Bei
modernen Technologien beruhen viele elektrische Schaltungen, elektrische
und elektronische Vorrichtungen und andere mechanische und nichtmechanische
Vorrichtungen auf Dünnfilmprozessen
und können
daher als Dünnfilmvorrichtungen zusammengefasst
werden. Die Fertigung derartiger Dünnfilmvorrichtungen weist in
vielen Fällen
eine große
Anzahl von Dünnfilmprozessschritten
auf, wie beispielsweise ein Aufbringen bzw. Abscheiden von Dünnfilmen,
ein Strukturieren, Fräsen
und Ätzen
von Dünnfilmen.
Derartige Dünnfilmprozessschritte
weisen ferner in vielen Fällen
Planarisierungsschritte bzw. Einebnungsschritte als einen Anfangsschritt,
als Zwischenschritte oder als einen Endschritt an der Schnittstelle
zwischen dem Fertigungsprozess und dem Nachfertigungsprozess auf.at
Modern technologies are based on many electrical circuits, electrical
and electronic devices and other mechanical and nonmechanical ones
Devices on thin-film processes
and can
therefore summarized as thin film devices
become. The production of such thin-film devices has in
many cases
a big
Number of thin-film process steps
on, such as deposition of thin films,
a structuring, milling
and etching
of thin films.
Such thin-film process steps
furthermore, in many cases
Planarisierungsschritte or leveling steps as an initial step,
as intermediate steps or as an end step at the interface
between the manufacturing process and the replenishment process.
Abhängig von
der beabsichtigten Anwendung sowie den betreffenden Herausforderungen kann
ein Planarisieren von Schichten, Filmen oder Substraten auf der
Basis unterschiedlicher Prozesse erzielt werden. Eine mechanischere
abrasive Planarisierung wird häufig
als Läppen
(lapping) bezeichnet, was beispielsweise eingesetzt werden kann,
um eine vergleichsweise dicke Schicht eines Films oder eines Substrats
zu entfernen. Im Gegensatz dazu wird ein Planarisieren einer Schicht,
eines Films oder eines Substrats, um eine glatte Oberfläche zu erhalten,
und gleichzeitiges Begrenzen der Menge an entferntem Material häufig als
Polieren bzw. Schleifen bezeichnet. Auf dem Gebiet der Fertigung
von Halbleiterbauelementen wird häufig eine weitere Planarisierungstechnik
eingesetzt. Eine chemisch-mechanische Planarisierung oder chemisch-mechanisches Polieren,
häufig
als CMP (chemical-mechanical polishing) abgekürzt, ist eine Technik, die
bei einer Halbleiterfertigung zum Planarisieren beispielsweise der oberen Schichten
von Wafern, Substraten und anderen Zwischenprodukten während des
Fertigungsprozesses verwendet wird.Depending on
the intended application and the challenges involved
a planarization of layers, films or substrates on the
Based on different processes. A more mechanical
Abrasive planarization becomes common
as lapping
(lapping) denotes what can be used, for example,
around a comparatively thick layer of a film or a substrate
to remove. In contrast, planarizing a layer,
a film or a substrate to obtain a smooth surface,
and simultaneously limiting the amount of removed material frequently as
Polishing or grinding referred. In the field of manufacturing
Semiconductor devices often become another planarization technique
used. A chemical-mechanical planarization or chemical-mechanical polishing,
often
abbreviated as CMP (chemical-mechanical polishing), is a technique that
in a semiconductor fabrication for planarizing the upper layers, for example
of wafers, substrates and other intermediates during the
Manufacturing process is used.
Das
Planarisieren von Schichten, Filmen und Substraten stellt bei vielen
Fertigungsprozessen einen technisch und wirtschaftlich bedeutsamen
und empfindlichen Prozessschritt dar, der durch eine Anzahl von
Parametern und Aspekten, die direkt oder indirekt gesteuert werden
können,
erheblich beeinflusst wird. Die Parameter weisen die Entfernungsrate
von Material, die Einheitlichkeit der Entfernung, die Planarität, die Anzahl
von Defekten und die Konsistenz auf, um nur einige Parameter und
Aspekte zu nennen. Diese Parameter und Aspekte können selbst durch andere Parameter
beeinflusst sein und können
zumindest teilweise widersprüchlichen
Gesamtzielen unterworfen sein.The
Planarizing of layers, films and substrates provides many
Manufacturing processes a technically and economically significant
and sensitive process step by a number of
Parameters and aspects that are controlled directly or indirectly
can,
is significantly affected. The parameters indicate the removal rate
of material, uniformity of distance, planarity, number
from defects and consistency to just a few parameters and
To name aspects. These parameters and aspects can themselves by other parameters
be influenced and able
at least partially contradictory
Be subject to overall objectives.
Folglich
besteht ein Bedarf danach, diese zum Teil widersprüchlichen
Parameter und Aspekte in Einklang zu bringen und das Gesamtergebnis
des Planarisierungsprozessschritts angesichts der konkreten Entwurfsziele
und Umstände
einer möglichen beabsichtigten
Anwendung zu verbessern.consequently
there is a need to sometimes contradict these
To reconcile parameters and aspects and the overall result
of the planarization process step in view of the concrete design goals
and circumstances
a possible intended
Application to improve.
Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Planarisierungssystem
zum Planarisieren eines Substrats, einen Substrathalter zum Halten
eines Substrats während
einer lateralen Relativbewegung zwischen dem Substrat und einer
Planarisierungsoberfläche,
ein Verfahren zum Planarisieren eines Substrats, das an eine Planarisierungsoberfläche anstößt, und
ein Verfahren zum Planarisieren eines Substrats mit verbesserten
Charakteristika zu schaffen.It
The object of the present invention is a planarization system
for planarizing a substrate, a substrate holder for holding
a substrate during
a lateral relative movement between the substrate and a
Planarization surface
a method for planarizing a substrate abutting a planarization surface, and
a method for planarizing a substrate with improved
To create characteristics.
Diese
Aufgabe wird gelöst
durch die Merkmale der unabhängigen
Ansprüche.
Weiterbildungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.These
Task is solved
by the characteristics of the independent
Claims.
Further developments can be found in the dependent claims.
Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf
die beiliegenden Zeichnungen näher
erläutert.
Es zeigen:preferred
embodiments
The present invention will be described below with reference to FIG
the enclosed drawings closer
explained.
Show it:
1a eine
Draufsicht eines Planarisierungssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung; 1a a plan view of a planarization system according to an embodiment of the present invention;
1b eine
Querschnittsansicht eines Planarisierungssystems gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung; 1b a cross-sectional view of a planarization according to an embodiment of the present invention;
2a eine
Querschnittsansicht eines Substrathalters gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung; 2a a cross-sectional view of a substrate holder according to an embodiment of the present invention;
2b eine
Draufsicht des Substrathalters von 2a; 2 B a plan view of the substrate holder of 2a ;
3 eine
Draufsicht eines Substrathalters gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung; 3 a plan view of a substrate holder according to another embodiment of the present invention;
4a und 4b Draufsichten
von Substrathaltern für
rechteckige Substrate gemäß Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung; 4a and 4b Top views of substrate holders for rectangular substrates according to embodiments of the present invention;
4c eine
Querschnittsansicht der Substrathalter von 4a und 4b; 4c a cross-sectional view of the substrate holder of 4a and 4b ;
5 eine
Querschnittsansicht eines weiteren Substrathalters gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung; 5 a cross-sectional view of another substrate holder according to an embodiment of the present invention;
6 vier
Graphen von Messungen der Planarität von Wafern; und 6 Four graphs of planarity measurements of wafers; and
7 ein
Flussdiagramm eines Verfahrens zum Planarisieren eines Substrats
gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. 7 a flowchart of a method for planarizing a substrate according to a Embodiment of the present invention.
Bevor
im Zusammenhang mit 1a bis 6 unterschiedliche
Ausführungsbeispiele
gemäß der vorliegenden
Erfindung in der Form von Planarisierungssystemen, Substrathaltern
und Verfahren zum Planarisieren eines Substrats beschrieben werden,
wird zuerst eine kurze Einleitung in das technische Gebiet und die
Anwendung eines Planarisierens von Schichten, Filmen und Substraten
gegeben. Obwohl sich abhängig
von der spezifischen beabsichtigten Anwendung die Begriffe Schichten,
Filme und Substrate für
gewöhnlich
auf unterschiedliche Strukturen einer Dünnfilmvorrichtung beziehen,
soll im Folgenden der Begriff Substrat als ein Substrat verstanden
werden, das optional eine oder mehrere optional strukturierte oder
mit einer Struktur versehene Schichten oder Filme aufweisen kann.
Daher können
die Begriffe hier in vielen Fällen
synonym verwendet werden.Before related to 1a to 6 Various embodiments according to the present invention in the form of planarization systems, substrate holders, and methods for planarizing a substrate will be described first, a brief introduction to the art, and the application of planarizing layers, films, and substrates. Although the terms layers, films, and substrates usually refer to different structures of a thin film device, depending on the specific intended application, the term substrate is to be understood as a substrate optionally having one or more optionally structured or patterned layers Films may have. Therefore, the terms here can be used interchangeably in many cases.
Wie
es oben skizziert ist, werden Dünnfilmvorrichtungen
heutzutage bei einer großen
Anzahl von Anwendungen und technischen Gebieten eingesetzt, wie
beispielsweise elektronischen und elektrischen Vorrichtungen, integrierten
Schaltungen und auch anderen mechanischen oder nichtmechanischen,
optischen und anderen Vorrichtungen. Die Fertigung dieser Dünnfilmvorrichtungen
weist in vielen Fällen
eine erhebliche Anzahl von Dünnfilmprozessschritten
auf, wie beispielsweise ein Aufbringen, Strukturieren, Fräsen und Ätzen der
aufgebrachten Filme. Ein bedeutsamer zusätzlicher Prozessschritt im
Rahmen der Fertigung von Dünnfilmvorrichtungen besteht
in einem Planarisieren von Substraten, einschließlich der Anfangssubstrate,
Zwischenprodukte oder des Endprodukts durch Läppen, Polieren oder chemisch
mechanische Planarisierung oder chemisch mechanisches Polieren,
das für
gewöhnlich als
CMP bezeichnet wird.As
As outlined above, thin film devices become
nowadays at a big one
Number of applications and technical fields used, such as
For example, electronic and electrical devices integrated
Circuits and also other mechanical or non-mechanical,
optical and other devices. The manufacture of these thin-film devices
points in many cases
a significant number of thin-film process steps
on, such as applying, structuring, milling and etching the
applied movies. A significant additional process step in the
Framework of manufacturing thin-film devices
in planarizing substrates, including the initial substrates,
Intermediates or the final product by lapping, polishing or chemical
mechanical planarization or chemical mechanical polishing,
that for
usually as
CMP is called.
Während Läppen häufig verwendet
wird, um eine mechanischere Entfernung von Material von einem Substrat
zu beschreiben, wird Polieren häufig als
eine Planarisierung eines Substrats bezeichnet, um eine glatte Oberfläche zu erhalten
und die Menge an entferntem Material zu begrenzen. Eine chemisch mechanische
Planarisierung oder chemisch mechanische Polierung ist jedoch eine
Technik, die häufig bei
einer Halbleiterfertigung zum Planarisieren oberer Schichten von
Wafern und anderen Substraten beispielsweise von Zwischenprodukten,
aber auch von Substraten anderer Schritte während des Fertigungsprozesses
verwendet wird.While lapping is commonly used
is going to be a more mechanical removal of material from a substrate
To describe polishing is often considered
a planarization of a substrate to obtain a smooth surface
and to limit the amount of material removed. A chemical mechanical
However, planarization or chemical mechanical polishing is one
Technique that is common
a semiconductor fabrication for planarizing upper layers of
Wafers and other substrates such as intermediates,
but also of substrates of other steps during the manufacturing process
is used.
