Brevet FR3118432A1 — publié le 20220701

L’invention concerne un tampon de polissage utile dans le polissage mécano-chimique. Le tampon de polissage comprend une partie de polissage ayant une surface de polissage supérieure et un matériau de polissage. Il y a une ouverture à travers le tampon de polissage et une fenêtre transparente à l'intérieur de l'ouverture. La fenêtre transparente est fixée au tampon de polissage. La fenêtre inclut une composition de polyuréthane formée en faisant réagir, en présence d'un inhibiteur de segment dur pour réduire la taille des domaines de segment dur, un polyol polymère, un polyisocyanate et un agent de durcissement. L'agent de durcissement comprend au moins trois groupes hydroxyle formant des segments durs et la composition de polyuréthane est un mélange amorphe de segments durs dans une matrice de segments souples et est exempte de doubles liaisons carbone-carbone. TAMPON DE POLISSAGE AVEC UNE FENÊTRE AYANT UNE TRANSPARENCE AUX LONGUEURS D’ONDE BASSES ET MATERIAU UTILE DANS UNE TELLE FENÊTRE DOMAINE DE L’INVENTION La présente invention concerne de manière générale le domaine des tampons de polissage pour le polissage mécano-chimique de substrats tels que des substrats magnétiques, optiques et semi-conducteurs, notamment les procédés FEOL (pour front end of line) extrémité avant de la ligne ou BEOL (pour back end of line) extrémité arrière de la ligne de circuits intégrés logiques et à mémoire, où le tampon de polissage a une fenêtre pour faciliter la détection de point limite. L'invention concerne également des matériaux utiles dans de telles fenêtres. ARRIERE PLAN DE L’INVENTION Dans la fabrication de circuits intégrés et d'autres dispositifs électroniques, de multiples couches de matériaux conducteurs, semi-conducteurs et diélectriques sont déposées sur et partiellement ou sélectivement retirées d'une surface d'une galette semi-conductrice. Des couches minces de matériaux conducteurs, semi-conducteurs et diélectriques peuvent être déposées par de nombreuses techniques de déposition. Les techniques de dépôt courantes dans les traitements modernes des galettes incluent le dépôt physique en phase vapeur (PVD), également appelée pulvérisation cathodique, le dépôt chimique en phase vapeur (CVD), le dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma (PECVD) et le dépôt électrochimique (ECD), entre autres. Les techniques d'élimination courantes comprennent la gravure par voie humide et par voie sèche; gravure isotrope et anisotrope, entre autres. Lorsque les couches de matériaux sont successivement déposées et retirées, la topographie (i.e. la surface la plus supérieure) de la galette devient non uniforme et non plane. Comme un traitement de semi–conducteur subséquent (par exemple une photolithographie, une métallisation) requiert que la galette présente une surface plate, la galette doit être planarisée. La planarisation est utile pour retirer les topographies de surface et les défauts de surface non souhaités, tels que les rugosités de surface, les matériaux agglomérés, les réseaux cristallins endommagés, les rayures, et les couches ou matériaux contaminés. De plus, dans les procédés de damasquinage (procédés damascène), un matériau est déposé pour remplir les zones évidées créées par la gravure à motifs de tranchées et de trous d’interconnexion, etc. Mais l'étape de remplissage peut être imprécise et le sur-remplissage est préférable au sous-remplissage des évidements. Ainsi, le matériau à l'extérieur des évidements doit être retiré. La planarisation mécano-chimique, ou le polissage mécano-chimique (CMP), est une technique couramment utilisée pour planariser ou polir des pièces telles que des galettes de semi-conducteur et pour retirer l'excès de matériau dans les procédés de damasquinage, les procédés extrémité avant de ligne (FEOL) ou les procédés extrémité arrière de ligne (BEOL). Dans un CMP conventionnel, un support de galette, ou tête de polissage, est monté sur un assemblage de support. La tête de polissage maintient la galette et la positionne en contact avec une surface de polissage d'un tampon de polissage qui est monté sur une table ou une platine dans un dispositif de CMP. L’assemblage de support fournit une pression contrôlable entre la galette et le tampon de polissage. Simultanément, une suspension ou autre solution de polissage est distribuée sur le tampon de polissage et est aspiré dans l'espace entre la galette et la couche de polissage. Pour effectuer le polissage, le tampon de polissage et la galette tournent typiquement l'un par rapport à l'autre. Lorsque le tampon de polissage tourne sous la galette, la galette traverse un parcours de polissage typiquement annulaire, ou région de polissage, dans laquelle la surface de la galette fait directement face à la couche de polissage. La surface de la galette est polie et rendue plane par action chimique et mécanique de la surface de polissage et de la solution de polissage (par exemple, une suspension) sur la surface. Un contrôle précis de divers aspects (par exemple l'épaisseur des couches) du substrat en cours de polissage peut être souhaitable. Ainsi, diverses méthodes ont été proposées afin de détecter le moment où le polissage atteint le niveau souhaité. Comme