Brevet FR3032274A1 — publié le 20160805

ARRIERE-PLAN [0001] La présente invention concerne d'une manière générale le domaine de la fabrication des tampons de polissage mécano-chimique. En particulier, la présente invention concerne un analyseur de couche de 5 polissage et des procédés correspondants. [0002] Dans la fabrication des circuits intégrés et d'autres dispositifs électroniques, de multiples couches de matériaux conducteurs, semiconducteurs et diélectriques sont déposées sur ou retirées d'une surface d'une galette semi-conductrice. Des couches minces de matériaux 10 conducteurs, semi-conducteurs et diélectriques peuvent être déposées par un certain nombre de techniques de dépôt. Les techniques de dépôt courantes dans les traitements modernes incluent le dépôt physique en phase vapeur (PVD), connu aussi comme étant la pulvérisation cathodique, le dépôt chimique en phase vapeur (CVD), le dépôt chimique 15 en phase vapeur assisté par plasma (PECVD) et le plaquage électrochimique (ECP). [0003] Quand des couches de matériaux sont successivement déposées et retirées, la surface supérieure de la galette devient non plane. Du fait que le traitement subséquent des semi-conducteurs (par exemple 20 la métallisation) exige que la galette ait une surface plane, la galette doit être planarisée. La planarisation est utile pour retirer une topographie de surface indésirable et les défauts de surface, comme les surfaces rugueuses, les matériaux agglomérés, les détériorations du réseau cristallin, les éraflures et les couches contaminées ou les matériaux 25 contaminés. [0004] La planarisation mécano-chimique, ou polissage mécano- chimique (CMP), est une technique courante utilisée pour planariser des substrats, comme les galettes semi-conductrices. Dans la CMP conventionnelle, une galette est montée sur un ensemble formant support 30 et positionnée en contact avec un tampon de polissage dans un appareil de CMP. L'ensemble formant support applique une pression réglable sur la galette, en la pressant contre le tampon de polissage. Le tampon est déplacé (par exemple entraîné en rotation) par rapport à la galette par une force d'entraînement externe. En même temps, une composition chimique ("suspension" ou "slurry") ou une autre solution de polissage est introduite entre la galette et le tampon de polissage. Ainsi, la surface de la galette est polie et rendue plane par l'action chimique et mécanique de la surface du tampon et de la suspension. [0005] Dans le brevet U.S. No. 5 578 362, Reinhardt et al. décrivent un exemple de tampon de polissage connu dans la technique. Le tampon de polissage de Reinhardt comprend une matrice polyrnérique dans laquelle sont dispersées des microsphères. En général, les microsphères sont combinées et mélangées avec un matériau polymérique liquide et transférées dans un moule pour le durcissement. L'article moulé est ensuite découpé pour former des couches de polissage. Malheureusement, les couches de polissage formées de cette manière peuvent présenter des défauts indésirables qui, lorsqu'ils sont incorporés dans un tampon de polissage, peuvent entraîner des défauts dans un substrat poli avec le tampon. [0006] Une approche revendiquée pour traiter le problème concernant les défauts potentiels dans les couches de polissage de tampons de polissage mécano-chimique est décrite par Park et al. dans le brevet U.S. No. 7 027 640. Park et al. décrivent un appareil pour détecter ou inspecter les défauts sur un tampon destiné à être utilisé pour réaliser le polissage mécano-chimique d'une galette, comprenant: un dispositif d'entraînement de tampon pour charger le tampon sur lui et déplacer le tampon; un appareil photographique installé de manière à faire face au tampon pour convertir une image du tampon en un signal électrique et émettre le signal électrique converti; un dispositif d'acquisition de données d'image numérique pour convertir le signal électrique transmis par l'appareil photographique en un signal numérique; et une unité de traitement de données d'image pour traiter les données d'image et détecter les défauts sur le tampon, où l'unité de traitement de données d'image calcule une ou plusieurs valeurs caractéristiques quantitatives de lumière sur la base des données d'image sur l'un quelconque des points qui sont acquis par le dispositif d'acquisition de données d'image, et détermine un emplacement sur le tampon, où une différence entre une valeur de niveau obtenue en combinant une ou plusieurs des valeurs caractéristiques quantitatives acquises et une valeur de niveau obtenue à partir d'une surface normale du tampon est supérieure à une valeur prédéterminée, comme étant un défaut. [0007] Néanmoins, l'appareil et le procédé décrits par Park et al. sont conçus pour l'inspection de tampons de polissage mécano-chimique achevés qui sont dans une configuration prête pour le polissage en utilisant la lumière réfléchie. L'utilisation