TW201524676A - 化學機械硏磨基材之方法 - Google Patents

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Abstract

提供一種化學機械研磨基材之方法,係包括:提供基材;提供化學機械研磨墊,其係包含:具有組成物及研磨表面之研磨層,其中,該研磨層之組成物係經選擇以顯現初始之水解安定性;伴隨長期之水解不安定性;剛性層,其係具有上表面及下表面;熱熔性黏著劑,其係夾置於該研磨層之底表面與該剛性層之上表面之間;其中,該熱熔性黏著劑係將該研磨層結合至該剛性層;壓敏平台黏著劑層,其係具有堆疊側及平台側;其中,該壓敏平台黏著劑層之堆疊側係與該剛性層之下表面相鄰;以及,於該研磨表面與基材之間創製動態接觸以研磨該基材之表面。

Description

化學機械研磨基材之方法
本發明係關於化學機械研磨基材之方法。更特別地,本發明係關於化學機械研磨基材之方法,係包含:提供基材;提供化學機械研磨墊,該墊係包含:具有組成物及研磨表面之研磨層,其中,該研磨層之組成物係經選擇以顯現初始之水解安定性;伴隨長期之水解不安定性;剛性層,其係具有上表面及下表面;熱熔性黏著劑,其係夾置於該研磨層之底表面與該剛性層之上表面之間;其中,該熱熔性黏著劑係將該研磨層結合至該剛性層;壓敏平台黏著劑層,其係具有堆疊側及平台側;其中,該壓敏平台黏著劑層之堆疊側係與該剛性層之下表面相鄰;以及,於該研磨表面與基材之間創製動態接觸以研磨該基材之表面。
半導體之製造典型係涵蓋若干化學機械平面化(CMP)製程。於每一CMP製程中,研磨液如含研磨劑之研磨漿料或無研磨劑之反應液與研磨墊之組合,係以平面化或維持用於接收隨後之層之平坦性的方式移除過量之 材料。此等層之堆疊係以形成積體電路的方式組合。由於此等半導體裝置對於較高操作速度、較低之漏電流及降低之功率消耗的需求,該等裝置之製造變得愈來愈複雜。於裝置架構之立場,這轉化為更精細之特徵形貌及增加之金屬化水準。此等日益嚴苛之裝置設計需求正在驅使採用與具有較低介電常數之新介電材料合用的銅金屬化。
於化學機械研磨中,一個最顯著之挑戰係達成半導體晶圓上表面特徵之平面化以及同時最小化缺陷(特別是導致較低之裝置良率的刮擦缺陷形成)之間所欲之平衡。傳統之智慧係平面化與缺陷之間的平衡係化學機械研磨墊之研磨層中使用之聚合物材料硬度的函數。亦即,傳統之智慧係較硬之研磨層材料係提供伴隨更高缺陷數之較高平面化,反之亦然。所欲者係找出打破化學機械研磨中界於平面化與缺陷形成間之該權衡的方法。
於化學機械研磨製程中,典型係將水性研磨液置於研磨層之研磨表面與待研磨之基材表面之間。藉此,傳統之智慧係使用於化學機械研磨之研磨層材料應在延長曝露於水中時保持水解安定。
Kulp於美國專利第8,288,448號中揭露了一家族的聚氨脂研磨層。Kulp揭露了一種研磨墊,其係包括使用自預聚物多元醇與多官能異氰酸酯之預聚物反應形成之異氰酸酯末端反應產物形成的澆鑄聚氨脂聚合性材料。該異氰酸酯末端之反應產物係具有4.5至8.7重量百分比(wt%)之未反應NCO;以及,該異氰酸酯末端之反應產物 係使用選自包含固化劑聚胺類、固化劑多元醇類、固化劑醇胺類及其混合物之群組的固化劑而固化。
儘管如此,對於提供較高程度之平面化同時最小化缺陷形成的化學機械研磨方法存在長期之需求。
本發明係提供一種化學機械研磨基材之方法,係包含:提供基材,其係選自磁性基材、光學基材及半導體基材之至少一者;提供化學機械研磨墊,其係包含:(A)研磨層,其係具有組成物及研磨表面,其中,該研磨層之組成物係經選擇以顯現(i)初始之水解安定性,其中,將該研磨層之樣本於去離子水中於25℃浸潤24小時之後,其線性維度改變<1%;伴隨(ii)長期之水解不安定性,其中,將該研磨層之樣本於去離子水中於25℃浸潤7天之後,其線性維度改變1.75%;(B)剛性層,其係具有上表面及下表面;(C)熱熔性黏著劑,其係夾置於該研磨層之底表面與該剛性層之上表面之間;其中,該熱熔性黏著劑係將該研磨層結合至該剛性層;(D)壓敏平台黏著劑層,其係具有堆疊側及平台側;其中,該壓敏平台黏著劑層之堆疊側係與該剛性層之下表面相鄰;(E)視需要地,離形內襯;其中,該視需要之離形內襯係置於該壓敏平台黏著劑層之平台側上;(F)視需要地,終點檢測窗;以及,(G)視需要地,至少一層額外之層,其係與該剛性層之下表面及該壓敏平台黏著劑層之堆疊側形成界面並夾置於該剛性層之下表面及該壓敏平台黏著劑層之堆疊側之間;以及, 於該研磨表面與該基材之間創製動態接觸以研磨該基材之表面。
本發明係提供一種化學機械研磨基材之方法,係包含:提供半導體基材;提供化學機械研磨墊,係包含:(A)研磨層,其係具有組成物及研磨表面,其中,該研磨層之組成物係經選擇以顯現(i)初始之水解安定性,其中,將該研磨層之樣本於去離子水中於25℃浸潤24小時之後,其線性維度改變<1%;伴隨(ii)長期之水解不安定性,其中,將該研磨層之樣本於去離子水中於25℃浸潤7天之後,其線性維度改變1.75%;(B)剛性層,其係具有上表面及下表面;(C)熱熔性黏著劑,其係夾置於該研磨層之底表面與該剛性層之上表面之間;其中,該熱熔性黏著劑係將該研磨層結合至該剛性層;(D)壓敏平台黏著劑層,其係具有堆疊側及平台側;其中,該壓敏平台黏著劑層之堆疊側係與該剛性層之下表面相鄰;(E)視需要地,離形內襯;其中,該視需要之離形內襯係置於該壓敏平台黏著劑層之平台側上;(F)視需要地,終點檢測窗;以及,(G)視需要地,至少一層額外之層,其係與該剛性層之下表面及該壓敏平台黏著劑層之堆疊側形成界面並夾置於該剛性層之下表面及該壓敏平台黏著劑層之堆疊側之間;以及,於該研磨表面與該基材之間創製動態接觸以研磨該基材之表面。
本發明係提供一種化學機械研磨基材之方法,係包含:提供半導體基材,其中,該半導體基材係具 有經曝露之銅表面;提供化學機械研磨墊,係包含:(A)研磨層,其係具有組成物及研磨表面,其中,該研磨層之組成物係經選擇以顯現(i)初始之水解安定性,其中,將該研磨層之樣本於去離子水中於25℃浸潤24小時之後,其線性維度改變<1%;伴隨(ii)長期之水解不安定性,其中,將該研磨層之樣本於去離子水中於25℃浸潤7天之後,其線性維度改變1.75%;(B)剛性層,其係具有上表面及下表面;(C)熱熔性黏著劑,其係夾置於該研磨層之底表面與該剛性層之上表面之間;其中,該熱熔性黏著劑係將該研磨層結合至該剛性層;(D)壓敏平台黏著劑層,其係具有堆疊側及平台側;其中,該壓敏平台黏著劑層之堆疊側係與該剛性層之下表面相鄰;(E)視需要地,離形內襯;其中,該視需要之離形內襯係置於該壓敏平台黏著劑層之平台側上;(F)視需要地,終點檢測窗;以及,(G)視需要地,至少一層額外之層,其係與該剛性層之下表面及該壓敏平台黏著劑層之堆疊側形成界面並夾置於該剛性層之下表面及該壓敏平台黏著劑層之堆疊側之間;以及,於該研磨表面與該基材之間創製動態接觸以研磨該基材之表面,其中,至少部分之經曝露的銅表面係自該基材之表面被研磨掉。
