DE102014002615A1

DE102014002615A1 - Chemisch-mechanisches Mehrschicht-Polierkissen

Info

Publication number: DE102014002615A1
Application number: DE102014002615.9A
Authority: DE
Inventors: Angus Repper; Marty DeGroot
Original assignee: Rohm and Haas Electronic Materials CMP Holdings Inc; Dow Global Technologies LLC; Rohm and Haas Electronic Materials LLC
Current assignee: Rohm and Haas Electronic Materials CMP Holdings Inc; Dow Global Technologies LLC; Rohm and Haas Electronic Materials LLC
Priority date: 2013-03-07
Filing date: 2014-02-25
Publication date: 2014-09-11
Also published as: FR3002873B1; FR3002873A1; CN104029114B; TW201505771A; CN104029114A; US9108290B2; TWI610760B; US20140256230A1; JP2014172169A; KR20140110785A

Abstract

Es wird ein chemisch-mechanisches Mehrschicht-Polierkissen bereitgestellt, welches aufweist: eine Polierschicht mit einer Polieroberfläche, einer Ansenkungsöffnung, einem Polierschicht-Grenzbereich parallel zur Polieroberfläche, eine poröse Unterkissenschicht mit einer unteren Oberfläche und einem poröse Unterkissenschicht-Grenzbereich parallel zur unteren Oberfläche und einen Breitspektrum-Endpunkterfassungsfensterblock, wobei der Polierschicht-Grenzbereich und der poröse Unterkissenschicht-Grenzbereich einen sich gemeinsam erstreckenden Bereich bilden, wobei das chemisch-mechanische Mehrschicht-Polierkissen eine Durchgangsöffnung aufweist, die sich von der Polieroberfläche zu der unteren Oberfläche der porösen Unterkissenschicht erstreckt, wobei die Ansenkungsöffnung auf der Polieroberfläche offen ist, die Durchgangsöffnung erweitert und einen Absatz bildet, und wobei der Breitspektrum-Endpunkterfassungsfensterblock innerhalb der Ansenkungsöffnung angeordnet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein das Gebiet von Polierkissen zum chemisch-mechanischen Polieren. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung chemisch-mechanische Mehrschicht-Polierkissen mit einem eingesetzten Fenster.
Das chemisch-mechanische Planarisieren oder chemisch-mechanische Polieren (CMP) ist eine übliche Technik zum Planarisieren oder Polieren von Werkstücken, wie z. B. Halbleiterwafern. Bei einem herkömmlichen CMP wird ein Waferträger oder Polierkopf auf einer Trägeranordnung montiert. Der Polierkopf hält den Wafer und positioniert den Wafer in Kontakt mit einer Polierschicht eines Polierkissens, das auf einem Tisch oder einer Platte innerhalb einer CMP-Vorrichtung montiert ist. Die Trägeranordnung stellt einen einstellbaren bzw. kontrollierbaren Druck zwischen dem Wafer und dem Polierkissen bereit. Gegebenenfalls wird ein Poliermedium auf das Polierkissen abgegeben und fließt in den Spalt zwischen dem Wafer und der Polierschicht. Um ein Polieren zu bewirken, drehen sich das Polierkissen und der Wafer typischerweise relativ zueinander. Die Waferoberfläche wird durch die chemische und mechanische Wirkung der Polierschicht und des Poliermediums auf die Oberfläche poliert und planar gemacht.
Ein wichtiger Schritt beim Planarisieren eines Wafers ist die Bestimmung des Endpunkts des Verfahrens. Ein gebräuchliches in situ-Verfahren zur Endpunkterfassung umfasst das Bereitstellen eines Polierkissens mit einem Fenster, das für ausgewählte Lichtwellenlängen transparent bzw. durchlässig ist. Während des Polierens wird ein Lichtstrahl durch das Fenster auf die Waferoberfläche eingestrahlt, wo er reflektiert wird und zurück durch das Fenster auf einen Detektor (z. B. ein Spektrophotometer) fällt. Auf der Basis des Rückkehrsignals können Eigenschaften der Waferoberfläche (z. B. die Dicke von Filmen) für eine Endpunkterfassung bestimmt werden. Ein Problem, das mit der Verwendung von Fenstern in Polierkissen zusammenhängt, umfasst das Austreten von Polierfluid im Bereich des Fensters und in eine poröse Unterkissenschicht, was zu einer unerwünschten Variabilität bei den Poliereigenschaften über die Kissenoberfläche und während der Gebrauchsdauer des Kissens führen kann.
Ein Ansatz zur Verminderung einer Fensterleckage in Polierkissen ist in dem US-Patent Nr. 6,524,164 für Tolles offenbart. Tolles offenbart ein Polierkissen für eine chemisch-mechanische Poliervorrichtung und ein Verfahren zu dessen Herstellung, wobei das Polierkissen eine untere Schicht, eine Polieroberfläche auf einer oberen Schicht und ein transparentes Materialblatt aufweist, das zwischen den zwei Schichten angeordnet ist. Tolles offenbart, dass das transparente Blatt das Eindringen einer Aufschlämmung von dem chemisch-mechanischen Polierverfahren in die untere Schicht des Polierkissens verhindert.
Um Delaminierungsprobleme zu vermindern, die mit einigen Mehrschicht-Polierkissen einhergehen (d. h., wobei sich die Polierschicht während des Polierens von einer Unterkissenschicht trennt), werden einige chemisch-mechanische Mehrschicht-Polierkissen durch direktes Binden einer Polierschicht an eine poröse Unterkissenschicht gebildet, wobei die poröse Unterkissenschicht für verschiedene Poliermedien (z. B. eine Aufschlämmung), die während des Polierens verwendet werden, durchlässig ist. Der Ansatz zur Verminderung einer Fensterleckage, der von Tolles offenbart ist, ist nicht zur Verwendung mit solchen Polierkissen geeignet, bei denen der Aufbau das Einbeziehen einer undurchlässigen Materialschicht zwischen der Polierschicht und einer porösen Unterkissenschicht nicht ermöglicht.
Ein weiterer Ansatz zur Verminderung einer Fensterleckage in Polierkissen ist in dem US-Patent Nr. 7,163,437 (Swedek et al.) offenbart. Swedek et al. offenbaren ein Polierkissen, das eine Polierschicht, die eine Polieroberfläche aufweist, eine Trägerschicht mit einer Öffnung und einem ersten Abschnitt, der für Flüssigkeit durchlässig ist, und ein Versiegelungsmittel umfasst, das einen zweiten Abschnitt der Trägerschicht angrenzend an und um die Öffnung herum durchdringt, so dass der zweite Abschnitt für Flüssigkeit im Wesentlichen undurchlässig ist. Der zweite Abschnitt, in den das Versiegelungsmaterial eindringt, weist relativ zu dem Rest der Trägerschicht ein vermindertes Kompressionsvermögen auf. Unter der Annahme, dass der Fensterversiegelungsbereich innerhalb der Polierbahn liegt, wirkt der zweite Abschnitt, der die gleiche Dicke und ein vermindertes Kompressionsvermögen aufweist, wie eine Rüttelschwelle während der Poliervorgänge, was zu einem erhöhten Potenzial für die Erzeugung von Polierdefekten führt.
Demgemäß gibt es einen fortgesetzten Bedarf für neue Mehrschicht-Fensterpolierkissenkonfigurationen mit geringer Defektbildung, bei denen eine Fensterleckage in die Unterkissenschicht vermindert ist.
