-
Technisches Gebiet
-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine CMP-(oder chemisch mechanische
Polier-)Vorrichtung, die einen Wafer chemisch und mechanisch poliert.
Insbesondere bezieht sie sich auf einen Haltering, der auf der Innenseite
eines Haltekopfes der CMP-Vorrichtung vorgesehen ist (daran befestigt
ist), und der den Umfang des Wafers umgibt.
-
Stand der Technik
-
Während eine
Halbleitervorrichtung höher
integriert wird und eine bessere Betriebsweise aufweist, haben sich
ihre Abmessungen in der horizontalen Richtung (in der Ebene) verkürzt, und
die Struktur in der vertikalen Richtung wurde weiter verfeinert und
mehrschichtig ausgebildet. Um eine solche feine und vielschichtige
Struktur zu realisieren, muss ein Halbleitersubstrat (beispielsweise
ein Siliziumsubstrat) eine hohe Ebenheit (Gleichmäßigkeit)
haben. Folglich muss die Ebenheit auf Seiten des Wafers erhöht werden,
und in Antwort auf dieses Erfordernis wird eine CMP-Vorrichtung
verwendet.
-
Diese
CMP-Vorrichtung ist beispielsweise verwirklicht durch: eine Rotations-Basis;
eine Polierauflage, die auf dieser Basis angeordnet ist; und einen
Haltekopf, der einen Wafer hält
und ihn auf die Polierauflage drückt;
eine Schlammzufuhrdüse
und dergleichen. Der Haltekopf wird gebildet durch: einen Haltering,
der den Umfang des Wafers umgibt; beispielsweise einen elastischen
Film, der auf die obere Oberfläche
des Wafers drückt
(sie unter Druck setzt); eine Luftkammer, die mit diesem elastischen
Film, dem Haltering und dem Kopfkörper eingeschlossen wird; einen
Luftzufuhrweg, der Luft zur Druckerzeugung in diese Luftkammer liefert.
Der Haltering umgibt den Umfang des Wafers und verhindert, dass
der Wafer herausspringt. Er setzt auch die Polieroberfläche der
Polierauflage unter Druck und macht die Polieroberfläche der
Polierauflage, die den Wafer poliert, flach und macht sie feiner
(richtet sie ab). Folglich muss die Druckoberfläche des Halterings (Fläche zum
Unterdrucksetzen der Polierauflage) eine niedrige Oberflächenrauhigkeit
haben.
-
Andererseits
soll, da ein Haltering die Polierauflage unter Druck setzt, seine
Druckoberfläche selbst durch
die Polierauflage poliert und abgerieben werden. Dies macht es erforderlich,
dass der Haltering regelmäßig ersetzt
wird. Wenn jedoch die Druckoberfläche des Halterings rau ist,
kann eine vorgegebene Polierarbeit oder eine erwünschte Ebenheit des Wafers
nicht erreicht werden. In dem Fall, wenn der Haltering ausgetauscht
worden ist, muss daher, bevor mit dem Polieren eines Produktwafers
(ein Wafer, der als ein Produkt hergestellt werden soll) begonnen wird,
eine Einlauf-(vorbereitende)-Politur unter Verwendung eines neu
befestigten Halterings durchgeführt
werden. Insbesondere wird dieser neue Haltering an dem Haltekopf
der CMP-Vorrichtung befestigt, und dutzende von Versuchswafern (Einlaufwafer)
werden poliert. Nachdem sichergestellt worden ist, dass eine geeignete
Polierqualität
erhalten worden ist, wird zum ersten Mal eine Politur an dem Produktwafer
durchgeführt.
Diese Einlaufpolitur erfordert viel Zeit und Arbeitskraft, wodurch
die Produktionsverfügbarkeit
von Wafern herabgesenkt wird.
-
Zieht
man dies in Betracht, so ist, um die Zeit für die Einlaufpolitur zu verkürzen, ein
Haltering, dessen Druckoberfläche
einer Oberflächenbearbeitung (Maschinenbearbeitung)
unterworfen wird, so dass er eine vorgegebene Glattheit hat, bekannt
(es wird beispielsweise auf das Patentdokument 1 Bezug genommen).
insbesondere ist die Druckoberfläche
in dem Haltering so ausgeführt,
dass sie eine Oberflächenrauhigkeit
von 0,8 μm
oder darunter bei der maximalen Höhe (Rmax) hat. Dies ermöglicht es,
dass die Einlaufpolitur weggelassen werden kann.
- Patentdokument
1: Beschreibung der japanischen Patentoffenlegungsschrift
Nr.2002-126995 .
-
Offenbarung der Erfindung
-
Probleme, die durch die Erfindung zu lösen sind.
-
Eine
außerordentlich
hohe Ebenheit ist jedoch für
einen Wafer erforderlich, und solch eine hohe Ebenheit kann nicht
mit dem Haltering, der in dem oben beschriebenen Patentdokument
1 angegeben wird, in befriedigender Weise erhalten werden. Insbesondere
ist die Oberflächenrauhigkeit
des Halterings einige 0,8 μm
an der maximalen Höhe,
und daher kann die Polieroberfläche
der Polierauflage nicht wie erwünscht
flach abgemacht und herunter verfeinert werden (bis zu einem hohen
Niveau). Selbst wenn ein Wafer mit dieser Polierauflage poliert wird,
kann eine extrem hohe Ebenheit nicht erreicht werden. Dies erfordert
in der Praxis eine Einlaufpolitur, die eine lange Zeit erfordert,
die der Zeit entspricht, die bisher erforderlich war. In Bezug auf
die Oberflächenrauhigkeit,
die in dem Patentdokument 1 be schrieben ist, ist außerdem der
kleinste Wert 0,6 μm
bei maximaler Höhe.
Wenn die Oberflächenrauhigkeit
auf einem solchen Rauhigkeitsniveau ist, muss eine langzeitige Einlaufpolitur
in derselben Weise wie in dem Fall von 0,8 μm durchgeführt werden. Im übrigen ist
gemäß dem Patentdokument
1 die Oberflächenrauhigkeit
der Druckoberfläche
auf 0,8 μm
oder darunter bei maximaler Höhe
eingestellt, so dass ein Polierrate und die Gleichförmigkeit
der Polierrate innerhalb der Oberfläche verbessert werden kann.
