TWI600501B - 具有封閉孔洞結構之超高空隙體積拋光墊 - Google Patents

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Description

具有封閉孔洞結構之超高空隙體積拋光墊
化學機械拋光(「CMP」)方法在微電子器件製造中用於在半導體晶圓、場發射顯示器及許多其他微電子基板上形成平坦表面。舉例而言，半導體器件之製造一般包括形成各種處理層、選擇性移除彼等層之一部分或使其圖案化，及在半導體基板之表面上方沈積另外其他處理層以形成半導體晶圓。該等處理層可包括例如絕緣層、閘極氧化物層、導電層及金屬或玻璃層等。在晶圓處理之某些步驟中一般需要處理層之最上層表面為平面(亦即，平坦的)用於後續層之沈積。CMP用於平坦化處理層，其中諸如導電材料或絕緣材料之沈積材料經拋光以平坦化晶圓用於後續處理步驟。
在典型CMP製程中，晶圓顛倒固定在CMP工具中之托架上。用力將托架及晶圓向下推向拋光墊。托架及晶圓在CMP工具之拋光台上之旋轉拋光墊上方旋轉。在拋光處理期間將拋光組合物(亦稱為拋光漿料)引入旋轉晶圓與旋轉拋光墊之間。拋光組合物典型地含有與最上層晶圓層之一部分相互作用或將該等部分溶解之化學品及物理移除該(等)層之一部分之研磨材料。晶圓及拋光墊可在相同方向或相反方向上旋轉，此視所進行之特定拋光處理之需要而定。托架亦可跨越拋光台上之拋光墊振盪。
由較硬材料製成之拋光墊呈現高移除速率且墊使用壽命長，但 容易在拋光之基板上產生許多刮痕。由較軟材料製成之拋光墊減少基板之刮痕，但容易呈現較低移除速率且墊使用壽命較短。因此，此項技術中仍需要提供有效移除速率及具有延長之墊壽命以及產生有限刮痕之拋光墊。
本發明提供一種包含多孔性聚合材料、用於化學機械拋光之拋光墊，其中該拋光墊包含封閉孔洞且其中該拋光墊具有70%或大於70%之空隙體積分率。
本發明亦提供一種製備拋光墊之方法，該方法包含(a)提供包含聚合物樹脂之拋光墊材料，(b)使拋光墊材料暴露於第一高壓下的惰性氣體，(c)藉由使拋光墊材料之溫度增至高於拋光墊材料之玻璃轉移溫度且低於拋光墊材料之熔點的第一溫度來使拋光墊材料發泡，(d)使拋光墊材料暴露於第二高壓下的惰性氣體及(e)藉由使拋光墊材料之溫度增至高於拋光墊材料之玻璃轉移溫度的第二溫度來使拋光墊材料發泡。
本發明另外提供一種拋光基板之方法，該方法包含(a)提供待拋光之基板，(b)使基板與包含前述拋光墊及拋光組合物之拋光系統接觸及(c)用拋光系統研磨基板中之至少一部分以拋光基板。
圖1A為拋光墊材料之橫截面之SEM影像，該拋光墊材料包含經受一輪加壓/發泡循環之具有42D肖氏(Shore)D硬度之熱塑性聚胺基甲酸酯。圖1B為前述工件在第二輪加壓/發泡循環後，放大率低於圖1A的SEM影像。圖1C為前述工件在第三輪加壓/發泡循環後，放大率與圖1B相同的SEM影像。
圖2A為拋光墊材料之橫截面之SEM影像，該拋光墊材料包含經受一輪加壓/發泡循環之具有25D肖氏D硬度之熱塑性聚胺基甲酸酯。 圖2B為前述工件在第二加壓/發泡循環後，放大率與圖2A相同的SEM影像。圖2C為在較高放大率下圖2B中所示之影像。
圖3A為拋光墊材料之橫截面之SEM影像，該拋光墊材料包含經受一輪加壓/發泡循環之具有72D肖氏D硬度之熱塑性聚胺基甲酸酯。圖3B為前述工件在第二輪加壓/發泡循環後，放大率低於圖3A低的SEM影像。圖3C為前述工件在第三輪加壓/發泡循環後，放大率低於圖3A及圖3B的SEM影像。
圖4為拋光墊材料之橫截面之SEM影像，該拋光墊材料包含經受一輪加壓/發泡循環之具有42D肖氏D硬度之熱塑性聚胺基甲酸酯。
本發明提供一種包含多孔性聚合材料、用於化學機械拋光之拋光墊，其中該拋光墊包含封閉孔洞且其中該拋光墊具有70%或大於70%之空隙體積分率。
該拋光墊可包含任何適合材料，主要由其組成或由其組成。拋光墊宜包含聚合物樹脂，主要由其組成或由其組成。聚合物樹脂可為任何適合聚合物樹脂。典型地，聚合物樹脂係選自由以下組成之群：熱塑性彈性體、熱塑性聚胺基甲酸酯、聚烯烴、聚碳酸酯、聚乙烯醇、耐綸、彈性橡膠、苯乙烯類聚合物、聚芳烴、氟聚合物、聚醯亞胺、交聯聚胺基甲酸酯、交聯聚烯烴、聚醚、聚酯、聚丙烯酸酯、彈性聚乙烯、聚四氟乙烯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚醯亞胺、芳族聚醯胺、聚伸芳基、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、其共聚物及嵌段共聚物及其混合物及摻合物。聚合物樹脂較佳為聚胺基甲酸酯，更佳為熱塑性聚胺基甲酸酯。
聚合物樹脂典型地為預成型聚合物樹脂；然而，聚合物樹脂亦可根據任何適合方法就地形成，其中許多為此項技術中已知(參見例如Szycher之Handbook of Polyurethanes CRC Press：New York,1999, 第3章)。舉例而言，熱塑性聚胺基甲酸酯可藉由胺基甲酸酯預聚物(諸如異氰酸酯、二-異氰酸酯及三-異氰酸酯預聚物)與含有異氰酸酯反應性部分之預聚物反應而就地形成。適合異氰酸酯反應性部分包括胺及多元醇。
通常，拋光墊之空隙體積主要藉由閉合室(亦即孔隙)形成；然而，拋光墊亦可包含開放室。閉合室提供較佳至少75%或大於75%，例如80%或大於80%、85%或大於85%、90%或大於90%、95%或大於95%、98%或大於98%、99%或大於99%或100%之拋光墊之空隙體積。