Die
vorhergehend beschriebenen Planarisierungstechniken sind Teil vieler
Gesamtprozessabläufe,
um Dünnfilmvorrichtungen
zu fertigen, und sind daher technologisch sowie wirtschaftlich empfindlich. Ein
Planarisieren von Substraten durch irgendeine der vorhergehend erwähnten Techniken
ist in einigen Fällen
durch zum Teil gegensätzliche
Zielsetzungen, Aspekte und Parameter beherrscht, wie beispielsweise
der Entfernungsrate, die bestimmt, wie schnell Material von dem
Substrat entfernt werden kann, und anderen Parametern. Wichtige
Parameter können beispielsweise
die Einheitlichkeit einer Entfernung sein, die die Einheitlichkeit
des entfernten Materials über
einen örtlich
begrenzten Bereich wie beispielsweise einen rechteckigen Bereich
eines Wafers (Chips bzw. Halbleiterchips) oder das Substrat oder den
Wafer als Ganzes bestimmt. Ein weiterer Parameter ist die Planarität, die bestimmt,
wie planar oder flach die Oberfläche
des Substrats ist, nachdem der Entfernungsprozess abgeschlossen
ist. Zusätzlich
ist die Anzahl von Defekten, die Größe derselben und das Vorhandensein
von zurückgelassenen
Resten bedeutsam, sowie die Konsistenz, die angibt, wie konsistent
die Leistungsfähigkeit
einer Planarisierungstechnik von Substrat zu Substrat ist.The
Planarization techniques described above are part of many
Total processes,
to thin-film devices
to manufacture, and are therefore technologically and economically sensitive. One
Planarizing substrates by any of the aforementioned techniques
is in some cases
partly contradictory
Objectives, aspects and parameters are mastered, such as
the removal rate, which determines how fast material from the
Substrate can be removed, and other parameters. Important
For example, parameters can be
the uniformity of a distance that is the uniformity
of the removed material
a local
limited area such as a rectangular area
a wafer (chip or semiconductor chip) or the substrate or the
Wafers as a whole determined. Another parameter is the planarity, which determines
how planar or flat the surface
of the substrate is completed after the removal process
is. additionally
is the number of defects, their size and their presence
left behind
Remains significant, as well as the consistency that indicates how consistent
the efficiency
a planarization technique from substrate to substrate.
Einheitlichkeit
und Planarität
können
beispielsweise an den Kanten bzw. Rändern eines Substrats bedeutsam
sein, da die erreichbare Einheitlichkeit und Planarität eines
planarisierten Substrats eine Fläche
bestimmen kann, die zum Fertigen von Dünnfilmvorrichtungen an dem
jeweiligen Substrat verfügbar
ist. Die Einheitlichkeit oder Planarität von geringer Güte kann
beispielsweise zum Außerachtlassen eines
größeren Abschnitts
des Substrats an dem Rand führen,
was die verfügbare
Fläche
für Dünnfilmvorrichtungen
an dem jeweiligen Substrat begrenzt. Beispielsweise können sich
nasenähnliche Formen
an den Außenrändern des
Substrats zeigen. In dem Fall eines runden Substrats, das für gewöhnlich als
ein Wafer bezeichnet wird, können
unerwünschte
Strukturen, wie die vorhergehend erwähnten, in einem ringähnlichen
Bereich gebildet sein, der mehrere Millimeter groß sein kann.
In dem Fall eines 8''-Wafers (8-Zoll-Wafers)
muss beispielsweise eventuell zwischen 3 und 10 mm des Radius an
jeder Seite des Substrats aufgrund der vorhergehend beschriebenen
Probleme von Einheitlichkeit und Planarität außer Acht gelassen werden.uniformity
and planarity
can
For example, significant at the edges of a substrate
be because the achievable unity and planarity of a
planarized substrate a surface
which can be used to fabricate thin-film devices on the
respective substrate available
is. The unity or planarity of low quality can
for example, disregarding a
larger section
lead the substrate at the edge,
what the available
area
for thin-film devices
limited to the respective substrate. For example, you can
nasal forms
on the outer edges of the
Show substrate. In the case of a round substrate, commonly referred to as
a wafer is called
undesirable
Structures, such as those mentioned above, in a ring-like
Be formed area that can be several millimeters in size.
In the case of 8 "wafer (8 inch wafer)
For example, it may need to be between 3 and 10 mm of the radius
each side of the substrate due to the previously described
Problems of uniformity and planarity are disregarded.
Wie
es vorhergehend erwähnt
wurde, kann das Substrat zusätzliche
Schichten oder Filme aufweisen, die optional strukturiert sein können. Zudem kann
das Substrat eine rechteckige Form, eine quadratische Form, eine
polygonale Form, eine elliptische Form oder eine runde Form aufweisen.
In dem Fall einer runden oder kreisförmigen Form werden die Substrate
für gewöhnlich als
Wafer bezeichnet.As
mentioned it before
was, the substrate can be extra
Have layers or films that may optionally be patterned. In addition, can
the substrate has a rectangular shape, a square shape, a
polygonal shape, an elliptical shape or a round shape.
In the case of a round or circular shape, the substrates become
usually as
Wafer designates.
Die
Substrate können
alle Arten von Materialien aufweisen, wie beispielsweise halbleitende
Materialien (z. B. Silizium (Si)), Leiter, Metalle, Isolatoren,
Legierungen und komplexere Materialien. Die Substrate können ferner
Einkristallsubstrate, epitaktische Substrate oder polykristalline
Substrate sein. Im Folgenden wird natürlich der Begriff Substrat
auch für Dünnfilmprodukte
und Zwischendünnfilmprodukte verwendet.The substrates may include all sorts of materials, such as semiconductive materials (eg, silicon (Si)), conductors, metals, insulators, alloys, and more complex materials. The substrates may also be single crystal substrates, epitaxial substrates or polycrystalline substrates. in the Of course, the term substrate will of course also be used for thin film products and intermediate thin film products.
Obwohl
eine Anzahl unterschiedlicher Planarisierungstechniken verfügbar ist,
wird im Folgenden beispielhaft CMP detaillierter betrachtet. Die
Planarisierungssysteme, Substrathalter und Verfahren zum Planarisieren
eines Substrats können
jedoch auch auf der Läpp-
oder Schleiftechnik sowie anderen geeigneten Planarisierungstechniken
beruhen. Daher weist der Begriff Planarisierung oder Planarisieren zumindest
die Alternativen Läppen,
Schleifen und CMP auf.Even though
a number of different planarization techniques are available,
For example, CMP is considered in more detail below. The
Planarization systems, substrate holders and planarization methods
of a substrate
but also on the lapping
or grinding technology and other suitable planarization techniques
based. Therefore, the term planarization or planarization at least
lapping the alternatives,
Loops and CMP on.
Die
CMP-Technik, aber auch das Läppen und
Schleifen, beruhen auf einem Verwenden eines Schlamms bzw. Breis
(slurry), der optional während des
gesamten Läpp-,
Schleif- oder CMP-Prozesses mittels
eines Pumpsystems bereitgestellt werden kann. Der Schlamm ist ein
chemisch und/oder mechanisch aktives Schleifmedium, das zu dem Substrat
geliefert werden kann, um die Planarisierung in Kombination mit
einer Planarisierungsoberfläche durchzuführen. Anders
ausgedrückt
wird in dem Fall von CMP ein abschleifender und korrosiver chemischer
Schlamm, der gewöhnlich
ein Kolloid ist, in Verbindung mit einer Schleifauflage als der
Planarisierungsoberfläche
verwendet. Die Schleifoberfläche oder
-Auflage weist in vielen Fällen
eine Polyurethanschaum oder ein Vliesmaterial auf, das mit Polyurethan
behandelt ist. Aufgrund des Vorhandenseins des Schlamms ist der
Prozess einer Materialentfernung nicht einfach dieser eines abschleifenden Schabens,
wie Sandpapier auf Holz, sondern die Chemikalien in dem Schlamm
können
auch mit dem Material, das von dem Substrat entfernt werden soll, reagieren
und/oder dasselbe schwächen.
Das Schleifmittel beschleunigt den Schwächungsprozess und die Schleifauflage
kann helfen, das reagierte Material von der Oberfläche zu wischen.The
CMP technology, but also the lapping and
Loops are based on using a slurry
(slurry), which optionally during the
entire lapping,
Grinding or CMP process by means of
a pumping system can be provided. The mud is one
chemically and / or mechanically active abrasive medium that is added to the substrate
can be delivered to the planarization in combination with
to perform a planarization surface. Different
expressed
becomes an abrasive and corrosive chemical in the case of CMP
Mud, usually
a colloid is associated with a sanding pad as the
Planarization surface
used. The grinding surface or
Edition points in many cases
a polyurethane foam or a non-woven material, which is polyurethane
is treated. Due to the presence of the mud is the
Process of material removal not just that of an abrasive scraping,
like sandpaper on wood, but the chemicals in the mud
can
also react with the material to be removed from the substrate
and / or weaken the same.
The abrasive accelerates the weakening process and the abrasive pad
can help wipe the reacted material from the surface.
1a zeigt
eine Draufsicht eines Planarisierungssystems 100 zum Planarisieren
eines Substrats 110, das in der Form eines Wafers gezeigt
ist. Das Planarisierungssystem 100 weist eine Planarisierungsoberfläche 120 auf,
wobei eine Hauptoberfläche
des Substrats 110, das planarisiert werden soll, an die
Planarisierungsoberfläche 120 stößt. 1a shows a plan view of a planarization system 100 for planarizing a substrate 110 which is shown in the form of a wafer. The planarization system 100 has a planarization surface 120 on, wherein a main surface of the substrate 110 to be planarized, to the planarization surface 120 encounters.
Um
das Planarisierungssystem 100 detaillierter darzustellen,
zeigt 1b eine Querschnittsansicht
entlang der Linie A-A',
die in 1a gezeigt ist. Die Planarisierungsoberfläche 120 ist
diese einer optionalen Auflage 130, die beispielsweise
den vorhergehend erwähnten
Polyurethanschaum aufweisen kann oder ein Vliesmaterial aufweisen
kann, das mit Polyurethan behandelt wurde. Die Auflage 130 ist an
einer Platte 140 angeordnet, die angepasst ist, um durch
einen Motor 160 um eine zentrale Achse oder Drehachse 150 drehbar
zu sein. Wie es vorhergehend skizziert wurde, wird die Planarisierung
während
des Betriebs des Planarisierungssystems 100 dadurch erreicht,
dass der Motor 160 eine laterale Relativbewegung des Substrats 110 mit
Bezug zu der Planarisierungsoberfläche 120 der Auflage 130 erzeugt.
Das Planarisierungssystem 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, wie es in 1a und 1b gezeigt
ist, weist ferner ein Umschließungselement 170 auf,
das ausgebildet ist, um das Substrat 110 zumindest teilweise
lateral zu umschließen.
Genauer gesagt ist das Umschließungselement 170,
wie es in 1a und 1b gezeigt
ist, ein ringförmiges
mechanisches Element, das mit einem Lagerbereich 180 ebenfalls
an die Planarisierungsoberfläche 120 stößt.To the planarization system 100 shows in more detail 1b a cross-sectional view along the line A-A ', which in 1a is shown. The planarization surface 120 This is an optional edition 130 , which may for example comprise the aforementioned polyurethane foam or may comprise a nonwoven material which has been treated with polyurethane. The edition 130 is on a plate 140 arranged, which is adapted to a motor 160 around a central axis or axis of rotation 150 to be rotatable. As previously outlined, the planarization becomes during operation of the planarization system 100 achieved by the fact that the engine 160 a lateral relative movement of the substrate 110 with reference to the planarization surface 120 the edition 130 generated. The planarization system 100 according to an embodiment of the present invention as shown in FIG 1a and 1b is shown, further comprises an enclosing element 170 formed on the substrate 110 at least partially enclose laterally. More precisely, the enclosing element 170 as it is in 1a and 1b Shown is an annular mechanical element associated with a storage area 180 also to the planarization surface 120 encounters.
Wie
es oben erwähnt
wurde, wird die Planarisierung des Substrats 110 dadurch
erreicht, dass der Motor 160 eine laterale Relativbewegung
des Substrats 110 mit Bezug zu der Planarisierungsoberfläche 120 erzeugt.
