Brevet FR3136182A1 — publié le 20231208

Un tampon de polissage pour polissage mécano-chimique comprenant : une couche de polissage qui comprend une matrice polymère qui est le produit de réaction d'un oligomère ou d'un polymère à terminaisons isocyanate, avec un mélange d’agents de durcissement comprenant un agent de durcissement polyamine mono-aromatique et un agent de durcissement polyamine ayant deux noyaux aromatiques ou plus, dans lequel la matrice polymère a des domaines de segments durs et des domaines de segments mous, où des pores sont présents dans la matrice polymère, ces pores étant formés par expansion de microsphères polymères remplies de fluide pré-expansées, une telle expansion se produisant pendant la réaction de l'oligomère ou du polymère à terminaisons isocyanate avec l’agent de durcissement mono-arylamine et l’agent de durcissement poly-arylamine, où les pores ont une distribution de taille unimodale et où la couche de polissage a une densité inférieure à 0,70 g/cm 3 . Tampon CMP ayant une couche de polissage de faible densité Domaine de l’invention La présente invention concerne des tampons de polissage utiles pour polir et planariser des substrats, tels que des substrats semi-conducteurs ou des disques magnétiques. Arrière-plan de l'invention La planarisation mécano-chimique (CMP) est un procédé de polissage qui est utilisé pour aplatir ou aplanir les couches de construction d'un circuit intégré afin de construire avec précision un circuit tridimensionnel multicouche. La couche devant être polie est typiquement un film mince (moins de 10 000 Angströms) qui a été déposé sur un substrat sous-jacent. Les objectifs de la CMP sont le retrait du matériau en excès sur la surface d'une galette pour produire une couche extrêmement plate et d'épaisseur uniforme, l'uniformité s'étendant sur toute la superficie de la galette. Le contrôle du taux de retrait et l'uniformité du retrait ont une importance considérable. La CMP utilise un tampon de polissage et un fluide de polissage, (par exemple une suspension ou bouillie (« slurry » de l’anglais)), pour polir un substrat (par exemple une galette). Le fluide ou la suspension contient généralement des nanoparticules. Le tampon de polissage peut être monté sur une platine rotative. Le substrat (par exemple, une galette) peut être monté dans une monture séparée, ou un support, qui peut avoir un moyen de rotation séparé. Le tampon de polissage et le substrat sont pressés l'un contre l'autre sous une charge contrôlée avec un taux de mouvement relatif élevé (c'est-à-dire un taux de cisaillement élevé). La suspension est disposée entre le tampon de polissage et le substrat. Ce cisaillement et toutes les particules de suspension piégées à la jonction tampon/galette abrasent la surface du substrat, entraînant un retrait de matière du substrat. Le tampon de polissage peut comprendre plusieurs couches ; (a) une couche supérieure qui entre en contact avec la galette pour réaliser l'action de polissage (c'est-à-dire une couche de polissage), (b) une ou plusieurs sous-couches de plus grande compressibilité incorporées pour ajuster la conformité tampon-galette, et (c) éventuellement, des couches adhésives utilisées pour joindre (a) et (b) ainsi que pour fixer l'ensemble du tampon à la platine en rotation. La couche de polissage supérieure est d'une importance cruciale pour le succès du procédé de polissage CMP. La couche de polissage dans de nombreux tampons CMP comprend des polyuréthanes à cellules fermées formés en faisant réagir des polyols avec des isocyanates pour former un prépolymère à terminaisons isocyanate, ce qui est suivi par un mélange avec un agent de durcissement et des microéléments polymères ce qui conduit à une réaction pour former la couche de polissage. Voir, par exemple, les brevets US 5 578 362 et US 10 391 606. Le brevet US 9 586 304 mentionne qu'un mélange de microsphères polymères pré-expansées et non expansées remplies de fluide améliore l'uniformité de la distribution des microsphères polymères et peut fournir des tampons avec une densité (masse volumique) et une gravité spécifique relativement faibles. Cependant, l'utilisation de microsphères polymères pré-expansées et non expansées remplies de fluide peut conduire à une distribution bimodale des pores dans le tampon final (par exemple, lorsque les microsphères polymères non expansées remplies de fluide se dilatent à une taille différente de celle des microsphères polymères pré -expansées remplies de fluide). Il serait souhaitable de pouvoir produire de manière cohérente et efficace des couches de polissage ayant de faibles degrés de variabilité des propriétés, y compris une ou plusieurs parmi la distribution de la taille des pores