Die Polierrate drückt
jedoch nur aus, wie schnell (mm/min) ein Wafer poliert werden kann,
und daher soll sie nicht anzeigen, dass ein Wafer poliert werden
kann, so dass er eine hohe Ebenheit hat.
-
Ferner
hängt die
Ebenheit eines Wafers, der durch die CMP-Vorrichtung poliert wird,
von dem Material des Halterings und der Oberflächenrauhigkeit seiner Druckoberfläche ab.
Wenn das Material des Halterings und die Oberflächenrauhigkeit seiner Druckoberfläche spezifiziert
werden, macht dies mit anderen Worten es möglich, einen Wafer mit einer hohen
Ebenheit zu polieren. In dem Patentdokument 1 wird jedoch ein Material
des Halterings nicht erwähnt.
Folglich ist unklar, ob ein Haltering, der aus einem speziellen
Material hergestellt worden ist, den Vorteil aufweist, dass seine
Druckoberfläche
so eingestellt ist, dass sie eine Oberflächenrauhigkeit von 0,8 μm oder darunter
bei maximaler Höhe
hat, so dass eine Einlaufpolitur weggelassen werden kann.
-
Bei
dem Haltering und dem Offenbarungsgehalt, der in dem Patentdokument
1 gegeben ist, kann, soweit bisher beschrieben, nicht nur die Einlaufpolitur nicht
eingespart werden, sondern auch die Zeit, die für eine solche Einlaufpolitur
erforderlich ist, kann in der Praxis nicht effektiv auf dem Minimum
gehalten werden.
-
Daher
ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Haltering
und ein Herstellungsverfahren davon bereitzustellen, die in der
Lage sind, die für
das Einlaufpolieren erforderliche Zeit in der Praxis effektiv auf
ein Minimum einzuschränken.
-
Mittel zur Lösung der Probleme
-
Um
die oben beschriebene Aufgabe zu lösen, ist ein Haltering für eine CMP-Vorrichtung
nach Anspruch 1, der in einer CMP-Vorrichtung, die eine Polierauflage,
die auf einer Basis angeordnet ist, und einen Haltekopf, der einen
Wafer hält
und den Wafer gegen die Polierauflage drückt, und der den Wafer chemisch
und mechanisch poliert, innerhalb des Haltekopfes vorgesehen ist,
eine Ringform hat, so dass er den Umfang des Wafers umgibt und die
Polieroberfläche
der Polierauflage unter Druck setzt, dadurch gekennzeichnet, dass
der Haltering aus einem Ingenieur-Kunststoffmaterial hergestellt
ist, und dass die Oberflächenrauhigkeit
der Druckoberfläche,
um die Polieroberfläche
der Polierauflage unter Druck zu setzen, eine mittlere Mittellinien-Rauhigkeit
(Arithmetisches Mittel der Rauhigkeit) von 0,01 μm oder darunter hat.
-
Ein
Haltering für
eine CMP-Vorrichtung nach Anspruch 2 ist dadurch gekennzeichnet,
dass in dem Haltering der CMP-Vorrichtung nach Anspruch 1 in der
rückseitigen
Oberfläche
des Halterings, die an der rückseitigen
Oberfläche
der Druckoberfläche liegt,
ein zu haltender Abschnitt ausgebildet ist; und dass die Druckoberfläche poliert
ist.
-
Ein
Verfahren zur Herstellung eines Halterings für eine CMP-Vorrichtung nach
Anspruch 3, um in einer CMP-Vorrichtung, die eine Polierauflage,
die auf einer Basis angeordnet ist, und einen Haltekopf aufweist,
der einen Wafer hält
und den Wafer gegen die Polierauflage drückt und der den Wafer chemisch und
mechanisch poliert, einen Ingenieur-Kunststoff-Haltering herzustellen,
der auf der Innenseite des Haltekopfes vorgesehen ist, eine Ringform
hat, so dass er den Umfang des Wafers umgibt, und die Polieroberfläche der
Polierauflage unter Druck setzt, ist gekennzeichnet durch umfassend
die Schritte: Bearbeiten einer Formoberfläche außer einer Druckoberfläche, um
die Polieroberfläche
der Polierauflage unter Druck zu setzen, so dass die Formoberfläche eine
vorgegebene Abmessung hat; Halten des Halterings, ohne einen externen
Umfangsdruck und einen internen Umfangsdruck auf den Haltering auszuüben; und
Maschinen bearbeiten der Druckoberfläche in diesem Zustand und Polieren
der Druckoberfläche, bis
die Oberflächenrauhigkeit
davon zu einer mittleren Mittellinien-Rauhigkeit von 0,01 μm oder darunter wird.
-
Ein
Verfahren zur Herstellung eines Halterings für eine CMP-Vorrichtung nach
Anspruch 4 ist dadurch gekennzeichnet, dass in dem Verfahren zur Herstellung
eines Halterings für
die CMP-Vorrichtung nach Anspruch 3 die Polierauflage, die auf der
Basis angeordnet ist, eine Druckeinrichtung zum Drehen des Halterings
und zum Drücken
dessen Oberfläche gegen
die Polierauflage und eine Schlammzufuhreinrichtung zum Zuführen von
Schlamm an die Polierauflage vorgesehen sind; und dass die Politur
durch eine Poliervorrichtung durchgeführt wird, die einen Druck und
eine Drehzahl, die durch die Druckeinrichtung bereitgestellt werden,
und eine Schlammzufuhr, die von der Schlammzufuhreinrichtung bereitgestellt wird,
regelt.
-
Ein
Verfahren zur Herstellung eines Halterings für eine CMP-Vorrichtung nach
Anspruch 5 ist dadurch gekennzeichnet, dass in dem Verfahren zur Herstellung
eines Halterings für
eine CMP-Vorrichtung nach Anspruch 4 vor der Durchführung der
Politur eine Einlaufbearbeitung dadurch durchgeführt wird, dass ein Einlauf-Haltering
an der Poliervorrichtung befestigt wird.
