TW201615338A - 化學機械硏磨方法 - Google Patents

化學機械硏磨方法 Download PDF

Info

Publication number
TW201615338A
TW201615338A TW104118883A TW104118883A TW201615338A TW 201615338 A TW201615338 A TW 201615338A TW 104118883 A TW104118883 A TW 104118883A TW 104118883 A TW104118883 A TW 104118883A TW 201615338 A TW201615338 A TW 201615338A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
substrate
abrasive
chemical mechanical
polyurethane
mechanical polishing
Prior art date
Application number
TW104118883A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI568531B (zh
Inventor
百年 錢
馬提 狄羅特
馬克Ｆ 索尼奇恩
Original Assignee
羅門哈斯電子材料Ｃｍｐ控股公司
陶氏全球科技責任有限公司
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 羅門哈斯電子材料Ｃｍｐ控股公司, 陶氏全球科技責任有限公司 filed Critical 羅門哈斯電子材料Ｃｍｐ控股公司
Publication of TW201615338A publication Critical patent/TW201615338A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI568531B publication Critical patent/TWI568531B/zh

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
    • B24B37/042—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces operating processes therefor
    • B24B37/044—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces operating processes therefor characterised by the composition of the lapping agent
    • 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
    • B24B37/205—Lapping pads for working plane surfaces provided with a window for inspecting the surface of the work being lapped
    • 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
    • B24B37/005—Control means for lapping machines or devices
    • B24B37/013—Devices or means for detecting lapping completion
    • 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
    • B24B53/00—Devices or means for dressing or conditioning abrasive surfaces
    • B24B53/017—Devices or means for dressing, cleaning or otherwise conditioning lapping tools
    • 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
    • H01L21/02002—Preparing wafers
    • H01L21/02005—Preparing bulk and homogeneous wafers
    • H01L21/02008—Multistep processes
    • H01L21/0201—Specific process step
    • H01L21/02013—Grinding, lapping
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Grinding-Machine Dressing And Accessory Apparatuses (AREA)
  • Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)
  • Polyurethanes Or Polyureas (AREA)
  • Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)

Abstract

提供一種化學機械研磨一基板之方法，包含：提供具有平台之研磨機；提供基板，其中該基板具有暴露氧化矽表面；提供化學機械研磨墊，包含：聚胺基甲酸酯研磨層；其中該聚胺基甲酸酯研磨層組成物具有□0.5毫克(KOH)/克之酸價；提供研磨料漿，其中該研磨料漿包含水及氧化鈰研磨劑；在該化學機械研磨墊與該基板間之介面產生動態接觸；及，在該化學機械研磨墊與該基板間之該介面或接近該介面，分配該研磨料漿至該化學機械研磨墊的該聚胺基甲酸酯研磨層之該研磨表面上；及研磨該基板。

