[go: up one dir, main page]

JP3425894B2 - How to flatten the surface of a processed product - Google Patents

How to flatten the surface of a processed product

Info

Publication number
JP3425894B2
JP3425894B2 JP14787099A JP14787099A JP3425894B2 JP 3425894 B2 JP3425894 B2 JP 3425894B2 JP 14787099 A JP14787099 A JP 14787099A JP 14787099 A JP14787099 A JP 14787099A JP 3425894 B2 JP3425894 B2 JP 3425894B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
product
microelements
polymer
processed product
polymeric
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP14787099A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2000071168A (en
Inventor
ハインツ エフ. レインハーツ
ジョン ヴィー.エィチ. ロバーツ
ハリー ジョージ マクレーン
エルミール ウイリアム ジェンセン
ウィリアム ディー. バディンガー
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
DuPont Electronic Materials Holding Inc
Original Assignee
Rodel Holdings Inc
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
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=15440109&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=JP3425894(B2) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Rodel Holdings Inc filed Critical Rodel Holdings Inc
Priority to JP14787099A priority Critical patent/JP3425894B2/en
Publication of JP2000071168A publication Critical patent/JP2000071168A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3425894B2 publication Critical patent/JP3425894B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
  • Treatments Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、半導体デバイス等の
加工品の表面を平坦化する方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for flattening the surface of a processed product such as a semiconductor device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の加工品の研磨、平坦化(planariz
ing )の方法は、基質材料の選択に影響する様々な作業
条件にさらされる高分子基材又は研磨パッド等の製品に
より行われていた。例えば、研磨されている加工品の性
質、研磨速度ならびに圧力における変動、研磨作業の間
に生ずる温度上昇、および作業に用いる研磨スラリーの
性質が基材の選択に影響を与える。
2. Description of the Related Art Polishing and flattening (planariz) conventional products
ing) has been practiced with products such as polymeric substrates or polishing pads that are exposed to various operating conditions that affect the choice of substrate material. For example, the nature of the workpiece being polished, variations in polishing rate and pressure, the temperature rise that occurs during the polishing operation, and the nature of the polishing slurry used in the operation influences substrate selection.

【0003】前記従来の製品は一般的にその厚さ全体を
通して不均一な物理的性質を有する多重積層(multilay
er laminations) 又は複層基材(stratified substrate
s)から形成されている。半導体デバイスを研磨するため
広く用いられる典型的な複層パッドの例は、ポリテック
ス スープリーム(Politex Supreme )パッドで、デラ
ウェア州ニューアークのロデール社(Rodel Incorporat
ed)から市販されている。典型的なポリテックス スー
プリーム パッドはポリエステルフェルトから成る1mm
から2mm厚の堅固であるが弾力性のある多孔質底部層と
ポリウレタン結合材を含む数層から構成されている。約
0.05mmから 0.3mm厚の海綿状で弾力性のある微小多孔質
ウレタン層が底部層の上に積層されている。頂部層は垂
直方向の、傾斜の付いた細孔を有し、細孔の傾斜がパッ
ドの頂部に向かって狭くなっている垂直ウレタン構造(v
ertical urethane structures)から構成されている。頂
部層は極めて柔らかく、多孔質で弾力性がある。典型的
な研磨作業では、このような複層パッドの頂部層が急速
に磨耗する。頂部層が磨耗して後続の層が露出するにつ
れ、パッドの研磨特性が変化して不均一な研磨率をもた
らし、加工品表面における均質でない研磨特性を生ず
る。
The above conventional products generally have a multi-layout having non-uniform physical properties throughout their thickness.
er laminations) or stratified substrate
s). An example of a typical multi-layer pad that is widely used for polishing semiconductor devices is the Politex Supreme pad, available from Rodel Incorporat, Newark, Del.
ed) are commercially available. A typical Polytex Supreme pad is 1 mm made of polyester felt
Consists of a tough but elastic porous bottom layer from 2 to 2 mm thick and several layers containing polyurethane binder. about
A spongy, elastic microporous urethane layer of 0.05 mm to 0.3 mm thickness is laminated on top of the bottom layer. The top layer has vertical, sloping pores, with a vertical urethane structure (v with the slope of the pores narrowing toward the top of the pad.
ertical urethane structures). The top layer is extremely soft, porous and elastic. In a typical polishing operation, the top layer of such a multilayer pad wears rapidly. As the top layer wears and exposes subsequent layers, the polishing characteristics of the pad change resulting in uneven polishing rates, resulting in inhomogeneous polishing characteristics at the workpiece surface.

【0004】従来の高分子研磨パッドは、多くの場合、
重合と混合および最終パッド製品の切断と成形の不正確
な制御に起因する、品質のばらつきを有する。従って、
研磨されている加工品に与えられる表面品質、原料除去
率および平坦化率のような研磨特性がパッドバッチ間で
特に大きく変動する。
Conventional polymeric polishing pads are often
It has quality variations due to inaccurate control of polymerization and mixing and cutting and molding of the final pad product. Therefore,
Polishing characteristics, such as surface quality, raw material removal rate and planarization rate, imparted to the workpiece being polished vary significantly between pad batches.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】そこで、この発明は、
加工品の表面を均質に平坦化する方法を提供することを
課題とする。
Therefore, the present invention is
An object is to provide a method for uniformly flattening the surface of a processed product.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、この発明は次のような技術的手段を講じている。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention takes the following technical means.

【0007】この発明の加工品の表面を平坦化する方法
は、高分子マトリックスに複数の空隙スペースを有する
高分子微小エレメントを含浸して作業面および前記作業
面に隣接する副表面を有するようにした製品を作業環境
に接触させることにより、前記作業面に隣接して位置す
る高分子微小エレメントのシェルの少なくとも一部分が
開口され、前記開口された高分子微小エレメントが前記
副表面に埋め込まれた高分子微小エレメントよりも硬さ
が減じ、前記製品の作業面が再生するようにしている。
The method of flattening the surface of a work piece according to the present invention comprises impregnating a polymeric matrix with polymeric microelements having a plurality of void spaces so as to have a working surface and a sub-surface adjacent to said working surface. At least a part of the shell of the polymer microelements located adjacent to the work surface is opened by contacting the product with the working environment, and the opened polymer microelements are embedded in the sub-surface. The hardness is lower than that of the molecular microelements, and the working surface of the product is regenerated.

【0008】前記高分子微小エレメントのシェルが、前
記シェルの一部分の薄切り、研削、切断および孔明のい
ずれかにより開口されるものとすることができる。
The shell of the polymer microelement may be opened by slicing, grinding, cutting or punching a part of the shell.

【0009】前記作業面の近傍に位置する高分子微小エ
レメントが、そのシェルの少なくとも一部分が作業環境
により化学的に変化することにより、前記副表面に埋め
込まれた高分子微小エレメントよりも硬さが減じるよう
にすることができる。
The polymer microelements located in the vicinity of the work surface have a hardness higher than that of the polymer microelements embedded in the sub-surface because at least a part of the shell is chemically changed depending on the work environment. Can be reduced.

【0010】前記作業面の一部分に溝を付け、作業環境
と接触したときに剛性が減少するようにすることができ
る。
A groove may be formed in a part of the work surface so that the rigidity is reduced when the work surface is brought into contact with the work environment.

【0011】また、前記加工品は、半導体デバイスとす
ることができる。
The processed product may be a semiconductor device.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態を図面
を参照して説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0013】この発明の加工品の表面を平坦化する方法
は、高分子マトリックスに複数の空隙スペースを有する
高分子微小エレメントを含浸して作業面および前記作業
面に隣接する副表面を有するようにした製品を作業環境
に接触させることにより、前記作業面に隣接して位置す
る高分子微小エレメントのシェルの少なくとも一部分が
開口され、前記開口された高分子微小エレメントが前記
副表面に埋め込まれた高分子微小エレメントよりも硬さ
が減じ、前記製品の作業面が再生するようにしたもので
ある。
The method of flattening the surface of a work piece of the present invention comprises impregnating a polymeric matrix with polymeric microelements having a plurality of void spaces so as to have a working surface and a sub-surface adjacent to said working surface. At least a part of the shell of the polymer microelements located adjacent to the work surface is opened by contacting the product with the working environment, and the opened polymer microelements are embedded in the sub-surface. The hardness is lower than that of the molecular microelement, and the working surface of the product is regenerated.

【0014】添付図面を参照すると、全体的に同様の参
照数字が同様のエレメントを示しているが、図1〜3、
5〜9および11に10、110 、210 、310 および410 の
記号が付された、本発明に使用する製品の例が示されて
いる。
Referring to the attached drawings, generally like reference numerals indicate like elements, but FIGS.
Examples of products for use in the present invention are shown with the symbols 10, 110, 210, 310 and 410 in 5-9 and 11.

