Brevet FR3037837A1 — publié le 20161230

PROCEDE DE PRODUCTION D'UNE COUCHE DE POLISSAGE POUR UN TAMPON DE POLISSAGE MECANO-CHIMIQUE La présente invention concerne un procédé de formation 5 d'une couche de polissage d'un tampon de polissage mécano- chimique. Plus particulièrement, la présente invention concerne un procédé de formation d'une couche de polissage d'un tampon de polissage mécano-chimique en utilisant un dispositif de mélange axial 10 Dans la fabrication de circuits intégrés et autres dispositifs électroniques, de multiples couches de matériaux conducteurs, semi-conducteurs et diélectriques sont déposées et retirées d'une surface d'une galette (« wafer » en anglais) de semi-conducteur. De fines couches de matériaux conducteurs, 15 semi-conducteurs et diélectriques peuvent être déposées en utilisant un certain nombre de techniques de dépôt. Les techniques de dépôt classiques dans le traitement moderne de galettes comprennent le dépôt physique en phase vapeur (PVD), connu également sous le nom de pulvérisation cathodique, le 20 dépôt chimique en phase vapeur (CVD), le dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma (PECVD) et le plaquage électrochimique, entre autres. Les techniques de retrait courantes comprennent la gravure isotrope et anisotrope à l'état mouillé et sec, entre autres. 25 Comme les couches de matériaux sont déposées et enlevées séquentiellement, la surface supérieure de la galette devient non plane. Comme le traitement subséquent de semi-conducteur (par ex., la métallisation) nécessite que la galette ait une surface plane, la galette doit être planarisée. La 30 planarisation est utile pour éliminer une topographie de surface indésirable et des défauts de surface, tels que des surfaces rugueuses, des matériaux agglomérés, des dommages du réseau cristallin, des rayures et des couches contaminées ou matériaux contaminés. 35 La planarisation mécano-chimique ou le polissage mécano- chimique (CMP), est une technique courante utilisée pour rendre planes ou polir des pièces à usiner telles que des 3037837 2 galettes de semi-conducteur. Dans un CMP classique, un support de galette ou une tête de polissage est monté(e) sur un ensemble formant support. La tête de polissage maintient la galette et la place en contact avec une couche de polissage d'un tampon de polissage qui est monté sur une table ou un plateau dans un appareil de CMP. L'ensemble formant support assure une pression contrôlable entre la galette et le tampon de polissage. Simultanément, un milieu de polissage (par ex., suspension) est distribué sur le tampon de polissage et est attiré dans l'espace entre la galette et la couche de polissage. Pour effectuer le polissage, le tampon de polissage et la galette tournent habituellement l'un par rapport à l'autre. Lorsque le tampon de polissage tourne sous la galette, la galette balaie une trajectoire de polissage 15 habituellement annulaire, ou une région de polissage où le la surface de la galette se trouve directement en face de la couche de polissage. La surface de la galette est polie et planarisée par l'action chimique et mécanique de la couche de polissage et le milieu de polissage sur la surface. 20 Hirose et al. décrivent un procédé de production de couches de polissage dans le brevet U.S. n° 8 314 029. Spécifiquement, Hirose et al. décrivent un procédé de production d'un tampon de polissage contenant des alvéoles sensiblement sphériques et ayant une grande précision 25 d'épaisseur, qui comprend la préparation d'une composition d'uréthane à alvéoles dispersées par un procédé de moussage mécanique ; l'évacuation continue de la composition d'uréthane à alvéoles dispersées depuis un orifice d'évacuation unique dans une partie sensiblement centrale dans la direction de la 30 largeur d'un matériau de face A, tout en chargeant le matériau de face A ; la stratification d'un matériau de face B sur la composition d'uréthane à alvéoles dispersées ; puis l'ajustement uniforme de l'épaisseur de la composition d'uréthane à alvéoles dispersées par des moyens d'ajustement 35 de l'épaisseur ; le durcissement de la composition d'uréthane