Die vorliegende Erfindung stellt ein chemisch-mechanisches Mehrschicht-Polierkissen zum Polieren eines Substrats bereit, das aus mindestens einem von einem magnetischen Substrat, einem optischen Substrat und einem Halbleitersubstrat ausgewählt ist, umfassend: eine Polierschicht mit einer Polieroberfläche, einer Ansenkungsöffnung, einem Außenumfang, einem Polierschicht-Grenzbereich parallel zur Polieroberfläche und einer durchschnittlichen nicht-Grenzbereichdicke, T_{P-Durchschnitt}, die in einer Richtung senkrecht zur Polieroberfläche von der Polieroberfläche zu dem Polierschicht-Grenzbereich gemessen wird, eine poröse Unterkissenschicht mit einer unteren Oberfläche, einem Außenumfang und einem poröse Unterkissenschicht-Grenzbereich parallel zur unteren Oberfläche, eine Haftklebstoffschicht (Schicht aus einem druckempfindlichen Haftmittel) und einen Breitspektrum-Endpunkterfassungsfensterblock, wobei der Polierschicht-Grenzbereich und der poröse Unterkissenschicht-Grenzbereich einen sich gemeinsam erstreckenden Bereich bilden, wobei der sich gemeinsam erstreckende Bereich die Polierschicht ohne die Verwendung eines Laminierhaftmittels an die poröse Unterkissenschicht bindet, wobei die Haftklebstoffschicht auf die untere Oberfläche der porösen Unterkissenschicht aufgebracht ist, wobei das chemisch-mechanische Mehrschicht-Polierkissen eine Durchgangsöffnung aufweist, die sich von der Polieroberfläche zu der unteren Oberfläche der porösen Unterkissenschicht erstreckt, wobei die Ansenkungsöffnung auf der Polieroberfläche offen ist, die Durchgangsöffnung erweitert und einen Absatz bildet, wobei die Ansenkungsöffnung eine durchschnittliche Tiefe, D_{O-Durchschnitt}, ausgehend von einer Ebene der Polieroberfläche zu dem Absatz, gemessen in einer Richtung senkrecht zu der Polieroberfläche, aufweist, wobei die durchschnittliche Tiefe, D_{O-Durchschnitt}, geringer ist als die durchschnittliche nicht-Grenzbereichdicke, T_{P-Durchschnitt}, wobei der Breitspektrum-Endpunkterfassungsfensterblock innerhalb der Ansenkungsöffnung angeordnet ist, wobei der Breitspektrum-Endpunkterfassungsfensterblock an die Polierschicht gebunden ist und wobei die Polieroberfläche zum Polieren des Substrats angepasst ist.
Die vorliegende Erfindung stellt ein chemisch-mechanisches Mehrschicht-Polierkissen zum Polieren eines Substrats bereit, das aus mindestens einem von einem magnetischen Substrat, einem optischen Substrat und einem Halbleitersubstrat ausgewählt ist, umfassend: eine Polierschicht mit einer Polieroberfläche, einer Ansenkungsöffnung, einem Außenumfang, einem Polierschicht-Grenzbereich parallel zur Polieroberfläche und einer durchschnittlichen nicht-Grenzbereichdicke, T_{P-Durchschnitt}, die in einer Richtung senkrecht zur Polieroberfläche von der Polieroberfläche zu dem Polierschicht-Grenzbereich gemessen wird, eine poröse Unterkissenschicht mit einer unteren Oberfläche, einem Außenumfang und einem poröse Unterkissenschicht-Grenzbereich parallel zur unteren Oberfläche, eine Haftklebstoffschicht (Schicht aus einem druckempfindlichen Haftmittel) und einen Breitspektrum-Endpunkterfassungsfensterblock, wobei der Polierschicht-Grenzbereich und der poröse Unterkissenschicht-Grenzbereich einen sich gemeinsam erstreckenden Bereich bilden, wobei der sich gemeinsam erstreckende Bereich die Polierschicht ohne die Verwendung eines Laminierhaftmittels an die poröse Unterkissenschicht bindet, wobei die Haftklebstoffschicht auf die untere Oberfläche der porösen Unterkissenschicht aufgebracht ist, wobei das chemisch-mechanische Mehrschicht-Polierkissen eine Durchgangsöffnung aufweist, die sich von der Polieroberfläche zu der unteren Oberfläche der porösen Unterkissenschicht erstreckt, wobei die Ansenkungsöffnung auf der Polieroberfläche offen ist, die Durchgangsöffnung erweitert und einen Absatz bildet, wobei die Ansenkungsöffnung eine durchschnittliche Tiefe, D_{O-Durchschnitt}, ausgehend von einer Ebene der Polieroberfläche zu dem Absatz, gemessen in einer Richtung senkrecht zu der Polieroberfläche, aufweist, wobei die durchschnittliche Tiefe, D_{O-Durchschnitt}, geringer ist als die durchschnittliche nicht-Grenzbereichdicke, T_{P-Durchschnitt}, wobei der Breitspektrum-Endpunkterfassungsfensterblock innerhalb der Ansenkungsöffnung angeordnet ist, wobei der Breitspektrum-Endpunkterfassungsfensterblock an die Polierschicht gebunden ist, wobei die poröse Unterkissenschicht einer kritischen Druckkraft entlang des Außenumfangs der porösen Unterkissenschicht ausgesetzt worden ist, so dass ein irreversibel zusammengedrückter, verdichteter Bereich der porösen Unterkissenschicht entlang des Außenumfangs der porösen Unterkissenschicht gebildet worden ist, und wobei die Polieroberfläche zum Polieren des Substrats angepasst ist.
Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines chemisch-mechanischen Mehrschicht-Polierkissens zum Polieren eines Substrats bereitgestellt, das aus mindestens einem von einem magnetischen Substrat, einem optischen Substrat und einem Halbleitersubstrat ausgewählt ist, umfassend: Bereitstellen einer Polierschicht mit einer Polieroberfläche, die zum Polieren des Substrats angepasst ist, einem Außenumfang, einem Polierschicht-Grenzbereich parallel zur Polieroberfläche und einer durchschnittlichen nicht-Grenzbereichdicke, T_{P-Durchschnitt}, die in einer Richtung senkrecht zur Polieroberfläche von der Polieroberfläche zu dem Polierschicht-Grenzbereich gemessen wird, Bereitstellen einer porösen Unterkissenschicht mit einer unteren Oberfläche, einem Außenumfang und einem poröse Unterkissenschicht-Grenzbereich parallel zur unteren Oberfläche, Bereitstellen einer Haftklebstoffschicht, Bereitstellen eines Breitspektrum-Endpunkterfassungsfensterblocks, Verbinden der Polierschicht und der porösen Unterkissenschicht zur Bildung eines Stapels, wobei der Außenumfang der Polierschicht mit dem Außenumfang der porösen Unterkissenschicht zusammenfällt und wobei der Polierschicht-Grenzbereich und der poröse Unterkissenschicht-Grenzbereich einen sich gemeinsam erstreckenden Bereich bilden, Bereitstellen einer Durchgangsöffnung, die sich durch den Stapel von der Polieroberfläche zu der unteren Oberfläche erstreckt, Bereitstellen einer Ansenkungsöffnung, die auf der Polieroberfläche offen ist, die Durchgangsöffnung erweitert und einen Absatz bildet, wobei die Ansenkungsöffnung eine durchschnittliche Tiefe, D_{O-Durchschnitt}, ausgehend von einer Ebene der Polieroberfläche zu dem Absatz, gemessen in einer Richtung senkrecht zu der Polieroberfläche, aufweist, wobei die durchschnittliche Tiefe, D_{O-Durchschnitt}, geringer ist als die durchschnittliche nicht-Grenzbereichdicke, T_{P-Durchschnitt}, Anordnen des Breitspektrum-Endpunkterfassungsfensterblocks innerhalb der Ansenkungsöffnung und Binden des Breitspektrum-Endpunkterfassungsfensterblocks an die Polierschicht und Aufbringen der Haftklebstoffschicht auf die untere Oberfläche der porösen Unterkissenschicht.
Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines chemisch-mechanischen Mehrschicht-Polierkissens zum Polieren eines Substrats bereitgestellt, das aus mindestens einem von einem magnetischen Substrat, einem optischen Substrat und einem Halbleitersubstrat ausgewählt ist, umfassend: Bereitstellen einer Polierschicht mit einer Polieroberfläche, die zum Polieren des Substrats angepasst ist, einem Außenumfang, einem Polierschicht-Grenzbereich parallel zur Polieroberfläche und einer durchschnittlichen nicht-Grenzbereichdicke, T_{P-Durchschnitt}, die in einer Richtung senkrecht zur Polieroberfläche von der Polieroberfläche zu dem Polierschicht-Grenzbereich gemessen wird, Bereitstellen einer porösen Unterkissenschicht mit einer unteren Oberfläche, einem Außenumfang und einem poröse Unterkissenschicht-Grenzbereich parallel zur unteren Oberfläche, Bereitstellen einer Haftklebstoffschicht, Bereitstellen eines Breitspektrum-Endpunkterfassungsfensterblocks, Bereitstellen einer Gegenoberfläche, Bereitstellen einer Matrize mit einem vorstehenden bzw. erhöhten Merkmal, das einem irreversibel zusammengedrückten, verdichteten Bereich entspricht, Verbinden der Polierschicht und der porösen Unterkissenschicht zur Bildung eines Stapels, wobei der Außenumfang der Polierschicht mit dem Außenumfang der porösen Unterkissenschicht zusammenfällt und wobei der Polierschicht-Grenzbereich und der poröse Unterkissenschicht-Grenzbereich einen sich gemeinsam erstreckenden Bereich bilden, Bereitstellen einer Durchgangsöffnung, die sich durch den Stapel von der Polieroberfläche zu der unteren Oberfläche erstreckt, Bereitstellen einer Ansenkungsöffnung, die auf der Polieroberfläche offen ist, die Durchgangsöffnung erweitert und einen Absatz bildet, wobei die Ansenkungsöffnung eine durchschnittliche Tiefe, D_{O-Durchschnitt}, ausgehend von einer Ebene der Polieroberfläche zu dem Absatz, gemessen in einer Richtung senkrecht zu der Polieroberfläche, aufweist, wobei die durchschnittliche Tiefe, D_{O-Durchschnitt}, geringer ist als die durchschnittliche nicht-Grenzbereichdicke, T_{P-Durchschnitt}, Anordnen des Breitspektrum-Endpunkterfassungsfensterblocks innerhalb der Ansenkungsöffnung und Binden des Breitspektrum-Endpunkterfassungsfensterblocks an die Polierschicht, Anordnen des Stapels auf der Gegenoberfläche und Pressen der Matrize gegen den Stapel, wobei eine kritische Druckkraft auf einen Bereich des Stapels erzeugt wird, der dem Außenumfang der porösen Unterkissenschicht entspricht, wobei die Größe der kritischen Druckkraft ausreichend ist, so dass ein irreversibel zusammengedrückter, verdichteter Bereich in der porösen Unterkissenschicht entlang des Außenumfangs der porösen Unterkissenschicht gebildet wird, und Aufbringen der Haftklebstoffschicht auf die untere Oberfläche der porösen Unterkissenschicht.
Es wird ein Verfahren zum Polieren eines Substrats bereitgestellt, umfassend: Bereitstellen eines Substrats, das aus mindestens einem von einem magnetischen Substrat, einem optischen Substrat und einem Halbleitersubstrat ausgewählt ist, Bereitstellen eines chemisch-mechanischen Mehrschicht-Polierkissens der vorliegenden Erfindung, Bereitstellen eines Poliermediums an einer Grenzfläche zwischen der Polieroberfläche und dem Substrat und Erzeugen eines dynamischen Kontakts an der Grenzfläche zwischen der Polieroberfläche und dem Substrat, wobei ein Eindringen des Poliermediums in die poröse Unterkissenschicht durch die Polierschicht und einen irreversibel zusammengedrückten, verdichteten Bereich verhindert wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Abbildung einer perspektivischen Ansicht eines chemisch-mechanischen Mehrschicht-Polierkissens der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Abbildung einer aufgeschnittenen Querschnittsansicht eines chemisch-mechanischen Mehrschicht-Polierkissens der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine Draufsicht eines chemisch-mechanischen Mehrschicht-Polierkissens der vorliegenden Erfindung.
4 ist eine perspektivische Seitenansicht einer Polierschicht der vorliegenden Erfindung.
5 ist eine Seitenansicht eines Querschnitts einer Polierschicht eines chemisch-mechanischen Mehrschicht-Polierkissens der vorliegenden Erfindung.
6 ist eine Seitenansicht eines Breitspektrum-Endpunkterfassungsfensterblocks.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Der Ausdruck „durchschnittliche Gesamtdicke, T_{P-Durchschnitt}, wie er hier und in den beigefügten Patentansprüchen in Bezug auf ein chemisch-mechanisches Mehrschicht-Polierkissen, das eine Polieroberfläche aufweist, verwendet wird, steht für die durchschnittliche Dicke des chemisch-mechanischen Mehrschicht-Polierkissens, die in einer Richtung senkrecht zur Polieroberfläche gemessen wird.
Der Begriff „Poliermedium”, wie er hier und in den beigefügten Patentansprüchen verwendet wird, umfasst Teilchen-enthaltende Polierlösungen und Lösungen, die keine Teilchen enthalten, wie z. B. schleifmittelfreie Polierlösungen und Polierlösungen mit reaktiver Flüssigkeit.
Der Ausdruck „im Wesentlichen kreisförmiger Querschnitt”, wie er hier und in den beigefügten Patentansprüchen in Bezug auf ein chemisch-mechanisches Mehrschicht-Polierkissen (10) verwendet wird, bedeutet, dass der längste Radius, r, des Querschnitts von der zentralen Achse bzw. Mittelachse (12) zu dem Außenumfang (15) der Polieroberfläche (14) der Polierschicht (20) ≤ 20% länger ist als der kürzeste Radius, r, des Querschnitts von der zentralen Achse (12) zu dem Außenumfang (15) der Polieroberfläche (14). (Vgl. die 1).
Der Begriff „Poly(urethan)”, wie er hier und in den beigefügten Patentansprüchen verwendet wird, umfasst (a) Polyurethane, die durch die Reaktion von (i) Isocyanaten und (ii) Polyolen (einschließlich Diolen) gebildet werden, und (b) Poly(urethan), das durch die Reaktion von (i) Isocyanaten mit (ii) Polyolen (einschließlich Diolen) und (iii) Wasser, Aminen oder einer Kombination von Wasser und Aminen gebildet wird.
Der Begriff „zusammendrückbares poröses Material”, wie er hier und in den beigefügten Patentansprüchen verwendet wird, bezieht sich auf ein poröses Material, das dann, wenn es einer kritischen Druckkraft ausgesetzt wird, zusammengedrückt wird, wobei ein verdichtetes (d. h. weniger poröses) Material gebildet wird.
Der Begriff „kritische Druckkraft”, wie er hier und in den beigefügten Patentansprüchen verwendet wird, bezieht sich auf eine Druckkraft, die ausreichend ist, so dass ein gegebenes zusammendrückbares poröses Material zusammengedrückt wird. Dem Fachmann ist klar, dass die Größe der kritischen Druckkraft von verschiedenen Faktoren abhängt, einschließlich der Temperatur des zusammendrückbaren porösen Materials. Ferner ist dem Fachmann klar, dass die Größe der kritischen Druckkraft von der Art der Kraft abhängt, die auf das zusammendrückbare poröse Material ausgeübt wird (d. h., eine statische Kraft oder eine dynamische Kraft).
Der Begriff „im Wesentlichen für Wasser undurchlässig”, wie er hier und in den beigefügten Patentansprüchen in Bezug auf die Polierschicht verwendet wird, bedeutet, dass Wasser, das auf die Polieroberfläche bei atmosphärischen Bedingungen aufgebracht wird, für mindestens 24 Stunden nicht durch die Polierschicht zu der porösen Unterkissenschicht durchdringt.
Das chemisch-mechanische Mehrschicht-Polierkissen (10) der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise für eine Drehung um eine zentrale Achse (12) angepasst. (Vgl. die 1). Vorzugsweise liegt die Polieroberfläche (14) der Polierschicht (20) in einer Ebene (28) senkrecht zur zentralen Achse (12). Das chemisch-mechanische Mehrschicht-Polierkissen (10) ist gegebenenfalls für eine Drehung in einer Ebene (28) angepasst, die in einem Winkel, γ, von 85 bis 95° zur zentralen Achse (12), vorzugsweise von 90° zur zentralen Achse (12) vorliegt. Vorzugsweise weist die Polierschicht (20) eine Polieroberfläche (14) auf, die einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt senkrecht zur zentralen Achse (12) aufweist. Vorzugsweise variiert der Radius, r, des Querschnitts der Polieroberfläche (14) senkrecht zur zentralen Achse (12) um ≤ 20% für den Querschnitt, mehr bevorzugt um ≤ 10% für den Querschnitt.