聚合物樹脂可具有15D或大於15D，例如20D或大於20D、25D或大於25D、30D或大於30D、35D或大於35D、40D或大於40D、42D或大於42D、45D或大於45D、50D或大於50D、55D或大於55D、60D或大於60D、65D或大於65D或70D或大於70D之肖氏D硬度。或者或另外，聚合物樹脂可具有75D或小於75D，例如72D或小於72D、70D或小於70D、65D或小於65D、60D或小於60D、55D或小於55D、50D或小於50D或45D或小於45D之肖氏D硬度。因此，聚合物樹脂可具有藉由關於肖氏D硬度所述之端點中之任何兩者界定的肖氏D硬度。舉例而言，聚合物樹脂可具有15D至75D、20D至75D、25D至75D、25D至72D、30D至72D、35D至72D、40D至72D、42D至72D、15D至72D、15D至70D、15D至65D、15D至60D、15D至55D、15D至50D、15D至45D、20D至45D、25D至45D、50D至75D、55D至75D、60D至75D、65D至75D或70D至75D之肖氏D硬度。所有肖氏D硬度值如使用ASTM 2240-05(2010)所量測。
拋光墊通常可具有5%或大於5%，例如10%或大於10%、15%或大於15%或20%或大於20%之壓縮性。或者或另外，拋光墊可具有25%或小於25%，例如20%或小於20%、15%或小於15%或10%或小於10% 之壓縮性。因此，拋光墊可具有藉由關於壓縮性所述之端點中之任何兩者界定的壓縮性。舉例而言，拋光墊可具有5%至25%、5%至20%、5%至15%、5%至10%、10%至25%、10%至20%或10%至15%之壓縮性。
拋光墊可具有70%或大於70%，例如72%或大於72%、74%或大於74%、76%或大於76%、78%或大於78%、80%或大於80%、82%或大於82%、84%或大於84%、86%或大於86%、88%或大於88%或90%或大於90%之空隙體積分率。或者或另外，拋光墊可具有90%或小於90%，例如88%或小於88%、86%或小於86%、84%或小於84%、82%或小於82%或80%或小於80%之空隙體積分率。因此，拋光墊可具有藉由關於空隙體積所述之端點中之任何兩者界定的空隙體積分率。舉例而言，拋光墊可具有70%至90%、70%至88%、70%至86%、70%至84%、70%至82%、70%至80%、72%至90%、72%至88%、72%至86%、72%至84%、72%至82%、74%至90%、74%至88%、74%至86%、74%至84%、74%至82%、76%至90%、76%至88%、76%至86%、76%至84%、76%至82%、78%至90%、78%至88%、78%至86%、78%至84%或78%至82%之空隙體積分率。
拋光墊之空隙體積分率可使用任何適合量測方法量測。舉例而言，拋光墊之空隙體積分率可使用密度量測來量測，其中該空隙體積分率可藉由空隙體積%=(1-ρ發泡/ρ固體)×100%表示，其中ρ發泡為拋光墊之密度且ρ固體為用於形成拋光墊之聚合物樹脂之密度。如本文所用，術語「空隙體積」、「空隙體積分率」或「空隙體積百分比」可與孔隙度同義。
拋光墊，更特定言之拋光墊之封閉孔洞，可具有5μm或大於5μm，例如10μm或大於10μm、15μm或大於15μm、20μm或大於20μm、25μm或大於25μm、30μm或大於30μm、35μm或大於35μm、 40μm或大於40μm、45μm或大於45μm、50μm或大於50μm、55μm或大於55μm、60μm或大於60μm、65μm或大於65μm、70μm或大於70μm、75μm或大於75μm、100μm或大於100μm、125μm或大於125μm、或150μm或大於150μm之平均孔徑。或者或另外，拋光墊可具有200μm或小於200μm，例如190μm或小於190μm、180μm或小於180μm、175μm或小於175μm、170μm或小於170μm、160μm或小於160μm、150μm或小於150μm、140μm或小於140μm、130μm或小於130μm、125μm或小於125μm、120μm或小於120μm、110μm或小於110μm、100μm或小於100μm、90μm或小於90μm、80μm或小於80μm、70μm或小於70μm、60μm或小於60μm、50μm或小於50μm、40μm或小於40μm、30μm或小於30μm、或20μm或小於20μm之平均孔徑。因此，拋光墊可具有藉由關於平均孔徑所述之端點中之任何兩者界定的平均孔徑。舉例而言，拋光墊可具有5μm至200μm、5μm至20μm、25μm至75μm、50μm至100μm、75μm至125μm、100μm至150μm、125μm至175μm或150μm至200μm之平均孔徑。
如本文所用，平均孔徑係指拋光墊中個別孔隙之代表性樣品之最大直徑的平均值。最大直徑與斐瑞特直徑(Feret diameter)相同。最大直徑可以人工方式或藉由使用影像分析軟體自樣品之影像(諸如透射電子顯微鏡影像)獲得。典型地，樣品係藉由將拋光墊之一部分剖切而獲得。
如本文所用，平均孔徑係指拋光墊之塊狀部分內之平均孔徑，亦即拋光墊之該(等)表面之間之拋光墊的部分，但不包括該(等)表面。表面可為5mm內，例如4mm內、3mm內、2mm內或1mm內之墊區域，可為所製得且在任何表面加工操作(諸如削片、修整或其類似操作)之前之墊表面區域。