de la lumière réfléchie pour inspecter des tampons de polissage mécano-chimique et les couches de polissage incorporées dans de tels tampons, en particulier, présente des inconvénients sensibles. L'utilisation de la lumière réfléchie a une capacité limitée pour identifier les défauts situés sous la surface dans les couches de polissage incorporées, lesquels défauts ne sont pas proches de la surface de la couche de polissage. Cependant, quand un tampon de polissage mécano-chimique est utilisé, la surface de la couche de polissage s'use progressivement. Ainsi, les défauts qui étaient initialement distants de la surface d'une couche de polissage d'un tampon de polissage mécano-chimique donné se rapprochent progressivement de la surface de polissage pendant la durée de vie utile du tampon. De plus, les tampons de polissage mécano-chimique dans une configuration prête pour le polissage incluent de manière conventionnelle des modifications de la surface de polissage de la couche de polissage pour faciliter le polissage d'un substrat (par exemple rainures, perforations), lesquelles modifications compliquent la détection automatique des défauts au moyen d'une échelle de gris comme décrit par Park et al. [0008] Ainsi, il subsiste un besoin de procédés améliorés de fabrication de tampons de polissage mécano-chimique comportant peu de défauts ayant des couches de polissage qui utilisent des dispositifs d'inspection automatiques et des procédés ayant des capacités accrues d'identification de défauts des couches de polissage. [0009] La présente invention fournit un analyseur de couche de polissage pour analyser des feuilles polymériques destinées à être utilisées comme couches de polissage dans des tampons de polissage mécano-chimique, l'analyseur de couche de polissage comprenant: un magasin ; et une pluralité de plateaux de support, où chaque plateau de support dans la pluralité de plateaux de support: (a) comprend: une section transparente centrale avec une surface supérieure, une surface inférieure et un bord périphérique; où la surface supérieure est sensiblement parallèle à la surface inférieure; et où la surface supérieure est sensiblement lisse; et une région de maintien, entourant le bord périphérique de la section transparente centrale; où la région de maintien comprend une surface de contact, une pluralité de rainures concentriques, et une pluralité d'orifices de vide; où la pluralité d'orifices de vide sont en communication avec la pluralité de rainures concentriques pour faciliter l'application d'un vide à la pluralité de rainures concentriques; où la surface de contact est sensiblement de niveau avec la surface supérieure de la section transparente centrale; où la pluralité de rainures concentriques ont une largeur de rainure, W, et un pas de rainure, P; et où W BREVE DESCRIPTION DES DESSINS [0012] La figure 1 représente une vue en perspective d'une feuille polymérique. [0013] La figure 2 représente une vue en perspective d'une feuille polymérique. [0014] La figure 3 représente une vue en perspective d'une feuille polymérique maintenue à plat contre la surface supérieure d'un plateau de support. [0015] La figure 4 représente une vue de dessus d'un plateau de support suivant la ligne 203-203 de la figure 3. [0016] La figure 5 est une vue en coupe suivant la ligne B-B de la figure 4. [0017] La figure 6 est une vue en coupe suivant la ligne C-C de la figure 4. [0018] La figure 7 représente une vue en coupe partielle d'un tampon de polissage mécano-chimique incorporant, comme couche de polissage, une feuille polymérique. DESCRIPTION DETAILLEE [0019] Le procédé de la présente invention fournit une amélioration significative dans la qualité des tampons de polissage mécano-chimique terminés (prêts à l'emploi). Le procédé de la présente invention améliore largement les aspects de contrôle de la qualité de la production des tampons de polissage mécano-chimique utilisant des feuilles polymériques formées à partir d'un composite de polymère et de microéléments comprenant un polymère et une pluralité de microéléments dispersés dans le polymère en réalisant une première inspection des feuilles polymériques pour identifier les feuilles acceptables parmi une pluralité de feuilles polymériques et en cartographiant les surfaces de transmission de feuilles suspectes pour faciliter l'inspection visuelle ciblée des parties des feuilles suspectes contenant des macro-inhomogénéités. De cette manière, la fatigue des opérateurs est largement réduite (c'est-à-dire que les opérateurs ne sont pas contraints de passer de longues heures à observer les feuilles polymériques pour localiser des macro-inhomogénéités). Ainsi, ceci permet aux opérateurs de porter une plus grande attention là où elle est la plus importante (c'est-à-dire l'évaluation d'inhomogénéités spécifiques dans les feuilles polymériques pour déterminer leur aptitude à l'emploi). [0020] Le