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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Polierkissen,
die für
das Erzeugen einer glatten, planaren Oberfläche auf einem breiten Spektrum
von Gegenständen
wie zum Beispiel Glas, Halbleitern, Kunststoffen und Polymeren,
Metallen, Dielektrika und magnetischer Materialien verwendet werden.
Im Besonderen bezieht sich die vorliegende Erfindung auf die Materialanordnung
jener Kissen und auf Verfahren, diese herzustellen und zu verwenden.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf einen Gegenstand
der Herstellung, der besonders dazu nützlich ist, eine Oberfläche zu polieren
oder zu planarisieren, wie zum Beispiel diejenige, die bei der Herstellung
von integrierten Schaltungen und MEM Vorrichtungen Verwendung findet.
Außerdem
ist die vorliegende Erfindung besonders nützlich dafür, Metalle und Dielektrika
zu polieren oder zu planarisieren wie zum Beispiel jene, die in
Verbindungsanordnungen in Vorrichtungen aus integrierten Schaltkreisen
verwendet werden, wie zum Beispiel Halbleiterwafern, die Kupfer
damaszinierte und zweifach damaszinierte Eigenschaften aufweisen.
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Hintergrund
der Erfindung
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Bei
der Herstellung von Optiken, Magnetplatten, Kleinstgeräten und
besonders bei Vorrichtungen aus integrierten Halbleiterschaltkreisen
gibt es den Wunsch, chemische mechanische Planarisierungs- (CMP)
Arbeitsgänge
auszuführen.
Im Besonderen wer den integrierte Schaltungen in der Form von mehrstufigen
Strukturen auf Halbleiterwafersubstraten hergestellt. Auf Substratebene
werden Transistoranordnungen ausgeformt, die Diffusionsregionen
aufweisen. In anschließenden
Ebenen werden Metallisierungsleitungen zur Verbindung ausgeformt
und mit den Transistoranordnungen elektrisch verbunden, um die gewünschte funktionelle Vorrichtung
zu definieren. Wie gut bekannt ist, werden bemusterte leitfähige Schichten
von anderen leitfähigen Schichten
durch dielektrische Materialien wie zum Beispiel Siliziumdioxid
isoliert. Traditionell schließen
geeignete Metallschichten Aluminium und seine Legierungen ein wie
auch Wolfram und die zugehörigen
Grenz- und Trägerschichten
für jedes
von diesen. In der kürzeren
Vergangenheit hat sich die Cu Metallisierung zusammen mit zugehöriger Grenzschicht,
Trägerschicht
und Passivierungsschicht herausgebildet und wird rasch zur Führenden
der Wahlmöglichkeiten
bei der Herstellung von fortschrittlichen Vorrichtungen. Ebenso
sind Isoliermaterialien mit traditionellem Siliziumdioxid entstanden,
die in zweiter Reihe hinter fortschrittlicheren Materialien mit
niedrigerer dielektrischer Leitfähigkeit
stehen. Ein dominierender Trend innerhalb dieses technologischen Fortschritts
ist die Hinwendung zu kleineren und immer kleineren Transistoreigenschaften
und zu immer weiter reichender Schichtung von vielschichtig angelegter
Metallisierung, die erforderlich ist, um eine Transistorebene mit
höherer
Packungsdichte zu verbinden.
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Während die
Anordnungen schrumpfen, werden sowohl die Anforderungen an die Lithographie
als auch die Erfordernisse von vielen der weiteren Verarbeitungsschritte
strenger. Die Fähigkeit,
mehr Metallisierungsebenen und die zugehörigen dielektrische Schichten
zu schaffen, erfordert zunehmend planarere Oberflächen. Ohne
eine Planarisierung wird die Herstellung von weiteren Metallisierungsschichten
aufgrund der Schwankungen in der Oberflächentopographie beträchtlich
schwieriger. CMP hat sich als ein dominierendes Planarisierungsverfahren
in der fortschrittlichen Mikroelektronik herausgebildet und wird
sowohl für
die Planarisierung von Metall als auch der dielektrischen Schichten
verwendet. Weiterhin war der Ansatz zur Damaszenisierung mit eingelegtem
Metall, der zu einem großen
Teil auf Grund des CMP Verfahrens erreicht worden ist, ein dominierender
Ansatz zur Ausformung von zusammen geschalteten Anordnungen und
um verbessertes Schaltungsverhalten, Herstellbarkeit in Fertigungslinien
und verbesserte Ausbeuten der Fertigungslinien und der Vorrichtungen
selbst zu ermöglichen.
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CMP
weist die Fähigkeit
dazu auf, eine bedeutsame Planarisierungseffizienz über viele
Größenordnungen
der Längenskala
hinweg zu erreichen. Im Falle der fortschrittlichsten Technologien
im Waferbereich werden Wafer mit 300 mm im Durchmesser poliert.
Die Planarisierung, die bei dieser Längenskalierung erreicht wird,
wird im Allgemeinen als die „within-wafer-nonuniformity" oder die „across-wafer-nonuniformity" bezeichnet (Ungleichförmigkeit
innerhalb eines Halbleiterwafers oder über diesen hinweg). Am entgegen
gesetzten Ende des Spektrums muss CMP die Fähigkeit zur Planarisierung
in der atomaren Skalierung oder der Angstrom Längenskala zur Verfügung stellen
und wird im Allgemeinen als „Oberflächenrauheit" bezeichnet. Leistungsfähigkeit
im Bereich der mittleren Längenskala
ist ebenfalls erforderlich. Daher muss die Planarisierung über viele
Größenordnungen
der Längenskala
hinweg erreicht werden, und CMP hat sich in dieser Beziehung als
die dominierende Technik herausgebildet.
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Von
einer chemischen mechanischen Planarisierungs- (CMP) Vorrichtung
wird typischerweise Gebrauch gemacht, um wie oben beschrieben einen
Wafer zu polieren. Eine CMP Vorrichtung schließt typischerweise Vorrichtungsbestandteile
für das
Behandeln und das Polieren der Oberfläche eines Wafers ein. Modernere
Vorrichtungen beinhalten auch Module, um eine Reinigung der Waferoberflächen nach
dem CMP auszuführen.
Im Zuge des CMP Verfahrens wird ein Wafer typischerweise in Gegenwart
einer fortlaufend zugeführten
Polierflüssigkeit
gegen eine polierende Oberfläche
(Polierkissen) gepresst und die seitliche Bewegung einer polierenden
Oberfläche
in Bezug auf die Waferoberfläche überträgt mechanische
Energie, die in Verbindung mit der chemischen Beschaffenheit der
Flüssigkeit
wirkt, um das Entfernen der Oberfläche zu bewirken. Anordnungen
von CMP Anlagen weisen rotierende, kreisförmige wie auch lineare Bewegungen
der Vorrichtung auf. Maschinenkonfigurationen, die andere Bewegungen
nutzen, sind ebenfalls praktikabel. Ein gut konstruiertes CMP Verfahren
nutzt die Verbrauchsgüter
(Kissen, Polierschlamm, usw.) und Verfahrensrezepturen auf einer
bestimmten Plattform, um ein allgemeines CMP Verfahren zu erreichen.
Die Anwendung dieses Verfahrenes erreicht das bevorzugte Entfernen
von vorstehenden Oberflächenmerkmalen
und das bevorzugte Nichtentfernen von vertieften Merkmalen und auf
diese Weise werden die Glättung
von Oberflächen
und die Planarisierung erreicht. Das relative Ausmaß des Entfernens
von vorstehenden gegenüber
dem von vertieften Merkmalen bestimmt die Effizienz der Planarisierung.
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Die
Polierflüssigkeit,
auf die weiter oben verwiesen wurde, wird typischerweise mit Schleifmittel
versetzt und wird in solchen Fällen
als Schlamm bezeichnet. In der Abwesenheit jeglichen Schleifmittels
ist die Polierflüssigkeit
auch einfach als eine reaktive Flüssigkeit oder ein schleifmittelfreier
Schlamm bezeichnet worden. Im Allgemeinen kann der Schlamm als eine
Polierflüssigkeit
betrachtet werden, zu der eine chemische Mischung mit einem Maß an Schleifmittel
zugesetzt ist. Die chemische Mischung kann einen breiten Bereich von
chemischen Bestandteilen einschließlich, aber nicht beschränkt auf
chemische Liganden, Chelat bildendes und Komplex bildendes Agens,
Korrosion hemmende Stoffe, pH-Wert anpassendes Säuren und Basen, pH-Puffer und
oberflächenaktive
Stoffe umfassen. Schleifmittel können
aus einem breiten Bereich von Materialien hergestellt werden, die
von einem weiten Bereich von Verfahren ausgeformt werden und über einen
breiten Bereich von Inhaltsstoffen verfügen, einschließlich, aber
nicht beschränkt
auf organische Partikel und anorganische Partikel, wie zum Beispiel
SiO2, TiO2 und Al2O3, ausgeformt durch
Räuchern
oder Lösungswachstum
von deutlich unterhalb 0,1% bis zu oberhalb 40% im Gewicht. Im Allgemeinen
ist es wünschenswert,
das Schleifmittel als eine kolloidale Lösung aufrecht zu erhalten,
um die Fehleranfälligkeit
zu verbessern und Probleme mit der Handhabung des Schlamms zu reduzieren.
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Der
polierende Artikel wird typischerweise als Polierkissen bezeichnet.
