DE10115801A1

DE10115801A1 - Plattform für das chemisch-mechanische Polieren

Info

Publication number: DE10115801A1
Application number: DE10115801A
Authority: DE
Inventors: Jiun-Fang Wang; Ming-Cheng Yang; Hao-Ming Lien; Yi-Chung Chou
Original assignee: Promos Technologies Inc
Current assignee: Promos Technologies Inc
Priority date: 2001-03-06
Filing date: 2001-03-30
Publication date: 2002-10-17
Also published as: US20030190873A1; JP2002270554A

Abstract

Plattform für das chemisch-mechanische Polieren, die einen Poliertisch, einen Waferträger, ein Polierkissen, eine Zufuhreinrichtung für die Aufschlämmung, eine Konditioniereinrichtung und eine Einrichtung zum Reinigen des Polierkissens umfasst. Hinsichtlich dess chemisch-mechanischen Polierens in situ oder ex situ sind der Waferträger, die Konditioniereinrichtung und die Einrichtung zum Reinigen des Polierkissens geeignet über dem Polierkissen angeordnet. Das chemisch-mechanische Polieren wird durch Drehung des Polierkissens durchgeführt; der Bereich des Polierkissens, der den Wafer poliert hat, geht dann nacheinander durch die Konditioniereinrichtung, die Einrichtung zum Reinigen, die Diamantteilchen entfernt, die auf das Polierkissen fallen können, und durch die Zufuhreinrichtung für die Aufschlämmung hindurch, die eine geeignete Aufschlämmung bereitstellt, so dass der Poliervorgang ohne Kratzbeschädigung des Wafers wiederholt werden kann. Die Einrichtung zum Reinigen der vorliegenden Erfindung kann jegliche Form haben, die dafür ausgelegt ist Diamantteilchen auf dem Polierkissen zu entfernen, wie eine kreisförmige oder zylinderförmige Bürsten-Reinigungseinrichtung.

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft das chemisch-mechanische Po lieren. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Plattform für das chemisch-mechanische Polieren.

Beschreibung der verwandten Technik

Bei Halbleiterprozessen ist die Qualität der Oberflä che des Substrats entscheidend, um das Substrat für einen nachfolgenden Fotolithografie-Prozess vorzubereiten. Eine hohe Genauigkeit der Musterübertragung auf das Substrat wäh rend des Fotolithografie-Prozesses wird nur sichergestellt, wenn die Oberfläche des Substrats keine Unregelmäßigkeit auf weist, die das Licht während der Belichtung streuen kann. Ge genwärtig umfassen Techniken zum Ebenmachen (planarization) hauptsächlich ein Spinglas (spin-on glass) (SOG) und das che misch-mechanische Polieren. Da sich die Halbleiterprozesse jedoch im Zeitalter einer Technologie unter einem halben Mi krometer befinden, kann das Spinglas (SOG) nicht mehr das Er fordernis der Genauigkeit für das Ebenmachen erfüllen. Folg lich wird die Technik des chemisch-mechanischen Polierens ge wählt, weil sie ein umfassendes Ebenmachen bereitstellt und die Kriterien für sehr hohe Integration (VLSI) und sogar für ultrahohe Integration (ULSI) erfüllt. Das chemisch-mechani sche Polieren erzeugt eine chemische Reaktion, indem eine Aufschlämmung verwendet wird, die spezielle Reagenzien um fasst, die auf die Oberfläche eines Wafers aufgebracht wer den, um eine Schleifschicht zu bilden, und dann werden die nicht eben gemachten Teile auf der Schleifschicht von den Schleifteilchen in der Aufschlämmung mechanisch poliert. Somit kann der Wafer durch wiederholtes chemisch-mechanisches Polieren eben gemacht werden.

Bezug nehmend auf Fig. 1A und Fig. 1B zeigen eine Draufsicht bzw. eine Querschnittsansicht eine herkömmliche Plattform für das chemisch-mechanische Polieren in situ. Die Plattform 100 für das chemisch-mechanische Polieren kann ent sprechend in situ oder ex situ verwendet werden. Die Platt form für das chemisch-mechanische Polieren in situ umfasst einen Poliertisch 101, einen Waferträger 102, ein Polierkis sen 104, eine Zufuhrröhre 106 für die Aufschlämmung, eine Pumpe 108 und eine Konditioniereinrichtung 110. Der Waferträ ger 102 hält die eben zu machende Oberfläche des Wafers an das Polierkissen 104. Die Zufuhrröhre 106 für die Aufschläm mung und die Pumpe 108 versorgen das Polierkissen 104 mit der notwendigen Aufschlämmung, die für die Durchführung des Po lierens geeignete Reagenzien umfasst, während die Konditio niereinrichtung 110, die mit Diamantteilchen im Kontakt mit dem Polierkissen 104 versehen ist, eine geeignete Rauheit des Polierkissens 104 aufrechterhält und unerwünschte Teilchen beseitigt. Somit werden eine ausreichende Adsorption der Auf schlämmung und eine stabile Poliergeschwindigkeit aufrechter halten.

