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Gebiet der vorliegenden Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Herstellung
integrierter Schaltkreise und bezieht sich insbesondere auf einen
Haltering für ein
chemisch-mechanisches Poliergerät.
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Beschreibung des Stands der
Technik
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In
integrierten Schaltkreisen wird eine große Anzahl von Schaltkreiselementen,
wie Transistoren, Kondensatoren und Widerständen durch Abscheiden von halbleitenden,
leitenden und isolierenden Materialschichten und Bemustern dieser
Schichten mit Hilfe von Techniken der Fotolithografie und des Ätzens auf einem
einzelnen Substrat hergestellt. Die einzelnen Schaltkreiselemente
werden mit Hilfe von Metallleitungen elektrisch verbunden. Bei der
Ausbildung dieser Metallleitungen wird ein so genanntes Zwischenschichtdielektrikum
abgeschieden. Anschließend werden
in dem Zwischenschichtdielektrikum Kontaktöffnungen und Gräben ausgebildet.
Die Kontaktöffnungen
und Gräben
werden anschließend
mit einem Metall, beispielsweise Kupfer, gefüllt, um einen elektrischen
Kontakt zwischen den Schaltkreiselementen herzustellen. In modernen
integrierten Schaltkreisen sind mehrere solcher Metallisierungsschichten,
die Metallleitungen enthalten, übereinander
gestapelt, um den benötigten
Funktionsumfang zu erhalten. Die wiederholte Bemusterung von Materialschichten führt jedoch
zu einer nicht planaren Oberflächentopografie,
die in nachfolgenden Bemusterungsprozessen stören kann, insbesondere solchen
für integrierte Schaltkreise,
die Strukturelemente mit minimalen Abmessungen im Submikronbereich
aufweisen.
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Die
Oberfläche
des Substrats kann zwischen dem Ausbilden aufeinander folgender
Schichten planarisiert werden. Eine flache Oberfläche des
Substrats ist aus verschiedenen Gründen wünschenswert, insbesondere wegen
der begrenzten Schärfentiefe
in der Fotolithografie, die zum Bemustern der Materialschichten
von Mikrostrukturen verwendet wird. Chemisch-mechanisches Polieren
ist ein geeignetes und weit verbreitetes Verfahren, um eine globale
Planarisierung eines Substrats zu erreichen.
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1 zeigt
eine schematische Skizze eines konventionellen chemisch-mechanischen
Poliergeräts 100.
Das chemisch-mechanische Poliergerät 100 umfasst einen
Polierteller 101, auf dem ein Polierkissen 102 befestigt
ist. Häufig
bestehen Polierkissen aus einem Poly mermaterial mit zellulärer Mikrostruktur,
das viele Hohlräume
aufweist, beispielsweise aus Polyurethan. Ein Polierkopf 130 umfasst einen
Körper 104 und
einen Substrathalter 105 zum Aufnehmen und Festhalten eines
Substrats 103. Der Polierkopf 130 ist an eine
Antriebsvorrichtung 106 gekoppelt. Das chemisch-mechanische
Poliergerät 100 umfasst
ferner eine Poliermittelzufuhr 112 und einen Polierkissenaufbereiter
(pad conditioner) 131. Der Polierkissenaufbereiter 131 umfasst
einen Aufbereitungskopf (conditioning head) 107 und ein
an dem Aufbereitungskopf 107 befestigtes Aufbereitungskissen
(conditioning pad) 108. Der Aufbereitungskopf 107 ist
an eine Antriebsvorrichtung 109 gekoppelt.
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An
dem Körper 104 ist
ein Haltering 120 befestigt. Der Haltering weist einen
inneren Durchmesser auf, der größer als
der Durchmesser des Substrats 103 ist. Somit kann sich
das Substrat 103 innerhalb des Halterings 120 befinden,
so dass der Haltering 120 das Substrat 103 ringförmig umgibt.
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Im
Betrieb rotiert der Polierteller 101. Die Poliermittelzufuhr 112 führt einer
Oberfläche
des Polierkissens 102 Poliermittel zu, wo es durch Zentrifugalkräfte verteilt
wird. Das Poliermittel umfasst eine chemische Verbindung, die mit
dem Material oder den Materialien auf der Oberfläche des Substrats 103 reagiert.
Das Reaktionsprodukt wird durch Schleifmittel, die im Poliermittel
und/oder im Polierkissen 102 enthalten sind, entfernt.