à alvéoles dispersées, ayant l'épaisseur ajustée à l'étape précédente sans appliquer de charge supplémentaire à la 3037837 3 composition de sorte qu'une feuille de polissage comprenant une mousse de polyuréthane soit formée ; et la découpe de la feuille de polissage. Néanmoins, il existe un besoin constant d'améliorer les 5 procédés de production de couches de polissage pour des tampons de polissage mécano-chimiques. En particulier, il existe un besoin de disposer de procédés qui réduisent le nombre total d'étapes de processus nécessaires pour fournir le tampon de polissage terminé. Par conséquent, il est nécessaire de disposer d'un procédé amélioré pour fournir une couche de polissage pour un tampon de polissage mécano-chimique. La présente invention fournit un procédé de formation d'une couche de polissage d'un tampon de polissage mécano-chimique, comprenant : la fourniture d'un moule ayant une 15 base, où la base a un motif de rainure en négatif formé dans celui-ci ; la fourniture d'un composant liquide de côté poly (P), comprenant au moins l'un parmi un polyol de côté (P), une polyamine de côté (P) et une alcool amine de côté (P) ; la fourniture d'un composant liquide de côté iso (I), comprenant 20 au moins un isocyanate polyfonctionnel ; la fourniture d'un gaz pressurisé ; la fourniture d'un dispositif de mélange axial ayant une chambre cylindrique interne ; où la chambre cylindrique interne a une extrémité fermée, une extrémité ouverte, un axe de symétrie, au moins un 25 d'alimentation en liquide de côté (P) qui s'ouvre chambre cylindrique interne, au moins un d'alimentation en liquide de côté (I) qui s'ouvre chambre cylindrique interne, et au moins un orifice dans la orifice dans la orifice d'alimentation en gaz pressurisé tangentiel qui s'ouvre dans 30 la chambre cylindrique interne ; où l'extrémité fermée et l'extrémité ouverte sont perpendiculaires à l'axe de symétrie ; où le au moins un orifice d'alimentation en liquide de côté (P) et le au moins un orifice d'alimentation en liquide de côté (I) sont disposés suivant une circonférence de 35 la chambre cylindrique interne à proximité de l'extrémité fermée ; où le au moins un orifice d'alimentation en gaz pressurisé tangentiel est disposé suivant une circonférence de 3037837 4 la chambre cylindrique interne en aval du au moins un orifice d'alimentation en liquide de côté (P) et du au moins un orifice d'alimentation en liquide de côté (I) depuis l'extrémité fermée ; où le composant liquide de côté poly (P) 5 est introduit dans la chambre cylindrique interne par le au moins un orifice d'alimentation en liquide de côté (P) à une pression de charge de côté (P) de 6 895 à 27 600 kPa ; où le composant liquide de côté iso (I) est introduit dans la chambre cylindrique interne par le au moins un orifice 10 d'alimentation en liquide de côté (I) à une pression de charge latérale (I) de 6 895 à 27 600 kPa ; où un débit massique combiné du composant liquide de côté poly (P) et du composant liquide de côté iso (I) dans la chambre cylindrique interne est de 1 à 500 g/s, tel que, de préférence, de 2 à 40 g/s ou, 15 de manière davantage préférée, de 2 à 25 g/s ; où le composant liquide de côté poly (P), le composant liquide de côté iso (I) et le gaz pressurisé sont mélangés dans la chambre cylindrique interne pour former une combinaison ; où le gaz pressurisé est introduit dans la chambre cylindrique interne par le au moins 20 un orifice d'alimentation en gaz pressurisé tangentiel avec une pression d'alimentation de 150 à 1 500 kPa ; où la vitesse d'entrée dans la chambre cylindrique interne du gaz pressurisé est de 50 à 600 m/s calculée sur la base de conditions de gaz parfait à 20 °C et à une pression de 1 atm, ou de préférence, 25 de 75 à 350 m/s ; l'évacuation de la combinaison depuis l'extrémité ouverte de la chambre cylindrique interne en direction de la base à une vitesse de 5 à 1 000 m/s, ou de préférence, de 10 à 600 m/s ou de manière davantage préférée, de 15 à 450 m/s, ; la solidification de la combinaison en un 30 gâteau ; la séparation du gâteau du moule ; et l'obtention de la couche de polissage de tampon de polissage mécano-chimique à partir du gâteau, où la couche de polissage de tampon de polissage mécano-chimique a une surface de polissage présentant le motif de rainures formé dans la surface de 35 polissage ; et où la surface de polissage est adaptée pour polir un substrat. 