-
Ein
Verfahren zur Herstellung eines Halterings für eine CMP-Vorrichtung nach
Anspruch 6 ist dadurch gekennzeichnet, dass in dem Verfahren zur Herstellung
eines Halterings für
eine CMP-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5 die Maschinenbearbeitung
und die Politur durchgeführt
wird, wobei nur die Seite der rückseitigen
Oberfläche
des Halterings gehalten wird, die auf der rückseitigen Oberfläche der
Druckoberfläche
angeordnet ist.
-
Ein
Verfahren zur Herstellung eines Halterings für eine CMP-Vorrichtung nach
Anspruch 7 ist dadurch gekennzeichnet, dass in dem Verfahren zur Herstellung
eines Halterings für
eine CMP-Vorrichtung nach Anspruch 6 ein zu haltender Abschnitt
auf der rückseitigen
Oberfläche
des Halterings ausgebildet wird; der Haltering von einem Maschinenbearbeitungshalter
gehalten wird, der einen Halteabschnitt umfasst, der den zu haltenden
Abschnitt hält;
und dass die Maschinenbearbeitung in diesem Zustand durchgeführt wird.
-
Ein
Verfahren zur Herstellung eines Halterings für eine CMP-Vorrichtung nach
Anspruch 8 ist dadurch gekennzeichnet, dass in dem Verfahren zur Herstellung
eines Halterings für
die CMP-Vorrichtung nach Anspruch 7 die Maschinenbearbeitungshalterung,
die den Haltering hält,
durch eine Polierhalterung gelagert ist, die die Seite der rückseitigen
Oberfläche
der Maschinenbearbeitungshalterung, die auf der rückseitigen
Oberfläche
des Halteabschnittes liegt, lagert; und dass die Politur in diesem
Zustand durchgeführt
wird.
-
Eine
Maschinenbearbeitungshalterung für den
Haltering einer CMP-Vorrichtung nach Anspruch 9, die die Maschinenbearbeitungshalterung
ist, die in dem Verfahren zur Herstellung des Halterings der CMP-Vorrichtung nach
Anspruch 7 verwendet wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass die
Maschinenbearbeitungshalterung die Form einer flachen Platte aufweist
und in einer Befestigungsoberfläche,
die in Oberflächenkontakt
mit der rückseitigen
Oberfläche des
Halterings kommt, den Halteabschnitt umfasst, der den zu haltenden
Abschnitt hält,
der in der rückseitigen
Oberfläche
des Halterings ausgebildet ist.
-
Eine
Maschinenbearbeitungshalterung für einen
Haltering einer CMP-Vorrichtung gemäß Anspruch 10, die die Polierhalterung
ist, die in dem Verfahren zur Herstellung des Halterings für die CMP-Vorrichtung
nach Anspruch 8 verwendet wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass
die Polierhalterung die Form einer flachen Platte und einen konkaven
Lagerabschnitt aufweist, welcher die Seite der rückseitigen Oberfläche der
Maschinenbearbeitungshalterung, die auf der rückseitigen Oberfläche der
Befestigungsoberfläche
liegt, aufnimmt, die an der Umfangsfläche der Maschinenbearbeitungshalterung eingepasst
ist und die rückseitige
Oberfläche
der Maschinenbearbeitungshalterung lagert.
-
CMP-Vorrichtung
nach Anspruch 11, die eine Polierauflage, die auf einer Basis angeordnet
ist, und einen Haltekopf aufweist, der einen Wafer hält und den
Wafer gegen die Polierauflage drückt,
wobei der Haltekopf einen Haltering hat, der eine Ringform aufweist,
um den Umfang des Wafers zu umgeben, und der die Polieroberfläche der
Polierauflage unter Druck setzt; und der den Wafer chemisch und
mechanisch poliert, dadurch gekennzeichnet ist, dass der Haltering
aus einem Ingenieur-Kunststoffmaterial hergestellt
ist; und dass die Oberflächenrauhigkeit der
Druckoberfläche
des Halterings, um die Polieroberfläche der Polierauflage unter
Druck zu setzen, unter eine gemittelte Mittellinien-Rauhigkeit von
0,01 μm
oder darunter eingestellt ist.
-
Vorteile der Erfindung
-
In
dem Haltering der CMP-Vorrichtung nach Anspruch 1, der aus Ingenieur-Kunststoff
hergestellt ist, hat die Oberflächenrauhigkeit
der Druckoberfläche
eine gemittelte Mittellinien-Rauhigkeit von 0,01 μm oder darunter.
Daher kann in der Praxis die Zeit, die für die Einlaufpolitur verwendet
wird, effektiv auf ein Minimum eingeschränkt werden. Insbesondere zeigt
in diesem Haltering die Oberflächenrauhigkeit der
Druckoberfläche
einen extrem kleinen Wert von 0,01 μm oder darunter. Dadurch wird
unmittelbar nach dem Befestigen des Halterings an dem Haltekopf
der CMP-Vorrichtung die Polieroberfäche der Polierauflage mit der
Druckoberfläche
des Halterings wie erwünscht
flach gemacht und herunter verfeinert (auf ein hohes Niveau). Dies
trägt dazu
bei, eine geeignete Polierwirkung zu erhalten, mit anderen Worten
einen Wafer mit einer extrem hohen Ebenheit zu polieren, ohne dass
eine Einlaufpolitur durchgeführt wird
oder wobei nur eine kurzzeitige (minimale) Einlaufpolitur durchgeführt wird.
Als Ergebnis kann die Zeit und die Arbeitskraft, die für solch
eine Einlaufpolitur erforderlich sind, auf einem Minimum gehalten werden.
Dies macht es in der Praxis effektiv möglich, die Produktionsverfügbarkeit
von Wafern zu verbessern. Außerdem
wird die Zeit, die für
das Einlaufpolieren benötigt
wird, zu einem Mini mum, so dass der Polierabfall, der durch das
Einlaufpolieren erzeugt wird, reduziert werden kann, dass Kratzer
auf einem Wafer durch den Polierabfall weniger wahrscheinlich wird,
oder dass Verunreinigungen mit geringerer Wahrscheinlichkeit an
einem Wafer haften. Folglich wird die Produktionsqualität eines
Wafers höher
und stabiler, wodurch die Anzahl von fehlerhaften Produkten herabgesetzt
und die Produktivität
weiter verbessert wird.