Description

化學機械研磨方法
本發明係有關於一種基板之化學機械研磨方法。更明確言之，本發明係有關於一種化學機械研磨一基板之方法，包含：提供具有平台之研磨機；提供基板，其中該基板具有暴露氧化矽表面；提供化學機械研磨墊，包含：聚胺基甲酸酯研磨層；其中該聚胺基甲酸酯研磨層係經選擇而具有組成物、底表面及研磨表面；其中該聚胺基甲酸酯研磨層組成物具有0.5毫克(KOH)/克之酸價；其中該研磨表面係適用於研磨基板；提供研磨料漿，其中該研磨料漿包含水及氧化鈰研磨劑；安裝該基板及該化學機械研磨墊於該研磨機中；在該化學機械研磨墊與該基板間之介面產生動態接觸；及在該化學機械研磨墊與該基板間之該介面或接近該介面，分配該研磨料漿至該化學機械研磨墊的該聚胺基甲酸酯研磨層之該研磨表面上；及，其中，至少部分該暴露氧化矽表面係從該基板表面研磨去除。
半導體的製造典型地涉及數個化學機械研磨(CMP)製程。在各個CMP製程中，研磨墊組合研磨液，諸如含研磨劑之研磨料漿或不含研磨劑之反應液，以平坦 化或維持平坦度用以接納接續層的方式去除過量材料。此等層之堆疊體以形成積體電路之方式組合。由於對有更高操作速度、更低漏電流及減少功率消耗的裝置之要求，此等半導體裝置的製造不斷變得愈來愈複雜。就裝置架構而言，如此轉成更精細的特性件幾何形狀及增高的金屬化位準。此等更趨嚴謹的裝置設計需要更低介電常數之新穎介電材料之銅金屬化。物理性質的減弱常與低k材料及超低k材料有關，加上裝置的複雜度增高，已使CMP耗材的需求增加，諸如研磨墊及研磨液。
聚胺基甲酸酯研磨墊乃用於多種需要精密研磨應用的主要墊相關化學。聚胺基甲酸酯研磨墊有效地用在研磨矽晶圓、圖案化晶圓、平板顯示器及磁性儲存碟。更明確言之，聚胺基甲酸酯研磨墊針對用以製造積體電路的大部分研磨操作提供機械力學完整性及化學品耐性。舉例言之，聚胺基甲酸酯研磨墊具有高強度的抗撕裂性；耐磨性，用於防止研磨期間之磨耗問題；及安定性，用於對抗受強酸性研磨液及強腐蝕性研磨液的攻擊。
Kulp等人於第8,697,239號美國專利案揭示一個聚胺基甲酸酯研磨層家族。Kulp等人揭示一種適用於研磨圖案化半導體基板之研磨墊，含有銅、電介質、位障及鎢中之至少一者，該研磨墊包含聚合物基體，該聚合物基體由包含多元醇摻合物、多胺或多胺混合物、與甲苯二異氰酸酯之聚胺基甲酸酯反應產物所組成；多元醇摻合物為15至77重量百分比之總聚丙二醇及聚四亞甲基醚二醇 之混合，且此混合具有20：1之比至1：20之比之聚丙二醇對聚四亞甲基醚二醇；多胺或多胺混合物在液體混合物中佔8至50重量百分比；及甲苯二異氰酸酯佔總甲苯二異氰酸酯單體或部分反應甲苯二異氰酸酯單體之20至30重量百分比，全部皆係以聚合物基體之總重為基準。
雖言如此，仍然持續需要呈現適當的性質平衡、提供期望去除率及提供高度調質寬容度的化學機械研磨方法，特別當使用以氧化鈰(ceria)為基礎之研磨料漿時尤為如此。
本發明提供一種化學機械研磨一基板之方法，包含：提供具有平台之研磨機；提供基板，其中該基板具有暴露氧化矽表面；提供化學機械研磨墊，包含：聚胺基甲酸酯研磨層；其中該聚胺基甲酸酯研磨層係經選擇而具有組成物、底表面及研磨表面；其中該聚胺基甲酸酯研磨層組成物具有0.5毫克(KOH)/克之酸價；其中該研磨表面係適用於研磨基板；提供研磨料漿，其中該研磨料漿包含水及氧化鈰研磨劑；安裝該基板及該化學機械研磨墊於該研磨機中；在該化學機械研磨墊與該基板間之介面產生動態接觸；及在該化學機械研磨墊與該基板間之該介面或接近該介面，分配該研磨料漿至該化學機械研磨墊的該聚胺基甲酸酯研磨層之該研磨表面上；及，其中，至少部分該暴露氧化矽表面係從該基板表面研磨去除。
本發明提供一種化學機械研磨一基板之方 法，包含：提供具有平台之研磨機；提供基板，其中該基板具有暴露氧化矽表面；提供研磨調質劑；提供化學機械研磨墊，包含：聚胺基甲酸酯研磨層；其中該聚胺基甲酸酯研磨層係經選擇而具有組成物、底表面及研磨表面；其中該聚胺基甲酸酯研磨層組成物具有0.5毫克(KOH)/克之酸價；其中該研磨表面係適用於研磨基板；提供研磨料漿，其中該研磨料漿包含水及氧化鈰研磨劑；安裝該基板及該化學機械研磨墊於該研磨機中；在該化學機械研磨墊與該基板間之介面產生動態接觸；在該化學機械研磨墊與該基板間之該介面或接近該介面，分配該研磨料漿至該化學機械研磨墊的該聚胺基甲酸酯研磨層之該研磨表面上；其中，至少部分該暴露氧化矽表面係從該基板表面研磨去除；及，以該研磨調質劑調質該研磨表面。
本發明提供一種化學機械研磨一基板之方法，包含：提供具有平台之研磨機；提供基板，其中該基板具有暴露氧化矽表面；提供研磨調質劑；提供化學機械研磨墊，包含：聚胺基甲酸酯研磨層；其中該聚胺基甲酸酯研磨層係經選擇而具有組成物、底表面及研磨表面；其中該聚胺基甲酸酯研磨層組成物具有0.5毫克(KOH)/克之酸價；其中該研磨表面係適用於研磨基板及其中該研磨表面具有80%之調質寬容度；提供研磨料漿，其中該研磨料漿包含水及氧化鈰研磨劑；安裝該基板及該化學機械研磨墊於該研磨機中；在該化學機械研磨墊與該基板間之介面產生動態接觸；在該化學機械研磨墊與該基板間之該介面 或接近該介面，分配該研磨料漿至該化學機械研磨墊的該聚胺基甲酸酯研磨層之該研磨表面上；其中，至少部分該暴露氧化矽表面係從該基板表面研磨去除；及，以該研磨調質劑調質該研磨表面。
本發明提供一種化學機械研磨一基板之方法，包含：提供具有平台之研磨機；提供基板，其中該基板具有暴露氧化矽表面；提供化學機械研磨墊，包含：聚胺基甲酸酯研磨層；其中該聚胺基甲酸酯研磨層係經選擇而具有組成物、底表面及研磨表面；其中選用的該聚胺基甲酸酯研磨層之組成物為下列組成分之反應產物，包含：(a)多官能異氰酸酯；(b)固化劑系統，包含：(i)含羧酸之多官能固化劑，其每分子平均具有至少兩個活性氫及至少一個羧酸官能基；及，(c)選擇性地，複數個微元件；其中該聚胺基甲酸酯研磨層組成物具有0.5毫克(KOH)/克之酸價；其中該研磨表面係適用於研磨基板；提供研磨料漿，其中該研磨料漿包含水及氧化鈰研磨劑；安裝該基板及該化學機械研磨墊於該研磨機中；在該化學機械研磨墊與該基板間之介面產生動態接觸；及在該化學機械研磨墊與該基板間之該介面或接近該介面，分配該研磨料漿至該化學機械研磨墊的該聚胺基甲酸酯研磨層之該研磨表面上；及，其中，至少部分該暴露氧化矽表面係從該基板表面研磨去除。
本發明提供一種化學機械研磨一基板之方法，包含：提供具有平台之研磨機；提供基板，其中該基 板具有暴露氧化矽表面；提供化學機械研磨墊，包含：聚胺基甲酸酯研磨層；其中該聚胺基甲酸酯研磨層係經選擇而具有組成物、底表面及研磨表面；其中選用的該聚胺基甲酸酯研磨層之組成物為下列組成分之反應產物，包含：(a)多官能異氰酸酯；(b)固化劑系統，包含：(i)含羧酸之多官能固化劑，每分子平均具有至少兩個活性氫及至少一個羧酸官能基；及，(ii)二胺；二醇；以胺起始的多元醇固化劑；及，具有2,000至100,000之數目平均分子量MN及每個分子平均具有3至10個羥基之高分子量多元醇固化劑中之至少一者；及，(c)選擇性地，複數個微元件；其中該聚胺基甲酸酯研磨層組成物具有0.5毫克(KOH)/克之酸價；其中該研磨表面係適用於研磨基板；提供研磨料漿，其中該研磨料漿包含水及氧化鈰研磨劑；安裝該基板及該化學機械研磨墊於該研磨機中；在該化學機械研磨墊與該基板間之介面產生動態接觸；及在該化學機械研磨墊與該基板間之該介面或接近該介面，分配該研磨料漿至該化學機械研磨墊的該聚胺基甲酸酯研磨層之該研磨表面上；及，其中，至少該暴露氧化矽部分表面係從該基板表面研磨去除。
本發明提供一種化學機械研磨一基板之方法，包含：提供具有平台之研磨機；提供基板，其中該基板具有暴露氧化矽表面；提供化學機械研磨墊，包含：聚胺基甲酸酯研磨層；其中該聚胺基甲酸酯研磨層係經選擇而具有組成物、底表面及研磨表面；其中選用的該聚胺基甲酸酯研磨層之組成物為下列組成分之反應產物，包含： (a)以異氰酸酯基為端基之胺基甲酸酯預聚物，其中該以異氰酸酯基為端基之胺基甲酸酯預聚物為下列組成分之反應產物，包含：(i)多官能異氰酸酯；及，(ii)含羧酸之多官能材料，每分子平均具有至少兩個活性氫及至少一個羧酸官能基；及，(iii)預聚物多元醇；及，(b)固化劑系統，包含至少一種多官能固化劑；及，(c)選擇性地，複數個微元件；其中該聚胺基甲酸酯研磨層組成物具有0.5毫克(KOH)/克之酸價；其中該研磨表面係適用於研磨基板；提供研磨料漿，其中該研磨料漿包含水及氧化鈰研磨劑；安裝該基板及該化學機械研磨墊於該研磨機中；在該化學機械研磨墊與該基板間之介面產生動態接觸；及在該化學機械研磨墊與該基板間之該介面或接近該介面，分配該研磨料漿至該化學機械研磨墊的該聚胺基甲酸酯研磨層之該研磨表面上；及，其中，至少部分該暴露氧化矽表面係從該基板表面研磨去除。
