레탄으로 제조된다.
CMP 평탄화 성능 및 생산성이 더 높은 개선된 화학 기계적 연마 패드에 대한 요구가 존재한다. 본 발명은 전체 표면에 걸쳐 일정한 양(+)의 제타 전위를 갖는 화학적으로 개질된 CMP 패드, 및 연마 성능을 개선하기 위해 양(+)으로 하전된 슬러리와 개선된 패드를 페어링하는 방법을 제공함으로써 이러한 요구를 만족시킨다.
일 구현예는 메모리, 실리콘 디스크, 유리, 및 반도체 기판 중 적어도 하나로부터 선택되는 기판을 연마하기 위한 양(+)의 제타 전위를 갖는 화학 기계적(CMP) 연마 패드를 제공하며, 연마 패드는 조성물을 갖는 연마층 및 연마 표면을 포함하고, 조성물은
(a) 분자당 평균 적어도 2개의 미반응 이소시아네이트(NCO) 기를 갖는 다관능 이소시아네이트;
(b) 수산기 치환 4차 암모늄으로 이루어진 제1 경화제;
(c) 4차 암모늄이 없는 제2 경화제; 및
(d) 선택적으로, 복수의 마이크로요소
를 포함하는 성분들의 반응 생성물이고,
상기 제1 경화제는 제1 경화제와 제2 경화제의 총 몰량을 기준으로 50 mol% 이상으로 존재하고, (a)의 다관능 이소시아네이트 중의 적어도 2개의 미반응 이소시아네이트(NCO) 기에 대한 (b) 및 (c)의 경화제 중의 반응성 수소기의 합의 화학양론적 비는 0.8 내지 1.1이고,
상기 양(+)의 제타 전위는 전체 연마 패드의 표면에 걸쳐 일정하고, 탈이온수의 pH를 조절하기 위해 질산 또는 수산화칼륨을 사용하는 2 내지 12의 pH 범위에 걸쳐 pH와 무관하다.
다른 구현예는 4차 암모늄이 분자당 적어도 2개의 수산기를 함유하는 것을 제공한다.
다른 구현예는 4차 암모늄이 분자당 적어도 3개의 수산기를 함유하는 것을 제공한다.
다른 구현예는 제2 경화제가 아민을 포함하는 것을 제공한다.
다른 구현예는 제2 경화제가 0.1 wt% 미만의 3차 아민을 함유하는 것을 제공한다.
다른 구현예는 아민이 방향족 아민인 것을 제공한다.
다른 구현예는 방향족 아민이 4,4'-메틸렌비스(2-클로로아닐린)(MBOCA)인 것을 제공한다.
다른 구현예는 4차 암모늄이 트리스(2-하이드록시에틸)메틸암모늄 메틸설페이트인 것을 제공한다.
다른 구현예는 4차 암모늄이 (2,3-디하이드록시프로필)트리메틸암모늄 클로라이드인 것을 제공한다.
다른 구현예는 제타 전위가 +90 내지 +160 mV의 범위 내에 있는 것을 제공한다.
다른 구현예는 기판의 화학 기계적 연마 방법으로서,
기판을 제공하는 단계;
물과 실리카 연마재를 포함하는 연마 슬러리를 제공하는 단계;
양(+)의 제타 전위를 갖는 화학 기계적 연마 패드를 제공하는 단계(연마 패드는 조성물을 갖는 연마층 및 연마 표면을 포함하고, 조성물은
(a) 분자당 평균 적어도 2개의 미반응 이소시아네이트(NCO) 기를 갖는 다관능 이소시아네이트,
(b) 수산기 치환 4차 암모늄으로 이루어진 제1 경화제,
(c) 4차 암모늄이 없는 제2 경화제, 및
(d) 선택적으로, 복수의 마이크로요소를
포함하는 성분들의 반응 생성물이고,
상기 제1 경화제는 제1 경화제와 제2 경화제의 총 몰량을 기준으로 50 mol% 이상으로 존재하고, (a)의 다관능 이소시아네이트 중의 적어도 2개의 미반응 이소시아네이트(NCO) 기에 대한 (b) 및 (c)의 경화제 중의 반응성 수소기의 합의 화학양론적 비는 0.8 내지 1.1이고,
상기 양(+)의 제타 전위는 전체 연마 패드의 표면에 걸쳐 일정하고, 탈이온수의 pH를 조절하기 위해 질산 또는 수산화칼륨을 사용하는 2 내지 12의 pH 범위에 걸쳐 pH와 무관함);
연마 표면과 기판 사이에 동적 운동을 생성하여 기판의 표면을 연마하는 단계; 및
연마 표면과 기판 사이의 계면 또는 그 근처의 화학 기계적 연마 패드 위에 연마 슬러리를 분배하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.
다른 구현예는 실리카 연마재가 1 내지 6의 연마 pH에서 측정된 양(+)의 표면 전하를 갖는 것을 제공한다.
또 다른 구현예는 연마 슬러리가 3~5의 pH를 갖는 것을 제공한다.
본 발명의 이러한 특징 및 기타 특징과 장점은 하기 [발명을 실시하기 위한 구체적인 내용]을 읽음으로써 당업자에 의해 더 쉽게 이해될 것이다. 명확성을 위해 개별 구현예로서 전술되고 후술된 개시 구현예의 특정 특징들은 단일 구현예로 조합되어 제공될 수도 있다. 반대로, 단일 구현예의 맥락에서 기술된 개시 구현예의 다양한 특징이 개별적으로 또는 임의의 하위조합으로 제공될 수도 있다.
달리 명시하거나 정의하지 않는 한, 본원에 사용된 모든 기술 용어 및 과학 용어는 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 일반적으로 이해하는 의미를 갖는다.
달리 명시하지 않는 한, 모든 백분율, 부(part), 비율 등은 중량 기준이다.
양, 농도, 또는 다른 값이나 파라미터가 범위, 바람직한 범위, 또는 바람직한 상한값 및 바람직한 하한값의 목록 중 하나로 주어진 경우, 이는 범위가 별도로 개시되는지 여부에 관계없이 임의의 범위 상한 또는 바람직한 값, 및 임의의 범위 하한 또는 바람직한 값의 임의의 쌍으로 형성되는 모든 범위를 구체적으로 개시하는 것으로 이해되어야 한다. 본원에서 수치 범위가 인용되는 경우, 달리 명시하지 않는 한, 범위는 그 종점 및 범위 내의 모든 정수 및 분수를 포함하는 의미이다.
달리 나타내지 않는 한, 온도 및 압력의 상태는 상온 및 표준 압력이다. 인용된 모든 범위는 포괄적이고 조합될 수 있다.
달리 나타내지 않는 한, 괄호를 포함하는 임의의 용어는 대안적으로, 괄호가 없는 상태의 용어, 괄호 안의 것이 없는 용어, 및 각각의 대체 용어들의 조합과 같은 모든 용어를 지칭한다. 따라서, 용어 "(폴리)이소시아네이트"는 이소시아네이트, 폴리이소시아네이트, 또는 이들의 혼합물을 의미한다.