terme "poly(uréthane)" tel qu'il est utilisé ici englobe (a) les polyuréthanes formés par la réaction de (i) des isocyanates et (ii) des polyols (y compris des diols); et (b) un poly(uréthane) formé par la réaction de (i) des isocyanates avec (ii) des polyols (y compris des diols) et (iii) de l'eau, des amines ou une combinaison d'eau et d'amines. [0021] Le terme "épaisseur moyenne de feuille polymérique, Ts_avg" tel qu'il est utilisé ici en référence à une feuille polymérique (20) ayant une surface de transmission (14) et une surface d'incidence (17) signifie la moyenne de l'épaisseur, Ts, de la feuille polymérique (20) mesurée dans une direction perpendiculaire au plan (28) de la surface de transmission (14), de la surface de transmission (14) à la surface d'incidence (17) de la feuille polymérique (20). (Voir Figures 1-2). [0022] Le terme "épaisseur moyenne de couche de base, TB- avg" tel qu'il est utilisé ici en référence à un tampon de polissage mécano-chimique (110) ayant un sous-tampon (125) comportant une interface avec une feuille polymérique incorporée comme couche de polissage (120) ayant une surface de polissage (114) signifie la moyenne de l'épaisseur, TB, du sous-tampon (125) mesurée dans une direction perpendiculaire à la surface de polissage (114), de la surface inférieure (127) du sous-tampon (125) à la surface supérieure (126) du sous-tampon (125). (Voir Figure 7). [0023] Le terme "épaisseur totale moyenne, TT-avg" tel qu'il est utilisé ici en référence à un tampon de polissage mécano-chimique (110) ayant une feuille polymérique incorporée comme couche de polissage (120) ayant une surface de polissage (114) signifie la moyenne de 5 l'épaisseur, TT, du tampon de polissage mécano-chimique (110) mesurée dans une direction perpendiculaire à la surface de polissage (114), de la surface de polissage (114) à la surface inférieure (127) du sous-tampon (125). (Voir Figure 7). [0024] Le terme "section droite sensiblement circulaire" tel 10 qu'il est utilisé ici en référence à une feuille polymérique (20) signifie que le plus grand rayon, r, de la feuille polymérique (20) projetée sur le plan (28) de la surface de transmission (14) de la feuille polymérique (20), depuis un axe central, A, jusqu'au périmètre externe (15) de la feuille polymérique (20) est 5 20% plus long que le plus petit rayon, r, de la 15 feuille polymérique (20) projetée sur le plan (28) de la surface de transmission (14) de la feuille polymérique (20) depuis l'axe central, A, jusqu'au périmètre externe (15) de la feuille polymérique (20). (Voir Figures 1 & 2). [0025] Le terme "sensiblement parallèle" tel qu'il est utilisé ici en 20 référence à une feuille polymérique (20) signifie que l'axe central, A, (et toutes les parallèles à celui-ci) perpendiculaire à un plan (30) de la surface d'incidence (17) de la feuille polymérique (20) rencontrera un plan (28) de la surface de transmission (14) sous un angle, y; où l'angle, y, est entre 89 et 91°. (Voir Figures 1 & 2). 25 [0026] Le terme "sensiblement lisse" tel qu'il est utilisé ici signifie que la surface est plate à ± 0,001 mm. [0027] Le terme "sensiblement de niveau" tel qu'il est utilisé ici signifie que les surfaces concernées sont de niveau à ± 0,001 mm. [0028] Le terme "sensiblement plate" tel qu'il est utilisé ici en 30 référence à une feuille polymérique maintenue contre une surface supérieure d'une section transparente centrale d'un plateau de support signifie que la surface de transmission de la feuille polymérique est plate à ± 1 mm. [0029] Le terme "sensiblement circulaire" tel qu'il est utilisé ici en référence à une section transparente centrale (220) d'un plateau de support (200) signifie que le bord périphérique (235) a une circularité de ? 0,6. (voir Figures 3-6). [0030] Le terme "essentiellement circulaire" tel qu'il est utilisé ici en référence à une section transparente centrale (220) d'un plateau de support (200) signifie que le bord périphérique (235) a une circularité de - 0,9. (voir Figures 3-6). [0031] Le terme "matériau rigide" tel qu'il est utilisé ici en référence à un matériau de construction d'une région de maintien (240) d'un plateau de support (200) signifie que le matériau de construction ne se déforme pas dans les conditions de son utilisation envisagée ici. [0032] Le terme "macro-inhomogénéité" tel qu'il est utilisé ici signifie une région localisée sur la surface de transmission d'une feuille polymérique entourée par une région adjacente sur la surface de transmission de la feuille polymérique, où l'intensité détectée de la lumière transmise à travers la région localisée est supérieure ou inférieure à l'intensité détectée de la lumière transmise à travers la région adjacente d'une quantité 0,1 °h de la plage d'intensités détectable du détecteur de lumière; et où la région localisée englobe une partie de la surface de transmission suffisamment grande pour occlure un cercle