本發明提供一種化學機械研磨一基板之方法，包含：提供具有平台、光源及光感測器之研磨機；提供基板，其中該基板具有暴露氧化矽表面；提供化學機械研磨墊，包含：終點檢測窗；及，聚胺基甲酸酯研磨層；其中該聚胺基甲酸酯研磨層係經選擇而具有組成物、底表面及研磨表面；其中該聚胺基甲酸酯研磨層組成物具有0.5毫克(KOH)/克之酸價；其中該研磨表面係適用於研磨基板；提供研磨料漿，其中該研磨料漿包含水及氧化鈰研磨劑；安裝該基板及該化學機械研磨墊於該研磨機中；在該 化學機械研磨墊與該基板間之介面產生動態接觸；及在該化學機械研磨墊與該基板間之該介面或接近該介面，分配該研磨料漿至該化學機械研磨墊的該聚胺基甲酸酯研磨層之該研磨表面上；其中，至少部分該暴露氧化矽表面係從該基板表面研磨去除；及，藉由透射來自該光源之光通過該終點檢測窗且分析自該基板表面通過該終點檢測窗反射回而入射於該光感測器上的該光而決定研磨終點。
第1圖為於實施例中此處討論的持久研磨實驗的結果之代表圖。
於使用以氧化鈰為基礎之研磨料漿的習知化學機械研磨方法中，調質錠的選擇對輔助用於研磨的化學機械研磨墊之研磨層的研磨表面上的適當特性件之形成與維持具有關鍵重要性。對於運用習知聚胺基甲酸酯研磨層利用以氧化鈰為基礎之研磨料漿的習知研磨方法，調質錠的選擇對研磨期間實現的去除率具有重大影響。換言之，習知聚胺基甲酸酯研磨層因調質寬容度有限而惡名昭彰，特別當利用以氧化鈰為基礎之研磨料漿時尤為如此。因此，實際上可能難以達成穩定去除率。申請人出人意表地發現一種使用以氧化鈰為基礎之研磨料漿之化學機械研磨方法，其中該聚胺基甲酸酯研磨層係經選擇具有0.5毫克(KOH)/克之酸價，提供80%之調質寬容度。
如此處使用及於隨附之申請專利範圍中， 「聚(胺基甲酸酯)」一詞涵蓋(a)自(i)異氰酸酯與(ii)多元醇(包括二醇)反應形成的聚胺基甲酸酯；及，(b)自(i)異氰酸酯與(ii)多元醇(包括二醇)及(iii)水、胺(包括二胺及多胺)、或水與胺(包括二胺及多胺)之組合反應形成的聚胺基甲酸酯。
如此處使用及於隨附之申請專利範圍中述及聚胺基甲酸酯研磨層組成物，「酸價」一詞係藉ASTM測試方法D7253-06(2011年重核)測定，用於形成聚胺基甲酸酯研磨層組成物中之原料多元醇中之酸性成分測定，表示為中和一克原料需要的氫氧化鉀毫克數，毫克(KOH)/克。
如此處使用及於隨附之申請專利範圍中述及聚胺基甲酸酯研磨層之研磨表面，「調質寬容度」一詞係根據如下方程式測定：CT=[(TEOSA/TEOSM)*100%]其中CT為調質寬容度(以%表示)；TEOSA為使用激烈調質錠並根據實施例中列舉之程序測量的聚胺基甲酸酯研磨層之TEOS去除率(以埃/分鐘表示)；及，TEOSM為使用溫和調質錠並根據實施例中列舉之程序測量的聚胺基甲酸酯研磨層之TEOS去除率(以埃/分鐘表示)。
本發明之化學機械研磨一基板之方法包含：提供具有平台之研磨機；提供基板，其中該基板具有暴露氧化矽表面(諸如使用四乙氧基矽烷作為前驅物，藉化學氣相沈積製造的TEOS類型氧化矽表面)；提供化學機械研磨墊，包含：聚胺基甲酸酯研磨層；其中該聚胺基甲酸 酯研磨層係經選擇而具有組成物、底表面及研磨表面；其中該聚胺基甲酸酯研磨層組成物具有0.5毫克(KOH)/克(較佳地，0.5至25毫克(KOH)/克；更佳地，2.5至20毫克(KOH)/克；又更佳地5至15毫克(KOH)/克；最佳地，10至15毫克(KOH)/克)之酸價；其中該研磨表面係適用於研磨基板；提供研磨料漿，其中該研磨料漿包含水及氧化鈰研磨劑；安裝該基板及該化學機械研磨墊於該研磨機中；在該化學機械研磨墊與該基板間之介面產生動態接觸；及在該化學機械研磨墊與該基板間之該介面或接近該介面，分配該研磨料漿至該化學機械研磨墊的該聚胺基甲酸酯研磨層之該研磨表面上；及，其中，至少部分該暴露氧化矽表面係從該基板表面研磨去除。
本發明提供一種化學機械研磨一基板之方法，包含：提供具有平台之研磨機；提供基板，其中該基板具有暴露氧化矽表面；提供研磨調質劑；提供化學機械研磨墊，包含：聚胺基甲酸酯研磨層；其中該聚胺基甲酸酯研磨層係經選擇而具有組成物、底表面、及研磨表面；其中該聚胺基甲酸酯研磨層組成物具有0.5毫克(KOH)/克之酸價；其中該研磨表面係適用於研磨基板及其中該研磨表面具有80%(較佳地，85%；更佳地，90%；最佳地，95%)之調質寬容度；提供研磨料漿，其中該研磨料漿包含水及氧化鈰研磨劑；安裝該基板及該化學機械研磨墊於該研磨機中；在該化學機械研磨墊與該基板間之介面產生動態接觸；在該化學機械研磨墊與該基板間之該介面或接 近該介面，分配該研磨料漿至該化學機械研磨墊的該聚胺基甲酸酯研磨層之該研磨表面上；其中，至少部分該暴露氧化矽表面係從該基板表面研磨去除；及，以該研磨調質劑調質該研磨表面。
較佳地，提供的化學機械研磨墊包括聚胺基甲酸酯研磨層，其中該聚胺基甲酸酯研磨層係經選擇而具有組成物、底表面及研磨表面；其中選用的該聚胺基甲酸酯研磨層之組成物為下列組成分之反應產物，包含：(a)多官能異氰酸酯；(b)固化劑系統，包含：(i)含羧酸之多官能固化劑，其每分子平均具有至少兩個活性氫及至少一個羧酸官能基；及，(c)選擇性地，複數個微元件。更佳地，提供的化學機械研磨墊包括聚胺基甲酸酯研磨層，其中該聚胺基甲酸酯研磨層係經選擇而具有組成物、底表面及研磨表面；其中選用的該聚胺基甲酸酯研磨層之組成物為下列組成分之反應產物，包含：(a)多官能異氰酸酯；(b)固化劑系統，包含：(i)含羧酸之多官能固化劑，每分子平均具有至少兩個活性氫及至少一個羧酸官能基；及，(ii)二胺；二醇；以胺起始的多元醇固化劑；及，具有2,000至100,000之數目平均分子量MN及每個分子平均具有3至10個羥基之高分子量之多元醇固化劑中之至少一者；及，(c)選擇性地，複數個微元件。
較佳地，提供的化學機械研磨墊包括聚胺基甲酸酯研磨層，其中該聚胺基甲酸酯研磨層係經選擇而具有組成物、底表面及研磨表面；其中選用的該聚胺基甲 酸酯研磨層之組成物為下列組成分之反應產物，包含：(a)以異氰酸酯基為端基之胺基甲酸酯預聚物，其中該以異氰酸酯基為端基之胺基甲酸酯預聚物為下列組成分之反應產物，包含：(i)多官能異氰酸酯；及，(ii)含羧酸之多官能材料，每分子平均具有至少兩個活性氫及至少一個羧酸官能基；及，(iii)預聚物多元醇；及，(b)固化劑系統，包含至少一種多官能固化劑；及，(c)選擇性地，複數個微元件。
經選擇用在本發明方法之聚胺基甲酸酯研磨層係經選擇而具有適用於研磨基板的研磨表面，其中該基板具有暴露氧化矽表面(諸如使用四乙氧基矽烷作為前驅物，藉化學氣相沈積製造的TEOS類型氧化矽表面)。較佳地，在本發明方法中被研磨的基板係選自於磁性基板、光學基板及半導體基板中之至少一者。更佳地，在本發明方法中接受研磨的基板為半導體基板。
較佳地，研磨表面具有選自於穿孔及溝槽中之至少一者的巨觀紋理。穿孔可自研磨表面延伸貫穿聚胺基甲酸酯研磨層之部分厚度或全部厚度。較佳地，溝槽係配置於研磨表面上，使得於研磨期間當化學機械研磨墊旋轉時，至少一個溝槽掃掠通過接受研磨的基板表面。較佳地，研磨表面具有巨觀紋理包括選自於由彎曲溝槽、線性溝槽、及其組合所組成之該組群中之至少一個溝槽。
較佳地，經選擇用在本發明方法之聚胺基甲酸酯研磨層具有適用於研磨基板的研磨表面，其中該研磨表面具有包含溝槽圖案形成於其中的巨觀紋理。較佳 地，溝槽圖案包含複數個溝槽。更佳地，溝槽圖案係選自溝槽設計。較佳地，溝槽設計係選自於由下列所組成之該組群：同心溝槽(其可以是圓圈或螺旋)、彎曲溝槽、格狀溝槽(例如，跨墊表面排列成X-Y格柵)、其它規則設計(例如，六角形、三角形)、胎紋型圖案、不規則設計(例如，分形體圖案(fractal patterns))、及其組合。更佳地，溝槽設計係選自於由下列所組成之該組群：隨機溝槽、同心溝槽、螺形溝槽、格狀溝槽、X-Y格柵溝槽、六角形溝槽、三角形溝槽、分形體溝槽、及其組合。最佳地，研磨表面其中形成有螺旋溝槽圖案。溝槽輪廓較佳地選自具有筆直側壁的矩形，或溝槽截面可以是V字形、U字形、鋸齒形、及其組合。
