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    • 专利摘要:
    The invention provides a polishing pad adapted to polish or planarize at least one of the semiconductor, optical and magnetic substrates. The polishing pad (400) includes a polishing layer having a polymeric matrix, a thickness and a polishing track representing a working region of the polishing layer for polishing or planarizing a substrate (440). One or more radial discharge grooves (416) extend over the polishing track to facilitate the removal of polishing debris on the polishing track and under the at least one of the semiconductor, optical and magnetic substrates and then beyond the polishing track to the perimeter (405) of the polishing pad during rotation of the polishing pad.
    公开号:FR3049205A1
    申请号:FR1752492
    申请日:2017-03-24
    公开日:2017-09-29
    发明作者:Lee Melbourne Cook；Yuhua Tong；Joseph So；Jeffrey James Hendron；Patricia Connell
    申请人:Rohm and Haas Electronic Materials CMP Holdings Inc；
    IPC主号:
    专利说明:

    et
    où nr représente le nombre de rainures radiales et nf représente le nombre de rainures d'alimentation, et la au moins une rainure d'évacuation radiale (p) s'étendant sur la piste de polissage pour faciliter le retrait des débris de polissage sur la piste de polissage et sous le au moins un substrat parmi les substrats semi-conducteurs, optiques et magnétiques et ensuite au-delà de la piste de polissage en direction du périmètre du tampon de polissage pendant la rotation du tampon de polissage.
    De préférence,
    [0009] Un autre aspect de l'invention fournit un tampon de polissage adapté pour polir ou planariser au moins un substrat parmi les substrats semi-conducteurs, optiques et magnétiques avec un fluide de polissage et un mouvement relatif entre le tampon de polissage et le au moins un substrat parmi les substrats semi-conducteurs, optiques et magnétiques, le tampon de polissage comprenant ce qui suit: une couche de polissage ayant une matrice polymérique et une épaisseur, la couche de polissage incluant un centre, un périmètre, un rayon qui s'étend depuis le centre jusqu'au périmètre et une piste de polissage qui entoure le centre et coupe le rayon, la piste de polissage représentant une région de travail de la couche de polissage pour polir ou planariser le au moins un substrat parmi les substrats semi-conducteurs, optiques et magnétiques ; une pluralité de rainures d'alimentation (δ) coupant le rayon, les rainures d'alimentation (δ) ayant des surfaces d'appui entre les rainures d'alimentation (δ) pour polir ou planariser le au moins un substrat parmi les substrats semi-conducteurs, optiques ou magnétiques avec le tampon de polissage et le fluide de polissage, la pluralité de rainures d'alimentation (δ) ayant une aire moyenne d'alimentation en section transversale (ôa), l'aire moyenne d'alimentation en section transversale (ôa) étant l'aire totale en section transversale de chaque rainure d'alimentation divisée par le nombre total de rainures d'alimentation (δ) ; au moins une rainure d'évacuation radiale (p) dans la couche de polissage coupant la pluralité de rainures d'alimentation (δ) pour permettre au fluide de polissage de s'écouler depuis la pluralité de rainures d'alimentation (δ) jusqu'à la au moins une rainure d'évacuation radiale (p) et la au moins une rainure d'évacuation radiale (p) ayant une aire moyenne d'évacuation en section transversale (pa), l'aire moyenne d'évacuation en section transversale de la au moins une rainure d'évacuation radiale (pa) étant plus grande que l'aire moyenne d'alimentation en section transversale (ôa) de la manière suivante:
    et
    où nr représente le nombre de rainures radiales et nf représente le nombre de rainures d'alimentation et où nr est égal à un nombre entre 2 et 12 et la au moins une rainure d'évacuation radiale (p) s'étendant sur la piste de polissage pour faciliter le retrait des débris de polissage sur la piste de polissage et sous le au moins un substrat parmi les substrats semiconducteurs, optiques et magnétiques et ensuite au-delà de la piste de polissage en direction du périmètre du tampon de polissage pendant la rotation du tampon de polissage.
    De préférence, 2 * 5a < pa ^ 6 * 5a.
    DESCRIPTION DES DESSINS
    [0010] La figure 1 est une vue de dessus schématique d'un motif de rainures circulaires et radiales de l'état de la technique.
    [0011] La figure 2 est une vue partielle de dessus schématique de la rainure de retrait des débris de l'invention.
    [0012] La figure 2A est une vue partielle de dessus schématique de la rainure de retrait des débris de l'invention qui inclut une surface d'appui située suivant le périmètre.
    [0013] La figure 3 est une vue partielle de dessus schématique de la rainure de retrait des débris de l'invention illustrant l'écoulement dans les rainures d'alimentation et de retrait des débris.
    [0014] La figure 3A est une vue partielle de dessus schématique de la rainure de retrait des débris de l'invention illustrant l'écoulement dans les rainures d'alimentation et de retrait des débris qui inclut une surface d'appui située suivant le périmètre.
    [0015] La figure 4 est une vue de dessus schématique d'un motif de rainure de retrait des débris de l'invention ayant un canal de retrait des débris et d'un substrat de type galette.
    [0016] La figure 5 est une vue de dessus schématique d'un motif de rainure de retrait des débris de l'invention ayant deux canaux de retrait des débris et d'un substrat de type galette.
    [0017] La figure 6 est une vue de dessus schématique d'un motif de rainures de retrait des débris de l'invention ayant quatre canaux de retrait des débris.
    [0018] La figure 6A est une vue de dessus schématique d'un motif de rainures de retrait des débris de l'invention ayant quatre canaux de retrait des débris qui inclut une surface d'appui située suivant le périmètre.
    [0019] La figure 7 est une vue de dessus schématique d'un motif de rainures de retrait des débris de l'invention ayant huit canaux de retrait des débris.
    [0020] La figure 8 est une vue de dessus schématique d'un motif de rainures de retrait des débris de l'invention ayant seize canaux de retrait des débris.
    [0021] La figure 9 est une vue de dessus schématique d'un motif de rainures de retrait des débris de l'invention ayant huit canaux de retrait des débris évasés.
    [0022] La figure 10 est une représentation graphique du rapport des aires en section transversale des rainures d'évacuation radiales et des rainures d'alimentation en fonction du nombre de rainures d'évacuation déployées.
    [0023] La figure 11 est une représentation graphique du nombre total de défauts en fonction du temps qui inclut des motifs de rainures de tampon de polissage de l'invention.
    [0024] La figure 12 est une représentation graphique du nombre total de défauts en fonction du temps pour un tampon témoin par rapport à des tampons ayant des rainures radiales d'une largeur de 0,23 cm (90 mil) (1 mil = 10"3 pouce; 1 pouce = 2,54 cm) de l'invention.
    [0025] La figure 13 est une représentation graphique de données concernant les défauts post-gravure HF avec des motifs de rainures de tampon de polissage de l'invention.
    DESCRIPTION DETAILLEE
    [0026] Le processus de retrait dans des matériaux de tampon à alvéoles fermées se déroule dans un film mince lubrifiant qui contient des aspérités du côté du tampon. Pour que le retrait ait lieu, les aspérités doivent venir en contact direct, ou semi-direct, avec la surface du substrat. Ceci est affecté par l'ajustement de la texture de la surface pour faciliter le transport des liquides et l'abaissement de la pression hydrostatique, et l'incorporation de rainures ou d'autres types de macrotexture pour faciliter l'évacuation. Le maintien d'un contact bien contrôlé est relativement sensible aux conditions de traitement, au maintien de la texture dans la surface d'appui entre les rainures, et à différentes autres variables.
    [0027] L’environnement local dans la zone de contact avec le substrat dans les tampons actuels a les caractéristiques suivantes : [0028] Le rapport surface/volume (S/V) est relativement élevé du côté de la galette et du côté du tampon, typiquement > 200:1. Ceci rend relativement difficile le transport des liquides dans le film lubrifiant. Plus particulièrement, compte tenu des vitesses de retrait de masse pendant le polissage, le film lubrifiant est sensiblement appauvri en réactifs et sensiblement enrichi en produits réactionnels.
    [0029] Les températures du liquide sont bien supérieures à la température ambiante, avec des gradients importants suivant la profondeur et latéralement. Ceci a été étudié en interne de manière relativement détaillée au niveau macroscopique et microscopique. Le traitement de polissage consomme une grande quantité d'énergie, qui ne conduit pas dans sa totalité au retrait. Le frottement par contact ou par proximité et le frottement visqueux dans le liquide donnent naissance à un échauffement par contact important. Comme le tampon est un isolant efficace, la plus grande partie de la chaleur dégagée est dissipée via le liquide. Ainsi, l'environnement local dans le film lubrifiant, en particulier à proximité des aspérités, a un caractère hydrothermal modéré. Les gradients de température, ainsi que le rapport S/V élevé, fournissent une force d'entraînement pour la précipitation de produits réactionnels dans le volume de la texture, en particulier à la surface du tampon. Comme ceux-ci sont susceptibles d'être relativement importants, et sont supposés croître au cours du temps, ceci peut être l'un des mécanismes primaires pour produire des défauts de type micro-éraflures. La précipitation de la silice est un problème majeur car l'effet de la température sur la solubilité des monomères est relativement marqué.