本發明係提供一種化學機械研磨基材之方法,係包含:提供基材,其係選自磁性基材、光學基材及半導體基材之至少一者;提供化學機械研磨墊,係包含:(A)研磨層,其係具有組成物及研磨表面,其中,該研磨 層之組成物係經選擇以顯現(i)初始之水解安定性,其中,將該研磨層之樣本於去離子水中於25℃浸潤24小時之後,其線性維度改變<1%;伴隨(ii)長期之水解不安定性,其中,將該研磨層之樣本於去離子水中於25℃浸潤7天之後,其線性維度改變1.75%;(B)剛性層,其係具有上表面及下表面;(C)熱熔性黏著劑,其係夾置於該研磨層之底表面與該剛性層之上表面之間;其中,該熱熔性黏著劑係將該研磨層結合至該剛性層;(D)壓敏平台黏著劑層,其係具有堆疊側及平台側;其中,該壓敏平台黏著劑層之堆疊側係與該剛性層之下表面相鄰;(E)視需要地,離形內襯;其中,該視需要之離形內襯係置於該壓敏平台黏著劑層之平台側上;(F)視需要地,終點檢測窗;以及,(G)視需要地,至少一層額外之層,其係與該剛性層之下表面及該壓敏平台黏著劑層之堆疊側形成界面並夾置於該剛性層之下表面及該壓敏平台黏著劑層之堆疊側之間;以及,於該研磨表面與該基材之間創製動態接觸以研磨該基材之表面。
本發明係提供一種化學機械研磨基材之方法,係包含:提供基材,其係選自磁性基材、光學基材及半導體基材之至少一者;提供化學機械研磨墊,係包含:(A)研磨層,其係具有組成物及研磨表面,其中,該研磨層之組成物係經選擇以顯現(i)初始之水解安定性,其中,將該研磨層之樣本於去離子水中於25℃浸潤24小時之後,其線性維度改變<1%;伴隨(ii)長期之水解不安定性, 其中,將該研磨層之樣本於去離子水中於25℃浸潤7天之後,其線性維度改變1.75%;其中,該研磨層之組成物係澆鑄聚氨脂,其中,該澆鑄聚氨脂為包含下述之成分的反應產物:(a)藉由下述者之反應獲得的異氰酸酯末端之預聚物:(i)多官能性異氰酸酯;以及,(ii)聚醚系多元醇;其中,該異氰酸酯末端之預聚物;(b)固化劑,其中,該固化劑係選自固化多胺類、固化多元醇類、固化醇胺類及其混合物所組成之群組;以及,(c)視需要地,複數個微元件;其中,該研磨層係顯現大於0.6之密度;60至90之肖氏D(Shore D)硬度;以及,100至300%之斷裂伸長率;以及,其中,該研磨表面係適用於研磨該基板;(B)剛性層,其係具有上表面及下表面;(C)熱熔性黏著劑,其係夾置於該研磨層之底表面與該剛性層之上表面之間;其中,該熱熔性黏著劑係將該研磨層結合至該剛性層;(D)壓敏平台黏著劑層,其係具有堆疊側及平台側;其中,該壓敏平台黏著劑層之堆疊側係與該剛性層之下表面相鄰;(E)視需要地,離形內襯;其中,該視需要之離形內襯係置於該壓敏平台黏著劑層之平台側上;(F)視需要地,終點檢測窗;以及,(G)視需要地,至少一層額外之層,其係與該剛性層之下表面及該壓敏平台黏著劑層之堆疊側形成界面並夾置於該剛性層之下表面及該壓敏平台黏著劑層之堆疊側之間;以及,於該研磨表面與該基材之間創製動態接觸以研磨該基材之表面。
本發明係提供一種化學機械研磨基材之方 法,係包含:提供基材,其係選自磁性基材、光學基材及半導體基材之至少一者;提供化學機械研磨墊,係包含:(A)研磨層,其係具有組成物及研磨表面,其中,該研磨層之組成物係經選擇以顯現(i)初始之水解安定性,其中,將該研磨層之樣本於去離子水中於25℃浸潤24小時之後,其線性維度改變<1%;伴隨(ii)長期之水解不安定性,其中,將該研磨層之樣本於去離子水中於25℃浸潤7天之後,其線性維度改變1.75%;其中,該研磨層之組成物係澆鑄聚氨脂,其中,該澆鑄聚氨脂為包含下述之成分的反應產物:(a)藉由下述者之反應獲得的異氰酸酯末端之預聚物:(i)多官能性異氰酸酯;以及,(ii)聚醚系多元醇;其中,該異氰酸酯末端之預聚物;(b)固化劑,其中,該固化劑係選自固化多胺類、固化多元醇類、固化醇胺類及其混合物所組成之群組,其中,該固化劑與該異氰酸酯末端之預聚物係具有OH或NH2與未反應NCO的化學計量比為80至120%;以及,(c)視需要地,複數個微元件;其中,該研磨層係顯現大於0.6之密度;60至90之肖氏D硬度;以及,100至300%之斷裂伸長率;以及,其中,該研磨表面係適用於研磨該基板;(B)剛性層,其係具有上表面及下表面;(C)熱熔性黏著劑,其係夾置於該研磨層之底表面與該剛性層之上表面之間;其中,該熱熔性黏著劑係將該研磨層結合至該剛性層;(D)壓敏平台黏著劑層,其係具有堆疊側及平台側;其中,該壓敏平台黏著劑層之堆疊側係與該剛性層之下表面相鄰;(E)視需要地,離形內襯; 其中,該視需要之離形內襯係置於該壓敏平台黏著劑層之平台側上;(F)視需要地,終點檢測窗;以及,(G)視需要,至少一層額外之層,其係與該剛性層之下表面及該壓敏平台黏著劑層之堆疊側形成界面並夾置於該剛性層之下表面及該壓敏平台黏著劑層之堆疊側之間;以及,於該研磨表面與該基材之間創製動態接觸以研磨該基材之表面。
本發明係提供一種化學機械研磨基材之方法,係包含:提供基材,其係選自磁性基材、光學基材及半導體基材之至少一者;提供化學機械研磨墊,係包含:(A)研磨層,其係具有組成物及研磨表面,其中,該研磨層之組成物係經選擇以顯現(i)初始之水解安定性,其中,將該研磨層之樣本於去離子水中於25℃浸潤24小時之後,其線性維度改變<1%;伴隨(ii)長期之水解不安定性,其中,將該研磨層之樣本於去離子水中於25℃浸潤7天之後,其線性維度改變1.75%;(B)剛性層,其係具有上表面及下表面,其中,該剛性層之上表面係未開槽,且該剛性層之下表面係未開槽;(C)熱熔性黏著劑,其係夾置於該研磨層之底表面與該剛性層之上表面之間;其中,該熱熔性黏著劑係將該研磨層結合至該剛性層;(D)壓敏平台黏著劑層,其係具有堆疊側及平台側;其中,該壓敏平台黏著劑層之堆疊側係與該剛性層之下表面相鄰;(E)視需要地,離形內襯;其中,該視需要之離形內襯係置於該壓敏平台黏著劑層之平台側上;(F)視需要地,終點檢測窗;以及,(G)視需要地,至少一層額外之層,其係與該剛性 層之下表面及該壓敏平台黏著劑層之堆疊側形成界面並夾置於該剛性層之下表面及該壓敏平台黏著劑層之堆疊側之間;以及,於該研磨表面與該基材之間創製動態接觸以研磨該基材之表面。
本發明係提供一種化學機械研磨基材之方法,係包含:提供基材,其係選自磁性基材、光學基材及半導體基材之至少一者;提供化學機械研磨墊,係包含:(A)研磨層,其係具有組成物及研磨表面,其中,該研磨層之組成物係經選擇以顯現(i)初始之水解安定性,其中,將該研磨層之樣本於去離子水中於25℃浸潤24小時之後,其線性維度改變<1%;伴隨(ii)長期之水解不安定性,其中,將該研磨層之樣本於去離子水中於25℃浸潤7天之後,其線性維度改變1.75%;(B)剛性層,其係具有上表面及下表面,其中,該剛性層之上表面及下表面係具有1至500nm之粗糙度Ra;(C)熱熔性黏著劑,其係夾置於該研磨層之底表面與該剛性層之上表面之間;其中,該熱熔性黏著劑係將該研磨層結合至該剛性層;(D)壓敏平台黏著劑層,其係具有堆疊側及平台側;其中,該壓敏平台黏著劑層之堆疊側係與該剛性層之下表面相鄰;(E)視需要地,離形內襯;其中,該視需要之離形內襯係置於該壓敏平台黏著劑層之平台側上;(F)視需要地,終點檢測窗;以及,(G)視需要地,至少一層額外之層,其係與該剛性層之下表面及該壓敏平台黏著劑層之堆疊側形成界面並夾置於該剛性層之下表面及該壓敏平台黏著劑層之堆疊側之 間;以及,於該研磨表面與該基材之間創製動態接觸以研磨該基材之表面。