較佳地，用於形成選用在本發明方法之聚胺基甲酸酯研磨層的多官能異氰酸酯，每個分子平均含有至少兩個活性異氰酸酯基(亦即NCO)。更佳地，用於形成選用在本發明方法之聚胺基甲酸酯研磨層的多官能異氰酸酯，每個分子平均含有兩個活性異氰酸酯基(亦即NCO)。
較佳地，用於形成選用在本發明方法之聚胺基甲酸酯研磨層的多官能異氰酸酯係選自於由脂肪族多官能異氰酸酯、芳香族多官能異氰酸酯、及其混合物所組成之該組群。更佳地，用於形成選用在本發明方法之聚胺基甲酸酯研磨層的多官能異氰酸酯係選自於由二異氰酸酯所組成之該組群，該二異氰酸酯係選自於由下列所組成之該組群：2,4-甲苯二異氰酸酯；2,6-甲苯二異氰酸酯；4,4’- 二苯基甲烷二異氰酸酯；萘-1,5-二異氰酸酯；甲苯胺二異氰酸酯；對-伸苯基二異氰酸酯；伸二甲苯基二異氰酸酯；異佛爾酮二異氰酸酯；六亞甲基二異氰酸酯；4,4’-二環己基甲烷二異氰酸酯；環己烷二異氰酸酯；及其混合物。最佳地，用於形成選用在本發明方法之聚胺基甲酸酯研磨層的多官能異氰酸酯為4,4’-二環己基甲烷二異氰酸酯。
較佳地，多官能異氰酸酯係組合某些其它組分以形成以異氰酸酯基為端基之胺基甲酸酯預聚物，其然後用於形成選用在本發明方法之聚胺基甲酸酯研磨層。較佳地，用於形成選用在本發明方法之聚胺基甲酸酯研磨層之以異氰酸酯基為端基之胺基甲酸酯預聚物為下列組成分之反應產物，包含：多官能異氰酸酯；及，下列中之至少一者：(i)每個分子平均具有至少兩個活性氫及至少一個羧酸官能基之含羧酸之多官能固化劑；及，(ii)預聚物多元醇。更佳地，用於形成選用在本發明方法之聚胺基甲酸酯研磨層之以異氰酸酯基為端基之胺基甲酸酯預聚物為下列組成分之反應產物，包含：多官能異氰酸酯；每個分子平均具有至少兩個活性氫及至少一個羧酸官能基之含羧酸之多官能固化劑；及，預聚物多元醇。
較佳地，用於形成以異氰酸酯基為端基之胺基甲酸酯預聚物的含羧酸之多官能材料係選自於每個分子平均具有至少兩個活性氫及至少一個羧酸官能基之材料所組成的該組群，其中該至少一個羧酸官能基倖存通過該反應而生成以異氰酸酯基為端基之胺基甲酸酯預聚物。更 佳地，含羧酸之多官能材料係選自於由下列所組成之該組群：(a)每個分子平均具有兩個羥基及一個羧酸官能基之材料，其中該至少一個羧酸官能基於該反應倖存而生成以異氰酸酯基為端基之胺基甲酸酯預聚物；及，(b)每個分子平均具有兩個活性胺氫及一個羧酸官能基之材料，其中該至少一個羧酸官能基於該反應倖存而生成以異氰酸酯基為端基之胺基甲酸酯預聚物。又更佳地，含羧酸之多官能材料係選自於由每個分子平均具有兩個羥基及一個羧酸官能基之材料，其中該至少一個羧酸官能基倖存通過該反應而生成以異氰酸酯基為端基之胺基甲酸酯預聚物所組成的該組群。最佳地，含羧酸之多官能材料係選自於由具有一個旁懸羧酸官能基之線性飽和聚酯二元醇所組成的該組群，具有通式 其中m及n為獨立地選自於由0至100(較佳地，1至50；更佳地，2至25；最佳地，4至10)所組成的該組群中之整數。
用於製備以異氰酸酯基為端基之胺基甲酸酯預聚物的預聚物多元醇較佳地係選自於由二醇、多元醇、多元醇二醇、其共聚物、及其混合物所組成的該組群。較佳地，預聚物多元醇係選自於由下列所組成之該組群：聚醚多元醇(例如，聚(氧基四亞甲基)二醇、聚(氧基伸丙基) 二醇、聚(氧基伸乙基)二醇)；聚碳酸酯多元醇；聚酯多元醇；聚己內酯多元醇；其混合物；及，其與選自於由下列所組成之該組群中之一或多種低分子量之多元醇之混合物：乙二醇(EG)；1,2-丙二醇；1,3-丙二醇；1,2-丁二醇；1,3-丁二醇；2-甲基-1,3-丙二醇；1,4-丁二醇(BDO)；新戊二醇；1,5-戊二醇；3-甲基-1,5-戊二醇；1,6-己二醇；二乙二醇；二丙二醇；及，三丙二醇。更佳地，預聚物多元醇係選自於由下列所組成之該組群：聚己內酯多元醇；聚四亞甲基醚二醇(PTMEG)；聚伸丙基醚二醇(PPG)、及聚伸乙基醚二醇(PEG)中之至少一者；選擇性地，混合選自於由下列所組成之該組群中之至少一種低分子量之多元醇：乙二醇(EG)；1,2-丙二醇；1,3-丙二醇；1,2-丁二醇；1,3-丁二醇；2-甲基-1,3-丙二醇；1,4-丁二醇(BDO)；新戊二醇；1,5-戊二醇；3-甲基-1,5-戊二醇；1,6-己二醇；二乙二醇；二丙二醇；及，三丙二醇。最佳地，預聚物多元醇包括聚己內酯二醇；乙二醇(EG)；1,2-丙二醇；1,3-丙二醇；1,2-丁二醇；1,3-丁二醇；2-甲基-1,3-丙二醇；1,4-丁二醇(BDO)；新戊二醇；1,5-戊二醇；3-甲基-1,5-戊二醇；1,6-己二醇；二乙二醇；二丙二醇；及，三丙二醇中之至少一者。
較佳地，用於形成選用在本發明方法之聚胺基甲酸酯研磨層的固化劑系統，包含：至少一種多官能固化劑。更佳地，多官能固化劑係選自於由下列所組成之該組群：(i)二胺；(ii)二醇；(iii)含羧酸之多官能固化劑，每分子平均具有至少兩個活性氫及至少一個羧酸官能基； (iv)以胺起始的多元醇固化劑；及，(v)具有2,000至100,000之數目平均分子量MN及每個分子平均具有3至10個羥基之高分子量之多元醇固化劑；及，其混合物。
較佳地，二胺係選自於由下列所組成之該組群：二乙基甲苯二胺(DETDA)；3,5-二甲基硫基-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(例如，3,5-二乙基甲苯-2,6-二胺)；4,4’-貳-(第二丁基胺基)-二苯基甲烷；1,4-貳-(第二丁基胺基)-苯；4,4’-亞甲基-貳-(2-氯苯胺)；4,4’-亞甲基-貳-(3-氯-2,6-二乙基苯胺)(MCDEA)；聚四亞甲基氧化物-二-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-伸苯基二胺(MPDA)；4,4’-亞甲基-貳-(2-氯苯胺)(MBOCA)；4,4’-亞甲基-貳-(2,6-二乙基苯胺)(MDEA)；4,4’-亞甲基-貳-(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；三亞甲基醇二-對-胺基苯甲酸酯；其異構物；二醇；及，其混合物。更佳地，二胺為4,4’-亞甲基-貳-(2-氯苯胺)(MBOCA)。
較佳地，二醇係選自於由下列所組成之該組群：聚己內酯二醇；乙二醇(EG)；1,2-丙二醇；1,3-丙二醇；1,2-丁二醇；1,3-丁二醇；2-甲基-1,3-丙二醇；1,4-丁二醇(BDO)；新戊二醇；1,5-戊二醇；3-甲基-1,5-戊二醇；1,6-己二醇；二乙二醇；二丙二醇；三丙二醇；及，其混合物。更佳地，二醇係選自於由下列所組成之該組群：聚 己內酯二醇；乙二醇(EG)；1,2-丙二醇；1,3-丙二醇；1,2-丁二醇；1,3-丁二醇；2-甲基-1,3-丙二醇；1,4-丁二醇(BDO)；新戊二醇；1,5-戊二醇；3-甲基-1,5-戊二醇；1,6-己二醇；二乙二醇；二丙二醇；三丙二醇；及，其混合物。最佳地，二醇係選自於由下列所組成之該組群：聚己內酯二醇；乙二醇(EG)；1,2-丁二醇；1,3-丁二醇；及，其混合物。較佳地，聚己內酯二醇為以乙二醇起始的聚己內酯二醇。更佳地，聚己內酯二醇係選自於具有如下通式之材料 其中m及n為獨立地選自於由1至100(較佳地，1至50；更佳地，2至25；最佳地，4至10)所組成的該組群中之整數。較佳地，使用的聚己內酯二醇具有1,000至10,000(更佳地，1,000至5,000；最佳地，1,500至3,000)之數目平均分子量MN。
較佳地，含羧酸之多官能固化劑係選自於每個分子平均具有至少兩個活性氫及至少一個羧酸官能基之材料所組成的該組群，其中該至少一個羧酸官能基倖存通過該反應而生成以異氰酸酯基為端基之胺基甲酸酯預聚物。更佳地，含羧酸之多官能固化劑係選自於由下列所組 成之該組群：(a)每個分子平均具有兩個羥基及一個羧酸官能基之材料，其中該至少一個羧酸官能基於該反應倖存而生成以異氰酸酯基為端基之胺基甲酸酯預聚物；及，(b)每個分子平均具有兩個活性胺氫及一個羧酸官能基之材料，其中該至少一個羧酸官能基於該反應倖存而生成以異氰酸酯基為端基之胺基甲酸酯預聚物。又更佳地，含羧酸之多官能固化劑係選自於由每個分子平均具有兩個羥基及一個羧酸官能基之材料，其中該至少一個羧酸官能基倖存通過該反應而生成以異氰酸酯基為端基之胺基甲酸酯預聚物所組成的該組群。最佳地，含羧酸之多官能固化劑係選自於由具有一個旁懸羧酸官能基之線性飽和聚酯二元醇所組成的該組群，具有通式 其中m及n為獨立地選自於由0至100(較佳地，1至50；更佳地，2至25；最佳地，4至10)所組成的該組群中之整數。