【0015】製品10は、ほぼ円形のシート又は研磨パッ
ド12であることが好ましく、図5および7で最も良く示
されている。当業者は、このパッド12は、必要に応じて
例えばほぼ方形、長方形あるいは任意の適切な形状とす
ることができるとわかるであろう。
Product 10 is preferably a generally circular sheet or polishing pad 12, best seen in FIGS. 5 and 7. One of ordinary skill in the art will appreciate that the pad 12 can be, for example, generally square, rectangular, or any suitable shape, if desired.

【0016】製品10等はそれ自体研磨パッドとして使用
できるし、あるいは、研磨スラリーが半導体デバイス、
シリコンデバイス、クリスタル、ガラス、セラミック、
高分子可塑材料、金属、石又は他の表面に所望の表面仕
上げを施すために使用される研磨作業の基材として用い
ることもできる。製品10等から成る研磨パッド12は、当
業者に周知で、市販で容易に入手できる潤滑油、冷却剤
および種々の研磨スラリーと共に用いることができる。
このようなスラリーの典型的な成分には、水やオイルの
ような液体媒体、酸化アルミニウム、炭化シリコン、二
酸化シリコン、酸化セリウムおよびガーネットのような
研磨剤、塩基、酸、塩、界面活性剤、または、加工品の
性質による他の薬剤、あるいはこれらの組み合わせが含
まれる。
The product 10 or the like can be used as a polishing pad itself, or a polishing slurry can be used as a semiconductor device,
Silicon device, crystal, glass, ceramic,
It can also be used as a substrate for polishing operations used to apply the desired surface finish to polymeric plastics, metals, stones or other surfaces. The polishing pad 12 comprising the product 10 and the like can be used with lubricating oils, coolants and various polishing slurries that are well known and readily available to those skilled in the art.
Typical components of such slurries include liquid media such as water or oil, abrasives such as aluminum oxide, silicon carbide, silicon dioxide, cerium oxide and garnet, bases, acids, salts, surfactants, Alternatively, it may include other agents, or combinations thereof, depending on the nature of the processed product.

【0017】製品10等は、例えば、ラッピング(lappin
g )、平坦化、研磨又は成形のような研磨作業により加
工品(図示せず)の表面(同じく図示せず)を変えるの
に有用である。研磨される加工品は好ましくは、例えば
水晶、シリコン、ガラス、電子および光学基板ならびに
高密度多層電子デバイスのような裂けやすい物質から成
るものとする。加工品は、ポリシリコン、熱酸化膜、お
よび金属材料の多重層から成る半導体デバイス(図示せ
ず)であり、各層は、その上にそれに続く層が付着され
る前に平坦化される。
The product 10 and the like are, for example, wrapping (lappin).
g), useful for modifying the surface (also not shown) of a workpiece (not shown) by a polishing operation such as planarization, polishing or molding. The workpieces to be polished should preferably consist of fragile materials such as quartz, silicon, glass, electronic and optical substrates and high density multilayer electronic devices. The work piece is a semiconductor device (not shown) consisting of multiple layers of polysilicon, thermal oxide, and metallic material, each layer being planarized before the subsequent layers are deposited thereon.

【0018】図1で最も良く示されているように、製品
10は好ましくは研磨および平坦化作業で典型的に用いら
れる水性流体スラリーを通さない高分子マトリックス14
から成る。高分子マトリックス 14 はウレタン、メラミ
ン、ポリエステル、ポリスルフォン、ポリビニールアセ
テート、弗化炭化水素等、ならびにこれらの類似物、混
合物、共重合体とグラフトから形成できる。当業者は研
磨作業の間における研削磨耗に対して十分な靱性と剛性
を備える他の任意の高分子も、本発明の精神と範囲に合
致する形で使用可能であることを理解するものと思われ
る。現在のところ好ましい形として、高分子マトリック
ス14はウレタン重合体から成る。ウレタン重合体は好ま
しくはコネチカット州ミドルベリーのユニローヤル ケ
ミカル社(Uniroyal Chemical Co. )から市販で入手で
きるアジプレン(Adiprene)種の生成物のようなポリエ
ーテル系ウレタンプレポリマー(polyether-based liqu
idurethane)から形成される。好ましいウレタンプレポ
リマー(liquid urethane)は重量比で約9から9.3%
のイソシアネート基(free isocyanate)を含有する。他
のイソシアネートを帯びる生成物およびプリポリマーも
本発明の精神と範囲に合致する形で使用可能である。
As best shown in FIG. 1, the product
10 is an aqueous fluid slurry impermeable polymeric matrix typically used in polishing and planarization operations 14
Consists of. The polymeric matrix 14 can be formed from urethanes, melamines, polyesters, polysulfones, polyvinyl acetates, fluorohydrocarbons, and the like, as well as their analogs, mixtures, copolymers and grafts. Those skilled in the art will appreciate that any other polymer that has sufficient toughness and rigidity against abrasive wear during the polishing operation can be used in a manner consistent with the spirit and scope of the present invention. Be done. In the presently preferred form, polymeric matrix 14 comprises a urethane polymer. The urethane polymer is preferably a polyether-based liquor such as a polyether-based urethane prepolymer, such as the product of the Adiprene species, which is commercially available from Uniroyal Chemical Co., Middlebury, Connecticut.
Idurethane). Preferred urethane prepolymer (liquid urethane) is about 9 to 9.3% by weight.
It contains the free isocyanate group. Other isocyanate bearing products and prepolymers can be used in a manner consistent with the spirit and scope of the present invention.

【0019】ウレタンプレポリマーは好ましくは多官能
アミン、ジアミン、トリアミン又はウレタン/尿素橋か
け網目中に存在するヒドロキシル/アミンのような多官
能ヒドロキシル化合物又は混合官能性化合物と反応して
尿素化学結合および硬化/橋かけ重合体網目の形成を可
能にするものであるものとする。現在のところ好ましい
ものとして、ウレタンプレポリマーは、ミシガン州アド
リアンのアンダーソンデベロップメント社(Anderson D
evelopment Co.)から生成物「Curene(R) 442 」
として市販で入手できる、4,4'−メチレン−ビス〔2−
クロロアニリン(chloroaniline) 〕(「MOCA」)と
反応している。
The urethane prepolymer preferably reacts with a polyfunctional hydroxyl compound or mixed functional compound such as a polyfunctional amine, diamine, triamine or hydroxyl / amine present in the urethane / urea crosslink network to form urea chemical bonds and It shall allow the formation of a cured / crosslinked polymer network. Presently preferred, urethane prepolymers are available from Anderson Development, Inc. of Adrian, Michigan.
Product "Curene (R) 442" from evelopment Co.)
Commercially available as 4,4'-methylene-bis [2-
Reacts with chloroaniline] (“MOCA”).

【0020】図1で最も良く示されるように、高分子マ
トリックス14には複数の高分子微小エレメント16が含浸
されている。好ましくは、少なくとも一部の高分子微小
エレメントが全体的に柔軟であるものとする。適切な高
分子微小エレメントには無機塩、砂糖と水溶性ガムおよ
び樹脂が含まれる。このような高分子微小エレメントの
例には、ポリビニールアルコール、ペクチン、ポリビニ
ールピロリドン(polyvinyl pyrrolidone )、ハイドロ
キシエチルセルローズ(hydroxyethylcellulose )、メ
チルセルローズ、ハイドロプロピルメチルセルローズ
(hydropropylmethylcellulose)、カーボキシメチルセ
ルローズ(carboxymethylcellulose)、ハイドロキシプ
ロピルセルローズ(hydroxypropylcellulose)、ポリア
クリル酸(polyacrylic acids )、ポリアクリルアミド
(polyacrylamides )、ポリエチレングリコール(poly
ethylene glycols)、ポリハイドロキシエーテルアクリ
ライト(polyhydroxyetheracrylites )、澱粉、マレイ
ン酸共重合体(maleic acid copolymers )、ポリエチレ
ンオキシド(polyethylene oxide)、ポリウレタン(po
lyurethanes )、およびそれらの組み合わせが含まれ
る。微小エレメント16は化学的に例えば分岐、ブロッキ
ング、および橋かけにより可溶性、膨張力および他の特
性を変えるように変性できる。
As best shown in FIG. 1, the polymeric matrix 14 is impregnated with a plurality of polymeric microelements 16. Preferably, at least some of the polymeric microelements are wholly flexible. Suitable polymeric microelements include inorganic salts, sugar and water soluble gums and resins. Examples of such polymeric microelements are polyvinyl alcohol, pectin, polyvinyl pyrrolidone, hydroxyethylcellulose, methylcellulose, hydropropylmethylcellulose, carboxymethylcellulose. ), Hydroxypropylcellulose, polyacrylic acids, polyacrylamides, polyethylene glycols
ethylene glycols), polyhydroxyetheracrylites, starch, maleic acid copolymers, polyethylene oxide, polyurethane (po)
lyurethanes), and combinations thereof. Microelements 16 can be chemically modified to alter solubility, swelling power, and other properties, such as by branching, blocking, and crosslinking.