les tampons de polissage sont souvent constitués de matériaux opaques, une fenêtre transparente a été insérée dans le tampon de polissage. Cela permet d’obtenir un système de détection optique où une source dirige le rayonnement électromagnétique (par exemple une lumière d’une longueur d'onde souhaitée) à travers la fenêtre transparente vers le substrat et un capteur détecte le rayonnement électromagnétique (par exemple la lumière) réfléchi par le substrat et passant de nouveau à travers la fenêtre. Divers modèles de fenêtres ont été proposés. Voir par exemple les brevets américains 7 258 602 ; 8 475 228 ; 7 429 207 ; 9 475 168 ; 7 621 798 ; et 5 605 760 et JP2006021290. Certains systèmes de détection de point de limite ont utilisé des longueurs d'onde uniques pour la détection (par exemple des longueurs d'onde autour de 600 nm). Cependant, des interféromètres laser à balayage fonctionnant à des domaines de longueurs d'onde multiples ou des systèmes ayant une source lumineuse à large spectre ont également été utilisés. Ceux-ci peuvent être avantageux dans la mesure où ils peuvent fournir des données supplémentaires (par exemple sur l'épaisseur des couches sur le substrat). Les longueurs d'onde utilisables peuvent alors être de 200 à 800 nm. Comme les épaisseurs de film sont réduites au fil du temps en raison de la mise à l'échelle des semi-conducteurs, une précision de mesure accrue de films beaucoup plus minces est requise. Les améliorations de la précision des mesures nécessitent l'utilisation de longueurs d'onde inférieures pour l'interférométrie. Cela a conduit à un besoin de matériaux de fenêtre avec une transmission accrue dans la région ultraviolette (en particulier dans la région entre 250-380 nm). De nombreuses fenêtres actuelles n'ont pas une bonne transmission sur toute la gamme de ces longueurs d'onde. Alors que le document US 10 293 456 divulgue des compositions ayant une coupure UV inférieure à 325 nm, ces compositions peuvent avoir des propriétés mécaniques indésirables dans certaines applications et ne présentent pas une transmission acceptable à 250 nm. Tampon de polissage utile dans le polissage mécano-chimique comprenant une partie de polissage ayant une surface de polissage supérieure et un matériau de polissage une ouverture à travers le tampon de polissage, et une fenêtre transparente à l'intérieur de l'ouverture dans le tampon de polissage, la fenêtre transparente étant fixée au tampon de polissage où la fenêtre comprend une composition de polyuréthane formée en faisant réagir, en présence d'un inhibiteur de segment dur pour réduire la taille des domaines de segments durs, un polyol polymère, un polyisocyanate et un agent de durcissement comprenant trois groupes hydroxyle ou davantage formant des segments durs et où la composition de polyuréthane est un mélange amorphe de segments durs dans une matrice de segments souples et la composition de polyuréthane est exempte de doubles liaisons carbone-carbone. Le tampon de polissage selon la revendication 1 où le polyol polymère est un diol polymère qui est exempt de doubles liaisons carbone-carbone, de triples liaisons carbone-carbone ou des deux et a une masse moléculaire moyenne en nombre dans la plage de 300 à 4000. Le tampon de polissage selon la revendication 1 ou 2 dans lequel l'inhibiteur de segment dur est un additif anionique ou non ionique soluble dans du polyuréthane liquide qui est exempt de doubles liaisons carbone-carbone, de triples liaisons carbone-carbone ou des deux. Le tampon de polissage selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'inhibiteur de segment dur est un ester sulfate, sulfonate ou phosphate d'un oxyde de polyalkylène. Le tampon de polissage selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'agent de durcissement comprend 3 ou 4 groupes hydroxyle, a une masse moléculaire dans la plage de 100 à 4000 et est exempt de doubles liaisons carbone-carbone, de triples liaisons carbone-carbone ou des deux. Le tampon de polissage selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le polyisocyanate est un diisocyanate exempt de doubles liaisons carbone-carbone, de triples liaisons carbone-carbone ou des deux. Le tampon de polissage selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel la fenêtre a une transmittance à double passage à 250 nm d'au moins 1 %. Le tampon de polissage selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel la fenêtre a une transmission à double passage à 280 nm d'au moins 1% et au moins l'un de (i) un module de traction compris entre 3000 et 60 000 psi (20,7 à 414 MPa) et (ii) une dureté Shore D inférieure à 60. Le tampon de polissage selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel soit le diol polymère est d'abord mis à réagir avec le polyisocyanate pour former un prépolymère puis le prépolymère est mis à réagir avec l'agent de durcissement, soit le diol polymère, le polyisocyanate et l'agent de durcissement sont tous combinés et ensuite mis à réagir. Le tampon de polissage selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la fenêtre est caractérisée par a une transmittance à double passage à 250 nm d'au moins 1 %, une dureté Shore D non supérieure à 75 et un module inférieur à 70 000 psi (483 MPa).