在一實施例中，拋光墊可具有0.01MPa或大於0.01MPa，例如0.05MPa或大於0.05MPa、0.1MPa或大於0.1MPa、0.2MPa或大於0.2MPa、0.3MPa或大於0.3MPa、0.4MPa或大於0.4MPa、0.5MPa或大於0.5MPa、0.6MPa或大於0.6MPa、0.8MPa或大於0.8MPa或0.9MPa或大於0.9MPa之彈性儲存模數。或者或另外，拋光墊可具有1MPa或小於1MPa，例如0.9MPa或小於0.9MPa、0.8MPa或小於0.8MPa、0.7MPa或小於0.7MPa、0.6MPa或小於0.6MPa、或0.5MPa或小於0.5MPa之彈性儲存模數。因此，拋光墊可具有藉由關於彈性儲存模數所述之端點中之任何兩者界定的彈性儲存模數。舉例而言，拋光墊可具有0.01MPa至1MPa、0.05MPa至1MPa、0.1MPa至1MPa、0.2MPa至1MPa、0.3MPa至1MPa、0.4MPa至1MPa或0.5MPa至1MPa之彈性儲存模數。彈性儲存模數通常係指在拋光操作期間存在於拋光區中之溫度下之彈性儲存模數，該拋光區存在於拋光墊表面與經拋光基板之間。溫度通常為40℃至80℃，40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃或80℃。
本發明亦提供一種製備拋光墊之方法。該方法包含(a)提供包含聚合物樹脂之拋光墊材料，(b)使拋光墊材料暴露於第一高壓下的惰性氣體，(c)藉由使拋光墊材料之溫度增至高於拋光墊材料之玻璃轉移溫度且低於拋光墊材料之熔點的第一溫度來使拋光墊材料發泡，(d)使拋光墊材料暴露於第二高壓下的惰性氣體及(e)藉由使拋光墊材料之溫度增至高於拋光墊材料之玻璃轉移溫度且低於拋光墊材料之熔點的第二溫度來使拋光墊材料發泡。
拋光墊材料經受至少一輪，較佳至少兩輪如下循環：(a)使拋光墊材料暴露於高壓惰性氣體及接著(b)使拋光墊材料暴露於高於拋光墊材料之玻璃轉移溫度(Tg)且低於拋光墊材料之熔點(Tm)的溫度。第一及第二高壓以及第一及第二高溫可為相同或可為不同。惰性氣體可 為烴、氯氟碳、氫氯氟碳(例如FREONTM氫氯氟碳)、氮氣、二氧化碳、一氧化碳或其組合。惰性氣體較佳包含或為氮氣或二氧化碳，且氣體更佳包含或為二氧化碳。
拋光墊材料在高壓下維持足以引起適量惰性氣體溶入拋光墊材料中之時間。根據亨利定律(Henry's law)，溶解於拋光墊材料中之氣體的量與施加壓力成正比。在該(等)高壓下時增加拋光墊材料之溫度提高氣體擴散至拋光墊材料中之速率，但亦降低可溶解於拋光墊材料中之氣體的量。惰性氣體之較高壓力導致產生較小孔徑，而惰性氣體之較低壓力導致產生較大孔徑。惰性氣體宜充分使拋光墊材料飽和。其後，對拋光墊材料進行減壓。所得拋光墊材料通常經惰性氣體過飽和。
接著使拋光墊材料暴露於高於拋光墊材料之玻璃轉移溫度(Tg)且低於拋光墊材料之熔點(Tm)的溫度。所得熱力學不穩定性導致在拋光墊材料中形成成核位點，該等成核位點為所溶解之惰性氣體分子形成叢集之位點，該等叢集生長而在拋光墊材料中形成空隙(亦即室或孔隙，通常為封閉孔洞)。
在拋光墊產生之後，該拋光墊可藉由加熱至高於Tg之溫度退火一段時間。拋光墊可進一步使用任何適合技術進行處理。舉例而言，可對拋光墊進行削片或研磨以提供拋光表面。由此製得之拋光表面可進一步使用諸如調理(例如藉由金剛石調理)拋光表面之技術進行處理。
本發明藉由至少兩個發泡階段製得之拋光墊宜具有高空隙體積，結果為孔隙緊密堆積在一起。藉由改變各步驟中之充氣及發泡條件，可獲得各種孔隙形態。在許多情況下，形態類似於大致六角孔隙之緊密堆積，類似於蜂巢結構。
圖1A-1C描繪拋光墊材料之橫截面之掃描電子顯微鏡(「SEM」)影像，該拋光墊材料包含經受一輪、兩輪及三輪加壓/發泡循環、具 有42D肖氏D硬度之熱塑性聚胺基甲酸酯。圖1A為熱塑性聚胺基甲酸酯在第一個加壓/發泡步驟後之SEM影像。空隙體積分率為65%且平均孔隙直徑為5μm。圖1B為熱塑性聚胺基甲酸酯在第二個加壓/發泡步驟後之SEM影像，放大率低於圖1A。空隙體積分率為85%且平均孔隙直徑為10μm。圖1C為熱塑性聚胺基甲酸酯在第三輪加壓/發泡步驟後之SEM影像，放大率與圖1B相同。空隙體積分率為87%且平均孔隙直徑為9μm。
圖2A-圖2C描繪工件之橫截面之SEM影像，該工件包含經受一輪及兩輪加壓/發泡循環、具有25D肖氏D硬度之熱塑性聚胺基甲酸酯。圖2A為熱塑性聚胺基甲酸酯在第一加壓/發泡步驟後之SEM影像。空隙體積分率為72%且平均孔隙直徑為40μm。圖2B為熱塑性聚胺基甲酸酯在第二加壓/發泡步驟後之SEM影像，放大率與圖2A相同。空隙體積分率為75%且平均孔隙直徑為40μm。圖2C為在較高放大率下圖2B之影像。
圖3A-圖3C描繪工件之橫截面之SEM影像，該工件包含經受一輪、兩輪及三輪加壓/發泡循環、具有72D肖氏D硬度之熱塑性聚胺基甲酸酯。圖3A為熱塑性聚胺基甲酸酯在第一加壓/發泡步驟後之SEM影像。空隙體積分率為50%且平均孔隙直徑為57μm。圖3B為熱塑性聚胺基甲酸酯在第二加壓/發泡步驟後之SEM影像，放大率低於圖3A。空隙體積分率為80%且平均孔隙直徑為92μm。圖3C為熱塑性聚胺基甲酸酯在第三加壓/發泡步驟後之SEM影像，放大率低於圖3A及圖3B。空隙體積分率為89%且平均孔隙直徑為109μm。