本發明係提供一種化學機械研磨基材之方法,係包含:提供基材,其係選自磁性基材、光學基材及半導體基材之至少一者;提供化學機械研磨墊,係包含:(A)研磨層,其係具有組成物及研磨表面,其中,該研磨層之組成物係經選擇以顯現(i)初始之水解安定性,其中,將該研磨層之樣本於去離子水中於25℃浸潤24小時之後,其線性維度改變<1%;伴隨(ii)長期之水解不安定性,其中,將該研磨層之樣本於去離子水中於25℃浸潤7天之後,其線性維度改變1.75%;(B)剛性層,其係具有上表面及下表面,其中,該剛性層係由雙軸定向之聚對苯二甲酸乙二酯作成,其中,該剛性層係具有6至15mil之平均厚度,其中,該剛性層係具有3,000至7,000MPa之楊氏模量;(C)熱熔性黏著劑,其係夾置於該研磨層之底表面與該剛性層之上表面之間;其中,該熱熔性黏著劑係將該研磨層結合至該剛性層;(D)壓敏平台黏著劑層,其係具有堆疊側及平台側;其中,該壓敏平台黏著劑層之堆疊側係與該剛性層之下表面相鄰;(E)視需要地,離形內襯;其中,該視需要之離形內襯係置於該壓敏平台黏著劑層之平台側上;(F)視需要地,終點檢測窗;以及,(G)視需要地,至少一層額外之層,其係與該剛性層之下表面及該壓敏平台黏著劑層之堆疊側形成界面並夾置於該剛性層之下表面及該壓敏平台黏著劑層之堆疊側之間;以及,於該研磨表 面與該基材之間創製動態接觸以研磨該基材之表面。
本發明係提供一種化學機械研磨基材之方法,係包含:提供基材,其係選自磁性基材、光學基材及半導體基材之至少一者;提供化學機械研磨墊,係包含:(A)研磨層,其係具有組成物及研磨表面,其中,該研磨層之組成物係經選擇以顯現(i)初始之水解安定性,其中,將該研磨層之樣本於去離子水中於25℃浸潤24小時之後,其線性維度改變<1%;伴隨(ii)長期之水解不安定性,其中,將該研磨層之樣本於去離子水中於25℃浸潤7天之後,其線性維度改變1.75%;(B)剛性層,其係具有上表面及下表面;(C)熱熔性黏著劑,其係夾置於該研磨層之底表面與該剛性層之上表面之間;其中,該熱熔性黏著劑係將該研磨層結合至該剛性層;(D)壓敏平台黏著劑層,其係具有堆疊側及平台側;其中,該壓敏平台黏著劑層之堆疊側係與該剛性層之下表面相鄰;(E)視需要地,離形內襯;其中,該視需要之離形內襯係置於該壓敏平台黏著劑層之平台側上;(F)視需要地,終點檢測窗;以及,(G)視需要地,至少一層額外之層,其係與該剛性層之下表面及該壓敏平台黏著劑層之堆疊側形成界面並夾置於該剛性層之下表面及該壓敏平台黏著劑層之堆疊側之間;以及,於該研磨表面與該基材之間創製動態接觸以研磨該基材之表面。
10‧‧‧化學機械研磨墊
12‧‧‧中心軸
14‧‧‧研磨表面
15‧‧‧外緣
17‧‧‧底表面
20‧‧‧研磨層
23‧‧‧熱熔性黏著劑
25‧‧‧剛性層
26‧‧‧上表面
27‧‧‧下表面
28‧‧‧平面
30‧‧‧終點檢測窗
32‧‧‧插拔到位窗
34‧‧‧一體成型窗
35‧‧‧通孔/通道
37‧‧‧研磨層開口
40‧‧‧埋頭孔開口
45‧‧‧凸緣
55‧‧‧架
70‧‧‧壓敏平台黏著劑層
72‧‧‧堆疊側
74‧‧‧平台側
75‧‧‧離形內襯
A、B‧‧‧軸
DO‧‧‧深度
DO-avg‧‧‧平均深度
r‧‧‧半徑
TP‧‧‧研磨層之厚度
TP-avg‧‧‧研磨層之平均厚度
TR‧‧‧厚度
TR-avg‧‧‧剛性層之平均厚度
TT‧‧‧化學機械研磨墊之總厚度
TT-avg‧‧‧化學機械研磨墊之平均總厚度
TW‧‧‧窗之厚度
TW-avg‧‧‧窗之平均厚度
γ‧‧‧夾角
第1圖係本發明之方法中所使用之化學機械研磨墊之透視說明圖。
第2圖係本發明之方法中所使用之化學機械研磨墊之橫切剖視說明圖。
第3圖係本發明之方法中所使用之化學機械研磨墊的俯視圖。
第4圖係本發明之方法中所使用之研磨層的側面透視圖。
第5圖係本發明之方法中所使用之化學機械研磨墊之橫切剖視說明圖。
第6圖係本發明之方法中所使用之插拔到位窗塊的剖視圖。
第7圖係本發明之方法中所使用之具有插拔到位窗塊之化學機械研磨墊之橫切剖視說明圖。
第8圖係本發明之方法中所使用之具有插拔到位窗塊之化學機械研磨墊之橫切剖視說明圖。
第9圖係本發明之方法中所使用之具有插拔到位窗塊之化學機械研磨墊之橫切剖視說明圖。
第10圖係本發明之方法中所使用之具有一體成型(integral)窗之化學機械研磨墊之橫切剖視說明圖。
業經使用顯現水解安定性以及延長之水解安定性兩者的材料設計傳統之研磨層組成物。傳統之智慧係,材料需要在長期浸潤於用於化學機械研磨層組成物之 水中時維持維度上安定。申請人業經驚奇地發現一種化學機械研磨基材之方法,係包含:提供化學機械研磨墊,其係具有具組成物及研磨表面之研磨層,其中,該研磨層之組成物係經選擇以顯現(i)初始之水解安定性;伴隨(ii)長期之水解不安定性;提供改善之平面化效能,同時最小化缺陷(特別是可導致較低之裝置良率的刮擦缺陷)。藉由本發明之方法中提供之研磨層所顯現的獨特之性質平衡,舉例而言,使具有曝露之銅特徵之半導體晶圓的具有最小缺陷形成之平面化成為可能。
本文及後附申請專利範圍中,關於具有研磨表面(14)之化學機械研磨墊(10)使用的術語「平均總厚度TT-avg」係意指,於垂直於該研磨表面(14)方向量測之自該研磨表面(14)至該剛性層(25)之下表面(27)的平均厚度TT。(參見,第1圖、第2圖、第5圖及第7至10圖)。
本文及後附申請專利範圍中,關於研磨層使用的術語「初始水解安定性」係意指,將該研磨層之樣本於去離子水中於25℃浸潤24小時之後,其線性維度改變<1%,如根據實施例中詳述之步驟量測者。
本文及後附申請專利範圍中,關於研磨層使用的術語「延長之水解安定性」係意指,將該研磨層之樣本於去離子水中於25℃浸潤7天之後,其線性維度改變<1.75%,如根據實施例中詳述之步驟量測者。
本文及後附申請專利範圍中,關於研磨層使用的術語「長期之水解不安定性」係意指,將該研磨層 之樣本於去離子水中於25℃浸潤7天之後,其線性維度改變1.75%,如根據實施例中詳述之步驟量測者。
本文及後附申請專利範圍中,關於化學機械研磨墊(10)使用的術語「實質上圓形橫截面」係意指,自該研磨層(20)之研磨表面(14)之中心軸(12)至外緣(15)的橫截面最大半徑r係比自該研磨表面(14)之中心軸(12)至外緣(15)的最短半徑長20%。(參見,第1圖)。
本發明之化學機械研磨基材之方法係包含:提供基材,其係選自磁性基材、光學基材及半導體基材之至少一者;提供化學機械研磨墊,其係包含:(A)研磨層,其係具有組成物及研磨表面,其中,該研磨層之組成物係經選擇以顯現(i)初始之水解安定性,其中,將該研磨層之樣本於去離子水中於25℃浸潤24小時之後,其線性維度改變<1%;伴隨(ii)長期之水解不安定性,其中,將該研磨層之樣本於去離子水中於25℃浸潤7天之後,其線性維度改變1.75%;(B)剛性層,其係具有上表面及下表面;(C)熱熔性黏著劑,其係夾置於該研磨層之底表面與該剛性層之上表面之間;其中,該熱熔性黏著劑係將該研磨層結合至該剛性層;(D)壓敏平台黏著劑層,其係具有堆疊側及平台側;其中,該壓敏平台黏著劑層之堆疊側係與該剛性層之下表面相鄰;(E)視需要地,離形內襯;其中,該視需要之離形內襯係置於該壓敏平台黏著劑層之平台側上;(F)視需要地,終點檢測窗;以及,(G)視需要地,至少一層額外之層,其係與該剛性層之下表面及該壓 敏平台黏著劑層之堆疊側形成界面並夾置於該剛性層之下表面及該壓敏平台黏著劑層之堆疊側之間;以及,於該研磨表面與該基材之間創製動態接觸以研磨該基材之表面。