-
Bei
dem Haltering der CMP-Vorrichtung nach Anspruch 2 wird der zu haltende
Abschnitt auf der rückseitigen
Oberfläche
gehalten, so dass der Haltering ohne Deformation der Druckoberfläche gehalten
werden kann. Daher kann die Politur durchgeführt werden, wobei er in diesem
Zustand gehalten wird, wodurch dazu beigetragen wird, dass die Oberflächenrauhigkeit
der Druckoberfläche
extrem fein gemacht wird.
-
In
dem Verfahren zur Herstellung eines Halterings für die CMP-Vorrichtung nach
Anspruch 3 wird nach dem die Raumoberfläche außer der Druckoberfläche bearbeitet
worden ist, so dass sie eine vorgegebene Abmessung hat, die Druckoberfläche maschinenbearbeitet
und poliert (geläppt).
Daher wird die Druckoberfläche,
die bereits einer Maschinenbearbeitung oder dergleichen unterworfen
worden ist, in der nachfolgenden Bearbeitung nicht deformiert. Ferner
wird sie einer Maschinenbearbeitung oder dergleichen in einem Zustand
unterworfen, in dem der Haltering gehalten wird, ohne einen externen
Umfangsdruck oder einen internen Umfangsdruck auszuüben. Dies
verhindert, dass die Druckoberfläche
durch die Halterung deformiert wird. Durch die Maschinenbearbeitung
(beispielsweise Schneiden und Schleifen) erreicht ferner die Ebenheit
der Druckoberfläche
und die Oberflächenrauhigkeit
ein spezielles Maß (Niveau),
und danach wird die Politur durchgeführt. Dies trägt dazu
bei, die Politur wie erwünscht
durchzuführen.
Als Ergebnis kann die Druckoberfläche einer Endbearbeitung unterworfen werden,
so dass sie eine hohe Ebenheit und eine extrem niedrige Oberflächenrauhigkeit
hat.
-
Bei
dem Verfahren zur Herstellung eines Halterings der CMP-Vorrichtung
nach Anspruch 4 wird entsprechend dem Material oder der Größe des Halterings
die Art des Schlamms (Schleifmittel) oder dergleichen, der Druck
oder die Drehzahl der Druckeinrichtung oder die Schlammzufuhr geregelt.
Daher kann die Druckoberfläche
des Halterings auf eine hohe Ebenheit und eine extrem niedrige Oberflächenrauhigkeit
poliert werden.
-
In
dem Verfahren zur Herstellung eines Halterings der CMP-Vorrichtung
nach Anspruch 5 wird eine Einlaufbearbeitung durchgeführt, so
dass die Polierauflage (beispielsweise ein Tuch) der Poliervorrichtung
abgerichtet (flach und herunter verfeinert) und stabilisiert wird.
Daher kann in der nachfolgenden Politur die Druckoberfläche des
Halterings gut geschliffen werden (so dass sie eine hohe Ebenheit und
eine extrem niedrige Oberflächenrauhigkeit
hat).
-
In
dem Herstellungsverfahren eines Halterings für die CMP-Vorrichtung nach
Anspruch 7 werden die Maschinenbearbeitung und die Politur durchgeführt, wobei
nur die Seite der rückseitigen
Oberfläche
des Halterings gehalten wird. Daher kann diese Halterung daran gehindert
werden, die Druckoberfläche
zu deformieren, so dass auf diese Weise die Druckoberfläche wie
erwünscht
bearbeitet wird.
-
In
dem Verfahren zur Herstellung eines Halterings der CMP-Vorrichtung
nach Anspruch 7 wird der zu haltende Abschnitt, der in der rückseitigen Oberfläche des
Halterings ausgebildet ist, gehalten, und in diesem Zustand wird
die Druckoberfläche
maschinenbearbeitet. Daher kann die Halterung des Halterings daran
gehindert werden, die Druckoberfläche zu deformieren, so dass
die Maschinenbearbeitung der Druckoberfläche wie erwünscht erfolgt.
-
In
dem Verfahren zur Herstellung des Halterings der CMP-Vorrichtung
nach Anspruch 8 wird die Seite der rückseitigen Oberfläche der
Maschinenbearbeitungshalterung, die den Haltering hält, durch den
Maschinenbearbeitungshalterung gelagert. Daher kann diese Lagerung
daran gehindert werden, die Druckoberfläche des Halterings zu deformieren. Außerdem kann
die Politur in einem Zustand durchgeführt werden, wo der Haltering
auf der Maschinenbearbeitungshalterung gehalten wird. Mit anderen Worten
können
die Maschinenbearbeitung und die Politur kontinuierlich durchgeführt werden,
ohne den Haltering von der Maschinenbearbeitungshalterung zu entfernen.
Dies trägt
dazu bei, die Halterungsgenauigkeit und die Halterungsstabilität der Maschinenbearbeitungshalterung
aufrecht zu erhalten. Als Ergebnis kann die Druckoberfläche ordnungsgemäß poliert
werden.
-
Bei
der Maschinenbearbeitungshalterung für den Haltering der CMP-Vorrichtung
nach Anspruch 9 ist der zu haltende Abschnitt, der in der rückseitigen Oberfläche des
Halterings ausgebildet ist, von der Maschinenbearbeitungshalterung
gehalten. Daher kann diese Halterung daran gehindert werden, die Druckoberfläche des
Halterings zu deformieren. Zusätzlich
kommt die rückseitige
Oberfläche
des Halterings in Oberflächenkontakt
mit der Befestigungsoberfläche
der Maschinenbearbeitungshalterung, und in diesem Zustand wird der
Haltering auf der Maschinenbearbeitungshalterung gehalten. Folglich
wird zum Zeitpunkt der Maschinenbearbeitung die Druckoberfläche des
Halterings stabiler. Als Ergebnis kann die Druckoberfläche ordnungsgemäß maschinenbearbeitet
werden.