Der Polierkopf 130 und damit auch das Substrat 103 werden
durch die Antriebsvorrichtungen 106 in Rotation versetzt,
um die Auswirkungen unterschiedlicher Winkelgeschwindigkeiten von
Teilen des Polierkissens 102 an unterschiedlichen Radien
im Wesentlichen auszugleichen. In fortschrittlichen chemisch-mechanischen
Poliergeräten 100 wird
der rotierende Polierkopf 130 zusätzlich über das Polierkissen 102 bewegt,
um die Relativbewegung zwischen dem Substrat 103 und dem
Polierkissen 102 weiter zu optimieren und die Ausnützung des
Polierkissens zu maximieren. Die Antriebsvorrichtung 109 dreht
den Aufbereiterkopf 107 und damit auch das an diesem befestigte
Aufbereiterkissen 108. Das Aufbereiterkissen 108 kann
einen Schleifmittelbestandteil, wie beispielsweise in eine Matrix eingebettete
Diamanten umfassen. Dadurch wird die Oberfläche des Polierkissens 102 abgeschliffen
und verdichtetes Poliermittel sowie Teilchen, die von der Oberfläche des
Substrats abpoliert wurden, werden aus Hohlräumen im Polierkissen 102 entfernt.
Dieser Prozess wird als Aufbereitung bezeichnet.
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Ohne
eine Aufbereitung könnten
verdichtetes Poliermittel und vom Substrat 103 abgeschliffene Teilchen
Poren im Polierkissen 102 verstopfen. Dadurch würde das
Polierkissen 102 seine Aufnahmefähigkeit verlieren, so dass
der größte Teil
des Poliermittels zu schnell von dem Polierkissen 102 abfließen würde. Wegen
dieser Verschlechterung des Polierkissens 102 würde die
Abtragrate beim Polierprozess stetig abnehmen.
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Die
Aufbereitung kann nach dem Polieren von einem oder mehreren Substraten 103 durchgeführt werden.
Dies führt
jedoch zu deutlichen Schwankungen der Abtragrate aufgrund des Unterschieds
zwischen der aufgearbeiteten Oberfläche eines frisch aufbereiteten
Polierkissens 102 im Vergleich zur unmittelbar vor der
Aufarbeitung vorhandenen aufgebrauchten Oberfläche. Alternativ kann der Polierkissenaufbereiter 131 das
Polierkissen 102 kontinuierlich berühren, während das Substrat 103 poliert
wird. Dadurch wird eine gleichmäßigere Abtragrate
des Substratmaterials erreicht.
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Verschiedenartige
Konstruktionen chemisch-mechanischer Poliergeräte sind im Stand der Technik
bekannt. Beispielsweise kann der rotierende Polierteller 101 durch
eine zusammenhängenden Gurt
ersetzt werden, der durch Rollen, die sich mit hoher Geschwindigkeit
bewegen, in Spannung gehalten wird oder das Poliermittel kann durch
das Polierkissen 102 eingespritzt werden, um das Poliermittel
direkt der Grenzfläche
zwischen dem Polierkissen 102 und dem Substrat 103 zuzuführen.
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Beim
Betrieb des chemisch-mechanischen Poliergeräts 100 kann der Haltering 120 die
Wahrscheinlichkeit, dass sich das Substrat 203 von dem Körper 104 des
Polierkopfs 130 löst,
beseitigen oder verringern. In manchen Beispielen von chemisch-mechanischen
Poliergeräten
nach dem Stand der Technik kann der Haltering 120 das Polierkissen 102 während des
chemisch-mechanischen Polierprozesses berühren. Insbesondere kann der
Haltering 120 dafür
ausgelegt sein, auf das Polierkissen 102 einen anderen
Druck auszuüben
als das Substrat 103, beispielsweise einen kleineren Druck.
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Der
durch den Haltering 120 auf das Polierkissen 102 ausgeübte Druck
kann dabei helfen, eine ungleichmäßige Verteilung des Drucks über die Oberfläche des
Substrats 103 zu vermeiden, die in chemisch-mechanischen
Poliergeräten 100 auftreten kann,
in denen der Haltering 120 das Polierkissen 102 nicht
berührt
und die zu unterschiedlichen Raten des Materialabtrags in Teilen
des Substrats 103 führen
kann.
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Ein
Nachteil chemisch-mechanischer Poliergeräte nach dem Stand der Technik
ist, dass während
des Polierprozesses eine mechanische Reibung zwischen dem Polierkissen 102 und
dem Substrat 103 und/oder dem Haltering 120 mäßig starke Scherkräfte im Polierkissen 102 verursachen
kann. Die Scherkräfte
können
in chemisch-mechanischen Poliergerä ten, in denen der Haltering 120 das
Polierkissen 102 berührt,
besonders groß sein.
