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GEGENSTAND
DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf das Gebiet der Herstellung von Mikrostrukturen, insbesondere
auf ein Werkzeug zum Konditionieren der Oberfläche eines Polierpads in einer
Anordnung zum chemisch-mechanischen Polieren von Substraten.
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BESCHREIBUNG
DES STANDS DER TECHNIK
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In Mikrostrukturen wie z.B. integrierten Schaltkreisen
wird eine große
Anzahl von Elementen wie Transistoren, Kondensatoren und Widerstände auf
einem einzelnen Substrat durch Abscheiden halbleitender, leitender
und isolierender Materialschichten und Bemustern dieser Schichten
durch Fotolithografie und ähnliche
Techniken hergestellt. Die einzelnen Schaltkreiselemente werden
durch Metallleitungen elektrisch miteinander verbunden. Zur Herstellung
dieser Metallleitungen wird ein sogenanntes Zwischenschichtdielektrikum
abgeschieden, in dem anschließend
Kontaktlöcher
und Gräben
ausgebildet werden. Die Kontaktlöcher
und Gräben
werden dann mit einem Metall, z.B. Kupfer, gefüllt, um elektrischen Kontakt
zwischen den Schaltkreiselementen herzustellen. In modernen integrierten
Schaltkreisen müssen
mehrere solche Metallisierungsebenen, die Metallleitungen enthalten, übereinander
gestapelt werden, um die benötigte
Funktionalität
aufrecht zu erhalten. Das wiederholte Bemustern von Materialschichten
erzeugt jedoch eine nicht-planare Oberflächentopografie, die anschließende Bemusterungsprozesse
stören
kann, vor allem solche für
Mikrostrukturen, die Einrichtungen mit minimalen Abmessungen im
Submikronbereich enthalten, wie das bei anspruchsvollen integrierten
Schaltkreisen der Fall ist.
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Es hat sich als notwendig herausgestellt,
die Oberfläche
des Substrats zwischen dem Ausbilden aufeinander folgender Schichten
zu planarisieren. Eine ebene Oberfläche des Substrats ist aus verschiedenen
Gründen
wünschenswert,
unter anderem aufgrund der begrenzten optischen Tiefe des Brennpunkts
in der Fotolithografie, die zum Bemustern der Materialschichten
in Mikrostrukturen verwendet wird. Chemisch-mechanisches Polieren
ist ein adäquater und
weit verbreiteter Prozess zum Erreichen globaler Planarisierung
eines Substrats.
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1 zeigt
eine schematische Skizze einer konventionellen Anordnung 100 zum
chemisch-mechanischen Polieren. Die Anordnung 100 enthält einen
Polierteller 101, auf dem ein Polierpad 102 befestigt
ist. Häufig
bestehen Polierpads aus einem Polymermaterial mit zellularer Mikrostruktur,
das viele Hohlräume
enthält,
wie z.B. Polyurethan. Ein Polierkopf 130 umfasst ein Gehäuse 104 und
einen Substrathalter 105 zum Aufnehmen und Festhalten eines Substrats 103.
Der Polierkopf 130 ist mit einer Antriebsvorrichtung 106 gekoppelt.
Weiterhin umfasst die Anordnung 100 eine Poliermittelzufuhr 112 und ein
Konditionierwerkzeug 131. Das Konditionierwerkzeug 131 weist
einen Konditionierkopf 107 und ein Konditionierpad 108 auf,
das am Konditionierkopf 107 befestigt ist. Der Konditionierkopf 107 ist
mit einer Antriebsvorrichtung 109 gekoppelt.
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Im Betrieb rotiert der Polierteller 101.