高空隙體積與孔隙之緻密堆積之組合宜認為在本發明拋光墊之表面產生大量表面突點。當本發明拋光墊用於拋光基板時，大量表面突點可高速率移除。另外，高空隙體積及高壓縮性藉此賦予本發明拋光墊與硬拋光墊材料有關之較高移除速率及較長墊壽命以及與軟拋光 墊材料有關之較少刮痕。
孔隙通常在與拋光表面共平面之平面中具有多邊形形狀或形態。孔隙經由薄室壁彼此分隔。多邊形形狀准許拋光墊內之孔隙堆積更緊密且可與本發明拋光墊之高空隙體積分率相關。
本發明進一步提供一種拋光基板之方法，該方法包含(a)提供待拋光之基板，(b)使基板與包含技術方案1之拋光墊及拋光組合物之拋光系統接觸及(c)用拋光系統研磨基板中之至少一部分以拋光基板。
本發明之拋光墊尤其適於配合化學機械拋光(CMP)裝置使用。裝置通常包含在使用時處於運動中且具有由軌道、線性或圓周運動產生之速度之壓板、與該壓板接觸且在運動時隨壓板移動之本發明拋光墊及固持待拋光之基板之托架，該拋光係藉由接觸及相對於意欲接觸待拋光之基板之拋光墊的表面移動進行。基板之拋光係藉由將基板與拋光墊接觸置放且接著使拋光墊相對於基板移動(其間通常具有拋光組合物)，以便研磨基板中之至少一部分以拋光基板來進行。CMP裝置可為任何適合CMP裝置，其中許多為此項技術中已知。本發明之拋光墊亦可與線性拋光工具一起使用。
本文所述之拋光墊可單獨使用或視情況可用作多層堆疊拋光墊中之一層。舉例而言，拋光墊可與子墊組合使用。子墊可為任何適合子墊。適合子墊包括聚胺基甲酸酯發泡體子墊(例如來自Rogers公司之PORONTM發泡體子墊)、浸漬毛氈子墊、微孔聚胺基甲酸酯子墊及燒結胺基甲酸酯子墊。子墊視情況包含凹槽、溝道、空心段、窗口、孔及其類似物。當本發明之拋光墊與子墊組合使用時，通常存在與拋光墊及子墊共延伸且位在二者之間之中間支撐層，諸如聚對苯二甲酸乙二酯膜。或者，本發明之多孔性發泡體亦可作為子墊配合習知拋光墊使用。
本文所述之拋光墊適用於拋光許多類型之基板及基板材料。舉 例而言，拋光墊可用於拋光包括記憶體儲存器件、半導體基板及玻璃基板之各種基板。用拋光墊拋光之適合基板包括記憶體磁碟、硬磁碟、磁頭、MEMS器件、半導體晶圓、場發射顯示器及其他微電子基板，尤其包含絕緣層(例如二氧化矽、氮化矽或低介電材料)及/或含金屬層(例如銅、鉭、鎢、鋁、鎳、鈦、鉑、釕、銠、銥或其他貴金屬)之基板。
以下實例進一步說明本發明，但當然不應將其解釋為以任何方式限制其範疇。
實例1
在此實例中，根據以下程序測定平均孔徑：藉由使用剃刀片自各樣品方形中切割一小塊矩形製備樣品。將樣品支撐於碳帶上且濺鍍30秒形成3.5nm-5.0nm塗層。使用掃描電子顯微鏡檢查(「SEM」)捕捉各樣品之影像。使用適當解析度以確保視野中存在足夠用於量測的孔隙。獲得且儲存影像。
對於影像分析，使用PAX-ITTM影像分析軟體(MIS,Inc.,Villa Park,IL)量測最少30個孔隙。此藉由自孔隙一邊至另一邊手動繪製水平線且使用軟體計算各氣泡之孔徑來進行。結果概述於報導中，該報導提供樣品之孔徑分佈，包括最小、最大、平均大小及標準差。
拋光墊之空隙體積藉由對自拋光墊切割之樣品進行密度量測及採用含有無水乙醇作為液體介質之比重瓶來量測。空隙體積藉由空隙體積%=(1-ρ發泡/ρ固體)×100%表示，其中ρ發泡為拋光墊之密度且ρ固體為用於形成拋光墊之聚合物樹脂之密度。
此實例說明一種用於製備本發明之拋光墊之方法。
使用二氧化碳作為惰性氣體，對一系列熱塑性聚胺基甲酸酯(TPU)片進行兩輪連續充氣及發泡循環(循環1及循環2)。對於兩個循環，充氣壓力在2.42MPa-3.45MPa範圍內，發泡溫度在115℃-155℃ 範圍內且充氣溫度為10℃。循環二相對於循環一之充氣壓力比(P2/P1)、循環二相對於循環一之充氣時間比(tgas2/tgas1)、循環二相對於循環一之發泡溫度比(T2/T1)、循環二相對於循環一之CO2濃度比([CO2]2/[CO2]1)、第一循環後及第二循環後之整體孔徑比(dp2/dp1)、第二循環後之整體孔徑(dp2)、第一循環後及第二循環後之空隙體積比(ε2/ε1)及第二循環後之空隙體積分率陳述於表1中。
自表1中所陳述之資料顯而易見，TPU片在第二輪加壓/發泡循環後展現空隙體積增加，如藉由空隙體積比ε2/ε1為約1.21至1.52所證明。所有TPU片在第二輪加壓/發泡循環後展現大於87.0%之空隙體積。在第二輪加壓/發泡循環後，TPU片之塊體部分中之平均孔徑為34.4μm至279.9μm不等。
實例2
此實例表明可使用根據本發明實施例之拋光墊達成TEOS移除速 率。
使用相同拋光組合物及四個不同拋光墊(拋光墊2A-2D)拋光包含TEOS毯覆式層之類似基板。拋光組合物於水中包含12.5重量%煙霧狀二氧化矽，pH值為11。拋光墊2A(本發明)包含具有42D之肖氏D硬度且具有85%之空隙體積的熱塑性聚胺基甲酸酯。拋光墊2B(比較)包含具有72D之肖氏D硬度且具有15%之空隙體積的熱塑性聚胺基甲酸酯。拋光墊2C(本發明)包含具有72D之肖氏D硬度且具有85%之空隙體積的熱塑性聚胺基甲酸酯。拋光墊2D(比較)為包含具有65D之肖氏D硬度且可購自Dow Chemical(Midland,MI)之微孔聚胺基甲酸酯的IC1010TM拋光墊。拋光工具為REFLEXIONTM系統(Applied Materials,Santa Clara,CA)。