ayant un 25 diamètre de 15,875 mm dans le plan de la surface de transmission. [0033] Le terme "défaut de densité" tel qu'il est utilisé ici désigne une macro-inhomogénéité dans une feuille polymérique ayant une concentration de microéléments sensiblement réduite par rapport à la région environnante de la feuille polymérique. Les défauts de densité 30 présentent une transparence nettement plus élevée (c'est à dire une plus grande intensité détectée de la lumière transmise) que la région environnante de la feuille polymérique. [0034] Le terme "soufflure" tel qu'il est utilisé ici désigne une macro-inhomogénéité dans une feuille polymérique ayant une inclusion d'air qui conduit à une transparence nettement plus élevée (c'est-à-dire une plus grande intensité détectée de la lumière transmise) que la région environnante de la feuille polymérique. [0035] Le terme "défaut d'inclusion" tel qu'il est utilisé ici désigne une nnacro-inhomogénéité dans une feuille polymérique ayant un contaminant étranger qui conduit à une transparence nettement plus basse (c'est-à-dire une plus faible intensité détectée de la lumière transmise) que la région environnante de la feuille polymérique. [0036] De préférence, l'analyseur de couche de polissage de la présente invention comprend: un magasin; et une pluralité de plateaux de support, où chaque plateau de support dans la pluralité de plateaux de support: (a) comprend: une section transparente centrale (de préférence, où la section transparente centrale est une section transparente en forme de cylindre droit) (220) avec une surface supérieure (225), une surface inférieure (230) et un bord périphérique (235); où la surface supérieure est sensiblement parallèle à la surface inférieure; (de préférence, où le bord périphérique est sensiblement circulaire; de préférence encore, où le bord périphérique est essentiellement circulaire); et où la surface supérieure est sensiblement lisse; et une région de maintien (240), entourant le bord périphérique de la section transparente centrale; où la région de maintien (240) comprend une surface de contact (245), une pluralité de rainures concentriques (250), et une pluralité d'orifices de vide (260); où la pluralité d'orifices de vide sont en communication avec la pluralité de rainures concentriques (250) pour faciliter l'application d'un vide à la pluralité de rainures concentriques (250); où la surface de contact (245) est sensiblement de niveau avec la surface supérieure (225) de la section transparente centrale (220); où la pluralité de rainures concentriques (250) ont une largeur de rainure, W, et un pas de rainure, P; et où W REVENDICATIONS1. Analyseur de couche de polissage pour analyser des feuilles polymériques destinées à être utilisées comme couches de polissage dans 5 des tampons de polissage mécano-chimique, caractérisé en ce qu'il comprend: un magasin; et une pluralité de plateaux de support (200), où chaque plateau de support dans la pluralité de plateaux de support: 10 (a) comprend: une section transparente centrale (220) avec une surface supérieure (225), une surface inférieure (230) et un bord périphérique (235); où la surface supérieure est sensiblement parallèle à la surface inférieure; et où la 15 surface supérieure est sensiblement lisse; et une région de maintien (240), entourant le bord périphérique (235) de la section transparente centrale (220); où la région de maintien (240) comprend une surface de contact (245), une pluralité de rainures concentriques (250) 20 et une pluralité d'orifices de vide (260); où la pluralité d'orifices de vide (260) sont en communication avec la pluralité de rainures concentriques (250) pour faciliter l'application d'un vide à la pluralité de rainures concentriques (250); où la surface de contact (245) est sensiblement de 25 niveau avec la surface supérieure (225) de la section transparente centrale (220); où la pluralité de rainures concentriques (250) ont une largeur de rainure, W, et un pas de rainure, P; et où W 2. Analyseur de couche de polissage selon la revendication 1, 15 caractérisé en ce qu'il comprend en outre: un séquenceur; une source de lumière, où la source de lumière émet un faisceau; un détecteur de lumière; un dispositif d'acquisition de données d'image numérique couplé au 20 détecteur de lumière; et une unité de traitement de données d'image couplée au dispositif d'acquisition de données d'image numérique; où le séquenceur est configuré pour extraire du magasin et transporter la pluralité de plateaux de support (200), un à la fois, jusqu'à 25 une position disposée entre la source de lumière et le détecteur de lumière; où le faisceau émis par la source de lumière est orienté pour traverser la section transparente centrale (220) et frapper la surface d'incidence (17); et où le détecteur de lumière est orienté pour détecter une lumière transmise provenant du faisceau qui est transmis à travers la 30 section