Die Poliermittelzufuhr 112 führt der Oberfläche des
Poliertellers 102 Poliermittel zu, das dort durch Zentrifugalkräfte verteilt
wird. Das Poliermittel enthält
eine chemische Verbindung, die mit dem Material oder den Materialien
auf der Oberfläche
des Substrats 103 reagiert. Das Reaktionsprodukt wird durch
Schleifmittel, die im Poliermittel und/oder im Polierpad 102 enthalten
sind, entfernt. Der Polierkopf 130, und damit auch das
Substrat 103, wird durch die Antriebsvorrichtung 106 gedreht,
um die Auswirkungen unterschiedlicher Winkelgeschwindigkeiten von
Teilen des Polierpads 102 bei verschiedenen Radien im Wesentlichen
auszugleichen. In fortgeschrittenen Anordnungen 100 wird
der rotierende Polierkopf 130 zusätzlich über das Polierpad 102 bewegt,
um die Relativbewegung zwischen dem Substrat 103 und dem Polierpad 102 weiter
zu verbessern und die Ausnützung
des Pads zu maximieren. Die Antriebsvorrichtung 109 dreht
den Konditionierkopf 107 und damit auch das an ihm befestigte
Konditionierpad 108. Das Konditionierpad 108 kann
eine Schleifmittelkomponente wie z.B. Diamanten, die in eine Matrix
eingebettet sind, aufweisen. Dadurch wird die Oberfläche des
Polierpads 102 abgeschliffen und verdichtetes Poliermittel
wird ebenso aus Hohlräumen
im porösen Polierpad 102 entfernt
wie Teilchen, die von der Oberfläche
des Substrats abpoliert wurden. Dieser Vorgang wird als Konditionierung
bezeichnet.
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Ohne Konditionierung würden verdichtetes Poliermittel
und vom Substrat 103 abgeschliffene Teilchen Poren im Polierpad 102 verstopfen.
Dadurch würde
das Polierpad 102 sein Absorptionsvermögen verlieren, so dass der
größte Teil
des Poliermittels zu schnell vom Polierpad 102 abfließen würde. Aufgrund
dieser zunehmenden Schädigung
des Polierpads 102 würde
die Abtragleistung während des
Poliervorgangs stetig abnehmen.
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Die Konditionierung kann nach dem
Polieren eines oder mehrerer Substrate 103 durchgeführt werden.
Das führt
jedoch zu signifikanten Schwankungen der Abtragleistung, die von
dem Unterschied zwischen der nachbearbeiteten Oberfläche eines
frisch konditionierten Polierpads 102 und der aufgebrauchten
Oberfläche,
die unmittelbar vor dem Konditionieren vorhanden ist, herrühren. Alternativ
kann das Konditionierwerkzeug 131 fortlaufend Kontakt mit dem
Polierpad 102 haben, während
das Substrat 103 poliert wird. So wird eine gleichmäßigere Abtragrate des
Substratmaterials erreicht.
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Verschiedene Ausführungen chemisch-mechanischer
Poliergeräte
sind in der Technik bekannt. Zum Beispiel kann der rotierende Polierteller 101 durch
ein Endlosband ersetzt werden, das durch Rollen gespannt wird und
sieh mit hoher Geschwindigkeit bewegt, oder das Poliermittel kann
durch das Polierpad 102 hindurch injiziert werden, um das
Poliermittel direkt an die Grenzfläche zwischen dem Polierpad 102 und
dem Substrat 103 zu bringen.
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Ein Problem, das bei konventionellen
Anordnungen zum chemisch-mechanischen Polieren auftritt ist, dass
Konditionierpads Verschleißteile
sind, die üblicherweise
Lebensdauern von weniger als 2000 Substraten haben. Deshalb sind
Konditionierpads teure Verschleißteile, deren Preis wesentlich
zu den Betriebskosten eines chemischmechanischen Poliergeräts beiträgt.
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Ein weiteres Problem, das bei konventionellen
Anordnungen zum chemischmechanischen Polieren auftritt ist, dass
Konditionierpads, die Diamanten enthalten, dazu neigen, einzelne
Diamanten zu verlieren, die dann beträchtliche Kratzer auf der Oberfläche des
polierten Substrats verursachen können. Abhängig von der Art der Polieranordnung
und deren Kontrollstrategie kann eine große Anzahl von Substraten betroffen
sein, bis das Problem entweder entdeckt und durch Auswechseln des
Pads be seitigt oder der Diamant durch das Konditionieren des Pads entfernt
wird. Das kann zu hohen Kosten aufgrund verkratzter Substrate führen.