在拋光後，測定TEOS移除速率且結果在表2中陳述。
自表2中所陳述之結果顯而易見，具有72D之肖氏D硬度及85%之空隙體積的拋光墊2C展現的TEOS移除速率為具有72D肖氏D硬度及15%空隙體積的拋光墊2B所展現之TEOS移除速率的約1.9倍。另外，拋光墊2C展現之TEOS移除速率為具有42D肖氏D硬度及85%空隙體積的拋光墊2A所展現之TEOS移除速率的約1.54倍。拋光墊2C展現之TEOS移除速率亦為具有類似肖氏D硬度、但空隙體積明顯較低之拋光墊2D所展現之TEOS移除速率的約1.32倍。
實例3
此實例表明可使用根據本發明之一實施例之拋光墊達成鎢移除 速率。
使用相同拋光組合物及三個不同拋光墊(拋光墊3A-3C)拋光包含鎢毯覆式層之類似基板。拋光組合物於水中包含2.5重量%膠狀濕式加工二氧化矽、0.0123重量%硝酸鐵、0.0267重量%丙二酸、0.16重量%甘胺酸及2重量%過氧化氫，pH值為2.3。拋光墊3A(比較)包含具有42D之肖氏D硬度且具有50%之空隙體積的熱塑性聚胺基甲酸酯。拋光墊3B(本發明)包含具有42D之肖氏D硬度且具有85%之空隙體積的熱塑性聚胺基甲酸酯。拋光墊3C(比較)為包含具有65D之肖氏D硬度且可購自Dow Chemical(Midland,MI)之微孔聚胺基甲酸酯的IC1010TM拋光墊。拋光工具為REFLEXIONTM系統(Applied Materials,Santa Clara,CA)。
在拋光後，測定鎢移除速率且結果在表3中陳述。
自表3中所陳述之結果顯而易見，具有42D肖氏D硬度及85%空隙體積之拋光墊3B展現的鎢移除速率為具有42D肖氏D硬度及50%空隙體積的拋光墊2A所展現之鎢移除速率的約2.1倍。另外，拋光墊3B展現的鎢移除速率大致等於具有明顯較高肖氏D硬度之拋光墊3C所展現之鎢移除速率。
實例4
此實例表明可使用根據本發明之一實施例之拋光墊達成降低之缺陷度。
使用相同拋光組合物及四個不同拋光墊(拋光墊4A-4D)在六十個類似基板上進行四個拋光操作。拋光組合物於水中包含2.5重量%膠狀 濕式加工二氧化矽、0.0123重量%硝酸鐵、0.0267重量%丙二酸及0.16重量%甘胺酸，pH值為2.3。拋光墊4A(本發明)包含具有42D之肖氏D硬度且具有85%之空隙體積的熱塑性聚胺基甲酸酯。拋光墊4B(比較)包含具有42D之肖氏D硬度且具有50%之空隙體積的熱塑性聚胺基甲酸酯。拋光墊4C(比較)包含具有25D之肖氏D硬度且具有50%之空隙體積的熱塑性聚胺基甲酸酯。拋光墊4D(比較)為自Fujibo Ehime Co.,Ltd.(Tokyo,Japan)獲得之開放室式聚胺基甲酸酯墊。拋光工具為MIRRATM系統(Applied Materials,Santa Clara,CA)。
在拋光後，對於來自使用各個不同拋光墊進行各個拋光操作之基板20、40及60，使用SURFSCANTM SP2工具(KLA-Tencor,Milpitas,CA)在該等基板上之四個不同區域進行檢查。校正刮痕數且結果在表4中陳述。
自表格4中所陳述之資料顯而易見，包含具有42D肖氏D硬度及 85%空隙體積的熱塑性聚胺基甲酸酯之拋光墊4A所展現的刮痕明顯比包含具有42D肖氏D硬度及50%空隙體積的熱塑性聚胺基甲酸酯之拋光墊4B少。拋光墊4A展現的刮痕相當於包含具有25D肖氏D硬度及50%空隙體積的熱塑性聚胺基甲酸酯之拋光墊4C所展現之刮痕，且展現的刮痕相當於作為工業標準軟拋光墊之拋光墊4D所展現之刮痕。
實例5
此實例說明根據一實施例使用充氣及發泡之單一步驟製備本發明之拋光墊之方法。
使用CO2使42D硬度TPU材料之樣本在2.41MPa，-1℃下飽和24小時。該等樣本於143℃油浴中發泡70秒。發泡樣本之平均整體孔徑為19微米且空隙體積分率為85.5%。代表性樣本之橫截面之SEM顯微照片在圖4中描繪。
本文所引用之所有參考文獻(包括公開案、專利申請案及專利)均以引用的方式併入本文中，該引用程度就如同各參考文獻個別及特定指示以引用的方式併入且全文闡述於本文一般。
除非本文中另外指示或明顯與上下文矛盾，否則在描述本發明之情形下(尤其在以下申請專利範圍之情形下)，應將術語「一」及「該」及「至少一者」及類似指示物的使用理解為涵蓋單數個與複數個二者。除非本文中另外指示或與上下文明顯矛盾，否則應將後接一或多個項目之清單(例如術語「A及B中之至少一者」)之術語「至少一者」的使用理解為意謂選自所列項目之一個項目(A或B)或所列項目之兩個或兩個以上之任何組合(A及B)。除非另外說明，否則術語「包含」、「具有」、「包括」及「含有」應理解為開放術語(亦即意謂「包括(但不限於)」)。除非本文另外指示，否則本文中值範圍之敍述僅意欲充當個別提及屬於該範圍之各獨立值之速記方法，且各獨立值併入本說明書中，如同在本文中個別敍述一般。除非本文另外指示或上下 文明顯矛盾，否則本文所述之所有方法可以任何適合順序進行。除非另外主張，否則本文所提供之任何及所有實例或例示性語言(例如，「諸如」)之使用僅意欲更好說明本發明而非限制本發明之範疇。本說明書中之語言不應理解為指示實踐本發明所必需之任何未主張要素。
本發明之較佳實施例描述於本文中，包括本發明人已知用於實施本發明之最佳模式。在閱讀前文描述之後，彼等較佳實施例之變化對於一般熟習此項技術者可變得顯而易見。本發明人期望熟習此項技術者適當時採用此等變化，且本發明人意欲以不同於本文中特定所述之方式實踐本發明。因此，本發明包括適用法律所允許之隨附申請專利範圍中所述之標的物的所有修改及等效物。此外，除非本文另外指示或另外明顯與上下文矛盾，否則本發明涵蓋上述要素在其所有可能變化中之任何組合。