Das chemisch-mechanische Mehrschicht-Polierkissen der vorliegenden Erfindung ist zum Erleichtern bzw. Verbessern des Polierens eines Substrats, das aus mindestens einem von einem magnetischen Substrat, einem optischen Substrat und einem Halbleitersubstrat, ausgewählt ist, spezifisch gestaltet.
Vorzugsweise umfasst das chemisch-mechanische Mehrschicht-Polierkissen (10) der vorliegenden Erfindung: eine Polierschicht (20) mit einer Polieroberfläche (14), einer Ansenkungsöffnung (40), einem Außenumfang (21), einem Polierschicht-Grenzbereich (24) parallel zur Polieroberfläche (14) und einer durchschnittlichen nicht-Grenzbereichdicke, T_{P-Durchschnitt}, die in einer Richtung senkrecht zur Polieroberfläche (14) von der Polieroberfläche (14) zu dem Polierschicht-Grenzbereich (24) gemessen wird, eine poröse Unterkissenschicht (50) mit einer unteren Oberfläche (55), einem Außenumfang (52) und einem poröse Unterkissenschicht-Grenzbereich (27) parallel zur unteren Oberfläche (55), eine Haftklebstoffschicht (70) und einen Breitspektrum-Endpunkterfassungsfensterblock (30), wobei der Polierschicht-Grenzbereich und der poröse Unterkissenschicht-Grenzbereich einen sich gemeinsam erstreckenden Bereich (25) bilden (wobei der sich gemeinsam erstreckende Bereich vorzugsweise ein vermischter Bereich ist), wobei der sich gemeinsam erstreckende Bereich (25) die Polierschicht (20) ohne die Verwendung eines Laminierhaftmittels an die poröse Unterkissenschicht (50) bindet, wobei die Haftklebstoffschicht (70) auf die untere Oberfläche (55) der porösen Unterkissenschicht (50) aufgebracht ist, wobei das chemisch-mechanische Mehrschicht-Polierkissen (10) eine Durchgangsöffnung (35) aufweist, die sich von der Polieroberfläche (14) zu der unteren Oberfläche (55) der porösen Unterkissenschicht (50) erstreckt, wobei die Ansenkungsöffnung (40) auf der Polieroberfläche (14) offen ist, die Durchgangsöffnung (35) erweitert und einen Absatz (45) bildet (wobei der Absatz (45) vorzugsweise parallel zur Polieroberfläche (14) ist), wobei die Ansenkungsöffnung (40) eine durchschnittliche Tiefe, D_{O-Durchschnitt}, ausgehend von einer Ebene (28) der Polieroberfläche (14) zu dem Absatz (45), gemessen in einer Richtung senkrecht zu der Polieroberfläche (14), aufweist, wobei die durchschnittliche Tiefe, D_{O-Durchschnitt}, geringer ist als die durchschnittliche nicht-Grenzbereichdicke, T_{P-Durchschnitt}, wobei der Breitspektrum-Endpunkterfassungsfensterblock (30) innerhalb der Ansenkungsöffnung (40) angeordnet ist, wobei der Breitspektrum-Endpunkterfassungsfensterblock (30) an die Polierschicht (20) gebunden ist und wobei die Polieroberfläche (14) zum Polieren des Substrats angepasst ist. (Vgl. die 1 bis 5).
Vorzugsweise erstreckt sich in dem chemisch-mechanischen Mehrschicht-Polierkissen der vorliegenden Erfindung der Außenumfang (21) der Polierschicht (20) über den Außenumfang (52) der porösen Unterkissenschicht (50) hinaus in einer Richtung entlang der Ebene (28) der Polieroberfläche (14) senkrecht zur zentralen Achse (12).
Vorzugsweise fallen der Außenumfang (21) der Polierschicht (20) und der Außenumfang (52) der porösen Unterkissenschicht (50) zusammen, wobei sich der Außenumfang (21) der Polierschicht (20) und der Außenumfang (52) der porösen Unterkissenschicht (50) in dem gleichen Abstand von der zentralen Achse (12) erstrecken, und zwar gemessen senkrecht von der zentralen Achse (12).
Vorzugsweise umfasst der sich gemeinsam erstreckende Bereich (25) eine direkte Bindung zwischen der Polierschicht (20) und der porösen Unterkissenschicht (50), wobei im Wesentlichen keine Vermischung zwischen den Schichten vorliegt (d. h., sich gemeinsam erstreckender Bereich < 0,001% der durchschnittlichen Gesamtdicke, T_{P-Durchschnitt}, des chemisch-mechanischen Mehrschicht-Polierkissens). Vorzugsweise liegt eine gegenseitige Durchdringung zwischen der Polierschicht (20) und der porösen Unterkissenschicht (50) vor, wobei der Polierschicht-Grenzbereich (24) und der poröse Unterkissenschicht-Grenzbereich (27) vermischt sind, so dass der sich gemeinsam erstreckende Bereich (25) gebildet wird. Vorzugsweise umfasst der sich gemeinsam erstreckende Bereich (25) 0,001 bis 5% (mehr bevorzugt 0,05 bis 5%, insbesondere 0,1 bis 5%) der durchschnittlichen Gesamtdicke, T_{T-Durchschnitt}.
Vorzugsweise umfasst das chemisch-mechanische Mehrschicht-Polierkissen der vorliegenden Erfindung ferner: einen irreversibel zusammengedrückten, verdichteten Bereich (60) der porösen Unterkissenschicht (50) entlang eines Außenumfangs (52) der porösen Unterkissenschicht (50). Vorzugsweise wird das chemisch-mechanische Mehrschicht-Polierkissen einer kritischen Druckkraft entlang des Außenumfangs (52) der porösen Unterkissenschicht (50) ausgesetzt, so dass der irreversibel zusammengedrückte, verdichtete Bereich (60) gebildet wird. (Vgl. die 2).
Die Ansenkungsöffnung (40) in dem chemisch-mechanischen Mehrschicht-Polierkissen der vorliegenden Erfindung legt vorzugsweise ein zylindrisches Volumen mit einer Achse, B, fest, die parallel zur zentralen Achse (12) ist. (Vgl. die 5).
Die Ansenkungsöffnung (40) in dem chemisch-mechanischen Mehrschicht-Polierkissen der vorliegenden Erfindung legt vorzugsweise ein nicht-zylindrisches Volumen fest.
Der Breitspektrum-Endpunkterfassungsfensterblock (30) in dem chemisch-mechanischen Mehrschicht-Polierkissen der vorliegenden Erfindung ist innerhalb der Ansenkungsöffnung (40) angeordnet. Vorzugsweise ist der Breitspektrum-Endpunkterfassungsfensterblock (30) innerhalb der Ansenkungsöffnung (40) angeordnet und ist an die Polierschicht (20) gebunden. Vorzugsweise ist der Breitspektrum-Endpunkterfassungsfensterblock (30) an die Polierschicht (20) unter Verwendung von mindestens einem von thermischem Binden, Schmelzbinden, Ultraschallschweißen und einem Haftmittel gebunden (vorzugsweise wird der Breitspektrum-Endpunkterfassungsfensterblock an die Polierschicht unter Verwendung einer Kombination aus Wärme und Druck gebunden, so dass eine thermische Bindung bereitgestellt wird). Vorzugsweise beträgt die durchschnittliche Tiefe der Ansenkungsöffnung, D_{O-Durchschnitt}, entlang einer Achse, B, parallel zu einer Achse, A, und senkrecht zu der Ebene (28) der Polieroberfläche (14) 127 bis 1905 μm (5 bis 75 mil) (vorzugsweise 254 bis 1524 μm (10 bis 60 mil), mehr bevorzugt 381 bis 1270 μm (15 bis 50 mil), insbesondere 508 bis 1016 μm (20 bis 40 mil)). Vorzugsweise ist die durchschnittliche Tiefe der Ansenkungsöffnung, D_{O-Durchschnitt}, ≤ der durchschnittlichen Dicke, T_{W-Durchschnitt}, des Breitspektrum-Endpunkterfassungsfensterblocks (30). (Vgl. die 5). Mehr bevorzugt genügt die durchschnittliche Tiefe der Ansenkungsöffnung, D_{O-Durchschnitt}, dem folgenden Ausdruck: 0,90·T_{W-Durchschnitt} ≤ D_{O-Durchschnitt} ≤ T_{W-Durchschnitt}.