본원에 사용된 용어 "ASTM"은 ASTM 인터내셔널(West Conshohocken, PA)의 간행물을 의미한다.
달리 나타내지 않는 한, 본원에 사용된 용어 "분자량" 또는 "평균 분자량"은 제조업체에서 보고한 소정의 재료의 화학식량을 의미한다. 평균 분자량은 소정의 재료에서의 분자의 분포(예를 들어, 중합체 분포)에 대해 보고된 분자량을 의미한다.
본원에 사용된 용어 반응 혼합물의 "화학양론"은 소정의 반응 혼합물 중의 OH기의 몰 당량의 수에 대한 NCO기의 몰 당량의 비를 의미한다.
본원에 사용된 용어 "폴리이소시아네이트"는 블록 이소시아네이트기를 포함해 3개 이상의 이소시아네이트기를 갖는 임의의 이소시아네이트기 함유 분자를 의미한다.
본원에 사용된 용어 "폴리우레탄"은 이관능 또는 다관능 이소시아네이트로부터의 중합 생성물, 예를 들어 폴리에테르우레아, 폴리이소시아누레이트, 폴리우레탄, 폴리우레아, 폴리우레탄우레아, 이들의 공중합체, 및 이들의 혼합물을 지칭한다.
본원에 사용된 용어 "반응 혼합물"은 연마 패드에서 폴리우레탄 반응 생성물의 습윤 경도(ASTM D2240-15(2015)에 따른 쇼어 D 또는 쇼어 A)를 낮추기 위한 임의의 비반응성 첨가제, 예컨대 마이크로요소 및 임의의 첨가제를 포함한다.
본원에 사용된 용어 "반도체 웨이퍼"는 반도체 기판, 예컨대 패터닝되지 않은 반도체 또는 패턴을 갖는 반도체, 반도체 장치, 단일칩 웨이퍼 또는 다중칩 웨이퍼를 비롯한 다양한 수준의 배선을 위한 다양한 패키지, 발광 다이오드(LED)용 기판, 또는 솔더 연결이 필요한 기타 어셈블리를 포함할 것이다.
본원에 사용된 용어 "반도체 기판"은 반도체 재료를 포함하는 임의의 구조를 의미하는 것으로 정의된다. 반도체 기판은 반도체 장치 및 반도체 장치의 활성 또는 작동 가능 부분을 포함하는 하나 이상의 반도체 층 또는 구조를 갖는 임의의 기판을 포함한다.
본원에 사용된 용어 "반도체 장치"는 적어도 하나의 마이크로전자 장치가 기판 상에 제작되어 있거나 제작되는 반도체 기판을 의미한다.
본원에 사용된 용어 "쇼어 D 경도" 및 "쇼어 A 경도"는 ASTM D2240-15(2015), "Standard Test Method for Rubber Property - Durometer Hardness"에 따라 소정 기간 후에 측정되는 소정 재료의 경도 값이다. 경도는 D 또는 A 프로브가 각각 장착된 Rex 하이브리드 경도 시험기(Rex Gauge Company, Inc., Buffalo Grove, IL)에서 측정된다. 각각의 경도 측정을 위해 4개의 샘플을 적층하고 위치를 서로 교환시키고, 시험 전에 시편을 23℃에서 5일 동안 50%의 상대 습도에 두고, 경도 시험의 재현성을 향상시키기 위해 ASTM D2240-15(2015)에 요약된 방법을 이용해 각각의 시험 시편을 컨디셔닝하였다.
본원에 사용된 용어 "SG" 또는 "비중"은 본 발명에 따른 연마 패드 또는 층에서 절단된 직사각형의 중량/부피 비를 의미한다.
본원에 사용된 용어 "MBOCA"는 시판 아닐린인 4,4'-메틸렌비스(2-클로로아닐린)을 의미한다.
본원에 사용된 용어 "MCDEA"는 시판 아닐린인 비스(4-아미노-2-클로로-3,5-디에틸페닐)메탄을 의미한다.
본원에 사용된 용어 "MTEOA MeOSO3"은 BASF사의 시판 4차 암모늄인 트리스(2-하이드록시에틸)메틸암모늄 메틸설페이트, 또는 Basionic FS-01 또는 Efka® IO6783을 의미한다.
달리 언급하지 않는 한, 상기 화학물질들은 Aldrich(Milwaukee, WI) 또는 그 외 유사한 실험실 화학물질 공급업체로부터 입수하였다.
또한, 단수의 표현은 문맥에서 달리 구체적으로 언급하지 않는 한 복수도 포함할 수 있다(예를 들어, 단수형은 하나 또는 하나 이상을 의미할 수 있다).
적어도 50 mol%(경화제의 총 몰량 기준)의 수산기 치환 4차 암모늄을 경화제로서 배합하여, 분자당 적어도 2개의 미반응 이소시아네이트(NCO) 기를 갖는 다관능 이소시아네이트와 반응시키면 전체 표면에 걸쳐 양(+)의 제타 전위를 갖는 폴리우레탄 연마층이 생성되며, 연마층 표면의 양(+)의 제타 전위는 pH에 영향을 받지 않음을 놀랍게도 발견하였다. 반도체 기판은 점점 더 복잡해지므로, 더 나은 제거율을 제공할 수 있는, 기능이 더 우수한 CMP 패드가 계속 요구된다. 본 발명에 의해 제공되는 CMP 패드는 훨씬 더 복잡한 기판을 제조할 수 있도록 더 나은 제거율을 달성하기 위한 다른 수단을 제공한다. 본 발명을 위한 적합한 기판은 메모리, 실리콘 디스크, 유리, 반도체 웨이퍼, 및 반도체 기판을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에서 제공되는 화학 기계적 연마 패드에서의 연마층의 연마층 조성물은 (a) 분자당 평균 적어도 2개의 미반응 이소시아네이트(NCO) 기를 갖는 다관능 이소시아네이트, (b) 수산기 치환 4차 암모늄으로 이루어진 제1 경화제, (c) 4차 암모늄이 없는 제2 경화제, 및 (d) 선택적으로, 복수의 마이크로요소를 포함하는 성분들의 폴리우레탄 반응 생성물이고, 상기 제1 경화제는 제1 경화제와 제2 경화제의 총 몰량을 기준으로 50 mol% 이상(더 바람직하게는 55 mol% 초과, 가장 바람직하게는 60 mol% 내지 75 mol%)으로 존재하고, (a)의 다관능 이소시아네이트 중의 적어도 2개의 미반응 이소시아네이트(NCO) 기에 대한 (b) 및 (c)의 경화제 중의 반응성 수소기의 합의 화학양론적 비는 0.8 내지 1.1이고, 상기 양(+)의 제타 전위는 전체 연마 패드의 표면에 걸쳐 일정하고, 탈이온수의 pH를 조절하기 위해 질산 또는 수산화칼륨을 사용하는 2 내지 12(더 바람직하게는 3 내지 8, 가장 바람직하게는 4 내지 6)의 pH 범위에 걸쳐 pH와 무관하다.