    [0030] Depuis le cadre de référence d'un point sur la surface du substrat, l'historique thermique et réactionnelle subit une variation cyclique extrême. Une contribution significative à cette variation cyclique est la nécessité de rainures dans le tampon (pour affecter le contact uniforme avec la galette). L'environnement liquide dans la rainure est sensiblement différent de l'environnement dans la surface d'appui. Il est sensiblement plus froid, sensiblement enrichi en réactifs et sensiblement appauvri en produits réactionnels. Ainsi, tout point sur la galette subit un cycle rapide entre ces deux environnements très différents. Ceci peut être une source pour la redéposition de sous-produits de polissage sur la surface de la galette, en particulier au niveau du bord arrière de contact.
    [0031] Le transport de suspension sur les surfaces d'appui pendant le contact avec la galette survient via les rainures. Malheureusement, les rainures remplissent deux fonctions : l'alimentation en suspension fraîche, et l'évacuation de la suspension usée. Dans tous les agencements de tampons actuels, ceci doit se produire simultanément dans le même volume. Ainsi, les surfaces d'appui ne sont pas alimentées en suspension fraîche mais avec un mélange variable. L'endroit où le mélange variable a lieu est connu comme étant la zone de remélange. Tandis que celui-ci peut être atténué par le biais de l'agencement des rainures, il ne peut pas être éliminé. Ceci constitue une autre source significative de particules de grande taille pour les éraflures et le dépôt résiduel. Le problème le plus grave est que, si la suspension dans les rainures n'est pas renouvelée de manière continue, la formation et la croissance de particules agrégées de grande taille surviendront de manière continue. Compte tenu de l'introduction simultanée de suspension fraîche, et du transport de liquide indirect, ces particules de grande taille seront finalement entraînées sur les surfaces d'appui en nombres de plus en plus grands, ce qui donne naissance à une augmentation progressive des défauts de type éraflures. Cet effet est observé communément pendant l'utilisation du tampon, quelles que soient les conditions du traitement ou le mode de conditionnement. Les changements de défectuosité pendant la durée de vie utile d'un tampon présentent trois régimes de la manière suivante : (a) une défectuosité initiale élevée quand un nouveau tampon et introduit (rodage) ; (b) la défectuosité de rodage diminue jusqu'à un état permanent de niveau bas pour la période de son utilisation ; et (c) l'état de fin de vie, dans lequel la défectuosité et la non-uniformité des galettes augmentent jusqu'à des niveaux élevés indésirables. D'après ce qui précède, il est apparent que le fait d'empêcher ou de retarder le régime (c) permet d'améliorer la durée de vie utile de polissage du tampon.
    [0032] Les types de rainures d'alimentation les plus communément utilisés sont circulaires. Quand ces rainures circulaires coupent les rainures d'évacuation radiales elles forment des arcs, de préférence concentriques. A titre d'alternative, les rainures d'alimentation peuvent être des segments linéaires ou former des ondes sinusoïdales. De nombreuses largeurs et profondeurs de rainures d'alimentation différentes et de nombreux pas de rainures d'alimentation différents sont disponibles dans le commerce.
    [0033] Les rainures de l'état de la technique sont généralement développées empiriquement pour améliorer le taux d'uniformité et la durée de vie des tampons en contrôlant la réponse hydrodynamique. Ceci conduit généralement à des rainures relativement minces, en particulier pour les agencements circulaires. La rainure circulaire employée le plus largement est la rainure 1010 fabriquée selon les spécifications de rainure suivantes : 0,050 cm de largeur X 0,076 cm de profondeur X 0,305 cm de pas (0,020 pouce de largeur X 0,030 pouce de profondeur X 0,120 pouce de pas). Même les rainures connectées ayant ces dimensions ne sont pas des véhicules efficaces pour transporter des liquides du fait de la faible aire en section transversale. Un problème supplémentaire est la rugosité des surfaces exposées du tampon. Un polymère à alvéoles fermées, comme IC1000, a typiquement une rugosité de surface d'environ 50 pm. Pour la rainure 1010, qui a un rapport surface/volume de liquide >50:1, la fraction de volume de liquide contenue dans la texture des parois latérales est relativement élevée (~11%). Ceci conduit à une stagnation de l'écoulement au niveau des parois latérales. Ceci constitue une source d'agrégation des produits constituant des déchets, qui augmentent au cours du temps en devenant des sources ponctuelles d'éraflures de grande taille et entraînant des détériorations s'ils sont réintroduits sur la surface du tampon. Comme il n'y a pas d'écoulement directionnel depuis les rainures, l'addition d'un moyen pour retirer efficacement la suspension des rainures par addition d'au moins une rainure d'évacuation empêche l'agglomération ou la croissance de particules de grande taille, et, ainsi, réduit des éraflures. Tandis que l'on s'attend à ce qu'une évacuation par rainure améliorée ait un effet bénéfique immédiat, le plus grand bénéfice est la durée de vie de travail accrue avant le déclenchement des effets de fin de vie.
    [0034] En se référant à la figure 1, le tampon de polissage 10 inclut une combinaison de rainures circulaires 12 et de rainures radiales 16. Des surfaces d'appui 14 plates, typiquement poreuses, divisent les rainures circulaires 12 et les rainures radiales 16. Pendant le polissage, les rainures circulaires 12 se combinent avec les rainures radiales 16 pour distribuer la suspension de polissage ou la solution de polissage jusqu'aux surfaces d'appui 14 en vue d'une interaction avec un substrat, comme au moins un substrat parmi un substrat semi-conducteur, optique ou magnétique. Les rainures circulaires 12 et les rainures radiales 16 ont une section droite uniforme. Le problème avec ces motifs de rainures est qu'au cours du temps, les débris de polissage s'accumulent dans les rainures 12 et 16 puis se déplacement périodiquement jusqu'aux surfaces d'appui 14 où ils provoquent des défauts, comme des défauts de type éraflures, dans le substrat.
    [0035] En se référant à la figure 2, le tampon de polissage 200 inclut des rainures d'alimentation 202A, 204A, 206A, 208A et 202B, 204B, 206B, 208B qui peuvent toutes se déverser dans la rainure d'évacuation radiale 216. Dans ce mode de réalisation, la rainure d'évacuation radiale 216 a une profondeur "D" égale à la profondeur des rainures d'alimentation ou à la hauteur des parois latérales 232. Pendant le polissage, les rainures d'alimentation 202A, 204A, 206A, 208A et 202B, 204B, 206B, 208B et la rainure d'évacuation radiale 216 distribuent la suspension ou solution de polissage sur les surfaces d'appui 214. Les flèches indiquent l'écoulement de la suspension ou solution de polissage jusqu'à et au-delà de la paroi située suivant le périmètre 234 du tampon de polissage 200. Pendant le polissage dans le sens des aiguilles d'une montre, l'écoulement provenant des rainures d'alimentation 202A, 204A, 206A et 208A est plus grand que l'écoulement provenant des rainures d'alimentation 202B, 204B, 206B et 208B. Pendant le polissage en sens inverse des aiguilles d'une montre, l'écoulement provenant des rainures d'alimentation 202B, 204B, 206B et 208B est plus grand que l'écoulement provenant des rainures d'alimentation 202A, 204A, 206A et 208A. Ce mode de réalisation optionnel permet à tous les débris de polissage de sortir de manière non encombrée du tampon de polissage 200 par le biais de la rainure d'évacuation radiale 216.
    [0036] En se référant à la figure 2A, le tampon de polissage 200 inclut des rainures d'alimentation 202A, 204A, 206A et 202B, 204B, 206B qui peuvent toutes se déverser dans la rainure d'évacuation radiale 216. Dans ce mode de réalisation, la rainure d'évacuation radiale 216 a une profondeur "D" égale à la profondeur des rainures d'alimentation ou à la hauteur des parois latérales 232. Pendant le polissage, les rainures d'alimentation 202A, 204A, 206A et 202B, 204B, 206B et la rainure d'évacuation radiale 216 distribuent la suspension ou solution de polissage sur les surfaces d'appui 214. La rainure d'évacuation 216 se termine dans des rainures circonférentielles situées suivant le périmètre 210A et 210B. De ce fait, depuis la rainure d'évacuation 216, la suspension ou solution de polissage s'écoule par le biais des rainures circonférentielles situées suivant le périmètre 210A et 210B. La suspension ou solution de polissage quitte ensuite les rainures situées suivant le périmètre 210A et 210B sur la surface d'appui située suivant le périmètre 220 et au-delà de la paroi située suivant le périmètre 222. Les flèches indiquent l’écoulement de la suspension ou solution de polissage jusqu'aux rainures situées suivant le périmètre 210A et 210B, sur la surface d'appui située suivant le périmètre 220 et au-delà de la paroi située suivant le périmètre 222 du tampon de polissage 200. Pendant le polissage dans le sens des aiguilles d'une montre, l'écoulement provenant des rainures d'alimentation 202A, 204A et 206A est plus grand que l'écoulement provenant des rainures d'alimentation 202B, 204B et 206B. Pendant le polissage en sens inverse des aiguilles d'une montre, l'écoulement provenant des rainures d'alimentation 202B, 204B et 206B est plus grand que l'écoulement provenant des rainures d'alimentation 202A, 204A et 206A. Ce mode de réalisation optionnel ralentit la sortie de la suspension ou solution de polissage et peut augmenter l'efficacité du polissage pour certaines combinaisons de polissage.