【0021】現在のところ好ましい形として、高分子微
小エレメント16の各々は約 150μm以下の平均直径を有
し、さらに好ましくは、約10μm の平均直径を有するも
のとする。当業者は、微小エレメントの平均直径は変わ
る可能性があること、および同じ又は異なるサイズの微
小エレメント16或いは異なる微小エレメント16の混合物
を必要に応じて高分子マトリックス14に含浸できること
を理解できよう。
In the presently preferred form, each of the polymeric microelements 16 has an average diameter of less than or equal to about 150 μm, and more preferably, an average diameter of about 10 μm. Those skilled in the art will appreciate that the average diameter of the microelements can vary and that the polymeric matrix 14 can be impregnated with microelements 16 of the same or different sizes or a mixture of different microelements 16 if desired.

【0022】現在のところ好ましい形として、高分子微
小エレメント16の各々は約1μm から約 100μm の間隔
を置くものとする。好ましくは、高分子微小エレメント
16は実質的に高分子マトリックス14の全体にわたって高
剪断混合により均等に配分されるものとする。その結果
生じた複合混合物が反応ウレタン重合体の粘度が微小エ
レメントの高分子混合物との十分な調合を可能にするに
は大きくなり過ぎる前に従来のモールドに移される。当
業者は、種々の熱硬化性プラスチック及び硬化剤により
異なる温度で低粘度領域(window)が変化する可能性が
あることを理解できよう。この結果生じた混合物はモー
ルド中で約15分にわたってゲル化される。ゲル化時間は
温度、並びに高分子マトリックス及び微小エレメントの
選択のような要因に基づき変化することがある。混合物
は次いで約 200〜225 °Fで約4〜6時間にわたって硬
化され、室温(約70°F)まで冷却される。硬化温度は要
因の中で特に高分子マトリックスおよび用いられる微小
エレメントのタイプによって変化し得る。
In the presently preferred form, each of the polymeric microelements 16 is spaced from about 1 μm to about 100 μm. Preferably, the polymer microelement
The 16 should be evenly distributed by high shear mixing substantially throughout the polymeric matrix 14. The resulting composite mixture is transferred to a conventional mold before the viscosity of the reactive urethane polymer becomes too large to allow adequate blending with the polymeric mixture of microelements. Those skilled in the art will appreciate that different thermosetting plastics and curing agents can change the low viscosity window at different temperatures. The resulting mixture gels in the mold for about 15 minutes. Gel time may vary based on factors such as temperature and the choice of polymeric matrix and microelements. The mixture is then cured at about 200-225 ° F for about 4-6 hours and cooled to room temperature (about 70 ° F). The curing temperature may vary depending on, among other factors, the polymeric matrix and the type of microelement used.

【0023】この結果生じた製品10はモールドから取り
出されて切断、薄切り等の作業で所望の厚さにされ、次
いで整形されて研磨パッド12を形成する。当業者は、成
形された混合物が切断、薄切りその他の作業で本発明に
従い必要に応じて任意の厚さ又は形状に加工され得るこ
とを理解できよう。
The resulting product 10 is removed from the mold, cut, sliced, or the like to a desired thickness and then shaped to form the polishing pad 12. One of ordinary skill in the art will appreciate that the shaped mixture can be cut, sliced or otherwise processed according to the present invention to any thickness or shape as desired.

【0024】目的とする用途又は作業により、少なくと
も一部の高分子微小エレメント16の形状が図1で示され
るように、全体的に球状となることがある。好ましく
は、このような微小球体は中空で、各球体が約 0.1μm
の厚さを持つシェルを有するものとする。
Depending on the intended use or operation, at least some of the polymeric microelements 16 may have an overall spherical shape, as shown in FIG. Preferably, such microspheres are hollow, with each sphere having a diameter of about 0.1 μm.
Shall have a shell with a thickness of.

【0025】図1で最も良く示されるように、各高分子
微小エレメント16はその中に空隙スペース22を有する。
少なくともいくつかの高分子微小エレメント16は、好ま
しくは、図3で最も良く示されるように、その中に複数
の空隙スペース22を有する。各空隙スペース22が全体的
に大気圧より高い圧力のガスを含み、高分子マトリクッ
ス14の作業面18および副表面24の双方で、微小エレメン
ト 16'、16それぞれの構造的保全の維持を助けるように
している。
As best shown in FIG. 1, each polymeric microelement 16 has a void space 22 therein.
At least some of the polymeric microelements 16 preferably have a plurality of void spaces 22 therein, as best shown in FIG. Each void space 22 generally contains gas at a pressure greater than atmospheric pressure to help maintain the structural integrity of each of the microelements 16 ′, 16 at both the working surface 18 and the sub-surface 24 of the polymeric matrix 14. I have to.

【0026】高分子微小エレメントは図11で最も良く
示されるように、浸透可能又は孔明け可能のシェル20を
有することができ、それにより微小エレメント16’内の
空隙スペース22が作業環境に対して開口する。
The polymeric microelements may have a permeable or pierceable shell 20, as best shown in FIG. 11, so that the void space 22 within the microelement 16 'is relative to the working environment. Open.

【0027】図1で最も良く示されるように、製品10の
好ましい例は、作業面18に位置する少なくとも一部の高
分子微小エレメント16' が作業環境(図示せず)又は研
磨スラリーと接触すると軟化する。例えば、メチルセル
ローズのような水溶性セルローズエーテルは水性研磨ス
ラリーの水分と接触するや否や溶解する。
As best shown in FIG. 1, a preferred example of product 10 is one in which at least some polymeric microelements 16 'located on work surface 18 come into contact with a work environment (not shown) or an abrasive slurry. Soften. For example, water soluble cellulose ethers such as methyl cellulose dissolve as soon as they come into contact with the water of the aqueous polishing slurry.

【0028】図1で最も良く示されるように、他の好ま
しい例において、作業面18に位置する少なくとも一部の
高分子微小エレメント16' が作業環境と接触すると直ち
に膨張する。例えば、長連鎖セルローズエーテルは水性
研磨スラリーの水分と接触するや否や膨張する。
In another preferred embodiment, as best shown in FIG. 1, at least some of the polymeric microelements 16 'located on the work surface 18 expand upon contact with the work environment. For example, long chain cellulose ether swells as soon as it comes into contact with the water of the aqueous polishing slurry.

【0029】製品10は図1〜3で最も良く示されるよう
に、作業面18およびそれに隣接する副表面24を有する。
好ましくは、作業面18は約5μm から約60μm の厚さ
とする。製品10の厚さは作業面18の主要平面(図示せ
ず)に対して総体的に垂直な方向で好ましくは約 300μ
m と約 400μm の間にあるものとする。
Product 10 has a working surface 18 and an adjoining minor surface 24, as best shown in FIGS.
Preferably, working surface 18 has a thickness of about 5 μm to about 60 μm. The thickness of product 10 is preferably about 300μ in a direction generally perpendicular to the major plane of work surface 18 (not shown).
It shall be between m and approximately 400 μm.

【0030】本発明の長所は、製品10が作業環境と接触
した時、製品10の作業面18における高分子微小エレメン
ト16’が開口して副表面24に埋め込まれた高分子微小エ
レメント16よりも硬さが減じることにある。さらに、硬
さが減じた高分子微小エレメント16’は硬さが減じた微
小エレメントを取り巻く高分子マトリックス14の一部分
15に対する支持力が減り、それにより高分子マトリック
スのその周囲部分15の有効硬度を減ずる。従って、作業
面18が全体的に副表面24より柔らかい状態で、少なくと
も2つのレベルの硬度が製品10で作られる。
An advantage of the present invention is that the polymeric microelements 16 'on the working surface 18 of the product 10 are open and embedded in the sub-surface 24 when the product 10 is in contact with the working environment. Hardness is reduced. In addition, the reduced hardness polymer microelement 16 'is a portion of the polymer matrix 14 surrounding the reduced hardness microelement.
The bearing capacity for 15 is reduced, thereby reducing the effective hardness of its surrounding portion 15 of the polymeric matrix. Thus, at least two levels of hardness are created in the product 10 with the working surface 18 generally softer than the sub-surface 24.

【0031】本発明の別の長所は、加工品の表面又は作
業環境との接触によるような形で製品の作業面18が磨耗
するにつれ、作業面18に直接隣接する副表面24が新しい
作業面となり、2つの硬度レベルが継続的に再生され、
このことが加工品のより均一で一貫した研磨およびパッ
ド12のより均一な磨滅を可能にすることにある。
Another advantage of the present invention is that the sub-surface 24 immediately adjacent to the work surface 18 is a new work surface as the work surface 18 of the product wears, such as by contact with the surface of the work piece or the work environment. And the two hardness levels are continuously reproduced,
This allows for more uniform and consistent polishing of the workpiece and more uniform wear of the pad 12.

【0032】以下、製品10の具体例について説明する。
なお、この発明は、以下の例に限定されない。
A specific example of the product 10 will be described below.
The present invention is not limited to the following examples.