바람직하게, 분자당 평균 적어도 2개의 미반응 이소시아네이트(NCO) 기를 갖는 다관능 이소시아네이트는 (i) 지방족 다관능 이소시아네이트, 및 (ii) 예비중합체 폴리올을 포함하는 성분들의 반응 생성물이다. 더 바람직하게, 분자당 평균 적어도 2개의 미반응 이소시아네이트(NCO) 기를 갖는 다관능 이소시아네이트는 (i) 지방족 다관능 이소시아네이트(지방족 다관능 이소시아네이트는 이소포론 디이소시아네이트(IPDI); 헥사메틸렌-1,6-디이소시아네이트(HDI); 4,4-메틸렌비스(사이클로헥실 이소시아네이트)(H12-MDI); 1,4-사이클로헥산 디이소시아네이트; 1,3-사이클로헥산 디이소시아네이트; 1,2-사이클로헥산 디이소시아네이트; 2,2,4-트리메틸헥사메틸렌 디이소시아네이트; 2,4,4-트리메틸헥사메틸렌 디이소시아네이트; 1,4-비스(이소시아네이토메틸) 사이클로헥산; 1,3-비스(이소시아네이토메틸) 사이클로헥산 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택됨), 및 (ii) 예비중합체 폴리올(예비중합체 폴리올은 디올, 폴리올, 폴리올 디올, 이들의 공중합체, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택됨)을 포함하는 성분들의 반응 생성물이다. 훨씬 더 바람직하게, 분자당 평균 적어도 2개의 미반응 이소시아네이트(NCO) 기를 갖는 다관능 이소시아네이트는 (i) 지방족 다관능 이소시아네이트(지방족 다관능 이소시아네이트는 4,4-메틸렌비스(사이클로헥실 이소시아네이트)(H12-MDI)임), 및 (ii) 예비중합체 폴리올(예비중합체 폴리올은 디올, 폴리올, 폴리올 디올, 이들의 공중합체, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택됨)을 포함하는 성분들의 반응 생성물이다.
바람직하게, 예비중합체 폴리올은 폴리에테르 폴리올(예를 들어, 폴리(옥시테트라메틸렌)글리콜, 폴리(옥시프로필렌)글리콜, 폴리(옥시에틸렌)글리콜); 폴리카보네이트 폴리올; 폴리에스테르 폴리올; 폴리카프로락톤 폴리올; 이들의 혼합물; 및, 에틸렌 글리콜; 1,2-프로필렌 글리콜; 1,3-프로필렌 글리콜; 1,2-부탄디올; 1,3-부탄디올; 2-메틸-1,3-프로판디올; 1,4-부탄디올; 네오펜틸 글리콜; 1,5-펜탄디올; 3-메틸-1,5-펜탄디올; 1,6-헥산디올; 디에틸렌 글리콜; 디프로필렌 글리콜; 및 트리프로필렌 글리콜로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 저분자량 폴리올과 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다. 더 바람직하게, 예비중합체 폴리올은 폴리테트라메틸렌 에테르 글리콜(PTMEG); 폴리프로필렌 에테르 글리콜(PPG), 및 폴리에틸렌 에테르 글리콜(PEG) 중의 적어도 하나로 이루어진 군으로부터 선택되며, 선택적으로, 에틸렌 글리콜; 1,2-프로필렌 글리콜; 1,3-프로필렌 글리콜; 1,2-부탄디올; 1,3-부탄디올; 2-메틸-1,3-프로판디올; 1,4-부탄디올; 네오펜틸 글리콜; 1,5-펜탄디올; 3-메틸-1,5-펜탄디올; 1,6-헥산디올; 디에틸렌 글리콜; 디프로필렌 글리콜; 및 트리프로필렌 글리콜로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 저분자량 폴리올과 혼합된다.
바람직하게, 분자당 평균 적어도 2개의 미반응 이소시아네이트(NCO) 기를 갖는 다관능 이소시아네이트는 5.5 내지 11.5 wt%(바람직하게는 6 내지 11 wt%, 더 바람직하게는 7 내지 10.5 wt%, 가장 바람직하게는 7.25 내지 10.5 wt%)의 미반응 이소시아네이트(NCO) 기를 갖는 이소시아네이트 말단 우레탄 예비중합체이다.
바람직하게, 제1 경화제인 4차 암모늄 경화제는 분자당 2개의 수산기를 함유한다. 더 바람직하게, 4차 암모늄 경화제는 분자당 3개의 수산기를 함유한다. 바람직하게, 4차 암모늄 경화제는 할로겐화물, 황산염, 또는 질산염을 반대이온으로서 함유한다. 바람직하게, 4차 암모늄 경화제는 100~500 g/mol 범위의 분자량을 갖는다. 시판 4차 암모늄 경화제의 예는 BASF사의 Basionic FS-01, 또는 트리스(2-하이드록시에틸)메틸암모늄 메틸설페이트, (2,3-디하이드록시프로필)트리메틸암모늄 클로라이드, 및 도데실 비스(2-하이드록시에틸)메틸암모늄 클로라이드를 포함한다.
바람직하게, 제2 경화제는 아민이다. 더 바람직하게, 제2 경화제는 0.1 wt% 미만의 3차 아민을 함유한다. 가장 바람직하게, 제2 경화제는 방향족 아민이다. 바람직하게, 제2 경화제는 100~500 g/mol 범위의 분자량을 갖는다. 시판 방향족 아민 경화제의 예는 MBOCA 및 MCDEA를 포함한다.
제2 경화제는 또한, 지방족-아민 개시 폴리올 경화제, 예를 들어 Voranol 800, 지방족-아민 개시 폴리에테르 폴리올 경화제를 포함한다.
바람직하게, 제1 경화제는 제1 경화제와 제2 경화제의 총 몰량을 기준으로 50 mol% 이상(더 바람직하게는 55 mol% 초과, 가장 바람직하게는 60 mol% 내지 75 mol%)으로 존재하고, (a)의 다관능 이소시아네이트 중의 적어도 2개의 미반응 이소시아네이트(NCO) 기에 대한 경화제 중의 반응성 수소기의 합의 화학양론적 비는 0.8 내지 1.1이다. 상기 개시된 양(+)의 제1 경화제의 존재는 전체 표면에 걸쳐 일정한 양(+)의 제타 전위를 갖는 연마층의 형성을 가능하게 한다. 개시된 범위를 벗어나, 제1 경화제의 양이 불충분하면 연마층의 위치에 따라 제타 전위가 달라지는 한편, 제1 경화제의 양이 과도하면 연마층에서 재료의 상분리가 일어난다.