3037837 5 Selon un aspect particulier de la présente invention, le composant liquide de côté poly (P) comprend 25 à 95 % en poids d'un polyol de côté (P) ; où le polyol de côté (P) est un polyéther polyol de haut poids moléculaire ; où le polyéther 5 polyol de haut poids moléculaire a un poids moléculaire moyen en nombre, MN, de 2500 à 100 000 et une moyenne de 4 à 8 groupes hydroxyle par molécule. Selon un autre aspect particulier de la présente invention, le composant liquide de côté iso (I) comprend un 10 isocyanate polyfonctionnel ayant une moyenne de deux groupes isocyanate réactifs par molécule. Selon un autre aspect particulier de la présente invention, le gaz pressurisé est choisi dans le groupe constitué de CO2, N2, air et argon. Selon un autre aspect particulier de la présente invention, le gaz pressurisé a une teneur en eau de Le terme « cavité de moule » tel qu'il est utilisé ici et dans les revendications en annexe désigne le volume défini par une base (12) et une frontière verticale interne (18) d'une paroi périphérique (15). (Voir les Figures 1 et 4). Le terme « sensiblement perpendiculaire » tel qu'il est 30 utilisé ici et dans les revendications en annexe en référence à une première caractéristique (par ex., une frontière interne horizontale ; une frontière interne verticale) par rapport à une deuxième caractéristique (par ex., un axe, un plan x-y) signifie que la première caractéristique est à un angle de 80 35 à 100° par rapport à la deuxième caractéristique. Le terme « essentiellement perpendiculaire » telle qu'il est utilisé ici et dans les revendications en annexe par 3037837 8 rapport à une première caractéristique (par ex., une frontière interne horizontale ; une frontière interne verticale) par rapport à une deuxième caractéristique (par ex., un axe, un plan x-y) signifie que la première caractéristique est à un 5 angle de 85 à 95° par rapport à la deuxième caractéristique. Le terme « épaisseur moyenne, Tp_avg » tel qu'il est utilisé ici et dans les revendications en annexe en référence à une couche de polissage d'un tampon de polissage mécano-chimique (90) ayant une surface de polissage (95) désigne 10 l'épaisseur moyenne Tp, de la couche de polissage de tampon de polissage mécano-chimique dans une direction perpendiculaire par rapport à la surface de polissage (95) de la surface de polissage (95) à la surface inférieure (92) de la couche de polissage de tampon de polissage mécano-chimique (90). (voir 15 la Figure 5). Le terme « section transversale sensiblement circulaire » tel qu'il est utilisé ici et dans les revendications en annexe en référence à une couche de polissage d'un tampon de polissage mécano-chimique (90) 20 signifie que le rayon le plus long, rp, de la section transversale depuis l'axe central (98) de la couche de polissage de tampon de polissage mécano-chimique (90) jusqu'au périmètre extérieur (110) de la surface de polissage (95) de la couche de polissage de tampon de polissage mécano-chimique 25 (90) est REVENDICATIONS1. Procédé de formation d'une couche de polissage d'un tampon de polissage mécano-chimique, comprenant : la fourniture d'un moule ayant une base, où la base a un motif de rainure en négatif formé dans celle-ci ; la fourniture d'un composant liquide de côté poly (P), comprenant au moins l'un parmi un polyol de côté (P), une polyamine de côté (P) et une alcool amine de côté (P) ; la fourniture d'un composant liquide de côté iso (I), comprenant au moins un isocyanate polyfonctionnel ; la fourniture d'un gaz pressurisé ; la fourniture d'un dispositif de mélange axial ayant une chambre cylindrique interne ; où la chambre cylindrique interne a une extrémité fermée, une extrémité ouverte, un axe de symétrie, au moins un orifice d'alimentation en liquide de côté (P) qui s'ouvre dans la chambre cylindrique interne, au moins un orifice