Claims (6)

  1. 一種製備拋光墊之方法，該方法包含：(a)提供包含聚合物樹脂之拋光墊材料，(b)使該拋光墊材料暴露於第一高壓下的惰性氣體，(c)藉由使該拋光墊材料之溫度增至高於該拋光墊材料之玻璃轉移溫度且低於該拋光墊材料之熔化溫度的第一溫度，來使該拋光墊材料發泡，(d)使該拋光墊材料暴露於第二高壓下的惰性氣體，及(e)藉由使該拋光墊材料之溫度增至高於該拋光墊材料之該玻璃轉移溫度且低於該拋光墊材料之熔化溫度的第二溫度，來使該拋光墊材料發泡。
  2. 如請求項1之方法，其中該惰性氣體包含氮氣、二氧化碳或其組合。
  3. 如請求項2之方法，其中該惰性氣體為二氧化碳，且該第一高壓及該第二高壓為1MPa至20MPa。
  4. 如請求項1之方法，其中該拋光墊包含選自由以下組成之群之聚合物樹脂：熱塑性彈性體、熱塑性聚胺基甲酸酯、聚烯烴、聚碳酸酯、聚乙烯醇、耐綸、彈性橡膠、苯乙烯類聚合物、聚芳烴、氟聚合物、聚醯亞胺、交聯聚胺基甲酸酯、交聯聚烯烴、聚醚、聚酯、聚丙烯酸酯、彈性聚乙烯、聚四氟乙烯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚醯亞胺、芳族聚醯胺、聚伸芳基、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、其共聚物及嵌段共聚物及其混合物及摻合物。
  5. 如請求項4之方法，其中該聚合物樹脂為熱塑性聚胺基甲酸酯。
  6. 一種拋光基板之方法，其包含： (a)提供待拋光之基板，(b)使該基板與包含由如請求項1至5中任一項之方法所製得之拋光墊及拋光組合物之拋光系統接觸，及(c)用該拋光系統研磨該基板中之至少一部分以拋光該基板。
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Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB201409248D0 (en) * 2014-05-23 2014-07-09 Zotefoams Plc Method for producing three dimensional foam articles
US9873180B2 (en) 2014-10-17 2018-01-23 Applied Materials, Inc. CMP pad construction with composite material properties using additive manufacturing processes
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
JP6545261B2 (ja) 2014-10-17 2019-07-17 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ 付加製造プロセスを使用する、複合材料特性を有するｃｍｐパッド構造
US10875145B2 (en) 2014-10-17 2020-12-29 Applied Materials, Inc. Polishing pads produced by an additive manufacturing process
US10875153B2 (en) 2014-10-17 2020-12-29 Applied Materials, Inc. Advanced polishing pad materials and formulations
US10399201B2 (en) 2014-10-17 2019-09-03 Applied Materials, Inc. Advanced polishing pads having compositional gradients by use of an additive manufacturing process
US10821573B2 (en) 2014-10-17 2020-11-03 Applied Materials, Inc. Polishing pads produced by an additive manufacturing process
TWI769988B (zh) * 2015-10-07 2022-07-11 美商3M新設資產公司 拋光墊與系統及其製造與使用方法
TWI690388B (zh) * 2015-10-30 2020-04-11 日商古河電氣工業股份有限公司 硏磨墊、使用硏磨墊的硏磨方法及該硏磨墊的使用方法
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
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
CN108698206B (zh) 2016-01-19 2021-04-02 应用材料公司 多孔化学机械抛光垫
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
