DE102015016892A1

DE102015016892A1 - Gerät und Verfahren zur Analyse einer Polierschicht eines chemisch- mechanischen Polierkissens

Info

Publication number: DE102015016892A1
Application number: DE102015016892.4A
Authority: DE
Inventors: Francis V. Acholla; Andrew R. Wank; Mark Gazze; Scott Chang; Jeff Tsai; William A. Heeschen; James David Tate; Leo H. Chiang; Swee-Teng Chin
Original assignee: Rohm and Haas Electronic Materials CMP Holdings Inc; Dow Global Technologies LLC
Current assignee: Rohm and Haas Electronic Materials CMP Holdings Inc; Dow Global Technologies LLC
Priority date: 2014-12-29
Filing date: 2015-12-28
Publication date: 2016-06-30
Also published as: KR20160082929A; JP2016136136A; CN105729296B; FR3031184A1; CN105729296A; TW201629467A

Abstract

Es wird ein Gerät zur Analyse der Polierschicht eines chemisch-mechanischen Polierkissens bereitgestellt, wobei das Analysegerät so ausgebildet ist, dass es Makroinhomogenitäten in polymeren Lagen erfasst und die polymeren Lagen entweder als akzeptabel oder fehlerverdächtig klassifiziert.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein das Gebiet der Herstellung von chemisch-mechanischen Polierkissen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein chemisch-mechanisches Polierkissen, ein Gerät zur Analyse einer Polierschicht und entsprechende Verfahren.
Bei der Herstellung von integrierten Schaltungen und anderen elektronischen Vorrichtungen wird eine Mehrzahl von Schichten von leitenden, halbleitenden und dielektrischen Materialien auf einer Oberfläche eines Halbleiterwafers abgeschieden oder davon entfernt. Dünne Schichten von leitenden, halbleitenden und dielektrischen Materialien können durch eine Anzahl von Abscheidungstechniken abgeschieden werden. Übliche Abscheidungstechniken bei einer modernen Verarbeitung umfassen eine physikalische Gasphasenabscheidung (PVD), die auch als Sputtern bekannt ist, eine chemische Gasphasenabscheidung (CVD), eine plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung (PECVD) und ein elektrochemisches Plattieren (ECP).
Da Schichten von Materialien aufeinander folgend abgeschieden und entfernt werden, wird die oberste Oberfläche des Wafers nicht-planar. Da eine nachfolgende Halbleiterverarbeitung (wie z. B. eine Metallisierung) erfordert, dass der Wafer eine flache Oberfläche aufweist, muss der Wafer planarisiert werden. Eine Planarisierung ist zur Entfernung einer unerwünschten Oberflächentopographie und von unerwünschten Oberflächendefekten, wie z. B. rauen Oberflächen, agglomerierten Materialien, einer Kristallgitterbeschädigung, Kratzern und verunreinigten Schichten oder Materialien geeignet.
Ein chemisch-mechanisches Planarisieren oder chemisch-mechanisches Polieren (CMP) ist eine übliche Technik, die zum Planarisieren von Substraten, wie z. B. Halbleiterwafern, verwendet wird. Bei einem herkömmlichen CMP wird ein Wafer auf einer Trägeranordnung montiert und in einer CMP-Vorrichtung in Kontakt mit einem Polierkissen angeordnet. Die Trägeranordnung stellt einen einstellbaren Druck auf den Wafer bereit und drückt diesen gegen das Polierkissen. Das Kissen wird relativ zu dem Wafer durch eine äußere Antriebskraft bewegt (z. B. gedreht). Gleichzeitig damit wird eine chemische Zusammensetzung („Aufschlämmung”) oder eine andere Polierlösung zwischen dem Wafer und dem Polierkissen bereitgestellt. Auf diese Weise wird die Waferoberfläche durch die chemische und mechanische Wirkung der Kissenoberfläche und der Aufschlämmung poliert und planarisiert.
In dem US-Patent Nr. 5,578,362 offenbaren Reinhardt et al. ein beispielhaftes Polierkissen, das im Stand der Technik bekannt ist. Das Polierkissen von Reinhardt umfasst eine polymere Matrix, in der Mikrokügelchen dispergiert sind. Im Allgemeinen werden die Mikrokügelchen mit einem flüssigen polymeren Material gemischt und in eine Form zum Aushärten überführt. Der Formgegenstand wird dann zur Bildung von Polierschichten geschnitten. Leider können Polierschichten, die auf diese Weise gebildet worden sind, unerwünschte Defekte aufweisen, die, wenn sie in ein Polierkissen einbezogen sind, Defekte bei einem damit polierten Substrat verursachen können.
Ein Ansatz zum Lösen des Problems in Bezug auf potenzielle Defekte in den Polierschichten von chemisch-mechanischen Polierkissen ist von Park et al. in dem US-Patent Nr. 7,027,640 offenbart. Park et al. offenbaren eine Vorrichtung zum Erfassen oder Prüfen von Defekten auf einem Kissen zur Verwendung bei der Durchführung eines chemisch-mechanischen Polierens eines Wafers, die umfasst: Eine Kissenantriebsvorrichtung zum Aufbringen des Kissens darauf und Bewegen des Kissens, eine Kamera, die so eingebaut ist, dass sie auf das Kissen gerichtet ist, zum Umwandeln eines Bilds des Kissens in ein elektrisches Signal und Ausgeben des umgewandelten elektrischen Signals, eine Vorrichtung zum Erfassen von digitalen Bilddaten zum Umwandeln des elektrischen Signals, das von der Kamera übertragen wird, in ein digitales Signal, und eine Bilddatenverarbeitungseinheit zum Verarbeiten der Bilddaten und Erfassen der Defekte auf dem Kissen, wobei die Bilddatenverarbeitungseinheit einen oder mehrere quantitative(n) charakteristische(n) Wert(e) von Licht auf der Basis der Bilddaten an jedwedem der Punkte, die von der Bilddatenerfassungsvorrichtung erfasst werden, berechnet und eine Stelle auf dem Kissen, bei der eine Differenz zwischen einem Niveauwert, der durch Kombinieren von einem oder mehreren der erfassten quantitativen charakteristischen Werte erhalten wird, und einem Niveauwert, der von einer normalen Oberfläche des Kissens erhalten wird, größer als ein vorgegebener Wert ist, als Defekt bestimmt.
Gleichwohl sind die Vorrichtung und das Verfahren, die von Park et al. beschrieben worden sind, für die Prüfung von fertiggestellten chemisch-mechanischen Polierkissen, die in einer polierbereiten Konfiguration vorliegen, unter Verwendung von reflektiertem Licht gestaltet. Die Verwendung von reflektiertem Licht für die Prüfung von chemisch-mechanischen Polierkissen und insbesondere der Polierschichten, die in solche Kissen einbezogen sind, weist signifikante Nachteile auf. Die Verwendung von reflektiertem Licht weist ein begrenztes Vermögen zur Identifizierung von unter der Oberfläche vorliegenden Defekten in den einbezogenen Polierschichten auf, wobei die Defekte nicht angrenzend an die Oberfläche der Polierschicht vorliegen. Dennoch unterliegt bei der Verwendung eines chemisch-mechanischen Polierkissens die Oberfläche der Polierschicht einem allmählichen Verschleiß. Somit nähern sich Defekte, die von der Oberfläche einer Polierschicht eines gegebenen chemisch-mechanischen Polierkissens anfänglich beabstandet waren, während der Gebrauchsdauer des Kissens immer mehr der Polieroberfläche. Darüber hinaus umfassen chemisch-mechanische Polierkissen in einer polierbereiten Konfiguration herkömmlich Modifizierungen der Polieroberfläche der Polierschicht zum Erleichtern des Polierens eines Substrats (z. B. Rillen, Perforierungen), wobei diese Modifizierungen die automatisierte Defekterfassung unter Verwendung einer Grauskala, wie es von Park et al. beschrieben worden ist, erschweren.