Insbesondere genügt die durchschnittliche Tiefe der Ansenkungsöffnung, D_{O-Durchschnitt}, dem folgenden Ausdruck: 0,95·T_{W-Durchschnitt} ≤ D_{O-Durchschnitt} < T_{W-Durchschnitt}.
Das chemisch-mechanische Mehrschicht-Polierkissen der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise angepasst, mit einer Platte eines Poliergeräts verbunden zu werden. Vorzugsweise ist das chemisch-mechanische Mehrschicht-Polierkissen angepasst, an einer Platte eines Poliergeräts angebracht zu werden. Das chemisch-mechanische Mehrschicht-Polierkissen kann an der Platte unter Verwendung von mindestens einem eines Haftklebstoffs (druckempfindlichen Haftmittels) und von Vakuum angebracht werden.
Das chemisch-mechanische Mehrschicht-Polierkissen umfasst gegebenenfalls ferner mindestens eine zusätzliche Schicht. Vorzugsweise kann die mindestens eine Schicht aus einem Schaum, einem Film bzw. einer Folie, einem gewebten Material und einem Vliesmaterial ausgewählt sein. Die mindestens eine zusätzliche Schicht kann vorzugsweise mit der unteren Oberfläche der porösen Unterkissenschicht durch direktes Binden bzw. Verbinden oder unter Verwendung eines Haftmittels verbunden werden. Das Haftmittel kann aus einem Haftklebstoff, einem Heißschmelzhaftmittel, einem Kontakthaftmittel und Kombinationen davon ausgewählt sein. Vorzugsweise ist das Haftmittel aus einem Haftklebstoff und einem Heißschmelzhaftmittel ausgewählt. Für einige Poliervorgänge ist das Haftmittel vorzugsweise ein Haftklebstoff. Für einige Poliervorgänge ist das Haftmittel vorzugsweise ein Heißschmelzhaftmittel.
In dem chemisch-mechanischen Mehrschicht-Polierkissen der vorliegenden Erfindung ist eine Polierschicht direkt an eine poröse Unterkissenschicht gebunden. D. h., die Polierschicht ist an die poröse Unterkissenschicht ohne die Verwendung eines laminierenden Haftmittels gebunden. Das Polierschicht-Vorstufenmaterial wird direkt auf einer Oberfläche der porösen Unterkissenschicht in flüssiger Form abgeschieden. Das Polierschicht-Vorstufenmaterial bindet an die poröse Unterkissenschicht. Das Binden zwischen der Polierschicht und der porösen Unterkissenschicht kann physikalisch, chemisch oder eine Kombination von beidem sein. Das Polierschicht-Vorstufenmaterial kann in die poröse Unterkissenschicht fließen, bevor es sich verfestigt. Der Grad des Eindringens des Vorstufenmaterials in die poröse Unterkissenschicht hängt von verschiedenen Faktoren ab, einschließlich der Systemtemperatur, der Viskosität des Vorstufenmaterials bei der Systemtemperatur, der offenen Porosität der porösen Unterkissenschicht in dem poröse Unterkissenschicht-Grenzbereich, dem Druck, der das Vorstufenmaterial in die poröse Unterkissenschicht presst, der Kinetik der Reaktion des Vorstufenmaterials (d. h., der Verfestigungsgeschwindigkeit). Das Polierschicht-Vorstufenmaterial kann chemisch an die poröse Unterkissenschicht binden. Der Grad der chemischen Bindung, die zwischen dem Polierschicht-Vorstufenmaterial und der porösen Unterkissenschicht ausgebildet wird, hängt von verschiedenen Faktoren ab, einschließlich der Zusammensetzung jeder Schicht und der Reaktivität zwischen den Schichten. Das Vorstufenmaterial kann in einer Beschichtung auf die poröse Unterkissenschicht aufgebracht werden. Das Vorstufenmaterial kann auf die poröse Unterkissenschicht in einer Mehrzahl von Beschichtungen aufgebracht werden.
Die Polierschicht kann ein verfestigtes/polymerisiertes Material umfassen, das aus Poly(urethan), Polysulfon, Polyethersulfon, Nylon, Polyether, Polyester, Polystyrol, Acrylpolymer, Polyharnstoff, Polyamid, Polyvinylchlorid, Polyvinylfluorid, Polyethylen, Polypropylen, Polybutadien, Polyethylenimin, Polyacrylnitril, Polyethylenoxid, Polyolefin, Poly(alkyl)acrylat, Poly(alkyl)methacrylat, Polyamid, Polyetherimid, Polyketon, Epoxy, Silikon, EPDM, Protein, Polysaccharid, Polyacetat und Kombinationen von mindestens zwei der vorstehenden Materialien ausgewählt ist. Vorzugsweise umfasst die Polierschicht ein Poly(urethan). Mehr bevorzugt umfasst die Polierschicht ein Polyurethan. Vorzugsweise ist die Polierschicht im Wesentlichen undurchlässig für Wasser.
Die Polierschicht wird vorzugsweise aus einem Fluidvorstufenmaterial auf wässriger Basis hergestellt. Fluidvorstufenmaterialien auf wässriger Basis, die zur Verwendung mit der vorliegenden Erfindung geeignet sind, umfassen z. B. Urethandispersionen auf Wasserbasis, Acryldispersionen auf Wasserbasis und Kombinationen davon. Das Fluidvorstufenmaterial auf wässriger Basis umfasst vorzugsweise eine Urethandispersion auf Wasserbasis (z. B. Witcobond-290H, Witcobond-293, Witcobond-320 und Witcobond-612, die von Chemtura Corporation erhältlich sind).
Die Polierschicht enthält vorzugsweise eine Mehrzahl von Mikroelementen. Vorzugsweise ist die Mehrzahl von Mikroelementen einheitlich innerhalb mindestens eines Teils der Polierschicht angrenzend an und identisch mit der Polieroberfläche verteilt. Die Mehrzahl von Mikroelementen kann aus eingeschlossenen Gasblasen, polymeren Materialien mit hohlem Kern, flüssigkeitsgefüllten polymeren Materialien mit hohlem Kern, wasserlöslichen Materialien und einem Material mit unlöslicher Phase (z. B. Mineralöl) ausgewählt sein. Die Mehrzahl von Mikroelementen kann polymere Materialien mit hohlem Kern umfassen. Die Mehrzahl von Mikroelementen kann ein Copolymer aus Polyacrylnitril und Polyvinylidenchlorid mit hohlem Kern umfassen (z. B. Expancel^TM von Akzo Nobel, Sundsvall, Schweden).
Die Polieroberfläche weist vorzugsweise eine Makrotextur auf. Vorzugsweise ist die Makrotextur so gestaltet, dass sie mindestens eines von Aquaplaning vermindert, das Fließen des Poliermediums beeinflusst, die Steifigkeit der Polierschicht modifiziert, Kanteneffekte vermindert und die Entfernung von Polierabfallmaterialien von dem Bereich zwischen der Polieroberfläche und dem Substrat erleichtert. Vorzugsweise weist die Polieroberfläche eine Makrotextur auf, die aus mindestens einem von Perforationen und Rillen ausgewählt ist. Perforationen können sich von der Polieroberfläche teilweise oder durch die gesamte Dicke, T_T, des chemisch-mechanischen Mehrschicht-Polierkissens erstrecken. Rillen können auf der Polieroberfläche derart angeordnet sein, dass bei der Drehung des Kissens während des Polierens mindestens eine Rille über dem Substrat verläuft. Die Rillen sind vorzugsweise aus gekrümmten Rillen, linearen Rillen und Kombinationen davon ausgewählt.