【0033】〔製品の具体例1〕高分子マトリックス
は、約 150°F で、 2997 gのユニローヤル アジプレ
ンL−325 (Uniroyal Adiprene L-325 )ポリエーテル
系ウレタンプレポリマーを768gの「Curene(R) 4
42 」(4,4'−メチレン−ビス〔2−クロロアニリン〕
「MOCA」)と混合することで調整された。この温度
で、ウレタン/多官能アミン混合物は約 2.5分のポット
ライフ(pot life)(「低粘度領域」)を有する。
[Specific Example 1 of Product] The polymer matrix was about 150 ° F., and 2997 g of Uniroyal Adiprene L-325 polyether urethane urethane prepolymer was added to 768 g of "Curene (R)". ) Four
42 "(4,4'-methylene-bis [2-chloroaniline]
"MOCA"). At this temperature, the urethane / polyfunctional amine mixture has a pot life ("low viscosity range") of about 2.5 minutes.

【0034】この低粘度領域の間、大気圧より大きい圧
力のガスを含む空隙スペースを有するエクスパンセル
551 DE(Expancel 551 DE )中空高分子微小球体69g
が、高分子混合物とロデール社(Rodel Inc.)の高速剪
断調合および混合装置を用いて微小球体を高分子混合物
中に全体的に均一に配分するため 3450 rpm で調合さ
れ、混合物が低粘度領域の間に従来のモールドに移さ
れ、ゲル化のため15分間放置された。
Expancel having a void space containing gas at a pressure greater than atmospheric pressure during this low viscosity region
551 DE (Expancel 551 DE) Hollow Polymer Microsphere 69g
Was blended at 3450 rpm to distribute the microspheres evenly throughout the polymer blend using the polymer blend and the high speed shear blending and mixing equipment of Rodel Inc. In the meantime it was transferred to a conventional mold and left for 15 minutes for gelling.

【0035】そのモールドが次いでコッホ オーブン社
(Koch Oven Corporation )から市販で入手できるよう
な、硬化オーブン内に置かれた。混合物はオーブンで約
200°F において約5時間にわたり硬化された。硬化後
にオーブンへの電力が遮断され、成形された製品10の温
度が約70°F (室温)になるまで混合物がオーブンで約
4〜6時間にわたって放冷された。成形製品は次いで研
磨パッドを形成するため切断された。その結果生じた研
磨パッド12の微小球体間の平均距離は約75μmと約 300
μm の間にあると思われる。
The mold was then placed in a curing oven, such as is commercially available from Koch Oven Corporation. Mix the mixture in the oven
Cured at 200 ° F for about 5 hours. After curing, the power to the oven was shut off and the mixture was allowed to cool in the oven for about 4-6 hours until the temperature of the molded article 10 was about 70 ° F (room temperature). The molded product was then cut to form a polishing pad. The resulting average distance between the polishing pad 12 microspheres was about 75 μm and about 300 μm.
It seems to be between μm.

【0036】図4に示されるように、約1mmの間隔の模
様又はチップを有する典型的な半導体デバイスを平坦化
するためパッドが用いられた時、平坦化率(μm -1) は
エクスパンセル(Expancel)微小球体が埋め込まれた20
ミル厚のウレタンパッド(四角の記号で示す)につい
て、微小球体を持たない同様のウレタンパッド(丸の記
号で示す)の4倍大きい。換言すれば、図4は本発明に
従う微小エレメントが埋め込まれたウレタンパッドを用
いると、微小エレメントを持たないウレタンパッドの4
倍早くデバイスが平坦化されることを示す。
As shown in FIG. 4, when a pad is used to planarize a typical semiconductor device having patterns or chips spaced about 1 mm apart, the planarization factor (μm −1 ) is Expancelcell. (Expancel) 20 with embedded microspheres
For a mil-thick urethane pad (indicated by a square symbol), it is four times larger than a similar urethane pad without microspheres (indicated by a circle symbol). In other words, FIG. 4 shows that when the urethane pad in which the microelement according to the present invention is embedded is used, the urethane pad without the microelement is
Shows that the device is planarized twice as fast.

【0037】図10に示されるように、成形された製品
の比重は微小球体の流量が増加するにつれて減少する。
一般的に、パッドの比重が約0.75から約0.8 であること
が好ましいが、これはエクスパンセル(Expancel)微小
球体の流量毎分約53g に相当する。
As shown in FIG. 10, the specific gravity of the molded product decreases as the flow rate of the microspheres increases.
Generally, it is preferred that the specific gravity of the pad be from about 0.75 to about 0.8, which corresponds to a flow rate of Expancel microspheres of about 53 g / min.

【0038】〔製品の具体例2〕高分子マトリックスが
2997 gのユニローヤル アジプレン L−325 (Unir
oyal Adiprene L-325 )ウレタンを 768gの「Cure
ne(R) 442 MOCA」と混合し、ウレタンポリマー
をペンシルバニア州アレンタウンのエアー プロダクツ
アンド ケミカルズ社(Air Products and Chemicals
Corporation)から市販で入手できる、部分的にアセチ
レートされたポリビニールアルコール粉末87gと高速剪
断調合することで調整された。低粘度領域の間(2.5
分)、混合物が例1の製品のそれと同様の仕方でモール
ドに注入され、ゲル化の上でオーブン約225 °F で約6
時間にわたり硬化され、室温になるまでさまされた。ウ
レタンのアミン基(MOCA amino groups)との遙に速い反
応の故に、基本的にポリビニールアルコールのOH基と
ウレタンプレポリマーのイソシアネート基にいかなる反
応も発生していないと思われる。
[Specific Example 2 of Product] The polymer matrix is
2997 g of Uniroyal Adiprene L-325 (Unir
oyal Adiprene L-325) Urethane of 768g "Cure
ne (R) 442 MOCA "and mixed the urethane polymer with Air Products and Chemicals of Allentown, PA.
Was prepared by high speed shear compounding with 87 g of partially acetylated polyvinyl alcohol powder commercially available from Corporation. During low viscosity range (2.5
Min), the mixture was poured into a mold in a manner similar to that of the product of Example 1 and gelled to about 6 in an oven at about 225 ° F.
It was cured over time and allowed to reach room temperature. Because of the much faster reaction with urethane amine groups (MOCA amino groups), it seems that basically no reaction has occurred between the OH groups of the polyvinyl alcohol and the isocyanate groups of the urethane prepolymer.

【0039】〔製品の具体例3〕高分子マトリックスが
3625 gのアジプレン L−213 (Adiprene L-213)を
930gの「Curene(R) 442 MOCA」と混合す
ることで例1のそれと同様の仕方で調製された。低粘度
領域の間(約2.5 分)、ニューヨーク州タッカホーのフ
リーマン インダストリー社(Freeman Industries In
c. )から市販で入手できる、ペクチン粉末58gがウレ
タンポリマーと高速剪断調合されてペクチン粉末をウレ
タン混合物全体に均一に配分した。低粘度領域の間(2.
5 分)、この結果生じたウレタン/ペクチン混合物が例
1で示されたものと同様の仕方でモールドに注入され、
ゲル化の上で約 225°F で約6時間にわたり硬化され、
さまされ、処理された。
[Specific Example 3 of Product] The polymer matrix is
3625 g of Adiprene L-213
Prepared in a manner similar to that of Example 1 by mixing with 930 g of "Curene (R) 442 MOCA". During the low viscosity region (approximately 2.5 minutes), Freeman Industries In, Tuckahoe, NY
58 g of pectin powder, commercially available from c.), was high speed shear compounded with the urethane polymer to evenly distribute the pectin powder throughout the urethane mixture. During low viscosity range (2.
5 minutes), the resulting urethane / pectin mixture was poured into a mold in a manner similar to that shown in Example 1,
Cured on gel at about 225 ° F for about 6 hours,
It was cooled down and processed.

【0040】〔製品の具体例4〕高分子マトリックスが
2997 gのアジプレン L−325 (Adiprene L-325)を
ニュージャージー州パリシパニーのバスフ ケミカルズ
社(BASF Chemicals Corp.)又はニュージャージー州ウ
エインのジーエーエフ ケミカルズ社(GAF Chemicals
Corp. )から市販で入手できる、65gのポリビニールピ
ロリドン粉末と約30 秒間混合して均質の調合物を作る
ことで調製された。「Curene(R) 442MOCA」
(768 g)が約 212〜228 °F の温度で溶かされ、ウレ
タン/ポリビニールピロリドン混合物と高速剪断調合さ
れ低粘度領域の間、すなわち、2.5分が経過する前にモ
ールドに注入された。この結果生じた混合物が例1で示
されたものと同様の仕方でゲル化の上、約 225°F で約
6時間にわたり加熱されてさまされ、研磨パッドの形に
切断された。
[Specific Example 4 of Product] The polymer matrix
2997 g of Adiprene L-325 was added to BASF Chemicals Corp. of Parisipani, NJ or GAF Chemicals of Wayne, NJ.
It was prepared by mixing with 65 g of polyvinylpyrrolidone powder commercially available from Corp.) for about 30 seconds to make a homogeneous formulation. "Curene (R) 442 MOCA"
(768 g) was melted at a temperature of about 212 ° -228 ° F. and was fast shear compounded with the urethane / polyvinylpyrrolidone mixture and poured into the mold during the low viscosity region, ie before 2.5 minutes had elapsed. The resulting mixture was gelled in a manner similar to that shown in Example 1, heated at about 225 ° F for about 6 hours, and then cut into polishing pads.