d'alimentation en liquide de côté (I) qui s'ouvre dans la chambre cylindrique interne, et au moins un orifice d'alimentation en gaz pressurisé tangentiel qui s'ouvre dans la chambre cylindrique interne ; où l'extrémité fermée et l'extrémité ouverte sont perpendiculaires à l'axe de symétrie ; où le au moins un orifice d'alimentation en liquide de côté (P) et le au moins un orifice d'alimentation en liquide de côté (I) sont disposés suivant une circonférence de la chambre cylindrique interne à proximité de l'extrémité fermée ; où le au moins un orifice d'alimentation en gaz pressurisé tangentiel est disposé suivant une circonférence de la chambre cylindrique interne en aval du au moins un orifice d'alimentation en liquide de côté (P) et du au moins un orifice d'alimentation en liquide de côté (I) de l'extrémité fermée ; où le composant liquide de côté poly (P) est introduit dans la chambre cylindrique interne par le au moins un orifice 3037837 d'alimentation en liquide de côté (P) à une pression de charge de côté (P) de 6895 à 27 600 kPa ; où le composant liquide de côté iso (I) est introduit dans la chambre cylindrique interne par le au moins un orifice 5 d'alimentation en liquide de côté (I) à une pression de charge de côté (I) de 6895 à 27 600 kPa ; où un débit massique combiné du composant liquide de côté poly (P) et du composant liquide de côté iso (I) dans la chambre cylindrique interne est de 1 à 500 g/s ; 10 où le composant liquide de côté poly (P), le composant liquide de côté iso (I) et le gaz pressurisé sont mélangés dans la chambre cylindrique interne pour former une combinaison ; où le gaz pressurisé est introduit dans la chambre 15 cylindrique interne par le au moins un orifice d'alimentation en gaz pressurisé tangentiel avec une pression d'alimentation de 150 à 1500 kPa ; où une vitesse d'entrée dans la chambre cylindrique interne de gaz pressurisé est de 50 à 600 m/s calculée sur la 20 base de conditions de gaz parfait à 20 °C et à une pression de 1 atm ; l'évacuation de la combinaison depuis l'extrémité ouverte de la chambre cylindrique interne en direction de la base à une vitesse de 5 à 1000 m/s ; 25 la solidification de la combinaison en un gâteau ; la séparation du gâteau du moule ; et l'obtention de la couche de polissage de tampon de polissage mécano-chimique, où la couche de polissage d'un tampon de polissage mécano-chimique a une surface de polissage 30 avec le motif de rainure formé dans la surface de polissage et où la surface de polissage est adaptée pour le polissage d'un substrat. 2. Procédé selon la revendication 1, où le composant 35 liquide de côté poly (P) comprend 25 à 95 % en poids d'un polyol de côté (P) ; où le polyol de côté (P) est un polyéther polyol de haut poids moléculaire ; où le polyéther polyol de 3037837 41 haut poids moléculaire a un poids moléculaire moyen en nombre, MN, de 2500 à 100 000 et une moyenne de 4 à 8 groupes hydroxyle par molécule. 5 3. Procédé selon la revendication 1, où le composant liquide de côté iso (I) comprend un isocyanate polyfonctionnel ayant une moyenne de deux groupes isocyanate réactifs par molécule. 10 4. Procédé selon la revendication 1, où le gaz pressurisé est choisi dans le groupe constitué de CO2, N2, air et argon. 5. Procédé selon la revendication 4, où le gaz 15 pressurisé a une teneur en eau de 10 ppm. 6. Procédé selon la revendication 1, où la chambre cylindrique interne a une section transversale circulaire dans un plan perpendiculaire à l'axe de symétrie de la chambre 20 cylindrique interne. 7. Procédé selon la revendication 6, où l'extrémité ouverte de la chambre cylindrique interne a une ouverture circulaire perpendiculaire à l'axe de symétrie de la chambre 25 cylindrique interne où l'ouverture circulaire est concentrique avec la section transversale circulaire. 8. Procédé selon la revendication 7, où l'ouverture circulaire a un diamètre interne de 2,5 à 6 mm. 30 9. Procédé selon la revendication 7, où l'ouverture circulaire a un diamètre interne de 3 mm. 10. Procédé selon la revendication 1, où la surface de 35 polissage est adaptée pour polir une galette semi-conductrice.