較佳地,本發明之方法中提供之基材係半導體基材。更佳地,所提供之基材係具有曝露之銅特徵之表面的半導體基材。
較佳地,本發明之方法中提供之化學機械研磨墊(10)係包含:研磨層(20),其係具有研磨表面(14)、底表面(17)、以及於垂直於該研磨表面(14)之方向自該研磨表面(14)至該底表面(17)量測的平均厚度TP-avg;剛性層(25),其係具有上表面(26)及下表面(27);熱熔性黏著劑(23),其係夾置於該研磨層(20)之底表面(17)與該剛性層(25)之上表面(26)之間;其中,該熱熔性黏著劑(23)將該研磨層(20)結合至該剛性層(25);視需要地,壓敏平台黏著劑層(70),其係具有堆疊側(72)及平台側(74);其中,該壓敏平台黏著劑層(70)係置於該剛性層(25)之下表面(27)上(較佳地,其中,該視需要之壓敏平台黏著劑層係促進將該化學機械研磨墊安裝至研磨機上);視需要地,離形內襯(75);其中,該壓敏平台黏著劑層(70)係夾置於該剛性層(25)之下表面(27)與該視需要之離形內襯(75)之間;視需要地,終點檢測窗(30)(較佳地,其中,該終點檢測窗係促進原位研磨終點檢測);以及,視需要地,至少一層額外之層(未顯示),其係與該剛性層(25)之下表面(27)及該壓敏平台黏著劑層(70)之堆疊側(72)交界並夾置於該剛性層(25)之下表面(27) 及該壓敏平台黏著劑層(70)之堆疊側(72)之間。(參見第1至10圖)。
較佳地,本發明之方法中提供之化學機械研磨墊(10)係適用於繞中心軸(12)旋轉。(參見,第1圖)。較佳地,研磨層(20)之研磨表面(14)係位於垂直於該中心軸(12)之平面(28)中。本發明之方法中提供之化學機械研磨墊(10)係適用於在與該中心軸(12)成85至95°夾角γ,較佳與該中心軸(12)成90°夾角之平面(28)旋轉。較佳地,該研磨層(20)係具有研磨表面(14),該研磨表面係具有垂直於該中心軸(12)之實質上圓形橫截面。較佳地,橫截面之垂直於該中心軸(12)之研磨表面(14)橫截面的半徑r係於20%,更佳於10%變化。
較佳地,本發明之方法中提供之化學機械研磨墊係具體設計為促進基材之研磨,該基材係選自磁性基材、光學基材及半導體基材之至少一者。較佳地,本發明之化學機械研磨墊係設計為促進半導體基材之研磨。更佳地,本發明之化學機械研磨墊係設計為促進半導體晶圓基材上之曝露之銅特徵的研磨。
本發明之方法中提供之化學機械研磨墊係包含:研磨層,其係具有組成物,其中,該研磨層之組成物係經選擇以顯現(i)初始之水解安定性,其中,將該研磨層之樣本於去離子水中於25℃浸潤24小時之後,其線性維度改變<1%;伴隨(ii)長期之水解不安定性,其中,將該研磨層之樣本於去離子水中於25℃浸潤7天之後,其線 性維度改變1.75%。
較佳地,於本發明之方法中提供之化學機械研磨墊中使用之研磨層的組成物係選自下列所組成之群組:聚(氨脂)、聚碸、聚醚碸、尼龍、聚醚、聚酯、聚苯乙烯、丙烯酸系聚合物、聚脲、聚醯胺、聚氯乙烯、聚氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚丁二烯、聚伸乙基亞胺、聚丙烯腈、聚環氧乙烷、聚烯烴、聚丙烯酸(烷基)酯、聚甲基丙烯酸(烷基)酯、聚醯胺、聚醚醯亞胺、聚酮、環氧化物(epoxy)、矽酮、自乙烯丙烯二烯單體形成之聚合物、蛋白質、多醣、聚醋酸酯、以及前述之至少兩者的組合。較佳地,於本發明之方法中提供之化學機械研磨墊中使用之研磨層的組成物係包含聚(氨脂)。更佳地,於本發明之方法中提供之化學機械研磨墊中使用之研磨層的組成物係聚氨脂。
較佳地,於本發明之方法中提供之化學機械研磨墊中使用之研磨層的組成物係下列之反應產物:多異氰酸酯(如,二異氰酸酯);含羥基之材料;以及,視需要,固化劑。
較佳地,多異氰酸酯類係包括亞甲基雙(4,4'-環己基異氰酸酯);環己基二異氰酸酯;異佛酮二異氰酸酯;六亞甲基二異氰酸酯;伸丙基-1,2-二異氰酸酯;四亞甲基-1,4-二異氰酸酯;1,6-六亞甲基-二異氰酸酯;十二烷-1,12-二異氰酸酯;環丁烷-1,3-二異氰酸酯;環己烷-1,3-二異氰酸酯;環己烷-1,4-二異氰酸酯;1-異氰酸酯 基-3,3,5-三甲基-5-異氰酸酯基甲基環己烷;甲基伸環己基二異氰酸酯;六亞甲基二異氰酸酯之三異氰酸酯;2,4,4-三甲基-1,6-環己烷二異氰酸酯之三異氰酸酯;六亞甲基二異氰酸酯之脲二酮;伸乙基二異氰酸酯;2,2,4-三甲基六亞甲基二異氰酸酯;2,4,4-三甲基六亞甲基二異氰酸酯;二環己基甲烷二異氰酸酯;及其組合。更佳地,該多異氰酸酯係脂肪族且具有少於14%之未反應異氰酸酯基。
較佳地,含有羥基之材料係包括多元醇。例示性多元醇係包括,舉例而言,聚醚多元醇、羥基末端之聚丁二烯(包括部分氫化之衍生物及全部氫化之衍生物)、聚酯多元醇、聚己內酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、及其混合物。
較佳之多元醇係包括聚醚多元醇。聚醚多元醇之實例係包括聚四亞甲基醚二醇(PTMEG)、聚乙烯丙烯二醇、聚氧丙烯二醇及其混合物。該烴鏈可具有飽和或不飽和鍵及經取代或未經取代之芳族及環狀基團。較佳地,本發明之多元醇係包括PTMEG。較佳地,聚酯多元醇係包括,但不限於,聚己二酸乙二酯二醇;聚己二酸丁二酯二醇;聚己二酸乙二酯丙二酯二醇;鄰苯二甲酸酯-1,6-己二醇;聚(己二酸己二酯)二醇;及其混合物。該烴鏈可具有飽和或不飽和鍵,或經取代或未經取代之芳族及環狀基團。較佳之聚己內酯多元醇係包括,但不限於,1,6-己二醇起始之聚己內酯;二乙二醇起始之聚己內酯;三羥甲基丙烷起始時之聚己內酯;新戊二醇起始之聚己內酯;1,4-丁 二醇起始之聚己內酯;PTMEG-起始之聚己內酯;及其混合物。該烴鏈可具有飽和或不飽和鍵,或經取代或未經取代之芳族及環狀基團。較佳之聚碳酸酯係包括,但不限於,聚鄰苯二甲酸酯碳酸酯及聚(碳酸己二酯)二醇。
較佳之固化劑係包括二胺類。較佳之聚二胺類係包括初級胺類及二級胺類兩者。更佳之聚二胺類係包括二乙基甲苯二胺(DETDA);3,5-二甲硫基-2,4-甲苯二胺及其異構物;3,5-二乙基甲苯-2,4-二胺及其異構物(如,3,5-二乙基甲苯-2,6-二胺);4,4'-雙-(第二丁基胺基)-二苯基甲烷;1,4-雙-(第二丁基胺基)-苯;4,4'-亞甲基-雙-(2-氯苯胺);4,4'-亞甲基-雙-(3-氯-2,6-二乙基苯胺)(MCDEA);聚-1,4-丁二醇-雙-對胺基苯甲酸酯;N,N'-二烷基二胺基二苯基甲烷;p,p'-亞甲基二苯胺(MDA);間苯二胺(MPDA);亞甲基-雙-2-氯苯胺(MBOCA);4,4'-亞甲基-雙-(2-氯苯胺)(MOCA);4,4'-亞甲基-雙-(2,6-二乙基苯胺)(MDEA);4,4'-亞甲基-雙-(2,3-二氯苯胺)(MDCA);4,4'-二胺基-3,3'-二乙基-5,5'-二甲基二苯基甲烷;2,2',3,3'-四氯二胺基二苯基甲烷;1,3-丙二醇-雙-對胺基苯甲酸酯;及其混合物。