    [0037] En se référant à la figure 3, le tampon de polissage 300 inclut des rainures d'alimentation 302A, 304A, 306A, 308A et 302B, 304B, 306B, 308B qui peuvent toutes se déverser dans la rainure d'évacuation radiale 316. Dans ce mode de réalisation, la rainure d'évacuation radiale 316 a une profondeur "D" qui est plus grande que la profondeur Di des rainures d'alimentation 302A, 304A, 306A, 308A et 302B, 304B, 306B, 308B. En particulier, la rainure d'évacuation 316 s'étend sur une profondeur supplémentaire D2 sous la profondeur Di des rainures d'alimentation 302A, 304A, 306A, 308A et 302B, 304B, 306B, 308B. La hauteur des parois latérales 332 est égale à la profondeur Di plus la profondeur D2. Pendant le polissage, les rainures d'alimentation 302A, 304A, 306A, 308A et 302B, 304B, 306B, 308B et la rainure d'évacuation radiale 316 distribuent la suspension ou solution de polissage sur les surfaces d'appui 314. Les flèches indiquent l'écoulement de la suspension ou solution de polissage jusqu'à et au-delà de la paroi située suivant le périmètre 334 du tampon de polissage 300. Pendant le polissage dans le sens des aiguilles d'une montre, l'écoulement provenant des rainures d'alimentation 302A, 304A, 306A et 308A est plus grand que l'écoulement provenant des rainures d'alimentation 302B, 304B, 306B et 308B. Pendant le polissage en sens inverse des aiguilles d'une montre, l'écoulement provenant des rainures d'alimentation 302B, 304B, 306B et 308B est plus grand que l'écoulement provenant des rainures d'alimentation 302A, 304A, 306A et 308A. Ce mode de réalisation optionnel permet à tous les débris de polissage de sortir de manière non encombrée du tampon de polissage 300 sur la rainure d'évacuation radiale 316.
    [0038] En se référant à la figure 3A, le tampon de polissage 300 inclut des rainures d'alimentation 302A, 304A, 306A et 302B, 304B, 306B qui peuvent toutes se déverser dans la rainure d'évacuation radiale 316. Dans ce mode de réalisation, la rainure d'évacuation radiale 316 a une profondeur "D" qui est plus grande que la profondeur Di des rainures d'alimentation 302A, 304A, 306A, 310A et 302B, 304B, 306B, 310B. En particulier, la rainure d’évacuation 316 s'étend sur une profondeur supplémentaire D2 sous la profondeur Di des rainures d'alimentation 302A, 304A, 306A, 310A et 302B, 304B, 306B, 310B. Cet agencement facilite l'écoulement des débris de polissage de haute densité sur la surface d'appui située suivant le périmètre 320 jusqu'à la paroi située suivant le périmètre 322 du tampon de polissage 300. Pendant le polissage, les rainures d'alimentation 302A, 304A, 306A et 302B, 304B, 306B et la rainure d'évacuation radiale 316 distribuent la suspension ou solution de polissage sur les surfaces d'appui 314. Depuis la rainure d'évacuation 316 la suspension ou solution de polissage s'écoule par le biais des rainures situées suivant le périmètre 310A et 310B. La suspension ou solution de polissage quitte ensuite les rainures situées suivant le périmètre 310A et 310B sur la surface d'appui située suivant le périmètre 320 et au-delà de la paroi située suivant le périmètre 322. Les flèches indiquent l’écoulement de la suspension ou solution de polissage jusqu'aux rainures situées suivant le périmètre 310A et 310B, sur la surface d'appui située suivant le périmètre 320 et au-delà de la paroi située suivant le périmètre 322 du tampon de polissage 300. Pendant le polissage dans le sens des aiguilles d’une montre, l'écoulement provenant des rainures d'alimentation 302A, 304A et 306A est plus grand que l'écoulement provenant des rainures d'alimentation 302B, 304B et 306B. Pendant le polissage en sens inverse des aiguilles d'une montre, l'écoulement provenant des rainures d'alimentation 302B, 304B et 306B est plus grand que l'écoulement provenant des rainures d'alimentation 302A, 304A, et 306A. Ce mode de réalisation optionnel ralentit la sortie de la suspension ou solution de polissage et peut augmenter l'efficacité du polissage pour certaines combinaisons de polissage.
    [0039] En se référant à la figure 4, le tampon de polissage 400 a un centre 401 et un périmètre 405, où le rayon r s'étend depuis le centre 401 jusqu'au périmètre 405. Dans ce mode de réalisation, la galette 440 se déplace par rapport au tampon de polissage 400 sur la trajectoire de la galette marquée avec des lignes parallèles et sur une seule rainure d'évacuation radiale 416. La figure 4 montre la galette recouvrant de multiples rainures d'alimentation 412 et surfaces d'appui 414. La rainure d'évacuation radiale 416 assure l'évacuation de toutes les rainures d'alimentation dans la trajectoire de la galette et à l'extérieur de la trajectoire de la galette.
    [0040] En se référant à la figure 5, le tampon de polissage 500 supporte une galette 540 qui se déplace par rapport au tampon de polissage 500 sur la trajectoire de la galette marquée avec des lignes parallèles et sur deux rainures d'évacuation radiales 516A et 516B disposées à 180° l'une de l'autre. La figure 5 montre la galette recouvrant de multiples rainures d'alimentation 512 et surfaces d'appui 514. En particulier, les rainures d'évacuation radiales 516 s'étendent sur la piste de polissage pour faciliter le retrait des débris de polissage sur la piste de polissage et sous la galette et ensuite au-delà de la piste de polissage en direction du périmètre 505 du tampon de polissage 500 pendant la rotation du tampon de polissage 500. Les rainures d'évacuation radiales 516A et 516B assurent l'évacuation de toutes les rainures d'alimentation dans la trajectoire de la galette et à l'extérieur de la trajectoire de la galette.
    [0041] En se référant à la figure 6, le tampon de polissage 600 comporte quatre rainures d'évacuation radiales 616A à 616D disposées à 90° les unes des autres. À titre d'alternative, la distance entre les rainures d'évacuation radiales et les rainures d'alimentation pourrait être non uniforme. Pendant le fonctionnement, la suspension ou solution de polissage s'écoule à l'extérieur en direction du périmètre 605 sur les surfaces d'appui 614 et par le biais des rainures d'évacuation radiales 616A à 616D. Les rainures d'évacuation radiales 616A à 616D assurent l'évacuation de toutes les rainures d'alimentation 612 dans la trajectoire de la galette (non représentée) et à l'extérieur de la trajectoire de la galette.
    [0042] En se référant à la figure 6A, le tampon de polissage 600 comporte quatre rainures d'évacuation radiales 616A à 616D disposées à 90° les unes des autres. À titre d'alternative, la distance entre les rainures d'évacuation radiales et les rainures d'alimentation pourrait être non uniforme. Pendant le fonctionnement, la suspension ou solution de polissage s'écoule à l'extérieur en direction du périmètre 605 sur les surfaces d'appui 614 et par le biais des rainures d'évacuation radiales 616A à 616D. Avant d'atteindre le périmètre 605, la suspension ou solution de polissage s'écoule dans la rainure située suivant le périmètre 610 et depuis la rainure située suivant le périmètre 610 sur la surface d'appui située suivant le périmètre 620. Les rainures d'évacuation radiales 616A à 616D assurent l'évacuation de toutes les rainures d'alimentation 612 dans la piste de la galette (non représentée) et à l'extérieur de la piste de la galette.
    [0043] En se référant à la figure 7, le tampon de polissage 700 comporte huit rainures d'évacuation radiales 716A à 716H disposées à 45° les unes des autres. À titre d'alternative, la distance entre les rainures d'évacuation radiales et les rainures d'alimentation pourrait être non uniforme. Pendant le fonctionnement, la suspension ou solution de polissage s'écoule à l'extérieur en direction du périmètre 705 sur les surfaces d'appui 714 et par le biais des rainures d'évacuation radiales 716A à 716H. Les rainures d'évacuation radiales 716A à 716H assurent l'évacuation de toutes les rainures d'alimentation 712 dans la piste de la galette (non représentée) et à l'extérieur de la piste de la galette.