et la gravité spécifique ou la densité. Il serait également souhaitable d'avoir un tampon de polissage ayant une couche de polissage avec une faible densité et une distribution unimodale de la taille des pores. L'invention concerne un tampon de polissage pour le polissage mécano-chimique comprenant : une couche de polissage qui comprend une matrice polymère qui est le produit de la réaction d'un oligomère ou d'un polymère à terminaisons isocyanate, avec un mélange d’agents de durcissement comprenant un agent de durcissement polyamine mono-aromatique et un agent de durcissement polyamine ayant deux cycles aromatiques ou plus, où la matrice polymère a des domaines de segments durs et des domaines de segments mous où des pores sont présents dans la matrice polymère, ces pores étant formés par expansion de microsphères polymères pré-expansées remplies de fluide, une telle expansion se produisant pendant la réaction de l’oligomère ou polymère à terminaisons isocyanate avec l’agent de durcissement mono-aryl amine et l’agent de durcissement poly-aryl amine, où les pores ont une distribution de taille unimodale et où la couche de polissage a une densité inférieure à 0,70 g/cm 3 . [FIG 1] Les figures 1a et 1b sont des graphiques montrant la densité des couches de polissage dans une série de couches de polissage découpées à partir d'un bloc coulé et durci selon diverses formulations. [FIG 2] Les figures 2a et 2b sont des photos de microscopie électronique à balayage (SEM) d'une couche de polissage de l'art antérieur et d'un exemple de couche de polissage selon la présente invention, respectivement. Un tampon de polissage pour polissage mécano-chimique comprenant : une couche de polissage qui comprend une matrice polymère qui est le produit de réaction d'un oligomère ou d'un polymère à terminaisons isocyanate, avec un mélange d’agents de durcissement comprenant un agent de durcissement polyamine mono-aromatique et un agent de durcissement polyamine ayant deux noyaux aromatiques ou plus, dans lequel la matrice polymère a des domaines de segments durs et des domaines de segments mous, où des pores sont présents dans la matrice polymère, ces pores étant formés par expansion de microsphères polymères pré-expansées remplies de fluide, une telle expansion se produisant pendant la réaction de l'oligomère ou du polymère à terminaisons isocyanate avec l’agent de durcissement mono-arylamine et l’agent de durcissement poly-arylamine, où les pores ont une distribution de taille unimodale et où la couche de polissage a une densité inférieure à 0,70 g/cm 3 . Le tampon de polissage selon la revendication 1, dans lequel les domaines de segments souples sont des segments souples en polyuréthane et les domaines de segments durs sont des segments durs en polyurée-polyuréthane. Le tampon de polissage selon l’une des revendications 1 ou 2, dans lequel l’agent de durcissement polyamine mono-aromatique comprend la diméthylthiotoluènediamine, la monométhylthiotoluènediamine, ou les deux. Le tampon de polissage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 dans lequel l’agent de durcissement polyamine ayant deux ou plusieurs cycles aromatiques comprend la 4,4'-méthylène-bis-o-chloroaniline, la 4,4'-méthylène-bis-( 3-chloro-2,6-diéthylaniline) ou les deux. Le tampon de polissage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel l'oligomère ou le polymère à terminaisons isocyanate comprend un polyéther, un polyester, un polyéthylène glycol, un polypropylène glycol, une polycaprolactone, un polycarbonate ou une combinaison de ceux-ci. Le tampon de polissage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel la couche de polissage est caractérisée par un rapport du module de perte en cisaillement (G") à 104°C au module de perte de cisaillement (G") à 150°C supérieur à au moins 5:1. Le tampon de polissage selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel les pores ont une taille moyenne de pores d'au moins 23 microns. Le tampon de polissage selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel la densité de la couche de polissage est inférieure ou égale à 95 % d'une densité calculée pour l'oligomère ou le polymère à terminaisons isocyanate, le mélange d’agents de durcissement et les microsphères polymères pré-expansées remplies de fluide. Le tampon de polissage selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel le rapport molaire de l’agent de durcissement polyamine monoaromatique à l’agent de durcissement de polyamine ayant deux noyaux aromatiques ou plus est de 30:70 à 70:30. Un procédé comprenant la fourniture d'un substrat comprenant du tungstène, et le polissage du substrat en utilisant le tampon de polissage selon l'une des revendications 1 à 9.