transparente centrale (220) et l'épaisseur, Ts, et depuis la surfacede transmission (14); où le détecteur de lumière est configuré pour convertir une intensité de la lumière transmise en un signal électrique; où le dispositif d'acquisition de données d'image numérique couplé au détecteur de lumière est configuré pour convertir le signal électrique provenant du détecteur de lumière en un signal numérique; où l'unité de traitement de données d'image couplée au dispositif d'acquisition de données d'image numérique est configurée pour traiter le signal numérique provenant du dispositif d'acquisition de données d'image numérique pour détecter des macro-inhormogénéités et pour classer les feuilles polymériques (20) comme acceptables pour être utilisées comme couche de polissage dans un tampon de polissage mécano-chimique, ou comme suspectes; où la pluralité de feuilles polymériques est divisée en une population de feuilles acceptables et une population de feuilles suspectes. 3. Analyseur de couche de polissage selon la revendication 2, caractérisé en ce que le séquenceur est configuré en outre pour renvoyer la pluralité de plateaux de support (200) au magasin. 4. Analyseur de couche de polissage selon la revendication 3, caractérisé en ce que la pluralité de plateaux de support (200) inclut au 20 moins 10 plateaux de support. 5. Analyseur de couche de polissage selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend en outre: un dispositif d'affichage pour faciliter l'inspection visuelle de la pluralité de feuilles polymériques (20). 25 6. Procédé pour analyser des feuilles polymériques destinées à être utilisées comme couches de polissage dans des tampons de polissage mécano-chimique, caractérisé en ce qu'il comprend: la fourniture d'une pluralité de feuilles polymériques (20), où chaque feuille polymérique dans la pluralité de feuilles polymériques (i) 30 comprend: un composite de polymère et de microéléments, comprenant:un polymère et une pluralité de microéléments, où la pluralité de microéléments sont dispersés dans le polymère; et (ii) a une surface de transmission (14), une surface d'incidence (17) et une épaisseur, Ts, entre la surface de transmission et la surface d'incidence; où la surface de transmission et la surface d'incidence sont sensiblement parallèles; la fourniture d'un analyseur de couche de polissage, comprenant: un magasin; et une pluralité de plateaux de support (200), où chaque plateau de support dans la pluralité de plateaux de support: (a) comprend: une section transparente centrale (220) avec une surface supérieure (225), une surface inférieure (230) et un bord périphérique (235); où la surface supérieure est sensiblement parallèle à la surface inférieure; et où la surface supérieure est sensiblement lisse; et, une région de maintien (240), entourant le bord périphérique (235) de la section transparente centrale (220); où la région de maintien (240) comprend une surface de contact (245), une pluralité de rainures concentriques (250) et une pluralité d'orifices de vide (260); où la pluralité d'orifices de vide (260) sont en communication avec la pluralité de rainures concentriques (250) pour faciliter l'application d'un vide à la pluralité de rainures concentriques; où la surface de contact (245) est sensiblement de niveau avec la surface supérieure (225) de la section transparente centrale (220); où la pluralité de rainures concentriques (250) ont une largeur de rainure, W, et un pas de rainure, P; et où W 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend en outre: le choix d'une feuille sélectionnée parmi la population de feuilles suspectes. 15 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'analyseur de couche de polissage comprend en outre: un dispositif d'affichage; où une image de la feuille sélectionnée est affichée sur le dispositif d'affichage. 20 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend en outre: l'accomplissement d'une inspection visuelle de la feuille sélectionnée, où l'inspection visuelle est facilitée par l'image de la feuille sélectionnée affichée sur le dispositif d'affichage; et 25 (i) le reclassement de la feuille sélectionnée, sur la base de l'inspection visuelle, comme acceptable, où la feuille sélectionnée est ensuite ajoutée à la population de feuilles acceptables; ou (ii) le classement de la feuille sélectionnée, sur la base de l'inspection visuelle, comme défectueuse, où la feuille sélectionnée est ensuite ajoutée à une 30 population de feuilles défectueuses. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend en outre: la formation d'une surface de polissage (114) par formation par usinage d'au moins une rainure dans une feuille acceptable pour former un motif de rainures; où le motif de rainures est adapté pour polir un substrat; et l'incorporation de la feuille acceptable dans un tampon de polissage mécano-chimique (110) comme couche de polissage (120).