    [0044] En se référant à la figure 8, le tampon de polissage 800 comporte seize rainures d'évacuation radiales 816A à 816P disposées à 22,5° les unes des autres. À titre d'alternative, la distance entre les rainures d'évacuation radiales et les rainures d'alimentation pourrait être non uniforme. Pendant le fonctionnement, la suspension ou solution de polissage s'écoule à l'extérieur en direction du périmètre 805 sur les surfaces d'appui 814 et par le biais des rainures d'évacuation radiales 816A à 816P. Les rainures d'évacuation radiales 816A à 816P assurent l'évacuation de toutes les rainures d'alimentation 812 dans la piste de la galette (non représentée) et à l'extérieur de la piste de la galette.
    [0045] En se référant à la figure 9, le tampon de polissage 900 comporte huit rainures d'évacuation radiales amincies 916A à 916H disposées à 45° les unes des autres. À titre d'alternative, la distance entre les rainures d'évacuation radiales et les rainures d'alimentation pourrait être non uniforme. Pendant le fonctionnement, la suspension ou solution de polissage s'écoule à l'extérieur en direction du périmètre 905 sur les surfaces d'appui 914 et par le biais des rainures d’évacuation radiales amincies 916A à 916H. Les rainures d’évacuation radiales amincies 916A à 916H ont toutes une largeur plus grande en direction du périmètre 905 qu’en direction du centre 901. Cet amincissement permet aux rainures d'évacuation radiales de pouvoir recevoir des charges de fluide et de débris de polissage accrues. À titre d'alternative à la largeur, la profondeur pourrait augmenter en direction du périmètre pour augmenter l'écoulement. Cependant, dans la plupart des cas, des forces centrifuges accrues sont suffisantes pour recevoir un écoulement accru dans les rainures d'évacuation car la suspension ou solution de polissage s'écoule en direction du périmètre du tampon.
    [0046] Pour l'invention, les rainures d'alimentation (δ) ont une aire moyenne d'alimentation en section transversale (5a) où l'aire moyenne d'alimentation en section transversale (5a) est l'aire totale en section transversale de chaque rainure d'alimentation divisée par le nombre total de rainures d'alimentation (δ). La rainure d'évacuation radiale (p) a une aire moyenne d'évacuation en section transversale (pa) où l'aire moyenne d'évacuation en section transversale de la rainure d'évacuation radiale (pa) est au moins deux fois plus grande que l'aire moyenne d'alimentation en section transversale (ôa) mais inférieure ou égale à huit fois l'aire moyenne d'alimentation en section transversale (ôa) de la manière suivante: et
    où nr représente le nombre de rainures radiales et nf représente le nombre de rainures d'alimentation, ce qui représente la somme totale de chaque côté des rainures d'évacuation.
    Typiquement, nr est égal à 1 à 16. De manière particulièrement avantageuse, nr est égal à 2 à 12.
    Exemple 1: [0047] Une série de tampons de polissage ayant des nombres croissants de rainures radiales (1, 2, 4, 8 et 16) créant une capacité d'évacuation accrue avec une aire de rainure d'alimentation constante. Les tampons de polissage ont les dimensions de rainures suivantes: [0048] Aire en section transversale d'une seule rainure d'alimentation circulaire : 0,0039 cm2.
    [0049] Nombre de rainures d'alimentation coupées par une rainure d'évacuation : 80 [0050] Aire totale en section transversale des rainures d'alimentation alimentant une seule rainure d'évacuation : =0,0039*80*2 = 0,624 cm2.
    Note : les calculs concernant les rainures d'alimentation utilisés ici supposent que la suspension s'écoule depuis les deux côtés de chaque intersection entre une rainure d'alimentation et une rainure d'évacuation. Par exemple, 80 rainures d'alimentation circulaires forment 160 intersections de rainures avec une seule rainure d'évacuation.
    Aire en section transversale d'une seule rainure d'évacuation : 0,01741932 cm2.
    [0051] Rapport des aires en section transversale des rainures d'évacuation radiales et des rainures d'alimentation si une seule rainure d'évacuation était utilisée : 0,03.
    [0052] Dans l'exemple montré, une seule rainure d'évacuation était insuffisante pour assurer l'évacuation efficace de la série de rainures d'alimentation. Cependant, en ajoutant de multiples rainures d'évacuation, il est possible d'augmenter aisément l'efficacité de l'évacuation jusqu'à des niveaux acceptables. La figure 10 illustre graphiquement l'augmentation de la capacité d'évacuation avec le nombre de rainures.
    [0053] Un rapport des aires en section transversale des rainures d'évacuation radiales et des rainures d'alimentation inférieur à 0,15 n'est pas efficace. Du fait de la délivrance de suspension fraîche en excès sur la surface supérieure du tampon, le nombre de rainures radiales dépend d'un certain nombre de variables, incluant la vitesse de délivrance de la suspension. Si la capacité d'évacuation est trop élevée, la quantité de suspension dans les rainures disponible pour l'utilisation est insuffisante, ce qui peut entraîner un séchage du tampon. Ceci constitue une source défavorable de défauts, comme les défauts de type éraflures. Les rainures d'évacuation de l'invention réduisent les défauts. De manière similaire, un rapport des aires en section droite des rainures d'évacuation radiales et des rainures d'alimentation trop faible ne permettra pas de retirer suffisamment de sous-produits de polissage et de réduire les défauts. Un rapport des aires en section transversale des rainures d'évacuation radiales et des rainures d'alimentation trop élevé affecte l'hydrodynamique (ce qui se manifeste par un défaut d'uniformité accru des galettes) et augmente les défauts même au-delà du cas où aucune rainure d'évacuation n'est utilisée.
    Exemple 2 [0054] Pour déterminer la plage optimale, l'expérience suivante a été réalisée. Cinq types de rainures radiales différentes ont été appliqués à une série de tampons de polissage en polyuréthane à alvéoles fermés. Ces tampons avaient des rainures circulaires de 0,051 cm de largeur X 0,076 cm de profondeur X 0,305 cm de pas (20 mil de largeur X 30 mil de profondeur X 120 mil de pas). Les désignations des tampons ainsi que les dimensions des rainures radiales et leur nombre sont présentés dans le tableau 1.
    [0055] Tableau 1. Série de tampons tests
    [0056] Tableau 2. Rapport des aires en section droite des rainures d'évacuation radiales et des rainures d'alimentation
    [0057] Les conditions de polissage sont résumées de la manière suivante :
    Suspension colloïdale MDC Mirra, K1501-50 pm
    Disque diamanté Saesol AK45(8031cl), rodage du tampon 30 min 48 kPa (7 psi), conditionnement totalement in situ à 48 kPa ( 7 psi),
    Traitement: force d'appui du tampon 20,7 kPa (3 psi)
    Vitesse du plateau 93 tr/min
    Vitesse du support 87 tr/min Débit de suspension 200 ml/min
    Le polissage a été suivi pour 11, 37, 63, 89,115,141, 167 et 193 galettes. Le nombre de défauts a été déterminé avec un analyseur Surfscan SP1 de KLA-Tencor.
    [0058] Chaque tampon a été rodé pour retirer les défauts de démarrage, et utilisé pour polir 200 galettes afin de déterminer la stabilité de la vitesse et de la défectuosité. Il n'y avait pas de grandes différences entre les tampons en ce qui concerne la vitesse. Cependant, il y avait des différences significatives en ce qui concerne la défectuosité, comme le montrent les figures 11 et 12. Les tampons tests ayant 8 rainures radiales d'une largeur de 0,229 cm (90 mil) et ceux ayant 8 rainures radiales d'une largeur de 0,305 cm (120 mil) présentaient des niveaux de défauts faibles et stables. Tous les autres tampons, y compris le tampon témoin, présentaient des niveaux de défauts plus élevés qui variaient pendant la durée du test, et qui augmentaient avec la durée de polissage. Ceci est particulièrement évident d'après la figure 11 qui compare le comportement du tampon témoin à celui des tampons comportant des rainures de 0,229 cm (90 mil).
    [0059] Le doublement du nombre de rainures d'évacuation (le rapport des aires en section droite des rainures d'évacuation radiales et des rainures d'alimentation augmentait de 0,225 à 0,45) faisait croître sensiblement la défectuosité globalement, même par rapport au tampon témoin. Ceci est considéré comme une indication du fait qu'il existe une plage critique pour le rapport des aires en section droite des rainures d'évacuation radiales et des rainures d'alimentation ou rapport d'efficacité d'évacuation. Cette plage critique peut varier avec la taille et le nombre des rainures d'alimentation et avec la taille des rainures d'évacuation radiales.
    [0060] Les données concernant les défauts après gravure HF ont été examinées aussi pour comparer la défectuosité totale à la densité d'éraflures. La gravure HF est efficace pour retirer les particules, et elle augmente la sensibilité aux éraflures, car la gravure HF augmente la profondeur des éraflures en retirant la région de déformation autour de la fissure elle-même (bordure). Comme le montre la figure 13, la même réponse faible et stable concernant les défauts a été observée pour le tampon comportant 8 rainures d'évacuation radiales d'une largeur de 0,229 cm (90 mil) et pour celui comportant 8 nervures d'évacuation radiales d'une largeur de 0,305 cm (120 mil), bien que la réponse du tampon comportant 8 rainures d'évacuation radiales d'une largeur de 0,152 cm (60 mil) soit étroitement similaire, ce qui indique qu'une fraction importante des défauts totaux dans ce tampon était constituée par de petites particules plutôt que par de grands agrégats produisant des détériorations. Ceci est une indication du fait qu'il existe aussi une limite inférieure pour le rapport d'efficacité d'évacuation. Sur la base de ces résultats, on constate que la plage critique de 0,2 à 0,3 pour le rapport des aires en section droite des rainures d'évacuation radiales et des rainures d'alimentation est particulièrement avantageuse.