바람직하게, 복수의 마이크로요소는 갇힌 기포, 중공 고분자 재료, 수용성 재료, 및 불용성 상 재료(예를 들어, 광유)로부터 선택된다. 더 바람직하게, 복수의 마이크로요소는 갇힌 기포 및 중공 고분자 재료로부터 선택된다. 바람직하게, 복수의 마이크로요소는 150 μm 미만(더 바람직하게는 50 μm 미만, 가장 바람직하게는 10 내지 50 μm)의 중량 평균 직경을 갖는다. 바람직하게, 복수의 마이크로요소는 폴리아크릴로니트릴 또는 폴리아크릴로니트릴 공중합체(예를 들어, Akzo Nobel사의 익스판셀(Expancel®))의 쉘벽이 있는 고분자 마이크로벌룬을 포함한다. 바람직하게, 복수의 마이크로요소는 0 내지 35 부피%의 공극률(더 바람직하게는 10 내지 25 부피%의 공극률)로 연마층 조성물에 혼입된다. 바람직하게, 복수의 마이크로요소는 연마층 조성물 전체에 걸쳐 분포된다.
본 발명의 기판의 화학 기계적 연마 방법은, 기판을 제공하는 단계; 물과 실리카 연마재를 포함하는 연마 슬러리를 제공하는 단계; 양(+)의 제타 전위를 갖는 화학 기계적 연마 패드를 제공하는 단계(연마 패드는 조성물을 갖는 연마층 및 연마 표면을 포함하고, 조성물은 (a) 분자당 평균 적어도 2개의 미반응 이소시아네이트(NCO) 기를 갖는 다관능 이소시아네이트, (b) 수산기 치환 4차 암모늄으로 이루어진 제1 경화제, (c) 4차 암모늄이 없는 제2 경화제, 및 (d) 선택적으로, 복수의 마이크로요소를 포함하는 성분들의 반응 생성물이고, 상기 제1 경화제는 제1 경화제와 제2 경화제의 총 몰량을 기준으로 50 mol% 이상으로 존재하고, (a)의 다관능 이소시아네이트 중의 적어도 2개의 미반응 이소시아네이트(NCO) 기에 대한 (b) 및 (c)의 경화제 중의 반응성 수소기의 합의 화학양론적 비는 0.8 내지 1.1이고, 양(+)의 제타 전위는 전체 연마 패드의 표면에 걸쳐 일정하고, 탈이온수의 pH를 조절하기 위해 질산 또는 수산화칼륨을 사용하는 2 내지 12의 pH 범위에 걸쳐 pH와 무관함); 연마 표면과 기판 사이에 동적 운동을 생성하여 기판의 표면을 연마하는 단계; 및 연마 표면과 기판 사이의 계면 또는 그 근처의 화학 기계적 연마 패드 위에 연마 슬러리를 분배하는 단계를 포함한다.
바람직하게, 본 발명의 기판의 화학 기계적 연마 방법에서, 제공되는 기판은 실리콘 산화물을 포함한다. 더 바람직하게, 본 발명의 기판의 화학 기계적 연마 방법에서, 제공되는 기판은 실리콘 산화물을 포함하는 반도체 기판이다. 훨씬 더 바람직하게, 본 발명의 기판의 화학 기계적 연마 방법에서, 제공되는 기판은 실리콘 산화물 및 실리콘 질화물을 포함하는 반도체 기판이다. 가장 바람직하게, 본 발명의 기판의 화학 기계적 연마 방법에서, 제공되는 기판은 적어도 하나의 실리콘 산화물 피쳐 및 적어도 하나의 실리콘 질화물 피쳐를 포함하는 반도체 기판이고, 적어도 하나의 실리콘 산화물 피쳐 및 적어도 하나의 실리콘 질화물 피쳐는 화학 기계적 연마 중에 연마 표면 및 연마 슬러리에 노출되고, 적어도 하나의 실리콘 산화물 피쳐 및 적어도 하나의 실리콘 질화물 피쳐 중 적어도 일부는 기판으로부터 제거된다.
바람직하게, 본 발명의 기판의 화학 기계적 연마 방법에서, 제공되는 연마 슬러리는 물과 실리카 연마재를 포함하고, 실리카 연마재는 1 내지 6(바람직하게는 2 내지 5, 더 바람직하게는 2.5 내지 5, 가장 바람직하게는 2.75 내지 4.75)의 연마 pH에서 측정된 양(+)의 표면 전하를 갖는다. 더 바람직하게, 본 발명의 기판의 화학 기계적 연마 방법에서, 제공되는 연마 슬러리는 물과 0.1 내지 6 wt%의 실리카 연마재를 포함하고, 실리카 연마재는 1 내지 6(바람직하게는 2 내지 5, 더 바람직하게는 2.5 내지 5, 가장 바람직하게는 2.75 내지 4.75)의 연마 pH에서 측정된 양(+)의 표면 전하를 갖는다. 훨씬 더 바람직하게, 본 발명의 기판의 화학 기계적 연마 방법에서, 제공되는 연마 슬러리는 물과 0.5 내지 5 wt%의 실리카 연마재를 포함하고, 실리카 연마재는 1 내지 6(바람직하게는 2 내지 5, 더 바람직하게는 2.5 내지 5, 가장 바람직하게는 2.75 내지 4.75)의 연마 pH에서 측정된 양(+)의 표면 전하를 갖는다. 가장 바람직하게, 본 발명의 기판의 화학 기계적 연마 방법에서, 제공되는 연마 슬러리는 물과 0.75 내지 2 wt%의 실리카 연마재를 포함하고, 실리카 연마재는 1 내지 6(바람직하게는 2 내지 5, 더 바람직하게는 2.5 내지 5, 가장 바람직하게는 2.75 내지 4.75)의 연마 pH에서 측정된 양(+)의 표면 전하를 갖는다.
바람직하게, 본 발명의 기판의 화학 기계적 연마 방법에서, 제공되는 연마 슬러리에 함유된 물은 부수적인 불순물을 제한하기 위한 탈이온화수 및 증류수 중 적어도 하나이다.
바람직하게, 본 발명의 기판의 화학 기계적 연마 방법에서, 제공되는 연마 슬러리에 함유된 실리카 연마재는 콜로이드 실리카 연마재이고, 콜로이드 실리카 연마재는 1 내지 6(바람직하게는 2 내지 5, 더 바람직하게는 2.5 내지 5, 가장 바람직하게는 2.75 내지 4.75)의 연마 pH에서 측정된 양(+)의 표면 전하를 갖는다. 가장 바람직하게, 본 발명의 기판의 화학 기계적 연마 방법에서, 제공되는 연마 슬러리에 함유된 실리카 연마재는 동적 광산란 기술로 측정시 100 nm 이하의 평균 입자 크기를 갖는 콜로이드 실리카 연마재이고, 콜로이드 실리카 연마재는 1 내지 6(바람직하게는 2 내지 5, 더 바람직하게는 2.5 내지 5, 가장 바람직하게는 2.75 내지 4.75)의 연마 pH에서 측정된 양(+)의 표면 전하를 갖는다. 가장 바람직하게, 본 발명의 기판의 화학 기계적 연마 방법에서, 제공되는 연마 슬러리에 함유된 실리카 연마재는 동적 광산란 기술로 측정시 5 내지 100 nm(더 바람직하게는 10 내지 60 nm, 가장 바람직하게는 20 내지 60 nm)의 평균 입자 크기를 갖는 콜로이드 실리카 연마재이고, 콜로이드 실리카 연마재는 1 내지 6(바람직하게는 2 내지 5, 더 바람직하게는 2.5 내지 5, 가장 바람직하게는 2.75 내지 4.75)의 연마 pH에서 측정된 양(+)의 표면 전하를 갖는다.