固化劑亦可包括二醇類、三醇類、四醇類及羥基末端之固化劑。較佳之二醇類、三醇類、及四醇基團係包括乙二醇;二乙二醇;聚乙二醇;丙二醇;聚丙二醇;較低分子量之聚四亞甲基醚二醇;1,3-雙(2-羥基乙氧基)苯;1,3-雙-[2-(2-羥基乙氧基)乙氧基]苯;1,3-雙-{2-[2-(2-羥基乙氧基)乙氧基]乙氧基}苯;1,4-丁二醇;1,5-戊二醇; 1,6-己二醇;間苯二酚-二-(β-羥基乙基)醚;氫醌-二-(β-羥基乙基)醚;及其混合物。較佳之羥基末端之固化劑係包括1,3-雙(2-羥基乙氧基)苯;1,3-雙-[2-(2-羥基乙氧基)乙氧基]苯;1,3-雙-{2-[2-(2-羥基乙氧基)乙氧基]乙氧基}苯;1,4-丁二醇;及其混合物。該羥基末端之固化劑及二胺類固化劑可包括一個或多個飽和、不飽和、芳族及環狀基團。此外,該羥基末端之固化劑及二胺類固化劑可包括一個或多個鹵素基團。
較佳地,於本發明之方法中提供之化學機械研磨墊中使用的研磨層係含有複數個微元件。較佳地,複數個微元件係均勻分佈於本發明之方法中提供之化學機械研磨墊中使用的研磨層整體中。較佳地,該複數個微元件係選自入陷之氣泡、中空芯聚合性材料、填充液體之中空芯聚合性材料、水溶性材料、不溶相材料(如,礦物油)、及其組合。更佳地,該複數個微元件係選自均勻分佈於本發明之方法中提供之化學機械研磨墊中使用之研磨層整體的入陷之氣泡及中空芯聚合物性材料。較佳地,該複數個微元件係具有重量平均直徑低於150微米(μm)(更佳係低於50μm;最佳10至50μm)。較佳地,該複數個微元件係包含聚合性微球,其殼壁或為聚丙烯腈或為聚丙烯腈共聚物(如,來自諾貝爾公司(Akzo Nobel)之Expancel®)。較佳地,該複數個微元件係以0至35體積%(vol%)孔隙度(更佳10至25vol%孔隙度)併入本發明之方法中提供之化學機械研磨墊所使用的研磨層中。
於本發明之方法中提供之化學機械研磨墊中使用的研磨層可呈有孔性及無孔性(亦即,未填充)構形提供。較佳地,於本發明之方法中提供之化學機械研磨墊中使用的研磨層係顯現比重大於0.6,如根據ASTM D1622量測者。更佳地,於本發明之方法中提供之化學機械研磨墊中使用的研磨層係顯現比重為0.6至1.5(再更佳0.7至1.2;最佳0.95至1.2),如根據ASTM D1622量測者。
較佳地,於本發明之方法中提供之化學機械研磨墊中使用的研磨層係顯現Shore D硬度為60至90,如根據ASTM D2240量測者。更佳地,於本發明之方法中提供之化學機械研磨墊中使用的研磨層係顯現Shore D硬度為>60至75(更佳61至75;最佳>65至70),如根據ASTM D2240量測者。
較佳地,於本發明之方法中提供之化學機械研磨墊中使用的研磨層係顯現斷裂伸長率為100至300%,根據ASTM D412量測者。較佳地,於本發明之方法中提供之化學機械研磨墊使用的研磨層係顯現斷裂伸長率為100至200%(再更佳125至175%;最佳150至160%),如根據ASTM D412量測者。
技術領域中具有通常知識者應了解為給定研磨操作條件選擇具有厚度TP之適用於在本發明之方法中使用之化學機械研磨墊(10)的研磨層(20)。較佳地,沿著垂直於研磨表面(14)之平面(28)的軸(A),於本發明之方法所提供之化學機械研磨墊(10)使用的研磨層(20)係顯現平 均厚度TP-avg。更佳地,該平均厚度TP-avg係20至150mil(更佳30至130mil;最佳70至90mil)。(參見第2圖、第5圖及第7至10圖)。
較佳地,於本發明之方法中提供之化學機械研磨墊中使用的研磨層之研磨表面係適用於研磨選自磁性基材、光學基材及半導體基材之至少一者的基材(更佳係半導體基材;再更佳係半導體晶圓;最佳係具有曝露之銅特徵的半導體晶圓)。於本發明之方法中提供之化學機械研磨墊中使用的研磨層之研磨表面係顯現宏觀紋理及微觀紋理之至少一者,以促進研磨該基材。較佳地,該研磨表面係顯現宏觀紋理,其中,該宏觀紋理係設計為進行下列之至少一者:(i)緩解滑水之至少一者;(ii)影響研磨介質流動;(iii)改變研磨層之剛度;(iv)降低邊緣效應;以及,(v)促進將研磨碎片自該研磨表面與被研磨基材之間的區域移除。
該研磨表面較佳係顯現選自穿孔及溝槽之至少一者的宏觀紋理。較佳地,該等穿孔可自該研磨表面延伸通過本發明之方法中提供之化學機械研磨墊中使用之研磨層的部分或全部厚度。較佳地,該等溝槽係排列於該研磨表面上,故當在研磨過程中旋轉該墊時,至少一條溝槽掃過基材。較佳地,該等溝槽係選自彎曲之溝槽、直線性溝槽、及其組合。該等溝槽係顯現10mil(較佳10至120mil)之深度。較佳地,該等溝槽形成溝槽圖案,該圖案係包含至少兩條具有下列深度、寬度及節距之組合溝槽: 選自10mil、15mil、及15至120mil之深度;選自10mil、及10至100mil之寬度;以及選自30mil、50mil、50至200mil、70至200mil、及90至200mil之節距。
較佳地,於本發明之方法中提供之化學機械研磨墊中使用的研磨層係含有併入其中的<1ppm之研磨劑顆粒。
於本發明之方法中提供之化學機械研磨墊中使用的較佳之研磨層組成物係聚氨脂,其中,該聚氨脂係包含下列之成分的反應產物:(a)聚丙二醇系異氰酸酯末端之脲烷預聚物,其係藉由下列者之反應而獲得:(i)甲苯二異氰酸酯(較佳係選自2,4-甲苯二異氰酸酯、2,6-甲苯二異氰酸酯、及其混合物所組成之群組的甲苯二異氰酸酯);以及(ii)聚丙二醇系多元醇;其中,該異氰酸酯末端之預聚物係具有8至9.5wt%(較佳8.65至9.05wt%;更佳>8.7至9wt%)之未反應NCO;(b)固化劑,其中,該固化劑係4,4'-亞甲基-雙-(2-氯苯胺);以及(c)視需要地,複數個微元件;其中,該研磨層係顯現比重大於0.6;Shore D硬度為60至90(較佳>60至75;更佳61至75;最佳>65至70);以及,斷裂伸長率為100至300%(較佳100至200%;更佳125至175%;最佳150至160%);其中,該研磨層係顯現初始水解安定性,其中,當將研磨層之樣本於去離子水中於25℃浸潤24小時後,其線性維度的改變係<1%(如根據實施例中揭示之方法量測者);其中,該研磨層係顯現長期之水解不安定性,其中,當將研磨層之樣本於去 離子水中於25℃浸潤7天後,其線性維度的改變係1.75%(較佳1.75至5%;更佳1.75至3.5%;最佳2至3%)(如根據實施例中揭示之方法量測者)。較佳地,於本發明之方法中提供之化學機械研磨墊中使用之研磨層的形成中,固化劑中反應性氫基(亦即,胺基(NH2)及羥基(OH)之總和)與聚丙二醇系異氰酸酯末端之脲烷預聚物中之未反應異氰酸酯基(NCO)的化學計量比係80%至<95%(更佳85%至<95%;再更佳87%至94%;最佳89%至92%)。較佳地,於本發明之方法中提供之化學機械研磨墊之研磨層的形成中,所使用之聚丙二醇系異氰酸酯末端之脲烷預聚物,為具有低於0.1wt%之游離甲苯二異氰酸酯(TDI)單體含量的低游離異氰酸酯末端之脲烷預聚物。
可商購之聚丙二醇系異氰酸酯末端之脲烷預聚物的實例係包括Imuthane®預聚物(可自COIM USA,Inc.獲得,例如,PPT-80A、PPT-90A、PPT-95A、PPT-65D、PPT-75D);Adiprene®預聚物(可自Chemtura獲得,如LFG 963A、LFG 964A、LFG 740D);以及Andur®預聚物(可自Anderson Development Company獲得,例如8000APLF、9500APLF、6500DPLF、7501DPLF)。