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Im Hinblick auf die oben erwähnten Probleme
besteht ein Bedarf für
eine Anordnung zum chemisch-mechanischen Polieren, die ein verbessertes Konditionierwerkzeug
aufweist.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst eine Anordnung zum chemisch-mechanischen
Polieren ein Polierpad und ein Konditionierwerkzeug, das dafür ausgelegt
ist, einen Fluidstrahl auf das Polierpad zu richten.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren chemisch-mechanisches
Polieren mit einem Polierpad und Richten eines Hochdruckfluidstrahls
auf das Polierpad um einen Oberflächenbereich des Polierpads zu
konditionieren.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Weitere Vorteile, Ziele und Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung sind in den beigefügten Patentansprüchen definiert
und werden mit der folgenden detaillierten Beschreibung offenbarer, wenn
diese mit Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen verwendet wird; es zeigen
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1 eine
Skizze einer konventionellen Anordnung zum chemisch-mechanischen
Polieren;
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2a eine
Skizze einer Anordnung zum chemisch-mechanischen Polieren gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2b eine
Skizze eines Konditionierwerkzeugs in einer Anordnung zum chemischmechanischen
Polieren gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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3 eine
Skizze einer Anordnung zum chemisch-mechanischen Polieren gemäß noch einer weiteren
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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4 eine
Skizze eines Konditionierwerkzeugs in einer Anordnung zum chemischmechanischen
Polieren gemäß noch einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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5 eine
Skizze eines Konditionierwerkzeugs in einer Anordnung zum chemischmechanischen
Polieren gemäß noch einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung; und
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6 eine
Skizze einer Anordnung zum chemisch-mechanischen Polieren gemäß noch einer weiteren
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Obwohl die vorliegende Erfindung
mit Bezug auf die in der folgenden detaillierten Beschreibung und
in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen beschrieben wird,
sollte verstanden werden, dass die folgende detaillierte Beschreibung
und die Zeichnungen nicht beabsichtigen, die vorliegende Erfindung
auf die offenbarten speziellen veranschaulichenden Ausführungsformen
zu beschränken;
vielmehr dienen die beschriebenen veranschaulichenden Ausführungsformen
lediglich als Beispiele für
die verschiedenen Aspekte der vorliegenden Erfindung, deren Umfang
in den beigefügten
Patentansprüchen definiert
wird.
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Eine Anordnung zum chemisch-mechanischen
Polieren gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst ein Konditionierwerkzeug, das dafür ausgelegt
ist, einen oder mehrere Fluidstrahlen auf das Polierpad zu richten.
So wird ein mechanischer Krafteintrag in das Polierpad erreicht,
der dazu führt,
dass verdichtetes Poliermittel und vom Substrat abgeschliffene Teilchen
wie gewünscht
vom Polierpad entfernt werden und das Absorptionsvermögen des
Polierpads wieder hergestellt wird.
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2a zeigt
eine schematische Seitenansicht einer Anordnung 200 zum
chemischmechanischen Polieren gemäß einer veranschaulichenden Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Die Anordnung 200 umfasst einen
Polierteller 201, ein Polierpad 202, einen Polierkopf 230,
eine Antriebsvorrichtung 206, eine Poliermittelzufuhr 212 und
ein Konditionierwerkzeug 231. Der Polierkopf 230 umfasst
ein Substrat 203, einen Substrathalter 205, und ein
Gehäuse 204.
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Das Konditionierwerkzeug 231 umfasst
eine Hochdruckfluidzufuhr 213, eine bewegliche Halterung 214 und
eine Düse 215.
Die Hochdruckfluidzufuhr 213 kann wohlbekannte Mittel zum
Erzeugen von Fluiden unter hohem Druck enthalten wie z.B. eine Pumpe
oder eine Flasche mit komprimiertem Gas, sowie wohlbekannte Mittel
zum Zuführen
des Fluids zur Düse 215 und
zum Steuern des Fluidflusses wie Röhren und Ventile. Die bewegliche
Halterung 214 ist mit einem Antriebsgerät 217 verbunden, das
dafür ausgelegt
ist, die bewegliche Halterung 214 zu bewegen.