Außerdem kann
Reibung zu einer Verringerung der Dicke des Polierkissens 102 durch
Abschleifen des Polierkissens 102 sowie zu einer Erzeugung
von Reibungswärme
führen,
die zu einer Zunahme der Temperatur des Polierkissens 102 führen kann.
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Die
Scherkräfte
können
stark genug sein, mechanische Schäden des Polierkissens 102 zu
verursachen. Solche Schäden
können
ein Zerreißen
des Polierkissens 102, Löcher im Polierkissen 102 und/oder
eine lokale Dünnung
des Polierkissens 102 umfassen. Schäden des Polierkissens 102 können das
Substrat 103 nachteilig beeinflussen. Beispielsweise kann
das Substrat 103 verkratzt werden oder sogar brechen.
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Ein
weiterer Nachteil chemisch-mechanischer Poliergeräte nach
dem Stand der Technik ist, dass der Haltering 120 während des
chemisch-mechanischen Polierprozesses geschliffen werden kann. Dadurch
kann der Haltering 120 im Lauf seiner Betriebsdauer scharfe
Kanten erhalten. Die scharfen Kanten können das Polierkissen 102 zerschneiden und
dadurch zu Schäden
des Polierkissens 102 führen.
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Die
vorliegende Erfindung richtet sich auf Geräte zum chemisch-mechanischen
Polieren, mit denen das Risiko von Schäden des Polierkissens während des
chemisch-mechanischen Polierprozesses verringert werden kann.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Gemäß einer
veranschaulichenden Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst ein Haltering für ein chemisch-mechanisches
Poliergerät eine
polierkissenseitige Oberfläche
mit einem Randbereich, der sich neben seinem äußeren Umfang befindet. Eine
Oberflächennormale
des Randbereichs und eine Oberflächennormale
der polierkissenseitigen Oberfläche
schließen
einen spitzen Winkel ein.
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Gemäß einer
weiteren veranschaulichenden Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung umfasst ein Haltering für ein chemisch-mechanisches Poliergerät eine polierkissenseitige
Oberfläche.
Die polierkissenseitige Oberfläche
umfasst mindestens eine Rille, die sich von einem inneren Umfang
der polierkissenseitigen Oberfläche
bis zu einem äußeren Umfang
der polierkissenseitigen Oberfläche
erstreckt. Die mindestens eine Rille umfasst mindestens einen Randbereich
neben der polierkissenseitigen Oberfläche. Eine Oberflächennormale
des mindestens einen Randbereichs und eine Oberflächennormale
der polierkissenseitigen Oberfläche
schließen
einen spitzen Winkel ein.
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Gemäß noch einer
weiteren veranschaulichenden Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung umfasst ein Verfahren zum chemisch-mechanischen Polieren
Bereitstellen eines Halterings, der eine polierkissenseitige Oberfläche aufweist.
Die polierkissenseitige Oberfläche
umfasst mindestens eine Rille, die sich von einem inneren Umfang
der polierkissenseitigen Oberfläche
bis zu einem äußeren Umfang
der polierkissenseitigen Oberfläche
erstreckt. Die mindestens eine Rille umfasst einen Randbereich,
wobei eine Oberflächennormale
des Randbereichs und eine Oberflächennormale
der polierkissenseitigen Oberfläche
einen spitzen Winkel einschließen.
Der Haltering wird relativ zu einem Polierkissen gedreht. Die Drehrichtung
ist derart ausgelegt, dass sich die mindestens eine Rille dem Randbereich
voranbewegt.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung sind in den beigefügten Patentansprüchen definiert
und werden anhand der folgenden ausführlichen Beschreibung besser
ersichtlich, wenn diese mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen verwendet
wird. Es zeigen:
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1 eine
schematische Ansicht eines chemisch-mechanischen Poliergeräts nach
dem Stand der Technik;
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2A eine
schematische Untenansicht eines Halterings gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2B und 2C schematische
Querschnittsansichten des in 2A gezeigten
Halterings; und
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3A und 3B schematische
Querschnittsansichten eines Halterings gemäß einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Ausführliche Beschreibung
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Obwohl
die vorliegende Erfindung mit Bezug auf die in der folgenden ausführlichen
Beschreibung sowie in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen
beschrieben wird, sollte verstanden werden, dass die folgende ausführliche
Beschreibung sowie die Zeichnungen nicht beabsichtigen, die vorliegende
Erfindung auf die speziellen veranschaulichenden Ausführungsformen,
die offenbart werden, einzuschränken,
sondern dass viel mehr die beschriebenen veranschaulichenden Ausführungsformen
lediglich Beispiele für
die verschiedenen Aspekte der vorliegenden Erfindung geben, deren
Umfang durch die beigefügten
Patentansprüche
definiert ist.