Solche Komponenten können zum
Beispiel ein kreisförmiges
Polierkissen oder ein lineares, gürtelförmiges Polierkissen sein. Das
Kissenmaterial selbst ist typischerweise auf Polyurethan basiert,
obwohl ein breites Spektrum von anderen Kissenmaterialien praktikabel
ist. Sowohl offen als auch geschlossen mikrozelluläre Kissen,
nicht zelluläre
Kissen, Faserkissen in sowohl gewebter als auch nicht gewebter Ausführungsform,
gefüllte
Kissen, die eingebettetes Schleifmittel anwenden und beschichtete
Kissen mit keramischen Oberflächenschichten
sind alle in Halbleiter CMP Arbeitsvorgängen ange wandt worden. Wichtige
Kisseneigenschaften, die die CMP Leistung beeinflussen, beinhalten,
sind aber nicht eingeschränkt
auf Materialzusammensetzung und Mikrostruktur, Makro-, Mikro- und Nanotextur der
Oberfläche,
Aufschichtung der Kissenschichten, Eigenschaften des Kissenmaterials einschließlich mechanischer
Eigenschaften der Härte,
des elastischen, unelastischen und von der Elastik unabhängigen Verhaltens
und der Oberflächenspannung.
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In
Folge des verwendeten Verbrauchsmaterials aus Kissen und Schlamm
und der in CMP Verfahren angewendeten Verfahrensparameter tritt
ein Phänomen
auf, das als „Verglasung" bekannt ist und
in dem sich die Leistungsfähigkeit
des Verfahren verschiebt in Folge einer inhärenten Instabilität des Verfahrens.
Typischerweise weichen die Rate des Entfernens von Material und
die damit verbundene Rate der Gleichmäßigkeit über den Wafer hinweg außerhalb
des gewünschten
Bereichs ab. Sowohl Schlamm als auch Schlammnebenprodukte werden
in das Kissen eingebettet, und das Kissenmaterial selbst ändert sich
in Folge der mechanischen und chemischen Einflüsse. Bei bestimmten faserigen
Kissen kann es sein, dass der Flor des Kissens aufgefrischt werden
muss. Bei anderen Kissen kann das tatsächliche Kissenmaterial eine
plastische Deformation erfahren. Um eine konsistente Oberflächenqualität zu erreichen,
ist eine Endbearbeitung der Oberfläche erforderlich. Dies wird
typischerweise als „Konditionierung" bezeichnet und wird
typischerweise erreicht durch ein Anheben der Oberfläche mit
einer inerten Kunststoffbürste
oder einem Entfernen von Oberflächenmaterial über Schleifmittel
durch eine broschierte Hartpartikelscheibe. In einigen Fällen wird
eine chemische Behandlung in Abwesenheit von mechanischer Endbearbeitung
angewendet. Der jeweilige Ansatz hängt im Allgemeinen vom Ursprung
des Problems und der Art des Polierkissens ab.
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1 zeigt eine Sicht im Querschnitt
auf eine dielektrische Schicht, die einem Herstellungsverfahren unterzogen
wird, das bei der Herstellung von damaszenierten und zweifach damaszenierten
Verbindungen üblich
ist. Die dielektrische Schicht weist eine Diffusionsgrenzschicht/Anhaftung
fördernde
Schicht (typischerweise Schichten aus TiN, Ta oder TaN) auf, die über der ätzbemusterten
Oberfläche
der dielektrischen Schicht aufgebracht ist. Sobald die Diffusionsgrenzschicht
in der gewünschten
Dicke aufgetragen worden ist, wird eine Kupferschicht auf eine Weise über der
Diffusionsgrenzschicht ausgeformt, die die geätzten Eigenschaften in der
dielektrischen Schicht ausfüllt.
Etwas an übermäßiger Diffusionsgrenzschicht
und übermäßigem Metallisierungsmaterial
wird dabei zwangsläufig
auch über
den Feldbereichen aufgebracht. Um dieses Übermaß an Material zu entfernen
und die gewünschten
Metallisierungsleitungen für
die Zusammenschaltung und die zugehörigen Durchkontaktierungen
(nicht gezeigt) abzugrenzen, wird ein chemischer mechanischer Planarisierungs-
(CMP) Arbeitsvorgang ausgeführt.
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Wie
weiter oben erwähnt,
ist der CMP Arbeitsvorgang für
Metall dazu ausgelegt, das oberste Metallisierungsmaterial über der
dielektrischen Schicht zu entfernen. Wie zum Beispiel in 2 gezeigt, müssen die überschüssigen Anteile
der Kupferschicht und der Diffusionsgrenzschicht entfernt werden.
Wie in CMP Arbeitsvorgängen üblich, muss
der CMP Arbeitsvorgang fortgeführt
werden, bis Alles von dem überschüssigen Material
der Metallisierung und der Diffusionsgrenzschicht über der
dielektrischen Schicht entfernt ist. Je größer die Planarisierungseffizienz des
CMP Verfahrens für
Metall ist, desto weniger Metall muss aufgebracht werden und desto
besser kann eine vollständig
planare Oberfläche
erreicht werden. Je nach dem Schlamm oder den Schlämmen, die
verwendet werden, kann das Entfernen von Kupfer- und Grenzschicht
unter Verwendung eines einzelnen Schlamms mit einem oder mehreren
Verfahrenschritten stattfinden oder kann unter Verwendung von auf
jede Schicht gezielt ausgerichteten Schlämmen in mehrfachen Schritten
ausgeführt
werden. Auf Grund der mit dem Ablagerungsverfahren zusammen hängenden
inhärenten
Variation der Dicke über
den Wafer hinweg und innerhalb der Bemusterung des Wafers, wird
ein gegebener Ort auf dem Wafer zuerst freigelegt, während ein
anderer Ort der Letzte sein wird, der freigelegt wird. Da es das
Ziel ist, alles Metall in dem Feldbereich über den ganzen Wafer hinweg
zu entfernen (jedoch die Entfernung in den vertieften Bereichen zu
minimieren), unterliegt der Bereich des Wafers, der zuerst freigelegt
wird, relativ mehr dem Überpolieren
als der Bereich des Wafers, der zuletzt freigelegt wird. Dies wird
als Overpolish bezeichnet. Ein effizienteres Planarisierungsverfahren
kann das Ausmaß reduzieren,
in dem ein Teilbereich eines Chips vor einem anderen freigelegt
wird. Ebenso ist die gesamte Verfahrensleistung umso besser, je
größer die
Fähigkeit
des CMP Verfahrenes ist, die induzierte Topographie während eines
solchen Overpolish zu minimieren, während gleichzeitig eine angemessene
Leistung im Bereich der Unmenge an anderen Maßen aufrecht erhalten bleibt.
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Ganz
eindeutig ist die Optimierung eines CMP Verfahrenes facettenreich.
Sowohl Verfahrenseigenschaft, Stabilität und Herstellbarkeit muss
entsprochen werden. Im Rahmen der Eigenschaften sind sowohl Topographie
als auch Fehleranfälligkeit
vorrangig. Bessere Kissen zu haben, steigert die Marge durch Verbesserung
der Effizienz des Planarisierens und senkt die Empfindlichkeit der
Erzeugung einer Topographie während
eines Overpolish. Stabilität
in Bezug auf das Kissen läuft
auf Lebensdauer des Kissens hinaus. Herstellbarkeit in Bezug auf
das Kissen macht die Kosten des Kissens als Verbrauchsmaterial aus,
die über
die Lebensdauer des Kissens mit der Stabilität des Kissens verbunden sind,
wie auch die Verfahrenseigenschaften in Bezug auf die Beschränkungen
der Ausbeute der Fertigungsstrasse auf Grund von zugehörigem Beitrag
des Kissens zu den Verfahrenseigenschaften.
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Wie
oben aufgezeigt, können
Polierkissen für
CMP Anwendungen in eine Anzahl von Kategorien eingeteilt werden.
Faserhaltige Kissen haben handelsübliche Anwendung in Halbleiteranwendungen
gefunden. Solche Kissen können
aus gewebten oder ungewebten Fasern bestehen. Außerdem können die Fasern aufgebrachte
Beschichtungen aufweisen. Ein Beispiel für ein imprägniertes Faserkissen ist das
Rodel Politex aus der Rodel Suba Reihe und das Thomas West Kissen
(Kanebo). Faserkissen können
sogar aus leeren Bereichen bestehen, wenn die Beschichtung auf den
Fasern in einander eindringt. Ein Beispiel dafür, dass ein Kissen eine harte
Beschichtung verwendet, ist das neue Angebot von PsiloQuest Inc.,
das eine harte keramische Beschichtung auf einem sonst weichen zellulären Substrat
verwendet. Ein Beispiel für
ein gefülltes
Kissen ist das 3M Kissen mit fest aufgebrachtem Schleifmittel, das
eingebettete keramische Partikel aufweist. Solch ein Kissen wird
typischerweise mit einer schleifmittelfreien reaktiven Flüssigkeit
verwendet, wobei das Kissen selbst die abschleifenden Partikel in
die Vorrichtung einbringt, im Gegensatz zu auf Schlamm basierten
Ansätzen,
in denen das Schleifmittel in der flüssigen Chemie vorgehalten wird.
Das Kissen wird auch in einem Rollenformat hergestellt.
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Der
Stand der Technik erörtert
auch vollständig
feste polymere Kissen im Rodel Patent 5,489,233 von Koch et al.
Bei diesem Ansatz zur Herstellung einzelner Kissen gibt es keine
internen leere Bereiche und keine immanente Fähigkeit, Schlamm entweder zu
absorbieren oder zu transportieren.
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Es
gibt eine Anzahl von Patenten, die Kissen ansprechen, die keine
völlig
festen Materialien einsetzen. Diese zellularen Kissen schließen sowohl
offene als auch geschlossene Zellformen ein. Die Zellgröße ist eine wichtige
Kisseneigenschaft, in dem sie als Bindemittel wirkt, um Schlamm
zu absorbieren und zu transportieren. Während solche Poren, wie oben
erwähnt,
anfällig
sind gegenüber
plastischer Verformung und Verglasung, kann eine effiziente Erneuerung
der Oberfläche
durch ein Abschleifen von Oberflächenmaterial
erreicht werden, das neue Zellen hervorbringt. Bei kleineren Zellen
kann diese Erneuerung häufiger
und effektiver auftreten und auf diese Weise ein stabileres CMP
Verfahren und eine längere
Lebensdauer des Kissens zur Verfügung
stellen.