【0041】〔製品の具体例5〕高分子マトリックスが
3625 gの「Adiprene L-213」を 930gの「Curen
e(R) 442 MOCA」と混合することで調製された。低
粘度領域の間、65gの白色、自由流動性を持つハイドロ
キシエチルセルローズ(hydroxyethylcellulose)〔コ
ネチカット州ダンベリーのユニオン カーバイド ケミ
カルズアンド プラスティック社(Union Carbide Chem
icals and Plastics Corp.)から市販で入手できる〕が
ウレタン混合物と調合された。ハイドロキシエチルセル
ローズ(hydroxyethylcellulose )は有機溶剤中で不溶
性であるが、温水又は冷水中で溶解する。複合混合物が
次いで例1に示されたものと同様の仕方で処理された。
[Product Example 5] The polymer matrix
3625 g of "Adiprene L-213" and 930 g of "Curen"
e (R) 442 MOCA ". 65 g of white, free-flowing hydroxyethylcellulose in the low viscosity range [Union Carbide Chem of Danbury, Connecticut]
commercially available from icals and Plastics Corp.) was blended with the urethane mixture. Hydroxyethylcellulose is insoluble in organic solvents but dissolves in warm or cold water. The complex mixture was then processed in a manner similar to that shown in Example 1.

【0042】図5〜9で最も良く示される別の例におい
て、製品10の作業面18はさらに凹面および/又は凸面部
分又は加工構造28を備えるミニ又はマクロサイズのパタ
ーン又は溝26を設けることができる。溝26は作業面18の
少なくとも一部分に作業面18を機械加工、浮彫り、ター
ニング、研磨、模写およびレーザ加工のような機械的溝
付け法により形成できる。当業者は、溝26が例えばエッ
チングのような種々の他の機械的又は化学的方法により
形成できることを理解できよう。
In another example, best shown in FIGS. 5-9, the working surface 18 of the article 10 may further be provided with a mini or macro sized pattern or groove 26 with concave and / or convex portions or textured structures 28. it can. The grooves 26 can be formed in at least a portion of the work surface 18 by mechanical grooving methods such as machining, embossing, turning, polishing, copying and laser machining. Those skilled in the art will appreciate that the groove 26 can be formed by various other mechanical or chemical methods, such as etching.

【0043】作業面18を溝付けすることにより、50%ま
で又はそれ以上の表面を露出して研磨の間における滓の
除去を容易にすることができる。これに加えて、作業面
18の溝付けは微小エレメント16’が作業環境に対して露
出する数を増やすことで研磨作用を強化する。溝26は必
要に応じて様々のパターン、輪郭、溝、渦巻き、半径、
ドット、又は他の任意の形状で形成できる。パッド12の
作業面18を溝付けすることは、微小規模で一連の硬度変
化を付けることになる。例えば、加工構造28は、より硬
い副表面24に加えて硬いコアと柔らかい外表面を持つ円
錐又は穂先を形成するように成形できる。
Grooving the working surface 18 can expose up to 50% or more of the surface to facilitate removal of slag during polishing. In addition to this, the work surface
Grooving 18 enhances the polishing action by increasing the number of exposed microelements 16 'to the working environment. Grooves 26 can have various patterns, contours, grooves, spirals, radii,
It can be formed in dots or any other shape. Grooving the working surface 18 of the pad 12 results in a series of hardness changes on a microscale. For example, the textured structure 28 may be shaped to form a cone or tip with a hard core and a soft outer surface in addition to the harder subsurface 24.

【0044】好ましくは、加工構造28は約 0.1mmから約
10mmの間の距離で間隔をあけ、約1mmと約10mmとの
間の深さを有する。一般的に、加工構造28が第1の寸法
(first dimension) で高分子微小エレメント16の平均直
径の約1000倍よりも小さい長さを有することが好まし
い。加工構造28が高分子微小エレメント16の平均直径の
約2000倍よりも小さい深さを有することも好ましい。
Preferably, working structures 28 are spaced at a distance of between about 0.1 mm and about 10 mm and have a depth of between about 1 mm and about 10 mm. Generally, the work structure 28 has a first dimension.
It is preferred to have a length in the (first dimension) that is less than about 1000 times the average diameter of the polymeric microelements 16. It is also preferred that the textured structure 28 have a depth less than about 2000 times the average diameter of the polymeric microelements 16.

【0045】図5と6で最も良く示されるように、作業
面18は約1000μm と5mmの間の幅を有する加工構造28を
含むミニサイズの溝を備えることができる。図5と6で
示されるミニサイズの溝は偏心円パターンであるもの
の、当業者はミニサイズの溝が上述したものを含む渦巻
きその他のパターンとなり得ることを理解できよう。
As best shown in FIGS. 5 and 6, the working surface 18 can be provided with mini-sized grooves containing a working structure 28 having a width between about 1000 μm and 5 mm. Although the mini-sized grooves shown in FIGS. 5 and 6 are eccentric patterns, those skilled in the art will appreciate that mini-sized grooves can be spiral or other patterns, including those described above.

【0046】図7と8で最も良く示されるように、作業
面18はその各々が約5mmより大きい幅を有する加工構造
28を含むマクロサイズの溝を備えることができる。図7
と8で示されるように、ミニサイズの溝は全体的に方形
の格子であるものの、当業者はミニサイズの溝が必要に
応じて上述したものを含む任意のパターンで形成できる
ことを理解できよう。
As best shown in FIGS. 7 and 8, working surface 18 is a machined structure each having a width greater than about 5 mm.
Macro-sized grooves including 28 can be provided. Figure 7
Although the mini-sized grooves are generally rectangular grids, as shown at 8 and 8, those skilled in the art will appreciate that the mini-sized grooves can be formed in any pattern, including those described above, if desired. .

【0047】マクロサイズの溝およびミニサイズの溝は
浮彫り、ターニング、研磨、模写およびレーザ加工のよ
うな典型的機械加工法および当業者に周知の様々な他の
方法により形成できる。
Macro-sized and mini-sized grooves can be formed by typical machining methods such as relief, turning, polishing, copying and laser machining, and various other methods known to those skilled in the art.

【0048】〔製品の具体例6〕標準的旋盤および単一
先端工具を用いて、円形および方形格子パターンそれぞ
れを、旋盤又はフライス盤の回転板に真空装着された作
業面18の上に重ね合わせることにより、図5から8の示
す作業面18が切削された。組合せ切削工具(ganged cut
ting tools) あるいはぎざぎさ歯(serrated teeths )
が定間隔に付けられた特注切削コーム(combs )を有す
る従来のフライス盤が、作業面18を所望のパターンに加
工するのに用いられた。
Product Example 6 Using a standard lathe and a single tip tool, overlaying circular and square grid patterns, respectively, on a work surface 18 vacuum mounted to the lathe or milling machine rotary plate. Thus, the working surface 18 shown in FIGS. 5 to 8 was cut. Ganged cut
ting tools) or serrated teeth
A conventional milling machine with custom-made cutting combs spaced at constant intervals was used to machine work surface 18 into the desired pattern.

【0049】図5に最も良く示されているように、環状
のミニサイズの溝が研磨パッドに付けられて 1.397mm
(0.055 ″)のピッチを有する溝を形成し、それぞれの
溝は 0.356mm(0.014 ″)の深さを有する。溝の形状は
図6に示されるように、パッドの内径に向かって60度の
傾斜を持つのこ歯ねじ形状(buttress thread )であ
る。
As best shown in FIG. 5, an annular mini-sized groove was attached to the polishing pad to provide a 1.397 mm
Grooves having a pitch of (0.055 ″) are formed, each groove having a depth of 0.356 mm (0.014 ″). The shape of the groove is a buttress thread having an inclination of 60 degrees toward the inner diameter of the pad, as shown in FIG.

【0050】図7と8に示されている方形格子マクロサ
イズの溝28は、水平フライス盤上で加工されて、幅 0.8
13mm(0.032 ″)および深さ 0.635mm(0.025 ″)の溝
を持つ複数の方形を作り、この溝によって 6.35 mm(0.
025 ″)の加工構造28が定められる。
The square grid macro-sized grooves 28 shown in FIGS. 7 and 8 are machined on a horizontal milling machine and have a width of 0.8.
Make multiple squares with grooves of 13mm (0.032 ″) and depth of 0.635mm (0.025 ″), which allow 6.35mm (0.
025 ″) processing structure 28 is defined.