Demgemäß verbleibt ein Bedarf für verbesserte Verfahren zur Herstellung von defektarmen chemisch-mechanischen Polierkissen, die Polierschichten aufweisen, unter Verwendung von automatisierten Prüfverfahren mit einem erhöhten Polierschichtdefektidentifikationsvermögen.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Gerät zur Analyse einer Polierschicht eines chemisch-mechanischen Polierkissens bereit, umfassend: ein Magazin zum Halten einer Mehrzahl von polymeren Lagen, wobei jede polymere Lage (i) ein Polymer-Mikroelement-Verbundmaterial umfasst, das ein Polymer und eine Mehrzahl von Mikroelementen umfasst, wobei die Mehrzahl von Mikroelementen in dem Polymer dispergiert ist, und (ii) eine Dicke T_S zwischen einer Durchlassoberfläche und einer Auftreffoberfläche aufweist, wobei die Durchlassoberfläche und die Auftreffoberfläche im Wesentlichen parallel sind, eine Zuführungseinrichtung, eine Lichtquelle, wobei die Lichtquelle einen Strahl mit einem Lumineszenzspektrum emittiert, das eine Emissionspeakwellenlänge von 460 bis 490 nm und eine Halbwertsbreite FWHM von ≤ 50 nm aufweist, einen Lichtdetektor, eine Vorrichtung zur Erfassung von digitalen Bilddaten, die mit dem Lichtdetektor gekoppelt ist, und eine Bilddatenverarbeitungseinheit, die mit der Vorrichtung zur Erfassung von digitalen Bilddaten gekoppelt ist, wobei die Zuführungseinrichtung so ausgebildet ist, dass sie die Mehrzahl von polymeren Lagen aus dem Magazin entnimmt und die Mehrzahl von polymeren Lagen, eine polymere Lage nach der anderen, einer Position zuführt, die zwischen der Lichtquelle und dem Lichtdetektor liegt, wobei der Strahl, der von der Lichtquelle emittiert wird, so ausgerichtet ist, dass er auf die Auftreffoberfläche auftrifft, und wobei der Lichtdetektor so ausgerichtet ist, dass er durchgelassenes Licht von dem Strahl, das durch die Dicke T_S und aus der Durchlassoberfläche heraus durchgelassen worden ist, erfasst, wobei der Lichtdetektor so ausgebildet ist, dass er eine Intensität des durchgelassenen Lichts in ein elektrisches Signal umwandelt, wobei die Vorrichtung zur Erfassung von digitalen Bilddaten, die mit dem Lichtdetektor gekoppelt ist, so ausgebildet ist, dass sie das elektrische Signal von dem Lichtdetektor in ein digitales Signal umwandelt, wobei die Bilddatenverarbeitungseinheit, die mit der Vorrichtung zur Erfassung von digitalen Bilddaten gekoppelt ist, so ausgebildet ist, dass sie das digitale Signal von der Vorrichtung zur Erfassung von digitalen Bilddaten verarbeitet, so dass Makroinhomogenitäten erfasst werden und polymere Lagen entweder als akzeptabel für eine Verwendung als Polierschicht in einem chemisch-mechanischen Polierkissen oder als fehlerverdächtig klassifiziert werden, wobei die Mehrzahl von polymeren Lagen in eine Population von akzeptablen Lagen und eine Population von fehlerverdächtigen Lagen aufgeteilt wird.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Analyse von polymeren Lagen in Bezug auf eine Eignung zur Verwendung als Polierschicht in einem chemisch-mechanischen Polierkissen bereit, umfassend: Bereitstellen einer Mehrzahl von polymeren Lagen, wobei jede polymere Lage (i) ein Polymer-Mikroelement-Verbundmaterial umfasst, das ein Polymer und eine Mehrzahl von Mikroelementen umfasst, wobei die Mehrzahl von Mikroelementen in dem Polymer dispergiert ist, und (ii) eine Dicke T_S zwischen einer Durchlassoberfläche und einer Auftreffoberfläche aufweist, wobei die Durchlassoberfläche und die Auftreffoberfläche im Wesentlichen parallel sind, Bereitstellen eines automatisierten Prüfsystems, umfassend: eine Lichtquelle, wobei die Lichtquelle einen Strahl mit einem Lumineszenzspektrum emittiert, das eine Emissionspeakwellenlänge von 460 bis 490 nm und eine Halbwertsbreite FWHM von ≤ 50 nm aufweist, einen Lichtdetektor, eine Vorrichtung zur Erfassung von digitalen Bilddaten und eine Bilddatenverarbeitungseinheit, Zuführen der Mehrzahl von polymeren Lagen, eine nach der anderen, zwischen die Lichtquelle und den Lichtdetektor, wobei der Strahl, der von der Lichtquelle emittiert wird, so ausgerichtet ist, dass er auf die Auftreffoberfläche auftrifft, und wobei der Lichtdetektor so ausgerichtet ist, dass er durchgelassenes Licht von dem Strahl, das durch die Dicke T_S und aus der Durchlassoberfläche heraus durchgelassen worden ist, erfasst, wobei das durchgelassene Licht mindestens eine erfassbare Eigenschaft aufweist, wobei die mindestens eine erfassbare Eigenschaft eine Intensität des durchgelassenen Lichts umfasst, wobei die Intensität des durchgelassenen Lichts durch den Lichtdetektor in ein elektrisches Signal umgewandelt wird, wobei das elektrische Signal von dem Lichtdetektor durch die Vorrichtung zur Erfassung von digitalen Bilddaten in ein digitales Signal umgewandelt wird und wobei das digitale Signal von der Vorrichtung zur Erfassung von digitalen Bilddaten durch die Bilddatenverarbeitungseinheit verarbeitet wird, wobei die Bilddatenverarbeitungseinheit so ausgebildet ist, dass sie Makroinhomogenitäten erfasst und polymere Lagen entweder als akzeptabel oder als fehlerverdächtig klassifiziert, und wobei die Mehrzahl von polymeren Lagen in eine Population von akzeptablen Lagen und eine Population von fehlerverdächtigen Lagen aufgeteilt wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Darstellung einer perspektivischen Ansicht einer polymeren Lage.
2 ist eine Darstellung einer perspektivischen Ansicht einer polymeren Lage.
3 ist eine Darstellung einer aufgeschnittenen Querschnittsansicht eines chemisch-mechanischen Polierkissens, in das als eine Polierschicht eine polymere Lage einbezogen ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung stellt eine signifikante Verbesserung der Qualität von fertiggestellten (gebrauchsfertigen) chemisch-mechanischen Polierkissen bereit. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung verbessert die Qualitätskontrollaspekte der Herstellung eines chemisch-mechanischen Polierkissens unter Verwendung von polymeren Lagen, die aus einem Polymer-Mikroelement-Verbundmaterial ausgebildet worden sind, das ein Polymer und eine Mehrzahl von Mikroelementen, die in dem Polymer dispergiert sind, umfasst, stark, und zwar durch Durchführen einer ersten Prüfung der polymeren Lagen zum Identifizieren von akzeptablen Lagen von einer Mehrzahl von polymeren Lagen und Kartieren der Durchlassoberflächen von fehlerverdächtigen Lagen zum Erleichtern einer gezielten visuellen Prüfung von Makroinhomogenität-enthaltenden Abschnitten der fehlerverdächtigen Lagen. Auf diese Weise wird die Ermüdung einer Bedienperson stark vermindert (d. h., Bedienpersonen müssen nicht zahllose Stunden damit verbringen, auf akzeptable polymere Lagen zu blicken, um Makroinhomogenitäten zu lokalisieren). Somit wird eine erhöhte Konzentration einer Bedienperson darauf, was den größten Wert erbringt (d. h., die Bewertung spezifischer Inhomogenitäten in polymeren Lagen zur Bestimmung der Eignung zur Verwendung), ermöglicht.
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 „durchschnittliche Dicke einer polymeren Lage T_{S-Durchschnitt}”, wie er hier und in den beigefügten Patentansprüchen in Bezug auf eine polymere Lage (20) mit einer Durchlassoberfläche (14) und einer Auftreffoberfläche (17) verwendet wird, steht für den Durchschnitt der Dicke T_S der polymeren Lage (20), die in einer Richtung senkrecht zu der Ebene (28) der Durchlassoberfläche (14) ausgehend von der Durchlassoberfläche (14) zu der Auftreffoberfläche (17) der polymeren Lage (20) gemessen wird. (Vgl. die 3).
Der Begriff „durchschnittliche Dicke einer Basisschicht T_{B-Durchschnitt}, wie er hier und in den beigefügten Patentansprüchen in Bezug auf ein chemisch-mechanisches Polierkissen (110) mit einem Unterkissen (125) verwendet wird, das mit einer polymeren Lage verbunden ist, die als Polierschicht (120) einbezogen ist, die eine Polieroberfläche (114) aufweist, steht für den Durchschnitt der Dicke T_B der Dicke des Unterkissens (125), die in einer Richtung senkrecht zu der Polieroberfläche (114) ausgehend von der unteren Oberfläche (127) des Unterkissens (125) zu der oberen Oberfläche (126) des Unterkissens (125) gemessen wird. (Vgl. die 3).
Der Begriff „durchschnittliche Gesamtdicke T_{T-Durchschnitt}”, wie er hier und in den beigefügten Patentansprüchen in Bezug auf ein chemisch-mechanisches Polierkissen (110) mit einer polymeren Lage verwendet wird, die als Polierschicht (120) einbezogen ist, die eine Polieroberfläche (114) aufweist, steht für den Durchschnitt der Dicke T_T des chemisch-mechanischen Polierkissens (110), die in einer Richtung senkrecht zu der Polieroberfläche (114) ausgehend von der Polieroberfläche (114) zu der unteren Oberfläche (127) des Unterkissens (125) gemessen wird. (Vgl. die 3).
Der Begriff „im Wesentlichen kreisförmiger Querschnitt”, wie er hier und in den beigefügten Patentansprüchen in Bezug auf eine polymere Lage (20) verwendet wird, bedeutet, dass der längste Radius r der polymeren Lage (20), der auf die Ebene (28) der Durchlassoberfläche (14) der polymeren Lage (20) von einer Mittelachse A auf den Außenumfang (15) der polymeren Lage (20) projiziert wird, ≤ 20 % länger ist als der kürzeste Radius r der polymeren Lage (20), der auf die Ebene (28) der Durchlassoberfläche (14) der polymeren Lage (20) von der Mittelachse A auf den Außenumfang (15) der polymeren Lage (20) projiziert wird. (Vgl. die 1 und 2).
Der Begriff „im Wesentlichen parallel”, wie er hier und in den beigefügten Patentansprüchen in Bezug auf eine polymere Lage (20) verwendet wird, bedeutet, dass die Mittelachse A (und jedwede dazu parallelen Linien) senkrecht zu einer Ebene (30) der Auftreffoberfläche (17) der polymeren Lage (20) eine Ebene (28) der Durchlassoberfläche (14) bei einem Winkel γ schneidet, wobei der Winkel γ zwischen 89 und 91° liegt. (Vgl. die 1 und 2).
Der Begriff „Makroinhomogenität”, wie er hier und in den beigefügten Patentansprüchen verwendet wird, steht für einen lokalisierten Bereich auf der Durchlassoberfläche einer polymeren Lage, der durch einen angrenzenden Bereich auf der Durchlassoberfläche der polymeren Lage umgeben ist, wobei die erfasste Intensität von Licht, das durch den lokalisierten Bereich durchgelassen wird, um ein Ausmaß von ≥ 0,1 % des erfassbaren Intensitätsbereichs des Lichtdetektors höher oder niedriger ist als die erfasste Intensität von Licht, die durch den angrenzenden Bereich durchgelassen wird, und wobei der lokalisierte Bereich einen Abschnitt der Durchlassoberfläche umfasst, der groß genug ist, dass ein Kreis mit einem Durchmesser von 15,875 mm in der Ebene der Durchlassoberfläche verdeckt wird.
Der Begriff „Dichtedefekt”, wie er hier und in den beigefügten Patentansprüchen verwendet wird, bezieht sich auf eine Makroinhomogenität in einer polymeren Lage mit einer signifikant verminderten Mikroelementkonzentration relativ zu dem umgebenden Bereich der polymeren Lage. Dichtedefekte zeigen eine ausgeprägt höhere Transparenz (d. h., eine höhere erfasste Intensität des durchgelassenen Lichts) verglichen mit dem umgebenden Bereich der polymeren Lage.
Der Begriff „Luftloch”, wie er hier und in den beigefügten Patentansprüchen verwendet wird, bezieht sich auf eine Makroinhomogenität in einer polymeren Lage mit einem Lufteinschluss, der zu einer ausgeprägt höheren Transparenz (d. h., einer höheren erfassten Intensität des durchgelassenen Lichts) verglichen mit dem umgebenden Bereich der polymeren Lage führt.