Der Hauptunterschied zwischen dem chemisch-mechani schen Polieren in situ und ex situ ist der, dass beim che misch-mechanischen Polieren in situ das Polieren des Wafers, die Aufrechterhaltung der Rauheit des Polierkissens und das Beseitigen unerwünschter Teilchen gleichzeitig am Polierkis sen durchgeführt werden, während beim chemisch-mechanischen Polieren ex situ die Konditioniereinrichtung auf das Polier kissen nur angewendet wird, nachdem das Polieren eines Wafers abgeschlossen wurde.

Ein wichtiges Problem der obigen herkömmlichen Platt form für das chemisch-mechanische Polieren ist, dass Diamant teilchen der Konditioniereinrichtung auf das Polierkissen fallen können, was den Wafer zerkratzt und irreversibel be schädigt. Dieses Problem wird durch die Ätzeigenschaft der Aufschlämmung und mechanische Kräfte verursacht, die norma lerweise auf die Diamantteilchen der Konditioniereinrichtung während des Polierens ausgeübt werden.

Ein chemisch-mechanisches Polieren, das den zu polie renden Wafer nicht beschädigt, würde die Menge an beschädig ten Wafern verringern und die allgemeine Produktionsausbeute verbessern.

KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Ein Hauptaspekt der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Plattform für das chemisch-mechanische Polieren, die eine Einrichtung zum Beseitigen von Teilchen resten umfasst, die auf das Polierkissen gefallen sind.

Um das vorhergehende und weitere Ziele zu erreichen umfasst eine Plattform für das chemisch-mechanische Polieren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung: einen Poliertisch, einen Waferträger, ein auf dem Poliertisch be festigtes Polierkissen, eine Zufuhreinrichtung für die Auf schlämmung, eine Konditioniereinrichtung und eine Reinigungs einrichtung. Hinsichtlich eines chemisch-mechanischen Polie rens in situ sind der Waferträger, die Konditioniereinrich tung, die Reinigungseinrichtung und die Zufuhreinrichtung für die Aufschlämmung geeignet über dem Poliertisch angeordnet, so dass, wenn sich der Poliertisch dreht, um das Polieren durchzuführen, das Polierkissen nacheinander unter der Kondi tioniereinrichtung, der Reinigungseinrichtung und der Zufuhr einrichtung für die Aufschlämmung hindurchgeht, nachdem es unter dem Waferträger hindurchgegangen ist. Die Konditionier einrichtung erhält während des Polierens des Wafers ständig eine geeignete Rauheit des Polierkissens aufrecht. Die Reini gungseinrichtung beseitigt auf das Polierkissen gefallene Reste, wie von der Konditioniereinrichtung heruntergefallene Diamantteilchen, wodurch sie eine Beschädigung des Wafers verhindert. Nachdem die Reinigungseinrichtung die Reste be seitigt hat, versorgt die Zufuhreinrichtung für die Auf schlämmung das Polierkissen mit genügend Aufschlämmung, um eine stabile Poliergeschwindigkeit aufrechtzuerhalten. Hin sichtlich eines chemisch-mechanischen Polierens ex situ ist die Anordnung des Waferträgers, der Konditioniereinrichtung, der Reinigungseinrichtung und der Zufuhreinrichtung für die Aufschlämmung nicht so einschränkend wie beim chemisch-mecha nischen Polieren in situ. In den Ausführungsformen und Bei spielen der vorliegenden Erfindung kann die Reinigungsein richtung beispielsweise eine Bürsten-Reinigungseinrichtung mit jeglicher Form sein, die für das Beseitigen von auf des Polierkissen gefallenen Resten ausgelegt ist.