    [0061] D'après la discussion qui précède, il est clair que l'expression de l'efficacité d'évacuation peut être utilisée pour déterminer les dimensions et le nombre des rainures d'évacuation qui sont nécessaires pour obtenir une défectuosité réduite pour une grande variété de dimensions et de pas des rainures d'alimentation. Certaines limitations pratiques peuvent être imposées: par exemple, il est probablement indésirable de déployer seulement une rainure d'évacuation, du fait de l'excentricité en rotation. On en conclut aussi qu'il importe de limiter les rainures d'évacuation à des rainures radiales, ou des variantes de celles-ci, pour les raisons suivantes: a) elles possèdent une seule symétrie en rotation; et b) elles présentent une contribution minimale à la nanotopograhie induite par la texture (indésirable). Concernant les dimensions des rainures, il peut aussi être souhaitable de réguler encore le transport en agençant les rainures d'évacuation radiales de manière à les élargir avec le rayon, avec les limitations concernant la plage de rapports d'efficacité d'évacuation citées ci-dessus, calculés à la périphérie du tampon.
    [0062] L'invention est efficace pour former des tampons de polissage poreux pour des applications de planarisation mécano-chimique étendues qui maintiennent de faibles niveaux de défauts. De plus, ces tampons permettent d'améliorer la vitesse de polissage, l'uniformité globale du polissage et de réduire les vibrations au cours du polissage.
    BACKGROUND
    The present invention relates to grooves for mechanical chemical polishing pads. More particularly, the present invention relates to groove arrangements for reducing defects during chemical mechanical polishing.
    In the manufacture of integrated circuits and other electronic devices, multiple layers of conductive, semiconductor and dielectric materials are deposited on or removed from a surface of a semiconductor wafer. Thin layers of conductive, semiconductor and dielectric materials can be deposited by a number of deposition techniques. Common deposition techniques in modern wafer processing include physical vapor deposition (PVD), also known as cathodic sputtering, chemical vapor deposition (CVD), plasma enhanced chemical vapor deposition (CVD) PECVD) and electrochemical deposition, among others. Common removal techniques include wet and dry isotropic and anisotropic etching, among others.
    When layers of materials are successively deposited and removed, the upper surface of the wafer becomes non-planar. Since the subsequent processing of semiconductors (eg metallization) requires the wafer to have a flat surface, the wafer must be planarized. Planarization is useful for removing undesirable surface topography and surface defects, such as rough surfaces, agglomerated materials, crystal lattice damage, scrapes and contaminated layers or contaminated materials.
    [0004] Mechano-chemical planarization, or chemical mechanical polishing (CMF), is a common technique used to planarize or polish parts, such as semiconductor wafers. In the conventional CMP, a wafer carrier, or polishing head, is mounted on a support assembly. The polishing head holds the wafer and positions the wafer in contact with a polishing layer of a polishing pad which is mounted on a table or tray in a CMP apparatus. The support assembly applies an adjustable pressure between the wafer and the polishing pad. At the same time, a polishing medium (e.g. "suspension" or "slurry") is dispensed onto the polishing pad and is drawn into the gap between the wafer and the polishing layer. To polish a wafer, the polishing pad and wafer typically rotate relative to each other. When the polishing pad rotates under the wafer, the wafer describes a polishing track, or polishing region, typically annular in which the surface of the wafer is directly opposite the polishing layer. The surface of the slab is polished and made flat by the chemical and mechanical action of the polishing layer and the polishing medium on the surface.
    [0005] Reinhardt et al., In US Pat. 5,578,362, describe the use of grooves to impart macrotexture to the pad. In particular, they describe different patterns and contours of grooves, spiral, radial, point or other shapes. Specific examples included in Reinhardt's document are concentric circular grooves and concentric circular grooves over which an XY groove is superimposed. Because the concentric circular groove pattern provides no direct flow path to the buffer edge, the concentric circular grooves have been found to be the most common pattern of grooves.
    [0006] Lin et al., In US Pat. 6,120,366, in Figure 2, describe a combination of circular and radial grooves. This example illustrates the addition of twenty-four radial grooves to a pattern of concentric circular grooves. The disadvantage of this pattern of grooves is that it provides a limited improvement in polishing combined with a significant increase in suspension consumption.
    [0007] Nevertheless, there remains a continuing need for chemical mechanical polishing pads having a better combination of polishing performance and slurry consumption. In addition, there is a need for grooves that reduce defects and increase the useful life of a polishing pad.
    SUMMARY OF THE INVENTION
    [0008] An aspect of the invention provides a polishing pad adapted to polish or planarize at least one of the semiconductor, optical and magnetic substrates with a polishing fluid and a relative movement between the polishing pad and the polishing pad. least one of the semiconductor, optical and magnetic substrates, the polishing pad comprising the following: a polishing layer having a polymeric matrix and a thickness, the polishing layer including a center, a perimeter, a radius which extends from the center to the perimeter and a polishing track which surrounds the center and intersects the radius, the polishing path representing a working region of the polishing layer for polishing or planarizing the at least one substrate among the substrates -conductors, optical and magnetic; a plurality of supply grooves (δ) intersecting the spoke, the feed grooves (δ) having bearing surfaces between the feed grooves (δ) for polishing or planarizing the at least one of the substrates semi -conductors, optical or magnetic with the polishing pad and the polishing fluid, the plurality of feed grooves (δ) having a mean cross-sectional feeding area (δa), the average section feeding area transversal (δa) being the total cross-sectional area of each feed groove divided by the total number of feed grooves (δ); at least one radial discharge groove (p) in the polishing layer intersecting the plurality of feed grooves (δ) to allow the polishing fluid to flow from the plurality of feed grooves (δ) to at least one radial discharge groove (p) and the at least one radial discharge groove (p) having a mean cross-section discharge area (pa), the average cross-sectional discharge area the at least one radial discharge groove (pa) being larger than the average cross-sectional feeding area (δa) as follows:
    and
    where nr represents the number of radial grooves and nf represents the number of feed grooves, and the at least one radial discharge groove (p) extending over the polishing track to facilitate removal of the polishing debris from the polishing track and under the at least one of the semiconductor, optical and magnetic substrates and then beyond the polishing track towards the perimeter of the polishing pad during rotation of the polishing pad.
    Preferably,
    [0009] Another aspect of the invention provides a polishing pad adapted to polish or planarize at least one of the semiconductor, optical and magnetic substrates with a polishing fluid and a relative movement between the polishing pad and the polishing pad. at least one of the semiconductor, optical and magnetic substrates, the polishing pad comprising the following: a polishing layer having a polymeric matrix and a thickness, the polishing layer including a center, a perimeter, a radius which extends from the center to the perimeter and a polishing track which surrounds the center and cuts the radius, the polishing track representing a working region of the polishing layer for polishing or planarizing the at least one substrate among the substrates semiconductors, optical and magnetic; a plurality of supply grooves (δ) intersecting the spoke, the feed grooves (δ) having bearing surfaces between the feed grooves (δ) for polishing or planarizing the at least one of the substrates semi -conductors, optical or magnetic with the polishing pad and the polishing fluid, the plurality of feed grooves (δ) having a mean cross-sectional feeding area (δa), the average section feeding area transversal (δa) being the total cross-sectional area of each feed groove divided by the total number of feed grooves (δ); at least one radial discharge groove (p) in the polishing layer intersecting the plurality of feed grooves (δ) to allow the polishing fluid to flow from the plurality of feed grooves (δ) to at least one radial discharge groove (p) and the at least one radial discharge groove (p) having a mean cross-section discharge area (pa), the average cross-sectional discharge area the at least one radial discharge groove (pa) being larger than the average cross-sectional feeding area (δa) as follows:
    and
    where nr represents the number of radial grooves and nf represents the number of feed grooves and where nr is equal to a number between 2 and 12 and the at least one radial discharge groove (p) extending on the track of polishing to facilitate the removal of polishing debris on the polishing track and under the at least one of the semiconductor, optical and magnetic substrates and then beyond the polishing track towards the perimeter of the polishing pad during rotation polishing pad.
    Preferably, 2 * 5a <pa ^ 6 * 5a.
    DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
    Figure 1 is a schematic top view of a pattern of circular and radial grooves of the state of the art.
    Figure 2 is a schematic partial top view of the debris removal groove of the invention.
    Figure 2A is a schematic partial top view of the debris removal groove of the invention which includes a bearing surface located along the perimeter.