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In
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst ein Haltering für ein chemisch-mechanisches
Poliergerät
einen Randbereich, der sich neben einer polierkissenseitigen Oberfläche befindet.
Falls der Haltering in einem chemisch-mechanischen Poliergerät angebracht
ist, liegt die polierkissenseitige Oberfläche dem Polierkissen gegenüber. Der
Randbereich kann an einem äußeren oder
inneren Umfang des Halterings vorgesehen sein und/oder kann an einer
Rille, in der polierkissenseitigen Oberfläche ausgebildet ist, vorgesehen
sein.
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Eine
Oberflächennormale
des Randbereichs und eine Oberflächennormale
der polierkissenseitigen Oberfläche
schließen
einen spitzen Winkel ein. Zu diesem Zweck kann der Randbereich eine
abgeschrägte
Gestalt aufweisen oder kann abgerundet sein. Dadurch kann das Auftreten
scharfer Kanten am Umfang des Halterings und/oder der Rille verringert
oder vermieden werden. Selbst wenn der Haltering im Lauf des chemisch-mechanischen
Polierprozesses abgeschliffen wird, weist ein Teil des Rands in der
Nähe der
Oberfläche
des Polierkissens relativ zur Oberfläche des Polierkissens einen
spitzen Winkel auf. Deshalb kann eine Schärfe des Rands im Vergleich
zu Halteringen nach dem Stand der Technik, die Randbereiche umfassen,
die zur polierkissenseitigen Oberfläche des Halterings im Wesentlichen senkrecht
sind, verringert werden. Außerdem
kann das Polierkissen durch den Randbereich geführt werden, während sich
der Haltering über
der Oberfläche des
Polierkissens bewegt, so dass das Polierkissen glatt unter den Haltering
rutscht. Dies kann dabei helfen, eine Reibung zwischen dem Haltering
und dem Polierkissen zu verringern.
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Somit
ermöglicht
die vorliegende Erfindung eine Verringerung der Reibung, die zu
Schäden
des Polierkissens und einer unerwünschten Zunahme der Temperatur
des Polierkissens führen
kann. Außerdem
können
Schäden
des Polierkissens, die daher rühren,
dass das Polierkissen von scharfen Kanten des Halterings zerschnitten
oder zerrissen wird, verringert werden.
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Weitere
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden mit Bezug auf die 2A bis 2C beschrieben.
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2A zeigt
eine schematische Untenansicht eines Halterings 200 gemäß einer
veranschaulichenden Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Der Haltering 200 kann für die Verwendung
in einem chemisch-mechanischen Poliergerät ähnlich wie dem oben mit Bezug
auf 1 beschriebenen chemisch-mechanischen Poliergerät 100 ausgelegt sein.
Beispielsweise kann der Haltering 200 anstelle des Halterings 120 nach
dem Stand der Technik, der in 1 gezeigt
ist, verwendet werden.
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Der
Haltering 200 weist eine polierkissenseitige Oberfläche 201 auf
(siehe 2B). Im Betrieb eines chemisch-mechanischen
Poliergeräts,
das den Haltering 200 umfasst, kann der Haltering 200 so montiert
sein, dass die polierkissenseitige Oberfläche 201 ein Polierkissen
des chemisch-mechanischen Poliergeräts berührt. Der Haltering 200 kann eine
mittige Öffnung 223 aufweisen.
Im Betrieb des chemisch-mechanischen Poliergeräts kann in der mittigen Öffnung 223 ein
Substrathalter ähnlich
dem oben beschriebenen Substrathalter 105 und/oder ein zu
polierendes Substrat vorgesehen sein, so dass der Haltering 200 das
polierende Substrat ringförmig umgibt.
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In
anderen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung kann der Haltering 200 einstückig mit
einem Substrathalter und/oder einem Körper eines Polierkopfs ausgebildet
sein. In solchen Ausführungsformen
kann anstelle der mittigen Öffnung 223 eine
Vertiefung, die dafür
ausgelegt ist, das zu polierende Substrat und/oder einen Substrathalter
aufzunehmen, vorgesehen sein.