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Im Betrieb rotieren der Polierteller 201 und der
Polierkopf 230 und die Poliermittelzufuhr 212 führt dem
Polierpad 202 Poliermittel zu, wo es durch Zentrifugalkräfte verteilt
wird: Vor und/oder während und/oder
nach dem Polieren eines Substrats führt die Hochdruckfluidzufuhr 213 ein
Fluid, das unter hohen Druck steht, der Düse 215 zu. Während das
Fluid durch die Düse 215 austritt,
nimmt der Druck des Fluids ab. Dadurch wird elastische Energie freigesetzt, das
Fluid auf hohe Geschwindigkeit beschleunigt und ein Fluidstrahl 216 ausgebildet,
der auf dem Polierpad 202 auftrifft.
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2b zeigt
eine schematische perspektivische Ansicht des Konditionierwerkzeugs 231;
der Einfachheit halber wurden in den 2a und 2b gleiche Bezugszeichen
verwendet.
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Der Fluidstrahl 216 kann
unter einem ungefähr
rechten Winkel auf das Polierpad 202 auftreffen. In anderen
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung trifft der Fluidstrahl 216 geneigt
auf das Polierpad 202 auf.
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Wenn der Fluidstrahl 216 auf
dem Polierpad 202 auftrifft, wird das Fluid gebremst und übt eine Kraft
auf einen Teil des Polierpads 202 aus, so dass verdichtetes
Poliermittel und vom Substrat abgeschliffene Teilchen aus Hohlräumen im
porösen
Padmaterial entfernt werden. Ein Fluidstrahl 216 mit hoher
Geschwindigkeit kann auch das Padmaterial selbst abschleifen.
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In einer Ausführungsform kann der Fluidstrahl 216 eine
im Wesentlichen zylindrische Form haben. Er kann einen Radius haben,
der klein im Vergleich zum Radius des Polierpads 202 ist.
Selbstverständlich
sind auch andere Formen oder Konfigurationen des Fluidstrahls 216 möglich.
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Das Konditionierwerkzeug 231 enthält ein mit
der beweglichen Halterung 214 verbundenes Antriebsgerät 217,
das die bewegliche Halterung 214 um eine Achse drehen kann,
die im Wesentlichen senkrecht zur Oberfläche des Polierpads 202 ist.
Dadurch bewegen sich die Düse 215 und
der Fluidstrahl 216 in einer Ebene, die im Wesentlichen
parallel zur Oberfläche
des Polierpads ist, so dass ein konstanter Abstand zwischen der
Düse 215 und
dem Polierpad 202 sichergestellt ist.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindungumfasst
das Antriebsgerät 217 einen
Servomotor, der von einem Mikroprozessor abgestimmt auf die Rotation
des Poliertellers 201 gesteuert wird.
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Das Antriebsgerät 217 ist dafür ausgelegt, den
Drehsinn der beweglichen Halterung 214 zu ändern, wenn
sich der Fluidstrahl 216 dem Rand des Polierpads 202 nähert, um
sicher zu stellen, dass der Fluidstrahl 216 auf dem Polierpad 202 auftrifft.
Deshalb pendelt der Fluidstrahl 216 in einer hin- und hergerichteten
Kreisbewegung über
dem Polierpad 202.
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Bewegen des Fluidstrahls 216 über dem
rotierenden Polierpad 202 ermöglicht eine im Wesentlichen
gleichmäßige Konditionierung
der Oberfläche des
Polierpads 202 mit einem Fluidstrahl 216, der
einen Durchmesser hat, der klein im Vergleich zum Radius des Polierpads 202 ist,
wenn die Drehfrequenz des Poliertellers 201 und die Frequenz
der Pendelbewegung des Fluidstrahls 216 aufeinander abgestimmt
sind. Die Bewegung des Fluidstrahls 216 relativ zum Polierpad 202 kann
vorteilhafterweise so gesteuert werden, dass vermieden wird, dass
Teile des Polierpads 202 häufig dem Fluidstrahl 216 ausgesetzt
sind, während
andere Teile des Polierpads 202 dem Fluidstrahl 216 selten
oder nie ausgesetzt sind. In einer Ausführungsform kann das erreicht
werden, wenn die Bewe gung des Fluidstrahls 216 so gesteuert
wird, dass sie langsam genug ist, dass sich der Fluidstrahl 216 während einer
Umdrehung des Poliertellers 201 über eine Strecke bewegt, die
kleiner als der oder gleich dem Durchmesser des Fluidstrahls 216 ist.