較佳地，以胺起始的多元醇固化劑每個分子平均含有至少一個氮原子(較佳地，1至4個氮原子；更佳地，2至4個氮原子；最佳地，2個氮原子)及每個分子平均含有至少三個(較佳地，3至6個；更佳地，3至5個；最佳地，4個)羥基。較佳地，以胺起始的多元醇固化劑具有700(更佳地，150至650；又更佳地，200至500；最佳 地，250至300)之數目平均分子量MN。以胺起始的多元醇固化劑較佳具有350至1,200毫克KOH/克(更佳地，400至1,000毫克KOH/克；最佳地，600至850毫克KOH/克)之羥值(如藉ASTM測試方法D4274-11測定)。
市售以胺起始的多元醇固化劑之實例包括維拉諾®(Voranol®)家族之以胺起始的多元醇(得自陶氏化學公司(The Dow Chemical Company))；夸卓®(Quadrol®)特用多元醇(N,N,N’,N’-肆(2-羥基丙基伸乙基二胺))(得自巴斯夫(BASF))；普拉可®(Puracol®)以胺為主的多元醇(得自巴斯夫)；穆崔諾®(Multranol®)以胺為主的多元醇(得自拜耳材料科學公司(Bayer MaterialScience LLC))；三異丙醇胺(TIPA)(得自陶氏化學公司)；及三乙醇胺(TEA)(得自瑪琳貝公司(Mallinckrodt Baker Inc.))。多個較佳以胺起始的多元醇固化劑列舉於表1。
較佳地，高分子量多元醇固化劑每個分子平均含有3至10個(更佳地，4至8個；又更佳地，5至7個；最佳地，6個)羥基。較佳地，高分子量多元醇固化劑具有2,000至100,000(更佳地，2,500至100,000；又更佳地，5,000至50,000；最佳地，7,500至15,000)之數目平均分子量MN。
市售高分子量多元醇固化劑之例包括史貝 福®(Specflex®)多元醇、維拉諾®多元醇及維拉魯®(Voralux®)多元醇(得自陶氏化學公司)；穆崔諾®特用多元醇及阿崔西®(Ultracel®)可撓性多元醇(得自拜耳材料科學公司)；及普拉可®多元醇(得自巴斯夫)。多種較佳的高分子量多元醇固化劑列舉於表2。
較佳地，固化劑系統中之活性氫基(亦即胺基(NH2)與羥基(OH)之和)對多官能異氰酸酯中之未反應異氰酸酯基(NCO)之化學計量比為0.6至1.4(更佳地，0.80至1.30；最佳地，1.1至1.25)。
經選擇用在本發明方法之聚胺基甲酸酯研磨層選擇性地包含複數個微元件。較佳地，複數個微元件 係均勻分散遍布經選擇用在本發明方法之聚胺基甲酸酯研磨層。較佳地，複數個微元件係選自於被捕捉的氣泡、中空核心聚合物料、經液體填充的中空核心聚合物料、水溶性材料、不可溶相材料(例如，礦油)及其組合。更佳地，複數個微元件係選自於均勻分散遍布聚胺基甲酸酯研磨層的被捕捉的氣泡及中空核心聚合物料。較佳地，複數個微元件具有小於150微米(更佳地小於50微米；最佳地10至50微米)之重量平均直徑。較佳地，複數個微元件包含具有聚丙烯腈或聚丙烯腈共聚物之殼壁的聚合物微汽球(例如，得自艾克佐諾貝爾(Akzo Nobel)之史班賽®(Expancel®))。較佳地，多種微元件係以0至35vol%孔隙度(更佳地，10至25vol%孔隙度)結合入聚胺基甲酸酯研磨層。
經選擇用在本發明方法之聚胺基甲酸酯研磨層組成物具有0.5毫克(KOH)/克之酸價。較佳地，經選擇用在本發明方法之聚胺基甲酸酯研磨層組成物具有0.5至25毫克(KOH)/克(更佳地，2.5至20毫克(KOH)/克；又更佳地，5至15毫克(KOH)/克；最佳地，10至15毫克(KOH)/克)之酸價。
經選擇用在本發明方法之聚胺基甲酸酯研磨層具有80%之調質寬容度的研磨表面。較佳地，經選擇用在本發明方法之聚胺基甲酸酯研磨層具有85%(更佳地，90%；最佳地，95%)之調質寬容度的研磨表面。
經選擇用在本發明方法之聚胺基甲酸酯研 磨層可以多孔組態及無孔(未經填補)組態兩者提供。較佳地，經選擇用在本發明方法之聚胺基甲酸酯研磨層根據ASTM D1622測量具有大於0.6之比重。更佳地，經選擇用在本發明方法之聚胺基甲酸酯研磨層根據ASTM D1622測量具有0.6至1.5(又更佳地0.7至1.3；最佳地0.95至1.25)之比重。
較佳地，經選擇用在本發明方法之聚胺基甲酸酯研磨層根據ASTM D2240測量具有5至80之蕭爾D硬度(Shore D hardeness)。更佳地，經選擇用在本發明方法之聚胺基甲酸酯研磨層根據ASTM D2240測量具有40至80(更佳地，50至70；最佳地，60至70)之蕭爾D硬度。
較佳地，經選擇用在本發明方法之聚胺基甲酸酯研磨層根據ASTM D412測量具有100%至500%之斷裂點伸長率。較佳地，經選擇用在本發明方法之聚胺基甲酸酯研磨層根據ASTM D412測量具有100%至450%(又更佳地，125%至450%)之斷裂點伸長率。
較佳地，經選擇用在本發明方法之聚胺基甲酸酯研磨層含有<1ppm之研磨粒子摻混於其中。
提供用在本發明方法之化學機械研磨墊較佳地經調整適用於與研磨機的平台介接。較佳地，提供用在本發明方法之化學機械研磨墊經調整適用於固定至研磨機的平台。較佳地，提供用在本發明方法之化學機械研磨墊可利用感壓黏著劑及真空中之至少一者而固定至平台。較佳地，提供用在本發明方法之化學機械研磨墊進一步包 含感壓平台黏著劑以輔助固定至平台。於該技術領域具通常知識者將瞭解如何選擇適當的感壓黏著劑用作為感壓平台黏著劑。較佳地，提供用在本發明方法之化學機械研磨墊也將包括施用於感壓平台黏著劑上方的防黏襯墊(release liner)。
提供用在本發明方法之化學機械研磨墊選擇性地進一步包含與聚胺基甲酸酯研磨層介接的至少一個額外層。
基板研磨操作中之一個重要步驟係製程終點的決定。一種通用原位(in situ)終點檢測方法涉及提供含窗口的化學機械研磨墊，該窗口對所選用的光波長為透明。於研磨期間，光束被導向穿過窗口到晶圓表面，於該處，光束反射及通過窗口回送至檢測器(例如，分光光度計)。根據回送信號，基板表面性質(例如，表面上的膜厚度)可經測量而用於終點檢測。為了輔助此種以光為基礎的終點檢測方法，本發明之化學機械研磨墊選擇性地包含一個終點檢測窗。較佳地，終點檢測窗係選自於結合入聚胺基甲酸酯研磨層內的整合窗；及結合於化學機械研磨墊之插入位置窗塊。於該技術領域具通常知識者將瞭解如何選擇針對終點檢測窗的適當組成材料用於期望的研磨製程。
提供用在本發明方法之研磨料漿較佳地包含氧化鈰研磨劑及水(較佳地，去離子水及蒸餾水中之至少一者)。較佳地，提供用在本發明方法之研磨料漿中的氧化鈰研磨劑具有3奈米至300奈米(較佳地，25至250奈米； 更佳地，50至200奈米；最佳地，100至150奈米)之平均分散粒徑。較佳地，提供用在本發明方法之研磨料漿具有0.001wt%至10wt%(更佳地，0.01wt%至5wt%；最佳地，0.1wt%至1wt%)之氧化鈰研磨劑含量。較佳地，提供用在本發明方法之研磨料漿具有2至13(較佳地，4至9；更佳地，5至8；最佳地，5至6)之pH。
提供用在本發明方法之研磨料漿選擇性地進一步包含分散劑(例如，聚丙烯酸、聚丙烯酸銨鹽)、安定劑、氧化劑、還原劑、pH調整劑(例如，無機酸諸如硝酸；有機酸諸如檸檬酸)、pH緩衝劑(例如，氫氧化第四銨諸如氫氧化四甲基銨)、及抑制劑。
將於下列實例中以細節描述本發明之若干實施例。
比較例C1-C2及實例1-6
聚胺基甲酸酯研磨層之製備
根據比較例C1之聚胺基甲酸酯研磨層之製備方式係經由控制式混合(a)51℃以異氰酸酯基為端基之胺基甲酸酯預聚物；(b)固化劑系統；及，(c)表3註記之複數個微元件(亦即史班賽® 551DE20d60造孔劑)。以異氰酸酯基為端基之胺基甲酸酯預聚物及固化劑系統之比係設定為，如藉固化劑系統中之活性氫基(亦即羥基(-OH)與胺基(-NH2)之和)對以異氰酸酯基為端基之胺基甲酸酯預聚物中之未反應異氰酸酯基(NCO)之比定義的，化學計量係如表3指示。在添加固化劑系統之前，複數個微元件混合入以異 氰酸酯基為端基之胺基甲酸酯預聚物內。然後，摻混有複數個微元件及固化劑系統之以異氰酸酯基為端基之胺基甲酸酯預聚物係使用高剪力混合頭混合在一起。在從混合頭送出之後，該組合以5分鐘時間配送入86.4厘米(34吋)直徑圓形模具內，獲得總傾注厚度約為8厘米(3吋)。在將模具置於固化烤爐之前，讓配送組合膠凝15分鐘。然後，模具在固化烤爐內使用下述週期固化：30分鐘內由烤爐設定點溫度自周圍溫度斜坡式地升高至104℃；然後於烤爐設定點溫度104℃維持15.5小時；及然後於2小時內由烤爐設定點溫度自104℃斜坡式地下降至21℃。