Der Begriff „Einschlussdefekt”, wie er hier und in den beigefügten Patentansprüchen verwendet wird, bezieht sich auf eine Makroinhomogenität in einer polymeren Lage mit einer Fremdverunreinigung, die zu einer ausgeprägt niedrigeren Transparenz (d. h., einer niedrigeren erfassten Intensität des durchgelassenen Lichts) verglichen mit dem umgebenden Bereich der polymeren Lage führt.
Vorzugsweise umfasst das Gerät zur Analyse einer Polierschicht eines chemisch-mechanischen Polierkissens der vorliegenden Erfindung: ein Magazin zum Halten einer Mehrzahl von polymeren Lagen, wobei jede polymere Lage (i) ein Polymer-Mikroelement-Verbundmaterial umfasst, das ein Polymer und eine Mehrzahl von Mikroelementen umfasst, wobei die Mehrzahl von Mikroelementen in dem Polymer dispergiert ist, und (ii) eine Dicke T_S zwischen einer Durchlassoberfläche und einer Auftreffoberfläche aufweist, wobei die Durchlassoberfläche und die Auftreffoberfläche im Wesentlichen parallel sind, eine Zuführungseinrichtung, eine Lichtquelle, wobei die Lichtquelle einen Strahl mit einem Lumineszenzspektrum emittiert, das eine Emissionspeakwellenlänge von 460 bis 490 nm (vorzugsweise 460 bis 480 nm, mehr bevorzugt 460 bis 470 nm, insbesondere 463 bis 467 nm) und eine Halbwertsbreite FWHM von ≤ 50 nm (vorzugsweise ≤ 40 nm, mehr bevorzugt ≤ 35 nm, insbesondere ≤ 30 nm) aufweist, einen Lichtdetektor, eine Vorrichtung zur Erfassung von digitalen Bilddaten, die mit dem Lichtdetektor gekoppelt ist, und eine Bilddatenverarbeitungseinheit, die mit der Vorrichtung zur Erfassung von digitalen Bilddaten gekoppelt ist, wobei die Zuführungseinrichtung so ausgebildet ist, dass sie die Mehrzahl von polymeren Lagen aus dem Magazin entnimmt und die Mehrzahl von polymeren Lagen, eine polymere Lage nach der anderen, einer Position zuführt, die zwischen der Lichtquelle und dem Lichtdetektor liegt, wobei der Strahl, der von der Lichtquelle emittiert wird, so ausgerichtet ist, dass er auf die Auftreffoberfläche auftrifft, und wobei der Lichtdetektor so ausgerichtet ist, dass er durchgelassenes Licht von dem Strahl, das durch die Dicke T_S und aus der Durchlassoberfläche heraus durchgelassen worden ist, erfasst, wobei der Lichtdetektor so ausgebildet ist, dass er eine Intensität des durchgelassenen Lichts in ein elektrisches Signal umwandelt, wobei die Vorrichtung zur Erfassung von digitalen Bilddaten, die mit dem Lichtdetektor gekoppelt ist, so ausgebildet ist, dass sie das elektrische Signal von dem Lichtdetektor in ein digitales Signal umwandelt, wobei die Bilddatenverarbeitungseinheit, die mit der Vorrichtung zur Erfassung von digitalen Bilddaten gekoppelt ist, so ausgebildet ist, dass sie das digitale Signal von der Vorrichtung zur Erfassung von digitalen Bilddaten verarbeitet, so dass Makroinhomogenitäten erfasst werden und polymere Lagen entweder als akzeptabel für eine Verwendung als Polierschicht in einem chemisch-mechanischen Polierkissen oder als fehlerverdächtig klassifiziert werden, wobei die Mehrzahl von polymeren Lagen in eine Population von akzeptablen Lagen und eine Population von fehlerverdächtigen Lagen aufgeteilt wird.
Vorzugsweise umfassen die Polymerlagen ein Polymer-Mikroelement-Verbundmaterial, das ein Polymer und eine Mehrzahl von Mikroelementen umfasst, wobei die Mehrzahl von Mikroelementen in dem Polymer dispergiert ist. Vorzugsweise umfasst das Polymer-Mikroelement-Verbundmaterial ein Polymer und eine Mehrzahl von Mikroelementen, wobei die Mehrzahl von Mikroelementen in dem Polymer mit einer Struktur dispergiert ist. Mehr bevorzugt umfasst das Polymer-Mikroelement-Verbundmaterial ein Polymer und eine Mehrzahl von Mikroelementen, wobei die Mehrzahl von Mikroelementen in dem Polymer mit einer Struktur dispergiert ist, die aus der Gruppe, bestehend aus einer einheitlichen Struktur und einer Gradientenstruktur, ausgewählt ist. Insbesondere umfasst das Polymer-Mikroelement-Verbundmaterial ein Polymer und eine Mehrzahl von Mikroelementen, wobei die Mehrzahl von Mikroelementen einheitlich in dem Polymer dispergiert ist. Vorzugsweise wird das Polymer-Mikroelement-Verbundmaterial unter Verwendung eines flüssigen Vorpolymers hergestellt, wobei die Mehrzahl von Mikroelementen in dem flüssigen Vorpolymer dispergiert ist, und wobei das flüssige Vorpolymer zur Bildung des Polymers ausgehärtet wird.
Vorzugsweise polymerisiert das flüssige Vorpolymer (d. h., härtet aus) derart, dass ein Material gebildet wird, 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, einem Polymer, das aus Ethylen-Propylen-Dien-Monomer ausgebildet ist, Protein, Polysaccharid, Polyacetat und einer Kombination von mindestens zwei der vorstehend genannten Materialien ausgewählt ist. Vorzugsweise polymerisiert das flüssige Vorpolymer derart, dass ein Material gebildet wird, das ein Poly(urethan) umfasst. Mehr bevorzugt polymerisiert das flüssige Vorpolymer derart, dass ein Material gebildet wird, das ein Polyurethan umfasst. Insbesondere polymerisiert (härtet aus) das flüssige Vorpolymer derart, dass ein Polyurethan gebildet wird.
Vorzugsweise umfasst das flüssige Vorpolymer ein Polyisocyanat-enthaltendes Material. Mehr bevorzugt umfasst das flüssige Vorpolymer das Reaktionsprodukt eines Polyisocyanats (z. B. Diisocyanat) und eines Hydroxyl-enthaltenden Materials.
Vorzugsweise ist das Polyisocyanat aus Methylen-bis-4,4'-cyclohexylisocyanat, Cyclohexyldiisocyanat, Isophorondiisocyanat, Hexamethylendiisocyanat, Propylen-1,2-diisocyanat, Tetramethylen-1,4-diisocyanat, 1,6-Hexamethylendiisocyanat, Dodecan-1,12-diisocyanat, Cyclobutan-1,3-diisocyanat, Cyclohexan-1,3-diisocyanat, Cyclohexan-1,4-diisocyanat, 1-Isocyanato-3,3,5-trimethyl-5-isocyanatomethylcyclohexan, Methylcyclohexylendiisocyanat, einem Triisocyanat von Hexamethylendiisocyanat, einem Triisocyanat von 2,4,4-Trimethyl-1,6-hexandiisocyanat, einem Uretdion von Hexamethylendiisocyanat, Ethylendiisocyanat, 2,2,4-Trimethylhexamethylendiisocyanat, 2,4,4-Trimethylhexamethylendiisocyanat, Dicyclohexylmethandiisocyanat und Kombinationen davon ausgewählt. Insbesondere ist das Polyisocyanat aliphatisch und weist weniger als 14 Prozent nicht umgesetzte Isocyanatgruppen auf.
Vorzugsweise ist das mit der vorliegenden Erfindung verwendete Hydroxyl-enthaltende Material ein Polyol. Beispiele für Polyole umfassen Polyetherpolyole, Polybutadien mit endständigen Hydroxygruppen (einschließlich teilweise und vollständig hydrierte Derivate), Polyesterpolyole, Polycaprolactonpolyole, Polycarbonatpolyole und Gemische davon.
Bevorzugte Polyole umfassen Polyetherpolyole. Beispiele für Polyetherpolyole umfassen Polytetramethylenetherglykol („PTMEG”), Polyethylenpropylenglykol, Polyoxypropylenglykol und Gemische davon. Die Kohlenwasserstoffkette kann gesättigte oder ungesättigte Bindungen und substituierte oder unsubstituierte aromatische und cyclische Gruppen aufweisen. Vorzugsweise umfasst das Polyol der vorliegenden Erfindung PTMEG. Geeignete Polyesterpolyole umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein, Polyethylenadipatglykol, Polybutylenadipatglykol, Polyethylenpropylenadipatglykol, o-Phthalat-1,6-hexandiol, Poly(hexamethylenadipat)glykol und Gemische davon. Die Kohlenwasserstoffkette kann gesättigte oder ungesättigte Bindungen oder substituierte oder unsubstituierte aromatische und cyclische Gruppen aufweisen. Geeignete Polycaprolactonpolyole umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein, 1,6-Hexandiol-initiiertes Polycaprolacton, Diethylenglykol-initiiertes Polycaprolacton, Trimethylolpropan-initiiertes Polycaprolacton, Neopentylglykol-initiiertes Polycaprolacton, 1,4-Butandiol-initiiertes Polycaprolacton, PTMEG-initiiertes Polycaprolacton und Gemische davon. Die Kohlenwasserstoffkette kann gesättigte oder ungesättigte Bindungen oder substituierte oder unsubstituierte aromatische und cyclische Gruppen aufweisen. Geeignete Polycarbonate umfassen unter anderem Polyphthalatcarbonat und Poly(hexamethylencarbonat)glykol.