JP2019160996A (ja) 2018-03-13 2019-09-19 東芝メモリ株式会社 研磨パッド、半導体製造装置、および半導体装置の製造方法
EP3790706A4 (en) 2018-05-07 2022-02-16 Applied Materials, Inc. CHEMICAL MECHANICAL POLISHING PADS WITH ADJUSTABLE HYDROPHIL AND ZETA POTENTIAL
CN112654655A (zh) 2018-09-04 2021-04-13 应用材料公司 先进抛光垫配方
US11851570B2 (en) 2019-04-12 2023-12-26 Applied Materials, Inc. Anionic polishing pads formed by printing processes
US11813712B2 (en) 2019-12-20 2023-11-14 Applied Materials, Inc. Polishing pads having selectively arranged porosity
US20210323116A1 (en) * 2020-04-18 2021-10-21 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Offset pore poromeric polishing pad
US11806829B2 (en) 2020-06-19 2023-11-07 Applied Materials, Inc. Advanced polishing pads and related polishing pad manufacturing methods
US11878389B2 (en) 2021-02-10 2024-01-23 Applied Materials, Inc. Structures formed using an additive manufacturing process for regenerating surface texture in situ

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060046622A1 (en) * 2004-09-01 2006-03-02 Cabot Microelectronics Corporation Polishing pad with microporous regions
US20060277371A1 (en) * 2005-06-01 2006-12-07 Intel Corporation System and method to instrument references to shared memory
JP2011005563A (ja) * 2009-06-23 2011-01-13 Fujibo Holdings Inc 研磨パッド、その製造方法および研磨加工方法

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5564965A (en) * 1993-12-14 1996-10-15 Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. Polishing member and wafer polishing apparatus
US6126532A (en) * 1997-04-18 2000-10-03 Cabot Corporation Polishing pads for a semiconductor substrate
JP3956364B2 (ja) * 2001-04-09 2007-08-08 東洋ゴム工業株式会社 ポリウレタン組成物および研磨パッド
US6913517B2 (en) * 2002-05-23 2005-07-05 Cabot Microelectronics Corporation Microporous polishing pads
US20050276967A1 (en) * 2002-05-23 2005-12-15 Cabot Microelectronics Corporation Surface textured microporous polishing pads
US7267607B2 (en) * 2002-10-28 2007-09-11 Cabot Microelectronics Corporation Transparent microporous materials for CMP
US7311862B2 (en) * 2002-10-28 2007-12-25 Cabot Microelectronics Corporation Method for manufacturing microporous CMP materials having controlled pore size
US7066801B2 (en) * 2003-02-21 2006-06-27 Dow Global Technologies, Inc. Method of manufacturing a fixed abrasive material