-
Bei
der Polierhalterung für
den Haltering der CMP-Vorrichtung nach Anspruch 10 wird die Seite der
rückseitigen
Oberfläche
der Maschinenbearbeitungshalterung, die den Haltering hält, durch
die Polierhalterung gelagert. Daher kann diese Lagerung daran gehindert
werden, die Druckoberfläche
des Halterings zu deformieren. Außerdem kann die Politur in
einem Zustand durchgeführt
werden, wo der Haltering auf der Maschinenbearbeitungshalterung gehalten
wird. Außerdem
ist der Lagerabschnitt in die Umfangsoberfläche der Maschinenbearbeitungshalterung
eingepasst, so dass die Maschinenbearbeitungshalterung (der Haltering)
dran gehindert werden kann, sich seitwärts zu verschieben. Auf ähnliche Weise
lagert sie auch die rückseitige
Oberfläche
der Maschinenbearbeitungshalterung (rückseitige Oberfläche des
Halterings), so dass eine Bearbeitungskraft auf die Druckoberfläche des
Halterings ordnungsgemäß abgestützt wird.
Dies trägt
dazu bei, die Druckoberfläche
zum Zeitpunkt des Polierens zu stabilisieren. Als Ergebnis kann
die Druckoberfläche
in geeigneter Weise poliert werden.
-
In
der CMP-Vorrichtung nach Anspruch 11 wird in Bezug auf den Haltering
die Oberflächenrauhigkeit
seiner Druckoberfläche
auf eine gemittelte Mittellinienrauhigkeit von 0,01 μm oder darunter
eingestellt. Daher kann in der Praxis die Zeit, die für das Einlaufpolieren
verwendet wird, effektiv auf das Minimum eingeschränkt werden.
Insbesondere zeigt in dem Haltering die Oberflächenrauhigkeit der Druckoberfläche einen
extrem kleinen Wert von 0,01 μm oder
darunter. Dadurch wird unmittelbar nach dem Befestigen des Halterings
an dem Haltekopf die Polieroberfläche der Polierauflage mit der
Druckoberfläche
flach gemacht und, wie erwünscht,
herunter verfeinert. Dies trägt
dazu bei, eine geeignete Polierwirkung zu erzielen, ohne ein Einlaufpolieren
durchzuführen
oder nur eine kurzzeitige Einlaufpolitur durchzuführen. Als
Ergebnis kann die Zeit und die Arbeitskraft, die für solch
eine Einlaufpolitur benötigt
werden, auf einem Minimum gehalten werden. Dies ermöglicht es,
die Produktionsverfügbarkeit
der Wafer in der Praxis effektiv zu verbessern.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
1 ist
eine Frontdarstellung einer CMP-Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung, wobei eine schematische Anordnung davon
gezeigt ist.
-
2 ist
eine schematische Schnittdarstellung eines Haltekopfes der CMP-Vσrrichtung
gemäß dem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
-
3(a) und 3(b) sind
eine Draufsicht bzw. eine seitliche Schnittansicht eines Halterings
der CMP-Vorrichtung
gemäß dem Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung.
-
4 ist
eine Tabelle, die einen Herstellungs-Verfahrensablauf für den Haltering
der CMP-Vorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung zeigt.
-
5 ist
eine Frontansicht (zum Teil geschnittene Ansicht) einer Maschinenbearbeitungshalterung,
um den Haltering der CMP-Vorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
vor dem Polieren (Maschinenbearbeiten) zu bearbeiten.
-
6 ist
eine Schnittdarstellung einer Polierhalterung zum Polieren des Halterings
der CMP-Vorrichtung
gemäß dem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
-
7 ist
eine Tabelle, die ein Messergebnis oder dergleichen der Oberflächenrauhigkeit
einer Druckoberfläche
des Halterings der CMP-Vorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung zeigt.
-
8 ist
eine Darstellung, die die Messpunkte für die Oberflächenrauhigkeit
der Druckoberfläche des
Halterings der CMP-Vorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung zeigt.
-
9 ist
eine Tabelle, die ein Messergebnis der Oberflächenrauhigkeit der Druckoberfläche des Halterings
des Halterings der CMP-Vorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung zeigt.
-
Beste Art der Ausführung der Erfindung
-
Im
Folgenden wird der Haltering der CMP-Vorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben.
-
1 ist
eine Frontdarstellung einer CMP-Vorrichtung 1 gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, die die schematische Anordnung derselben
zeigt. Diese CMP-Vorrichtung 1 hat eine Anordnung entsprechend
einer CMP-Vorrichtung, die im Allgemeinen in großem Umfang verwendet wird mit
Ausnahme eines Halterings 8 (wird im Folgenden beschrieben).
Hier wird eine detaillierte Beschreibung weggelassen. Sie umfasst: eine
Basis 2, die gedreht werden kann; eine Polierauflage 3 (beispielsweise
ein Tuch), das auf dieser Basis 2 angeordnet ist; einen
Haltekopf 4; eine Schlammzufuhrdüse 5 (Schlammzufuhrmittel);
und eine Abrichtvorrichtung 6 (Abrichtmittel). Sie poliert einen
Wafer W chemisch und mechanisch.
-
Der
Haltekopf 4 hält
den Wafer 7 und drückt seine
Oberfläche
W1, die poliert werden soll, gegen die Polierauflage 3.
Er ist so ausgeführt,
dass er sich auf der Polierauflage 3 bewegt, während er
sich dreht. Dieser Haltekopf 4 ist, wie in 2 gezeigt
ist, versehen mit: einem Kopfkörper 7;
dem Haltering 8, der unter diesem Kopfkörper 7 angeordnet
ist; und einen elastischen Film, der innerhalb dieses Halterings 8 angeordnet
ist und auf eine obere Oberfläche
W2 des Wafers 7 drückt.
Sodann ist eine Luftkammer 10 durch den Kopfkörper 7,
den Haltering 8 und den elastischen Film 9 eingeschlossen,
und Luft zur Druckerzeugung wird in diese Luftkammer 10 zugeführt. Der
Haltekopf 4 drückt
den Wafer 7 über
den elastischen Film 9 auf den Polierbelag 3.