In dem Fall des Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung, das in 1a und 1b gezeigt
ist, wird dies dadurch erreicht, dass der Motor 160 die
scheibenförmige
Platte 140 zusammen mit der Auflage 130 und der
Planarisierungsoberfläche 120 mit
Bezug zu dem Substrat 110 dreht. Um dies zu erreichen,
kann das Planarisierungssystem 100 als zusätzliche
Komponenten einen Substrathalter aufweisen, der mit einem dynamischen
Schleifkopf gekoppelt ist, die in 1a und 1b der
Einfachheit halber nicht gezeigt sind. Der Kopf kann beispielsweise
eine zusätzliche
Drehbewegung des Substrats 110 um eine Symmetrieachse des
Kopfs erzeugen und/oder kann auch optional das Substrat entlang
einer radialen Linie über
die Planarisierungsoberfläche 120 bewegen.
Beide optionalen Bewegungen sind in 1a als
gestrichelte Linien dargestellt.As mentioned above, the planarization of the substrate 110 achieved by the fact that the engine 160 a lateral relative movement of the substrate 110 with reference to the planarization surface 120 generated. In the case of the embodiment of the present invention disclosed in 1a and 1b is shown, this is achieved by the fact that the engine 160 the disk-shaped plate 140 together with the edition 130 and the planarization surface 120 with respect to the substrate 110 rotates. To achieve this, the planarization system can 100 as additional components comprise a substrate holder coupled to a dynamic grinding head incorporated in 1a and 1b for the sake of simplicity are not shown. The head can, for example, an additional rotational movement of the substrate 110 about an axis of symmetry of the head and / or optionally also the substrate along a radial line across the planarizing surface 120 move. Both optional movements are in 1a shown as dashed lines.
Daher
kann der dynamische Schleifkopf optional mit einer unterschiedlichen
Drehachse gedreht werden, so dass die Drehachse des Kopfs (in 1a und 1b nicht
gezeigt) und die Drehachse 150 der Planarisierungsoberfläche 120 nicht
konzentrisch sind. Da die Planarisierungsergebnisse eventuell nicht
nur von der Planarität
der Planarisierungsoberfläche 120 abhängen, da
jede Abweichung von einer einheitlichen Oberfläche oder irgendeine andere
Verformung zu einem negativen Einfluss auf die Endergebnisse führen kann,
neigt die zusätzliche
Bewegung des Substrats 110 dazu, irgendeine unregelmäßige Topographie
auszugleichen, was die Substratflachheit erhöht. Um den gesamten Oberflächenbereich
der Planarisierungsoberfläche 120 so
gut wie möglich
auszunutzen, kann eine radiale Bewegung des Substrats 110 als
eine weitere optionale Bewegung des Substrats 110 auferlegt
werden, was nicht nur zu einer gleichmäßigeren Abnutzung der Planarisierungsoberfläche 120 führen kann,
sondern auch die Planarität
des Gesamtergebnisses durch ein weiteres „Herausmitteln” von Abweichungen
entlang der radialen Richtung der Planarisierungsoberfläche 120 erhöhen kann.Therefore, the dynamic grinding head can be optionally rotated with a different axis of rotation, so that the axis of rotation of the head (in 1a and 1b not shown) and the axis of rotation 150 the planarization surface 120 are not concentric. Because the planarization results may not be just from the planarity of the planarization surface 120 Since any deviation from a uniform surface or any other deformation may negatively impact the final results, the additional movement of the substrate will tend 110 to compensate for any irregular topography, which increases substrate flatness. Around the entire surface area of the planarization surface 120 As good as possible, can cause a radial movement of the substrate 110 as another optional movement of the substrate 110 which not only results in a more uniform wear of the planarization surface 120 can lead, but also the planarity of the overall result by further "divergence" of deviations along the radial direction of the planarization surface 120 can increase.
Ein
Erreichen eines bestimmten Grads an Planarität kann beispielsweise ratsam
sein, um das Substrat zur Ausbildung zusätzlicher Schaltungselemente
in dem Fall einer integrierten Schaltung einzurichten oder beispielsweise
die gesamte Oberfläche des
Substrats 110 in die Schärfentiefe eines Lithographietechnologiesystems
zu bringen oder um selektiv Material basierend auf der Position
desselben zu entfernen.For example, achieving a certain degree of planarity may be advisable to set up the substrate to form additional circuit elements in the case of an integrated circuit or, for example, the entire surface of the substrate 110 to the depth of field of a lithographic technology system or to selectively remove material based on its position.
Das
in 1a und 1b gezeigte
Planarisierungssystem 100 weist ferner als eine optionale Komponente
ein Schlammliefersystem 190 auf, über das während der ganzen Planarisierung
der vorhergehend beschriebene Schlamm optional zu der Auflage 130 geliefert
werden kann. Aufgrund der Drehbewegung der Planarisierungsoberfläche 120 und der
optionalen Bewegungen des Substrats 110 und des Substrathalters
(in 1a und 1b nicht
gezeigt) kann der Schlamm gleichmäßig über die Planari sierungsoberfläche verteilt
werden. Folglich wird zwischen dem Substrat 110 und der
Auflage 130 ein dünner
Film aus Schlamm erzeugt, der die Oberfläche des Substrats, die geschliffen
oder planarisiert werden soll, chemisch angreift. Die abschleifenden Partikel
des Schlamms können
die erforderliche mechanische Änderung
der Oberfläche
des Substrats 110 erzeugen, um das Material zu entfernen.This in 1a and 1b shown planarization system 100 further includes as an optional component a mud delivery system 190 over, during the whole planarization, the above-described sludge optionally to the overlay 130 can be delivered. Due to the rotational movement of the planarization surface 120 and the optional movements of the substrate 110 and the substrate holder (in 1a and 1b not shown), the sludge can be evenly distributed over the Planari sierungsoberfläche. Consequently, between the substrate 110 and the edition 130 a thin film of slurry is generated which chemically attacks the surface of the substrate to be ground or planarized. The abrasive particles of the slurry can provide the required mechanical change to the surface of the substrate 110 generate to remove the material.
Ausführungsbeispiele
gemäß der vorliegenden
Erfindung beruhen auf der Erkenntnis, dass die Einheitlichkeit des
Substrats 110 dadurch positiv beeinflusst werden kann,
dass das Umschließungselement 130 während der
Planarisierung an die Planarisierungsoberfläche 120 anstoßend vorgesehen
ist, was die Fläche
des Substrats 110 „vergrößert”, so dass
ein möglicher
Bereich einer verzerrten Einheitlichkeit oder Planarität des Substrats 110 nach
außen bewegt
wird. Durch Ausüben
eines Drucks oder einer Kraft auf die Planarisierungsoberfläche in einem
Bereich, der das Substrat zumindest zum Teil umgibt, wird die virtuell „vergrößerte” oder „erweiterte” Fläche des
Substrats 110 erzeugt. Folglich können die Einheitlichkeit und
Planarität
der Oberfläche
des Substrats 110 verbessert werden, insbesondere in den äußeren Bereichen
des Substrats 110.Embodiments according to the present invention are based on the finding that the uniformity of the substrate 110 This can be positively influenced that the enclosing element 130 during planarization to the planarization surface 120 abutting is provided, which is the area of the substrate 110 "Magnified", so that a possible range of distorted uniformity or planarity of the substrate 110 is moved outwards. By applying a pressure or force to the planarization surface in an area that at least partially surrounds the substrate, the virtual "enlarged" or "expanded" area of the substrate becomes 110 generated. Consequently, the uniformity and planarity of the surface of the substrate 110 be improved, especially in the outer regions of the substrate 110 ,
Wie
es unten ausführlicher
beschrieben wird, weist das Umschließungselement 170 eine
Ausnehmung auf, in der das Substrat 110 während der
Planarisierung angeordnet ist. Der Innenumfang der Ausnehmung des
Umschließungselements 170 kann bei
einigen Ausführungsbeispielen
gemäß der vorliegenden
Erfindung einen Abstand von einer Kante der Oberfläche 110 aufweisen,
der geringer als ein Zoll (1''; 1 Zoll = 2,54 cm)
oder weniger ist. Abhängig
von einer großen
Vielfalt von technischen Parametern kann es auch möglich sein,
ein Umschließungselement 170 mit
einer Ausnehmung zu implementieren, so dass während des Vorgangs der Planarisierung ein
Abstand zwischen dem Innenumfang der Ausnehmung und dem Substrat 110 in
die laterale Richtung parallel zu der Plan arisierungsoberfläche 120 geringer
als etwa 0,5'', geringer als etwa
12 mm, geringer als etwa 10 mm, 8 mm, 5 mm oder 2 mm ist.As will be described in more detail below, the enclosing element 170 a recess in which the substrate 110 during planarization is arranged. The inner circumference of the recess of the enclosing element 170 For example, in some embodiments according to the present invention, a distance from an edge of the surface 110 which is less than one inch (1 ", 1 inch = 2.54 cm) or less. Depending on a wide variety of technical parameters, it may also be possible to include an enclosing element 170 to implement with a recess, so that during the process of planarization, a distance between the inner circumference of the recess and the substrate 110 in the lateral direction parallel to the plan Arisierungsoberfläche 120 less than about 0.5 ", less than about 12 mm, less than about 10 mm, 8 mm, 5 mm or 2 mm.
Das
Umschließungselement 170 kann
optional radial angeordnete Rillen oder andere Strukturelemente
aufweisen, um die Lieferung eines Schlamms an das Substrat 110 zu
verbessern. Daher ist es bei weitem nicht erforderlich, dass das
Umschließungselement 170 das
Substrat 110 als Ganzes lateral vollständig einschließt. Gemäß Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung ist ein partiell lateral einschließendes Umschließungselement 170 möglich. Abhängig von
vielen implementierungsspezifischen Einzelheiten kann es beispielsweise
genügen,
wenn das Umschließungselement 170 50%
des Umfangs des Substrats 110, mehr als 66%, mehr als 75%
oder mehr als 80% des Umfangs des Substrats 110 einschließt. Es sind
jedoch auch höhere
Verhältnisse
eines Einschließens
des Umfangs des Substrats 110 durch das Umschließungselement 170 implementierbar.
Beispielsweise kann es ratsam sein, unter gewissen Umständen 90%
oder mehr, 95% oder mehr oder sogar 99% oder mehr des Umfangs des
Substrats 110 einzuschließen.The enclosing element 170 Optionally, it may include radially disposed grooves or other structural elements to facilitate delivery of a slurry to the substrate 110 to improve. Therefore, it is far from necessary that the enclosing element 170 the substrate 110 as a whole completely encloses laterally. According to embodiments of the present invention is a partially laterally enclosing enclosing element 170 possible. For example, depending on many implementation-specific details, it may suffice if the enclosing element 170 50% of the circumference of the substrate 110 , more than 66%, more than 75% or more than 80% of the circumference of the substrate 110 includes. However, there are also higher ratios of enclosing the circumference of the substrate 110 by the enclosing element 170 implementable. For example, it may be advisable in some circumstances 90% or more, 95% or more, or even 99% or more of the circumference of the substrate 110 include.
Dies
kann auf das Ergebnis der Planarisierung die Auswirkungen haben,
dass die Einheitlichkeit des Substrats an den Außenbereichen des Substrats 110 sowie
in dem mittleren Bereich des Substrats verbessert oder sogar erheblich
verbessert werden kann, wie es vorhergehend angegeben wurde. Zudem
kann die Fläche
des Substrats 110 schließlich effizienter verwendet
werden, was zu einem größeren nutzbaren „Reichweitenbereich” für Halbleiterchips
und Produkte führt.
Durch ein Einsetzen von Ausführungsbeispielen
gemäß der vorliegenden
Erfindung kann, anders ausgedrückt,
durch Reduzieren des nicht technologisch nutzbaren Bereichs an der äußeren Begrenzung
oder Kante des Substrats 110 eine höhere chipbezogene Ausbeute
erreicht werden.This may have on the result of planarizing the effects that the uniformity of the substrate on the exterior of the substrate 110 as well as in the middle region of the substrate can be improved or even significantly improved, as previously stated. In addition, the area of the substrate 110 finally, be used more efficiently, resulting in a larger usable "range of coverage" for semiconductor chips and products. In other words, by employing embodiments according to the present invention, by reducing the non-technologically usable area at the perimeter or edge of the substrate 110 a higher chip-related yield can be achieved.