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Die
polierkissenseitige Oberfläche 201 des Halterings 200 kann
einen Randbereich 202 aufweisen, der sich neben einem äußern Umfang
der polierkissenseitigen Oberfläche 201 befindet
und kann ferner eine oder mehrere Rillen 203 bis 210 umfassen, die
sich von einem inneren Umfang der polierkissenseitigen Oberfläche 201 bis
zu einem äußeren Umfang
der polierkissenseitigen Oberfläche 201 erstrecken.
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2B zeigt
eine schematische Querschnittsansicht des Halterings 200 entlang
einer Ebene 219 (2A), die
durch einen Mittelpunkt 224 des Halterings 200 verläuft und
zu der Zeichenebene der 2A im
Wesentlichen senkrecht ist. Der Randbereich 202 des Halterings
kann abgeschrägt
oder abgerundet sein. Somit können
die polierkissenseitige Oberfläche 201 und
die Oberfläche
des Randbereichs 202 einen Winkel einschließen, der
sich von einem rechten Winkel unterscheidet.
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Die
relative Orientierung zwischen der polierkissenseitigen Oberfläche 201 und
der Oberfläche des
Randbereichs 202 kann durch einen Winkel 232 zwischen
einer Oberflächennormale 230 der
polierkissenseitigen Oberfläche 201 und
einer Oberflächennormale 231 des
Randbereichs 202 charakterisiert werden.
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Wie
die Fachleute wissen, ist eine Oberflächennormale einer Oberfläche ein
Vektor mit Einheitslänge,
der auf der Oberfläche
senkrecht steht und von der Oberfläche wegzeigt. Somit ist die
Oberflächennormale 230 senkrecht
zu der polierkissenseitigen Oberfläche 201 und die Oberflächennormale 231 ist
senkrecht zu der Oberfläche
des Randbereichs 202. Die Oberflächennormalen 230, 231 zeigen
vom Haltering 200 weg. Der Winkel 232 kann ein spitzer
Winkel sein, der einen Wert kleiner als 90° hat. In manchen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung kann der Winkel 232 einen Wert
in einem Bereich von ungefähr
35° bis
ungefähr
55° haben.
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5C zeigt eine schematische Querschnittsansicht
des Halterings 200 entlang einer Ebene 220, die
durch die Rille 203 der polierkissenseitigen Oberfläche 201 verläuft und
zu einer Längsrichtung
des Grabens 203 sowie zu der Zeichenebene der 2A im
Wesentlichen senkrecht ist.
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Die
Rille 203 umfasst einen ersten Randbereich 201 und
einen zweiten Randbereich 225. Der erste Randbereich 211 kann
abgeschrägt
oder abgerundet sein. Somit können
eine Oberfläche
des ersten Randbereichs 211 und die polierkissenseitige Oberfläche 201 einen
Winkel einschließen,
der sich von einem rechten Winkel unterscheidet.
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Ähnlich dem
Randbereich 202 der polierkissenseitigen Oberfläche 201 kann
die relative Orientierung zwischen dem ersten Randbereich 211 der Rille 203 und
der polierkissenseitigen Oberfläche 201 durch
einen Winkel 242 zwischen einer Oberflächennormale 240 der
polierkissenseitigen Oberfläche 201 und
einer Oberflächennormale 241 des
ersten Randbereichs 211 charakterisiert werden. Die Oberflächennormale 241 ist
zu der Oberfläche
des Randbereichs 211 im Wesentlichen senkrecht und zeigt
vom Haltering 200 weg.
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Der
Winkel 242 kann ein spitzer Winkel mit einem Wert kleiner
als 90° sein.
In manchen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung kann der Winkel 242 einen Wert
in einem Bereich von ungefähr
35 bis 55° haben.
In weiteren Ausführungsformen
kann der Winkel 242 im Wesentlichen gleich dem Winkel 232 sein
(2B).
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In
einer veranschaulichenden Ausführungsform
kann der zweite Randbereich 225 der Rille 203 zu
der polierkissenseitigen Oberfläche 201 im
Wesentlichen senkrecht sein. Somit können eine Oberflächennormale 250 der
polierkissenseitigen Oberfläche 201 und
eine Oberflächennormale 251 des
zweiten Randbereichs 225 im Wesentlichen senkrecht zueinander
sein.
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Beim
Betrieb eines chemisch-mechanischen Poliergeräts, das den Haltering 200 umfasst,
kann sich der Haltering 200 in einer vorbestimmten Drehrichtung
drehen, was in den 2A und 2C durch
einen Pfeil 222 angedeutet wird. Die Drehrichtung 222 kann
so ausgelegt sein, dass sich die Rille 203 dem ersten Randbereich 211 voranbewegt.