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In anderen Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung ist das Verhältnis
zwischen der Frequenz der Pendelbewegung des Fluidstrahls 216 und
der Drehfrequenz des Poliertellers 201 ein Verhältnis a/b
von Zahlen a, b, wobei a kein ganzzahliges Vielfaches von b ist.
Dann wiederholt sich die Bewegung des Fluidstrahls 216 relativ
zum Polierpad 202 nach b Umdrehungen des Poliertellers 201.
In einer bestimmten Ausführungsform
ist b größer als
der oder gleich dem Verhältnis
zwischen dem Radius des Polierpads 202 und dem Durchmesser
des Fluidstrahls 216.
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Die Winkelgeschwindigkeit der Kreisbewegung
des Fluidstrahls 216 muss nicht konstant sein; es kann
wünschenswert
sein, den Fluidstrahl 216 schneller zu bewegen, wenn er
auf einen Punkt nahe dem Mittelpunkt des Polierpads 202 auftrifft,
und langsamer, wenn er auf einen Punkt nahe dem Rand des Polierpads 202 auftrifft.
Dadurch wird erreicht, dass die Oberfläche des Polierpads 202 dem
Fluidstrahl 216 gleichmäßiger ausgesetzt
ist.
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In anderen Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung führt
die bewegliche Halterung 214 eine Kreisbewegung in einer
Richtung über
dem Polierpad 202 aus. Das Antriebsgerät kann über der Oberfläche des
Polierpads 202 vorgesehen sein, ähnlich wie die in 1 gezeigte Antriebsvorrichtung 109,
und die Abmessungen der beweglichen Halterung 214 werden
so gewählt,
dass der Fluidstrahl 216 immer auf dem Polierpad 202 auftrifft,
während
die bewegliche Halterung 214 eine vollständige Umdrehung
ausführt.
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Wenn es gewünscht wird, kann das Konditionieren
des Polierpads 202 kontinuierlich oder mit Unterbrechungen
durchgeführt
werden, während
das Substrat 203 poliert wird. Hierfür ist in einer Ausführungsform
die Hochdruckfluidzufuhr 213 dafür ausgelegt, einen oder mehrere
Gasstrahlen unter hohem Druck als Fluidjets 216 zuzuführen. Mit
dieser Anordnung kann eine Verdünnung
und/oder chemische Veränderung
des Poliermittels im Wesentlichen vermieden werden. Geeignete Gase
können,
ohne die vorliegende Er findung einzuschränken, beispielsweise Luft,
Stickstoff, Kohlendioxid oder ein Edelgas umfassen.
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Alternativ können das Polieren und das Konditionieren
abwechselnd durchgeführt
werden. Beispielsweise kann das Konditionieren durchgeführt werden,
nachdem ein oder mehrere Substrate poliert wurden.
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Der Fluidstrahl 216 kann
Wasser enthalten, wobei z.B. ultrareines Wasser vorgesehen sein
kann. In anderen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung kann der Fluidstrahl 216 eine
andere Flüssigkeit
enthalten, z.B. ein organisches Lösungsmittel. Der Fluidstrahl 216 kann
auch eine Mischung aus einer Flüssigkeit
und einem Gas enthalten. Der Fluidstrahl 216 kann auch
Schleifteilchen enthalten, die die Oberfläche des Polierpads 202 abschleifen.
Konditionieren mit einem Fluidstrahl 216, der Schleifteilchen
enthält,
und Polieren des Substrats 203 können vorzugsweise abwechselnd
ausgeführt
werden, um zu vermeiden, dass das Substrat 203 durch Schleifteilchen,
die auf dem Polierpad verbleiben, verkratzt wird.
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Die Hochdruckfluidzufuhr kann dafür ausgelegt
sein, der Düse 215 verschiedene
Fluide zuzuführen.
In einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird das Polierpad 202 mit einem
Fluidstrahl, der aus reinem Wasser besteht, konditioniert, während ein
Substrat 203 poliert wird. Nach dem Polieren eines oder
mehrerer Substrate wird mit einem Fluidstrahl 216, der
Schleifteilchen enthält,
konditioniert.