Wie
es unten detaillierter skizziert wird, können Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung
flexibler verwendet werden, da Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden
Erfindung für unterschiedliche
Substratdicken verwendet werden können. Unter gewissen Umständen kann
aufgrund der erhöhten
Flexibilität
die Anzahl von verlorenen Substraten oder Wafern verringert oder
sogar vollständig
ausgeschlossen werden.As
As will be outlined in more detail below, embodiments according to the present invention may be used
be used more flexibly, since embodiments according to the present
Invention for different
Substrate thicknesses can be used. Under certain circumstances
due to the increased
flexibility
the number of lost substrates or wafers is reduced or
even completely
be excluded.
Das
Planarisierungssystem, wie es in 1a und 1b gemäß der vorliegenden
Erfindung gezeigt ist, stellt lediglich eine mögliche Implementierung dar.
Anstelle eines Verwendens einer scheibenförmigen Planarisierungsoberfläche 120 kann
im Prinzip auch ein Planarisierungsband oder ein Schiebetisch verwendet
werden, der optional mit einer Auflage 130 ausgerüstet ist.
In dem Fall eines Schiebetischs kann der Tisch beispielsweise konfiguriert
sein, um ein- oder zweidimensionale Bewegungen entlang einer oder
mehrerer Richtungen auszuführen,
um die vorhergehend beschriebene laterale Relativbewegung des Substrats 110 mit
Bezug auf die Planarisierungsoberfläche 120 zu erzeugen.
Als ein Motor 160 kann ein elektromagnetischer Motor, aber
auch ein pneumatischer oder hydraulischer Motor implementiert werden.
Ferner können
lineare Motoren sowie Drehmotoren genutzt werden, um Drehbewegungen
bzw. lineare Bewegungen zu erzeugen. Der Motor 160 kann
ferner ein Übertragungssystem zum Ändern von
Drehbewegungen in lineare Bewegungen oder umgekehrt aufweisen. Natürlich kann mehr
als ein Motor in einem Planarisierungssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung enthalten sein, um eine Kombination der vorhergehend
erwähnten
Bewegungen beispielsweise durch Kombinieren zweier eindimensionaler
Bewegungen, um eine zweidimensionale Bewegung zu erhalten oder um
eine Drehbewegung mit einer ein- oder zweidimensionalen linearen
Bewegung zu kombinieren, zu realisieren.The planarization system, as it is in 1a and 1b In accordance with the present invention, only one possible implementation is shown. Instead of using a discoid planarization surface 120 In principle, a Planarisierungsband or a sliding table can be used, which optionally with a support 130 equipped. For example, in the case of a sliding table, the table may be configured to make one- or two-dimensional movements along one or more directions to the previously described lateral relative movement of the substrate 110 with respect to the planarization surface 120 to create. As an engine 160 An electromagnetic motor, but also a pneumatic or hydraulic motor can be implemented. Furthermore, linear motors and rotary motors can be used to generate rotational movements or linear movements. The motor 160 may further comprise a transmission system for changing rotational movements into linear movements or vice versa. Of course, more than one motor may be included in a planarization system according to an embodiment of the present invention to provide a combination of the aforementioned motions, for example, by combining two one-dimensional motions to obtain a two-dimensional motion or one rotational motion with a one or two-dimensional linear motion to combine, to realize.
Ausführungsbeispiele
gemäß der vorliegenden
Erfindung können
für sehr
unterschiedliche beabsichtigte Anwendungen verwendet werden. Beispielsweise
kann eine Entfernungsrate von etwa 4 nm/s in dem Fall einer siliziumbezogenen
Fertigung erreichbar sein. Natürlich
können
in dem Fall eines Verwendens von CMP-Systemen kleinere, aber auch größere Entfernungsraten
erreichbar sein. Durch Unterwerfen eines Substrats 110 einer
Planarisierung für
näherungsweise
100 s kann folglich eine Materialentfernung mit einer Dicke zwischen
etwa 10 nm und etwa 1000 nm (= 1 μm)
erreichbar sein. Abhängig
von unterschiedlichen beabsichtigten Anwendungen kann eine Einheitlichkeit
oder Planarität
eines Substrats 110 von weniger als etwa 1 nm erreichbar
sein, was beispielsweise aufgrund einer typischen Schärfentiefe
für die
65 nm-Lithographietechnologie erforderlich sein kann. Es können jedoch
auch unterschiedliche, weniger kritische Anforderungen, aber auch
strengere Anforderungen hinsichtlich Einheitlichkeit und Planarität im Prinzip
durch das Einsetzen von Ausführungsbeispielen
gemäß der vorliegenden Erfindung
erreichbar sein. Die genauen erreichbaren sowie erwünschten
Anforderungen hängen
jedoch von einer großen
Anzahl von Implementierungs- und anderen Einzelheiten ab.Embodiments according to the present invention may be used for a wide variety of intended applications. For example, a removal rate of about 4 nm / s may be achievable in the case of silicon-related manufacturing. Of course, in the case of using CMP systems, smaller but also larger removal rates may be achievable. By subjecting a substrate 110 a planarization for approximately 100 seconds can thus be achieved material removal with a thickness between about 10 nm and about 1000 nm (= 1 micron). Depending on different intended applications, a uniformity or planarity of a substrate 110 of less than about 1 nm, which may be required, for example, because of a typical depth of field for 65 nm lithography technology. However, also different, less critical requirements, but also stricter requirements with respect to uniformity and planarity can in principle be achieved by employing embodiments according to the present invention. However, the exact achievable and desirable requirements depend on a large number of implementation and other details.
Bevor
weitere Ausführungsbeispiele
gemäß der vorliegenden
Erfindung beschrieben werden, ist anzumerken, dass ähnliche
oder gleiche Bezugszeichen für
Strukturen, Objekte und Elemente mit ähnlicher oder identischer Struktur
oder ähnlichen
oder identischen Funktionseigenschaften verwendet werden. Zudem
werden zusammenfassende Bezugszeichen für Objekte, Strukturen und Elemente
verwendet, die mehr als einmal bei einem Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden
Erfindung erscheinen. Wenn nicht auf eine spezifische Struktur,
ein spezifisches Objekt oder Element Bezug genommen wird, werden
zusammenfassende Bezugszeichen verwendet, um allgemeinere Eigenschaften
und Merkmale der jeweiligen Strukturen zu beschreiben und zu erörtern. Wenn
es nicht anderweitig angegeben ist, können sich entsprechende Abschnitte
der Beschrei bung auch auf unterschiedliche Ausführungsbeispiele und/oder unterschiedliche
Strukturen, Objekte und Elemente in einem Ausführungsbeispiel beziehen. Falls
jedoch ein spezifisches Objekt beschrieben wird, wird das entsprechende
individuelle Bezugszeichen verwendet. Ein Verwenden ähnlicher
oder identischer Bezugszeichen sowie zusammenfassender Bezugszeichen
ermöglicht
daher eine deutlichere und genauere Erörterung der Merkmale und Eigenschaften
unterschiedlicher Ausführungsbeispiele
gemäß der vorliegenden
Erfindung.Before
further embodiments
according to the present
It should be noted that similar ones are described
or the same reference numerals for
Structures, objects and elements with similar or identical structure
or similar
or identical functional properties. moreover
become summarized reference symbols for objects, structures and elements
used more than once in an embodiment according to the present invention
Invention appear. If not on a specific structure,
a specific object or element is referenced
summary reference numbers used to give more general properties
and to describe and discuss features of the respective structures. If
unless otherwise stated, appropriate sections may be provided
the descrip tion also to different embodiments and / or different
Relate structures, objects and elements in one embodiment. If
however, a specific object is described becomes the corresponding one
individual reference numerals used. A using similar
or identical reference numerals and summary reference numerals
allows
hence a clearer and more detailed discussion of features and properties
different embodiments
according to the present
Invention.
2a zeigt
eine Querschnittsansicht eines Substrathalters 200 zum
Halten eines Substrats 110 während einer lateralen Relativbewegung
des Substrats 110 und der Planarisierungsoberfläche 120.
Der Substrathalter 200 weist einen Träger 210 auf, der konfiguriert
ist, um das Substrat 110 gegen die Planarisierungsoberfläche 120 und
das vorhergehend beschriebene Umschließungselement 170 zu
drücken, das
ausgebildet ist, um das Substrat 110 zumindest teilweise
lateral einzuschließen.
Das Umschließungselement 170 ist
bezüglich
der Planarisierungsoberfläche 120 vertikal
verschiebbar an dem Träger 210 angebracht,
um während
des Drückens
des Substrats 110 gegen die Planarisierungsoberfläche 120 an
die Planarisierungsoberfläche 120 anzustoßen. 2a shows a cross-sectional view of a substrate holder 200 for holding a substrate 110 during a lateral relative movement of the substrate 110 and the planarization surface 120 , The substrate holder 200 has a carrier 210 on which is configured to the substrate 110 against the planarization surface 120 and the enclosing element described above 170 to press, which is formed to the substrate 110 at least partially lateral to enclose. The enclosing element 170 is with respect to the planarization surface 120 vertically displaceable on the carrier 210 attached to while pressing the substrate 110 against the planarization surface 120 to the planarization surface 120 to initiate.
Um
dies zu erreichen, ist der Träger 210,
der in 2a gezeigt ist, innerhalb einer
Ausnehmung des Umschließungselements 170 angeordnet,
das wiederum als eine ringförmige
Struktur ausgebildet ist. Um die geometrische Form des Substrathalters gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung detaillierter darzustellen, zeigt 2b eine Draufsicht
des Substrathalters 200 von 2a.To achieve this, is the carrier 210 who in 2a is shown within a recess of the enclosing element 170 arranged, which in turn is formed as an annular structure. To more fully illustrate the geometric shape of the substrate holder according to an embodiment of the present invention, FIG 2 B a plan view of the substrate holder 200 from 2a ,
Der
Träger 210 und
das Umschließungselement 170 befinden
sich verschiebbar in Kontakt miteinander an einem Außenumfang 220 des
Trägers 210.
Das Umschließungselement 170 weist
ferner eine deckelähnliche
Struktur mit einem zentralen Lager 230 auf, das einen geringeren
Durchmesser als der Außenumfang 220 des
Trägers 210 aufweist. Durch
ein Anheben des Trägers 210 von
der Planarisierungsoberfläche 120 um
einen ausreichenden Abstand wird folglich auch das Umschließungselement 170 von
der Planarisierungsoberfläche 120 abgehoben.
Um ein derartiges Anheben des Trägers 210 zu ermöglichen,
weist der Träger 210 einen
stabförmigen
Abschnitt 240 auf, der sich durch das Lager 230 des
Umschließungselements 170 hindurch
erstreckt. Daher weist das Umschließungselement 170 erneut eine
Ausnehmung auf, in der sowohl das Substrat 110 als auch
zumindest ein Teil des Trägers 210 angeordnet
sind, wenn der Träger 210 das
Substrat 110 gegen die Planarisierungsoberfläche 120 drückt.The carrier 210 and the enclosing element 170 are slidably in contact with each other on an outer circumference 220 of the carrier 210 , The enclosing element 170 also has a lid-like structure with a central bearing 230 on, the smaller diameter than the outer circumference 220 of the carrier 210 having. By lifting the carrier 210 from the planarization surface 120 Consequently, the enclosing element also becomes a sufficient distance 170 from the planarization surface 120 lifted. To such a lifting of the carrier 210 to allow the wearer points 210 a rod-shaped section 240 up, moving through the camp 230 of the enclosing element 170 extends through. Therefore, the enclosing element points 170 again a recess in which both the substrate 110 as well as at least part of the wearer 210 are arranged when the carrier 210 the substrate 110 against the planarization surface 120 suppressed.
3 zeigt
eine Draufsicht eines weiteren Substrathalters 200 gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, der sich von dem Substrathalter 200,
der in 2a und 2b gezeigt ist,
lediglich hinsichtlich des Umschließungselements 170 unterscheidet.