Die Rille 203 kann ferner in der Drehrichtung 222 vorwärts geneigt
sein. Poliermittel, das einem Polierkissen zugeführt wird, über dem sich der Haltering 200 dreht,
kann durch die Rille 203 hindurch treten, in die mittige Öffnung 223 innerhalb
des Halterings 200 gelangen und dort mit der zu polierenden
Halbleiterstruktur in Kontakt treten. Wenn die Rille 203 in
der Drehrichtung vorwärts
geneigt ist, kann sie vorteilhafterweise einen Austausch von Poliermittel
zwischen der Öffnung 223 und
Teilen des Polierkissens außerhalb
der Öffnung 223 im
Vergleich zu einer im Wesentlichen radialen oder rückwärts geneigten
Rille 203 verbessern.
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Die
Neigung der Rille 223 kann durch einen Winkel 221 (siehe 2A)
zwischen der Rille 203 und einem Radius 226 des
Halterings 200, der durch ein Ende 227 der Rille 223 am
inneren Umfang des Halterings 200 verläuft, charakterisiert werden.
Der Winkel 221 kann einen Wert größer als 0 haben. In manchen
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung kann der Winkel 221 einen Wert
in einem Bereich von ungefähr
35° bis
ungefähr
55° haben,
insbesondere einen Wert von ungefähr 45°. Der erste Randbereich 221 kann
sich auf einer Seite der Rille 203 befinden, die dem Radius 226 näher liegt
als der zweite Randbereich 225 der Rille 203.
Somit kann sich die Rille 203 dem ersten Randbereich 211 voranbewegen,
falls der Haltering in der Drehrichtung 222, die so ausgelegt
ist, dass die Rille 203 in der Drehrichtung 220 vorwärts geneigt
ist, gedreht wird.
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Die
anderen Rillen 204 bis 210 können eine ähnliche Gestalt wie die Rille 203 haben.
Insbesondere kann jede der Rillen 204 einen Randbereich
aufweisen, wobei eine Oberflächennormale
des Randbereichs und eine Oberflächennormale
der polierkissenseitigen Oberfläche 201 einen
spitzen Winkel einschließen.
In 2A bezeichnet das Bezugszeichen 212 einen
Randbereich der Rille 204, bezeichnet das Bezugszeichen 213 einen
Randbereich der Rille 205 und bezeichnen die Bezugszeichen 214 bis 218 Randbereiche
der Rillen 206 bis 210.
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Beim
Betrieb des chemisch-mechanischen Poliergeräts kann der Haltering 200 relativ
zu einem Polierkissen in der Drehrichtung 222 gedreht werden. Dies
kann dadurch geschehen, dass ein Polierkopf ähnlich dem oben mit Bezug auf 1 beschriebenen
Polierkopf 130, an dem der Haltering 200 befestigt
ist, gedreht wird. Dabei kann die polierkissenseitige Oberfläche 201 das
Polierkissen berühren.
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Der
Randbereich 202 der polierkissenseitigen Oberfläche 201 und
das Polierkissen schließen einen
spitzen Winkel ein, der dem Winkel 232 im Wesentlichen
gleich ist. Somit kann sich der Randbereich 202 über Unebenheiten
der Oberfläche
des Polierkissens bewegen, wenn sich der Haltering 200 über das
Polierkissen bewegt. Somit können
der Randbereich 202 und die polierkissenseitige Oberfläche 201 über die
Unebenheit hinweggleiten, anstatt an der Unebenheit anzustoßen. Somit
kann der Randbereich 202 dabei helfen, eine Reibung zwischen
dem Haltering 200 und dem Polierkissen zu verringern.
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Da
außerdem
die polierkissenseitige Oberfläche 201 und
der Randbereich 202 an der Grenzfläche zwischen der polierkissenseitigen
Oberfläche 201 und
dem Randbereich 202 einen stumpfen Winkel 270 einschließen, kann
eine Entstehung scharfer Kanten im Wesentlichen vermieden oder zumindest verringert
werden, und zwar selbst dann, wenn die polierkissenseitige Oberfläche 201 während des
chemisch-mechanischen Polierprozesses abgeschliffen wird. Somit
kann eine Wahrscheinlichkeit von Schäden des Polierkissens, wie
etwa ein Zerschneiden und/oder Zerreißen des Polierkissens vorteilhafterweise
verringert werden.