然後從模具中取出已固化的聚胺基甲酸酯餅，及根據比較例C1，於30℃至80℃溫度切片(使用移動刀片切削)成多個聚胺基甲酸酯研磨層，具有2.0毫米(80密爾(mil))之平均厚度TP-avg。切片始於餅的頂點。
根據比較例C2及實例1-6之聚胺基甲酸酯研磨層係使用垂伸技術製備成單片。使用渦卷式混合器用以混合(a)60℃以異氰酸酯基為端基之胺基甲酸酯預聚物；(b)固化劑系統；及，(c)表3中針對實例1-6個別註記之複數個微元件(亦即史班賽® 551DE20d60造孔劑)。以異氰酸酯基為端基之胺基甲酸酯預聚物及固化劑系統之比係設定為，如藉固化劑系統中之活性氫基(亦即羥基(-OH)與胺基(-NH2)之和)對以異氰酸酯基為端基之胺基甲酸酯預聚物中之未反應異氰酸酯基(NCO)之比定義的，化學計量係如表3指示。在添加固化劑系統之前，複數個微元件混合 入以異氰酸酯基為端基之胺基甲酸酯預聚物內。然後，摻混有複數個微元件及固化劑系統之以異氰酸酯基為端基之胺基甲酸酯預聚物係使用渦卷式混合器一起混合30秒。混合之後，該組合使用垂伸桿或刮平刀片鑄塑成具有約2毫米(80密爾(mil))厚度之約60x60厘米(24x24吋)薄板。在將模具置於固化烤爐之前，讓配送組合膠凝15分鐘。然後，模具在固化烤爐內使用下述週期固化：30分鐘內由烤爐設定點溫度自周圍溫度斜坡式地升高至104℃；然後於烤爐設定點溫度104℃維持15.5小時；及然後於2小時內由烤爐設定點溫度自104℃斜坡式地下降至21℃。
聚胺基甲酸酯研磨層性質之分析
根據比較例C1-C2及實例1製備的未加溝槽之聚胺基甲酸酯研磨層材料其各自添加造孔劑(史班賽®材料)及根據實例1-6未添加造孔劑(史班賽®材料)者接受分析以測定物理性質，如表4報告。注意報告的比重係根據ASTM D1622相較於純水測定；報告的蕭爾D硬度係根據ASTM D2240測定。
聚胺基甲酸酯研磨層之抗拉性質(亦即，中數抗拉強度、中數斷裂點伸長度、中數模量、韌度)係根據ASTM D412，使用得自MTS系統公司(MTS Systems Corporation)的聯盟(Alliance)RT/5機械測試儀測定為50.8厘米/分鐘之測試速度。全部測試係於23℃及50%相對濕度之溫度及濕度之實驗室受控設定值進行。進行測試之前，全部測試試樣皆於註記之實驗室條件下調質。針對聚胺基 甲酸酯研磨層材料報告的中數抗拉強度(MPa)及中數斷裂點伸長度(%)係從五個重複試樣的應力-應變曲線測定。
聚胺基甲酸酯研磨層材料之儲存模量G’及損耗模量G”係使用德州儀器公司(TA Instruments)ARES流變儀附有扭力夾具，並根據ASTM D5279-08測定。連結至儀器的液態氮用於低於周圍溫度之控制。試樣的線性黏彈性反應係以3℃/分鐘之速率使溫度自-100℃斜坡式地升高至200℃，於10弧度/秒(1.59Hz)之測試頻率測量。試樣係在英達可(Indusco)液壓擺動臂切削機上使用47.5毫米×7毫米壓模從聚胺基甲酸酯研磨層衝壓出，及然後使用剪刀剪成長度約35毫米。
其中m及n為4至10之整數，其中聚己內酯二醇具有2,000之數目平均分子量MN(市售得自普托波集團(The Perstorp Group)為CAPA® 2201A線性聚己內酯二醇)：及3.4wt%二羥甲基丙酸(DMPA)。. D D為具有23.0% NCO之MDI預聚物，得自陶氏化學公司為艾索臬®(Isonate®)181. E E為含羧酸之多官能材料具有通式 其中m及n為4至10之整數(市售得自GEO特用化學品公司為DICAP® 2020酸官能飽和聚酯多元醇) F F為聚己內酯二醇具有通式 其中m及n為4至10之整數，其中聚己內酯二醇具有2,000之數目平均分子量MN(市售得自普托波集團為CAPA® 2209 線性聚己內酯二醇)。
比較例PC2及實例P1
持久研磨實例
根據比較例C2及實例1製備的聚胺基甲酸酯研磨層係使用針對比較例PC2及實例P1各自的感壓黏著劑而層合至蘇巴TM(SubaTM)IV小墊上(商業上得自羅門哈斯電子材料公司(Rohm and Haas Electronic Materials CMP Inc.))。
持久研磨實例各自係使用得自諾發系統公司(Novellus Systems)的80塊200毫米全面性15k TEOS片狀晶圓進行。使用應用材料公司(Applied Materials)200毫米蜜拉®(Mirra®)研磨劑。全部研磨實驗係使用20.7kPa(3psi)之下壓力，150毫升/分鐘之化學機械研磨料漿組成物流速，93rpm平台轉速，及87rpm之載具轉速進行。使用的化學機械研磨料漿組成物為使用去離子水1：1稀釋的旭硝子(Asahi)CES 333料漿，pH 5.1及內襯1.5微米過濾器。CG181060鑽石墊調質劑(市面上得自奇尼克公司(Kinik Company))用以調質研磨表面。研磨表面以調質劑使用7磅(3.18千克)下壓力歷時40分鐘而強行進入。於研磨期間，於10次掃掠/分鐘，距研磨墊中央1.7吋至9.2吋，以7磅(3.18千克)下壓力原位進一步調質。使用49點螺旋掃描，3毫米邊緣除外，使用KLA-Tencor FX200度量衡工具，藉量測研磨前與研磨後之膜厚度而決定去除率。持久去除率實驗之結果提供於第1圖。
比較例MPC1及實例MP2-MP6
溫和調質研磨實例
根據比較例C1及實例2-6製備的聚胺基甲酸酯研磨層係使用針對比較例MPC1及實例MP2-MP6各自的感壓黏著劑而層合至蘇巴TM IV小墊上(商業上得自羅門哈斯電子材料公司)。
研磨去除率實驗係在得自諾發系統公司的200毫米全面性15k TEOS片狀晶圓上進行。使用應用材料公司200毫米蜜拉®(Mirra®)研磨劑。全部研磨實驗係使用20.7kPa(3psi)之下壓力，150毫升/分鐘之化學機械研磨料漿組成物流速，93rpm平台轉速，及87rpm之載具轉速進行。使用的化學機械研磨料漿組成物為使用去離子水1：3稀釋的旭CES333F料漿，pH 5.1。CS211250-1FN鑽石墊調質劑(市面上得自奇尼克公司)用以調質研磨表面。研磨表面以調質劑使用7磅(3.18千克)下壓力歷時40分鐘而強行進入。於研磨期間，於10次掃掠/分鐘，距研磨墊中央1.7吋至9.2吋，以7磅(3.18千克)下壓力原位進一步調質。使用49點螺旋掃描，3毫米邊緣除外，使用KLA-Tencor FX200度量衡工具，藉量測研磨前與研磨後之膜厚度而決定去除率。溫和調質去除率實驗之結果提供於表5。
比較例APC1及實例AP2-AP6
激烈調質研磨實例
根據比較例C1及實例2-6製備的聚胺基甲酸酯研磨層係使用針對比較例APC1及實例AP2-AP6各自的感壓黏著劑而層合至蘇巴TM IV小墊上(商業上得自羅門哈斯電子材料公司)。
研磨去除率實驗係在得自諾發系統公司的200毫米全面性15k TEOS片狀晶圓上進行。使用應用材料公司200毫米蜜拉®(Mirra®)研磨劑。全部研磨實驗係使用20.7kPa(3psi)之下壓力，150毫升/分鐘之化學機械研磨料漿組成物流速，93rpm平台轉速，及87rpm之載具轉速進行。使用的化學機械研磨料漿組成物為使用去離子水1：3稀釋的旭(Asahi)CES333F料漿，pH 5.1。8031C1鑽石墊調質劑(市面上得自賽索鑽石公司(Saesol Diamond Ind.Co.,Ltd.))用以調質研磨表面。研磨表面以調質劑使用7磅(3.18 千克)下壓力歷時40分鐘而強行進入。於研磨期間，於10掃掠/分鐘，距研磨墊中央1.7吋至9.2吋，以7磅(3.18千克)下壓力原位(in situ)進一步調質。使用49點螺旋掃描，3毫米邊緣除外，使用KLA-TencorFX200度量衡工具，藉量測研磨前與研磨後之膜厚度而決定去除率。激烈調質去除率實驗之結果提供於表6。自去除率實驗之結果求出研磨層之調質寬容度列舉於表7。