바람직하게, 본 발명의 기판의 화학 기계적 연마 방법에서, 제공되는 연마 슬러리는 1 내지 6의 연마 pH를 갖는다. 더 바람직하게, 본 발명의 기판의 화학 기계적 연마 방법에서, 제공되는 연마 슬러리는 2 내지 5의 연마 pH를 갖는다. 훨씬 더 바람직하게, 본 발명의 기판의 화학 기계적 연마 방법에서, 제공되는 연마 슬러리는 2.5 내지 5의 연마 pH를 갖는다. 가장 바람직하게, 본 발명의 기판의 화학 기계적 연마 방법에서, 제공되는 연마 슬러리는 2.75 내지 4.75의 연마 pH를 갖는다.
바람직하게, 본 발명의 기판의 화학 기계적 연마 방법에서, 제공되는 연마 슬러리는 분산제, 계면활성제, 완충제, 소포제, 및 살생물제로 이루어진 군으로부터 선택되는 추가적인 첨가제를 더 포함한다.
바람직하게, 연마 표면은 연마 표면에 매크로텍스쳐를 부여함으로써 기판을 연마하도록 구성된다. 더 바람직하게, 연마 표면은 연마 표면에 매크로텍스쳐를 부여함으로써 기판을 연마하도록 구성되고, 매크로텍스쳐는 천공 및 그루브 중 적어도 하나로부터 선택된다. 천공은 연마 표면으로부터 연마층의 두께의 일부에 또는 전체에 걸쳐 연장될 수 있다. 바람직하게, 그루브는 연마 중에 화학 기계적 연마 패드의 회전시 적어도 하나의 그루브가 연마되는 기판의 표면 위를 스위핑하도록 연마 표면에 배열된다. 바람직하게, 연마 표면은 만곡형 그루브, 선형 그루브, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 그루브를 포함하는 매크로텍스쳐를 갖는다.
바람직하게, 연마 표면은 연마 표면에 매크로텍스쳐를 부여함으로써 기판을 연마하도록 구성되고, 매크로텍스쳐는 연마 표면의 연마층에 형성된 그루브 패턴을 포함한다. 바람직하게, 그루브 패턴은 복수의 그루브를 포함한다. 더 바람직하게, 그루브 패턴은 그루브 디자인으로부터 선택된다. 바람직하게, 그루브 디자인은 동심 그루브(원형 또는 나선형일 수 있음), 만곡형 그루브, 십자형 그루브(예를 들어, 연마 표면에 걸쳐 X-Y 그리드로 배열됨), 다른 일반적인 디자인(예를 들어, 육각형, 삼각형), 타이어 트래드 타입 패턴, 불규칙한 디자인(예를 들어, 프랙탈 패턴), 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 더 바람직하게, 그루브 디자인은 랜덤 그루브, 동심 그루브, 나선형 그루브, 십자형 그루브, X-Y 그리드 그루브, 육각형 그루브, 삼각형 그루브, 프랙탈 그루브, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 가장 바람직하게, 연마 표면에는 나선형 그루브 패턴이 형성되어 있다. 바람직하게, 그루브 프로파일은 직선 측벽을 갖는 사각형으로부터 선택되거나, 그루브 단면은 "V"형, "U"형, 톱니형, 및 이들의 조합일 수 있다.
바람직하게, 본 발명의 방법에 제공되는 화학 기계적 연마 패드는 20 내지 150 mil(더 바람직하게는 30 내지 125 mil, 가장 바람직하게는 40 내지 120 mil)의 평균 두께를 갖는 연마층을 갖는다.
본 발명의 방법에 제공되는 화학 기계적 연마 패드는 다공성 구성 및 비다공성(즉, 미충전) 구성 모두로 제공될 수 있는 연마층을 갖는다. 바람직하게, 본 발명의 방법에 제공되는 화학 기계적 연마 패드는 ASTM D1622에 따라 측정시 0.6 g/cm3 이상의 밀도를 갖는 연마층을 갖는다. 더 바람직하게, 본 발명의 방법에 제공되는 화학 기계적 연마 패드는 ASTM D1622에 따라 측정시 0.7 내지 1.1 g/cm3(더 바람직하게는 0.75 내지 1.0, 가장 바람직하게는 0.75 내지 0.95)의 밀도를 갖는 연마층을 갖는다.
바람직하게, 본 발명의 방법에 제공되는 화학 기계적 연마 패드는 ASTM D2240에 따라 측정시 10 내지 60의 쇼어 D 경도를 갖는 연마층을 갖는다. 더 바람직하게, 본 발명의 방법에 제공되는 화학 기계적 연마 패드는 ASTM D2240에 따라 측정시 15 내지 50(가장 바람직하게는 20 내지 40)의 쇼어 D 경도를 갖는 연마층을 갖는다.
바람직하게, 본 발명의 방법에 제공되는 화학 기계적 연마 패드는 ASTM D412에 따라 측정시 100 내지 500%(더 바람직하게는 200 내지 450%, 가장 바람직하게는 300 내지 400%)의 파단 연신율을 갖는 연마층을 갖는다.
바람직하게, 본 발명의 방법에 제공되는 화학 기계적 연마 패드는 ASTM D1708-10에 따라 측정시 10 내지 50 MPa(더 바람직하게는 15 내지 40 MPa, 가장 바람직하게는 20 내지 30 MPa)의 인성을 갖는 연마층을 갖는다.
바람직하게, 본 발명의 방법에 제공되는 화학 기계적 연마 패드는 ASTM D1708-10에 따라 측정시 5 내지 35 MPa(더 바람직하게는 7.5 내지 20 MPa, 가장 바람직하게는 10 내지 15 MPa)의 인장 강도를 갖는 연마층을 갖는다.
바람직하게, 본 발명의 방법에 제공되는 화학 기계적 연마 패드는 연마기의 압반과 접하도록 구성된다. 더 바람직하게, 본 발명의 방법에 제공되는 화학 기계적 연마 패드는 연마기의 압반에 부착되도록 구성된다. 가장 바람직하게, 본 발명의 방법에 제공되는 화학 기계적 연마 패드는 감압 접착제 및 진공 중 적어도 하나를 이용해 압반에 부착되도록 설계된다. 바람직하게, 본 발명의 방법에 제공되는 화학 기계적 연마 패드는 압반 접착제를 더 포함하고, 압반 접착제는 연마 표면 반대측의 화학 기계적 연마 패드 면에 배치된다.