    Figure 3 is a schematic partial top view of the debris removal groove of the invention illustrating the flow in the feed grooves and debris removal.
    Figure 3A is a schematic partial top view of the debris removal groove of the invention illustrating the flow in the debris supply and removal grooves which includes a bearing surface located along the perimeter .
    Figure 4 is a schematic top view of a debris removal groove pattern of the invention having a debris removal channel and a wafer type substrate.
    Figure 5 is a schematic top view of a debris removal groove pattern of the invention having two debris removal channels and a wafer type substrate.
    Figure 6 is a schematic top view of a debris removal groove pattern of the invention having four debris removal channels.
    Figure 6A is a schematic top view of a debris removal groove pattern of the invention having four debris removal channels which includes a bearing surface located along the perimeter.
    Figure 7 is a schematic top view of a debris removal groove pattern of the invention having eight debris removal channels.
    Figure 8 is a schematic top view of a debris removal groove pattern of the invention having sixteen debris removal channels.
    Figure 9 is a schematic top view of a pattern of debris removal grooves of the invention having eight flared debris removal channels.
    FIG. 10 is a graphical representation of the ratio of the cross-sectional areas of the radial discharge grooves and the feed grooves as a function of the number of deployed evacuation grooves.
    Fig. 11 is a graphical representation of the total number of defects as a function of time which includes patterns of polishing pad grooves of the invention.
    FIG. 12 is a graphical representation of the total number of defects as a function of time for a control buffer compared to buffers having radial grooves of a width of 0.23 cm (90 mil) (1 mil = 10 "Inch, 1 inch = 2.54 cm) of the invention.
    Fig. 13 is a graphical representation of data relating to HF post-etch defects with patterns of polishing pad grooves of the invention.
    DETAILED DESCRIPTION
    The shrinkage process in closed cell buffer materials takes place in a thin lubricant film that contains asperities on the buffer side. In order for shrinkage to take place, the asperities must come into direct or semi-direct contact with the surface of the substrate. This is affected by the adjustment of the surface texture to facilitate the transport of liquids and the lowering of hydrostatic pressure, and the incorporation of grooves or other types of macrotexture to facilitate evacuation. Maintaining a well controlled contact is relatively sensitive to the processing conditions, maintaining the texture in the bearing surface between the grooves, and to various other variables.
    The local environment in the area of contact with the substrate in the current buffers has the following characteristics: [0028] The area / volume ratio (S / V) is relatively high on the side of the wafer and the side of the buffer typically> 200: 1. This makes it relatively difficult to transport liquids into the lubricating film. More particularly, considering the mass shrinkage rates during polishing, the lubricating film is substantially depleted in reagents and substantially enriched in reaction products.
    The temperatures of the liquid are much higher than the ambient temperature, with significant gradients according to the depth and laterally. This has been studied internally in a relatively detailed manner at the macroscopic and microscopic level. The polishing treatment consumes a large amount of energy, which does not lead in its entirety to the shrinkage. Friction by contact or proximity and viscous friction in the liquid give rise to heating by significant contact. Since the buffer is an effective insulator, most of the heat released is dissipated through the liquid. Thus, the local environment in the lubricating film, particularly near the asperities, has a moderate hydrothermal character. The temperature gradients, as well as the high S / V ratio, provide a driving force for the precipitation of reaction products in the texture volume, particularly at the surface of the buffer. Since these are likely to be relatively large, and are expected to grow over time, this may be one of the primary mechanisms for producing micro-scratch type defects. The precipitation of silica is a major problem because the effect of temperature on the solubility of the monomers is relatively marked.
    Since the reference frame of a point on the surface of the substrate, the thermal and reaction history undergoes extreme cyclic variation. A significant contribution to this cyclic variation is the need for grooves in the buffer (to affect uniform contact with the wafer). The liquid environment in the groove is substantially different from the environment in the bearing surface. It is substantially colder, substantially enriched in reagents and substantially depleted in reaction products. Thus, any point on the slab undergoes a fast cycle between these two very different environments. This can be a source for the redeposition of polishing by-products on the wafer surface, particularly at the back contact edge.
    The suspension transport on the bearing surfaces during contact with the slab occurs via the grooves. Unfortunately, the grooves fulfill two functions: the fresh suspension supply, and the evacuation of the used suspension. In all current buffer arrangements, this must occur simultaneously in the same volume. Thus, the bearing surfaces are not supplied with fresh suspension but with a variable mixture. The place where the variable mixture takes place is known as the remix zone. While this can be mitigated through the arrangement of the grooves, it can not be eliminated. This is another significant source of large particles for scuffing and residual deposition. The most serious problem is that, if the slurry in the grooves is not continuously renewed, the formation and growth of large aggregate particles will occur continuously. Given the simultaneous introduction of fresh suspension, and indirect liquid transport, these large particles will eventually be dragged onto the bearing surfaces in larger and larger numbers, giving rise to a gradual increase in defects. scratch type. This effect is commonly observed during tampon use, regardless of the conditions of the treatment or the mode of conditioning. The defect changes during the useful life of a pad have three regimes as follows: (a) a high initial defect when a new pad is introduced (break-in); (b) break-in failure decreases to a low steady state for the period of its use; and (c) the end-of-life state, in which the defect and non-uniformity of the patties increase to undesirable high levels. From the foregoing, it is apparent that preventing or retarding the regime (c) improves the useful life of polishing the pad.
    The types of feed grooves most commonly used are circular. When these circular grooves intersect the radial discharge grooves they form arcs, preferably concentric. Alternatively, the feed grooves may be linear segments or form sinusoidal waves. Many different widths and depths of feed grooves and many different feed grooves are commercially available.
    The grooves of the state of the art are generally developed empirically to improve the uniformity rate and the life of the buffers by controlling the hydrodynamic response. This generally leads to relatively thin grooves, especially for circular arrangements. The most widely used circular groove is groove 1010 made to the following groove specifications: 0.050 cm wide X 0.076 cm deep X 0.305 cm pitch (0.020 inch wide x 0.030 inch deep X 0.120 inch pitch). Even connected grooves having these dimensions are not efficient vehicles for carrying liquids due to the small cross-sectional area. An additional problem is the roughness of the exposed surfaces of the pad. A closed cell polymer, such as IC1000, typically has a surface roughness of about 50 μm. For groove 1010, which has a surface / volume ratio of liquid> 50: 1, the fraction of liquid volume contained in the texture of the side walls is relatively high (~ 11%). This leads to stagnation of the flow at the side walls. This constitutes a source of aggregation of waste products, which increase over time by becoming point sources of large scratches and causing deterioration if they are reintroduced on the surface of the buffer. Since there is no directional flow from the grooves, the addition of means for effectively removing the slurry from the grooves by adding at least one exhaust groove prevents agglomeration or growth of large size, and thus reduces scratches. While improved grooved evacuation is expected to have an immediate beneficial effect, the greatest benefit is increased working life before onset of end-of-life effects.
    Referring to Figure 1, the polishing pad 10 includes a combination of circular grooves 12 and radial grooves 16. Flat, typically porous, bearing surfaces 14 divide the circular grooves 12 and the radial grooves 16 During polishing, the circular grooves 12 combine with the radial grooves 16 to dispense the polishing slurry or the polishing solution to the bearing surfaces 14 for interaction with a substrate, such as at least one substrate among a semiconductor substrate, optical or magnetic. The circular grooves 12 and the radial grooves 16 have a uniform cross section. The problem with these groove patterns is that, over time, the polishing debris accumulates in the grooves 12 and 16 and then periodically moves to the bearing surfaces 14 where they cause defects, such as defects. type scratches, in the substrate.
    Referring to FIG. 2, the polishing pad 200 includes feed grooves 202A, 204A, 206A, 208A, and 202B, 204B, 206B, 208B that can all flow into the radial discharge groove 216. In this embodiment, the radial discharge groove 216 has a depth "D" equal to the depth of the feed grooves or the height of the side walls 232. During polishing, the feed grooves 202A, 204A , 206A, 208A and 202B, 204B, 206B, 208B and the radial discharge groove 216 dispense the slurry or polishing solution onto the bearing surfaces 214. The arrows indicate the flow of the slurry or polishing solution to to and beyond the wall located along the perimeter 234 of the polishing pad 200. During the polishing in a clockwise direction, the flow from the feed grooves 202A, 204A, 206A and 208A is more big as the flow coming from the grooves 202B, 204B, 206B and 208B. During counter-clockwise polishing, the flow from the feed grooves 202B, 204B, 206B, and 208B is larger than the flow from the feed grooves 202A, 204A, 206A, and 208A. This optional embodiment allows all polishing debris to exit unencumbered from the polishing pad 200 through the radial discharge groove 216.