US6998166B2 (en) * 2003-06-17 2006-02-14 Cabot Microelectronics Corporation Polishing pad with oriented pore structure
US20040259479A1 (en) * 2003-06-23 2004-12-23 Cabot Microelectronics Corporation Polishing pad for electrochemical-mechanical polishing
US7220167B2 (en) * 2005-01-11 2007-05-22 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Gentle chemical mechanical polishing (CMP) liftoff process
CN101501112B (zh) * 2006-07-28 2011-12-14 东丽株式会社 互穿聚合物网络结构体及研磨垫以及它们的制造方法
US8257153B2 (en) * 2007-01-15 2012-09-04 Toyo Tire & Rubber Co., Ltd. Polishing pad and a method for manufacturing the same
JP5078527B2 (ja) * 2007-09-28 2012-11-21 富士紡ホールディングス株式会社 研磨布
MY177445A (en) * 2008-05-26 2020-09-15 Basf Se Method of making porous materials and porous materials prepared thereof
US8383003B2 (en) * 2008-06-20 2013-02-26 Nexplanar Corporation Polishing systems
US20100015895A1 (en) * 2008-07-15 2010-01-21 Hendron Jeffrey J Chemical mechanical polishing pad having electrospun polishing layer
KR20110033277A (ko) * 2008-07-18 2011-03-30 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 캄파니 플로팅 요소를 구비한 연마 패드 및 이 연마 패드의 제작 방법과 이용 방법
US8303375B2 (en) * 2009-01-12 2012-11-06 Novaplanar Technology, Inc. Polishing pads for chemical mechanical planarization and/or other polishing methods
US8162728B2 (en) * 2009-09-28 2012-04-24 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Dual-pore structure polishing pad
WO2012077592A1 (ja) * 2010-12-07 2012-06-14 Jsr株式会社 化学機械研磨パッドおよびそれを用いた化学機械研磨方法
US9211628B2 (en) * 2011-01-26 2015-12-15 Nexplanar Corporation Polishing pad with concentric or approximately concentric polygon groove pattern
JP5687118B2 (ja) * 2011-04-15 2015-03-18 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
CA2867350C (en) * 2012-03-16 2017-05-23 Saint-Gobain Abrasives, Inc. Abrasive products and methods for finishing surfaces

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060046622A1 (en) * 2004-09-01 2006-03-02 Cabot Microelectronics Corporation Polishing pad with microporous regions
US20060277371A1 (en) * 2005-06-01 2006-12-07 Intel Corporation System and method to instrument references to shared memory
JP2011005563A (ja) * 2009-06-23 2011-01-13 Fujibo Holdings Inc 研磨パッド、その製造方法および研磨加工方法

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