Es ist selbstverständlich, dass sowohl die vorherge hende allgemeine Beschreibung als auch die folgende ausführ liche Beschreibung beispielhaft sind und eine weitere Erläu terung der Erfindung, wie sie beansprucht wird, bereitstellen sollen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die beigefügten Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Erfindung schaffen und sind in dieser Patentschrift ent halten und bilden einen Teil davon. Die Zeichnungen stellen Ausführungsformen der Erfindung dar und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu die Prinzipien der Erfindung zu erläu tern. In den Zeichnungen sind:

Fig. 1A und Fig. 1B eine Draufsicht bzw. eine Seitenansicht, die schematisch eine herkömmliche Plattform für das chemisch-mechanische Polieren in situ darstellen;

Fig. 2 eine Draufsicht, die schematisch eine Plattform für das chemisch-mechanische Polieren in situ gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;

Fig. 3A und Fig. 3B Draufsichten, die schematisch eine Platt form für das chemisch-mechanische Polieren ex situ gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfin dung darstellen; und

Fig. 4 eine Draufsicht, die schematisch ein weiteres Bei spiel einer Plattform für das chemisch-mechanische Polieren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Die folgende ausführliche Beschreibung der Ausfüh rungsformen und Beispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf dei beigefügten Zeichnungen ist nur erläuternd und nicht einschränkend. Immer wenn es möglich ist, werden gleiche Bezugsziffern verwendet, um auf gleichartige Elemente Bezug zu nehmen.

Unter Bezugnahme auf Fig. 2 stellt schematisch eine Draufsicht eine Plattform für das chemisch-mechanische Polie ren in situ gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Er findung dar. Die Plattform für das chemisch-mechanische Po lieren in situ umfasst hauptsächlich: einen Poliertisch 201, einen Waferträger 202, ein Polierkissen 204, eine Zufuhrein richtung 205 für die Aufschlämmung, eine Konditioniereinrich tung 210 und eine Reinigungseinrichtung 216. Als Beispiel zur Veranschaulichung kann die Reinigungseinrichtung 216 bei spielsweise eine Bürsten-Reinigungseinrichtung sein. Der Wa ferträger 202 hält einen zu polierenden Wafer 212 mit dem Po lierkissen 204 in Kontakt. Das Polierkissen 204 ist bei spielsweise ein Polyimidmaterial IC 1000, das auf dem Polier tisch 201 angeordnet ist. Die Konditioniereinrichtung 210, typischerweise ein Diamantschleifgerät, befindet sich mit dem Polierkissen 204 in Kontakt. Die Konditioniereinrichtung 210 ist auf ihrer Kontaktfläche mit dem Polierkissen 204 mit ei ner Vielzahl von Diamantteilchen versehen, so dass die Diamantteilchen am Polierkissen 204 kratzen, wenn sich der Po liertisch 201 dreht, um das Polieren durchzuführen. Als Folge kann eine wesentliche Rauheit des Polierkissens 204 aufrecht erhalten werden. Die Zufuhreinrichtung 205 für die Aufschläm mung, die typischerweise eine Pumpe 208 und eine Auslassröhre 206 umfasst, versorgt das Polierkissen 204 mit der nötigen Aufschlämmung 214. Die Reinigungseinrichtung 216 beseitigt die Diamantteilchen, die von der Konditioniereinrichtung 210 auf das Polierkissen 204 fallen können, wodurch sie verhin dert, dass der Wafer 212 während des Poliervorgangs in situ zerkratzt wird.

Wenn an einem Wafer 212 ein chemisch-mechanisches Po lieren durchgeführt wird, drückt der Waferträger 202 auf eine Rückseite des Wafers 212, wodurch eine zu polierende Vorder seite des Wafers 212 an das Polierkissen 204 gehalten wird. Der Waferträger 202, die Konditioniereinrichtung 210 und die Reinigungseinrichtung 216 sind nacheinander am Polierkissen 204 angeordnet. Wenn sich der Poliertisch 201 beispielsweise entsprechend einer ersten Richtung 218 dreht, wird folglich von der Konditioniereinrichtung 210 an dem Bereich des Po lierkissens 204 gekratzt, der unter dem Wafer 212 hindurchge gangen ist. Somit kann während des Polierens ständig eine ge eignete Rauheit des Polierkissens 204 aufrechterhalten wer den, was zur Aufrechterhaltung einer stabilen Poliergeschwin digkeit für den Wafer führt. Die Reinigungseinrichtung 216 kann beispielsweise eine Einrichtung mit gerundeter Form sein, die fähig ist sich entsprechend einer zweiten Richtung 220 zu drehen, so das sie unerwünschte Rückstände beseitigt, die auf das Polierkissen 204 fallen können, wie Diamantteil chen von der Konditioniereinrichtung 210. Somit kann verhin dert werden, dass der Wafer 212 während des Polierens zer kratzt wird. Die Aufschlämmung 214 wird regelmäßig dem Po lierkissen 204 von der Zufuhreinrichtung 205 für die Auf schlämmung im Bereich I zwischen dem Waferträger 202 und der Reinigungseinrichtung 216 zugeführt. Mit der regelmäßigen Er haltung der Rauheit der Oberfläche des Polierkissens 204 in Kombination mit der Reinigungstätigkeit der Reinigungsein richtung kann somit die Aufschlämmung 214 geeignet auf dem Polierkissen 204 adsorbiert werden und kann eine stabile Po liergeschwindigkeit vorteilhaft aufrechterhalten werden.