바람직하게, 본 발명의 방법에 제공되는 화학 기계적 연마 패드는 연마층과 접하는 적어도 하나의 추가층을 더 포함한다. 바람직하게, 본 발명의 방법에 제공되는 화학 기계적 연마 패드는 연마층에 부착된 압축성 베이스층을 더 포함한다. 바람직하게, 압축성 베이스층은 연마되는 기판의 표면에 대한 연마층의 부합성을 향상시킨다. 바람직하게, 압축성 베이스층은 압축성 베이스층과 연마층 사이에 배치된 스택 접착제를 통해 연마층에 부착된다. 바람직하게, 스택 접착제는 감압 접착제, 핫멜트 접착제, 접촉 접착제, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 더 바람직하게, 스택 접착제는 감압 접착제, 핫멜트 접착제로 이루어진 군으로부터 선택된다. 가장 바람직하게, 스택 접착제는 반응성 핫멜트 접착제이다.
기판 연마 작업에서 중요한 단계는 공정의 종점을 결정하는 것이다. 종점 검출을 위한 일반적인 하나의 인시튜 방법은 빛의 파장을 선택하도록 투명한 윈도우를 연마 패드에 제공하는 것을 포함한다. 연마 중에, 라이트 빔이 윈도우를 통해 웨이퍼 표면으로 향하고, 웨이퍼 표면에서 라이트 빔은 반사되어 윈도우를 다시 통과해 검출기(예를 들어, 분광 광도계)로 향한다. 리턴 신호에 기초하여, 종점 검출을 위한 기판 표면의 특성(예를 들어, 표면상의 필름의 두께)이 결정될 수 있다. 이러한 광 기반 종점 방법을 용이하게 하기 위해, 본 발명의 방법에 제공되는 화학 기계적 연마 패드는 선택적으로, 종점 검출 윈도우를 더 포함한다. 바람직하게, 종점 검출 윈도우는 연마층에 통합된 일체형 윈도우, 및 제공되는 화학 기계적 연마 패드에 통합된 플러그 인 플레이스 종점 검출 윈도우 블록으로부터 선택된다.
바람직하게, 본 발명의 기판의 화학 기계적 연마 방법은 회전 압반, 회전 헤드, 및 회전 컨디셔너를 갖는 연마기를 제공하는 단계를 더 포함하되, 연마층은 회전 압반에 장착되고, 기판은 회전 헤드에 고정되고, 회전 압반은 분당 93 회전수의 압반 속도로 회전되고, 회전 헤드는 분당 87 회전수의 헤드 속도로 회전되고, 기판은 3 psi의 다운 포스로 연마층의 연마 표면에 대해 가압되고, 연마 슬러리는 200 mL/분의 유량으로 연마 표면에 공급된다.
바람직하게, 본 발명의 기판의 화학 기계적 연마 방법은 회전 압반, 회전 헤드, 및 회전 컨디셔너를 갖는 연마기를 제공하는 단계를 더 포함하되, 연마층은 회전 압반에 장착되고, 기판은 회전 헤드에 고정되고, 회전 압반은 분당 93 회전수의 압반 속도로 회전되고, 회전 헤드는 분당 87 회전수의 헤드 속도로 회전되고, 기판은 3 psi의 다운 포스로 연마층의 연마 표면에 대해 가압되고, 연마 슬러리는 200 mL/분의 유량으로 연마 표면에 공급되고, 회전 컨디셔너는 다이아몬드 연마 디스크이고, 연마 표면은 회전 컨디셔너를 이용해 연마되고, 회전 컨디셔너는 연마 표면에 수직인 7 lbs의 컨디셔너 포스로 연마 표면에 대해 가압된다.
다음의 실시예는 본 발명을 예시하지만 본 발명이 이들로 한정되지는 않는다.
실시예
아래 표 1에 기재된 바와 같이 표시된 반응 혼합물을 1 cm의 개구 및 공동(cavity)을 갖는 4 7/8"(12.4 cm) 폭 × 7 ½"(19.1 cm) 길이의 몰드로서의 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 코팅 사각 플라스크에 캐스팅하여 기계적 시험을 위한 플라크를 형성함으로써 아래 표 1에 기재된 반응 혼합물 제제의 반응 생성물을 포함하는 플라크를 형성하였다. 실시예 1 및 대조예는 Lanxess사의 PTMEG계 예비중합체인 LF750D를 폴리이소시아네이트 예비중합체로서 사용하였다. 실시예 2는 LF750D와 DOW사의 개질된 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(MDI) 예비중합체인 Isonate™ 181의 혼합물을 폴리이소시아네이트 예비중합체로서 사용하였다. 반응 혼합물을 경화 전에 PTFE 코팅 블레이드가 도입된 플라스크 몰드에 부어, 각각 0.065"(0.17 cm) 내지 0.090"(0.23 cm) 두께를 갖는 2개의 플라크를 제조하였다. 아래 표 1에 기재된 반응 혼합물의 반응 생성물을 포함하는 연마층을 적어도 25"(63.5 cm) × 25"(635 cm) × ¼"(0.635 cm)의 치수를 갖는 PTFE 코팅된 평평한 정사각형 알루미늄 플레이트 위에 내려 놓은 후, 드로우 다운 바(draw down bar)로 수평을 조정한 다음, 경화 및 펀칭 처리하여 바닥이 평평한 50.8 cm(20") 직경의 패드를 만들고, 이를 연마 패드 또는 연마층을 제조하는 데 사용하기 위해 아래 설명한 바와 같이 표면을 다듬고 그루브 가공하였다.
2-성분 공정을 이용해 각각의 반응 혼합물을 형성하였다. 표시된 폴리이소시아네이트 예비중합체 또는 폴리이소시아네이트 혼합물, 및 선택적인 마이크로요소는 하나의 성분이다. 적절한 유동성을 확보하기 위해 이 성분을 65℃로 가열하였다. 조합된 경화제(예를 들어, MTEOA MeOSO3 및 MBOCA)는 또 다른 성분이다. 표 1에 나타낸 바와 같이 3개의 샘플은 모두 조합된 경화제와 NCO 사이에 동일한 화학양론적 몰량을 함유하였다. 고전단 혼합 헤드를 이용해 두 성분을 서로 혼합하였다. 혼합 헤드를 종료한 후, 반응 혼합물을 몰드 안에 또는 플레이트 위에 2 내지 5분의 시간에 걸쳐 분배하고, 몰드 또는 플레이트를 경화 오븐에 넣기 전에 15분 동안 겔화시켰다. 이어서, 표시된 재료를 다음의 사이클을 사용해 경화 오븐에서 경화시켰다: 상온에서 104℃의 설정 온도까지 30분 램핑 후, 104℃에서 15.5 시간 동안 유지 후, 104℃에서 21℃까지 2시간 램핑.
실시예 1 및 2에 표시된 반응 혼합물로부터 성형된 재료 플라크를 분석하여 제타 전위를 측정하였다.