Während
das Umschließungselement 170 des
Substrathalters 200, der in 2a und 2b gezeigt
ist, das Substrat 110 vollständig lateral einschließt, schließt das Umschließungselement 170 des
Substrathalters 200 von 3 das Substrat 110 lediglich
zum Teil lateral ein. Das Umschließungselement 170 ist
in vier Segmente 170-1, ..., 170-4 unterteilt,
die durch Zwischenverbindungen 250-1, ..., 250-4 verbunden
sind. Die vier Zwischenverbindungen 250-1 bis 250-4 „schließen” die ringähnliche
Struktur der Umschließungselemente 170 als
ein Ganzes. Folglich kann das Umschließungselement 170 des
Substrathalters 200 zusammen mit dem Träger 210 angehoben
und abgesenkt werden, wie es im Zusammenhang mit dem Substrathalter 200 von 2a und 2b beschrieben
ist. 3 shows a plan view of another substrate holder 200 according to an embodiment of the present invention, extending from the substrate holder 200 who in 2a and 2 B is shown, only with respect to the enclosing element 170 different. While the enclosing element 170 of the substrate holder 200 who in 2a and 2 B shown is the substrate 110 completely enclosing laterally, the enclosing element closes 170 of the substrate holder 200 from 3 the substrate 110 only partially lateral. The enclosing element 170 is in four segments 170-1 , ..., 170-4 divided by interconnections 250-1 , ..., 250-4 are connected. The four interconnections 250-1 to 250-4 "Close" the ring-like structure of the enclosing elements 170 as a whole. Consequently, the enclosing element 170 of the substrate holder 200 together with the carrier 210 be raised and lowered as it is related to the substrate holder 200 from 2a and 2 B is described.
Das
Umschließungselement 170 schließt jedoch
lateral lediglich einen kleineren Bruchteil des Umfangs des Substrats 110 ein.
Bei dem in 3 gezeigten Fall beträgt das Verhältnis näherungsweise 50%.
Natürlich
kann auch ein höheres
Verhältnis ohne
weiteres erhalten werden, indem die vier Fragmente des Umschließungselements 170 vergrößert werden.
Ferner kann auch eine asymmetrische Einschließung implementiert sein.The enclosing element 170 however, laterally closes only a smaller fraction of the circumference of the substrate 110 one. At the in 3 In the case shown, the ratio is approximately 50%. Of course, a higher ratio can be easily obtained by the four fragments of the enclosing element 170 be enlarged. Furthermore, an asymmetric enclosure may also be implemented.
4a zeigt
eine weitere Draufsicht eines Substrathalters 200 gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Während
der Substrathalter bisher im Zusammenhang mit Wafern als Beispielen
für kreisförmige oder
elliptische Substrate beschrieben wurde, ist der in 4a gezeigte
Substrathalter 200 ein Substrathalter für ein quadratisches oder rechteckiges
Substrat. Abgesehen von der quadratischen oder rechteckigen Form
des Substrathalters und des entsprechenden Substrats unterscheidet
sich das in 4a gezeigte Ausführungsbeispiel nicht
erheblich von diesem, das in 2a und 2b gezeigt
ist. Um dies weiter darzustellen, zeigt 4c eine
Querschnittsansicht des Substrathalters 200, der in 4a gezeigt
ist, entlang der Linie A-A'. 4a shows a further plan view of a substrate holder 200 according to an embodiment of the present invention. While the substrate holder has hitherto been described in the context of wafers as examples of circular or elliptical substrates, the in 4a shown substrate holder 200 a substrate holder for a square or rectangular substrate. Apart from the square or rectangular shape of the substrate holder and the corresponding substrate, the difference in 4a embodiment shown not significant of this, the in 2a and 2 B is shown. To illustrate this, shows 4c a cross-sectional view of the substrate holder 200 who in 4a is shown along the line A-A '.
4b zeigt
einen weiteren Substrathalter 200 gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung für
ein quadratisches oder rechteckiges Substrat 110. Während der
Substrathalter 200 von 4a ein
Umschließungselement 170 aufweist, das
das Substrat 110 (in 4a nicht
gezeigt) lateral vollständig
einschließt,
weist der in 4b gezeigte Substrathalter 200 erneut
vier Abschnitte 170-1, ..., 170-4 auf, die durch
vier Zwischenverbindungen 250-1, ..., 250-4 verbunden
sind. Das Verhältnis,
zu dem das Umschließungselement 170 des
Substrathalters 200 von 4b den
Umfang eines möglichen
Substrats 110 lateral einschließt, ist größer als die näherungsweise
50% des in 3 gezeigten Ausführungsbeispiels. 4b zeigt
jedoch auch, dass gemäß Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung das Umschließungselement 170 das Substrat
nicht vollständig
lateral einschließen
muss, sondern das Substrat 110 (in 4b nicht
gezeigt) lediglich zumindest teilweise lateral einschließen muss. 4b shows another substrate holder 200 according to an embodiment of the present invention for a square or rectangular substrate 110 , While the substrate holder 200 from 4a an enclosing element 170 which has the substrate 110 (in 4a not shown) completely encloses laterally, the in 4b shown substrate holder 200 again four sections 170-1 , ..., 170-4 up through four interconnections 250-1 , ..., 250-4 are connected. The ratio to which the enclosing element 170 of the substrate holder 200 from 4b the extent of a possible substrate 110 laterally is greater than the approximately 50% of in 3 shown embodiment. 4b however, also shows that according to embodiments of the present invention, the enclosing member 170 The substrate does not have to enclose completely laterally, but rather the substrate 110 (in 4b not shown) must include at least partially laterally.
Um
die Ähnlichkeit
der Ausführungsbeispiele von 4b und
diesem von 3 darzustellen, stellt 4c zudem
den Querschnitt entlang der Linie A-A' dar, wie dieselbe in 4b angegeben
ist. Die Substrathalter 200, wie es in 2a bis 4c gezeigt ist,
können
durch ein geeignetes Planarisierungssystem 100 gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung in mehreren Betriebsmodi betrieben werden.
Wie es im Zusammenhang mit 7 detaillierter
skizziert wird, kann das Substrat 110 an der Planarisierungsoberfläche 120 angeordnet
sein, bevor die Relativbewegung des Substrats bezüglich der
Planarisierungsoberfläche 120 durch
den Motor 160 eingeleitet wird. Nach dem Anordnen des Substrats 110 kann
der Substrathalter 200 einfach über das Substrat 110 gesetzt
oder über
demselben angeordnet werden, wie es in 1b und 2b dargestellt
ist.To the similarity of the embodiments of 4b and this from 3 represents 4c Moreover, the cross section along the line AA ', as the same in 4b is specified. The substrate holder 200 as it is in 2a to 4c can be shown by a suitable planarization system 100 according to an embodiment of the present invention in a plurality of operating modes are operated. As related to 7 In more detail, the substrate may be 110 at the planarization surface 120 before the relative movement of the substrate with respect to the planarization surface 120 through the engine 160 is initiated. After placing the substrate 110 can the substrate holder 200 just over the substrate 110 be placed or placed above it as it is in 1b and 2 B is shown.
Als
eine Alternative jedoch, die beispielsweise bei Laborversuchseinrichtungen
in kleinem Maßstab
verwendet werden kann, kann das Substrat 110 durch ein
Haftmittel, beispielsweise Klebstoff, mit dem Träger 210 gekoppelt
sein. In einem derartigen Fall muss das Umschließungselement 170 nicht
als ein Haltering betrieben werden, um die Bewegung des Substrats 110 bezüglich des
Substrathalters 200 zu begrenzen. In einigen Fällen kann
ein ohne weiteres erwärmbares
Wachs als Klebstoff verwendet werden, um das Substrat 110 an
dem Träger 210 zu
fixieren. Natürlich
sollte der Klebstoff oder das Wachs nicht chemisch mit dem Schlamm
reagieren.However, as an alternative, which can be used, for example, in small scale laboratory testing equipment, the substrate can be used 110 by an adhesive, for example adhesive, with the carrier 210 be coupled. In such a case, the enclosing element 170 can not be operated as a retaining ring to the movement of the substrate 110 with respect to the substrate holder 200 to limit. In some cases, a readily heatable wax may be used as the adhesive to the substrate 110 on the carrier 210 to fix. Of course, the glue or wax should not chemically react with the mud.
Wie
es oben skizziert ist, kann das Endergebnis der Planarisierung von
einer Vielzahl von Parametern abhängen, die beispielsweise die
Planarität des
Substrathalters 200, der manchmal auch als der Träger oder
die Einspannvorrichtung bezeichnet wird, sowie die Planarität und Einheitlichkeit
der Planarisierungsoberfläche 120 umfassen
können.As outlined above, the end result of planarization may depend on a variety of parameters, such as planarity of the substrate holder 200 sometimes referred to as the carrier or jig, as well as the planarity and uniformity of the planarization surface 120 may include.
Um
zusätzlich
Einheitlichkeitsmängel
des Substrathalters, oder vielmehr des Trägers 210, sowie mögliche Mängel der Planarität der Planarisierungsoberfläche 120 auszugleichen,
kann der Träger 210 optional
mit dem so genannten Einbrennfilm versehen sein, der weiche Stoffe
bzw. Gewebe aufweist, so dass der Substrathalter 200 die
Rauheit von entweder dem Substrathalter 200 oder Planarisierungsoberfläche 120 ausgleichen
kann. Zudem kann der Einbrennfilm eventuell die Drehbewegung des
Substrats 110 durch Ausüben
von Haftkräften
verbessern, die durch den Träger
auf die Rückseite
des Substrats 110 ausgeübt
werden. Unter gewissen Umständen jedoch
ist eventuell ein Verwenden eines Einbrennfilms nicht ratsam, da
sich eine chemische Reaktion mit dem Schlamm oder eine mögliche Verunreinigung,
die durch die Stoffe bewirkt wird, ergeben kann.In addition, lack of uniformity of the substrate holder, or rather of the carrier 210 , as well as possible defects of the planarity of the planarization surface 120 can balance the carrier 210 optionally be provided with the so-called baking film, which has soft fabrics or tissue, so that the substrate holder 200 the roughness of either the substrate holder 200 or planarization surface 120 can compensate. In addition, the baking film may be the rotational movement of the substrate 110 by applying adhesive forces through the backing to the back of the substrate 110 be exercised. However, under certain circumstances, using a burn-in film may not be advisable, as it may result in a chemical reaction with the sludge or possible contamination caused by the substances.
5 zeigt
eine Querschnittsansicht eines Substrathalters 200 gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Der in 5 gezeigte
Substrathalter 200 ist für kreisförmige Substrate oder Wafer 110 beabsichtigt
und weist daher eine Drehsymmetrie auf, die durch ein Begrenzen der
Darstellung von 5 auf einen Bereich beginnend
mit einer Symmetrieachse 260 in der Mitte des Substrathalters 200 bis
zu einem äußeren Bereich dargestellt
ist. Wie ein Vergleich der 2a und 4c deutlich
zeigt, kann jedoch der in 5 gezeigte
Substrathalter 200 ohne weiteres für quadratische oder rechteckige
Substrate 110 sowie ferner unregelmäßiger geformte Substrate (z.
B. polygonale Substrate) angepasst oder verwendet werden. 5 shows a cross-sectional view of a substrate holder 200 according to another embodiment of the present invention. The in 5 shown substrate holder 200 is for circular substrates or wafers 110 intended and therefore has a rotational symmetry, which by limiting the representation of 5 to an area starting with an axis of symmetry 260 in the middle of the substrate holder 200 is shown to an outer area. Like a comparison of 2a and 4c clearly shows, however, the in 5 shown substrate holder 200 readily for square or rectangular substrates 110 as well as adjusting or using more irregularly shaped substrates (eg, polygonal substrates).