【0051】図9で最も良く示されるように、作業面18
は炭酸ガスレーザの使用により生じた、約1000μm と5
mmの間にある幅を有する加工構造28を含むミニサイズの
溝を備えることもできる。好ましくは、ミクロサイズの
溝は作業面18上の砕片パターンの形状で作られるものと
する。ここで定義する「砕片パターン(fractal Patter
n )」とは、加工構造が相互に異なる反復加工構造を有
する反復パターンを意味する。砕片パターンは、コッホ
アイランド アンド レイク(Koch Island& Lake)
砕片パターンのゴスパーアイランド(Gosper Island )
変形(「Gosperpattern」)(図9に示される)のよう
な確定的又は非確定的数学的式(mathematical formula
s) により作ることができる。適切な砕片モデルには円
形、球形およびスイスチーズ トレマス(tremas)がふ
くまれるものの、当業者は必要に応じて本発明に従い他
の適切な砕片パターンが使用できることを理解できよ
う。好ましくは、砕片パターンは雑然とした(chaotic)
又はランダムな形とする。
As best shown in FIG. 9, work surface 18
Is about 1000 μm and 5 generated by using carbon dioxide laser.
It is also possible to provide a mini-sized groove containing a working structure 28 with a width lying between mm. Preferably, the micro-sized grooves are made in the form of a debris pattern on the work surface 18. The "fractal Patter" defined here
n) ”means a repetitive pattern having repetitive processed structures in which the processed structures are different from each other. The debris pattern is Koch Island & Lake
Debris pattern Gosper Island
Deterministic or non-deterministic mathematical formulas such as transformations (“Gosper pattern”) (shown in FIG. 9)
s). Suitable fragment models include circular, spherical and Swiss cheese tremas, but those skilled in the art will appreciate that other suitable fragment patterns may be used in accordance with the present invention as needed. Preferably, the debris pattern is chaotic
Or use a random shape.

【0052】〔製品の具体例7〕図9で最も良く示され
るように、溝又はミニサイズの溝は 100ワットの連続波
出力を有する典型的な炭酸ガスレーザを用いて研磨パッ
ド12に加工された。電力定格、出力およびビーム焦点は
約 0.458mm(0.018 ″)の深さと約 0.127mm(0.005
″)以下の幅を持つ溝を切削するように選択された。
ミニサイズの溝は上述したコッホアイランド アンド
レイク(Koch Island & Lake)砕片パターンのゴスパー
アイランド(Gosper Island )変形であった。砕片パ
ターン像はレーザビームの動きを制御してパッド12の作
業面18に砕片パターンを形成する従来のコンピューター
の数値制御装置へ電子的に読み込まれ、プログラムされ
た。気体痕の蓄積を防ぐために、接着遮蔽物(adhesive
mask )がパッド上に置かれた。この接着遮蔽物は同時
に、溝の縁に溶着する付随マイナー(attendant minor
)も減少させた。
Product Example 7 As best shown in FIG. 9, grooves or minisize grooves were machined into polishing pad 12 using a typical carbon dioxide laser with a continuous wave output of 100 watts. . The power rating, power and beam focus are approximately 0.458 mm (0.018 ″) deep and approximately 0.127 mm (0.005 mm) deep.
″) Selected to cut a groove having a width of
The mini-sized groove is the Koch Island and
It was a Gosper Island variant of the Lake (Koch Island & Lake) fragment pattern. The debris pattern image was electronically read and programmed into a conventional computer numerical controller that controlled the movement of the laser beam to form a debris pattern on the working surface 18 of the pad 12. To prevent the accumulation of gas traces, an adhesive shield (adhesive
mask) was placed on the pad. At the same time, this adhesive shield also adheres to the edges of the groove.
) Also decreased.

【0053】別の方法として、又は追加的に、ミニサイ
ズの溝を形成するために、隔離「メサ(mesa)」パター
ンを作業面18に浮き彫りすることができる。例えば、従
来の30 トンプレス機を用いて約 25 トンの圧力を加
え、パッド12の作業面18にミニサイズの溝を浮き彫りす
ることが出来る。浮き彫り効果を強化するため、熱を加
えることができる。
Alternatively, or additionally, an isolating "mesa" pattern can be embossed on the work surface 18 to form mini-sized grooves. For example, a conventional 30 ton press can be used to apply about 25 tons of pressure to emboss a mini-sized groove on the working surface 18 of the pad 12. Heat can be applied to enhance the relief effect.

【0054】本発明に従う製品10以下を利用する、半導
体デバイスの表面を平坦化する本発明に従う方法が一般
的に以下で説明される。
The method according to the invention for planarizing the surface of a semiconductor device, which makes use of the article 10 or less according to the invention, is generally described below.

【0055】図1〜3において、本方法は一般的に高分
子マトリックス14を備える製品10又は110 を設ける初期
段階を具備する。高分子マトリックス14は複数の高分子
微小エレメント16が含浸されている。高分子マトリック
ス14を設け、マトリックス14に微小エレメント 16 を含
浸する段階の詳細は上述されており、そのこれ以上の論
議は不必要であると考えられ、際限がないと思われる。
好ましくは、製品10又は110 の作用面18は溝付けされ、
加工構造28を形成して拡大された作業面を設け、作業面
が全体的に平坦であれば通常は露出されない微小エレメ
ントを作業環境に対して露出するものとする。
1-3, the method generally comprises the initial step of providing an article 10 or 110 comprising a polymeric matrix 14. The polymer matrix 14 is impregnated with a plurality of polymer microelements 16. Details of the steps of providing the polymeric matrix 14 and impregnating the matrix 14 with the microelements 16 have been described above, and further discussion is considered unnecessary and appears to be endless.
Preferably, the working surface 18 of the product 10 or 110 is grooved,
It is assumed that the working structure 28 is formed to provide an enlarged work surface, and if the work surface is entirely flat, the microelements that are not normally exposed are exposed to the work environment.

【0056】本方法は製品10又は110 の作業面18の少な
くとも一部分を、製品10又は110 の作業面18における高
分子微小エレメント16’が隣接する副表面24に位置する
高分子微小エレメント16よりも硬さが減じるように作業
環境に接触させる段階をさらに具備する。例えば作業面
18の近傍に位置する少なくとも一部の高分子微小エレメ
ント16のシェル20の一部分がその一部分を薄切り、研
削、切断および孔明けのうち少なくとも一つの方法によ
り、或いは化学的にシェル20の一部分を変化又は軟化す
ることにより開口され、作業面18の高分子微小エレメン
ト16’の一部分を副表面24に位置する微小エレメント16
より硬さが減ずるようにする。どのようにして作業面18
における高分子エレメント16’の硬さが減らせ得るかに
関する詳細は上述されており、そのこれ以上の論議は不
必要であると考えられ、際限がないと思われる。
The method provides that at least a portion of the working surface 18 of the product 10 or 110 is more than the polymeric microelement 16 located on the sub-surface 24 adjacent to the polymeric microelement 16 'on the working surface 18 of the product 10 or 110. The method further comprises the step of contacting the work environment so as to reduce the hardness. Work surface
A portion of the shell 20 of at least a portion of the polymeric microelements 16 located in the vicinity of 18 changes the portion of the shell 20 by at least one of slicing, grinding, cutting and punching the portion. Alternatively, the microelement 16 is opened by softening, and a part of the polymer microelement 16 'of the working surface 18 is located on the sub-surface 24.
Try to reduce the hardness. How to work surface 18
Details regarding whether the hardness of the polymeric element 16 'can be reduced in the above are considered to be unnecessary and without further discussion, which is considered further.

【0057】本方法は半導体デバイス(図示せず)の表
面(同様に図示せず)を製品の作業面18の少なくとも一
部分に、半導体デバイスの表面が十分に平坦化されるよ
うに接触される段階をさらに具備する。製品10又は研磨
パッド12は当業者に周知のような従来の研磨機に取り付
けられる。好ましくは、作業面18は平坦化される半導体
デバイスの表面に全体的に平行に向けられ、例えば、必
要に応じて半導体デバイスの表面を平坦化又は研削する
ように直線又は円形の摺動接触で動かされるものとす
る。
The method comprises the step of contacting a surface of a semiconductor device (not shown) (also not shown) with at least a portion of the work surface 18 of the product such that the surface of the semiconductor device is sufficiently planarized. Is further provided. The product 10 or polishing pad 12 is mounted on a conventional polishing machine as is well known to those skilled in the art. Preferably, the working surface 18 is oriented generally parallel to the surface of the semiconductor device to be planarized, for example with a linear or circular sliding contact to planarize or grind the surface of the semiconductor device as needed. Shall be moved.