경화된 폴리우레탄 시트를 몰드에서 제거한 후, 표면을 다듬고, 0.76 mm의 그루브 깊이로 1010 그루브 패턴을 갖는 약 2.0 mm(80 mil) 두께의 연마층으로 그루브 가공(선반을 사용해 절단)하였다. 이어서, 각각의 생성된 연마 그루브 가공된 연마층을 감압 접착제인 CR-IITM 압반 접착제를 사용해 SP2150TM 서브패드(0.762 mm, 폴리우레탄(PU) 발포체, Dow Chemical Company) 위에 적층하여 연마 패드를 형성하였다. 이렇게 제조된 패드를 연마 연구를 위해 사용하였다.
각각의 샘플의 매트릭스 중합체 모듈러스 특성, 익스판셀 및 공극률이 없는 벌크 중합체의 모듈러스도 표 1에 나타내었다. 3개의 샘플 모두 유사한 모듈러스를 가지므로 유사한 기계적 특성을 갖는 것으로 나타났다. 경화제 또는 경화제 혼합물 중의 이온 함량을 증가시키는 것은 생성된 중합체의 모듈러스를 감소시키는 효과를 갖는다. 실시예 2의 경우, 경화제 중의 이온 함량의 증가에 의한 모듈러스의 감소를 상쇄시키기 위해 추가의 폴리이소시아네이트 예비중합체로서 IsonateTM 181을 포함시킬 필요가 있었다.
Figure pat00001
제타 전위
패드를 1 인치 직경의 디스크로 절단하고, 양면 테이프로 테프론 샘플 홀더에 장착하였다. 4000 RPM으로 회전하는 샤프트에 샘플을 고정시키고, 작동 전극으로부터 1 mm 거리에서 0.1 mM KCl 용액에 침지시켰다. 펠티에 장치에 의해 용액을 25℃로 유지시켰다.
용액의 전도도, pH, 및 온도를 독립적으로 측정하고, 소프트웨어에 수동으로 추가한 후, 다음의 식을 이용해 샘플의 제타 전위를 계산하였다.
Figure pat00002
하나의 플라크의 2개의 임의 위치에서 측정된 pH 5.5에서의 실시예 1 및 2의 제타 전위 값을 표 2에 나타내었다. 경화제 중에 50 mol% 미만의 MTEOA MeOSO3을 함유한 실시예 1, 및 그 제타 전위 값은 50 mol%가 넘는 MTEOA MeOSO3을 갖는 실시예 2의 제타 전위보다 상당히 더 많이 변한다. 안정적인 연마 성능을 갖기 위해서는, 패드 표면에 걸쳐 제타 전위가 일정할 필요가 있다.
Figure pat00003
pH 3, 5.5, 및 10에서의 대조예 및 실시예 2의 제타 전위 값을 표 3에 나타내었다. 실시예 2의 제타 전위는 측정된 모든 pH에서 양(+)의 값이고 최소한으로 변한다. 대조예의 제타 전위는 3의 pH에서만 양(+)의 값이고 pH 범위에 걸쳐 상당히 변하는 것으로 확인된다. 따라서, 실시예 2는 패드에 걸쳐 안정적이고 pH의 함수가 아닌 안정적인 양전하를 갖는다.
Figure pat00004
연마
Optiplane 2300TM(Dow Chemical Company의 OP2300), 2 wt% 연마재로 희석된 양(+)으로 하전된 산성 슬러리, 및 음(-)으로 하전된 알칼리성 슬러리인 Semi-SperseTM 25(Cabot Microelectronics사의 SS25)를 슬러리:탈이온수 1:3의 희석으로 사용하여 Applied Materials MirraTM 연마기에서 연마 연구를 수행하였다. TEOS 블랭킷 웨이퍼를 사용해 제거율(RR)을 측정하였다. (압반 rpm(PS)/캐리어 rpm(CS)로서) 달리 나타내지 않는 한, 모든 연마 실험에 사용된 연마 조건은 150 mL/분의 연마 매질 유량 및 표시된 다운 포스(DF)와 함께 93 rpm의 압반 속도, 87 rpm의 캐리어 속도를 포함하였다. 30초 동안의 3.2 kg(7 lbs)의 다운 포스를 사용해 컨디셔너로 화학 기계적 연마 패드 각각을 안정화시켰다. 3.2 kg(7 lbs)의 다운 포스로 작동하고 100% 인시튜 컨디셔닝에 대해 설정된 Saesol TM 8031C(AK45) 다이아몬드 컨디셔닝 디스크를 이용해 연마 패드를 추가로 컨디셔닝하였다. 3 mm 에지가 배제된 49 포인트 나선형 스캔을 이용하는 FX200 계측 도구(KLA-Tencor, Milpitas, CA)를 사용해 연마 전후의 막 두께를 측정하여 제거율(RR)을 결정하였다.
표시된 연마기의 연마 압반 위에 양면 감압 접착제 필름을 이용해 연마층을 장착하였다.
표 4는 3 및 5 psi의 다운 포스에서의 대조예 및 실시예 2의 제거율을 나타낸다. 표 4에 나타낸 바와 같이, 실시예 2는 시험된 다운 포스 모두에서 대조예보다 우수하다.
Figure pat00005

Claims (10)

  1. 기판의 화학 기계적 연마 방법으로서,
    기판을 제공하는 단계;
    물과 실리카 연마재를 포함하는 연마 슬러리를 제공하는 단계;
    양(+)의 제타 전위를 갖는 화학 기계적 연마 패드를 제공하는 단계(연마 패드는 조성물을 갖는 연마층 및 연마 표면을 포함하고, 조성물은
    (a) 분자당 평균 적어도 2개의 미반응 이소시아네이트(NCO) 기를 갖는 다관능 이소시아네이트,
    (b) 수산기 치환 4차 암모늄으로 이루어진 제1 경화제,
    (c) 4차 암모늄이 없는 제2 경화제, 및
    (d) 선택적으로, 복수의 마이크로요소
    를 포함하는 성분들의 반응 생성물이고,
    상기 제1 경화제는 제1 경화제와 제2 경화제의 총 몰량을 기준으로 50 mol% 이상으로 존재하고, (a)의 다관능 이소시아네이트 중의 적어도 2개의 미반응 이소시아네이트(NCO) 기에 대한 (b) 및 (c)의 경화제 중의 반응성 수소기의 합의 화학양론적 비는 0.8 내지 1.1이고,
    상기 양(+)의 제타 전위는 전체 연마 패드의 표면에 걸쳐 일정하고, 탈이온수의 pH를 조절하기 위해 질산 또는 수산화칼륨을 사용하는 2 내지 12의 pH 범위에 걸쳐 pH와 무관함);
    연마 표면과 기판 사이에 동적 운동을 생성하여 기판의 표면을 연마하는 단계; 및
    연마 표면과 기판 사이의 계면 또는 그 근처의 화학 기계적 연마 패드 위에 연마 슬러리를 분배하는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 제1 경화제는 분자당 적어도 2개의 수산기를 함유하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 제1 경화제는 분자당 적어도 3개의 수산기를 함유하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 제2 경화제는 아민을 포함하는 방법.