較佳地,於本發明之方法所提供之化學機械研磨墊(10)中使用的剛性層(25)係由選自聚合物、金屬、強化聚合物、及其組合所組成之群組的材料作成。更佳地,於本發明之方法所提供之化學機械研磨墊(10)中使用的剛性層(25)係由聚合物作成。更佳地,於本發明之方法所提 供之化學機械研磨墊(10)中使用的剛性層(25)係由選自聚酯、尼龍、環氧化物、玻璃纖維強化之環氧化物、以及聚碳酸酯所組成之群組的聚合物(更佳係聚酯;再更佳係聚對苯二甲酸乙二酯聚酯;最佳係雙軸定向之聚對苯二甲酸乙二酯聚酯)作成。
較佳地,於本發明之方法所提供之化學機械研磨墊(10)中使用的剛性層(25)係具有平均厚度TR-avg為>5至60mil(更佳6至15mil;最佳6至8mil)。
較佳地,於本發明之方法所提供之化學機械研磨墊(10)中使用的剛性層(25)之上表面(26)及下表面(27)兩者皆未開槽。更佳地,該上表面(26)及下表面(27)兩者皆平滑。最佳地,該上表面(26)及下表面(27)兩者皆具有粗糙度Ra為1至500nm(較佳1至100nm;更佳10至50nm;最佳20至40nm),如使用光學輪廓儀測得者。
較佳地,於本發明之方法所提供之化學機械研磨墊(10)中使用的剛性層(25)之上表面(26)係經黏著性促進劑處理,以改善剛性層(25)與反應性熱熔性黏著劑(23)之間的黏著性。考量該剛性層(25)及熱熔性黏著劑(23)之組成物的構建材料,技術領域中具有通常知識者應知曉如何選擇適宜之黏著性促進劑。
較佳地,於本發明之方法所提供之化學機械研磨墊(10)中使用的剛性層(25)係顯現,根據ASTM D882-12量測之楊氏模量為100MPa(更佳1,000至10,000MPa;再更佳2,500至7,500MPa;最佳3,000至7,000MPa)。
較佳地,於本發明之方法所提供之化學機械研磨墊(10)中使用的剛性層(25)係顯現空隙率<0.1體積%(更佳<0.01vol%)。
較佳地,於本發明之方法所提供之化學機械研磨墊(10)中使用的剛性層(25)係由雙軸定向之聚對苯二甲酸乙二酯作成,其係具有平均厚度為6至15mil;以及,根據ASTM D882-12量測之楊氏模量為2,500至7,500MPa(最佳3,000至7,000MPa)。
技術領域中具有通常知識者應知曉,如何選擇用於本發明之方法所提供之化學機械研磨墊(10)中的適宜之熱熔性黏著劑(23)。較佳地,該熱熔性黏著劑(23)係經固化之反應性熱熔性黏著劑。更佳地,該熱熔性黏著劑(23)係經固化之反應性熱熔性黏著劑,其係顯現未固化狀態之熔融溫度為50至150℃,較佳115之135℃;並顯現在熔融後之使用期限為90分鐘。最佳地,未固化狀態之熱熔性黏著劑(23)係包含聚氨脂樹脂(如,可自羅門哈斯公司(Rohm and Haas)獲得之Mor-MeltTM R5003)。
本發明之方法所提供之化學機械研磨墊(10)較佳係適用於與研磨機之平台交界。較佳地,本發明之方法所提供之化學機械研磨墊(10)係調用於固定至研磨機之平台。可使用壓敏黏著劑及真空之至少一者將本發明之方法所提供的化學機械研磨墊(10)固定至該平台。
較佳地,本發明之方法所提供的化學機械研磨墊(10)係包括施用至剛性層(25)之下表面(27)的壓敏平 台黏著劑層(70)。技術領域中具有通常知識者應知曉,如何選擇適宜之壓敏黏著劑以用作該壓敏平台黏著劑層(70)。較佳地,本發明之方法所提供的化學機械研磨墊(10)亦將包括施用於該壓敏平台黏著劑層(70)上方的離形內襯(75),其中,該壓敏平台黏著劑層(70)係夾置於該剛性層(25)之下表面(27)與該離形內襯(75)之間。(參見第2圖及第7至10圖)。
基材研磨操作中之一個重要步驟係測定該製程之終點。一種常見之原位終點檢測方法係包括提供具有終點檢測窗之研磨墊,該窗對於所選擇之光之波長為透明。於研磨過程中,光束被導向通過該終點檢測窗而達到晶圓表面,光束於該處反射並返回通過該終點檢測窗而達到偵檢器(如,分光光度計)。基於返回之訊號,可檢測基材表面之性質(如,其上之膜的厚度)以進行終點檢測。本發明之方法所提供的化學機械研磨墊(10)係視需要復包含終點檢測窗(30),以促進此等基於光之終點方法。較佳地,該終點檢測窗係選自併入研磨層(20)之一體成型窗(34);以及,併入化學機械研磨墊(10)之位於窗體的栓塞(plug in place window block)(32)。(參見第1至10圖)。技術領域中具有通常知識者應知曉,如何選擇構建該終點檢測窗之適宜材料以用於所欲之研磨製程。
較佳地,於本發明之方法所提供之化學機械研磨墊(10)中使用的終點檢測窗係併入研磨層(20)之一體成型窗(34)。較佳地,本發明之方法所提供的含有一體 成型窗(34)之化學機械研磨墊(10)係包含:研磨層(20),其係具有研磨表面(14)、底表面(17)、及於垂直於該研磨表面(14)方向量測之自研磨表面(14)至底表面(17)的平均厚度TP-avg;剛性層(25),其係具有上表面(26)及下表面(27);熱熔性黏著劑(23),其係夾置於該研磨層(20)之底表面(17)與該剛性層(25)之上表面(26)之間;其中,該熱熔性黏著劑(23)係將研磨層(20)結合至剛性層(25);壓敏平台黏著劑(70);離形內襯(75);其中,該壓敏平台黏著劑(70)係夾置於該剛性層(25)之下表面(27)與離形內襯(75)之間;以及,一體成型窗(34),其係併入研磨層(20);其中,該研磨層(20)係顯現比重為大於0.6;Shore D硬度為60至90(較佳>60至75;更佳61至75;最佳>65至70);以及,斷裂伸長率為100至300%(較佳100至200%;更佳125至175%;最佳150至160%);其中,該研磨層(20)係顯現初始水解安定性,其中,將該研磨層之樣本於去離子水中於25℃浸潤24小時後,其線性維度之改變係<1%(如根據實施例中揭示之方法量測者);其中,該研磨層(20)係顯現長期之水解不安定性,其中,將該研磨層之樣本於去離子水中於25℃浸潤7天後,其線性維度之改變係1.75%(較佳1.75至5%;更佳1.75至3.5%;最佳2至3%)(如根據實施例中揭示之方法量測者);其中,該研磨層(20)係具有經調適用於研磨基材的研磨表面(14)。該一體成型窗(34)較佳係具有厚度TW,其係沿著垂直於研磨表面(14)之平面(28)的軸B量測。(參見,第10圖)。較佳地,該一體成型窗(34)係具有平均厚度 TW-avg,其係沿著垂直於該研磨表面(25)之平面(28)的軸(B)量測,其中,該平均窗厚度TW-avg係等於該研磨層(20)之平均厚度TP-avg。(參見第10圖)。