Unter Bezugnahme auf Fig. 3A und Fig. 3B stellen schematisch Draufsichten einer Plattform für das chemisch-me chanische Polieren ex situ gemäß einer weiteren Ausführungs form der vorliegenden Erfindung dar. Ähnlich wie oben umfasst eine Plattform für das chemisch-mechanische Polieren ex situ hauptsächlich: den Poliertisch 201, den Waferträger 202, das Polierkissen 204, die Zufuhreinrichtung 205 für die Auf schlämmung, die Konditioniereinrichtung 210 und die Reini gungseinrichtung 216. Da das Konditionieren des Polierkissens 204 nur durchgeführt wird, nachdem das Polieren des Wafers abgeschlossen und er entfernt ist, ist jedoch die Anordnung der Konditioniereinrichtung 210, der Reinigungseinrichtung 216, der Zufuhreinrichtung 205 für die Aufschlämmung somit nicht einschränkend und es sind jegliche Anordnungen davon am Polierkissen 204 möglich. Der Waferträger 202 drückt gegen den Wafer, um dessen zu polierende Vorderseite an das Polier kissen 204 zu halten. Nachdem der Wafer 212 poliert und vom Polierkissen 204 entfernt ist, erhält die Konditionierein richtung 210 eine geeignete Rauheit des Polierkissens 204 aufrecht, während die Reinigungseinrichtung 216 unerwünschte Reste auf dem Polierkissen 204 beseitigt, wie Diamantteil chen, die von der Konditioniereinrichtung 210 gefallen sein könnten. Als Folge wird die von der Zufuhreinrichtung 205 für die Aufschlämmung bereitgestellte Aufschlämmung 214 geeignet auf dem Polierkissen 204 adsorbiert und es kann eine stabile und wirtschaftliche Poliergeschwindigkeit für den folgenden zu polierenden Wafer aufrechterhalten werden.

Unter Bezugnahme auf Fig. 4 stellt eine Draufsicht schematisch ein weiteres Beispiel der Plattform für das che misch-mechanische Polieren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Wie in Fig. 4 gezeigt, kann die Reinigungseinrichtung 216 beispielsweise eine zylinderförmige Bürste sein, die sich entsprechend einer dritten Richtung 222 dreht, um unerwünschte Reste aus dem Polierkissen 204 zu ent fernen.

Die vorhergehende Beschreibung von Ausführungsformen und Beispielen der vorliegenden Erfindung lassen wenigstens erkennen, dass die Plattform für das chemisch-mechanische Po lieren der vorliegenden Erfindung, die eine Reinigungsein richtung umfasst, verhindern kann, dass der Wafer, der po liert wird, durch unterwünschte Reste/Schleifteilchen, die auf das Polierkissen gefallen sind, wie Diamantteilchen von der Konditioniereinrichtung, beschädigt wird. Ein solcher Vorteil wird durch einfache Modifikation der herkömmlichen Plattform für das chemisch-mechanische Polieren erhalten, die die Rate an defekten Wafern, die durch heruntergefallene Dia mantteilchen verursacht werden, wesentlich verringert.

Für Fachleute auf dem Gebiet ist offensichtlich, dass am Aufbau der vorliegenden Erfindung verschiedene Modifikati onen und Änderungen vorgenommen werden können ohne vom Umfang oder Geist der Erfindung abzuweichen.

Claims

1. Plattform für das chemisch-mechanische Polieren, die ge eignet ist für das chemisch-mechanische Polieren eines Wafers in situ verwendet zu werden, wobei die Plattform für das chemisch-mechanische Polieren umfasst:
einen Poliertisch, auf dem ein Polierkissen angeordnet ist, wobei sich der Poliertisch in einer ersten Richtung dreht, um den Wafer zu polieren;
einen Waferträger, der so gelenkt wird, dass er den zu polierenden Wafer an das Polierkissen hält;
eine Konditioniereinrichtung mit einer Vielzahl von Dia mantteilchen, bei der die Diamantteilchen mit dem Po lierkissen in Kontakt sind, so dass eine geeignete Rau heit des Polierkissens aufrechterhalten wird, wenn sich der Poliertisch dreht; und
eine Einrichtung zum Reinigen, die über dem Polierkissen angebracht ist, bei der sich die Einrichtung zum Reini gen so dreht, dass auf das Polierkissen fallende Dia mantteilchenreste entfernt werden können.