  5. 제3항에 있어서, 제2 경화제는 0.1 wt% 미만의 3차 아민을 함유하는 방법.
  6. 제4항에 있어서, 아민은 방향족 아민인 방법.
  7. 제5항에 있어서, 방향족 아민은 4,4'-메틸렌비스(2-클로로아닐린)(MBOCA)인 방법.
  8. 제1항에 있어서, 4차 암모늄은 트리스(2-하이드록시에틸)메틸암모늄 메틸설페이트인 방법.
  9. 제1항에 있어서, 실리카 연마재는 1 내지 6의 연마 pH에서 측정된 양(+)의 표면 전하를 갖는 방법.
  10. 제1항에 있어서, 연마 슬러리는 3~5의 pH를 갖는 방법.
KR1020190139455A 2018-11-06 2019-11-04 화학 기계적 연마 패드 및 연마 방법 KR20200052227A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/182,168 2018-11-06
US16/182,168 US10569384B1 (en) 2018-11-06 2018-11-06 Chemical mechanical polishing pad and polishing method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20200052227A true KR20200052227A (ko) 2020-05-14

Family

ID=69590700

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190139455A KR20200052227A (ko) 2018-11-06 2019-11-04 화학 기계적 연마 패드 및 연마 방법

Country Status (7)

Country Link
US (1) US10569384B1 (ko)
JP (1) JP7311397B2 (ko)
KR (1) KR20200052227A (ko)
CN (1) CN111136577B (ko)
DE (1) DE102019007230A1 (ko)
FR (1) FR3088020B1 (ko)
TW (1) TW202018056A (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220025592A (ko) * 2020-08-24 2022-03-03 에스케이씨솔믹스 주식회사 연마패드 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조방법
KR20220025594A (ko) * 2020-08-24 2022-03-03 에스케이씨솔믹스 주식회사 연마패드 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조방법
KR20220025593A (ko) * 2020-08-24 2022-03-03 에스케이씨솔믹스 주식회사 연마패드 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조방법

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11772230B2 (en) * 2021-01-21 2023-10-03 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings Inc. Formulations for high porosity chemical mechanical polishing pads with high hardness and CMP pads made therewith
JP7239049B1 (ja) 2022-02-18 2023-03-14 東洋インキＳｃホールディングス株式会社 研磨パッド用の湿気硬化型ホットメルト接着剤および研磨パッド
CN117024701B (zh) * 2023-08-14 2024-04-09 旭川化学（苏州）有限公司 一种聚氨酯发泡抛光材料及其制备方法和应用

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3391743B2 (ja) 1999-08-10 2003-03-31 明成化学工業株式会社 新規なジオールスルホン酸第４級アンモニウム塩
US6638143B2 (en) 1999-12-22 2003-10-28 Applied Materials, Inc. Ion exchange materials for chemical mechanical polishing
KR100726303B1 (ko) 2000-05-31 2007-06-13 제이에스알 가부시끼가이샤 연마체
JP4636787B2 (ja) 2003-10-22 2011-02-23 株式会社ディスコ 固定砥粒研磨パッド，研磨装置
US20070037491A1 (en) 2005-08-12 2007-02-15 Yuzhuo Li Chemically modified chemical mechanical polishing pad, process of making a modified chemical mechanical polishing pad and method of chemical mechanical polishing
JP5273524B2 (ja) 2008-04-28 2013-08-28 株式会社ニコン 研磨装置および研磨方法
WO2010138724A1 (en) 2009-05-27 2010-12-02 Rogers Corporation Polishing pad, polyurethane layer therefor, and method of polishing a silicon wafer
US9127187B1 (en) * 2014-03-24 2015-09-08 Cabot Microelectronics Corporation Mixed abrasive tungsten CMP composition
US9828574B2 (en) * 2015-01-13 2017-11-28 Cabot Microelectronics Corporation Cleaning composition and method for cleaning semiconductor wafers after CMP
WO2017030710A1 (en) * 2015-08-19 2017-02-23 Ferro Corporation Slurry composition and method of use
US9484212B1 (en) 2015-10-30 2016-11-01 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Chemical mechanical polishing method
CN108290267B (zh) 2015-10-30 2021-04-20 应用材料公司 形成具有期望ζ电位的抛光制品的设备与方法
JP6639939B2 (ja) 2016-02-12 2020-02-05 ニッタ・ハース株式会社 研磨パッド、および、研磨パッドの製造方法
KR102170859B1 (ko) 2016-07-29 2020-10-28 주식회사 쿠라레 연마 패드 및 그것을 사용한 연마 방법
US10086494B2 (en) * 2016-09-13 2018-10-02 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. High planarization efficiency chemical mechanical polishing pads and methods of making
US10208154B2 (en) * 2016-11-30 2019-02-19 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Formulations for chemical mechanical polishing pads and CMP pads made therewith
US20180281149A1 (en) * 2017-03-31 2018-10-04 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Chemical mechanical polishing pad

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220025592A (ko) * 2020-08-24 2022-03-03 에스케이씨솔믹스 주식회사 연마패드 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조방법
KR20220025594A (ko) * 2020-08-24 2022-03-03 에스케이씨솔믹스 주식회사 연마패드 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조방법
KR20220025593A (ko) * 2020-08-24 2022-03-03 에스케이씨솔믹스 주식회사 연마패드 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
DE102019007230A1 (de) 2020-05-07
FR3088020B1 (fr) 2022-09-09
CN111136577A (zh) 2020-05-12
TW202018056A (zh) 2020-05-16
JP2020099990A (ja) 2020-07-02
US10569384B1 (en) 2020-02-25
JP7311397B2 (ja) 2023-07-19
FR3088020A1 (fr) 2020-05-08
CN111136577B (zh) 2021-12-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111136577B (zh) 化学机械抛光垫和抛光方法
KR102449539B1 (ko) 컨디셔닝 내성을 갖는 화학적 기계적 연마 층 배합물
KR101526010B1 (ko) 화학 기계적 연마 패드
US7074115B2 (en) Polishing pad
KR102412072B1 (ko) 화학 기계적 연마 패드
TW201607677A (zh) 具有硏磨層及窗之化學機械硏磨墊
KR20160000855A (ko) 화학적 기계적 연마 방법
KR102590761B1 (ko) 화학적 기계적 연마 패드
KR102411323B1 (ko) 윈도우를 갖는 연질의 컨디셔닝가능한 화학 기계적 연마 패드
JP6849389B2 (ja) ケミカルメカニカルポリッシング方法
US11845156B2 (en) Polishing pad employing polyamine and cyclohexanedimethanol curatives
KR101092944B1 (ko) 연마 패드
CN111203798B (zh) 化学机械抛光垫和抛光方法