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3 zeigt
eine schematische Seitenansicht einer Anordnung 300 zum chemischmechanischen Polieren
gemäß einer
anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Die Anordnung 300 umfasst einen
Polierteller 301, ein Polierpad 302, einen Polierkopf 330,
eine Antriebsvorrichtung 306, eine Poliermittelzufuhr 312 und
ein Konditionierwerkzeug 331. Der Polierkopf 330 umfasst
ein Substrat 303, einen Substrathalter 305 und
ein Gehäuse 304.
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Das Konditionierwerkzeug 331 umfasst
eine Hochdruckfluidzufuhr 313, eine bewegliche Halterung 314,
eine Düse 315 und
ein Antriebsgerät 317. Die
Hochdruckfluidzufuhr 313 ist dafür ausgelegt, der Düse 315 ein
Fluid unter hohem Druck zuzuführen, so
dass ein Fluidstrahl 316 entsteht. Das Antriebsgerät 317 ist
dafür ausgelegt,
die bewegliche Halterung 314 in einer radialen Richtung
des Poliertellers 301 hin und her zu bewegen.
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Im Betrieb pendelt der Fluidstrahl 316 in
einer hin und her gerichteten geradlinigen Bewegung über dem
Polierpad 302. Ähnlich
wie in der mit Bezug auf die 2a und 2b beschriebenen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung sind die Frequenz der Pendelbewegung
des Fluidstrahls 316 und die Drehfrequenz des Poliertellers 301 so
aufeinander abgestimmt, dass eine im Wesentlichen gleichmäßige Konditionierung
der Oberfläche
des Polierpads 302 erreicht wird.
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Vorteilhafterweise benötigt das
Konditionierwerkzeug 331, wo der Fluidstrahl 316 eine
geradlinige Bewegung ausführt,
weniger freien Platz über dem
Polierpad 302 als beispielsweise das Konditionierwerkzeug 231,
wo der Fluidstrahl 216 eine Kreisbewegung ausführt.
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4 zeigt
eine schematische perspektivische Ansicht eines Konditionierwerkzeugs 431 in
einer Anordnung zum chemisch-mechanischen Polieren gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Das Konditionierwerkzeug 431 enthält eine
Hochdruckfluidzufuhr 413, eine bewegliche Halterung 414 und
ein Antriebsgerät 417.
An der beweglichen Halterung 414 sind mehrere Düsen 415, 418, 420 befestigt.
Im Betrieb strömt
ein Fluid durch die Düsen 415, 418, 420,
so dass mehrere Fluidstrahlen 416, 419, 421 entstehen.
Diese Fluidstrahlen 416, 419, 421 sind
auf das Polierpad (nicht gezeigt) gerichtet. Das Antriebsgerät 417 ist
dafür ausgelegt,
die bewegliche Halterung 414 um eine zur Oberfläche des Polierpads im Wesentlichen
senkrechte Achse zu drehen, so dass die Fluidstrahlen 416, 419, 421 und
die Düsen 415, 418, 420 eine
hin und her gerichtete Kreisbewegung in einer zur Oberfläche des
Polierpads im Wesentlichen parallelen Ebene ausführen. Die Richtung der Fluidstrahlen 416, 419, 421 kann
senkrecht zu dieser Ebene sein.
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Ein Vorteil eines Konditionierwerkzeugs 431, das
dafür ausgelegt
ist, mehrere Fluidstrahlen 416, 419, 421 auf
das Polierpad zu richten ist, dass im Vergleich zu einem Konditionierwerkzeug
mit nur einem Fluidstrahl die bewegliche Halterung 414 nur
um einen kleineren Winkel geschwenkt werden muss, um die gesamte
Oberfläche
des Polierpads zu konditionieren. Dadurch benötigt das Konditionierwerkzeug 431 weniger freien
Platz über
dem Polierpad. Ein weiterer Vorteil des Konditionierwerkzeugs 431, das
mit Bezug auf 4 beschrieben
wurde ist, dass der Krafteintrag in das Polierpad gleichmäßiger über die
Fläche
des Polierpads verteilt wird.