Vorzugsweise ist die Mehrzahl von Mikroelementen aus eingeschlossenen Gasblasen, polymeren Materialien mit hohlem Kern (d. h. Mikrokügelchen), flüssigkeitsgefüllten polymeren Materialien mit hohlem Kern, wasserlöslichen Materialien (z. B. Cyclodextrin) und einem Material mit unlöslicher Phase (z. B. Mineralöl) ausgewählt. Vorzugsweise handelt es sich bei der Mehrzahl von Mikroelementen um Mikrokügelchen, wie z. B. Polyvinylalkohole, Pektin, Polyvinylpyrrolidon, Hydroxyethylcellulose, Methylcellulose, Hydroxypropylmethylcellulose, Carboxymethylcellulose, Hydroxypropylcellulose, Polyacrylsäuren, Polyacrylamide, Polyethylenglykole, Polyhydroxyetheracrylite, Stärken, Maleinsäurecopolymere, Polyethylenoxid, Polyurethane, Cyclodextrin und Kombinationen davon (z. B. Expancel^TM von Akzo Nobel, Sundsvall, Schweden). Die Mikrokügelchen können chemisch modifiziert werden, um ihre Löslichkeitseigenschaften, Quelleigenschaften und andere Eigenschaften z. B. durch Verzweigen, Blockieren und Vernetzen zu verändern. Vorzugsweise weisen die Mikrokügelchen einen mittleren Durchmesser von weniger als 150 μm und mehr bevorzugt einen mittleren Durchmesser von weniger als 50 μm auf. Insbesondere weisen die Mikrokügelchen einen mittleren Durchmesser auf, der weniger als 15 μm beträgt. Es sollte beachtet werden, dass der mittlere Durchmesser der Mikrokügelchen variiert werden kann und verschiedene Größen oder Gemische verschiedener Mikrokügelchen verwendet werden können. Ein am meisten bevorzugtes Material für die Mikrokügelchen ist ein Copolymer aus Acrylnitril und Vinylidenchlorid (z. B. Expancel^®, das von Akzo Nobel erhältlich ist).
Das flüssige Vorpolymer, das in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, umfasst ferner gegebenenfalls ein Härtungsmittel. Bevorzugte Härtungsmittel umfassen Diamine. Geeignete Polydiamine umfassen sowohl primäre als auch sekundäre Amine. Bevorzugte Polydiamine umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein, Diethyltoluoldiamin („DETDA”), 3,5-Dimethylthio-2,4-toluoldiamin und Isomere davon, 3,5-Diethyltoluol-2,4-diamin und Isomere davon (z. B. 3,5-Diethyltoluol-2,6-diamin), 4,4'-Bis-(sec-butylamino)-diphenylmethan, 1,4-Bis-(sec-butylamino)-benzol, 4,4'-Methylen-bis-(2-chloranilin), 4,4'-Methylen-bis-(3-chlor-2,6-diethylanilin) („MCDEA”), Polytetramethylenoxid-di-p-aminobenzoat, N,N'-Dialkyldiaminodiphenylmethan, p,p'-Methylendianilin („MDA”), m-Phenylendiamin („MPDA”), Methylen-bis-2-chloranilin („MBOCA”), 4,4'-Methylen-bis-(2-chloranilin) („MOCA”), 4,4'-Methylen-bis-(2,6-diethylanilin) („MDEA”), 4,4'-Methylen-bis-(2,3-dichloranilin) („MDCA”), 4,4'-Diamino-3,3'-diethyl-5,5'-dimethyldiphenylmethan, 2,2',3,3'-Tetrachlordiaminodiphenylmethan, Trimethylenglykoldi-p-aminobenzoat und Gemische davon. Vorzugsweise ist das Diamin-Härtungsmittel aus 3,5-Dimethylthio-2,4-toluoldiamin und Isomeren davon ausgewählt.
Härtungsmittel können auch Diole, Triole, Tetraole und Härtungsmittel mit endständigen Hydroxygruppen umfassen. Geeignete Diole, Triole und Tetraolgruppen umfassen Ethylenglykol, Diethylenglykol, Polyethylenglykol, Propylenglykol, Polypropylenglykol, Polytetramethylenetherglykol mit niedrigerem Molekulargewicht, 1,3-Bis(2-hydroxyethoxy)benzol, 1,3-Bis-[2-(2-hydroxyethoxy)ethoxy]benzol, 1,3-Bis-{2-[2-(2-hydroxyethoxy)ethoxy]ethoxy}benzol, 1,4-Butandiol, 1,5-Pentandiol, 1,6-Hexandiol, Resorcin-di-(beta-hydroxyethyl)ether, Hydrochinon-di-(beta-hydroxyethyl)ether und Gemische davon. Bevorzugte Härtungsmittel mit endständigen Hydroxygruppen umfassen 1,3-Bis(2-hydroxyethoxy)benzol, 1,3-Bis-[2-(2-hydroxyethoxy)ethoxy]benzol, 1,3-Bis-{2-[2-(2-hydroxyethoxy)ethoxy]ethoxy}benzol, 1,4-Butandiol und Gemische davon. Die Härtungsmittel mit endständigen Hydroxygruppen und die Diamin-Härtungsmittel können eine oder mehrere gesättigte, ungesättigte, aromatische und cyclische Gruppe(n) aufweisen. Zusätzlich können die Härtungsmittel mit endständigen Hydroxygruppen und die Diamin-Härtungsmittel eine oder mehrere Halogengruppe(n) aufweisen.
Vorzugsweise weisen die polymeren Lagen in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung eine durchschnittliche Dicke T_{S-Durchschnitt} von 500 bis 5000 μm (vorzugsweise 750 bis 4000 μm, mehr bevorzugt 1000 bis 3000 μm, insbesondere 1200 bis 2100 μm) auf.
Vorzugsweise umfasst in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung das automatisierte Prüfsystem ein Magazin, das zum Halten, Lagern und Ausgeben von polymeren Lagen gestaltet ist. Vorzugsweise weist das Magazin eine Kapazität zum Halten von mindestens 10 polymeren Lagen (mehr bevorzugt mindestens 15 polymeren Lagen, noch mehr bevorzugt mindestens 20 polymeren Lagen, insbesondere mindestens 30 polymeren Lagen) auf. Die Magazinkapazität ermöglicht es einer Bedienperson, eine Anzahl von polymeren Lagen in das automatisierte Prüfsystem einzubringen. Sobald die Mehrzahl von polymeren Lagen in das Magazin eingebracht worden ist, kann die Bedienperson dann andere Aufgaben ausführen, während das automatisierte Prüfsystem die Mehrzahl von polymeren Lagen verarbeitet und entweder als akzeptabel oder fehlerverdächtig klassifiziert.
Vorzugsweise umfasst in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung das automatisierte Prüfsystem eine Zuführungseinrichtung, die zum Entnehmen von polymeren Lagen, eine nach der anderen, aus dem Magazin und Zuführen der polymeren Lagen, eine nach der anderen, zu einer Position, die zwischen der Lichtquelle und dem Lichtdetektor liegt, und Zurückführen der polymeren Lagen, eine nach der anderen, zurück in das Magazin ausgebildet ist. Vorzugsweise umfasst der Mechanismus mindestens einen Linearmotor. Mehr bevorzugt umfasst der Mechanismus mindestens einen Linearmotor mit einer linearen Maßstabsauflösung von ≤ 1 μm.
Vorzugsweise ist die Lichtquelle eine schmalbandige blaue Lichtquelle, die einen Strahl emittiert. Mehr bevorzugt ist die Lichtquelle eine schmalbandige blaue Lichtquelle, wobei der Strahl, den sie emittiert, ein Emissionsspektrum mit einer Peakwellenlänge von 460 bis 490 nm (vorzugsweise 460 bis 480 nm, mehr bevorzugt 460 bis 470, insbesondere 463 bis 467 nm) und einer Halbwertsbreite FWHM von ≤ 50 nm (vorzugsweise ≤ 40 nm, mehr bevorzugt ≤ 35 nm, insbesondere ≤ 30 nm) aufweist. Ein Fachmann ist in der Lage, eine geeignete Lichtquelle zur Bereitstellung eines Strahls mit einem Emissionsspektrum in dem gewünschten Bereich auszuwählen. Vorzugsweise umfasst in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung das automatisierte Prüfsystem eine Lichtquelle, wobei die Lichtquelle eine lichtemittierende Diode bzw. Leuchtdiode ist.
Vorzugsweise umfasst das automatisierte Prüfsystem einen Lichtdetektor, der die mindestens eine erfassbare Eigenschaft des durchgelassenen Lichts von dem Strahl, das durch die Dicke T_S und aus der Durchlassoberfläche einer polymeren Lage heraus durchgelassen worden ist, umwandeln kann. Mehr bevorzugt kann der Lichtdetektor die Intensität des durchgelassenen Lichts von dem Strahl, das durch die Dicke T_S und aus der Durchlassoberfläche einer polymeren Lage heraus durchgelassen worden ist, umwandeln. Insbesondere kann der Lichtdetektor die Intensität und das Wellenlängenspektrum des durchgelassenen Lichts von dem Strahl, das durch die Dicke T_S und aus der Durchlassoberfläche einer polymeren Lage heraus durchgelassen worden ist, umwandeln. Vorzugsweise ist der Lichtdetektor eine optoelektronische Umwandlungsvorrichtung, welche die mindestens eine erfassbare Eigenschaft des durchgelassenen Lichts, das darauf fällt, in ein elektrisches Signal umwandelt. Vorzugsweise ist der Lichtdetektor ein Array von ladungsgekoppelten Bauelementen (CCDs). Vorzugsweise sind die verwendeten ladungsgekoppelten Bauelemente (CCDs) aus monochromatischen CCDs und Farb-CCDs ausgewählt. Mehr bevorzugt umfasst der Lichtdetektor einen Array von mindestens 5 (insbesondere mindestens 8) optoelektronischen Umwandlungsvorrichtungen. Insbesondere umfasst der Lichtdetektor einen Array von mindestens 8 ladungsgekoppeltes Bauelement(CCD)-Bildsensoren mit einer Auflösung von ≤ 20 μm (vorzugsweise ≤ 16 μm) und einem Sichtfeld von ≥ 100 mm (vorzugsweise ≥ 120 mm).
Die Vorrichtung zur Erfassung von digitalen Bilddaten wandelt das elektrische Signal, das von dem Lichtdetektor ausgegeben wird, in ein digitales Signal um. Vorrichtungen zur Erfassung von digitalen Bilddaten zur Verwendung mit der vorliegenden Erfindung sind in dem Fachgebiet bekannt.
Die heterogene Zusammensetzungsnatur von polymeren Lagen, die ein Polymer-Mikroelement-Verbundmaterial umfassen, macht eine Bezugnahme auf eine hypothetische Standardlage unmöglich. D. h., das Vorliegen verschiedener unschädlicher Herstellungsartefakte in solchen polymeren Lagen macht einen einfachen Grauskalavergleich mit einem Standardwert zur Verwendung in einem automatisierten System zum Prüfen von polymeren Lagen zum Einbeziehen als Polierschicht in chemisch-mechanische Polierkissen ineffektiv.