Claims (10)

  1. 一種化學機械研磨一基板之方法，係包含：提供具有平台之研磨機；提供基板，其中該基板具有暴露氧化矽表面；提供化學機械研磨墊，包含：聚胺基甲酸酯研磨層；其中該聚胺基甲酸酯研磨層係經選擇而具有組成物、底表面及研磨表面；其中該聚胺基甲酸酯研磨層之組成物具有0.5毫克(KOH)/克之酸價；其中該研磨表面係適用於研磨基板；提供研磨料漿，其中該研磨料漿包含水及氧化鈰研磨劑；安裝該基板及該化學機械研磨墊於該研磨機中；在該化學機械研磨墊與該基板間之介面產生動態接觸；及在該化學機械研磨墊與該基板間之該介面或接近該介面，分配該研磨料漿至該化學機械研磨墊的該聚胺基甲酸酯研磨層之該研磨表面上；及，其中，至少部分該暴露氧化矽表面係從該基板之表面研磨去除。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中提供的該基板係選自於磁性基板、光學基板及半導體基板中之至少一者。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之方法，進一步包含： 提供研磨調質劑；及，以該研磨調質劑調質該研磨表面。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之方法，其中該研磨表面具有80%之調質寬容度。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之方法，其中選用的該聚胺基甲酸酯研磨層之該組成物為下列組成分之反應產物，包含：(a)多官能異氰酸酯；(b)固化劑系統，包含：(i)含羧酸之多官能固化劑，每分子平均具有至少兩個活性氫及至少一個羧酸官能基；及，(c)選擇性地，複數個微元件。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之方法，其中該固化劑系統進一步包含下列中之至少一者：二胺；二醇；以胺起始的多元醇固化劑；及，具有2,000至100,000之數目平均分子量MN及每個分子平均具有3至10個羥基之高分子量之多元醇固化劑。
  7. 如申請專利範圍第4項所述之方法，其中選用的該聚胺基甲酸酯研磨層之該組成物為下列組成分之反應產物，包含：(a)以異氰酸酯基為端基之胺基甲酸酯預聚物，其中該 以異氰酸酯基為端基之胺基甲酸酯預聚物為下列組成分之反應產物，包含：(i)多官能異氰酸酯；及，(ii)含羧酸之多官能材料，每分子平均具有至少兩個活性氫及至少一個羧酸官能基；及，(iii)預聚物多元醇；及，(b)固化劑系統，包含至少一種多官能固化劑；及，(c)選擇性地，複數個微元件。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中提供的該研磨機進一步具有光源及光感測器；其中提供的該化學機械研磨墊進一步包含終點檢測窗；及，其中該方法進一步包含：藉由透射來自該光源之光通過該終點檢測窗及分析自該基板之該表面通過該終點檢測窗反射回而入射於該光感測器上的該光而決定研磨終點。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中提供的該化學機械研磨墊進一步包含：感壓平台黏著層，係具有堆疊體側及平台側；其中該感壓平台黏著層之該堆疊體側係相鄰該聚胺基甲酸酯研磨層之該底表面。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中提供的該化學機械研磨墊進一步包含：至少一個額外層介接且插置於該聚胺基甲酸酯研磨層之該底表面與該感壓平台黏著層之該堆疊體側 間。
TW104118883A 2014-06-25 2015-06-11 化學機械硏磨方法 TWI568531B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/314,355 US20150375361A1 (en) 2014-06-25 2014-06-25 Chemical mechanical polishing method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201615338A true TW201615338A (zh) 2016-05-01
TWI568531B TWI568531B (zh) 2017-02-01