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Ein
dominierendes Problem im Zusammenhang mit solcher Technik ist die
Fähigkeit,
die Zellgröße zu steuern.
Ein Beispiel für
die offene Zellstruktur wird im Rodel Patent 6,325,703 von Cook
et al. dargestellt. Die Anordnung der Querverbindungen in einer
offenen Zellstruktur ermöglicht
eine signifikante Absorption von Schlamm und Schlammnebenprodukten,
verlangt aber im Allgemeinen, dass eine darunter liegende Schicht als
eine Feuchtigkeitsbarriere wirkt und die Unversehrtheit der Haftung
an die Polierplattform aufrecht erhält. Gemäß dem Stand der Technik ist
eine Anzahl von Ansätzen
zur Ausformung von geschlossenen Zellen verfügbar. Die Rodel U.S. Patente
mit den Nummern 6,434,989, 5,900,164 und 5,578,362 von Reinhardt
et al. stellen geschlossen zellige Materialien durch die Verwendung
von integrierten polymeren Mikroelementen dar. In diesem Ansatz
eines ausgehärteten
und aufgeschnittenen Kuchens stellen die integrierten Mikroelemente während der
Verwendung einen exponierten offenen Hohlraum zur Verfügung, als
Folge von entweder direkter mechanischer Scherung durch das Element
während
der Konditionierung oder durch Auflösung der Schale des Element
während
des Kontakts mit der wässrigen
Polierflüssigkeit.
Die Größe der Mikroelemente
und der Grad, in dem sie sich vereinigen, überträgt sich direkt auf die wirksame
Größe der geschlossenen
Zellen des Kissenmaterials. Andere unvollständige feste Materialien sind
auch vorgeschlagen worden. Polyurethan, verarbeitet durch Wasser
geblasene Formungstechniken, stellt einige der frühesten Kissenmaterialien
dar, die für die
CMP Verarbeitung verwendet wurden. In diesem Fall schließen die
Nebenprodukte der Urethanreaktion Urea und CO2 Gas
ein, welches innerhalb des viskosen und aushärtenden Urethanmaterials eingeschlossen wird.
Der Nachteil einer solchen Verarbeitung rührt her von der heftigen exothermen
Reaktion und der eingeschränkten
Kontrolle über
dieses Verfahren. Der Ansatz von Universal Photonics ist eine der
frühesten
Arbeiten, in denen die unkontrollierte Reaktion zu einer weiten
Verteilung der Zellgrößen führt. Durchschnittliche Zellgrößen betragen
typischerweise 50 μm
im Durchmesser und darüber
und umfassen einen bedeutsamen Bereich in der Verteilung bis hin
zu sehr großen
Zellgrößen, was
in einigen Fällen
zu makroskopischen Löchern im
Kissen führen.
Das Toray Verfahren härtet
das Polyurethan unter Druck bei Raumtemperatur aus in einem Versuch,
die Zellgröße zu steuern,
aber die dabei resultierende Zellgröße ist immer noch groß. Das Poval
Verfahren verwendet eine sehr große geschlossene Behältervorrichtung,
welche wiederum von innen nach außen ausgehärtet wird, mit großer Zellgröße und weiter Größenverteilung,
die sich aus der dürftig
kontrollierten Freisetzung von CO2 bei der
Reaktion ergibt. Im Gegensatz zu den Wasser geblasenen Vorrichtungen,
hat JSR wasserlösliche
Füllstoffe
integriert, die bei der Auflösung
zu einer zellularen Struktur mit Leerstellen führen.
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Eine
Zellgrößenformung
kann auch durch direkte Injektion von Gas in die polymeren Materialien
erreicht werden. Das U.S. Paten Nr. 3,491,032 (Skochdopole et al;
20. Januar 1970) beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von zellularen
Polymermaterialien. In einem Verfahren von Skochdopole können fein
verteilte feste Materialien wie Kalziumsilikat, Zinkstearat, Magnesiumstearat
und Ähnliches
vorteilhaft in das Polymer oder Gel integriert werden, bevor dieses
ausgedehnt wird. Solche fein verteilten Materialien helfen dabei,
die Größe der Zellen
zu steuern, und werden in Mengen von etwa 0,01% bis etwa 2,0% in
Gewichtsanteilen des Polymers verwendet.
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Das
U.S. Patent mit der Nr. 5,116,881, erteilt an Park et al. am 26.
Mai 1992 beschreibt Platten aus Polypropylenschaum und ein Verfahren
zu deren Herstellung. In einem Verfahren von Park wird ein Bläschen bildendes
Agens verwendet, um Orte für
die Initiierung von Blasen zu schaffen. Es wird bevorzugt, dass
das Bläschen
bildende Agens eine Partikelgröße im Bereich
von 0,3 bis 5,0 Mikron aufweist und dass seine Konzentration weniger
beträgt
als ein Teil pro hundert Teile Polymer in Gewichtsanteilen. Konzentrationen
von Bläschen
bildendem Agens größer als
fünf Teile
pro hundert Teil Polymer in Gewichtsanteilen führen zu Agglomeration oder
unzulänglicher
Zerstreuung der Bläschen
bildenden Substanz, so dass der Durchmesser der Zellgröße größer wird.
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Rogers
lnouac und andere erwähnen
das Auflösen
von Gas in die flüssigen
Polymere unter hohem Druck. Dieses Gas ist dafür anfällig, in Folge eines Druckabfalls
aus der Lösung
heraus auszutreten. Das Gas nimmt die Form von Blasen ein.
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Zusätzlich zur
Formung und Steuerung der Zellgröße ist gemäß dem Stand
der Technik ein breiter Bereich von Eigenschaften beim Entwurf von
Kissen angesprochen worden, einschließlich Zusammensetzung, Ebenheit
der Kissen, Textur, Einbringen von Rillen, Schichtstapeln und Porosität (unterschiedlich
zu Mikrozellen). Eine Anzahl der Problemstellungen hat Auswirkungen
auf die Stabilität
der Kissen und umfasst die chemische Integrität des Materials in Folge seines
direkten Ausgesetztseins gegenüber
der polierenden Flüssigkeit
(Feuchtigkeitsabsorption, chemischen Reaktionen), Kissenmaterial,
das bei Raumtemperatur aushärtet, Probleme
mit mechanischen Eigenschaften wie Elastizität, Formbarkeit, Anelastizität und zugehörige Verglasungsreaktionen.
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Der
Stand der Technik lehrt ein breites Spektrum von Materialzusammensetzungen
für Polierkissen, die
mindestens einen Teil des Folgenden umfassen: ein Urethan; ein Karbonat;
ein Amid; ein Ester; ein Äther; ein
Acrylat; ein Methacrylat; eine Acrylsäure; eine methacrylische Säure; ein
Sulfon; ein Acrylamid; ein Halid; ein Imid; ein Carboxyl; ein Carbonyl;
eine Aminosäure;
ein Aldehyd und ein Hydroxyl.
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Das
U.S. Patent 6,641,471 von Rodel gibt an, dass die Schlammverteilung
in Beziehung steht zu und in vorstellbarer Weise erfordert oder
unterstützt
wird von der Reibung zwischen dem Halbleiter und dem Wafer. Es gibt
ausdrücklich
an „Schlamm
wird am typischsten auf eine sich bewegende Bereitstellungs oberfläche, zum
Beispiel Gurt, Kissen, Bürste
und Ähnliches
aufgebracht und sowohl über
die Bereitstellungsoberfläche als
auch die Oberfläche
des Halbleiterwafers verteilt, die geschliffen, poliert oder anderweitig
durch das CMP Verfahren bearbeitet wird. Die Verteilung wird im
Allgemeinen von einer Kombination der Bewegung der Bereitstellungsoberfläche, der
Bewegung des Halbleiterwafers und der Reibung erreicht, die zwischen
dem Halbleiterwafer und der Bereitstellungsoberfläche erzeugt
wird". Jedoch wird
die Wichtigkeit der Kontrolle der Reibung und der Oberflächenreibung,
um die Integrität
der Zielschichten zu erhalten, besonders jene, die Dielektrika mit
niedrigem k umfassen, die porös
und äußerst zerbrechlich
sein können,
nicht angesprochen. Untersuchungen, die die Rolle des Reibungskoeffizienten
(COF – Coefficient
Of Friction) untersuchen, sind von anderen ausgeführt und
veröffentlicht
worden, aber sie zielen nicht spezifisch auf die Verarbeitung mit
niedrigem COF ab, noch verbinden sie solche Arbeiten deutlich damit,
dass sich diese auf Oberflächen
des Kissenmaterials mit niedrigem COF richten, noch schlagen sie
entweder Mikroporen vor oder die Kombination von geringem COF mit
Mikroporen, um niedrige Reibung während des Arbeitsgangs zu erreichen
und um Probleme mit Störungen
zwischen und innerhalb von Schichten zu vermeiden, die während des
Arbeitsgangs besonders im Bereich von Dielektrika mit niedrigem
k auftreten. Eng gepackte Mikroporen wirken, um den Kontaktbereich der
Oberfläche
zu reduzieren. Sie stellen auch sofort lokale Schlammversorgung
zur Verfügung
und begrenzen auf diese Weise Reibungswirkungen und verbessern sprunghafte
Kontaktwirkungen, die zu Defekten in oder zwischen den Schichten
führen
können.
Durch Senken der Reibungswirkungen kann eine niedrigere Oberflächentemperatur
erreicht werden, und die isotrope chemische Radierungskompo nente
kann reduziert werden, wodurch die Effizienz der Planarisierung
gesteigert wird.
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Der
Stand der Technik lehrt auch viele Ausführungsformen der Oberflächentextur.