較佳地,於本發明之方法所提供之化學機械研磨墊(10)使用的終點檢測窗係插拔到位窗塊(32)。較佳地,本發明之方法所提供之含有插拔到位窗塊(32)的化學機械研磨墊(10)係包含:研磨層(20),其係具有研磨表面(14)、底表面(17)、及於垂直於該研磨表面(14)方向量測之自研磨表面(14)至底表面(17)的平均厚度TP-avg;剛性層(25),其係具有上表面(26)及下表面(27);熱熔性黏著劑(23),夾置於研磨層(20)之底表面(17)與剛性層(25)之上表面(26)之間;其中,該熱熔性黏著劑(23)係將研磨層(20)結合至剛性層(25);壓敏平台黏著劑(70);離形內襯(75);其中,該壓敏平台黏著劑(70)係夾置於該剛性層(25)之下表面(27)與離形內襯(75)之間;以及,插拔到位窗(32),其係併入化學機械研磨墊(10)中;其中,該研磨層(20)係顯現比重為大於0.6;Shore D硬度為60至90(較佳>60至75;更佳61至75;最佳>65至70);以及,斷裂伸長率為100至300%(較佳100至200%;更佳125至175%;最佳150至160%);其中,該研磨層(20)係顯現初始之水解安定性,其中,將該研磨層之樣本於去離子水中於25℃浸潤24小時後,其線性維度之改變係<1%(如根據實施例中揭示之方法量測者);其中,該研磨層(20)係顯現長期之水解不安定性,其中,將該研磨層之樣本於去離子水中於25℃浸潤7 天後,其線性維度之改變係1.75%(較佳1.75至5%;更佳1.75至3.5%;最佳2至3%)(如根據實施例中揭示之方法量測者);其中,該研磨層(20)係具有經適用於研磨基材的研磨表面(14);其中,該化學機械研磨墊(10)係具有通孔(35),其係自該研磨層(20)之研磨表面(14)延展透過該化學機械研磨墊(10)直至該剛性層(25)之下表面(27);其中,該插拔到位窗塊(30)係置於該通孔(35)內;以及,其中,該插拔到位窗塊(30)係被固定於該壓敏平台黏著劑(70)。該插拔到位窗塊(30)係具有厚度TW,其係沿著垂直於該研磨表面(14)之平面(28)的軸B量測。(參見,第5至7圖)。較佳地,於本發明之方法所提供之化學機械研磨墊(10)中使用的插拔到位窗塊(30)係具有平均窗厚度TW-avg,其係沿著垂直於該研磨表面(25)之平面(28)的軸(B)量測,其中,該平均窗厚度TW-avg係5mil至該化學機械研磨墊(10)之平均總厚度TT-avg。(參見,第7圖)。更佳地,其中,於本發明之方法所提供之化學機械研磨墊(10)中使用的插拔到位窗塊(30)係具有平均窗厚度TW-avg為5mil至<TT-avg。再更佳地,其中,該插拔到位窗塊(30)係具有平均窗厚度TW-avg為5mil至75mil(又再更佳15至50mil;最佳20至40mil)。(參見,第5至7圖)。
較佳地,於本發明之方法所提供之化學機械研磨墊(10)中使用的終點檢測窗係插拔到位窗塊(32)。較佳地,本發明之方法所提供的含有插拔到位窗塊(32)之化學機械研磨墊(10)係包含:研磨層(20),其係具有研磨表面 (14)、底表面(17)、於垂直於該研磨表面(14)方向量測之自研磨表面(14)至底表面(17)的平均厚度TP-avg、及擴大延伸透過該研磨層(20)之厚度TP之通道(35)的埋頭孔開口(40),其中,該埋頭孔開口(40)係開口於該研磨表面(14)上,且於該埋頭孔開口(40)與該通道(35)間之界面處,沿著平行於軸A且垂直於該研磨表面(14)之平面(28)的軸B以深度DO形成凸緣(45)。(參見,第1圖、第4圖、第6圖及第8圖)。較佳地,該凸緣(45)係平行於該研磨表面(14)。較佳地,該埋頭孔開口係定義其軸平行於軸(A)之筒狀體積。較佳地,該埋頭孔開口係定義非筒狀之體積。較佳地,插拔到位窗塊(32)係置於該埋頭孔開口(40)內。較佳地,該插拔到位窗塊(32)係置於該埋頭孔開口(40)內並黏著至該研磨層(20)。較佳地,該插拔到位窗塊(32)係使用超音波焊接及黏著劑之至少一者黏著至該研磨層(20)。較佳地,該埋頭孔開口之沿著軸B、平行於軸A、且垂直於研磨表面(14)之平面(28)的平均深度DO-avg係5至75mil(較佳10至60mil;更佳15至50mil;最佳20至40mil)。較佳地,該埋頭孔開口之平均深度DO-avg係小於等於該插拔到位窗塊(32)的平均厚度TW-avg。(參見第6圖及第8圖)。更佳地,該埋頭孔開口之平均深度DO-avg係滿足下式:0.90*TW-avg DO-avg TW-avg
更佳地,該埋頭孔開口之平均深度DO-avg係滿足下式:0.95*TW-avg DO-avg<TW-avg
較佳地,於本發明之方法所提供之化學機 械研磨墊(10)中使用的終點檢測窗係插拔到位窗塊(32)。較佳地,本發明之方法所提供之含有插拔到位窗塊(32)的化學機械研磨墊(10)係包含:研磨層(20),其係具有研磨表面(14)、底表面(17)、於垂直於該研磨表面(14)方向量測之自研磨表面(14)至底表面(17)的平均厚度TP-avg、以及擴大延伸透過化學機械研磨墊(10)總厚度TT之通道(35)的研磨層開口(37),其中,該研磨層開口(37)係開口於研磨表面(14)上,且於剛性層(25)之上表面(26)上於該研磨層開口(37)與該通道(35)間之界面處,沿著平行於軸A且垂直於該研磨表面(14)之平面(28)的軸B以深度DO形成架(55)。(參見,第1圖、第4圖、第6圖及第9圖)。較佳地,該架(55)係平行於研磨表面(14)。較佳地,該研磨層開口(37)係定義其軸平行於軸(A)之筒狀體積。較佳地,該研磨層開口(37)係定義非筒狀之體積。較佳地,該插拔到位窗塊(32)係置於該研磨層開口(37)內。較佳地,該插拔到位窗塊(32)係置於該研磨層開口(37)內並黏著至剛性層(25)之上表面(26)。較佳地,該插拔到位窗塊(32)係使用超音波焊接及黏著劑之至少一者黏著至剛性層(25)之上表面(26)。較佳地,該埋頭孔開口之沿著軸B、平行於軸A、且垂直於研磨表面(14)之平面(28)的平均深度DO-avg係5至75mil(較佳10至60mil;更佳15至50mil;最佳20至40mil)。較佳地,該埋頭孔開口之平均深度DO-avg係小於等於該插拔到位窗塊(32)的平均厚度TW-avg。(參見,第6圖及第9圖)。更佳地,該埋頭孔開口之平均深度DO-avg係滿足下式: 0.90*TW-avg DO-avg TW-avg
更佳地,該埋頭孔開口之平均深度DO-avg係滿足下式:0.95*TW-avg DO-avg<TW-avg
本發明之方法提供之化學機械研磨墊(10)係包括至少一層額外之層,其係於剛性層之下表面及壓敏平台黏著劑層之堆疊側交界並夾置於該剛性層之下表面及該壓敏平台黏著劑層之堆疊側之間。較佳地,該至少一層額外之層係使用墊黏著劑而與剛性層之下表面交界。該墊黏著劑可係選自壓敏黏著劑、熱熔性黏著劑、接觸黏著劑、及其組合。較佳地,該墊黏著劑係熱熔性黏著劑或壓敏黏著劑。更佳地,該墊黏著劑係熱熔性黏著劑。
較佳地,本發明之化學機械研磨基材的方法復包含:提供研磨介質;以及,將該研磨介質分注至化學機械研磨墊之研磨表面與基材表面之交界處。於本文及後附申請專利範圍中所使用的術語「研磨介質」係涵蓋含有顆粒之研磨液以及不含有顆粒之研磨液,如無研磨劑研磨液及反應性液體研磨液。
本發明之某些態樣係於下述實施例中詳細揭示。
[實施例] 實施例1:研磨層之製備