Allgemeine und spezielle Bilddatenverarbeitungseinheiten, die zur Verwendung mit der vorliegenden Erfindung geeignet sind, sind in dem Fachgebiet bekannt. Vorzugsweise umfasst die Bilddatenverarbeitungseinheit in dem automatisierten Prüfsystem, das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), die mit einer nicht-flüchtigen Speichereinheit gekoppelt ist.
Vorzugsweise ist die zentrale Verarbeitungseinheit ferner mit einer oder mehreren Anwendereingabeschnittstellensteuereinrichtung(en) (z. B. einer Maus, einer Tastatur) und mindestens einer Ausgabeanzeige gekoppelt.
Vorzugsweise ist die Bilddatenverarbeitungseinheit zur Erfassung von Makroinhomogenitäten in den polymeren Lagen und zum Klassifizieren der polymeren Lagen als entweder akzeptabel oder fehlerverdächtig ausgebildet. Vorzugsweise wird das Klassifizieren der polymeren Lagen als akzeptabel oder fehlerverdächtig durch die Bilddatenverarbeitungseinheit auf der Basis einer Abfolge von Qualitätskontrollkriterien durchgeführt. Verschiedene Defekte können während der Herstellung der polymeren Lagen auftreten, wie z. B. Dichtedefekte, Luftlochdefekte und Einschlussdefekte. Es sollte beachtet werden, dass jedweder oder eine Kombination dieser Defekte eine Makroinhomogenität in einer polymeren Lage abhängig von der Größe des betroffenen Abschnitts der Durchlassoberfläche darstellen kann. Es sollte beachtet werden, dass sich die verschiedenen Defekttypen für den Lichtdetektor unterschiedlich darstellen. Für Dichtedefekte und Luftlöcher wird der defekte Bereich durchlässiger sein als der umgebende Bereich der polymeren Lage. Für Einschlussdefekte wird der defekte Bereich weniger durchlässig sein als der umgebende Bereich der polymeren Lage. Ob solche Defekte akzeptabel sind, hängt von einer Anzahl von Bedingungen ab, einschließlich z. B. dem Substrat, das mit dem chemisch-mechanischen Polierkissen, in das die polymere Lage einbezogen ist, poliert werden soll. Bestimmte Substrate sind sensibler als andere und erfordern somit eine strengere Kontrolle der Homogenität der polymeren Lagen, die als Polierschichten in chemisch-mechanischen Polierkissen verwendet werden sollen, die zum Polieren dieser Substrate hergestellt werden.
Vorzugsweise ist in dem Analysegerät der vorliegenden Erfindung die Bilddatenverarbeitungseinheit bevorzugt ferner so ausgebildet, dass sie eine Kartierung der mindestens einen fehlerverdächtigen Lage erzeugt und in einem nicht-flüchtigen Speicher speichert, wobei die Population von fehlerverdächtigen Lagen mindestens eine fehlerverdächtige Lage umfasst und wobei die mindestens eine fehlerverdächtige Lage mindestens eine erfasste Makroinhomogenität enthält, wobei eine Stelle für die mindestens eine erfasste Makroinhomogenität positioniert wird.
Vorzugsweise ist in dem Analysegerät der vorliegenden Erfindung die Bilddatenverarbeitungseinheit bevorzugt ferner so ausgebildet, dass sie eine Kartierung der mindestens einen fehlerverdächtigen Lage erzeugt und in einem nicht-flüchtigen Speicher speichert, wobei die Population von fehlerverdächtigen Lagen mindestens eine fehlerverdächtige Lage umfasst und wobei die mindestens eine fehlerverdächtige Lage mindestens eine erfasste Makroinhomogenität enthält, wobei eine Stelle für die mindestens eine erfasste Makroinhomogenität positioniert wird, und wobei das Analysegerät ferner eine Anzeige umfasst, wobei ein Bild der ausgewählten Lage auf der Anzeige angezeigt wird. Das auf der Anzeige angezeigte Bild der ausgewählten Lage kann ein Bild der gesamten Durchlassoberfläche der ausgewählten Lage sein. Vorzugsweise ist das Bild der ausgewählten Lage ein Teilbild, das eine Vergrößerung von mindestens einer erfassten Makroinhomogenität zeigt. Vorzugsweise umfasst das Teilbild der ausgewählten Lage, das auf der Anzeige angezeigt wird, die Gesamtheit der Makroinhomogenität und des umgebenden Bereichs der Durchlassoberfläche der ausgewählten Lage. Vorzugsweise kann das Teilbild der ausgewählten Lage, das auf der Anzeige angezeigt wird, vergrößert werden, so dass Details des angezeigten Bilds deutlicher werden, wodurch eine visuelle Prüfung der ausgewählten Lage erleichtert wird.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren zur Analyse von polymeren Lagen in Bezug auf eine Eignung zur Verwendung als Polierschicht in einem chemisch-mechanischen Polierkissen der vorliegenden Erfindung: Bereitstellen einer Mehrzahl von polymeren Lagen, wobei jede polymere Lage (i) eine Dicke T_S zwischen einer Durchlassoberfläche und einer Auftreffoberfläche aufweist, wobei die Durchlassoberfläche und die Auftreffoberfläche im Wesentlichen parallel sind, und (ii) ein Polymer-Mikroelement-Verbundmaterial umfasst, das ein Polymer und eine Mehrzahl von Mikroelementen umfasst, wobei die Mehrzahl von Mikroelementen in dem Polymer dispergiert ist, Bereitstellen eines automatisierten Prüfsystems, umfassend: eine Lichtquelle, wobei die Lichtquelle einen Strahl mit einem Lumineszenzspektrum emittiert, das eine Emissionspeakwellenlänge von 460 bis 490 nm (vorzugsweise 460 bis 480 nm, mehr bevorzugt 460 bis 470 nm, insbesondere 463 bis 467 nm) und eine Halbwertsbreite FWHM von ≤ 50 nm (vorzugsweise ≤ 40 nm, mehr bevorzugt ≤ 35 nm, insbesondere ≤ 30 nm) aufweist, einen Lichtdetektor, eine Vorrichtung zur Erfassung von digitalen Bilddaten und eine Bilddatenverarbeitungseinheit, Zuführen der Mehrzahl von polymeren Lagen, eine nach der anderen, zwischen die Lichtquelle und den Lichtdetektor, wobei der Strahl, der von der Lichtquelle emittiert wird, so ausgerichtet ist, dass er auf die Auftreffoberfläche auftrifft, und wobei der Lichtdetektor so ausgerichtet ist, dass er durchgelassenes Licht von dem Strahl, das durch die Dicke T_S und aus der Durchlassoberfläche heraus durchgelassen worden ist, erfasst, wobei das durchgelassene Licht mindestens eine erfassbare Eigenschaft aufweist, wobei die mindestens eine erfassbare Eigenschaft eine Intensität des durchgelassenen Lichts umfasst, wobei die Intensität des durchgelassenen Lichts durch den Lichtdetektor in ein elektrisches Signal umgewandelt wird, wobei das elektrische Signal von dem Lichtdetektor durch die Vorrichtung zur Erfassung von digitalen Bilddaten in ein digitales Signal umgewandelt wird und wobei das digitale Signal von der Vorrichtung zur Erfassung von digitalen Bilddaten durch die Bilddatenverarbeitungseinheit verarbeitet wird, wobei die Bilddatenverarbeitungseinheit so ausgebildet ist, dass sie Makroinhomogenitäten erfasst und polymere Lagen entweder als akzeptabel oder als fehlerverdächtig klassifiziert, und wobei die Mehrzahl von polymeren Lagen in eine Population von akzeptablen Lagen und eine Population von fehlerverdächtigen Lagen aufgeteilt wird.
Vorzugsweise umfasst in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung das automatisierte Prüfsystem ferner ein Magazin, das zum Halten, Lagern und Ausgeben von polymeren Lagen gestaltet ist. Vorzugsweise weist das Magazin eine Kapazität zum Halten von mindestens 10 polymeren Lagen (mehr bevorzugt mindestens 15 polymeren Lagen, noch mehr bevorzugt mindestens 20 polymeren Lagen, insbesondere mindestens 30 polymeren Lagen) auf. Die Magazinkapazität ermöglicht es einer Bedienperson, eine Anzahl von polymeren Lagen in das automatisierte Prüfsystem einzubringen. Sobald die Mehrzahl von polymeren Lagen in das Magazin eingebracht worden ist, kann die Bedienperson dann andere Aufgaben ausführen, während das automatisierte Prüfsystem die Mehrzahl von polymeren Lagen verarbeitet und entweder als akzeptabel oder fehlerverdächtig klassifiziert.
Vorzugsweise umfasst in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung das automatisierte Prüfsystem eine Zuführungseinrichtung, die zum Entnehmen von polymeren Lagen, eine nach der anderen, aus dem Magazin und Zuführen der polymeren Lagen, eine nach der anderen, zu einer Position, die zwischen der Lichtquelle und dem Lichtdetektor liegt, und Zurückführen der polymeren Lagen, eine nach der anderen, zurück in das Magazin ausgebildet ist. Vorzugsweise umfasst der Mechanismus mindestens einen Linearmotor. Mehr bevorzugt umfasst der Mechanismus mindestens einen Linearmotor mit einer linearen Maßstabsauflösung von ≤ 1 μm.