In den meisten Fällen
rührt die
Oberflächentextur
des Polierkissens von einer inneren Mikrotextur in Folge seines
Herstellungsverfahrens her. Die Oberflächenmikrotextur wird aus Nicht-Einheitlichkeiten
der Hauptmasse abgeleitet, die während
der Herstellung des Kissens absichtlich eingebracht werden. Wenn
sie quer geschnitten, abgeschabt oder anderweitig freigelegt wird,
wird die Textur der Hauptmasse zu einer Oberflächenmikrotextur. Diese Mikrotextur,
die vor der Verwendung vorhanden ist, erlaubt die Absorption und
den Transport von Schlammpartikeln und ermöglicht Polierwirkung ohne ein
weiteres Hinzufügen
von Mikro- oder Makrotextur zum Kissen. Beispiele für solch
einen Ansatz umfassen mit Urethan imprägnierte Polyesterfilze (Beispiele
für diese
sind in dem U.S. Patent Nr. 4,927,432 beschrieben), in welchen die
Mikrotextur zusammen mit zugehörigen
Leerstellen aus den Enden von vorspringenden Fasern innerhalb der
Mischung der Hauptmasse abgeleitet wird. Mikroporöse Urethankissen
der Art, die als Polltex von Rodel, Inc. aus Newark Del. Verkauft
werden weisen eine Oberflächentextur
auf, die von den Enden von säulenförmigen leeren
Strukturen innerhalb der Hauptmasse einer Urethanschicht abgeleitet
wird, die sich auf einer Urethanfilzbasis entwickeln. Gefüllte und/oder
geblasene zusammengesetzte Urethane wie die Polierkissen aus der
IC-Reihe, MH-Reihe und LP-Reihe, hergestellt von Rodel, Inc. aus
Newark Del., weisen eine Oberflächenstruktur
auf, die aus halbkreisförmigen
Senken zusammen gesetzt ist, die aus dem Querschnitt von freigelegten
hohlen sphärischen
Elementen oder integrierten Gasblasen abgeleitet ist. Mit Poliermittel
gefüllte
polymere Kissen, wie zum Beispiel die gemäß dem U.S. Patent Nr. 5,209,760
besitzen eine charakteristische Oberflächentextur, die aus Auskragungen
und Vertiefungen besteht, in denen Füllstoffkörner vorhanden oder nicht vorhanden
sind. In noch einem weiteren Fall wird die Oberflächenmikrotextur
nicht aus dem Verfahren bei der Herstellung herbeigeführt, sondern
ist ein Ergebnis der in situ Erzeugung während des CMP Verfahrenes.
Ein Beispiel für
solch einen Ansatz ist das OXP Kissen von Rodel. „Makrotexturen" oder größer dimensionierte
Texturartefakte einschließlich
Rillen, können
der Arbeitsoberfläche
eines Kissens zum Beispiel durch Prägen, Drücken, Perforieren und/oder
maschinelle Herstellung beigefügt
werden. Bei konventionellen Polierkissen sind der Abstand und/oder
die Größe von einzelnen Makrotexturartefakten
oder Eigenschaften im Allgemeinen größer als 5 mm. Der Abstand und
die Größe dieser Artefakte
sind typischerweise sehr regelmäßig und
sich wiederholend, aber es sind auch komplexere fraktale Muster
vorgeschlagen worden.
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Der
Stand der Technik ergibt, dass die Kontrolle der Porengröße eine
wichtige Charakteristik bei den meisten, wenn nicht allen Kissen
ist. Für
jene Kissen, die weder eine innere Oberflächentextur in Folge einer Kissenmikrostruktur
aufweisen, noch eine Mikrostruktur oder Rillen, herbeiführt als
Folge des Kissenherstellungsverfahrens, wird eine Mikrostruktur
als Teil der Poliervorrichtung herbeigeführt. Während die Erzeugung von Mikrozellen
durch ein Vielfaches an Verfahren erreicht worden ist, ist die durchschnittliche
absolute Zellgröße im Allgemeinen
auf gut oberhalb 10 Mikron begrenzt worden und die Größenverteilung
ist ziemlich breit gewesen. Eine Technik, die kleinere Zellgrößen und
eine engere Größenkontrolle
ermöglicht,
wird garantiert. Die Integration von Mikroelementen hat eine vernünftige Zellgrößenverteilung
ermöglicht,
aber eine größere durchschnittliche
Zellgröße als wünschenswert.
Außerdem
führt die
Erzeugung der Zellgröße durch
Mikroelemente oder Mikrokügelchen,
die sich in wässrigen
Umgebungen auflösen,
zu einem Polierkissen und einem Verfahren, die für durch Nebenprodukte des Kissens
ausgelöste
Fehleranfälligkeit
anfällig
sind. Ein Kissenmaterial und Verfahren dafür, ein solches herzustellen,
das gleichförmigere
Zellgröße und kleinere
Zellgröße zur Verfügung stellt
und das nicht Gebrauch macht von der Integration eines Fremdmaterials
ist wünschenswert.
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Polierkissen und ein
Verfahren zur Herstellung desselben, das die Integration von kleinen
gleichförmigen
Gasblasen von kontrollierter Größe und Form
durch ein neuartiges Gasinjektionsverfahren zur Verfügung stellt,
das wirksam eingesetzt wird bei der Reaktion in einem gesteuerten
Spritzgussverfahren. Das verbesserte Verfahren beinhaltet die Herstellung
eines geformten mikrozellulären
Elastomers mit einer reduzierten Anzahl von Hohlräumen aus
mindestens zwei flüssigen
Reaktionspartnern und einem Gas. Das Verfahren beinhaltet, in mindestens
einen Reaktionspartner ein Gas einzubringen, um eine Beimischung
zu formen; das Durchlaufen der Beimischung durch eine statische
Mischmaschine bei erhöhtem
Druck; dann die sofortige Mischung der Beimischung mit dem anderen
Reaktionspartner bei erhöhtem
Druck, um eine Reaktionsmischung zu formen; das Einbringen der Reaktionsmischung
in eine Gussform, in der der Druck wesentlich unterhalb des oben
verwendeten erhöhten
Drucks liegt; und das Aushärten
der Reaktionsmischung in einer Gussform, um ein geformtes mikrozelluläres Elastomer
mit einer reduzierten Anzahl großer Hohlräume zu produzieren.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein Polierkissen und ein Verfahren
dafür zur
Verfügung,
ein Polierkissen herzustellen, bei dem Scherkräfte angewandt werden, um die
im Kissen enthaltene Zellgröße zu steuern. Das
Polierkissen wird durch ein Verfahren des Reaktionsspritzgießens (Reaction
Injection Molding – RIM)
ausgeformt, in dem Gas vor dem Hinzufügen eines Isocyanatbestandteils
mit einem polymeren Harzbestandteil gemischt wird.
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Entsprechend
einer beispielhaften Ausführungsform
der Erfindung wird ein gleichförmige
mikrozelluläre
Größe aufweisendes
Polierkissen hergestellt, in dem ein Gas in ein polymeres Harz eingebracht
wird, das in einem unter Druck gesetzten Tank enthalten ist, die
Mischung aus polymerem Harz und Gas durch eine Steinmischmaschine
mit feiner Porosität
gepumpt wird, die Mischung aus polymerem Harz und Gas mit einem Isocyanat
gemischt wird, um eine daraus resultierende Mischung auszuformen
und die resultierende Mischung in eine Gussform einzuspritzen. In
einer anderen beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird
das Gas durch eine Sprudelröhre
in das polymere Harz eingebracht. In noch einer weiteren beispielhaften
Ausführungsform
der Erfindung, kann die Mischung aus polymerem Harz und Gas durch
einen Emulgator und/oder eine homogenisierende Mischmaschine hindurchgeleitet
werden, nachdem sie durch die Steinmischmaschine mit feiner Porosität gepumpt
wurde.
-
In
noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung, wird
die Mischung aus polymerem Harz und Gas durch eine Kavitationsvorrichtung
mit hoher Scherwirkung gedrückt,
die als eine noch weitere Scheranwendung funktioniert, die bewirkt,
dass das Material verdampft. Es werden Tropfen mit ho hem Druck eingebracht,
die die Scherung herbeiführen.
Die Kavitationsvorrichtung hoher Scherwirkung kann jede der anderen
Scheranwendungen ersetzen, nämlich
das Durchperlen, die Steinmischmaschine mit feiner Porosität, den Emulgator,
die homogenisierende Mischmaschine und alle anderen, kann aber auch
zusätzlich
zu diesen Scheranwendungen verwendet werden, um die Größe und Einheitlichkeit
der innerhalb des entstehenden Polierkissens enthaltenen Zellen
noch weitergehend zu kontrollieren. Die Kavitationsvorrichtung hoher Scherwirkung
erfordert keine separate Verwendung eines Gases, aber kann mit der
separaten Einbringung von Gas verwendet werden.
-
Der
polymere Harzbestandteil schließt
einen Katalysator mit ein und wird in einem unter Druck gesetzten
Tank aufbewahrt, der eine Sprudelröhre für die Einbringung von Gas enthalten
kann oder auch nicht. Andere Mittel für die Einbringung von Gas in
den unter Druck gesetzten Tank außer durch eine Sprudelröhre können ebenfalls
angewendet werden. Die Mischung aus polymerem Harz und Gas wird
durch den unter Druck gesetzten Tank und die Steinmischmaschine
mit feiner Porosität
umgewälzt,
bevor das Isocyanat in die Mischung aus polymerem Harz und Gas gemischt
wird.
-
Das
resultierende Kissen hat eine gleichförmige mikrozelluläre Struktur
mit einem durchschnittlichen Zelldurchmesser vorzugsweise innerhalb
eines Bereichs von etwa 0,05 bis 100 Mikrometern und noch bevorzugter
innerhalb eines Bereichs von etwa 0,05 bis 30 Mikrometern. Das Oberflächenmaterial
des Kissen weist einen niedrigen Reibungskoeffizienten auf, vorzugsweise
einen Reibungskoeffizienten von weniger als 0,4.