    Referring to FIG. 2A, the polishing pad 200 includes feed grooves 202A, 204A, 206A, and 202B, 204B, 206B which can all flow into the radial discharge groove 216. In this mode embodiment, the radial discharge groove 216 has a depth "D" equal to the depth of the feed grooves or the height of the side walls 232. During the polishing, the feed grooves 202A, 204A, 206A and 202B , 204B, 206B and the radial discharge groove 216 dispense the slurry or polishing solution onto the bearing surfaces 214. The discharge groove 216 terminates in circumferential grooves located along the perimeter 210A and 210B. Therefore, since the discharge groove 216, the suspension or polishing solution flows through the circumferential grooves located along the perimeter 210A and 210B. The suspension or polishing solution then leaves the grooves located along the perimeter 210A and 210B on the bearing surface located along the perimeter 220 and beyond the wall located along the perimeter 222. The arrows indicate the flow of the suspension or polishing solution to the grooves located along the perimeter 210A and 210B, on the bearing surface located along the perimeter 220 and beyond the wall located along the perimeter 222 of the polishing pad 200. During polishing in the clockwise, the flow from the feed grooves 202A, 204A and 206A is larger than the flow from the feed grooves 202B, 204B and 206B. During counter-clockwise polishing, the flow from the feed grooves 202B, 204B, and 206B is larger than the flow from the feed grooves 202A, 204A, and 206A. This optional embodiment slows the exit of the slurry or polishing solution and can increase the polishing efficiency for certain polishing combinations.
    Referring to FIG. 3, the polishing pad 300 includes feed grooves 302A, 304A, 306A, 308A, and 302B, 304B, 306B, 308B that can all flow into the radial discharge groove 316. In this embodiment, the radial discharge groove 316 has a depth "D" which is greater than the depth D 1 of the feed grooves 302A, 304A, 306A, 308A and 302B, 304B, 306B, 308B. In particular, the discharge groove 316 extends over an additional depth D 2 under the depth D 1 of the feed grooves 302A, 304A, 306A, 308A and 302B, 304B, 306B, 308B. The height of the side walls 332 is equal to the depth Di plus the depth D2. During polishing, the feed grooves 302A, 304A, 306A, 308A and 302B, 304B, 306B, 308B and the radial discharge groove 316 dispense the slurry or polishing solution onto the bearing surfaces 314. The arrows indicate the flow of the suspension or polishing solution to and beyond the wall located along the perimeter 334 of the polishing pad 300. During the polishing in the direction of clockwise, the flow from the grooves 302A, 304A, 306A and 308A are larger than the flow from the feed grooves 302B, 304B, 306B and 308B. During counterclockwise polishing, the flow from the feed grooves 302B, 304B, 306B, and 308B is larger than the flow from the feed grooves 302A, 304A, 306A, and 308A. This optional embodiment allows all polishing debris to exit unencumbered from the polishing pad 300 on the radial discharge groove 316.
    Referring to FIG. 3A, the polishing pad 300 includes feed grooves 302A, 304A, 306A, and 302B, 304B, 306B which can all flow into the radial discharge groove 316. In this mode As a result, the radial discharge groove 316 has a depth "D" which is greater than the depth D1 of the feed grooves 302A, 304A, 306A, 310A and 302B, 304B, 306B, 310B. In particular, the discharge groove 316 extends over an additional depth D2 under the depth D 1 of the feed grooves 302A, 304A, 306A, 310A and 302B, 304B, 306B, 310B. This arrangement facilitates the flow of high density polishing debris over the bearing surface located along the perimeter 320 to the wall located along the perimeter 322 of the polishing pad 300. During polishing, the feed grooves 302A , 304A, 306A and 302B, 304B, 306B and the radial discharge groove 316 dispense the slurry or polishing solution onto the bearing surfaces 314. From the discharge groove 316 the slurry or polishing solution flows through through the grooves located along the perimeter 310A and 310B. The suspension or polishing solution then leaves the grooves located along the perimeter 310A and 310B on the bearing surface located along the perimeter 320 and beyond the wall located along the perimeter 322. The arrows indicate the flow of the suspension or polishing solution to the grooves located along the perimeter 310A and 310B, on the bearing surface located along the perimeter 320 and beyond the wall located along the perimeter 322 of the polishing pad 300. During the polishing in the clockwise, the flow from the feed grooves 302A, 304A, and 306A is larger than the flow from the feed grooves 302B, 304B, and 306B. During counter-clockwise polishing, the flow from the feed grooves 302B, 304B, and 306B is larger than the flow from the feed grooves 302A, 304A, and 306A. This optional embodiment slows the exit of the slurry or polishing solution and can increase the polishing efficiency for certain polishing combinations.
    Referring to Figure 4, the polishing pad 400 has a center 401 and a perimeter 405, where the radius r extends from the center 401 to the perimeter 405. In this embodiment, the slab 440 moves with respect to the polishing pad 400 in the path of the wafer marked with parallel lines and on a single radial discharge groove 416. FIG. 4 shows the wafer covering multiple feed grooves 412 and surfaces of FIG. support 414. The radial discharge groove 416 ensures the evacuation of all the feed grooves in the path of the slab and outside the trajectory of the slab.
    Referring to Figure 5, the polishing pad 500 supports a wafer 540 which moves relative to the polishing pad 500 on the path of the wafer marked with parallel lines and two radial discharge grooves 516A and 516B disposed at 180 ° from each other. Figure 5 shows the wafer covering multiple feed grooves 512 and bearing surfaces 514. In particular, the radial discharge grooves 516 extend over the polishing track to facilitate the removal of polishing debris on the track and polishing track in the direction of the perimeter 505 of the polishing pad 500 during rotation of the polishing pad 500. The radial discharge grooves 516A and 516B provide for the evacuation of all the feed grooves in the path of the slab and outside the path of the slab.
    Referring to Figure 6, the polishing pad 600 has four radial discharge grooves 616A to 616D arranged at 90 ° from each other. Alternatively, the distance between the radial discharge grooves and the feed grooves could be non-uniform. During operation, the slurry or polishing solution flows outwardly toward the perimeter 605 on the bearing surfaces 614 and through the radial discharge grooves 616A through 616D. The radial discharge grooves 616A through 616D ensure the evacuation of all feed grooves 612 in the path of the wafer (not shown) and out of the path of the wafer.
    Referring to Figure 6A, the polishing pad 600 has four radial discharge grooves 616A to 616D arranged at 90 ° from each other. Alternatively, the distance between the radial discharge grooves and the feed grooves could be non-uniform. During operation, the slurry or polishing solution flows outwardly toward the perimeter 605 on the bearing surfaces 614 and through the radial discharge grooves 616A through 616D. Before reaching the perimeter 605, the suspension or polishing solution flows into the groove located along the perimeter 610 and from the groove located along the perimeter 610 to the bearing surface located along the perimeter 620. The grooves Radial evacuations 616A through 616D ensure the evacuation of all feed grooves 612 in the slab track (not shown) and outside the slab track.
    Referring to Figure 7, the polishing pad 700 has eight radial discharge grooves 716A to 716H arranged at 45 ° from each other. Alternatively, the distance between the radial discharge grooves and the feed grooves could be non-uniform. During operation, the slurry or polishing solution flows outward to the perimeter 705 on the bearing surfaces 714 and through the radial discharge grooves 716A-716H. The radial discharge grooves 716A through 716H provide for the evacuation of all feed grooves 712 in the wafer track (not shown) and outside the wafer track.
    Referring to Figure 8, the polishing pad 800 has six radial discharge grooves 816A to 816P arranged at 22.5 ° from each other. Alternatively, the distance between the radial discharge grooves and the feed grooves could be non-uniform. During operation, the slurry or polishing solution flows outwardly towards the perimeter 805 on the bearing surfaces 814 and through the radial discharge grooves 816A to 816P. The radial discharge grooves 816A through 816P provide for the evacuation of all feed grooves 812 into the wafer track (not shown) and out of the wafer track.
    Referring to Figure 9, the polishing pad 900 comprises eight thinned radial discharge grooves 916A to 916H arranged at 45 ° from each other. Alternatively, the distance between the radial discharge grooves and the feed grooves could be non-uniform. During operation, the slurry or polishing solution flows outwardly toward the perimeter 905 on the bearing surfaces 914 and through the thinned radial discharge grooves 916A through 916H. The thinned radial discharge grooves 916A through 916H are all wider in the perimeter 905 than in the center 901. This thinning allows the radial discharge grooves to receive fluid and polishing debris loads. increased. As an alternative to the width, the depth could increase towards the perimeter to increase the flow. However, in most cases, increased centrifugal forces are sufficient to receive increased flow in the discharge grooves as the slurry or polishing solution flows toward the perimeter of the pad.
    For the invention, the feed grooves (δ) have an average cross-section supply area (5a) where the average cross-section supply area (5a) is the total area in section. cross section of each feed groove divided by the total number of feed grooves (δ). The radial discharge groove (p) has a mean cross-section discharge area (pa) where the average cross-section discharge area of the radial discharge groove (pa) is at least twice as large that the average cross-sectional feeding area (δa) but less than or equal to eight times the average cross-sectional feeding area (δa) as follows: and
    where nr represents the number of radial grooves and nf represents the number of feed grooves, which represents the sum total of each side of the discharge grooves.
    Typically, nr is 1 to 16. Particularly advantageously, nr is 2 to 12.