Vorzugsweise ist in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung die Zuführungseinrichtung so ausgebildet, dass sie die Mehrzahl von polymeren Lagen aus dem Magazin entnimmt und eine polymere Lage nach der anderen einer Position zuführt, die zwischen der Lichtquelle und dem Lichtdetektor liegt, wobei der Strahl, der von der Lichtquelle emittiert wird, so ausgerichtet ist, dass er auf die Auftreffoberfläche auftrifft, und wobei der Lichtdetektor so ausgerichtet ist, dass er durchgelassenes Licht von dem Strahl, das durch die Dicke T_S und aus der Durchlassoberfläche heraus durchgelassen worden ist, erfasst, wobei der Lichtdetektor so ausgebildet ist, dass er eine Intensität des durchgelassenen Lichts in ein elektrisches Signal umwandelt, wobei die Vorrichtung zur Erfassung von digitalen Bilddaten, die mit dem Lichtdetektor gekoppelt ist, so ausgebildet ist, dass sie das elektrische Signal von dem Lichtdetektor in ein digitales Signal umwandelt, wobei die Bilddatenverarbeitungseinheit, die mit der Vorrichtung zur Erfassung von digitalen Bilddaten gekoppelt ist, so ausgebildet ist, dass sie das digitale Signal von der Vorrichtung zur Erfassung von digitalen Bilddaten verarbeitet, so dass Makroinhomogenitäten erfasst werden und polymere Lagen entweder als akzeptabel für eine Verwendung als Polierschicht in einem chemisch-mechanischen Polierkissen oder als fehlerverdächtig klassifiziert werden, wobei die Mehrzahl von polymeren Lagen in eine Population von akzeptablen Lagen und eine Population von fehlerverdächtigen Lagen aufgeteilt wird.
Vorzugsweise umfasst in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung das automatisierte Prüfsystem eine Lichtquelle, wobei die Lichtquelle eine schmalbandige blaue Lichtquelle ist, die einen Strahl emittiert. Mehr bevorzugt ist die Lichtquelle eine schmalbandige blaue Lichtquelle, wobei der Strahl, den sie emittiert, ein Emissionsspektrum mit einer Peakwellenlänge von 460 bis 490 nm (vorzugsweise 460 bis 480 nm, mehr bevorzugt 460 bis 470, insbesondere 463 bis 467 nm) und einer Halbwertsbreite FWHM von ≤ 50 nm (vorzugsweise ≤ 40 nm, mehr bevorzugt ≤ 35 nm, insbesondere ≤ 30 nm) aufweist. Ein Fachmann ist in der Lage, eine geeignete Lichtquelle zur Bereitstellung eines Strahls mit einem Emissionsspektrum in dem gewünschten Bereich auszuwählen. Vorzugsweise umfasst in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung das automatisierte Prüfsystem eine Lichtquelle, wobei die Lichtquelle eine lichtemittierende Diode bzw. Leuchtdiode ist.
Vorzugsweise umfasst in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung das automatisierte Prüfsystem einen Lichtdetektor, der die mindestens eine erfassbare Eigenschaft des durchgelassenen Lichts von dem Strahl, das durch die Dicke T_S und aus der Durchlassoberfläche einer polymeren Lage heraus durchgelassen worden ist, umwandeln kann. Mehr bevorzugt umfasst in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung das automatisierte Prüfsystem einen Lichtdetektor, der die Intensität des durchgelassenen Lichts von dem Strahl, das durch die Dicke T_S und aus der Durchlassoberfläche einer polymeren Lage heraus durchgelassen worden ist, umwandeln kann. Insbesondere umfasst in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung das automatisierte Prüfsystem einen Lichtdetektor, der die Intensität und das Wellenlängenspektrum des durchgelassenen Lichts von dem Strahl, das durch die Dicke T_S und aus der Durchlassoberfläche einer polymeren Lage heraus durchgelassen worden ist, umwandeln kann. Vorzugsweise ist der Lichtdetektor eine optoelektronische Umwandlungsvorrichtung, welche die mindestens eine erfassbare Eigenschaft des durchgelassenen Lichts, das darauf fällt, in ein elektrisches Signal umwandelt. Vorzugsweise ist der Lichtdetektor ein Array von ladungsgekoppelten Bauelementen (CCDs). Vorzugsweise sind die verwendeten ladungsgekoppelten Bauelemente (CCDs) aus monochromatischen CCDs und Farb-CCDs ausgewählt. Mehr bevorzugt umfasst der Lichtdetektor einen Array von mindestens 5 (insbesondere mindestens 8) optoelektronischen Umwandlungsvorrichtungen. Insbesondere umfasst der Lichtdetektor einen Array von mindestens 8 ladungsgekoppeltes Bauelement(CCD)-Bildsensoren mit einer Auflösung von ≤ 20 μm (vorzugsweise ≤ 16 μm) und einem Sichtfeld von ≥ 100 mm (vorzugsweise ≥ 120 mm).
Die Vorrichtung zur Erfassung von digitalen Bilddaten wandelt das elektrische Signal, das von dem Lichtdetektor ausgegeben wird, in ein digitales Signal um. Vorrichtungen zur Erfassung von digitalen Bilddaten zur Verwendung mit der vorliegenden Erfindung sind in dem Fachgebiet bekannt.
Die heterogene Zusammensetzungsnatur von polymeren Lagen, die ein Polymer-Mikroelement-Verbundmaterial umfassen, macht eine Bezugnahme auf eine hypothetische Standardlage unmöglich. D. h., das Vorliegen verschiedener unschädlicher Herstellungsartefakte in solchen polymeren Lagen macht einen einfachen Grauskalavergleich mit einem Standardwert zur Verwendung in einem automatisierten System zum Prüfen von polymeren Lagen zum Einbeziehen als Polierschicht in chemisch-mechanische Polierkissen ineffektiv.
Allgemeine und spezielle Bilddatenverarbeitungseinheiten, die zur Verwendung mit der vorliegenden Erfindung geeignet sind, sind in dem Fachgebiet bekannt. Vorzugsweise umfasst die Bilddatenverarbeitungseinheit in dem automatisierten Prüfsystem, das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), die mit einer nicht-flüchtigen Speichereinheit gekoppelt ist.
Vorzugsweise ist die zentrale Verarbeitungseinheit ferner mit einer oder mehreren Anwendereingabeschnittstellensteuereinrichtung(en) (z. B. einer Maus, einer Tastatur) und mindestens einer Ausgabeanzeige gekoppelt.
Vorzugsweise ist die Bilddatenverarbeitungseinheit zur Erfassung von Makroinhomogenitäten in den polymeren Lagen und zum Klassifizieren der polymeren Lagen als entweder akzeptabel oder fehlerverdächtig ausgebildet. Vorzugsweise wird das Klassifizieren der polymeren Lagen als akzeptabel oder fehlerverdächtig durch die Bilddatenverarbeitungseinheit auf der Basis einer Abfolge von Qualitätskontrollkriterien durchgeführt. Verschiedene Defekte können während der Herstellung der polymeren Lagen auftreten, wie z. B. Dichtedefekte, Luftlochdefekte und Einschlussdefekte. Es sollte beachtet werden, dass jedweder oder eine Kombination dieser Defekte eine Makroinhomogenität in einer polymeren Lage abhängig von der Größe des betroffenen Abschnitts der Durchlassoberfläche darstellen kann. Es sollte beachtet werden, dass sich die verschiedenen Defekttypen für den Lichtdetektor unterschiedlich darstellen. Für Dichtedefekte und Luftlöcher wird der defekte Bereich durchlässiger sein als der umgebende Bereich der polymeren Lage. Für Einschlussdefekte wird der defekte Bereich weniger durchlässig sein als der umgebende Bereich der polymeren Lage. Ob solche Defekte akzeptabel sind, hängt von einer Anzahl von Bedingungen ab, einschließlich z. B. dem Substrat, das mit dem chemisch-mechanischen Polierkissen, in das die polymere Lage einbezogen ist, poliert werden soll. Bestimmte Substrate sind sensibler als andere und erfordern somit eine strengere Kontrolle der Homogenität der polymeren Lagen, die als Polierschichten in chemisch-mechanischen Polierkissen verwendet werden sollen, die zum Polieren dieser Substrate hergestellt werden.
Vorzugsweise ist in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung, bei dem die Population von fehlerverdächtigen Lagen mindestens eine fehlerverdächtige Lage umfasst und bei dem die mindestens eine fehlerverdächtige Lage mindestens eine erfasste Makroinhomogenität enthält, die Bilddatenverarbeitungseinheit bevorzugt ferner so ausgebildet, dass sie eine Kartierung der mindestens einen fehlerverdächtigen Lage erzeugt und in einem nichtflüchtigen Speicher speichert, wobei eine Stelle für die mindestens eine erfasste Makroinhomogenität positioniert wird.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren der vorliegenden Erfindung ferner: Auswählen einer ausgewählten Lage aus der Population von fehlerverdächtigen Lagen, wobei die Population von fehlerverdächtigen Lagen mindestens eine fehlerverdächtige Lage umfasst und wobei die mindestens eine fehlerverdächtige Lage mindestens eine erfasste Makroinhomogenität enthält, wobei die Bilddatenverarbeitungseinheit bevorzugt ferner so ausgebildet ist, dass sie eine Kartierung der mindestens einen fehlerverdächtigen Lage erzeugt und in einem nicht-flüchtigen Speicher speichert, wobei eine Stelle für die mindestens eine erfasste Makroinhomogenität positioniert wird.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren der vorliegenden Erfindung ferner: Auswählen einer ausgewählten Lage aus der Population von fehlerverdächtigen Lagen, wobei die Population von fehlerverdächtigen Lagen mindestens eine fehlerverdächtige Lage umfasst und wobei die mindestens eine fehlerverdächtige Lage mindestens eine erfasste Makroinhomogenität enthält, wobei die Bilddatenverarbeitungseinheit bevorzugt ferner so ausgebildet ist, dass sie eine Kartierung der mindestens einen fehlerverdächtigen Lage erzeugt und in einem nicht-flüchtigen Speicher speichert, wobei eine Stelle für die mindestens eine erfasste Makroinhomogenität positioniert wird, und wobei das automatisierte Prüfsystem ferner eine Anzeige umfasst, wobei ein Bild der ausgewählten Lage auf der Anzeige angezeigt wird. Das auf der Anzeige angezeigte Bild der ausgewählten Lage kann ein Bild der gesamten Durchlassoberfläche der ausgewählten Lage sein. Vorzugsweise ist das Bild der ausgewählten Lage ein Teilbild, das eine Vergrößerung von mindestens einer erfassten Makroinhomogenität zeigt. Vorzugsweise umfasst das Teilbild der ausgewählten Lage, das auf der Anzeige angezeigt wird, die Gesamtheit der Makroinhomogenität und des umgebenden Bereichs der Durchlassoberfläche der ausgewählten Lage. Vorzugsweise kann das Teilbild der ausgewählten Lage, das auf der Anzeige angezeigt wird, vergrößert werden, so dass Details des angezeigten Bilds deutlicher werden, wodurch eine visuelle Prüfung der ausgewählten Lage erleichtert wird. Vorzugsweise umfasst das Verfahren der vorliegenden Erfindung ferner: Durchführen einer visuellen Prüfung der ausgewählten Lage, wobei die visuelle Prüfung durch das Bild der ausgewählten Lage, das auf der Anzeige angezeigt wird, erleichtert wird, und entweder (i) neu Klassifizieren der ausgewählten Lage auf der Basis der visuellen Prüfung als akzeptabel, wobei die ausgewählte Lage dann der Population von akzeptablen Lagen hinzugefügt wird, oder (ii) Klassifizieren der ausgewählten Lage auf der Basis der visuellen Prüfung als defekt, wobei die ausgewählte Lage dann einer Population von defekten Lagen hinzugefügt wird.