2. Plattform für das chemisch-mechanische Polieren nach An spruch 1, die ferner eine Zufuhreinrichtung für die Auf schlämmung umfasst, die über dem Polierkissen und zwi schen dem Waferträger und der Einrichtung zum Reinigen angeordnet ist.

3. Plattform für das chemisch-mechanische Polieren nach An spruch 2, bei der die Zufuhreinrichtung für die Auf schlämmung ferner umfasst:
eine Zufuhrröhre, die das Polierkissen mit Aufschlämmung versorgt; und
eine Pumpe, die die Aufschlämmung zur Zufuhrröhre lei tet.

4. Plattform für das chemisch-mechanische Polieren nach An spruch 1, bei der die Einrichtung zum Reinigen eine runde Form hat und eine Drehbewegung entsprechend einer Richtung ausführt, die mit der Drehung des Poliertischs identisch ist.

5. Plattform für das chemisch-mechanische Polieren nach An spruch 1, bei der die Einrichtung zum Reinigen eine zy lindrische Form hat und eine Drehbewegung ausführt.

6. Plattform für das chemisch-mechanische Polieren, die ge eignet ist für ein chemisch-mechanisches Polieren eines Wafers ex situ verwendet zu werden, wobei die Plattform für das chemisch-mechanische Polieren umfasst:
einen Poliertisch, auf dem ein Polierkissen angeordnet ist, wobei sich der Poliertisch in einer ersten Richtung dreht, um den Wafer zu polieren;
einen Waferträger, der so gelenkt wird, dass er den zu polierenden Wafer an das Polierkissen hält;
eine Konditioniereinrichtung mit einer Vielzahl von Dia mantteilchen, bei der die Diamantteilchen mit dem Po lierkissen in Kontakt sind, so dass eine geeignete Rau heit des Polierkissens aufrechterhalten wird, wenn sich der Poliertisch dreht; und
eine Einrichtung zum Reinigen, die über dem Polierkissen angebracht ist, bei der sich die Einrichtung zum Reini gen so dreht, dass auf das Polierkissen fallende Dia mantteilchenreste entfernt werden können.

7. Plattform für das chemisch-mechanische Polieren nach An spruch 6, die ferner eine Zufuhreinrichtung für die Auf schlämmung umfasst, die entlang der ersten Drehrichtung des Polierkissens zwischen der Einrichtung zum Reinigen und dem Waferträger angeordnet ist.

8. Plattform für das chemisch-mechanische Polieren nach An spruch 6, bei der die Zufuhreinrichtung für die Auf schlämmung ferner umfasst:
eine Zufuhrröhre, die das Polierkissen mit Aufschlämmung versorgt; und
eine Pumpe, die die Aufschlämmung zur Zufuhrröhre lei tet.

9. Plattform für das chemisch-mechanische Polieren nach An spruch 6, bei der die Einrichtung zum Reinigen eine runde Form hat und eine Drehbewegung entsprechend einer Richtung ausführt, die mit der Drehung des Poliertischs identisch ist.

10. Plattform für das chemisch-mechanische Polieren nach An spruch 6, bei der die Einrichtung zum Reinigen eine zy lindrische Form hat und eine Drehbewegung ausführt.

11. Verfahren zur Durchführung eines chemisch-mechanischen Polierens an einem Wafer unter Verwendung eines Polier kissens, das Beschädigungen des Wafers durch auf das Po lierkissen gefallene Diamantteilchen verhindern kann, wobei das Verfahren umfasst:
Versehen des Polierkissens mit einer Aufschlämmung;
Drehen des Polierkissens, um den Wafer zu polieren;
Kratzen am Polierkissen, um eine geeignete Rauheit des sen aufrechtzuerhalten; und
Beseitigen von Diamantteilchen, die auf das Polierkissen fallen können.

12. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem bei einem chemisch- mechanischen Polieren in situ der Schritt des Beseiti gens von Diamantteilchen gleichzeitig mit dem Polieren des Wafers durch Drehen des Polierkissens durchgeführt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem bei einem chemisch- mechanischen Polieren ex situ der Schritt des Beseiti gens von Diamantteilchen abwechselnd mit dem Polieren des Wafers durchgeführt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem das Reinigen des Po lierkissens über eine im wesentlichen gerundete Bürsten- Reinigungseinrichtung durchgeführt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem das Reinigen des Po lierkissens über eine im wesentlichen zylinderförmige Bürsten-Reinigungseinrichtung durchgeführt wird.