-
Der
Haltering 8 umgibt den Umfang des Wafers 7 und
verhindert, dass der Wafer 7 aus dem Haltekopf 4 heraus
springt. Er drückt
auch auf eine Polieroberfläche 3a des
Polierbelags 3, und er macht die Polieroberfläche 3a (der
Teil, der in Oberflächenkontakt
mit der Polieroberfläche
W1 des Wafers W kommt) des Polierbelags 3 flach und verfeinert
ihn herunter (richtet ihn ab), der den Wafer 7 poliert.
Insbesondere wird die Polieroberfläche 3a des Polierbelags 3 so,
dass unter Verwendung von Schlamm 5a (Schleifmittel) seine
Ebenheit niedrig und seine Oberflächenrauhigkeit rau wird. Folglich
verbessert der Haltering 8 die Ebenheit der Polieroberfäche 3a und
vermindert die Oberflächenrauhigkeit.
-
Unter
Berücksichtigung
des chemischen Widerstands, der mechanischen Eigenschaften oder dergleichen
ist der Haltering 8 aus einem PPS (Polypropylensulfid-Ingenieur-Kunststoff)-Material
hergestellt. Er hat, wie in 3 gezeigt
ist, eine Ringform. In einer Druckoberfläche 8a zur Druckbeaufschlagung
der Polieroberfläche 3a des
Polierbelags 3 sind eine Vielzahl Schlitze 8b ausgeformt,
die jeweils wie eine Nut ausgeformt sind, um zu ermöglichen,
dass Polierabfall austreten (abgegeben werden) kann. In einer rückseitigen
Oberfläche 8c des
Halterings 8, die auf der rückseitigen Oberfläche der
Druckoberfläche 8a liegt,
sind eine Vielzahl Schraubeinsätze 8d (zu
haltende Abschnitte) eingesetzt, die jeweils ein Gewinde 8e haben.
Mit anderen Worten ist solch ein Schraubeinsatz 8d im Wesentlichen
zylindrisch, und ein Außengewinde
ist an seinem äußeren Umfangsteil
ausgebildet, und das Innengewinde 8a ist an seinem inneren
Umfangsteil ausgebildet. Zusätzlich wird
die Oberflächenrauhigkeit
der Druckoberfläche 8a (die
Oberfläche
ist poliert) auf eine gemittelte Mittellinien-Rauhigkeit (arithmetisches
Mittel der Rauhigkeit Ra) von 0,01 μm oder darunter eingestellt.
-
Als
nächstes
wird das Verfahren zur Herstellung des Halterings 8, der
eine solche Ausführung hat,
auf der Grundlage des Verfahrensablaufs beschrieben, der in 4 gezeigt
ist.
-
Als
erstes wird in einem ersten Verfahren ein PPS-Rohling grob in eine
Form geschnitten, die nahe bei der endgültigen Form und den endgültigen Abmessungen
liegt. Als nächstes
wird ein Gewindeschneiden (Ausbildung eines Innengewindes) auf der Seite
der rückseitigen
Oberfläche 8c durchgeführt (Verfahren
2), und in dieses Innengewinde wird der Schraubeinsatz 8d eingeschraubt
(eingeführt,
Verfahren 3). Danach wird ein Schneidvorgang ausgeführt, so
dass der Innendurchmesser ein vorgegebenes Maß erhält (Verfahren 4). Danach wird
ein Schneidvorgang an den Seiten der Druckoberfläche 8a und der rückseitigen
Oberfläche 8c durchgeführt, so
dass die Höhe
des Halterings 8 (Dicke) ein vorgegebenes Maß erhält (Verfahren
5). Danach wird ein Schneidvorgang durchgeführt, so dass der Außendurchmesser
ein vorgegebenes Maß erhält (Verfahren
6), und ein Fräsvorgang
wird ausgeführt,
so dass die Schlitze 8b auf der Seite der Druckoberfläche 8a ausgebildet
werden (Verfahren 7). Sodann werden die Drähte, die bei solch einer Bearbeitung
erzeugt werden, entfernt (Verfahren 8), und ein Schneidvorgang wird
erneut auf der Seite der rückseitigen
Oberfläche 8c ausgeführt (Verfahren
9). Zu diesem Zeitpunkt wird bei dem Schneidvorgang nur flach geschnitten,
so dass die Ebenheit auf der Seite der rückseitigen Oberfläche 8c höher wird.
Durch das Verfahren 1 bis zu dem Verfahren 9, die oben beschrieben
wurden, werden die Formoberflächen
außer
der Druckoberfläche 8a so
bearbeitet, dass sie vorgegebene Abmessungen haben.
-
Danach
wird unter Verwendung einer Maschinenbearbeitungshalterung 11,
wie sie in 5 gezeigt ist, die Druckoberfläche 8a des
Halterings 8 vor dem Polieren (Maschinenbearbeiten) bearbeitet (Verfahren
10). Diese Maschinenbearbeitungshalterung 11 ist aus einem
rostfreien Stahl hergestellt, und sie ist wie eine Scheibe (eine
flache Platte) geformt. Ihr Außendurchmesser
ist nahezu gleich dem Außendurchmesser
des Halterings 8. Außerdem
werden Bolzenlöcher 11c an
den gleichen Positionen (mit demselben Abstand) wie die Schraubeinsätze 8d des
Halterings 8 ausgebildet. Durch solch ein Bolzenloch 11c wird
ein Bolzen 12 (Halteabschnitt) von der Seite der rückseitigen
Oberfläche 11b zu
der Seite einer Befestigungsoberfläche 11a eingesetzt.
Mit dieser Befestigungsoberfläche 11a der
Maschinenbearbeitungshalterung 11 kommt die rückseitige Oberfläche 8c des
Halterings 8 in Oberflächenkontakt,
und der Bolzen 12 wird auf den Schraubeinsätzen 8d festgezogen.