Die Polieroberfläche umfasst vorzugsweise eine Rillenstruktur bzw. ein Rillenmuster. Rillenstrukturen können mindestens eine Rille umfassen. Die mindestens eine Rille kann aus gekrümmten Rillen, geraden Rillen und Kombinationen davon ausgewählt sein. Die Rillenstruktur kann aus einer Rillengestaltung, einschließlich z. B. konzentrischen Rillen (die kreisförmig oder spiralförmig sein können), gekrümmten Rillen, Kreuzschraffurrillen (die z. B. als X-Y-Gitter auf der Kissenoberfläche angeordnet sind), anderen regelmäßigen Gestaltungen (z. B. Sechsecken, Dreiecken), Strukturen des Reifenprofiltyps, unregelmäßigen Gestaltungen (z. B. fraktalen Strukturen) und Kombinationen von mindestens zwei der vorstehend genannten Strukturen, ausgewählt sein. Die Rillenstruktur kann aus statistisch, konzentrisch, spiralförmig, einer Kreuzschraffur, X-Y-Gitter, sechseckig, dreieckig, fraktal und Kombinationen von mindestens zwei der vorstehend genannte Strukturen ausgewählt sein. Die mindestens eine Rille kann ein Rillenprofil aufweisen, das aus rechteckig mit geraden Seitenwänden ausgewählt sein kann, oder der Rillenquerschnitt kann „V”-förmig, „U”-förmig, dreieckig, sägezahnförmig sein und Kombinationen von mindestens zwei der vorstehend genannten Strukturen aufweisen. Die Rillenstruktur kann sich im Bereich der Polieroberfläche ändern. Die Rillenstruktur kann für eine bestimmte Anwendung ausgebildet sein. Die Rillenabmessungen in einer spezifischen Rillenstruktur können im Bereich der Polieroberfläche variiert werden, so dass Bereiche mit unterschiedlichen Rillendichten erzeugt werden.
Die mindestens eine Rille weist vorzugsweise eine Tiefe von ≥ 508 μm (20 mil) auf.
Die Rillenstruktur umfasst vorzugsweise mindestens zwei Rillen, die eine Tiefe von ≥ 381 μm (15 mil), eine Breite von ≥ 254 μm (10 mil) und einen Abstand von ≥ 1270 μm (50 mil) aufweisen.
Die poröse Unterkissenschicht umfasst ein zusammendrückbares poröses Material. Die poröse Unterkissenschicht kann ein Material umfassen, das aus einem offenzelligen Schaum, einem gewebten Material und einem nicht-gewebten Material bzw. Vliesmaterial (z. B. gefilzte Materialien, Spinnvliesmaterialien und nadelgefilzte Materialien) ausgewählt ist. Nicht-gewebte Materialien bzw. Vliesmaterialien, die zur Verwendung in der porösen Unterkissenschicht der vorliegenden Erfindung geeignet sind, umfassen z. B. polymerimprägnierte Filze (z. B. Polyurethan-imprägnierte Polyesterfilze). Gewebte Materialien, die zur Verwendung in der porösen Unterkissenschicht der vorliegenden Erfindung geeignet sind, umfassen z. B. dicke Flanellmaterialien.
Die chemisch-mechanischen Mehrschicht-Polierkissen der vorliegenden Erfindung sind zur Verwendung mit einem Poliermedium gestaltet, das an einer Grenzfläche zwischen der Polieroberfläche und einem Substrat während des Polierens des Substrats bereitgestellt wird. Das Eindringen des Poliermediums in die poröse Unterkissenschicht während des Polierens kann zu einer unerwünschten Variabilität bei den Poliereigenschaften über die Polieroberfläche und während der Gebrauchsdauer des Polierkissens führen. Um das Potenzial für ein Eindringen des Poliermediums in die poröse Unterkissenschicht während des Polierens zu vermindern, wird der Außenumfang der porösen Unterkissenschicht vorzugsweise durch ein Verfahren versiegelt, das einen Teil der porösen Unterkissenschicht irreversibel zusammendrückt. Der irreversibel zusammengedrückte, verdichtete Bereich in der porösen Unterkissenschicht weist verglichen mit dem Rest der porösen Unterkissenschicht eine verminderte Dicke auf. D. h., die poröse Unterkissenschicht weist in dem irreversibel zusammengedrückten, verdichteten Bereich eine Dicke auf, die geringer ist als die durchschnittliche Dicke des Rests der porösen Unterkissenschicht (d. h., einen Bereich mit verminderter Dicke und verminderter Kompressibilität). Das Einbeziehen des Bereichs mit verminderter Dicke und verminderter Kompressibilität der porösen Unterkissenschicht des chemisch-mechanischen Mehrschicht-Polierkissens der vorliegenden Erfindung stellt eine Versiegelung ohne das Einbringen des Rüttelschwelleneffekts bereit, der mit Bereichen gleicher Dicke und verminderter Kompressibilität einhergeht, die durch bestimmte Versiegelungsverfahren des Standes der Technik erzeugt werden. Das poröse Unterkissenmaterial weist ein durchschnittliches Hohlraumvolumen von 20 bis 80%, vorzugsweise 50 bis 60% auf. Der irreversibel zusammengedrückte, verdichtete Bereich der porösen Unterkissenschicht ist derart zusammengedrückt, dass das Hohlraumvolumen auf ≤ 20%, vorzugsweise ≤ 10% vermindert ist. Die relative Differenz zwischen dem durchschnittlichen Hohlraumvolumen des kantenversiegelten Bereichs und dem durchschnittlichen Hohlraumvolumen des Rests der porösen Unterkissenschicht kann mittels vergleichender Dickenmessungen bestimmt werden. Vorzugsweise weist das poröse Unterkissenmaterial ein durchschnittliches Hohlraumvolumen von 50 bis 60% auf und die ersten und zweiten irreversibel zusammengedrückten, verdichteten Bereiche der porösen Unterkissenschicht weisen eine Dicke auf, die ≤ 75%, mehr bevorzugt ≤ 70% der durchschnittlichen Dicke der porösen Unterkissenschicht beträgt.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren zur Herstellung eines chemisch-mechanischen Mehrschicht-Polierkissens der vorliegenden Erfindung: Bereitstellen einer Polierschicht mit einer Polieroberfläche, die zum Polieren des Substrats angepasst ist, einem Außenumfang, einem Polierschicht-Grenzbereich parallel zur Polieroberfläche und einer durchschnittlichen nicht-Grenzbereichdicke, T_{P-Durchschnitt}, die in einer Richtung senkrecht zur Polieroberfläche von der Polieroberfläche zu dem Polierschicht-Grenzbereich gemessen wird, Bereitstellen einer porösen Unterkissenschicht mit einer unteren Oberfläche, einem Außenumfang und einem poröse Unterkissenschicht-Grenzbereich parallel zur unteren Oberfläche, Bereitstellen einer Haftklebstoffschicht, Bereitstellen eines Breitspektrum-Endpunkterfassungsfensterblocks, Verbinden der Polierschicht und der porösen Unterkissenschicht zur Bildung eines Stapels, wobei der Außenumfang der Polierschicht mit dem Außenumfang der porösen Unterkissenschicht zusammenfällt und wobei der Polierschicht-Grenzbereich und der poröse Unterkissenschicht-Grenzbereich einen sich gemeinsam erstreckenden Bereich bilden, Bereitstellen einer Durchgangsöffnung, die sich durch den Stapel von der Polieroberfläche zu der unteren Oberfläche erstreckt, Bereitstellen einer Ansenkungsöffnung, die auf der Polieroberfläche offen ist, die Durchgangsöffnung erweitert und einen Absatz bildet (wobei der Absatz vorzugsweise parallel zu der Polieroberfläche ist), wobei die Ansenkungsöffnung eine durchschnittliche Tiefe, D_{O-Durchschnitt}, ausgehend von einer Ebene der Polieroberfläche zu dem Absatz, gemessen in einer Richtung senkrecht zu der Polieroberfläche, aufweist, wobei die durchschnittliche Tiefe, D_{O-Durchschnitt}, geringer ist als die durchschnittliche nicht-Grenzbereichdicke, T_{P-Durchschnitt}, Anordnen des Breitspektrum-Endpunkterfassungsfensterblocks innerhalb der Ansenkungsöffnung und Binden des Breitspektrum-Endpunkterfassungsfensterblocks an die Polierschicht und Aufbringen der Haftklebstoffschicht auf die untere Oberfläche der porösen Unterkissenschicht.