-
Entsprechend
einem weiteren Aspekt der Erfindung kann ein oberflächenaktiver
Stoff und/oder ein Ultraviolettstabilisator hinzugefügt werden,
um die Oberflächenspannung
des Kissens zu steuern und/oder die Lagerfähigkeit des Kissens entsprechend
zu steuern.
-
In
noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird
ein Polierkissen hergestellt, das eine gleichförmige mikrozelluläre Größe aufweist,
in dem ein Gas in eine polymeres Harz eingebracht wird über eine
Umwälzpumpe,
die die Mischung aus polymerem Harz und Gas durch eine Stenmischmaschinen
mit feiner Porosität
pumpt, die Mischung aus polymerem Harz und Gas mit einem Isocyanat
vermischt wird, um eine daraus resultierende Mischung auszuformen
und die entstandene Mischung in eine Form injiziert wird.
-
In
noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung kann
die Mischung aus polymerem Harz und Gas durch einen Emulgator und/oder
eine homogenisierende Mischmaschine geleitet werden, nachdem sie
durch die Steinmischmaschine mit feiner Porosität gepumpt wurde, um die Einheitlichkeit
und die Größe der Mikrozellen
des Kissens weitergehend zu steuern.
-
Wie
in der zuvor beschriebenen beispielhaften Ausführungsform, kann die Mischung
aus polymerem Harz und Gas durch eine Kavitationsvorrichtung hoher
Scherwirkung gepresst werden, die wie eine weitere Scheranwendung
funktioniert, die bewirkt, dass das Material verdampft. Tropfen
mit hohem Druck werden erzeugt, wodurch Scherung herbeigeführt wird.
Wie zuvor festgestellt kann die Kavitationsvorrichtung hoher Scherwirkung
jede der anderen Scheranwendungen ersetzen, nämlich Durchperlen, die Steinmischmaschine mit
feiner Porosität,
den Emulgator, die homogenisierende Mischmaschine und andere, kann
aber auch zusätzlich
zu diesen Scheranwendungen verwendet werden, um die Größe und Einheitlichkeit
der innerhalb des entstehenden Polierkissens enthaltenen Zellen
weitergehend zu steuern. Die Kavitationsvorrichtung hoher Scherwirkung
erfordert keine Verwendung eines Gases, kann aber bei der Einbringung
eines Gases verwendet werden.
-
Entsprechend
einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung
eines Polierkissens mit einheitlicher Größe der Mikrozellen zur Verfügung gestellt,
in dem eine Vielzahl von Scherkräften auf
die oben beschriebene Mischung aus polymerem Harz und Gas angewandt
wird, bevor der Isocyanatbestandteil hinzufügt wird. Entsprechend einem
noch weiteren Aspekt der Erfindung kann ein Fenster innerhalb des
Polierkissens ausgeformt werden, um bei der Bestimmung eines Endpunkts
zu helfen. Das Fenster kann durch Entfernen eines Teils des Polierkissens
und durch Füllen
der vom entfernten Teil geschaffenen Öffnung mit entweder einem flüssigen Polymermaterial,
das als ein durchsichtiger oder durchscheinender Teilbereich verfestigt,
oder einem festen durchsichtigen oder durchscheinenden Teilbereich
ausgeformt werden, der mit dem Kissen verbunden wird. Außerdem können jegliche
andere aus der Technik dafür
bekannte Mittel verwendet werden, um entsprechend der vorliegenden
Erfindung ein Fenster innerhalb eines Polierkissens auszuformen.
-
Entsprechend
einem noch weiteren Aspekt des Verfahrens der vorliegenden Erfindung
für die
Herstellung eines Polierkissens werden die resultierende Mischung,
die das polymere Harz und Gas enthält, und das Isocyanat als Teil
eines Verfahrens einer Spritzgussreaktion in eine gesteuerte Gussform
injiziert. Das von der Form ausgeformte resultierende Kissen kann
dann auf mindestens einer von seinen Seiten Schleifen oder Plandrehen
unterzogen werden und auch Rillen können maschinell in die Oberfläche des
Kissens eingebracht werden.
-
Eine überlegene
Einheitlichkeit und Ebenheit werden erreicht, wenn chemisches mechanisches
Polieren mit dem Polierkissen der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird.
-
Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
-
Der
Gegenstand der Erfindung wird nachstehend im Kontext der anhängenden
Zeichnungsfiguren beschrieben, wobei gleich Ziffern gleiche Elemente
bezeichnen, und:
-
Die 1 und 2 eine
beispielhafte Ansicht im Querschnitt auf eine dielektrische Schicht
zeigen, die einem Herstellungsverfahren unterzogen wird, das bei
der Erstellung von damaszenierten und zweifach damaszenierten Verbindungen
verbreitet ist;
-
3 ein
Ablaufdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform eines Verfahrens
zur Herstellung des Polierkissens der vorliegenden Erfindung zeigt;
-
4 eine
schematische Sicht auf die Herstellungsanlage zeigt, die benutzt
wird, um das Polierkissen entsprechend dem in 3 gezeigten
Verfahren zu produzieren;
-
5 ein
Ablaufdiagramm zeigt, das eine weitere beispielhafte Ausführungsform
des Verfahrens zeigt, um das Polierkissen der vorliegenden Erfindung
herzustellen;
-
6 eine
schematische Sicht auf die Herstellungsanlage zeigt, die benutzt
wird, um das Polierkissen entsprechend dem in 5 gezeigten
Verfahren zu produzieren; und
-
7 eine
vergrößerte Draufsicht
zeigt, die die Oberfläche
des Polierkissens der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
-
Detaillierte
Beschreibung
-
Die
vorliegende Erfindung zielt ab auf ein nicht poröses, gleichförmig mikrozelluläres Polierkissen,
das einen durchschnittlichen Zelldurchmesser aufweist, der vorzugsweise
innerhalb eines Bereichs von etwa 0,05 bis 100 Mikrometern liegt
und noch bevorzugter innerhalb eines Bereichs von etwa 0,05 bis
30 Mikrometern liegt. Das Oberflächenmaterial
des Kissens besitzt einen niedrigen Reibungskoeffizienten mit einem
Reibungskoeffizienten von vorzugsweise weniger als 0,4. Der Poliergegenstand
der vorliegenden Erfindung umfasst vorzugsweise eine im Allgemeinen
kreisförmige
Platte oder Polierkissen. Jedoch wird jemand mit einer gewöhnlichen
Fertigkeit in der Technik verstehen, dass das Kissen zum Beispiel
im Allgemeinen quadratisch, rechteckig oder von jeder gewünschten
geeigneten Form sein kann und auch in Rollenformat geliefert werden kann,
bei dem zu jedem gegebenen Zeitpunkt nur ein Teil des Kissens verwendet
wird.
-
Der
Poliergegenstand der vorliegenden Erfindung kann entweder selbst
als Polierkissen verwendet werden oder als ein Trägermaterial
in einer Polieranwendung, in der Polierschlamm verwendet wird, um
ein gewünschtes
Oberflächenfinish
für Halbleitervorrichtungen,
Siliziumvorrichtungen, Kristalle, Glas, Ke ramik, polymeres plastisches
Material, Metall, Stein oder andere Oberflächen zur Verfügung zu
stellen. Das Polierkissen der vorliegenden Erfindung kann mit Polierflüssigkeiten
verwendet werden, die den in der Technik Sachkundigen alle gut bekannt
und leicht verfügbar
sind. Die Arbeitsumgebung des Gegenstands umfasst die Umgebung,
die den Artikel umgibt, wenn er in Verwendung ist, und schließt das Substrat,
das poliert werden soll, und den Polierschlamm oder die Polierflüssigkeit
mit ein.
-
Das
Polierkissen der vorliegenden Erfindung ist nützlich dafür, die Oberfläche eines
Werkstücks
zu ändern
durch einen polierenden Arbeitsvorgang wie Läppen, Planarisieren, Schleifen
und Formen. Das Werkstück
kann eine Halbleitervorrichtung sein, die mehrfache Schichten aus
Polysilizium, thermischen Oxiden und metallischen Materialien aufweist,
wobei jede dieser Schichten planarisiert werden kann, bevor eine
nachfolgende Schicht aufgebracht wird.
-
Das
Polierkissen umfasst eine polymere Matrix, die vorzugsweise undurchlässig ist
(und deshalb nicht porös)
für wässrige flüssige Schlämme, wie
sie typischerweise bei Arbeitsvorgängen des Polierens und der Planarisierung
verwendet werden. Die polymere Matrix kann von Urethanen, Melaminen,
Polyestern, Polysulfonen, Polyvinylacetaten, Fluorkohlenwasserstoffen
und Ähnlichem
ausgeformt werden und Mischungen, Copolymeren und Abkömmlingen
davon. Jemand mit gewöhnlichen
Fertigkeiten in der Technik wird erkennen, dass jedes andere Polymer
verwendet werden kann, das ausreichende Zähigkeit und Festigkeit aufweist,
um weit reichender Abnutzung während
Arbeitsvorgängen
des Polierens zu widerstehen. In Bezug auf die vorliegende Er findung
umfasst die polymere Matrix vorzugsweise ein Urethanpolymer.
-
Zum
Zweck der Beschreibung der vorliegenden Erfindung haben die folgenden
Begriffe die folgenden allgemeinen Bedeutungen:
nicht porös: eine
Materialeigenschaft, bei der makroskopisch dimensionierte Hohlräume innerhalb
des Materials existieren, typischerweise ein Ergebnis von hoch unkontrollierten
Materialreaktionen. Tritt auf Grund der hoch reaktiven Eigenschaft
des Wassers mit dem Isocyanat oft in dürftig kontrollierten, Wasser
geblasenen Urethanen auf.