Dadurch wird ohne Anliegen eines externen Umfangsdrucks und eines
internen Umfangsdrucks auf den Haltering 8 der Haltering 8 durch
die Maschinenbearbeitungshalterung 11 gehalten. Als nächstes wird
der Umfangsteil der Maschinen bearbeitungshalterung 11 durch
die Aufspannvorrichtung einer Drehbank erfasst, und die Druckoberfläche 8a des
Halterings 8 wird einem Oberflächen-Schneidvorgang in der
Drehbank unterworfen. Zu diesem Zeitpunkt wird sie flach geschnitten,
und die Drehzahl in der Drehbank wird abgesenkt, so dass die Druckoberfläche 8a eine
hohe Ebenheit und eine niedrige Oberflächenrauhigkeit hat. In diesem
Ausführungsbeispiel
wird die Druckoberfläche 8a durch
die Drehbank geschnitten, entsprechend dem Material, der Härte und
dergleichen des Halterings 8 kann jedoch eine andere Maschinenbearbeitung,
beispielsweise Schleifen, ebenfalls ausgeführt werden.
-
Danach
wird ohne Abnehmen des Halterings 8 aus der Maschinenbearbeitungshalterung 11 unter Verwendung
einer Polierhalterung 13, wie sie in 6 gezeigt
ist, die Druckoberfläche 8a des
Halterings 8 poliert (Verfahren 11). Diese Polierhalterung 13 ist
aus Polyvenylchlorid hergestellt, und sie ist wie eine Scheibe,
eine flache Platte (geformt). In ihrem zentralen Teil ist ein konkaver
Lagerabschnitt 13a ausgebildet. Der Innendurchmesser dieses
Lagerabschnitts 13a ist nahezu gleich dem Außendurchmesser
der Maschinenbearbeitungshalterung 11, so dass er genau
in die Umfangsfläche
der Maschinenbearbeitungshalterung 11 eingepasst werden
kann. In diesem Lagerabschnitt 13a ist die Seite der rückseitigen
Oberfläche 11b der
Maschinenbearbeitungshalterung 11 untergebracht (eingefügt). Dadurch
ist die rückseitige
Oberfläche 11b der
Maschinenbearbeitungshalterung 11 auf der unteren Oberfläche 13b des
Lagerabschnittes 13a gelagert. Auf dieser unteren Oberfläche 13b ist
ein Schutztuch 14 vorgesehen, das die Maschinenbearbeitungshalterung 11 schützt. Diese
Polierhalterung 13 lagert die Maschinenbearbeitungshalterung 11,
die den Haltering 8 hält,
und in diesem Zustand wird die Druckfläche 8a poliert.
-
Diese
Politur wird durch eine Poliervorrichtung (eine Läppmaschine,
eine Poliermaschine) durchgeführt,
die eine Ausführung äquivalent
zu der oben beschriebenen CMP-Vorrichtung 1 hat. Insbesondere
umfasst die Poliervorrichtung: einen Polierbelag (entsprechend dem
Polierbelag 3), der auf einer Basis angeordnet ist; ein
Druckbeaufschlagungsmittel (äquivalent
zu dem Haltekopf 4), das die Druckoberfläche 8a gegen
den Polierbelag drückt,
während
der Haltering 8 gedreht wird; und ein Schlammzufuhrmittel
(äquivalent
zu der Schlammzufuhrdüse 5),
das Schlamm zu dem Polierbelag zuführt. Sie ist so ausgeführt, dass
ein Druck und eine Drehzahl, die von dem Druckbeaufschlagungsmittel
gegeben wird, eine Schlammzufuhr, die durch die Schlammzufuhrmittel
gegeben wird, und dergleichen geregelt wird. Entsprechend der Materialqualität (beispielsweise Härte) oder
Größe des Halterings 8 werden
die Art des Schlamms (Schleifmittel oder dergleichen) und die Polierbedingungen
(beispielsweise der Druck oder Drehzahl der Druckbeaufschlagungsmittel)
und die Schlammzufuhr geregelt. Sodann wird die Druckoberfläche 8a des
Halterings 8 poliert. Ein Beispiel für solche Polierbedingungen
ist speziell unten gegeben.
- Schlamm 5a: CO (das
Verdünnungsmittel
ist ein Cerium-System) und Teilchendurchmesser = 2 μm
- Schlammzufuhr: 500-1000 ml/min
- Temperatur einer Basis: 26-26°C
(Kühlwassertemperatur
einer Basis)
- Druck durch die Druckbeaufschlagungsmittel: 0,2 kgf/cm2
- Drehzahl der Druckbeaufschlagungsmittel: 50 U/min
-
In
dieser Poliervorrichtung wird vor der Politur des Halterings 8 eine
Einlaufbearbeitung durchgeführt,
indem ein Einlauf-Haltering (Testhaltering) daran befestigt wird.
Durch diese Einlaufbearbeitung wird der Polierbelag der Poliervorrichtung
abgerichtet (flach gemacht und nach unten verfeinert) und stabilisiert.
Nach dieser Einlaufbearbeitung wird der Haltering 8 unter
den oben beschriebenen Polierbedingungen poliert, bis die Oberflächenrauhigkeit
der Druckoberfläche 8a zu
einer gemittelten Mittellinien-Rauhigkeit
von 0,01 μm
oder darunter wird.
-
Nach
dieser Politur wird der Polierabfall durch ein Luftgebläse entfernt,
und jedes Teil wird ausgemessen (Verfahren 12). Sodann durchläuft ein Haltering 8,
der die vorgegebenen Abmessungen und die vorgegebene Oberflächenrauhigkeit
hat, eine Ultraschallreinigung (Verfahren 13). Dadurch wird das
Herstellungsverfahren beendet.
-
Als
nächstes
wird bei einem Haltering 8, der durch das oben beschriebene
Herstellungsverfahren hergestellt worden ist, ein Messergebnis der
Oberflächenrauhigkeit
der Druckoberfläche 8a beschrieben. 7 zeigt
dieses Messergebnis, und die Messung wird in dem folgenden Messinstrument
und unter den folgenden Messbedingungen durchgeführt. Dabei sind die Messpunkte
A, B Positionen, wie in 8 gezeigt ist.
-
Messinstrument:
Surftest SV-3000S4 (Oberflächenrauhigkeits-Messinstrument
vom Kontaktpunkttyp) von Mitsutoyo Corp.