Vorzugsweise umfasst in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung das Verarbeiten der mindestens einen akzeptablen Lage zur Bildung der Polierschicht (120) des chemisch-mechanischen Polierkissens (110), wobei die Polierschicht (120) zum Polieren eines Substrats angepasst ist: Bilden einer Polieroberfläche (114) durch mindestens eines von (a) Einbringen mindestens einer Rille in die akzeptable Lage zur Bildung einer Rillenstruktur und (b) Bilden von Perforationen, die sich mindestens teilweise durch die Dicke T_S der akzeptablen Lage erstrecken. Mehr bevorzugt umfasst in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung das Verarbeiten der mindestens einen akzeptablen Lage zur Bildung der Polierschicht (120) des chemisch-mechanischen Polierkissens (110), wobei die Polierschicht (120) zum Polieren eines Substrats angepasst ist, das Bilden einer Polieroberfläche (114) durch Einbringen mindestens einer Rille in die akzeptable Lage zur Bildung einer Rillenstruktur. Insbesondere umfasst in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung das Verarbeiten der mindestens einen akzeptablen Lage zur Bildung der Polierschicht (120) des chemisch-mechanischen Polierkissens (110), wobei die Polierschicht (120) zum Polieren eines Substrats angepasst ist, das Bilden einer Polieroberfläche (114) durch Einbringen mindestens einer Rille in die akzeptable Lage zur Bildung einer Rillenstruktur, wobei die Rillenstruktur zum Polieren des Substrats angepasst ist. (vgl. die 3).
Vorzugsweise stellt das Verfahren der vorliegenden Erfindung chemisch-mechanische Polierkissen (110) bereit, die vorzugsweise für eine Drehung um eine Mittelachse (112) angepasst sind. (Vgl. die 3). Vorzugsweise ist die mindestens eine Rille zum Bilden einer Polieroberfläche (114) angepasst, derart, dass sich bei einer Drehung des Kissens (110) um die Mittelachse (112) während des Polierens mindestens eine Rille über das Substrat bewegt. Vorzugsweise ist die mindestens eine Rille aus gekrümmten Rillen, linearen Rillen und Kombinationen davon ausgewählt. Vorzugsweise weist die mindestens eine Rille eine Tiefe von ≥ 254 μm (10 mil) (vorzugsweise 254 bis 3810 μm (10 bis 150 mil)) auf. Vorzugsweise bildet die mindestens eine Rille eine Rillenstruktur, die mindestens zwei Rillen umfasst, die eine Kombination aus einer Tiefe, die aus ≥ 254 μm (10 mil), ≥ 381 μm (15 mil) und 381 bis 3810 μm (15 bis 150 mil) ausgewählt ist, einer Breite, die aus ≥ 254 μm (10 mil) und 254 bis 2540 μm (10 bis 100 mil) ausgewählt ist, und einem Abstand, der aus ≥ 762 μm (30 mil), ≥ 1270 μm (50 mil), 1270 bis 5080 μm (50 bis 200 mil), 1778 bis 5080 μm (70 bis 200 mil) und 2286 bis 5080 μm (90 bis 200 mil) ausgewählt ist, aufweisen.
Vorzugsweise enthält die polymere Lage, die als Polierschicht (120) in das chemisch-mechanische Polierkissen (110) einbezogen wird, < 1 ppm darin einbezogene Schleifmittelteilchen.
Vorzugsweise umfasst in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung das Verarbeiten der mindestens einen akzeptablen Lage ferner: Bereitstellen eines Unterkissens (125), das eine obere Oberfläche (126) und eine untere Oberfläche (127) aufweist, Bereitstellen eines Haftmittels (123) (wobei das Haftmittel vorzugsweise aus mindestens einem von einem druckempfindlichen Haftmittel, einem Heißschmelzhaftmittel und einem Kontakthaftmittel ausgewählt ist, wobei das Haftmittel mehr bevorzugt aus einem druckempfindlichen Haftmittel und einem Heißschmelzhaftmittel ausgewählt ist, wobei das Haftmittel insbesondere ein Heißschmelzhaftmittel ist) und Laminieren der oberen Oberfläche (126) des Unterkissens (125) an die Basisfläche (117) der Polierschicht (120) unter Verwendung des Haftmittels (123). (Vgl. die 3).
Vorzugsweise umfasst in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung das Verarbeiten der mindestens einen akzeptablen Lage zur Bildung der Polierschicht (120) des chemisch-mechanischen Polierkissens (110), wobei die Polierschicht (120) zum Polieren eines Substrats angepasst ist, ferner: Bereitstellen einer druckempfindlichen Plattenhaftmittelschicht (170), die auf die untere Oberfläche (127) des Unterkissens (125) aufgebracht ist.
Vorzugsweise umfasst in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung das Verarbeiten der mindestens einen akzeptablen Lage zur Bildung der Polierschicht (120) des chemisch-mechanischen Polierkissens (110), wobei die Polierschicht (120) zum Polieren eines Substrats angepasst ist, ferner: Bereitstellen einer druckempfindlichen Plattenhaftmittelschicht (170), die auf die untere Oberfläche (127) des Unterkissens (125) aufgebracht ist, und Bereitstellen einer Trennlage (175), die auf der druckempfindlichen Plattenhaftmittelschicht (170) aufgebracht ist, wobei die druckempfindliche Plattenhaftmittelschicht (170) zwischen der unteren Oberfläche (127) des Unterkissens (125) und der Trennlage (175) angeordnet ist. (Vgl. die 3).
Das Einbeziehen eines Unterkissens (125) in ein chemisch-mechanisches Polierkissen (110) der vorliegenden Erfindung ist für bestimmte Polieranwendungen erwünscht. Ein Fachmann ist in der Lage, ein geeignetes Aufbaumaterial und eine geeignete Unterkissendicke T_B für das Unterkissen (125) zur Verwendung in dem vorgesehenen Polierverfahren auszuwählen. Vorzugsweise weist das Unterkissen (150) eine durchschnittliche Unterkissendicke T_{B-Durchschnitt} von ≥ 381 μm (15 mil) (mehr bevorzugt 762 bis 2540 μm (30 bis 100 mil), insbesondere 762 bis 1905 μm (30 bis 75 mil)) auf.
Vorzugsweise ist das Haftmittel (123) aus der Gruppe, bestehend aus einem druckempfindlichen Haftmittel, einem Heißschmelzhaftmittel, einem Kontakthaftmittel und Kombinationen davon, ausgewählt. Mehr bevorzugt ist das Haftmittel (123) aus der Gruppe, bestehend aus einem druckempfindlichen Haftmittel und einem Heißschmelzhaftmittel, ausgewählt. Insbesondere ist das Haftmittel (123) ein reaktives Heißschmelzhaftmittel.
Vorzugsweise umfasst in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung das Verarbeiten der mindestens einen akzeptablen Lage zur Bildung der Polierschicht (120) des chemisch-mechanischen Polierkissens (110), wobei die Polierschicht (120) zum Polieren eines Substrats angepasst ist, ferner: Bereitstellen mindestens einer zusätzlichen Schicht (nicht gezeigt), die mit der Polierschicht (120) und der druckempfindlichen Plattenhaftmittelschicht (170) verbunden und zwischen diesen angeordnet ist. Die mindestens eine zusätzliche Schicht (nicht gezeigt) kann in das chemisch-mechanische Polierkissen (110) unter Verwendung eines Haftmittels für die zusätzliche Schicht (nicht gezeigt) einbezogen werden. Das Haftmittel für die zusätzliche Schicht kann aus druckempfindlichen Haftmitteln, Heißschmelzhaftmitteln, Kontakthaftmitteln und Kombinationen davon ausgewählt sein. Vorzugsweise ist das Haftmittel für die zusätzliche Schicht ein Heißschmelzhaftmittel oder ein druckempfindliches Haftmittel. Mehr bevorzugt ist das Haftmittel für die zusätzliche Schicht ein Heißschmelzhaftmittel.
Vorzugsweise stellt das Verfahren der vorliegenden Erfindung chemisch-mechanische Polierkissen (110) bereit, die zum Erleichtern des Polierens eines Substrats, das aus mindestens einem von einem magnetischen Substrat, einem optischen Substrat und einem Halbleitersubstrat ausgewählt ist, spezifisch gestaltet sind. Vorzugsweise sind die polymeren Lagen zum Polieren eines Substrats angepasst, das aus mindestens einem von einem magnetischen Substrat, einem optischen Substrat und einem Halbleitersubstrat (mehr bevorzugt einem Halbleitersubstrat, insbesondere einem Halbleiterwafer) ausgewählt ist.