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In einer weiteren Ausführungsform
ist das Antriebsgerät 417 dafür ausgelegt,
die bewegliche Halterung 414 in einer hin und her gerichteten
geradlinigen Bewegung zu bewegen, ähnlich wie in der mit Bezug
auf 3 beschriebenen
Ausführungsform.
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In anderen Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung kann die Anordnung zum chemisch-mechanischen Polieren 400 mehrere
Düsen umfassen,
die an mehreren beweglichen Halterungen, die von mehreren Antriebsgeräten (nicht
gezeigt) unabhängig
voneinander bewegt werden können,
befestigt sind, um mehrere Fluidstrahlen zu erzeugen.
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5 zeigt
ein Konditionierwerkzeug 531 in einer Anordnung zum chemischmechanischen
Polieren gemäß weiteren
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung. Das Konditionierwerkzeug 531 umfasst
eine Düse 515,
die an einer Halterung 514 befestigt ist. Im Betrieb führt eine
Hochdruckfluidzufuhr 51.3 der Düse 515 ein Fluid unter
hohem Druck zu. Eine Öffnung
der Düse 515 hat
eine längliche Form,
so dass aus ihr ein linienförmiger
Fluidstrahl 516 ausströmt.
Die Form des Fluidstrahls 516 kann durch einen ersten Durchmesser
d1 in Querrichtung und einen zweiten Durchmesser
d2 in Längsrichtung charakterisiert
werden, wobei d2 > d1. In einer
Ausführungsform
ist d2 gleich dem Radius des verwendeten
Polierpads. Dann kann die gesamte Oberfläche des rotierenden Polierpads
konditioniert werden, ohne dass der Fluidstrahl 516 bewegt
werden muss. Dadurch kann die Anzahl beweglicher Teile reduziert werden.
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Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung wird mit Bezug auf 6 beschrieben. Eine
Anordnung 600 zum chemisch-mechanischen Polieren umfasst
ein Polierpad 602, das auf einem Polierteller 601 befestigt
ist, der im Betrieb rotiert. Weiterhin umfasst die Anordnung 600 eine
Poliermittelzufuhr 612 und einen Polierkopf 630,
der ein Substrat 603, einen Substrathalter 605 und
ein Gehäuse 604 aufweist.
Im Betrieb der Anordnung 600 dreht eine Antriebsvorrichtung 606 den
Polierkopf 630. Mehrere Düsen 615, 618 sind
am Polierkopf 630 befestigt. Eine Hochdruckfluidzufuhr 613 führt den
Düsen 615, 618 ein
Fluid unter hohem Druck zu, so dass Fluidstrahlen 616, 619 entstehen,
die auf die Oberfläche
des Polierpads 602 gerichtet sind. Die Hochdruckfluidzufuhr 613 und
die Düsen 615, 618 zusammen
bilden ein Konditionierwerkzeug, das am Polierkopf 630 befestigt
ist.
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Während
sich der Polierkopf 630 und der Polierteller 601 drehen,
werden die Fluidstrahlen 616, 619 über die
Oberfläche
des Polierpads 602 bewegt. In dieser Ausführungsform
wird die Rotation des Polierkopfs 630 vorteilhafterweise
zum Bewegen der Fluidstrahlen 616, 619 genützt, so
dass für
das Konditionierwerkzeug kein zusätzliches Antriebsgerät benötigt wird.
Ein weiterer Vorteil dieser Ausführungsform
ist, dass die Oberfläche
des Polierpads unmittelbar bevor sie dem Substrat 603 begegnet konditioniert
wird, so dass sicher gestellt wird, dass zum Polieren des Substrats 603 eine
frisch konditionierte Polierpadoberfläche verwendet wird.
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In einer Ausführungsform sind die Drehfrequenz
des Poliertellers 601 und die des Polierkopfs 630 aufeinander
abgestimmt, sodass ein im Wesentlichen gleichmäßiges Konditionieren des Polierpads 602 sichergestellt
wird.