-
Mikrozelle:
eine Materialeigenschaft, bei der mikroskopisch dimensionierte Hohlräume innerhalb
des Materials existieren, typischerweise ein Ergebnis von hoch kontrollierten
Materialreaktionen, die auf eine integrierte Hohlraumanordnung abzielen.
-
Luftlöcher: eine
Eigenschaft der entstehenden Materialform (nicht wirklich des Materials
selbst), in der Luft innerhalb des Formungsverfahrens eingeschlossen
wird, wodurch große
hohle Bereiche bewirkt werden. Diese sind typischerweise größer, als
die makroskopische Hohlräume,
die mit der nicht porösen
Ausgestaltung verbunden sind.
-
mit
Bläschen
angereichert: ein Material, das die Gegenwart von absichtlich eingebrachtem
Gas aufweist.
-
Geschlossen
zellige Membran: ein Material, das Mikrozellstrukturen (wie oben
definiert) enthält,
wobei die integrierten Hohlräume
im Wesentlichen diskret sind und höchst wahrschein lich unzusammenhängend zu einander
sind, um auf diese Weise einen fortlaufenden Pfad für die Aufnahme
von Flüssigkeit
in die Hauptmasse des Materials (im Gegensatz zu nur der Oberflächenschicht)
zu vermeiden.
-
Sich
jetzt den Figuren zuwendend, zeigt 3 ein Ablaufdiagramm,
das eine beispielhafte Ausführungsform
zeigt von einem Verfahren 10, um das Polierkissen der vorliegenden
Erfindung zu erzeugen. Zuerst wird in Schritt 12 ein polymerer
Harzbestandteil bereitgestellt und ein Gas wird in Schritt 14 dem
in dem unter Druck gesetzten Tank enthaltenen polymeren Harz beigefügt. Das
Gas kann dem im unter Druck gesetzten Tank enthaltenen polymeren
Harz auf irgendeine Anzahl von Wegen beigefügt werden, wobei ein beispielhaftes
Mittel die Einbringung auf dem Weg einer innerhalb des Tanks enthaltenen
Sprudelröhre
ist. Der polymere Harzbestandteil schließt einen Katalysator ein und
umfasst vorzugsweise ein auf Polyäther basiertes flüssiges Urethan,
wie zum Beispiel das in der Bayflex Reihe von Produkten verwendete,
die kommerziell verfügbar
ist von Bayer Polymers aus der Bayer Gruppe, die sich in Leverkusen,
Deutschland befindet. Die Bayflex Reihe von Bayer beinhaltet eine
zweiteilige flüssige
Polyurethananordnung, die einen ersten polymeren Harzbestandteil,
der einen Katalysator enthält
und einen zweiten Isocyanatbestandteil umfasst. Die Bayflex Polyurethanharzmischung
von Bayer schließt
einen Glykolkatalysator ein, der für ein mit vielen anderen konventionellen
Katalysatoren für
reaktive Spritzgussformung (RIM – Reaction Injection Mold),
wie zum Beispiel Aminen, verglichenes langsameres Reaktionstempo
zur Verfügung
stellt. Das mit Glykol verbundene langsamere Reaktionstempo lässt ausreichend
Zeit, dass das Produkt fließt
und die Formen vor dem Gelieren und dem Verfestigen füllt.
-
Viele
andere Katalysatoren enthaltende Vorpolymere können für den ersten polymeren Harzbestandteil
verwendet werden. Beispiele für
solche Vorpolymere umfassen, sind aber nicht eingegrenzt auf Polyurethan,
Polyätherpolyole,
Polymerpolyole, aliphatische Polyesterpolyole, aromatische Polyesterpolyole,
polytetramethylenätherglykol
(PTMEG), PTFH, Rizinusöl
basierte Polyole, Polycaprolactonpolyole, mit Hydroxylgruppe terminiertes
Polybutadiene (HTPB), Acrylpolyole und Polyamine.
-
Das
in Schritt 14 dem polymeren Harzbestandteil beigefügte Gas
kann ein inertes Gas, ein reaktives Gas, ein reduktives Gas oder
eine Kombination davon sein. In einer bevorzugten Ausführungsform
ist das Gas ein trockenes inertes Gas wie Luft, Ar, N2 oder
O2 oder eine teilweise reduktive oder reinigende
Gasmischung wie 3% H2/Ar. Andere Mischungen
aus Gas, die nicht störend
in die Urethanchemie eingreifen, wie zum Beispiel Mischungen aus
reaktivem Gas mit inertem Gas, inertem Gas mit inertem Gas, reaktivem
Gas mit reaktivem Gas, inertem Gas mit reduktivem Gas, reaktivem
Gas mit reduktiven Gas und reduktivem Gas mit reduktivem Gas können ebenfalls
verwendet werden. Es wird von jenen, die in der Technik ausgebildet
sind, verstanden werden, dass entsprechend der vorliegenden Erfindung
eine Vielfalt von anderen Vorpolymeren und Gasen verwendet werden
kann.
-
In
Schritt 16 werden das polymere Harz und die Gasmischung
durch eine Steinmischmaschine mit feiner Porosität gepumpt, um eine Scherkraft
anzuwenden, die die Zellgröße des Polierkissens
steuert, wenn die Spritzgussreaktion angewendet wird. Alternativ
dazu können
nach dem Pumpen der Mischung durch die Steinmischmaschine mit feiner
Porosität
in Schritt 16 durch Pumpen des polymeren Harzes und der
Gasmischung durch einen Emulgator in Schritt 18 und/oder
eine homogenisierende Mischmaschine in Schritt 20 zusätzliche Scherkräfte angewandt
werden. Die Scherkräfte
bewirken, dass die Gasblasen zerfallen, die dem polymeren Harz beigefügt sind.
Die Mischung aus polymerem Harz und Gas nach der Steinmischmaschine
mit feiner Porosität
durch entweder den Emulgator oder die homogenisierende Mischmaschine
oder durch beide zu pumpen, ermöglicht
eine noch weitergehende Steuerung der durchschnittlichen Zellgröße des Kissens
(durch Erreichen einer geringeren Zellgrößenverteilung) und unterstützt eine
erhöhte
Einheitlichkeit der Zellgröße.
-
Nach
dem Anwenden der Scherkräfte
in den Stufen 16, 18 und 20, wird die
Mischung aus polymerem Harz und Gas in Schritt 22 mit einem
Isocyanatbestandteil gemischt. Viele Arten von Isocyanaten können verwendet
werden, wobei Diphenylmethandiisocyanat (MDI) eine bevorzugte Wahlmöglichkeit
darstellt. Andere, die verwendet werden können umfassen, sind aber nicht
darauf eingeschränkt,
Toluoldiisocyanat (TDI), aliphatische Isocyanate, blockierte Isocyanate,
modifizierte Isocyanate und Vorpolymere.
-
Die
resultierende Mischung aus polymerem Harz, Gas und Isocyanat wird
dann in Schritt 24 in eine Form, vorzugsweise eine gesteuerte
Gussform eingespritzt. Nachdem das Formungsverfahren vollständig ist, wird
der Gegenstand (Polierkissen) in Schritt 26 aus der Form
entfernt, und mindestens eine Oberfläche des Kissens kann in Schritt 28 auf
eine im Allgemeinen erwünschte
Dicke, wie zum Beispiel 50–100
Tausendstel eines Zolls, geschliffen oder plan gedreht werden. Zu
diesem Zeitpunkt kann das Polierkissen einem weiteren Schleifvorgang
oder Plan Drehen auf eine endgültige
Dicke unterzogen werden, wie in Schritt 30 gezeigt, oder kann
vor dem Schleifvorgang oder Plan Drehen auf eine endgültige Dicke
einem oder mehreren Bearbeitungsschritten unterzogen werden. Zum
Beispiel können
Rillen maschinell in eine Oberfläche
des Polierkissens eingebracht werden, wie in Schritt 32 gezeigt,
oder es kann ein Fenster innerhalb des Polierkissens ausgeformt werden,
wie in Schritt 34 gezeigt.
-
In
Schritt 32 werden Rillen maschinell auf einer aktiven Oberfläche des
Polierkissens hergestellt. Die Rillen können von verschiedenen gebräuchlichen
Ausführungsformen
sein, wie zum Beispiel konzentrisch, als Schraffurmuster, X-Y und/oder Ähnliches,
und die verschiedenen Größen der
Rillen können
in die Kissenoberfläche
geschnitten werden. Zum Beispiel kann das Polierkissen so geschnitten
werden, dass Rillen mit einer Dicke von dreißig Tausendstel eines Zolls
in der Oberfläche
des Kissens ausgeformt werden. Das Kissen wird auch mit einer beliebigen
Anzahl von Mitteln auf einen gewünschten
Durchmesser ausgeformt oder geschnitten, einschließlich, aber
nicht beschränkt
auf, maschinelle Bearbeitung, Drehen, Wasserschneiden usw. Das Polierkissen
der vorliegenden Erfindung schließt keine Art von fraktalen
Mustern von Artefakten oder irgendwelche Texturen auf der Kissenoberfläche ein.
Stattdessen verwendet das Polierkissen der vorliegenden Erfindung
typische Muster wie X-Y Muster, konzentrische Kreise, Spiralen und Ähnliches.
Wenn dem Kissen auch ein Fenster hinzugefügt wird, wie in Schritt 34 gezeigt,
können
die Rillen bei der Ausformung eingegrenzt werden, so dass sie die
Platzierung des durchsichtigen optischen Fensters nicht behindern.
-
In
Schritt 34 wird dem Polierkissen ein Fenster hinzugefügt, durch
Entfernen eines Teilbereichs des Kissens und Füllen der durch den entfernten
Teilbereich geschaffenen Öffnung
mit einem Polyurethanmaterial, das in seiner Zusammensetzung anders
ist als das Kissenmaterial. Zum Beispiel kann ein Polycarbonat oder ein
anderes geeignetes Material als eine Flüssigkeit verwendet werden,
die sich mit dem Hauptkissen verbindet und sich als ein durchsichtiger
oder durchscheinender Teilbereich des Kissens verfestigt. In einer
anderen Ausführungsform
des Fensters wird ein fester Fensterteil in die vom entfernten Teil
geschaffene Öffnung
eingesetzt und dann mit dem Hauptkissen verbundenen. Als Ergebnis
wird eine deutliche Grenze zwischen dem Kissen und dem Fenster ausgeformt.