In dem Verfahren der vorliegenden Erfindung, bei dem die Population von fehlerverdächtigen Lagen mindestens eine fehlerverdächtige Lage umfasst und bei dem die mindestens eine fehlerverdächtige Lage mindestens eine erfasste Makroinhomogenität enthält, ist die Bilddatenverarbeitungseinheit bevorzugt ferner so ausgebildet, dass sie eine Kartierung der mindestens einen fehlerverdächtigen Lage erzeugt und in einem nicht-flüchtigen Speicher speichert, wobei eine Stelle für die mindestens eine erfasste Makroinhomogenität positioniert wird.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren der vorliegenden Erfindung ferner: Auswählen einer ausgewählten Lage aus der Population von fehlerverdächtigen Lagen, wobei die Population von fehlerverdächtigen Lagen mindestens eine fehlerverdächtige Lage umfasst und wobei die mindestens eine fehlerverdächtige Lage mindestens eine erfasste Makroinhomogenität enthält, wobei die Bilddatenverarbeitungseinheit bevorzugt ferner so ausgebildet ist, dass sie eine Kartierung der mindestens einen fehlerverdächtigen Lage erzeugt und in einem nicht-flüchtigen Speicher speichert, wobei eine Stelle für die mindestens eine erfasste Makroinhomogenität positioniert wird.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren der vorliegenden Erfindung ferner: Auswählen einer ausgewählten Lage aus der Population von fehlerverdächtigen Lagen, wobei die Population von fehlerverdächtigen Lagen mindestens eine fehlerverdächtige Lage umfasst und wobei die mindestens eine fehlerverdächtige Lage mindestens eine erfasste Makroinhomogenität enthält, wobei die Bilddatenverarbeitungseinheit bevorzugt ferner so ausgebildet ist, dass sie eine Kartierung der mindestens einen fehlerverdächtigen Lage erzeugt und in einem nicht-flüchtigen Speicher speichert, wobei eine Stelle für die mindestens eine erfasste Makroinhomogenität positioniert wird, und wobei das automatisierte Prüfsystem ferner eine Anzeige umfasst, wobei ein Bild der ausgewählten Lage auf der Anzeige angezeigt wird. Das auf der Anzeige angezeigte Bild der ausgewählten Lage kann ein Bild der gesamten Durchlassoberfläche der ausgewählten Lage sein. Vorzugsweise ist das Bild der ausgewählten Lage ein Teilbild, das eine Vergrößerung von mindestens einer erfassten Makroinhomogenität zeigt. Vorzugsweise umfasst das Teilbild der ausgewählten Lage, das auf der Anzeige angezeigt wird, die Gesamtheit der Makroinhomogenität und des umgebenden Bereichs der Durchlassoberfläche der ausgewählten Lage. Vorzugsweise kann das Teilbild der ausgewählten Lage, das auf der Anzeige angezeigt wird, vergrößert werden, so dass Details des angezeigten Bilds deutlicher werden, wodurch eine visuelle Prüfung der ausgewählten Lage erleichtert wird. Vorzugsweise umfasst das Verfahren der vorliegenden Erfindung ferner: Durchführen einer visuellen Prüfung der ausgewählten Lage, wobei die visuelle Prüfung durch das Bild der ausgewählten Lage, das auf der Anzeige angezeigt wird, erleichtert wird, und entweder (i) neu Klassifizieren der ausgewählten Lage auf der Basis der visuellen Prüfung als akzeptabel, wobei die ausgewählte Lage dann der Population von akzeptablen Lagen hinzugefügt wird, oder (ii) Klassifizieren der ausgewählten Lage auf der Basis der visuellen Prüfung als defekt, wobei die ausgewählte Lage dann einer Population von defekten Lagen hinzugefügt wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 5578362 [0005]
US 7027640 [0006]

Claims

Gerät zur Analyse einer Polierschicht eines chemisch-mechanischen Polierkissens, umfassend: ein Magazin zum Halten einer Mehrzahl von polymeren Lagen, wobei jede polymere Lage (i) ein Polymer-Mikroelement-Verbundmaterial umfasst, das ein Polymer und eine Mehrzahl von Mikroelementen umfasst, wobei die Mehrzahl von Mikroelementen in dem Polymer dispergiert ist, und (ii) eine Dicke T_S zwischen einer Durchlassoberfläche und einer Auftreffoberfläche aufweist, wobei die Durchlassoberfläche und die Auftreffoberfläche im Wesentlichen parallel sind, eine Zuführungseinrichtung, eine Lichtquelle, wobei die Lichtquelle einen Strahl mit einem Lumineszenzspektrum emittiert, das eine Emissionspeakwellenlänge von 460 bis 490 nm und eine Halbwertsbreite FWHM von ≤ 50 nm aufweist, einen Lichtdetektor, eine Vorrichtung zur Erfassung von digitalen Bilddaten, die mit dem Lichtdetektor gekoppelt ist, und eine Bilddatenverarbeitungseinheit, die mit der Vorrichtung zur Erfassung von digitalen Bilddaten gekoppelt ist, wobei die Zuführungseinrichtung so ausgebildet ist, dass sie die Mehrzahl von polymeren Lagen aus dem Magazin entnimmt und die Mehrzahl von polymeren Lagen, eine polymere Lage nach der anderen, einer Position zuführt, die zwischen der Lichtquelle und dem Lichtdetektor liegt, wobei der Strahl, der von der Lichtquelle emittiert wird, so ausgerichtet ist, dass er auf die Auftreffoberfläche auftrifft, und wobei der Lichtdetektor so ausgerichtet ist, dass er durchgelassenes Licht von dem Strahl, das durch die Dicke T_S und aus der Durchlassoberfläche heraus durchgelassen worden ist, erfasst, wobei der Lichtdetektor so ausgebildet ist, dass er eine Intensität des durchgelassenen Lichts in ein elektrisches Signal umwandelt, wobei die Vorrichtung zur Erfassung von digitalen Bilddaten, die mit dem Lichtdetektor gekoppelt ist, so ausgebildet ist, dass sie das elektrische Signal von dem Lichtdetektor in ein digitales Signal umwandelt, wobei die Bilddatenverarbeitungseinheit, die mit der Vorrichtung zur Erfassung von digitalen Bilddaten gekoppelt ist, so ausgebildet ist, dass sie das digitale Signal von der Vorrichtung zur Erfassung von digitalen Bilddaten verarbeitet, so dass Makroinhomogenitäten erfasst werden und polymere Lagen entweder als akzeptabel für eine Verwendung als Polierschicht in einem chemisch-mechanischen Polierkissen oder als fehlerverdächtig klassifiziert werden, wobei die Mehrzahl von polymeren Lagen in eine Population von akzeptablen Lagen und eine Population von fehlerverdächtigen Lagen aufgeteilt wird.
Gerät zur Analyse einer Polierschicht eines chemisch-mechanischen Polierkissens nach Anspruch 1, bei dem die Zuführungseinrichtung ferner so ausgebildet ist, dass sie die Mehrzahl von polymeren Lagen zu dem Magazin zurückführt.
Gerät zur Analyse einer Polierschicht eines chemisch-mechanischen Polierkissens nach Anspruch 2, bei dem das Magazin eine Kapazität zum Halten von mindestens 10 polymeren Lagen aufweist.
Gerät zur Analyse einer Polierschicht eines chemisch-mechanischen Polierkissens nach Anspruch 1, das ferner eine Anzeige zum Erleichtern einer visuellen Prüfung der Mehrzahl von polymeren Lagen umfasst.
Verfahren zur Analyse von polymeren Lagen in Bezug auf eine Eignung zur Verwendung als Polierschicht in einem chemisch-mechanischen Polierkissen, umfassend: Bereitstellen einer Mehrzahl von polymeren Lagen, wobei jede polymere Lage (i) ein Polymer-Mikroelement-Verbundmaterial umfasst, das ein Polymer und eine Mehrzahl von Mikroelementen umfasst, wobei die Mehrzahl von Mikroelementen in dem Polymer dispergiert ist, und (ii) eine Dicke T_S zwischen einer Durchlassoberfläche und einer Auftreffoberfläche aufweist, wobei die Durchlassoberfläche und die Auftreffoberfläche im Wesentlichen parallel sind, Bereitstellen eines automatisierten Prüfsystems, umfassend: eine Lichtquelle, wobei die Lichtquelle einen Strahl mit einem Lumineszenzspektrum emittiert, das eine Emissionspeakwellenlänge von 460 bis 490 nm und eine Halbwertsbreite FWHM von ≤ 50 nm aufweist, einen Lichtdetektor, eine Vorrichtung zur Erfassung von digitalen Bilddaten und eine Bilddatenverarbeitungseinheit, Zuführen der Mehrzahl von polymeren Lagen, eine nach der anderen, zwischen die Lichtquelle und den Lichtdetektor, wobei der Strahl, der von der Lichtquelle emittiert wird, so ausgerichtet ist, dass er auf die Auftreffoberfläche auftrifft, und wobei der Lichtdetektor so ausgerichtet ist, dass er durchgelassenes Licht von dem Strahl, das durch die Dicke T_S und aus der Durchlassoberfläche heraus durchgelassen worden ist, erfasst, wobei das durchgelassene Licht mindestens eine erfassbare Eigenschaft aufweist, wobei die mindestens eine erfassbare Eigenschaft eine Intensität des durchgelassenen Lichts umfasst, wobei die Intensität des durchgelassenen Lichts durch den Lichtdetektor in ein elektrisches Signal umgewandelt wird, wobei das elektrische Signal von dem Lichtdetektor durch die Vorrichtung zur Erfassung von digitalen Bilddaten in ein digitales Signal umgewandelt wird und wobei das digitale Signal von der Vorrichtung zur Erfassung von digitalen Bilddaten durch die Bilddatenverarbeitungseinheit verarbeitet wird, wobei die Bilddatenverarbeitungseinheit so ausgebildet ist, dass sie Makroinhomogenitäten erfasst und polymere Lagen entweder als akzeptabel oder als fehlerverdächtig klassifiziert, und wobei die Mehrzahl von polymeren Lagen in eine Population von akzeptablen Lagen und eine Population von fehlerverdächtigen Lagen aufgeteilt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, das ferner das Auswählen einer ausgewählten Lage aus der Population von fehlerverdächtigen Lagen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das automatisierte Prüfsystem ferner eine Anzeige umfasst, wobei ein Bild der ausgewählten Lage auf der Anzeige angezeigt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, ferner umfassend: Durchführen einer visuellen Prüfung der ausgewählten Lage, wobei die visuelle Prüfung durch das Bild der ausgewählten Lage, das auf der Anzeige angezeigt wird, erleichtert wird, und entweder (i) neu Klassifizieren der ausgewählten Lage auf der Basis der visuellen Prüfung als akzeptabel, wobei die ausgewählte Lage dann der Population von akzeptablen Lagen hinzugefügt wird, oder (ii) Klassifizieren der ausgewählten Lage auf der Basis der visuellen Prüfung als defekt, wobei die ausgewählte Lage dann einer Population von defekten Lagen hinzugefügt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, ferner umfassend: Bilden einer Polieroberfläche durch Einbringen mindestens einer Rille in eine akzeptable Lage zur Bildung einer Rillenstruktur, wobei die Rillenstruktur zum Polieren eines Substrats angepasst ist, und Einbeziehen der akzeptablen Lage in das chemisch-mechanische Polierkissen als Polierschicht.