Family

ID=54839848

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW104118883A TWI568531B (zh) 2014-06-25 2015-06-11 化學機械硏磨方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20150375361A1 (zh)
JP (1) JP6563707B2 (zh)
KR (1) KR20160000855A (zh)
CN (1) CN105215837B (zh)
DE (1) DE102015006980A1 (zh)
FR (1) FR3022815B1 (zh)
TW (1) TWI568531B (zh)

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9259821B2 (en) * 2014-06-25 2016-02-16 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Chemical mechanical polishing layer formulation with conditioning tolerance
US9873180B2 (en) 2014-10-17 2018-01-23 Applied Materials, Inc. CMP pad construction with composite material properties using additive manufacturing processes
US10875153B2 (en) 2014-10-17 2020-12-29 Applied Materials, Inc. Advanced polishing pad materials and formulations
US11745302B2 (en) 2014-10-17 2023-09-05 Applied Materials, Inc. Methods and precursor formulations for forming advanced polishing pads by use of an additive manufacturing process
KR20240015167A (ko) 2014-10-17 2024-02-02 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 애디티브 제조 프로세스들을 이용한 복합 재료 특성들을 갖는 ｃｍｐ 패드 구성
US9484212B1 (en) * 2015-10-30 2016-11-01 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Chemical mechanical polishing method
US10618141B2 (en) 2015-10-30 2020-04-14 Applied Materials, Inc. Apparatus for forming a polishing article that has a desired zeta potential
US10593574B2 (en) 2015-11-06 2020-03-17 Applied Materials, Inc. Techniques for combining CMP process tracking data with 3D printed CMP consumables
US10391605B2 (en) 2016-01-19 2019-08-27 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for forming porous advanced polishing pads using an additive manufacturing process
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
JP6517867B2 (ja) 2017-03-31 2019-05-22 ファナック株式会社 数値制御装置
KR101835087B1 (ko) * 2017-05-29 2018-03-06 에스케이씨 주식회사 다공성 폴리우레탄 연마패드 및 이를 사용하여 반도체 소자를 제조하는 방법
KR101835090B1 (ko) 2017-05-29 2018-03-06 에스케이씨 주식회사 다공성 폴리우레탄 연마패드 및 이를 사용하여 반도체 소자를 제조하는 방법
US11471999B2 (en) 2017-07-26 2022-10-18 Applied Materials, Inc. Integrated abrasive polishing pads and manufacturing methods
WO2019032286A1 (en) 2017-08-07 2019-02-14 Applied Materials, Inc. ABRASIVE DISTRIBUTION POLISHING PADS AND METHODS OF MAKING SAME
JP6968651B2 (ja) * 2017-10-12 2021-11-17 富士紡ホールディングス株式会社 研磨パッド及びその製造方法
WO2019152222A1 (en) * 2018-02-05 2019-08-08 Applied Materials, Inc. Piezo-electric end-pointing for 3d printed cmp pads
KR20190118891A (ko) * 2018-04-11 2019-10-21 삼성전자주식회사 글래스 표면 연마를 위한 연마 조성물, 연마 조성물을 이용한 연마 장치 및 연마 방법
KR102054309B1 (ko) * 2018-04-17 2019-12-10 에스케이씨 주식회사 다공성 연마 패드 및 이의 제조방법
WO2020050932A1 (en) 2018-09-04 2020-03-12 Applied Materials, Inc. Formulations for advanced polishing pads
KR102298112B1 (ko) 2019-11-20 2021-09-03 에스케이씨솔믹스 주식회사 연마패드용 조성물, 연마패드 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조방법
KR102177748B1 (ko) * 2019-11-28 2020-11-11 에스케이씨 주식회사 다공성 연마 패드 및 이의 제조방법
WO2021117834A1 (ja) * 2019-12-13 2021-06-17 株式会社クラレ ポリウレタン、研磨層、研磨パッド及び研磨方法
KR102421208B1 (ko) * 2020-09-10 2022-07-14 에스케이씨솔믹스 주식회사 연마 패드 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조 방법
US11813713B2 (en) * 2021-01-21 2023-11-14 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Chemical mechanical polishing pad and polishing method
US11878389B2 (en) 2021-02-10 2024-01-23 Applied Materials, Inc. Structures formed using an additive manufacturing process for regenerating surface texture in situ
CN113276017B (zh) * 2021-06-09 2022-10-28 广东工业大学 一种防静电抛光层、抛光垫及其制备方法和应用

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3850589A (en) * 1959-05-15 1974-11-26 Sherwin Williams Co Grinding tool having a rigid and dimensionally stable resin binder
US5532058A (en) * 1990-12-10 1996-07-02 H. B. Fuller Licensing & Financing, Inc. Dry-bonded film laminate employing polyurethane dispersion adhesives with improved crosslinkers
US5142001A (en) * 1991-07-17 1992-08-25 Kyowa Hakko Kogyo Co., Ltd. Polyurethane composition
DE69632490T2 (de) * 1995-03-28 2005-05-12 Applied Materials, Inc., Santa Clara Verfahren und Vorrichtung zur In-Situ-Kontrolle und Bestimmung des Endes von chemisch-mechanischen Planiervorgängen
US5964643A (en) * 1995-03-28 1999-10-12 Applied Materials, Inc. Apparatus and method for in-situ monitoring of chemical mechanical polishing operations
KR100867339B1 (ko) * 2000-12-01 2008-11-06 도요 고무 고교 가부시키가이샤 연마 패드 및 그 제조 방법
EP1270148A1 (en) * 2001-06-22 2003-01-02 Infineon Technologies SC300 GmbH & Co. KG Arrangement and method for conditioning a polishing pad
DE60105829T2 (de) * 2001-12-07 2006-03-09 3M Innovative Properties Co., Saint Paul Mehrschichtige Folie, die eine Polyurethanschutzschicht enthält
US20060127666A1 (en) * 2001-12-07 2006-06-15 Fuchs Iris L Multilayer sheet comprising a protective polyurethane layer
KR100434189B1 (ko) * 2002-03-21 2004-06-04 삼성전자주식회사 화학 기계적 연마장치 및 그 제어방법
US20050171224A1 (en) * 2004-02-03 2005-08-04 Kulp Mary J. Polyurethane polishing pad
JP4996874B2 (ja) * 2006-04-17 2012-08-08 株式会社Ａｄｅｋａ 金属ｃｍｐ用研磨組成物
US7169030B1 (en) * 2006-05-25 2007-01-30 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Chemical mechanical polishing pad
US7456107B2 (en) * 2006-11-09 2008-11-25 Cabot Microelectronics Corporation Compositions and methods for CMP of low-k-dielectric materials
US8083570B2 (en) * 2008-10-17 2011-12-27 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Chemical mechanical polishing pad having sealed window
US8697239B2 (en) 2009-07-24 2014-04-15 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Multi-functional polishing pad
JP2011235426A (ja) * 2010-05-13 2011-11-24 Toyo Tire & Rubber Co Ltd 研磨パッド
CN102310366B (zh) * 2010-07-08 2014-03-05 罗门哈斯电子材料Cmp控股股份有限公司 具有低缺陷整体窗的化学机械抛光垫
JP2013176824A (ja) * 2012-02-29 2013-09-09 Kuraray Co Ltd 皮膜および皮膜を有する研磨パッド
US9144880B2 (en) * 2012-11-01 2015-09-29 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Soft and conditionable chemical mechanical polishing pad

Also Published As

Publication number Publication date
DE102015006980A1 (de) 2015-12-31
JP2016007701A (ja) 2016-01-18
KR20160000855A (ko) 2016-01-05
FR3022815B1 (fr) 2020-01-10
JP6563707B2 (ja) 2019-08-21
FR3022815A1 (fr) 2016-01-01
TWI568531B (zh) 2017-02-01
US20150375361A1 (en) 2015-12-31
CN105215837B (zh) 2018-10-19
CN105215837A (zh) 2016-01-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI568531B (zh) 化學機械硏磨方法
TWI602647B (zh) 具有調質寛容度之化學機械研磨層製劑及化學機械研磨基板之方法
US11396081B2 (en) Chemical mechanical polishing pad
TWI480123B (zh) 多功能研磨墊
TWI597355B (zh) 柔軟且可調理之化學機械硏磨墊
EP2151299B1 (en) Chemical mechanical polishing pad
JP5270182B2 (ja) ケミカルメカニカル研磨パッド
JP6849389B2 (ja) ケミカルメカニカルポリッシング方法
CN111136577B (zh) 化学机械抛光垫和抛光方法
TWI574793B (zh) 軟且可修整化學機械硏磨墊堆疊體
TW201511964A (zh) 具有軟且可修整硏磨層之多層化學機械硏磨墊堆疊體
TW201603956A (zh) 見窗之軟且可調質化學機械硏磨墊
US20180281149A1 (en) Chemical mechanical polishing pad
CN111203798B (zh) 化学机械抛光垫和抛光方法