Vorzugsweise wird die Durchgangsöffnung in dem chemisch-mechanischen Mehrschicht-Polierkissen der vorliegenden Erfindung unter Verwendung von mindestens einem von einem Laser, einem mechanischen Schneidwerkzeug (z. B. einem Bohrer, einem Fräswerkzeug, einem Stanzwerkzeug) und einem Plasma gebildet. Mehr bevorzugt wird die Durchgangsöffnung in dem chemisch-mechanischen Mehrschicht-Polierkissen der vorliegenden Erfindung unter Verwendung eines Stanzwerkzeugs gebildet. Insbesondere wird die Durchgangsöffnung in dem chemisch-mechanischen Mehrschicht-Polierkissen der vorliegenden Erfindung durch Anordnen einer Maske, die den Querschnitt der Durchgangsöffnung parallel zu der Polieroberfläche festlegt, auf dem Polierkissen und Verwenden eines Plasmas zur Bildung der Durchgangsöffnung gebildet.
Vorzugsweise wird die Ansenkungsöffnung in dem chemisch-mechanischen Mehrschicht-Polierkissen der vorliegenden Erfindung unter Verwendung von mindestens einem von einem Laser, einem mechanischen Schneidwerkzeug (z. B. einem Bohrer, einem Fräswerkzeug) gebildet. Mehr bevorzugt wird die Ansenkungsöffnung in dem chemisch-mechanischen Mehrschicht-Polierkissen der vorliegenden Erfindung unter Verwendung eines Lasers gebildet. Insbesondere wird die Ansenkungsöffnung in dem chemisch-mechanischen Mehrschicht-Polierkissen der vorliegenden Erfindung durch Anordnen einer Maske, die den Querschnitt der Ansenkungsöffnung parallel zu der Polieroberfläche festlegt, auf dem Polierkissen und Verwenden eines Plasmas zur Bildung der Ansenkungsöffnung gebildet.
Die Ansenkungsöffnung wird vorzugsweise vor, nach oder gleichzeitig mit der Bildung der Durchgangsöffnung gebildet. Vorzugsweise werden die Ansenkungsöffnung und die Durchgangsöffnung gleichzeitig gebildet. Mehr bevorzugt wird die Ansenkungsöffnung zuerst gebildet, worauf die Durchgangsöffnung gebildet wird.
Das Verfahren zur Herstellung eines chemisch-mechanischen Mehrschicht-Polierkissens der vorliegenden Erfindung umfasst gegebenenfalls ferner: Erhöhen der Temperatur und Ausüben einer kritischen Druckkraft eines Bereichs bzw. auf einen Bereich des Stapels, der dem Außenumfang der porösen Unterkissenschicht entspricht, unter Verwendung einer Versiegelungsmatrize, wobei die erhöhte Temperatur und die Größe der kritischen Druckkraft zusammen zur Bildung eines irreversibel zusammengedrückten, verdichteten Bereichs in der porösen Unterkissenschicht entlang des Außenumfangs der porösen Unterkissenschicht ausreichend sind. Die Haftklebstoffschicht kann auf die untere Oberfläche der porösen Unterkissenschicht vor oder nach der Bildung des irreversibel zusammengedrückten, verdichteten Bereichs aufgebracht werden.
Das Verfahren zur Herstellung eines chemisch-mechanischen Mehrschicht-Polierkissens der vorliegenden Erfindung umfasst gegebenenfalls ferner: Bereitstellen einer Gegenoberfläche, Bereitstellen einer Matrize mit einem vorstehenden bzw. erhöhten Merkmal, das dem irreversibel zusammengedrückten, verdichteten Bereich entspricht, wobei der Stapel zwischen der Gegenoberfläche und der Matrize angeordnet wird, wobei die Gegenoberfläche und die Matrize zusammengepresst werden, wobei die kritische Druckkraft erzeugt wird, die den irreversibel zusammengedrückten, verdichteten Bereich in der porösen Unterkissenschicht bildet.
Die Gegenoberfläche kann flach sein. Alternativ kann die Gegenoberfläche so gestaltet sein, dass sie ein Merkmal umfasst, wie z. B. einen oder mehrere vorstehende(n) bzw. erhöhte(n) Abschnitt(e) oder eine oder mehrere vorstehende bzw. erhöhte Kontur(en). Das Merkmal, das auf der Gegenoberfläche vorliegt, kann so gestaltet sein, dass es die Bildung des irreversibel zusammengedrückten, verdichteten Bereichs in der porösen Unterkissenschicht erleichtert. Das Merkmal, das auf der Gegenoberfläche vorliegt, kann so gestaltet sein, dass es die Handhabung der Polierschicht erleichtert, so dass das chemisch-mechanische Mehrschicht-Polierkissen so vorgespannt ist, dass es während des Polierens flach auf der Platte eines Poliergeräts liegt.
Das Verfahren zur Herstellung eines chemisch-mechanischen Mehrschicht-Polierkissens der vorliegenden Erfindung kann gegebenenfalls ferner umfassen: Erwärmen mindestens eines Teils der porösen Unterkissenschicht zum Erleichtern der Bildung des irreversibel zusammengedrückten, verdichteten Bereichs in der porösen Unterkissenschicht (d. h., die Verwendung sowohl von Wärme als auch von Druck zur Bildung der irreversibel zusammengedrückten, verdichteten Bereiche).
Vorzugsweise werden zum Erleichtern der Bildung des irreversibel zusammengedrückten, verdichteten Bereichs in der porösen Unterkissenschicht Hochfrequenz-Schweißtechniken und -geräte verwendet.