Auf dem Fenster sind keine Rillen geschnitten, aber das Kissen kann
in Schritt 30 immer noch auf eine letztendliche Dicke geschliffen
oder plan gedreht werden. Das Kissen kann in Schritt 30 auch
auf eine letztendliche Dicke geschliffen oder plan gedreht werden,
wenn Rillen nur im Kissen ausgeformt werden. Zuletzt wird das Kissen
für die
Lieferung gereinigt und verpackt.
-
Eine
schematische Sicht auf die Herstellungsanlage, die verwendet wird,
um das Polierkissen entsprechend dem in 3 gezeigten
Verfahren zu produzieren, wird in 4 erläutert. Das
polymere Harz wird vorzugsweise in einem unter Druck gesetzten Tagestank 40 aufbewahrt,
der eine Mischmaschine 42 aufweist. Das trockene Keimbildungsgas
wird in seinem eigenen Tank 44 aufbewahrt und wird dem
innerhalb des Tagestanks 40 enthaltenen polymeren Harz
zugefügt.
In einer Ausführungsform
kann das Gas über
eine im Tagestank 40 enthaltene Sprudelröhre 46 dem
polymeren Harz beigefügt
werden, bis die korrekte spezifische Dichte erreicht ist. Die Umwälzpumpe 48 zur
Keimbildung fährt
damit fort, das polymere Harz und die Luftblasen des trockenen Gases
durch die Steinmischmaschine mit feiner Porosität 50 zu pumpen, wodurch
die Blasen weiterhin aufgebrochen werden um die korrekte Zellgrößenverteilung
zu erreichen und die korrekte spezifische Dichte aufrecht zu erhalten.
-
Wie
zuvor mit Bezug auf 3 beschrieben, können andere
Verfahren der Keimbildung auch günstige Ergebnisse
erzeugen. Zum Beispiel kann man mit der Platzierung einer Emulsionspumpe 52 nach
der Steinmischmaschine mit feiner Porosität eine noch kleinere Zellgrößenverteilung
im Kissen erreichen. Wenn man außerdem eine homogenisierende
Mischmaschine 54 nach einer Steinmischmaschine mit noch
feinerer Porosität
platziert, kann eine noch feinere Zellgrößenverteilung erreicht werden.
-
Die
Mischmaschine 42 im unter Druck gesetzten Tagestank 40 fährt fort,
das mit Bläschen
angereicherte polymere Harz zu mischen, um die Einförmigkeit
der polymeren Harzmaterialien sicher zu stellen. Ein zweiter unter
Druck gesetzter Tagestank 56, der eine Mischmaschine 58 aufweist,
wird verwendet, um den Isocyanatbestandteil aufzubewahren. Es wird
ermöglicht,
dass die polymeren Harzmaterialien durch das geheizte Wasser auf
Temperatur kommen, das in den ummantelten Tagestanks fließt.
-
Ein
Hochdruckmischkopf 60 wird nach allen notwendigen Änderungen
an den Anschlüssen
oder Kalibrierungsschritten mit einer angesteuerten Form 62 verschraubt.
Fließzeit,
Presswinkel und Pressezeitfolgen werden für die Form eingestellt und
Tische werden angeordnet, um die Anforderungen an die Lagerung der
zu produzierenden Kissen zu unterstützen. Das polymere Harz und
das Gas werden im Mischkopf 60 mit dem Isocyanat gemischt
und dann durch eine Mischdüse
in die Form 62 eingespritzt. Die Formpresse betätigt die Form,
die die Fähigkeit
aufweist, vor der Einspritzung der Flüssigkeit zu rotieren, so dass
Lufttaschen entfernt werden können.
-
Eine
Bedienperson öffnet
die Form 62, sprüht
sie mit einem Formtrennmittel aus, schließt die Form und dreht die Form
in ihren Einspritzwinkel. Die Mischung aus polymerem Harz, Gas und
Isocyanat wird unter Anwendung der vorprogrammierten Flusszeit in
die Form eingespritzt. Zwei Überdruckverdrängerpumpen 64 und 66 wälzen das
Isocyanat, das polymere Harz und das Gas ständig durch den Mischkopf 60 und
zurück
in ihre entsprechenden Tagestanks 56 und 40 um. Die Einspritzung
des polymeren Harzes, Gases und Isocyanats in die Form 62 wird
von einer hydraulischen Vorrichtung 68 durchgeführt, die
ein Ventil innerhalb des Mischkopfs 60 aktiviert, das den
Materialfluss vom Umwälzmodus
in den Prallmodus (oder Verabreichungsmodus) ändert. Die Flüssigkeiten
aus polymerem Harz und Gas, sowie Isocyanat werden unter äußerst hohen Geschwindigkeiten
auf einander gespritzt, wodurch die zwei Bestandteile gründlich gemischt
werden, die dann den Mischkopf 60 verlassen und in die
Form 62 eintreten. Am Ende der Einspritzzeit schließt die hydraulische Vorrichtung 68 das
Ventil, was auch alle der verbleibenden Flüssigkeiten aus polymerem Harz,
Gas und Isocyanat aus dem Mischkopf 60 herausdrückt.
-
Die
Form 62 verbleibt etwa zwei Minuten bei der Höhe, bei
der sie für
die Einspritzung rotiert wurde. Danach dreht sich die Form 62 langsam
in ihre ebene Anfangsposition. Nach etwa einer weiteren Minute öffnet sich
die Form 62 automatisch und eine Bedienperson entfernt
das Kissen aus der Form, und der Zyklus wiederholt sich dann von
neuem. Die entfernten Kissen werden auf einer flachen Oberfläche bereitgestellt
und es wird ihnen ermöglicht,
sich für
ein Minimum von einer Stunde zu stabilisieren, um ein Verbiegen
zu verhindern.
-
Die
Mischung in der Form härtet
ohne die Verwendung eines Ofens aus. Nachdem das Kissen aus der Form
entfernt und ausgehärtet
ist, kann es auf einer oder beiden Seiten geschliffen oder plan
gedreht werden, wie zuvor mit Bezug auf 3 beschrieben
wurde. Das Polierkissen der vorliegenden Erfindung umfasst keine mehrfachen
Schichten, sondern formt stattdessen eine einzelne homogene Schicht
aus.
-
Nachfolgendes
ist ein Beispiel für
ein Polierkissen, hergestellt entsprechend dem beispielhaft gezeigten
und mit Bezug auf die 3 und 4 beschriebenen
Verfahren:
-
Beispiel 1
-
Die
Vorrichtung wurde, wie in den anhängenden 3 und 4 beschrieben,
in Verbindung mit einer unveränderten,
von Bayer gelieferten elastomeren Polyurethananordnung, namentlich
Bayflex XGT-140 verwendet, die eine Anordnung aus zwei Bestandteilen
umfasst. Die verwendete Ausrüstung
war eine Zylindermaschine mit 500 Pfund/min. Die vom Urethanlieferanten
empfohlenen Standardverfahrensparameter wurden für dieses Beispiel verwendet
und beinhalten:
-
| Materialtemperatur |
90–100F |
| Formtemperatur |
140–158F |
| Polyolkeimbildung |
0,75–0,80 |
-
| Maximale
Einspritzzeit |
11–12 Sekunden |
| Typische
Ruhezeit vor dem Entfernen aus der Form |
2–3 min |
| Volumenverhältnis der
Mischung Iso/Polyol |
137:100 |
-
Ein
geschlossen zellular strukturiertes Polierkissen wurde wie beschrieben
mit den Verfahren und Verfahrensrichtlinien hergestellt. Die durchschnittliche
Zellgröße für das Polierkissen
betrug 20 Mikrometer. Konzentrische Rillen, 30 Tausendstel in der
Tiefe, 62,5 Tausendstel in der Breite mit einer radialen Dichte
von acht Rillen pro Zoll wurden in die Polieroberfläche eingearbeitet.
Das Kissen wurde mit 3M 442 KW doppelseitigem Klebeband laminiert
und auf einer handelsüblichen
IPEC 472 Poliermaschine installiert. Siliziumwafer, 8 Zoll im Durchmesser,
mit dicken thermisch gewachsenen Oxiden auf der Oberfläche wurden
unter Verwendung eines handelsüblichen,
auf Siliziumdioxid basierten Oxidschlamms von Rodel (Klebesol 1501-50)
poliert. Typische Verfahrensparameter und Einlaufverfahren wurden,
wie untenstehend gezeigt, angewendet:
-
| Zu
polierende Schicht |
Thermisch
gewachsenes Siliziumdioxid auf 8 Zoll Siliziumsubstraten |
| Poliermaschine |
IPEC
472 |
| Geschwindigkeit
des Verarbeitungstisches |
110
U/min |
-
| Anpressdruck
der Verfahrenshalterung |
5
PSI |
| Geschwindigkeit
der Verfahrenshalterung |
55
U/min |
| Polierschlamm |
Rodel
Klebesol 1501-50 |
| Schlammflussrate |
150
ml/min |
| Polierdauer |
2
min |
| Konditionierer |
TBW |
| Konditionierung |
ex
situ |
-
Die
Einlaufphase umfasste drei Testwafer aus Oxid, bevor die drei Auswertungswafer
aus Oxid poliert wurden. Messungen der Oxiddicke vor und nach dem
Polieren wurden durchgeführt
unter Verwendung von für die
Wafergrößenordnung
standardisierten dielektrischen Dickemesswerkzeugen, Messverfahren,
Messorten und Parametern des Schichtmaterials.