【0058】パッド12の作業面18が半導体デバイスの表
面との摺動接触で研削されるにつれ、副表面24の一部分
が露出され、副表面24の微小エレメント16が研削される
か又は化学的な変化を受けるか、或いは軟化されて前に
研削された作業面に類似する物理的特性を有する新しい
作業面18を形成する。従って、半導体デバイスの表面と
接触する作業面18が実質的に連続して再生され、半導体
デバイスの表面に終始一貫した平坦化又は研磨作用を及
ぼす。
As the working surface 18 of the pad 12 is ground in sliding contact with the surface of the semiconductor device, a portion of the sub-surface 24 is exposed and the microelements 16 of the sub-surface 24 are ground or chemically. It undergoes a change or is softened to form a new work surface 18 having physical properties similar to the previously ground work surface. Thus, the working surface 18 in contact with the surface of the semiconductor device is substantially continuously regenerated, exerting a consistent planarization or polishing action on the surface of the semiconductor device throughout.

【0059】本発明に従う製品の作業面18を再生する本
発明に従う方法が一般的に以下で説明される。
The method according to the invention for reclaiming the work surface 18 of a product according to the invention is generally described below.

【0060】図11において、本方法は高分子マトリッ
クス14を備える製品410 又はパッド12を設け、マトリッ
クス14に複数の高分子微小エレメント16を含浸する初期
段階を具備する。製品10を形成する段階の詳細は上述さ
れており、そのこれ以上の論議は不必要であると考えら
れ、際限がないと思われる。
In FIG. 11, the method comprises the initial step of providing a product 410 or pad 12 with a polymeric matrix 14 and impregnating the matrix 14 with a plurality of polymeric microelements 16. The details of the steps of forming product 10 are described above and further discussion is considered unnecessary and appears to be endless.

【0061】本方法は作業面18の近傍に位置する少なく
とも一部の高分子微小エレメント16のシェル20の少なく
とも一部分を、開口した微小エレメント16' が副表面24
の微小エレメント16より硬さが減ずるように開口する段
階をさらに具備する。高分子微小エレメントを開口する
段階は微小エレメント16のシェル20各々の一部分を薄切
り、研削、切断および孔明けのうち少なくとも一つを備
えることができる。図11で最も良く示されるように、
作業面18における微小エレメント16’のシェル20はその
一部分が図11で断面で示されている組み合わせ(combi
ned)ポメルゲーション(pommelgation)および孔明け装
置30により孔明けできる。装置30は作業面18と微小エレ
メント16に孔明けするに十分な剛性を有する任意の材
料、例えばステンレススチール、アルミニウムその他の
金属から形成することができる。装置30は作業面18の近
傍に位置する高分子微小エレメント16のシェル20の少な
くとも一部分に孔を明ける複数の鋭い工具又は針32を備
える。
The present method comprises the step of opening at least a portion of the shell 20 of at least a portion of the polymeric microelements 16 located near the working surface 18 by the open microelements 16 '.
The micro element 16 of FIG. The step of opening the polymeric microelements may comprise at least one of slicing, grinding, cutting and punching a portion of each shell 20 of the microelements 16. As best shown in FIG.
The shell 20 of the microelement 16 'on the working surface 18 is a combination part of which is shown in section in FIG.
Ned can be drilled by pommelgation and drilling device 30. The device 30 can be formed from any material that is sufficiently rigid to drill the work surface 18 and the microelements 16, such as stainless steel, aluminum or other metal. The device 30 comprises a plurality of sharp tools or needles 32 that pierce at least a portion of the shell 20 of the polymeric microelement 16 located near the working surface 18.

【0062】針32に加えて、装置30は針32が作業面18に
深く孔明けし過ぎることを防ぐ、少なくとも一つの、好
ましくは複数のパッド34を備える。好ましくは、針32は
作業面18に約60μm の深さで孔を明けるものとするが、
当業者は装置30の孔明け深さが必要に応じて60μm から
増減する任意の深さをとり得ることが理解できよう。例
えば、60μm より大きな深さに達する作業面18に孔を明
けるため、長い針32を用いることができる。
In addition to the needle 32, the device 30 comprises at least one, and preferably a plurality of pads 34, which prevent the needle 32 from overdrilling the working surface 18. Preferably, the needle 32 pierces the working surface 18 at a depth of about 60 μm,
One of ordinary skill in the art will appreciate that the perforation depth of device 30 can be any depth up or down from 60 μm as needed. For example, a long needle 32 can be used to drill a hole in the working surface 18 that reaches a depth greater than 60 μm.

【0063】当業者は必要に応じて複数回数にわたって
微小エレメント16が開口され、又はパッド12が孔明けさ
れ得ることが理解できよう。
Those skilled in the art will appreciate that the microelements 16 can be opened or the pads 12 can be pierced as many times as needed.

【0064】別の例においては、作業面18の近傍に位置
する高分子微小エレメント16のシェル20の少なくとも一
部分が、作業面18における部分的に変化した高分子微小
エレメント16が副表面24に埋め込まれた高分子微小エレ
メント16より硬さが減ずるように作業環境により化学的
に変化又は軟化される。例えば、高分子微小エレメント
16は水を含む作業環境に接触した時に少なくとも一部分
が溶解するメチルセルローズ又は水酸化プロピルメチル
セルローズを備える水溶性セルローズエーテルから形成
できる。
In another example, at least a portion of the shell 20 of the polymeric microelement 16 located proximate to the work surface 18 has a partially modified polymeric microelement 16 at the work surface 18 embedded in the sub-surface 24. The polymer microelement 16 is chemically changed or softened by the working environment so that the hardness thereof is lower than that of the polymer microelement 16. For example, polymer microelements
16 can be formed from water-soluble cellulose ether with methylcellulose or propylmethylcellulose hydroxide that is at least partially soluble when contacted with a working environment containing water.

【0065】前述の説明から、本発明が半導体デバイス
のような加工品の表面を変化する製品、およびこのよう
な製品の作業面の一部分に位置する高分子微小エレンメ
ントの有効剛性を減少し、このような製品の作業面を再
生し、さらに半導体デバイスの表面をこのような製品を
利用して平坦化する方法を具備することが理解できる。
本製品は基板その他の加工品をより迅速かつ均一に研磨
又は平坦化するため使用できる。
From the foregoing description, the present invention reduces the effective stiffness of products that modify the surface of a workpiece, such as a semiconductor device, and polymeric microelements located on a portion of the work surface of such a product, It can be seen that the method comprises reclaiming the working surface of such a product and further planarizing the surface of the semiconductor device using such a product.
This product can be used to polish or planarize substrates and other processed products more quickly and uniformly.

【0066】上述例の広い発明的着想から逸脱すること
なく例に他の改変を加え得ることは当業者により認識さ
れよう。従って、本発明が開示された例に限定されず、
添付の特許請求範囲により定義される本発明の精神と範
囲内にあるすべての変更を包含する意図のあることが理
解される筈である。
It will be appreciated by those skilled in the art that other modifications can be made to the examples without departing from the broad inventive idea of the examples described above. Therefore, the present invention is not limited to the disclosed examples,
It is to be understood that all changes that come within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims are intended to be included.

【0067】[0067]

【発明の効果】この発明の加工品を平坦化する方法は、
上述のような構成を有しており、製品の作業面が再生
し、作業面が加工品と接触するにつれて大きく変化しな
いため、加工品の表面を均質に平坦化することができ
る。
The method of flattening a processed product according to the present invention comprises:
Since the work surface of the product is regenerated and does not significantly change as the work surface comes into contact with the processed product as described above, the surface of the processed product can be uniformly flattened.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明で使用する製品の略断面図。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a product used in the present invention.

【図2】 本発明で使用する製品の変更態様の略断面
図。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a modification of the product used in the present invention.

【図3】 本発明で使用する製品の変更態様の、製品作
業面における微小エレメントが作業環境に接した時に膨
張した状態を示す略断面図。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a modified state of the product used in the present invention, showing a state in which the microelements on the product work surface expand when they contact the work environment.

【図4】 典型的な半導体デバイスの表面における模様
間距離の関数としての平坦化率のグラフ。
FIG. 4 is a graph of planarization rate as a function of inter-pattern distance at the surface of a typical semiconductor device.

【図5】 本発明で使用するミニサイズの溝付きパッド
の変更態様の概略線図。
FIG. 5 is a schematic diagram of a modification of the mini-sized grooved pad used in the present invention.

【図6】 図5の線6−6に沿う、パッドの拡大部分断
面図。
6 is an enlarged partial cross-sectional view of the pad taken along line 6-6 of FIG.

【図7】 本発明で使用するマクロサイズの溝付きパッ
ドの変更態様の概略線図。
FIG. 7 is a schematic diagram of a modification of the macro-sized grooved pad used in the present invention.

【図8】 図7の線8−8に沿う、パッドの拡大部分断
面図。
8 is an enlarged partial cross-sectional view of the pad taken along line 8-8 of FIG.

【図9】 本発明で使用する砕片(fractal) パターンの
ミニサイズの溝付きパッドの変更態様。
FIG. 9 is a modification of a fractal pattern mini-sized grooved pad used in the present invention.

【図10】 本発明で使用する製品の微小球体の流量の
関数としての比重を示す棒グラフ。
FIG. 10 is a bar graph showing the specific gravity as a function of flow rate of the product microspheres used in the present invention.