藉由(a)藉由多官能異氰酸酯(如,甲苯二異氰酸酯)與聚醚系多元醇(如,可自Chemtura Corporation商購之Adiprene® LFG740D)之反應而獲得的51℃之異氰酸 酯末端之預聚物;(b)於116℃之固化劑(如,4,4'-亞甲基-雙-(2-氯苯胺));以及(c)0.3wt%之中空芯填料(如,可自Akzo Nobel商購之551DE40d42 Expancel®微球)之受控混合而製備澆鑄聚氨脂塊。該異氰酸酯末端之預聚物與該固化劑的比係設定為,藉由該固化劑中之活性氫基(亦即,-OH基與-NH2基之總和)與該異氰酸酯末端之預聚物中未反應異氰酸酯基(NCO)的比所定義之化學計量學係91%。於加入該固化劑之前,將該中空芯填料混入該異氰酸酯末端之預聚物中。隨後,使用高剪切混合頭將併入有中空芯填料之異氰酸酯末端之預聚物與固化劑混合。離開混合頭之後,以5分鐘之時間將該組合物分注至86.4cm(34英吋)直徑之圓形模具內,以給出約8cm(3英吋)之總傾倒厚度。令分注之組合物膠凝化15分鐘,再將該模具置於固化爐中。隨後,使用下述循環將該模具於固化爐中固化:將爐設置點溫度自環境溫度以30分鐘勻速升高至104℃,隨後將爐設置點溫度於104℃保持15.5小時,以及,隨後將爐設置點溫度自104℃以2小時勻速下降至21℃。
隨後,將經固化之聚氨脂塊自該模具移除,並於30至80℃溫度下切削(使用移動刀切割)為多個平均厚度TP-avg為2.0mm(80mil)的研磨層。切削係自每一塊之頂部開始。
研磨層性質之分析
分析根據實施例1製備之未開槽的研磨層材料,以測定其物理性質,如表1中記錄者。注意,所記 錄之比重係根據ASTM D1622相對於純水而測得;所記錄之Shore D硬度係根據ASTM D2240測得。
根據ASTM D412,使用可自MTS Systems Corporation購得之Alliance RT/5機械測試儀於十字頭速度50.8cm/min,量測研磨層之拉伸性質(亦即,中位拉伸強度、中位斷裂伸長率、中位模量、粗糙度)。全部測試係於設定為23℃及50%相對濕度的控溫控濕實驗室內施行。於實施測試之前,全部之測試樣本係於所標註之實驗室條件下調質5天。所記錄之研磨層材料的中位拉伸強度(MPa)及中位斷裂伸長率(%)係自五個重複樣本之應力應變曲線測得。
研磨層之存儲模量G'及損失模量G"係根據ASTM D5279-08使用具有扭力夾具之TA儀器公司ARES流變儀量測之。與該儀器連結之液態氮係用於低於環境溫度控制。該等樣本之線性黏彈性響應係以10弧度/秒(rad/sec)(1.59Hz)之測試頻率及以3℃/分鐘之速率自-100℃勻速升溫至200℃而量測之。該等測試樣本係使用47.5mm x 7mm模具於液壓搖臂切割機上自研磨層沖壓出,隨後用剪刀切為約35mm長度。
水解安定性分析
隨後,分析根據實施例1製備之未開槽研磨層材料,以測定其是否顯現初始之水解安定劑及長期之水解不安定性。亦分析三種可商購之研磨層材料(亦即,IC1000TM研磨層材料;VisionPadTM 3100研磨層材料;及VisionPadTM研磨層材料,其全部可自羅門哈斯電子材料公司(Rohm and Haas Electronic Materials CMP Inc.)購得)。商用研磨層材料之商用墊規格係提供於表2中。詳而言,對於每一2mm厚之1.5" x 1.5"研磨層材料樣本,初始係使用卡尺沿著兩個1.5"維度(亦即,x及y維度)量測。隨後,將樣本浸潤於25℃去離子水中。於浸潤24小時及浸潤7天 後,再次沿著x及y維度量測該等樣本。此等量測之結果係提供於表3中。
14‧‧‧研磨表面
20‧‧‧研磨層
28‧‧‧平面
30‧‧‧終點檢測窗
A‧‧‧軸

Claims (10)

  1. 一種化學機械研磨基材之方法,係包含:提供基材,其係選自磁性基材、光學基材及半導體基材之至少一者;提供化學機械研磨墊,係包含:研磨層,其係具有組成物及研磨表面,其中,該研磨層之組成物係經選擇以顯現(i)初始之水解安定性,其中,將該研磨層之樣本於去離子水中於25℃浸潤24小時之後,其線性維度改變<1%;伴隨(ii)長期之水解不安定性,其中,將該研磨層之樣本於去離子水中於25℃浸潤7天之後,其線性維度改變1.75%;剛性層,其係具有上表面及下表面;熱熔性黏著劑,其係夾置於該研磨層之底表面與該剛性層之上表面之間;其中,該熱熔性黏著劑係將該研磨層結合至該剛性層;壓敏平台黏著劑層,其係具有堆疊側及平台側;其中,該壓敏平台黏著劑層之堆疊側係與該剛性層之下表面相鄰;視需要地,離形內襯;其中,該視需要之離形內襯係置於該壓敏平台黏著劑層之平台側上;視需要地,終點檢測窗;以及,視需要地,至少一層額外之層,其係與該剛性層之下表面及該壓敏平台黏著劑層之堆疊側形成界面並夾置於該剛性層之下表面及該壓敏平台黏著劑層之堆疊 側之間;以及於該研磨表面與該基材之間創製動態接觸以研磨該基材之表面。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法,其中,該基材係半導體基材。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之方法,其中,該半導體基材係具有經曝露的銅表面;以及,其中,至少部分之經曝露的銅表面係自該基材之表面被研磨掉。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之方法,其中,該化學機械研磨墊係提供至少一層額外之層,其係與該剛性層之下表面及該壓敏平台黏著劑層之堆疊側形成界面並夾置於該剛性層之下表面及該壓敏平台黏著劑層之堆疊側之間。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之方法,其中,該研磨層係澆鑄聚氨脂,其中,該澆鑄聚氨脂為包含下述之成分的反應產物:藉由下述者之反應獲得的異氰酸酯末端之預聚物:多官能性異氰酸酯;以及,聚醚系多元醇;其中,該異氰酸酯末端之預聚物;固化劑,其中,該固化劑係選自固化多胺類、固化多元醇類、固化醇胺類及其混合物所組成之群組;以及,視需要地,複數個微元件;其中,該研磨層係顯現大於0.6之密度;60至90 之肖氏(Shore)D硬度;以及,100至300%之斷裂伸長率;以及,其中,該研磨表面係適用於研磨該基板。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之方法,其中,該固化劑與該異氰酸酯末端之預聚物係具有OH或NH2與未反應NCO的化學計量比為80至120%。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之方法,其中,該剛性層之上表面係未開槽;以及,其中,該剛性層之下表面係未開槽。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之方法,其中,該剛性層之上表面及下表面係具有1至500nm之粗糙度Ra。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之方法,其中,該剛性層係由雙軸定向之聚對苯二甲酸乙二酯作成;其中,該剛性層係具有6至15密耳之平均厚度,其中,該剛性層係具有3,000至7,000MPa之楊氏模量。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之方法,其中,所提供之該化學機械研磨墊係具有終點檢測窗。
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