-
Die
durchschnittlichen Abtraggeschwindigkeiten von den Wafern wurden
wie folgt gemessen:
- 1. 2159 A/min
- 2. 2149 A/min
- 3. 2147 A/min
-
Sich
jetzt der 5 zuwendend wird ein Ablaufdiagramm
gezeigt, das eine weitere beispielhafte Ausführungsform des Verfahrens 100 dafür zeigt,
das Polierkissen der vorliegenden Erfindung herzustellen. Das in
der 5 gezeigte Verfahren ist mit Ausnahme der ersten
paar Schritte im Verfahren mit dem in 3 gezeigten
Verfahren fast identisch. In Schritt 112 wird das polymere
Harz, das den Katalysator enthält,
in einem Tagestank aufbewahrt, der eine Mischmaschine aufweist,
und in Schritt 113 wird das polymere Harzmaterial aus dem
Tagestank heraus und durch einen Umwälztank gepumpt. Das Gas wird
dann in Schritt 114 außerhalb des
Tagestanks zu dem polymeren Harz hinzugefügt. Danach wird die Mischung
aus polymerem Harz und Gas in Schritt 116 durch eine Steinmischmaschine
mit feiner Porosität
gepumpt. Die Schritte in dieser beispielhaften Ausführungsform
verlaufen dann identisch mit den in der in 3 gezeigten
beispielhaften Ausführungsform umrissenen
Schritten und werden hierin wiederum als Referenz eingebunden.
-
In
der in 5 gezeigten Ausführungsform kann das Gas direkt
in die Umwälzpumpe
gebracht werden, wodurch jeder Grund für eine Sprudelröhre beseitigt
wird. 6 zeigt eine schematische Sicht auf die Herstellungsanlage,
die benutzt wird, um das Polierkissen entsprechend dem in 5 gezeigten
Verfahren zu produzieren. Wie aus 6 ersehen
werden kann, ist die Herstellungsanlage fast identisch mit der schematischen
Darstellung der in 4 gezeigten Herstellungsanlage,
mit den folgenden Ausnahmen: 1) es ist keine Sprudelröhre in dem
Tagestank 40 enthalten, in dem das polymere Harz aufbewahrt
wird, und 2) das Gas wird in das polymere Harz eingebracht entweder
durch die Umwälzpumpe 48 oder
nachdem das polymere Harz durch die Umwälzpumpe 48 gepumpt
wurde. Dementsprechend wird die detaillierte Beschreibung, die sich
auf die in 4 gezeigte identische Ausrüstung bezieht,
hierin wiederum als Referenz integriert.
-
7 zeigt
eine vergrößerte Draufsicht,
die die Oberfläche
des Polierkissens der vorliegenden Erfindung darstellt. Die eingebrachten
Gasblasen können
in ihrem durchschnittlichen Durchmesser von etwa 0,05 Mikron bis
zu 100 Mikron und vorzugsweise von etwa 0,05 Mikron bis zu 30 Mikron
betragen, mit zugehörigen Dichteverteilungen,
die von den spezifischen Verfahrenparametern abhängen. Verschiedene Durchmesser von
Löchern
oder Öffnungen
sind auf der Oberfläche
des aufgeschnittenen Kissenmaterials zu beobachten, wo die Blasen
geöffnet
worden sind. Flache Bereiche machen das umliegende Polyurethankissenmaterial
aus und befinden sich zwischen den geöffneten Blasen. Das Polierkissen
der vorliegenden Erfindung hat aufgrund der offenen Zellen an der
Kissenoberfläche
einiges an Fähigkeit,
Schlamm zu absorbieren/zu transportieren, aber die übrige Struktur
des Kissens umfasst eine geschlossene Zellstruktur und wird als
nicht porös
angesehen. Die Abmessung der Zellen oder der Mikrokügelchen
wird vor dem Mischen der reaktiven Bestandteile und dem Einbringen
von diesen in die Form gesteuert durch die Verwendung von Verfahrensausrüstung, die
Scherung herbeiführt
und Sprudelröhren,
emulgierende Mischmaschinen und Ähnliches
umfasst. Das Isocyanatmaterial wird vollständig in der Form reagiert,
um zu verhindern, dass nach der Herstellung irgendeine Art von Aushärtung stattfindet.
Es wird von jenen, die in der Technik ausgebildet sind, verstanden
werden, dass die Bezeichnungen Blasen, Zellen, Mikrokügelchen,
Mikrozellen und Mikroporen bei der Beschreibung der vorliegenden
Erfindung alle austauschbar verwendet werden.
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Das
Polierkissen der vorliegenden Erfindung ist dazu ausgeführt, periodische
oder beständige
Oberflächenregeneration
zu durchlaufen. Die Regeneration erfordert es, die alte Oberfläche zu entfernen
und eine wie neue Oberfläche
freizulegen, und die Ausführung
des Polierkissens ermöglicht
es, eine völlig
neue Oberfläche
freizulegen, wobei die Abnutzung des Kissens ungefähr gleich
ist der Größe der maximalen
Zellgröße. Weil
das Polierkissen der vorliegenden Erfindung kleinere, gleichförmigere
Zellgrößen erzeugen
kann, kann seine Oberflächenregeneration
etliche Male mehr stattfinden als in ähnlichen Produkten.
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Die
vorliegende Erfindung stellt Polierkissen zur Verfügung, die
für CMP
geeignet sind. Die Polierkissen der vorliegenden Erfindung ermöglichen
ein wirkungsvolles Entfernen von Materialschichten einschließlich jener,
die, wie weiter oben besprochen, in Anordnungen der Mikroelektronik
verwendet werden, und dies in einer Minimalanzahl von Schritten,
während
gute Verfahrenseigenschaften (einschließlich Ebenheit und Fehleranfälligkeit),
Stabilität
des Verfahrens und das Fertigungsverfahren sicher gestellt werden.
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Das
Polierkissen der vorliegenden Erfindung kann auch zusätzliche
Hardware umfassen, wie zum Beispiel Hardware für die Unterstützung bei
der Bestimmung von Endpunkten, die während des Giessverfahrens in
das Kissen integriert werden. Im Besonderen werden ein oder mehrere
Stücke
Hardware innerhalb der Form an Ort und Stelle befestigt und die
Mischung aus polymerem Harz und Gas und Isocyanat wird dann in die Form
eingespritzt, so dass sie die Hardware wirksam umfasst. Alternativ
dazu findet ein separater Arbeitsschritt nach dem Giessen statt,
in welchem ein Teil des Kissens maschinell entfernt wird, so dass die
Hardware eingebracht und an dieser Stelle befestigt werden kann.
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Ein
weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf eine
Verfahren dafür,
ein Substrat zu polieren oder zu planarisieren, wobei dieses umfasst
das Substrat mit dem weiter oben offenbarten Polierkissen in Kontakt
zu bringen und das Substrat durch chemisches mechanisches Polieren
zu polieren oder zu planarisieren.
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Ein
weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf ein
Verfahren dafür,
ein Polierkissen herzustellen, das reaktive Spritzengusstechnik
unter Verwendung von durch direkte Gaseinspritzung geschaffenen
Mikroporen umfasst.
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Ein
noch weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf
ein Verfahren dafür,
integrierte Halbleiterschaltungen herzustellen, das nachfolgendes
umfasst: Ausformen von Schaltkreisen auf der Oberfläche eines
Halbleiterwafers durch photolithographische und beschichtende Verfahren,
das Polieren oder das Planarisieren der Schaltkreise durch in Kontakt
bringen des Halbleiterwafers mit dem weiter oben offenbarten Polierkissen
in Gegenwart einer polierenden Flüssigkeit und das Planarisieren
der Schaltkreise durch chemisches mechanisches Polieren.
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Die
vorhergehende Beschreibung der Erfindung erläutert und beschreibt die vorliegende
Erfindung. Außerdem
zeigt und beschreibt die Offenlegung nur die bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung, aber, wie oben erwähnt, ist es zu verstehen, dass
die Erfindung dazu in der Lage ist, in verschiedenen anderen Kombinationen,
Modifikationen und Umgebungen angewendet zu werden und fähig ist
zu Änderungen
oder Modifikationen innerhalb des Schutzumfangs des erfinderischen
Konzepts wie hierin ausgedrückt,
entsprechend den oben genannten Lehren und/oder der Fertigkeit in
oder des Wissens über
die entsprechende Technik. Es ist weiterhin beabsichtigt, dass die
hierin weiter oben beschriebenen Ausführungsformen die besten bekannte Arten
erklären,
die Erfindung auszuüben
und es Anderen, die in der Technik ausgebildet sind, zu ermöglichen, Gebrauch
zu machen von der Erfindung in solchem oder anderen Ausführungsformen
und mit den entsprechenden verschiedenen Änderungen, die für die jeweiligen
Anwendungen oder Verwendungen der Erfindung erforderlich sind. Dementsprechend
ist es nicht beabsichtigt, dass die Beschreibung die Erfindung auf
die hierin offenbarte Form beschränkt. Es ist auch beabsichtigt,
dass die angehängten
Ansprüche
so ausgelegt werden, dass sie alternative Ausführungsformen einschließen.
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Zusammenfassung
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Polierkissen und Verfahren
zur Herstellung desselben
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Ein
Gegenstand oder ein Polierkissen zur Veränderung der Oberfläche eines
Werkstücks
umfasst eine Polymermatrix, die durch Reaktionsspritzgiessen von
in der Größe gesteuerten
Gasblasen in einer Polyurethanmatrix erzeugt wird. Die vorgeschlagene
flüssige
Urethanvorstufe wird zuerst in eine angetrieben Gussform eingespritzt
und ausgehärtet.
Das gegossene Produkt wird dann aus der Gussform entfernt und doppelseitig
plan gedreht oder geschliffen, um ein einzelnes dünnes Polierkissen
auszuformen, das eine einzelne Schicht aus homogenem Material umfasst.