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In
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung, in denen die polierkissenseitige Oberfläche Rillen 203–210 umfasst,
können
die Randbereiche 211 bis 218 der Rillen 203–210 dabei
helfen, eine Reibung zwischen dem Polierkissen und dem Haltering 200 zu
verringern und können
ferner ein Risiko von Schäden
am Polierkissen verringern, ähnlich dem
Randbereich 202 der polierkissenseitigen Oberfläche 201.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf Ausführungsformen beschränkt, in
denen der Randbereich 202 der polierkissenseitigen Oberfläche 201 und
die Randbereiche 211–218 der
Rillen 203–210 abgeschrägt sind.
In anderen Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung können
einige oder alle Randbereiche 202, 211–218 abgerundet
sein.
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3A zeigt
eine schematische Querschnittsansicht des Halterings 200 entlang
einer Ebene 219, die durch den Mittelpunkt 224 des
Halterings 200 verläuft,
und zwar in einer Aus führungsform
der vorliegenden Erfindung, in der der Randbereich 202 der
polierkissenseitigen Oberfläche 201 abgerundet ist.
In 3A bezeichnet das Bezugszeichen 330 eine
Oberflächennormale
der polierkissenseitigen Oberfläche 201 und
das Bezugszeichen 331 bezeichnet eine Oberflächennormale
an einem Punkt 334 des Randbereichs 202. Die Oberflächennormalen 330, 331 schließen einen
Winkel 332 ein.
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In
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung, in denen der Randbereich 202 abgerundet ist,
kann der Winkel 332 zwischen der Oberflächennormalen 330 der
polierkissenseitigen Oberfläche 201 und
der Oberflächennormale 331 des
Randbereichs 202 von der Position des Punkts 334 abhängig sein.
Eine Oberflächennormale
des Randbereichs 202 in der Nähe der Grenzfläche zwischen
dem Randbereich 202 und der polierkissenseitigen Oberfläche 201 kann
relativ zur Oberflächennormale 330 einen
kleineren Winkel aufweisen als eine Oberflächennormale des Randbereichs 202 in
einer größeren Entfernung
zu der Grenzfläche
zwischen dem Randbereich 202 und der polierkissenseitigen
Oberfläche 201.
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Der
Randbereich 202 kann mindestens eine Oberflächennormale
aufweisen die relativ zur Oberflächennormalen 330 der
polierkissenseitigen Oberfläche 201 einen
spitzen Winkel aufweist. Beispielsweise kann der Winkel 332 zwischen
der Oberflächennormalen 330 und
der Oberflächennormale 331 am
Punkt 334 einen Wert kleiner als 90° haben. In manchen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung können
die Oberflächennormale 330 der
polierkissenseitigen Oberfläche 201 und
jede Oberflächennormale
an jedem Punkt des Randbereichs 202 einen spitzen Winkel
einschließen.
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In
manchen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung kann ein Querschnitt des Randbereichs 202 entlang
einer radialen Ebene des Halterings 200, wie etwa der Ebene 219,
einen im wesentlichen elliptischen Bogen aufweisen. In manchen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung kann eine von einer großen Achse
und einer kleinen Achse des Ellipsenbogens im Wesentlichen parallel
zu der Oberflächennormalen 330 der
polierkissenseitigen Oberfläche 330 sein.
Dadurch kann ein glatter Übergang
zwischen der polierkissenseitigen Oberfläche 201 und dem Randbereich 202 bereitgestellt
werden. Dies kann dabei helfen, eine Wahrscheinlichkeit von Schäden des
Polierkissens weiter zu verringern, wenn der Haltering 200 in
einem chemisch-mechanischen Poliergerät verwendet wird.
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In
weiteren Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung kann ein Querschnitt des Randbereichs 202 entlang
einer radialen Ebene des Halterings 200 einen im wesentlichen
kreisförmigen
Bogen aufweisen. In 3A bezeichnet das Bezugszeichen 333 einen
Radi us des Kreisbogens. Der Radius 333 kann einen Wert
in einem Bereich von ungefähr
0,5 mm bis ungefähr
5 mm, insbesondere einen Wert von ungefähr 2 mm haben.
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In
manchen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung können
die Randbereiche 211–218 der
Rillen 203–210 ebenfalls
eine abgerundete Form haben. 3B zeigt
eine schematische Querschnittsansicht des Halterings 200 entlang
der Ebene 220 in solch einer Ausführungsform. Eine Oberflächennormale 340 der
polierkissenseitigen Oberfläche 201 und
eine Oberflächennormale 341 des
ersten Randbereichs 211 der Rille 203 an einem Punkt 344 schließen einen
spitzen Winkel 342 ein. Zusätzlich können Oberflächennormalen an mehreren Punkten
des Randbereichs 211 mit der Oberflächennormalen 340 der
polierkissenseitigen Oberfläche 201 einen
spitzen Winkel einschließen.