【図11】 本発明で使用する製品の作業面における微
小エレメントのシェルの一部をポメルゲート(pommelga
te)して突き刺すデバイスの概略線図。
FIG. 11 shows a part of a shell of a micro element on a work surface of a product used in the present invention, which is a pommel gate.
te) Schematic diagram of a device that pierces and pierces.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 製品 18 作業面 16 高分子微小エレメント 20 シェル 24 副表面 22 空隙スペース 10 products 18 Working surface 16 Polymer microelement 20 shell 24 Secondary surface 22 void space

フロントページの続き (72)発明者 ロバーツ ジョン ヴィー.エィチ. アメリカ合衆国 デラウェア州 19702 ニューワーク ウエストカントリーレ ーン 17 (72)発明者 マクレーン ハリー ジョージ アメリカ合衆国 デラウェア州 19709 ミドルタウン シュガーパインドライ ブ 257 (72)発明者 ジェンセン エルミール ウイリアム アメリカ合衆国 デラウェア州 19720 ニューキャッスル サウスデュポンハ イウェー 325 (72)発明者 バディンガー ウィリアム ディー. アメリカ合衆国 デラウェア州 19713 ニューワーク ベレーヴロード 451 (56)参考文献 特開 平2−232173(JP,A) 米国特許3928949(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B24B 37/00 C08J 5/14 C08J 7/00 H01L 21/304 622 Continued Front Page (72) Inventor Roberts John Ve. Eichi. USA Delaware 19702 New Work West Country Lane 17 (72) Inventor MacLaine Harry George USA Delaware 19709 Middletown Sugar Pine Drive 257 (72) Inventor Jensen Elmir William United States Delaware 19720 Newcastle South Dupont Ha Iway 325 (72) Inventor Badinger William Dee. 19713 New Work Berave Road, Delaware, United States 451 (56) Reference JP-A-2-232173 (JP, A) U.S. Patent 3928949 (US, A) (58) Fields investigated ( Int.Cl. 7 , DB name) B24B 37/00 C08J 5/14 C08J 7/00 H01L 21/304 622

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 加工品の表面を平坦化する方法であっ
て、 (a)平坦化させる表面を有する加工品を供給する工
程; (b)加工品の表面を変える製品を供給する工程;及び (c)加工品の表面と製品とを、研磨スラリーの存在下
で接触させる工程;を含み、 ここで、前記製品は、 (1)空隙スペースを有する、それ自体は実質的に加工
品の表面を研磨しない高分子微小エレメントが複数、含
浸された高分子マトリックスからなり; (2)作業面と、作業面に隣接する副表面を有し; (3)工程(c)により、作業面に位置する高分子微小
エレメントが、作業環境に接触すると開口し、それによ
り前記作業面に位置する高分子微小エレメントの硬さ
が、副表面に埋め込まれている高分子微小エレメントの
硬さよりも減じる;ものであり、 かつ、工程(c)により、前記製品の作業面が磨耗し、
それにより、副表面が新たな作業面として再生する、こ
とを特徴とする方法。
1. A method of flattening the surface of a processed product, comprising: (a) supplying a processed product having a surface to be planarized; (b) supplying a product that changes the surface of the processed product; and (C) contacting the surface of the processed product with the product in the presence of an abrasive slurry; wherein the product has: (1) a void space, which itself is substantially the surface of the processed product. A plurality of polymer microelements that do not polish the polymer matrix, which are impregnated with the polymer matrix; (2) have a work surface and a sub-surface adjacent to the work surface; The polymeric microelements that open when exposed to the working environment reduce the hardness of the polymeric microelements located on the working surface to less than the hardness of the polymeric microelements embedded in the sub-surface; And By step (c), the working surface of the product is worn,
Thereby, the sub-surface is regenerated as a new work surface.
【請求項2】 加工品の表面を平坦化する方法であっ
て、 (a)平坦化させる表面を有する加工品を供給する工
程; (b)加工品の表面を変える製品を供給する工程;及び (c)加工品の表面と製品とを、研磨スラリーの存在下
で接触させる工程;を含み、 ここで、前記製品は、 (1)それ自体は実質的に加工品の表面を研磨しない高
分子微小エレメントが複数、含浸された高分子マトリッ
クスからなり; (2)作業面と、作業面に隣接する副表面を有し; (3)工程(c)により、作業面に位置する高分子微小
エレメントが、作業環境に接触すると溶解又は膨張し、
それにより前記作業面に位置する高分子微小エレメント
の硬さが、副表面に埋め込まれている高分子微小エレメ
ントの硬さよりも減じる; ものであり、 かつ、工程(c)により、前記製品の作業面が磨耗し、
それにより、副表面が新たな作業面として再生する、こ
とを特徴とする方法。
2. A method for flattening the surface of a processed product, comprising: (a) supplying a processed product having a surface to be planarized; (b) supplying a product that changes the surface of the processed product; and (C) contacting the surface of the processed product with the product in the presence of an abrasive slurry; wherein the product is: (1) a polymer that does not itself substantially polish the surface of the processed product. A plurality of microelements consisting of an impregnated polymer matrix; (2) having a work surface and a sub-surface adjacent to the work surface; (3) a polymer microelement located on the work surface by the step (c). However, when it contacts the working environment, it melts or swells,
As a result, the hardness of the polymer microelements located on the working surface is less than the hardness of the polymer microelements embedded in the sub-surface; and by the step (c), the working of the product is performed. The surface is worn,
Thereby, the sub-surface is regenerated as a new work surface.
【請求項3】 前記製品が、作業面に溝を有する製品で
ある、請求項1又は2のいずれか1項記載の方法。
3. The method according to claim 1, wherein the product is a product having a groove on a work surface.
【請求項4】 前記加工品が、半導体デバイスである、
請求項1〜3のいずれか1項記載の方法。
4. The processed product is a semiconductor device,
The method according to claim 1.
JP14787099A 1999-05-27 1999-05-27 How to flatten the surface of a processed product Expired - Lifetime JP3425894B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP14787099A JP3425894B2 (en) 1999-05-27 1999-05-27 How to flatten the surface of a processed product

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP14787099A JP3425894B2 (en) 1999-05-27 1999-05-27 How to flatten the surface of a processed product

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6506309A Division JP3013105B2 (en) 1992-08-19 1993-08-02 Polymer substrate containing polymer microelements

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003062690A Division JP3801998B2 (en) 2003-03-10 2003-03-10 Products for polishing or flattening workpieces

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2000071168A JP2000071168A (en) 2000-03-07
JP3425894B2 true JP3425894B2 (en) 2003-07-14

Family

ID=15440109

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP14787099A Expired - Lifetime JP3425894B2 (en) 1999-05-27 1999-05-27 How to flatten the surface of a processed product

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3425894B2 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4615705B2 (en) * 2000-12-26 2011-01-19 東洋ゴム工業株式会社 Abrasive composition and abrasive sheet
CN1285634C (en) 2001-04-09 2006-11-22 东洋橡膠工业株式会社 Polyurethane composition and polishing pad
SG2012073722A (en) * 2003-06-03 2016-11-29 Nexplanar Corp Synthesis of a functionally graded pad for chemical mechanical planarization
KR100709392B1 (en) 2005-07-20 2007-04-20 에스케이씨 주식회사 Polyurethane polishing pad having a cross-linked form of liquid vinyl monomer
JP2010045306A (en) * 2008-08-18 2010-02-25 Kuraray Co Ltd Polishing pad

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3928949A (en) 1973-09-26 1975-12-30 Norddeutsche Schleifmittel Ind Hollow body grinding materials

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3928949A (en) 1973-09-26 1975-12-30 Norddeutsche Schleifmittel Ind Hollow body grinding materials

Also Published As

Publication number Publication date
JP2000071168A (en) 2000-03-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6439989B1 (en) Polymeric polishing pad having continuously regenerated work surface
JP4798713B2 (en) Polishing pad manufacturing method
JP3072526B2 (en) Polishing pad and method of using the same
EP1015175B1 (en) Abrasive articles comprising a fluorochemical agent for wafer surface modification
US6641471B1 (en) Polishing pad having an advantageous micro-texture and methods relating thereto
KR100442807B1 (en) Method for fabricating polishing pad using laser beam and mask
JP6563675B2 (en) Chemical mechanical polishing pad
US20070173187A1 (en) Chemical mechanical polishing pad with micro-holes
EP2025460A2 (en) Improved chemical mechanical polishing pad and methods of making and using same
JP2014233834A (en) Chemical mechanical window abrasive pad which is soft and capable of being conditioned
JP3425894B2 (en) How to flatten the surface of a processed product
JP3801998B2 (en) Products for polishing or flattening workpieces
JP4219940B2 (en) Polishing pad
JP2025058930A (en) Polishing method using a chemical mechanical polishing pad
JP2025058929A (en) Chemical Mechanical Polishing Pads

Legal Events

Date Code Title Description
S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S201 Request for registration of exclusive licence

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R314201

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140509

Year of fee payment: 11

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

EXPY Cancellation because of completion of term