Vorzugsweise werden zum Erleichtern der Bildung des irreversibel zusammengedrückten, verdichteten Bereichs in der porösen Unterkissenschicht Ultraschall-Schweißtechniken und -geräte verwendet.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung zum Polieren eines Substrats umfasst: Bereitstellen eines Substrats, das aus mindestens einem von einem magnetischen Substrat, einem optischen Substrat und einem Halbleitersubstrat ausgewählt ist, Bereitstellen eines chemisch-mechanischen Mehrschicht-Polierkissens der vorliegenden Erfindung, Bereitstellen eines Poliermediums an einer Grenzfläche zwischen der Polieroberfläche und dem Substrat und Erzeugen eines dynamischen Kontakts an der Grenzfläche zwischen der Polieroberfläche und dem Substrat, wobei ein Eindringen des Poliermediums in die poröse Unterkissenschicht durch die Polierschicht und einen irreversibel zusammengedrückten, verdichteten Bereich verhindert wird. Vorzugsweise ist der sich gemeinsam erstreckende Bereich ein vermischter Bereich. Jedwedes Eindringen des Poliermediums in die poröse Unterkissenschicht wird bis zu einem Punkt verhindert, bei dem das Polierleistungsvermögen des chemisch-mechanischen Mehrschicht-Polierkissens nicht negativ beeinflusst wird. Vorzugsweise wird ein Eindringen des Poliermediums in die poröse Unterkissenschicht durch die Polierschicht und den irreversibel zusammengedrückten, verdichteten Bereich unter den Polierbedingungen verhindert, die zum Polieren des Substrats verwendet werden.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren der vorliegenden Erfindung zum Polieren eines Substrats ferner: Bereitstellen einer Lichtquelle, Bereitstellen eines Lichtdetektors, Bereitstellen eines Steuerungssystems, wobei die Lichtquelle Licht durch den Breitspektrum-Endpunkterfassungsfensterblock in dem chemisch-mechanischen Mehrschicht-Polierkissen strahlt, das auf das Substrat fällt, wobei der Lichtdetektor Licht erfasst, das von dem Substrat reflektiert wird, wobei das Steuerungssystem ein Eingangssignal von dem Lichtdetektor empfängt und bestimmt, wann ein Polierendpunkt erreicht ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 6524164 [0004]
US 7163437 [0006]

Claims

Chemisch-mechanisches Mehrschicht-Polierkissen zum Polieren eines Substrats, das aus mindestens einem von einem magnetischen Substrat, einem optischen Substrat und einem Halbleitersubstrat ausgewählt ist, umfassend: eine Polierschicht mit einer Polieroberfläche, einer Ansenkungsöffnung, einem Außenumfang, einem Polierschicht-Grenzbereich parallel zur Polieroberfläche und einer durchschnittlichen nicht-Grenzbereichdicke, T_{P-Durchschnitt}, die in einer Richtung senkrecht zur Polieroberfläche von der Polieroberfläche zu dem Polierschicht-Grenzbereich gemessen wird, eine poröse Unterkissenschicht mit einer unteren Oberfläche, einem Außenumfang und einem poröse Unterkissenschicht-Grenzbereich parallel zur unteren Oberfläche, eine Haftklebstoffschicht und einen Breitspektrum-Endpunkterfassungsfensterblock, wobei der Polierschicht-Grenzbereich und der poröse Unterkissenschicht-Grenzbereich einen sich gemeinsam erstreckenden Bereich bilden, wobei der sich gemeinsam erstreckende Bereich die Polierschicht ohne die Verwendung eines Laminierhaftmittels an die poröse Unterkissenschicht bindet, wobei die Haftklebstoffschicht auf die untere Oberfläche der porösen Unterkissenschicht aufgebracht ist, wobei das chemisch-mechanische Mehrschicht-Polierkissen eine Durchgangsöffnung aufweist, die sich von der Polieroberfläche zu der unteren Oberfläche der porösen Unterkissenschicht erstreckt, wobei die Ansenkungsöffnung auf der Polieroberfläche offen ist, die Durchgangsöffnung erweitert und einen Absatz bildet, wobei die Ansenkungsöffnung eine durchschnittliche Tiefe, D_{O-Durchschnitt}, ausgehend von einer Ebene der Polieroberfläche zu dem Absatz, gemessen in einer Richtung senkrecht zu der Polieroberfläche, aufweist, wobei die durchschnittliche Tiefe, D_{O-Durchschnitt}, geringer ist als die durchschnittliche nicht-Grenzbereichdicke, T_{P-Durchschnitt}, wobei der Breitspektrum-Endpunkterfassungsfensterblock innerhalb der Ansenkungsöffnung angeordnet ist, wobei der Breitspektrum-Endpunkterfassungsfensterblock an die Polierschicht gebunden ist und wobei die Polieroberfläche zum Polieren des Substrats angepasst ist.
Chemisch-mechanisches Mehrschicht-Polierkissen nach Anspruch 1, wobei die poröse Unterkissenschicht einer kritischen Druckkraft entlang des Außenumfangs der porösen Unterkissenschicht ausgesetzt worden ist, so dass ein irreversibel zusammengedrückter, verdichteter Bereich der porösen Unterkissenschicht entlang des Außenumfangs der porösen Unterkissenschicht gebildet wurde.
Chemisch-mechanisches Mehrschicht-Polierkissen nach Anspruch 2, wobei die Polieroberfläche zum Polieren des Substrats durch Einbeziehen einer Makrotextur zum Erleichtern des Polierens des Substrats angepasst ist, wobei die Makrotextur mindestens eines von Perforationen und Rillen umfasst.
Chemisch-mechanisches Mehrschicht-Polierkissen nach Anspruch 2, wobei die poröse Unterkissenschicht ein offenzelliges Schaummaterial umfasst.
Chemisch-mechanisches Mehrschicht-Polierkissen nach Anspruch 2, wobei die poröse Unterkissenschicht einen Polyurethan-imprägnierten Polyesterfilz umfasst.
Chemisch-mechanisches Mehrschicht-Polierkissen nach Anspruch 2, wobei die Polierschicht ein wässriges Urethanpolymer und hohle kugelförmige polymere Mikroelemente umfasst.
Chemisch-mechanisches Mehrschicht-Polierkissen nach Anspruch 2, wobei der sich gemeinsam erstreckende Bereich ein vermischter Bereich ist.
Verfahren zur Herstellung eines chemisch-mechanischen Mehrschicht-Polierkissens zum Polieren eines Substrats, das aus mindestens einem von einem magnetischen Substrat, einem optischen Substrat und einem Halbleitersubstrat ausgewählt ist, umfassend: Bereitstellen einer Polierschicht mit einer Polieroberfläche, die zum Polieren des Substrats angepasst ist, einem Außenumfang, einem Polierschicht-Grenzbereich parallel zur Polieroberfläche und einer durchschnittlichen nicht-Grenzbereichdicke, T_{P-Durchschnitt}, die in einer Richtung senkrecht zur Polieroberfläche von der Polieroberfläche zu dem Polierschicht-Grenzbereich gemessen wird, Bereitstellen einer porösen Unterkissenschicht mit einer unteren Oberfläche, einem Außenumfang und einem poröse Unterkissenschicht-Grenzbereich parallel zur unteren Oberfläche, Bereitstellen einer Haftklebstoffschicht, Bereitstellen eines Breitspektrum-Endpunkterfassungsfensterblocks, Verbinden der Polierschicht und der porösen Unterkissenschicht zur Bildung eines Stapels, wobei der Außenumfang der Polierschicht mit dem Außenumfang der porösen Unterkissenschicht zusammenfällt und wobei der Polierschicht-Grenzbereich und der poröse Unterkissenschicht-Grenzbereich einen sich gemeinsam erstreckenden Bereich bilden, Bereitstellen einer Durchgangsöffnung, die sich durch den Stapel von der Polieroberfläche zu der unteren Oberfläche erstreckt, Bereitstellen einer Ansenkungsöffnung, die auf der Polieroberfläche offen ist, die Durchgangsöffnung erweitert und einen Absatz bildet, wobei die Ansenkungsöffnung eine durchschnittliche Tiefe, T_{P-Durchschnitt}, ausgehend von einer Ebene der Polieroberfläche zu dem Absatz, gemessen in einer Richtung senkrecht zu der Polieroberfläche, aufweist, wobei die durchschnittliche Tiefe, D_{O-Durchschnitt} _, geringer ist als die durchschnittliche nicht-Grenzbereichdicke, T_{P-Durchschnitt}, Anordnen des Breitspektrum-Endpunkterfassungsfensterblocks innerhalb der Ansenkungsöffnung und Binden des Breitspektrum-Endpunkterfassungsfensterblocks an die Polierschicht und Aufbringen der Haftklebstoffschicht auf die untere Oberfläche der porösen Unterkissenschicht.
Verfahren nach Anspruch 8, ferner umfassend: Bereitstellen einer Gegenoberfläche, Bereitstellen einer Matrize mit einem vorstehenden Merkmal, das einem irreversibel zusammengedrückten, verdichteten Bereich entspricht, Anordnen des Stapels auf der Gegenoberfläche und Pressen der Matrize gegen den Stapel, wobei eine kritische Druckkraft auf einen Bereich des Stapels erzeugt wird, der dem Außenumfang der porösen Unterkissenschicht entspricht, wobei die Größe der kritischen Druckkraft ausreichend ist, so dass ein irreversibel zusammengedrückter, verdichteter Bereich in der porösen Unterkissenschicht entlang des Außenumfangs der porösen Unterkissenschicht gebildet wird.
Verfahren zum Polieren eines Substrats, umfassend: Bereitstellen eines Substrats, das aus mindestens einem von einem magnetischen Substrat, einem optischen Substrat und einem Halbleitersubstrat ausgewählt ist, Bereitstellen eines chemisch-mechanischen Mehrschicht-Polierkissens nach Anspruch 2, Bereitstellen eines Poliermediums an einer Grenzfläche zwischen der Polieroberfläche und dem Substrat und Erzeugen eines dynamischen Kontakts an der Grenzfläche zwischen der Polieroberfläche und dem Substrat, wobei ein Eindringen des Poliermediums in die poröse Unterkissenschicht durch die Polierschicht und den irreversibel zusammengedrückten, verdichteten Bereich verhindert wird.