    Example 1 [0047] A series of polishing pads having increasing numbers of radial grooves (1, 2, 4, 8 and 16) creating increased evacuation capacity with a constant feed groove area. The polishing pads have the following groove dimensions: [0048] Cross-sectional area of a single circular feed groove: 0.0039 cm 2.
    Number of feed grooves cut by a discharge groove: 80 [0050] Total cross-sectional area of the feed grooves feeding a single discharge groove: = 0.0039 * 80 * 2 = 0.624 cm 2 .
    Note: Calculations for the feed grooves used here assume that the suspension flows from both sides of each intersection between a feed groove and a discharge groove. For example, 80 circular feed grooves form 160 groove intersections with a single escape groove.
    Area in cross-section of a single discharge groove: 0.01741932 cm2.
    Cross sectional area ratio of the radial discharge grooves and feed grooves if only one discharge groove was used: 0.03.
    In the example shown, only one evacuation groove was insufficient to ensure efficient evacuation of the series of feed grooves. However, by adding multiple drain grooves, it is possible to easily increase the efficiency of evacuation to acceptable levels. Figure 10 graphically illustrates the increase of the evacuation capacity with the number of grooves.
    A ratio of the cross-sectional areas of the radial discharge grooves and feed grooves less than 0.15 is not effective. Due to the delivery of excess fresh slurry to the upper surface of the pad, the number of radial grooves depends on a number of variables, including the rate of delivery of the slurry. If the evacuation capacity is too high, the amount of suspension in the grooves available for use is insufficient, which may cause the pad to dry. This constitutes an unfavorable source of defects, such as scratch-type defects. The evacuation grooves of the invention reduce defects. Similarly, a ratio of the cross-sectional areas of the radial discharge grooves and the weak feed grooves will not allow enough polishing by-products to be removed and defects to be reduced. A ratio of the cross-sectional areas of the radial discharge grooves and the excessively high feed grooves affects the hydrodynamics (manifested by increased unevenness of the slabs) and increases the defects even beyond the case where no escape groove is used.
    Example 2 [0054] To determine the optimal range, the following experiment was performed. Five different types of radial grooves have been applied to a series of closed-cell polyurethane polishing pads. These buffers had circular grooves of 0.051 cm wide X 0.076 cm deep X 0.305 cm pitch (20 mil wide X 30 mil deep X 120 mil foot). The designations of the buffers as well as the dimensions of the radial grooves and their number are presented in Table 1.
    [0055] Table 1. Series of test buffers
    Table 2. Report of cross-sectional areas of the radial discharge grooves and feed grooves
    The polishing conditions are summarized as follows:
    MDC Mirra Colloidal Suspension, K1501-50 pm
    Saesol AK45 diamond disc (8031cl), buffer run-in 30 min 48 kPa (7 psi), fully in situ condition at 48 kPa (7 psi),
    Treatment: Pad pressure 20.7 kPa (3 psi)
    Speed of the tray 93 rpm
    Media speed 87 rpm Suspension rate 200 ml / min
    Polishing was followed for 11, 37, 63, 89, 115, 141, 167 and 193 slabs. The number of defects was determined with a Surfscan SP1 analyzer from KLA-Tencor.
    Each pad was lapped to remove start-up defects, and used to polish 200 slabs to determine stability of speed and defect. There were no big differences between buffers in terms of speed. However, there were significant differences with respect to the defect, as shown in Figures 11 and 12. The test buffers had 8 radial grooves with a width of 0.229 cm (90 mil) and those with 8 radial grooves. a width of 0.305 cm (120 mil) had low and stable defect levels. All other buffers, including the control buffer, had higher defect levels that varied during the test period and increased with polishing time. This is particularly evident from Fig. 11 which compares the behavior of the control buffer to that of buffers having 0.229 cm (90 mil) grooves.
    The doubling of the number of evacuation grooves (the ratio of the cross-sectional areas of the radial discharge grooves and the feed grooves increased from 0.225 to 0.45) substantially increased the defect overall, even compared to to the control buffer. This is considered an indication that there is a critical range for the ratio of the cross-sectional areas of the radial discharge grooves and the feed grooves or exhaust efficiency ratio. This critical range may vary with the size and number of feed grooves and the size of the radial discharge grooves.
    The data concerning defects after RF etching were also examined to compare the total defect with the density of scratches. HF etching is effective at removing particles, and it increases sensitivity to scuffing, because HF etching increases the depth of scuffing by removing the deformation region around the crack itself (border). As shown in Figure 13, the same weak and stable response for defects was observed for the buffer with 8 radial discharge grooves of 0.229 cm (90 mil) width and for the one with 8 radial discharge ribs width of 0.305 cm (120 mil), although the response of the pad with 8 radial discharge grooves of a width of 0.152 cm (60 mil) is closely similar, indicating that a significant fraction of the defects total in this buffer consisted of small particles rather than large aggregates producing deteriorations. This is an indication that there is also a lower limit for the evacuation efficiency ratio. On the basis of these results, it is found that the critical range of 0.2 to 0.3 for the ratio of the cross-sectional areas of the radial discharge grooves and the feed grooves is particularly advantageous.
    From the foregoing discussion, it is clear that the expression of the evacuation efficiency can be used to determine the dimensions and number of evacuation grooves that are necessary to obtain a reduced defect for a wide variety of dimensions and not feed grooves. Some practical limitations may be imposed: for example, it is probably undesirable to deploy only an evacuation groove, because of the eccentricity in rotation. It is also concluded that it is important to limit the discharge grooves to radial grooves, or variants thereof, for the following reasons: a) they have a single rotational symmetry; and b) they have a minimal contribution to texture-induced (undesirable) nanotopography. With regard to the dimensions of the grooves, it may also be desirable to further regulate the transport by arranging the radial discharge grooves so as to widen them with the radius, with the limitations on the range of evacuation efficiency ratios mentioned above. above, calculated at the periphery of the buffer.
    [0062] The invention is effective for forming porous polishing pads for extended chemical mechanical planarization applications that maintain low levels of defects. Moreover, these buffers make it possible to improve the polishing speed, the overall uniformity of the polishing and to reduce the vibrations during polishing.
    权利要求:
    Claims (6)
    [1" id="c-fr-0001]
    Polishing pad (200; 300; 400; 500; 600; 700; 800; 900) adapted to polish or planarize at least one substrate (440; 540) among the semiconductor, optical and magnetic substrates with a fluid polishing and a relative movement between the polishing pad and the at least one of the semiconductor, optical and magnetic substrates, characterized in that it comprises the following: a polishing layer having a polymeric matrix and a thickness, the polishing layer including a center (401; 901), a perimeter (405; 505; 605; 705; 805; 905)), a radius (r) extending from the center to the perimeter and a track of polishing surrounding the center and cutting the radius, the polishing track representing a working region of the polishing layer for polishing or planarizing the at least one of the semiconductor, optical and magnetic substrates; a plurality of feed grooves (δ) (412; 5012; 612; 712; 812; 912) intersecting the spoke, the feed grooves (δ) having bearing surfaces (414; 514; 614; 714; 814; 914) between the feed grooves (δ) for polishing or planarizing the at least one of the semiconductor, optical or magnetic substrates with the polishing pad and the polishing fluid, the plurality of feed grooves (δ) having an average cross-sectional feeding area (δ3), the average cross section feeding area (δ3) being the total cross-sectional area of the feed grooves divided by the total number of grooves supply (δ); at least one radial discharge groove (p) (416; 516; 616; 716; 816; 916) in the polishing layer intersecting the plurality of feed grooves (δ) to allow the polishing fluid to flow from the plurality of feed grooves (δ) to the at least one radial discharge groove (p) and the at least one radial discharge groove (p) having an average cross sectional discharge area ( pa), the average cross-sectional evacuation area of the at least one radial discharge groove (pa) being larger than the average cross sectional feeding area (5a) as follows:

    and

    where nr represents the number of radial grooves and nf represents the number of feed grooves, and the at least one radial discharge groove (p) extending over the polishing track to facilitate removal of the polishing debris from the polishing track and under the at least one of the semiconductor, optical and magnetic substrates and then beyond the polishing track in the direction of the perimeter of the polishing pad (400) during rotation of the polishing pad.
    [2" id="c-fr-0002]
    2. Polishing pad according to claim 1 characterized in that 2 * 5a <pa <6 * 5a.
    [3" id="c-fr-0003]
    3. Polishing pad according to claim 1 or 2 characterized in that the at least one radial groove terminates in a circumferential groove located along the perimeter and a bearing surface located along the perimeter surrounds the circumferential groove located along the perimeter.
    [4" id="c-fr-0004]
    4. Polishing pad according to any one of the preceding claims, characterized in that the feed grooves are concentric arcs.
    [5" id="c-fr-0005]
    5. Polishing pad according to any one of the preceding claims characterized in that the at least one radial discharge groove has a greater depth than the feed grooves.
    [6" id="c-fr-0006]
    Polishing pad according to any one of claims 1 to 5, wherein nr is equal to a number between 2 and 12.
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