Der
Substrathalter 200 weist einen Träger 210 auf, der einen
oberen Abschnitt 270 aufweist, der beispielsweise mit einem
Kopf des Planarisierungssystems verbunden sein kann. Zudem weist
der Träger 210 einen
mittleren Abschnitt 280, der manchmal als der Träger selbst
bezeichnet wird, und einen unteren Abschnitt 290 auf, der
manchmal als eine Platte bezeichnet wird. Der mittlere Abschnitt 280 und
der untere Abschnitt 290 sind durch eine oder mehrere Schrauben 300 und
ein optionales Lager in dem mittleren Abschnitt 280, um
die Schraube 300 aufzunehmen, miteinander verbunden oder
zumindest zu einem gewissen Grad daran gehindert, sich mit Bezug aufeinander
zu verdrehen.The substrate holder 200 has a carrier 210 on top of an upper section 270 having, for example, can be connected to a head of the planarization system. In addition, the carrier points 210 a middle section 280 sometimes referred to as the carrier itself, and a lower section 290 sometimes referred to as a plate. The middle section 280 and the lower section 290 are by one or more screws 300 and an optional bearing in the middle section 280 to the screw 300 absorbed, interconnected or at least to some extent prevented from twisting in relation to each other.
Das
Umschließungselement 170 weist
ebenfalls drei Abschnitte auf. Der untere Abschnitt 310 wird
manchmal als ein Haltering 310 bezeichnet, der vorgesehen
ist, um die Bewegung des Wafers oder Substrats 110 mit
Bezug auf den Substrathalter 200 während der Planarisierung zu
begrenzen. Ein mittlerer Abschnitt 320, der manchmal als
der Halteringhalter bezeichnet wird, ist mit dem Haltering 310 und
einem oberen Abschnitt 330 des Umschließungselements 170 über eine
Schraube 340 verbunden. Der obere Teil 330 des
Umschließungselements 170 stellt
den überhängenden
Abschnitt des Umschließungselements 170 dar,
der als ein „Deckel” der Ausnehmung
betrachtet werden kann, die durch das Umschließungselement 170 gebildet
ist. Abgesehen von den beschriebenen Schrauben können auch andere Verbindungen
eingesetzt werden, wie beispielsweise Gewinde, Nieten oder Haftmittel.
Natürlich
können auch
Kombinationen verwendet werden.The enclosing element 170 also has three sections. The lower section 310 is sometimes called a retaining ring 310 designated to the movement of the wafer or substrate 110 with respect to the substrate holder 200 during planarization. A middle section 320 which is sometimes referred to as the retaining ring holder is with the retaining ring 310 and an upper section 330 of the enclosing element 170 over a screw 340 connected. The upper part 330 of the enclosing element 170 represents the overhanging section of the enclosing element 170 which can be considered as a "lid" of the recess formed by the enclosing element 170 is formed. Apart from the described screws, other connections can be used, such as threads, rivets or adhesives. Of course, combinations can also be used.
Der
obere Teil 330 weist ein Lager 350 auf, durch
das sich die Schraube 300 erstreckt, die optional den mittleren
Abschnitt und den unteren Abschnitt 280, 290 des
Trägers 210 verbindet.
Zwischen dem oberen Abschnitt 230 und dem Kopf der Schraube 300 ist
ein Federelement 360 angeordnet, das beispielsweise als
eine Schraubenfeder implementiert sein kann. Natürlich kann mehr als ein Federelement 360 implementiert
sein.The upper part 330 has a warehouse 350 on, through which the screw 300 which optionally extends the middle section and the lower section 280 . 290 of the carrier 210 combines. Between the upper section 230 and the head of the screw 300 is a spring element 360 arranged, which may be implemented, for example, as a coil spring. Of course, more than one spring element 360 be implemented.
Aufgrund
des Vorhandenseins des Federelements 360 wird der Substrathalter 200 auch
als ein Federträger
oder eine Federeinspannvorrichtung bezeichnet. Anders ausgedrückt ist
der Haltering 310 durch das Federelement 360 mit
dem Träger 210 gekoppelt.
Die Richtung der Kraft, die durch das Federelement 360 ausgeübt wird,
ist derart, dass der Haltering 310 auf die Planarisierungsoberfläche 120 gedrückt wird,
wenn der Träger oder
Substrathalter 200 abgesenkt und gegen die Schleifauflage 130 gedrückt wird.
Aufgrund dessen wird ein Druck auf die Planarisierungsoberfläche 120 zumindest
teilweise um das Substrat 110 herum ausgeübt. Die
Position des Halterings 310 passt sich automatisch an die
Dicke des Wafers 110 und an die Planarisierungsoberfläche 120 der
Auflage 130 an.Due to the presence of the spring element 360 becomes the substrate holder 200 Also referred to as a spring carrier or a Federeinspannvorrichtung. In other words, the retaining ring 310 by the spring element 360 with the carrier 210 coupled. The direction of the force passing through the spring element 360 is exercised is such that the retaining ring 310 on the planarization surface 120 is pressed when the carrier or substrate holder 200 lowered and against the sanding pad 130 is pressed. As a result, pressure is applied to the planarization surface 120 at least partially around the substrate 110 exercised around. The position of the retaining ring 310 Adjusts automatically to the thickness of the wafer 110 and to the planarization surface 120 the edition 130 at.
Anders
ausgedrückt
wird der Haltering 310, der die Komponente des Umschließungselements 170 ist,
die sich in Kontakt mit der Planarisierungsoberfläche 120 befinden
soll, durch das Federelement 360 mechanisch auf die Schleifauflage 130 gedrückt. Folglich
ist der Substrathalter 200 gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung dazu in der Lage, sich automatisch an
irgendeine Waferdicke anzupassen. Der Haltering 310 ist
an den Halteringhalter 320 geschraubt, so dass keine Unterlegscheiben
während
einer möglicherweise
erforderlichen Vormontage des Substrathalters 200 verwendet
werden müssen,
um eine Erweiterung vorzujustieren, wie es in dem Fall herkömmlicher
Substrathalter für CMP-Systeme
erforderlich ist.In other words, the retaining ring 310 that is the component of the enclosing element 170 that is in contact with the planarization surface 120 should be, by the spring element 360 mechanically on the grinding pad 130 pressed. Consequently, the substrate holder 200 according to an embodiment of the present invention, capable of automatically adapting to any wafer thickness. The retaining ring 310 is on the retaining ring holder 320 screwed so that no washers during a possibly required pre-assembly of the substrate holder 200 must be used to pre-adjust an extension as required in the case of conventional substrate holders for CMP systems.
Ein
herkömmlicher
Standardsubstrathalter oder Standardträger weist häufig auch einen Haltering auf,
der an einen Träger
des CMP-Systems geschraubt ist. Um jedoch die Erweiterung des Wafers 110 verglichen
mit der unteren Position des Halterings zu justieren, sind Unterlegscheiben
zwischen den Haltering und den Träger eingefügt. Abgesehen von den Kosten
für die
Unterlegscheiben verbraucht die Vormontage des herkömmlichen
Standardträgers eine
erhebliche Zeit, da derselbe im Prinzip für jeden neuen Wafer justiert
werden muss. Die Erweiterung, die beispielsweise im Bereich von
näherungsweise 180 μm liegen
kann, kann ebenfalls eine wesentliche Zeit zum Justieren benötigen.A conventional standard substrate holder or standard carrier often also has a holder ring, which is screwed to a carrier of the CMP system. However, the extension of the wafer 110 compared with the lower position of the retaining ring to adjust, washers are inserted between the retaining ring and the carrier. Apart from the cost of the washers, the pre-assembly of the conventional standard carrier consumes a considerable amount of time, since in principle it has to be adjusted for each new wafer. The extension, which may be in the range of approximately 180 μm, for example, may also require a substantial amount of time to adjust.
Durch
ein Verwenden des Substrathalters 200 gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung können
die Kosten für
Material zum Bauen des Substrathalters verringert werden, da die
Unterlegscheiben nicht erforderlich sind. Zudem ist der so genannte
hausinterne Aufwand bzw. In-House-Aufwand, um den Träger oder den Substrathalter 200 gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zu wiederaufzubauen, verringert, da die
Anzahl von Ersatzteilen aufgrund der Flexibilität verringert werden kann, die
durch die Tatsache geboten ist, dass das Umschließungselement 170 verschiebbar
mit dem Träger 210 verbunden
ist.By using the substrate holder 200 According to an embodiment of the present invention, the cost of material for building the substrate holder can be reduced since the washers are not required. In addition, the so-called in-house effort or in-house effort to the carrier or the substrate holder 200 according to an embodiment of the present invention, because the number of spare parts can be reduced due to the flexibility offered by the fact that the enclosing element 170 slidable with the carrier 210 connected is.
Anstelle
eines Koppelns des Halterings auf feste Weise mit einer vordefinierten
Erweiterung nutzt der Substrathalter 200 gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung das verschiebbare Umschließungselement 170.
Die Zeit zum Zusammenfügen
bzw. Montieren des Standardträgers
kann deshalb erheblich reduziert werden.Instead of coupling the retaining ring in a fixed manner with a predefined extension, the substrate holder uses 200 according to an embodiment of the present invention, the displaceable enclosing element 170 , The time to assemble or mount the standard carrier can therefore be significantly reduced.
Zudem
könnte
es sogar möglich
sein, die Betriebskosten zu reduzieren, da in dem Fall eines Standardträgers der
Haltering eventuell lediglich verwendet wird, bis eine minimale
Höhe gewonnen
ist. Danach wird eventuell der Haltering nicht mehr verwendet und
muss zurückgewiesen
werden. In dem Fall des Substrathalters gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung kann der Haltering weiter verwendet werden,
nachdem die Halteringhöhe
unter die vorhergehend erwähnte
minimale Höhe
fällt.
Durch ein Verwenden eines angepassten Polierrezepts, das beispielsweise
die Mischung des Schlamms aufweisen kann, kann zudem die erforderliche
Prozesszeit sowie der Schlammverbrauch schließlich reduziert werden. Wie
es vorhergehend beschrieben wurde, kann die Einheitlichkeit des
planarisierten Substrats 110 beispielsweise in den Außenbegrenzungsbereichen
des Substrats 110 verbessert sein, da die tatsächliche „Größe” des Wafers durch
den Lagerbereich 180 des Umschließungselements 170 oder
des Halterings 310 erweitert wird.In addition, it might even be possible to reduce operating costs, since in the case of a standard carrier, the retaining ring may only be used until a minimum height is obtained. Thereafter, the retaining ring may no longer be used and must be rejected. In the case of the substrate holder according to an embodiment of the present invention, the retaining ring may be further used after the retaining ring height falls below the above-mentioned minimum height. In addition, by using a customized polishing recipe, which may include, for example, the mixing of the sludge, the required process time as well as the sludge consumption can ultimately be reduced. As previously described, the uniformity of the planarized substrate 110 for example in the outer boundary regions of the substrate 110 be improved because the actual "size" of the wafer through the storage area 180 of the enclosing element 170 or the retaining ring 310 is extended.
Das
Verwenden der Federelemente 360 bietet ferner die Möglichkeit
eines Einstellens des Drucks oder der Kraft, der bzw. die durch
den Haltering 310 auf die Schleifauflage 130 der
Planarisierungsoberfläche 120 ausgeübt wird,
und zwar durch ein Einstellen der Stärke der Federelemente 360 oder
durch ein Ändern
einer Vorspannungsspannung der Federelemente 360 oder des
verfügbaren
Abstands durch ein Einbringen beispielsweise unterer Abschnitte 290 des
Trägers 210 mit
unterschiedlichen Höhen.Using the spring elements 360 also provides the possibility of adjusting the pressure or force passing through the retaining ring 310 on the sanding pad 130 the planarization surface 120 is exercised, by adjusting the strength of the spring elements 360 or by changing a bias voltage of the spring elements 360 or the available distance by introducing, for example, lower sections 290 of the carrier 210 with different heights.
Abgesehen
von einem Verwenden von Schraubenfedern als Federelemente 360 können auch
andere Federelemente bei Ausführungsbeispielen
gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet werden. Beispielsweise können flache Federn, pneumatische
Federn oder Gummifedern als Federelemente 360 enthalten
sein.Apart from using coil springs as spring elements 360 For example, other spring elements may also be used in embodiments according to the present invention. For example, flat springs, pneumatic springs or rubber springs as spring elements 360 be included.