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In
manchen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung kann ein Querschnitt der Rille 203 entlang
einer Ebene, die zu einer Längsrichtung
der Rille 203 im Wesentlichen parallel ist, wie etwa die Ebenen 203,
einen im wesentlichen elliptischen Bogen umfassen. Eine große Achse
des Ellipsenbogens oder eine kleine Achse des Ellipsenbogens kann
zu der Oberflächennormalen 340 der
polierkissenseitigen Oberfläche 201 im
Wesentlichen parallel sein. Somit kann ein glatter Übergang
zwischen der polierkissenseitigen Oberfläche 201 und dem ersten Randbereich 211 der
Rille 203 bereitgestellt werden, was dabei helfen kann,
ein Risiko, dass das Polierkissen beschädigt wird, weiter zu verringern.
In manchen Ausführungsformen
kann der erste Randbereich 211 der Rille 203 einen
im wesentlichen kreisförmigen
Bogen mit einem Radius 343 umfassen. Der Radius 343 kann
einen Wert in einem Bereich von ungefähr 0,5 mm bis ungefähr 5 mm,
insbesondere einen Wert von ungefähr 2 mm haben.
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Die
Randbereiche 212–218 der
anderen Rillen 204 bis 210 des Halterings 200 können eine
Form ähnlich
der des ersten Randbereichs 211 der Rille 203 haben.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf Ausführungsformen beschränkt, in
denen jede der Rillen 203–210 nur einen Randbereich
umfasst, der eine Oberflächennormale
aufweist, die mit einer Oberflächennormale
der polierkissenseitigen Oberfläche 201 einen
spitzen Winkel einschließt.
In anderen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung kann jede der Rillen 203–211 zwei
Randbereiche aufweisen, wobei eine Oberflächennormale von jedem Randbereich
und eine Oberflächennormale
der polierkissenseitigen Oberfläche 201 einen
spitzen Winkel einschließen.
In manchen Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung kann jede der Rillen 203–210 zwei
abgeschrägte
Randbereiche aufweisen. In anderen Ausfüh rungsformen kann jede der Rillen 203–210 zwei
abgerundete Randbereiche umfassen, wobei ein zu einer Längsrichtung
der jeweiligen Rille 203 bis 210 senkrechter Querschnitt
von jedem Randbereich einen Ellipsen- und/oder Kreisbogen aufweisen
kann.
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Vorteilhafterweise
kann das Bereitstellen von Rillen, die zwei Randbereiche umfassen,
wobei jeder Randbereich eine Oberflächennormale aufweist, die mit
einer Oberflächennormale
der polierkissenseitigen Oberfläche 201 einen
spitzen Winkel einschließt, dabei
helfen, eine Wahrscheinlichkeit von Schäden am Polierkissen im Fall
einer Umkehr der Drehrichtung des Halterings während des chemisch-mechanischen
Polierprozesses zu vermeiden.
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Die
vorliegende Erfindung ist ferner nicht auf Ausführungsformen beschränkt, in
denen beide Randbereiche der Rillen 203–210 und der Randbereich 202 der
polierkissenseitigen Oberfläche 201 eine
Oberflächenormale
aufweisen, die mit einer Oberflächennormale
der polierkissenseitigen Oberfläche
einen spitzen Winkel einschließt.
In anderen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung kann einer der Randbereiche der Rillen 203–210 oder
der Randbereich 202 der polierkissenseitigen Oberfläche 201 zu
der polierkissenseitigen Oberfläche
im Wesentlichen senkrecht sein.
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Außerdem muss
die Anzahl der Rillen 203–210 des Halterings 200 nicht
gleich acht sein, wie in 2A gezeigt.
In anderen Ausführungsformen
kann eine andere Anzahl von Rillen 203–210 vorgesehen sein.
Die Anzahl der Rillen 203–210 kann größer als
acht oder kleiner als acht sein. In weiteren Ausführungsformen
können
die Rillen 203–210 weggelassen
werden.
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Weitere
Abwandlungen und Varianten der vorliegenden Erfindung werden den
Fachleuten angesichts dieser Beschreibung offensichtlich. Dementsprechend
ist diese Beschreibung als lediglich veranschaulichend auszulegen
und dient dem Zweck, den Fachleuten die allgemeine Art der Ausführung der vorliegenden
Erfindung zu lehren. Es soll verstanden werden, dass die hierin
gezeigten und beschriebenen Formen der Erfindung als die gegenwärtig bevorzugten
Ausführungsformen
angesehen werden sollen.