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In anderen Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung sind die Düsen 615, 618 so
um den Polierkopf 630 herum angeordnet, dass sie eine im
Wesentlichen ringförmige
Düsenanordnung
bilden. In einer weiteren Ausführungsform
können
eine oder mehrere der Düsen 615, 618 eine
gebogene Form haben, so dass ein gebogener linienförmiger Fluidstrahl
entsteht oder, in noch einer weiteren Ausführungsform, können die
mehreren gebogenen Düsen
durch eine einzige im Wesentlichen ringförmige Düse ersetzt werden. Im Betrieb
wird den Düsen 615, 618 ein
Fluid unter hohem Druck zugeführt,
so dass ein Fluidstrahl um den Polierkopf herum erzeugt wird.
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In den oben beschriebenen Ausführungsformen
kann es vorteilhaft sein, ein Fluid zu verwenden, das die Chemie
des Poliermittels im Wesentlichen erhält, d.h., das Fluid kann ein
Gas sein, oder ein chemisches Reagens kann zusammen mit dem Fluidstrahl
zugeführt
werden.
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In einer Anordnung zum chemisch-mechanischen
Polieren gemäß der vorliegenden
Erfindung können
der Druck des Fluids, das einer Düse zugeführt wird, die Größe einer Öffnung der
Düse, und
der Winkel, unter dem ein Fluidstrahl auf dem Polierpad auftrifft, an
die spezielle Anwendung und an das verwendete Padmaterial angepasst
werden. Die einzelnen Düsen
in einem Konditionierwerkzeug mit mehreren Düsen können unterschiedliche Durchmesser haben
und die einzelnen Fluidstrahlen können unter verschiedenen Winkeln
auf die Oberfläche
des Polierpads auftreffen. Die einzelnen Fluidstrahlen können verschiedene
Fluide enthalten.
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Eine Strahlbewegungseinheit zum Bewegen eines
oder mehrerer Fluidstrahlen über
die Oberfläche
eines Polierpads muss nicht, wie in den oben beschriebenen Ausführungsformen,
eine bewegliche Halterung umfassen. In anderen Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung kann die Position, an der ein Fluidstrahl
auf dem Polierpad auftrifft dadurch gesteuert werden, dass eine
Richtung des Fluidstrahls durch Schwenken einer ortsfesten Düse geändert wird.
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In weiteren Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung sind eine oder mehrere schwenkbare Düsen an einer beweglichen Halterung
befestigt, die mit einem Antriebsgerät gekoppelt sein kann. Damit
kann sowohl der Winkel, unter dem der eine oder die mehreren Fluidstrahlen,
die von der Düse oder
den Düsen
ausströmen,
auf dem Polierpad auftrifft oder auftreffen, als auch die Position,
an der der Strahl oder die Strahlen auftrifft oder auftreffen, verändert werden.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht
auf Anordnungen zum chemisch-mechanischen Polieren, die einen rotierenden
Polierteller und eine Poliermittelzufuhr enthalten, wie in den 1, 2a, 3 und 6 gezeigt, beschränkt. Konditionierwerkzeuge,
die dafür ausgelegt
sind, einen Fluidstrahl auf die Oberfläche eines Polierpads zu richten;
können
auch in einem Sequential linear polisher, der ein Polierpad, das
an einem Endlosband befestigt ist, das von Rollen auf Spannung gehalten
wird umfasst, wobei sich dieser Endlosgurt mit hoher Geschwindigkeit
bewegt, verwendet werden. Anstatt dass eine Poliermittelzufuhr über dem
Polierpad, wie in den 1, 2a, 3 und 6 gezeigt,
verwendet wird, kann das Poliermittel auch direkt der Grenzfläche zwischen
einem Polierpad und einem polierten Substrat zugeführt werden,
indem es durch das Polierpad hindurch injiziert wird.
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Weitere Modifikationen und Variationen
der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann angesichts dieser
Beschreibung offenkundig. Folglich ist diese Beschreibung als lediglich
illustrativ gedacht und dient dem Zweck, dem Fachmann die allgemeine Art
und Weise des Ausführens
der vorliegenden Erfindung zu vermitteln. Die Formen der Erfindung,
die hier gezeigt und beschrieben sind, sind als die gegenwärtig bevorzugten
Ausführungsformen
aufzufassen.