Durch
ein Anpassen der Stärke
bzw. der Festigkeit der Federn oder durch ein Einstellen der Vorspannungsspannung
der Federelemente 360 kann beispielsweise eine „Umverteilung” der Kraft, mit
der der Träger 210 das
Substrat 110 auf die Planarisierungsoberfläche 120 drückt, im
Prinzip frei eingestellt werden. In vielen Fällen drückt der Träger 210 das Substrat 110 rein
aufgrund des Gewichts desselben auf die Planarisierungsoberfläche. Bei
einem derartigen Fall muss eventuell das Gewicht des Trägers 210 und/oder
die ausgeübte
Kraft auf die Auflage 130 und die Zusammensetzung des Schlamms,
der verwendet werden soll, eingestellt werden. Aufgrund des Verwendens
der Federelemente 360 ist ein zusätzlicher Freiheitsgrad eingebracht,
da das Gewicht und/oder die ausgeübte Kraft des Trägers 210 durch
die Kräfte,
die durch die Federelemente 360 ausgeübt werden, auf einen größeren Bereich „umverteilt” werden
können,
der nicht nur die Oberfläche
des Substrats, sondern auch den Lagerbereich 180 des Halterings 310 aufweist.
In einem derartigen Fall ist das Gewicht des Halterings typischerweise
geringer als dieses des Trägers 210.By adjusting the strength of the springs or by adjusting the bias voltage of the spring elements 360 For example, a "redistribution" of the force with which the wearer 210 the substrate 110 on the planarization surface 120 presses, in principle, be set freely. In many cases, the wearer pushes 210 the substrate 110 purely due to its weight on the planarizing surface. In such a case may need the weight of the wearer 210 and / or the applied force on the support 130 and the composition of the sludge to be used are adjusted. Due to the use of the spring elements 360 An additional degree of freedom is introduced because the weight and / or the applied force of the wearer 210 by the forces acting through the spring elements 360 can be "redistributed" to a wider area, not only the surface of the substrate but also the storage area 180 of the retaining ring 310 having. In such a case, the weight of the retaining ring is typically less than that of the wearer 210 ,
Im
Prinzip kann die Situation sich jedoch auch unterschiedlich darstellen.
Falls beispielsweise der Haltering 310, oder allgemeiner
gesagt das Umschließungselement 170,
ein höheres Gewicht
als der Träger 210 aufweist,
kann die Gravitationskraft durch entgegengesetzt vorgespannte Federelemente 360 zu
dem Träger 210 und
dem Substrat 110 hin umverteilt werden. In einem derartigen
Fall würden die
Federelemente 360 den Träger 210 anstatt des Umschließungselements 170 auf
die Planarisierungsoberfläche
drücken.In principle, however, the situation can also be different. For example, if the retaining ring 310 , or more generally the enclosing element 170 , a higher weight than the carrier 210 can, the gravitational force by oppositely biased spring elements 360 to the carrier 210 and the substrate 110 redistributed. In such a case, the spring elements would 360 the carrier 210 instead of the enclosing element 170 Press on the planarization surface.
Eine
weitere Möglichkeit,
die durch Ausführungsbeispiele
gemäß der vorliegenden
Erfindung eingebracht wird, besteht darin, dass ein ursprünglicher
Träger
eines bestehenden CMP-Systems
angepasst und rekonstruiert werden kann, um zu einem Substratträger 200 eines
Planarisierungssystems 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zu werden. Dies kann auf eine derartige
Weise erreicht werden, dass verfügbare
Halteringe 310 eventuell weiter verwendet werden. Wie es oben
skizziert ist, kann dies häufig
für Halteringe
gelten, die aufgrund einer zu geringen Höhe abgewiesen werden müssten, was
zu einem zusätzlichen Kosteneinsparungspotential
führen
kann.Another possibility introduced by embodiments according to the present invention is that an original carrier of an existing CMP system can be adapted and reconstructed to become a substrate carrier 200 a planarization system 100 according to an embodiment of the present to become the invention. This can be achieved in such a way that available retaining rings 310 may continue to be used. As outlined above, this can often apply to retaining rings that would have to be rejected because of too low a height, which can lead to an additional cost-saving potential.
In
dem Fall eines Trägers
für ein
Auriga CMP-System für
8''-Wafer beispielsweise kann der ursprüngliche
oder standardmäßige Träger angepasst
werden, um zu einem Federträger
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zu werden, indem Teile eines Rings aus
rostfreiem Stahl, an dem der Haltering ursprünglich befestigt werden sollte,
abgeleitet werden. Folglich weist der mittlere Abschnitt 280 des
Trägers 210 den
gleichen Durchmesser wie der untere Abschnitt und die Platte 290 auf.
Als Nächstes
werden der Halteringhalter 320 sowie der obere Abschnitt 330 hergestellt,
die als ein mechanisches Element dienen, um den Haltering 310 aufzunehmen.
Das Umschließungselement 170 (Haltering 310,
Halteringhalter 320 und oberer Abschnitt 330)
kann dann beispielsweise durch die bestehenden Löcher in dem mittleren Abschnitt 280 des Trägers 210 und
die bestehenden Gewinde in dem unteren Abschnitt 290 (Platte)
des Trägers 210 durch die
neu hergestellten Schrauben 300 verbunden werden. Die Schrauben 300 dienen
dazu, das Federelement 360 aufzunehmen, wie es vorhergehend
erläutert
wurde.For example, in the case of a carrier for an Auriga CMP system for 8 "wafers, the original or standard carrier may be adapted to become a spring carrier according to an embodiment of the present invention by replacing portions of a stainless steel ring on which The retaining ring should be originally attached, derived. Consequently, the middle section 280 of the carrier 210 the same diameter as the lower section and the plate 290 on. Next will be the halter holder 320 as well as the upper section 330 made, which serve as a mechanical element to the retaining ring 310 take. The enclosing element 170 (Retaining ring 310 , Retaining ring holder 320 and upper section 330 ) can then, for example, through the existing holes in the middle section 280 of the carrier 210 and the existing threads in the lower section 290 (Plate) of the carrier 210 through the newly made screws 300 get connected. The screws 300 serve to the spring element 360 as previously explained.
Durch
Verwenden eines Halterings 310, der mit dem Träger 210 durch
das Federelement 360 gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung gekoppelt ist, kann eine Verbesserung
bezüglich
der Einheitlichkeit und Planarität
von planarisierten Substraten 110 in dem Begrenzungsbereich der
Substrate erreichbar sein. Wie es vorhergehend skizziert wurde,
kann ein bestehendes Planarisierungssystem sowie ein bestehender
Substrathalter gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung so rekonstruiert werden, dass im Prinzip eine
große
Anzahl von bestehenden CMP-Systemen modifiziert werden kann. Als
ein Substrat kann natürlich
ein Zwischenprodukt oder ein Endprodukt oder Produkte, deren Fertigung
einen oder mehrere CMP-Schritte betrifft, unter Verwendung von Ausführungsbeispielen
gemäß der vorliegenden
Erfindung gefertigt werden.By using a retaining ring 310 who with the carrier 210 by the spring element 360 According to one embodiment of the present invention, an improvement in the uniformity and planarity of planarized substrates can be achieved 110 be reached in the boundary region of the substrates. As previously outlined, an existing planarization system as well as an existing substrate holder according to an embodiment of the present invention can be reconstructed so that, in principle, a large number of existing CMP systems can be modified. As a substrate, of course, an intermediate or end product or products whose manufacture involves one or more CMP steps can be fabricated using embodiments in accordance with the present invention.
Um
mögliche
Verbesserungen bezüglich
der Planarität
von Wafern 110 darzustellen, zeigt 6 einen
Vergleich von vier Graphen 400, 410, 420, 430 von
vier Messungen der Planarität
von vier unterschiedlichen 8''-Wafern mit einem
Durchmesser von jeweils näherungsweise
200 mm. Jede der vier Messungen der vier Graphen 400, ..., 430 weist
199 Datenpunkte auf, die an Wafern gemessen wurden, die Endprodukte
aufweisen. Die Messungen geben die Dicke t, gemessen in Nanometern
(nm), der jeweiligen Wafer 110 entlang deren Durchmesser
x in Millimetern (mm) in einem Bereich zwischen 100 mm und +100
mm an, die manchmal auch als „Anko-Messungen” bezeichnet
werden. Anders ausgedrückt
sind die resultierenden Graphen nicht nach CMP-Prozessschritten,
sondern nach einer Mehrzahl von Prozessschritten aufgenommen, von
denen einige erhebliche togologische Höhenunterschiede erzeugen.For possible improvements regarding the planarity of wafers 110 show 6 a comparison of four graphs 400 . 410 . 420 . 430 of four measurements of planarity of four different 8 "wafers each approximately 200 mm in diameter. Each of the four measurements of the four graphs 400 , ..., 430 has 199 data points measured on wafers having final products. The measurements give the thickness t, measured in nanometers (nm), of the respective wafer 110 along their diameters x in millimeters (mm) in a range between 100 mm and + 100 mm, sometimes referred to as "anko measurements". In other words, the resulting graphs are taken not after CMP process steps but after a plurality of process steps, some of which produce significant togological elevation differences.
Der
erste der Graphen 400 veranschaulicht ein Ergebnis eines
Prozesses basierend auf dem vorhergehend skizzierten Stan dardträger basierend
auf einer Drehgeschwindigkeit der Schleifauflage von 12 U/min (Umdrehungen
pro Minute) und einer Drehgeschwindigkeit des Substrathalters und
des Trägers von
33 U/min. Die Schleifzeit beträgt
150 s. Die Messung zeigt an Außenkanten
bzw. Außenrändern des Wafers 110 zwei
deutliche nasenähnliche
Formen an Positionen von näherungsweise
x = +95 mm und x = –95
mm mit einer Höhe
von etwa 100 nm über
der Oberfläche
des Rests des Wafers. Diese nasenähnliche Form über der
Oberfläche
des Wafers 110, die eine höhere Dicke an den Außenkanten
des Wafers 110 angibt, wird manchmal auch als eine „Speedfam-Nase” bezeichnet.
Aufgrund der nasenähnlichen Form
kann die verfügbare
Fläche
für Bauelemente, Chips
und Halbleiterchips verglichen mit der Gesamtfläche des Wafers erheblich reduziert
sein. Bei dem gezeigten Beispiel kann mehr als 1 mm an jedem Rand
des Wafers für
Bauelemente verloren sein. Ein derartiger Verlust ist eventuell
nicht nur eine Folge der Höhenunterschiede,
sondern auch der angetroffenen Steigungen, da schnelle Dickenänderungen eventuell
nicht günstig
sind.The first of the graphs 400 FIG. 12 illustrates a result of a process based on the above-outlined standard support based on a rotation speed of the abrasive pad of 12 rpm (revolutions per minute) and a rotational speed of the substrate holder and the carrier of 33 rpm. The grinding time is 150 s. The measurement shows at outer edges or outer edges of the wafer 110 two distinct nose-like shapes at positions of approximately x = +95 mm and x = -95 mm with a height of approximately 100 nm above the surface of the remainder of the wafer. This nasal shape over the surface of the wafer 110 that have a higher thickness at the outer edges of the wafer 110 sometimes also referred to as a "speedfam nose". Due to the nose-like shape, the available area for devices, chips and semiconductor chips can be significantly reduced compared to the total area of the wafer. In the example shown, more than 1 mm may be lost at each edge of the wafer for devices. Such a loss may not only be a consequence of the height differences but also of the slopes encountered since rapid changes in thickness may not be favorable.
Durch
Verwenden eines Planarisierungssystems 100, das einen Substrathalter 200 gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung umfasst, kann diese Wirkung sogar umgekehrt
werden, indem eine Mehrzahl möglicher
Parameter verändert
wird, wie beispielsweise die (Dreh-)Geschwindigkeit der Auflage,
die Drehgeschwindigkeit des Substrathalters 200, die Schleifzeit,
die durch die Federelemente 360 ausgeübten Kräfte und die Zusammensetzung
des Schlamms. Um dies weiter darzustellen, zeigt 6 auch
drei zusätzliche
Graphen 410, 420, 430 der Dicke von Wafern 110,
die auf der Basis von Ausführungsbeispielen
gemäß der vorliegenden
Erfindung bearbeitet wurden. Der Graph 410 beruht auf einer
Auflagegeschwindigkeit von 15 U/min, einer Trägergeschwindigkeit von 75 U/min und
einer Schleifzeit von 100 s.By using a planarization system 100 holding a substrate holder 200 According to one embodiment of the present invention, this effect can even be reversed by changing a number of possible parameters, such as the (rotational) speed of the support, the rotational speed of the substrate holder 200 , the grinding time by the spring elements 360 applied forces and the composition of the mud. To illustrate this, shows 6 also three additional graphs 410 . 420 . 430 the thickness of wafers 110 which have been processed on the basis of embodiments according to the present invention. The graph 410 is based on a support speed of 15 rpm, a carrier speed of 75 rpm and a grinding time of 100 s.
6 zeigt
auch Ergebnisse von Prozessen auf der Basis einer Auflagegeschwindigkeit
von 13 U/min und einer Trägerge schwindigkeit
von 75 U/min (Graphen 420, 430) für eine Schleifzeit
von 85 s (Graph 420) und 133 s (Graph 430). Da
lediglich der Graph 430 einen Hinweis auf das Vorhandensein
einer nasenähnlichen
Form an den Außenrändern zeigt,
stellt 6 dar, dass die Wirkung eines Erscheinens nasenähnlicher
Strukturen minimiert, unterdrückt
oder sogar umgekehrt werden kann, indem unterschiedliche Parameter
eingestellt werden, die zu geringeren Dicken an den Außenrändern des
Wafers 110 führen.
Ein zumindest teilweise optimiertes Ergebnis kann durch ein Einstellen
des Kontaktdrucks erreicht werden, der durch die Federelemente 360 bewirkt
wird. 6 also shows results of processes based on a layup speed of 13 rpm and a carrier speed of 75 rpm (Graphene 420 . 430 ) for a grinding time of 85 s (graph 420 ) and 133 s (graph 430 ). Because only the graph 430 an indication of the presence of egg ner nose-like shape on the outer edges shows 6 that the effect of appearance of nose-like structures can be minimized, suppressed or even reversed by adjusting different parameters resulting in lower thicknesses at the outer edges of the wafer 110 to lead. An at least partially optimized result can be achieved by adjusting the contact pressure provided by the spring elements 360 is effected.
Natürlich können auch
andere Parameter verwendet werden. Beispielsweise kann eine Auflagegeschwindigkeit
von 11 U/min mit einer Trägergeschwindigkeit
von 50 U/min oder eine Auflagegeschwindigkeit von 25 U/min mit einer
Trägergeschwindigkeit
von 100 U/min verwendet werden, was zu vergleichsweise flachen Waferoberflächen führt. Eine
Anpassung der Schlammzusammensetzung oder anderer Parameter kann
ebenfalls ratsam sein, um hervorragende Ergebnisse zu erhalten.Of course you can too
other parameters are used. For example, a placement speed
of 11 rpm with a carrier speed
of 50 rpm or a top speed of 25 rpm with a
carrier speed
of 100 rpm, resulting in comparatively flat wafer surfaces. A
Adjustment of the sludge composition or other parameters may
also be advisable to get great results.
7 zeigt
ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Planarisieren eines Substrats
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Nach einem Start (Schritt S100) kann
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung bei einem ersten optionalen Schritt S110
ein Substrat an der Planarisierungsoberfläche 120 eines Planarisierungssystems 100 bereitgestellt
werden. Danach kann bei einem optionalen Schritt S120 der Substrathalter 200 über dem
Substrat 110 während des
Schritts S120 bereitgestellt werden. Bei einem dritten optionalen
Schritt eines Bereitstellens des Schlamms auf der Planarisierungsoberfläche 120 während eines
Schritts S130 wird bei einem Schritt S140 eine laterale Relativbewegung
zwischen dem Substrat 110 und der Planarisierungsoberfläche 120 erzeugt,
derart, dass das Umschließungselement 170 das
Substrat 110 zumindest zum Teil lateral einschließt. Zudem
wird die laterale Relativbewegung derart erzeugt, dass das Umschließungselement 170 an
die Planarisierungsoberfläche 120 stößt. Anders ausgedrückt, berührt der
Lagerbereich 180 die Planarisierungsoberfläche 120 oder
die Auflage 130, wie es vorhergehend beschrieben wurde.
Danach kann bei einem Schritt S150 das Verfahren zum Analysieren
des Substrats enden, nachdem eine bestimmte Menge an Zeit verstrichen
ist oder eine andere Begrenzungs- oder Abschlussbedingung erfüllt ist. 7 FIG. 12 shows a flowchart of a method of planarizing a substrate according to an embodiment of the present invention. After a start (step S100), according to an embodiment of the present invention, at a first optional step S110, a substrate may be present at the planarization surface 120 a planarization system 100 to be provided. Thereafter, at an optional step S120, the substrate holder 200 above the substrate 110 during step S120. In a third optional step of providing the slurry on the planarization surface 120 during a step S130, a lateral relative movement between the substrate is made in a step S140 110 and the planarization surface 120 generated, such that the enclosing element 170 the substrate 110 at least partially lateral. In addition, the lateral relative movement is generated such that the enclosing element 170 to the planarization surface 120 encounters. In other words, the storage area is affected 180 the planarization surface 120 or the edition 130 as previously described. Thereafter, in a step S150, the process of analyzing the substrate may end after a certain amount of time has elapsed or another limiting or terminating condition is met.
In
dem Fall eines computerimplementierten Planarisierungssystems oder
in dem Fall eines Programms kann das Bereitstellen eines Substrats
beispielsweise durch ein Steuern von Ventilen, Motoren, Schrittmotoren
oder anderen Betätigern
erreicht werden, um einen Arm zu positionieren, der das Substrat 110,
das planarisiert werden soll, zu der Planarisierungsoberfläche 120 trägt. Dies
kann beispielsweise durch ein Transportsystem erreicht werden, das
ein Niederdruck- oder Vakuumanhebesystem für einen Wafer oder ein Substrat
einsetzt.In the case of a computer-implemented planarization system, or in the case of a program, providing a substrate can be accomplished, for example, by controlling valves, motors, stepper motors, or other actuators to position an arm that supports the substrate 110 to be planarized to the planarization surface 120 wearing. This can be achieved, for example, by a transport system employing a low pressure or vacuum lifting system for a wafer or substrate.
Durch
ein Steuern von Betätigern
kann auf ähnliche
Weise der Schleifkopf, der einen Substrathalter gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung aufweist, über dem Substrat 110,
das planarisiert werden soll, bereitgestellt und positioniert werden.
Dann kann durch ein Einschalten eines Pumpensystems oder eines anderen
Versorgungssystems der Schlamm an der Planarisierungsoberfläche 120 geliefert
werden. Natürlich
kann auch die Erzeugung der Relativbewegung durch ein Steuern des
Motors 160 eingeleitet werden.By controlling actuators, similarly, the grinding head having a substrate holder according to an embodiment of the present invention may be disposed above the substrate 110 which is to be planarized, provided and positioned. Then, by turning on a pump system or other supply system, the sludge may be at the planarization surface 120 to be delivered. Of course, the generation of the relative movement by controlling the engine 160 be initiated.
Alle
vorhergehend beschriebenen Steuerschritte können bei einer konkreten Implementierung durch
ein Schreiben von Statuswerten oder anderen Steuerwerten in Register
oder andere Adressen implementiert werden. Implementierungseinzelheiten können sich
jedoch gemäß Ausführungsbeispielen der
vorliegenden Erfindung von System zu System unterscheiden, da unterschiedliche
Hardwarearchitekturen betroffen sein können.All
previously described control steps can in a specific implementation by
writing status values or other control values to registers
or other addresses are implemented. Implementation details may vary
however, according to embodiments of the
differ from system to system as different
Hardware architectures can be affected.
Abhängig von
bestimmten Implementierungserfordernissen von Verfahren gemäß Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung können Ausführungsbeispiele
der erfindungsgemäßen Verfahren
in Hardware oder in Software implementiert sein. Die Implementierung
kann unter Verwendung eines digitalen Speichermediums erfolgen,
insbesondere einer Platte, einer CD oder einer DVD, auf der elektronisch
lesbare Steuersignale gespeichert sind, die mit einem programmierbaren
Computer oder Prozessor zusammenwirken, derart, dass ein Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Verfahrens durchgeführt wird.
Im Allgemeinen besteht ein Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung daher in einem Computerprogrammprodukt,
wobei der Programmcode auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert
ist, wobei der Programmcode zum Durchführen eines Ausführungsbeispiels
des erfindungsgemäßen Verfahrens
wirksam ist, wenn das Computerprogrammprodukt auf dem Computer oder Prozessor
ausgeführt
wird. Anders ausgedrückt
bestehen Ausführungsbeispiele
der erfindungsgemäßen Verfahren
daher in einem Computerprogramm mit einem Programmcode zum Durchführen zumindest
eines der Ausführungsbeispiele
der erfindungsgemäßen Verfahren,
wenn das Computerprogramm auf dem Computer oder Prozessor ausgeführt wird. Der
Prozessor kann durch einen Computer, eine Chipkarte, eine Smartcard,
ein System-auf-Chip (SOC-;
SOC = system-on-chip), eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung
(ASIC; ASIC = application specific integrated circuit) oder eine
integrierte Schaltung (IC; IC = integrated circuit) gebildet sein.
Der Prozessor kann auch ein Teil eines Steuersystems eines Produktionssystems,
einer Produktionslinie oder einer anderen fertigungsbezogenen oder
versuchsbezogenen Maschine sein. Ein Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden
Erfindung kann deshalb auch als ein Computerprogramm zum Durchführen eines
Verfahrens zum Planarisieren eines Substrats implementiert sein,
wenn dasselbe auf einem Prozessor ausgeführt wird.Depending on certain implementation requirements of methods according to embodiments of the present invention, embodiments of the inventive methods may be implemented in hardware or in software. The implementation may be done using a digital storage medium, in particular a disc, a CD or a DVD on which are stored electronically readable control signals that interact with a programmable computer or processor such that an embodiment of the method of the invention is performed. In general, therefore, an embodiment of the present invention consists in a computer program product, the program code being stored on a machine-readable carrier, wherein the program code for carrying out an embodiment of the method according to the invention is effective when the computer program product is executed on the computer or processor. In other words, embodiments of the inventive method therefore exist in a computer program with a program code for carrying out at least one of the embodiments of the inventive method when the computer program is executed on the computer or processor. The processor may be implemented by a computer, smart card, smart card, system-on-chip (SOC), application specific integrated circuit (ASIC) or integrated circuit (IC; integrated circuit). The processor may also be part of a control system of a production system, a product onslinie or another production-related or test-related machine. An embodiment according to the present invention may therefore also be implemented as a computer program for performing a method of planarizing a substrate when executed on a processor.
Während das
Vorhergehende insbesondere unter Bezugnahme auf spezielle Ausführungsbeispiele
oben gezeigt und beschrieben wurde, ist Fachleuten auf dem Gebiet
klar, dass verschiedene andere Änderungen
an den Formen und Einheiten vorgenommen werden können, ohne von der Wesensart und
dem Schutzbereich derselben abzuweichen. Es sollte klar sein, dass
bei einem Anpassen an unterschiedliche Ausführungsbeispiele verschiedene
Veränderungen
vorgenommen werden können,
ohne eine Abweichung von dem breiteren Konzept, das hierin offenbart
ist und durch die folgenden Ansprüche eingeschlossen ist.While that
The foregoing in particular with reference to specific embodiments
shown and described above, is one of skill in the art
clearly that different other changes
to the forms and units can be made without departing from the nature and
deviate from the scope of protection of the same. It should be clear that
in adapting to different embodiments different
changes
can be made
without departing from the broader concept disclosed herein
is and is included by the following claims.