- Standard: OLDMIX
- Auswertungskurventyp: R
- Referenzlänge:
0,8mm
- Intervallfunktion: 5
- Lambda C (Grenzwert): 0,8mm
- Filtertyp: Gaußscher-Typ
- Berechnungslänge:
4,0mm
- Eingangslänge:
0,4mm
- Ausgangslänge:
0,3985mm
- Glattgängige
Verbindung: Aus
- Gemittelte wie in Korrektur zum Zeitpunkt einer Parameterberechnung:
Aus
-
In 7 sind
die Werte des Musters 1 ein Messergebnis dieses Halterings 8,
und die Oberflächenrauhigkeit
an beiden Messpunkten A, B ist eine gemittelte Mittellinien-Rauhigkeit
(Ra) von 0,01 mm. Im Sinne der maximalen Höhe (Ry) ist sie 0,080 μm an dem
Messpunkt A und 0,108 μm
an dem Messpunkt B. Folglich ist in diesem Haltering 8 die
Oberflächenrauhigkeit
der Druckoberfläche 8a weit
niedriger als die Oberflächenrauhigkeit
des Halterings (einige 0,8 μm
bei maximaler Höhe),
die in dem oben erwähnten
Patentdokument 1 angegeben ist. Andererseits, wenn die
Druckoberfläche
desselben Halterings (mit dem gleichen Material und den gleichen Abmessungen)
wie dieser Haltering 8 von Hand poliert (gelappt) wird,
ist ein Messergebnis seiner Oberflächenrauhigkeit durch die Werte
des Musters 2 in 7 gegeben.
In Bezug auf die gemittelte Mittellinienrauhigkeit beträgt sie 0,220 μm an dem
Messpunkt A und 0,201 μm
an dem Messpunkt B. In Bezug auf die maximale Höhe ist sie 0,776 μm an dme
Messpunkt A und 1,923 μm
an dem Messpunkt B. Im Falle eines Metallproduktes (Metallbearbeitung),
wenn diese Oberflächenrauhigkeit
eine gemittelte Mittellinienrauhigkeit von 0,01 μm oder darunter ist, sagt man
im Übrigen
von dieser Oberfläche,
dass sie Spiegel endbearbeitet ist. In diesem Haltering 8 ist
die Oberflächenrauhigkeit
der Druckoberfläche 8a gleich
0,01 μm
oder darunter, und somit wird sie als eine Spiegel endbearbeitete
Oberfläche
in einem Metallprodukt angesehen. In 7 ist eine
Oberflächenrauhigkeit „Rq" eine
Rauhigkeit nach Bemittelten Quadraten und Quadratwurzeln; „Rz" eine an 10 Punkten
gemittelte Rauhigkeit; „Rc" eine gemittelte
Konkav-Konvex-Höhe; „Rp" eine maximale Scheitelpunkthöhe; „Rv" eine maximale Talsohlentiefe;
und „Rt" eine maximale Sektionshöhe.
-
Wie
oben beschrieben wurde, hat in diesem Haltering 8 die Oberflächenrauhigkeit
der Druckoberfläche 8a eine
gemittelte Mittellinien-Rauhigkeit von 0,01 μm oder darunter. Dies ist außerordentlich
niedrig, und daher kann, wenn dieser Haltering 8 an einer CMP-Vorrichtung
befestigt wird, in der Praxis, die für eine Einlaufpolitur erforderliche
Zeit wirksam auf ein Minimum beschränkt werden. Insbesondere wird, weil
die Oberflächenrauhigkeit
der Druckoberfläche 8a extrem
niedrig ist, unmittelbar nach der Befestigung dieses Halterings 8 an
dem Haltekopf 4 der CMP-Vorrichtung 1 die Polieroberfläche 3a des
Polierbelags 3 mit der Druckoberfläche 8a wie erwünscht flach
gemacht und nach unten verfeinert (bis zu einem hohen Niveau). Dies
trägt dazu
bei, eine geeignete Polierwirkung zu erhalten, mit anderen Worten
die polierte Oberfläche
W1 des Wafers W auf eine extrem hohe Ebenheit zu polieren, entweder ohne
die Ausführung
einer Einlaufpolitur oder mit nur einer kurzzeitigen (minimalen)
Einlaufpolitur. Als Ergebnis kann die Zeit und die Arbeitskraft,
die für
solch eine Einlaufpolitur benötigt
wird, auf einem Minimum gehalten werden. Dies ermöglicht es,
die Produktionsverfügbarkeit
des Wafers W in der Praxis effektiv zu verbessern.
-
Beispielsweise
muss bei einem herkömmlichen
Haltering, dessen Druckoberfläche
rau ist, bevor mit dem Polieren des Produktwafers W ein Wafer (der
als Produkt hergestellt wird) begonnen wird, eine externe Vorbereitung
und eine Einlaufpolitur vorgenommen werden. Insbesondere wird bei
der externen Vorbereitung dieser Haltering während etwa 10 Minuten durch
eine spezielle Poliervorrichtung (eine Poliermaschine) roh bearbeitet.
Danach wird er während
etwa 15 Minuten durch eine andere, spezielle Poliervorrichtung poliert
und endbearbeitet, und er wird während
einiger 20 Minuten mit Ultraschallwellen gereinigt. Sodann wird
der Haltering in einer Einlaufpolitur an dem Haltekopf 4 befestigt,
und 20 oder mehr Test- oder Dummy-Wafer (Einlaufwafer) werden poliert.
Sodann muss festgestellt werden, dass eine geeignete Polierwirkung
erhalten worden ist. Im Gegensatz dazu ist bei dem Haltering 4 gemäß der vorliegenden
Erfindung die Oberflächenrauhigkeit der
Druckoberfläche 8a extrem
niedrig, und daher gibt es keine Notwendigkeit, solch eine externe
Vorbereitung durchzuführen.
Obwohl dies etwa von der Bearbeitungsgenauigkeit (Bearbeitungspräzision) der
CMP-Vorrichtung 1, dem Typ des Polierbelags 3 oder
den Bedingungen (beispielsweise Ebenheit) oder dergleichen abhängt, kann
im Übrigen
ohne eine Einlaufpolitur oder mit nur einer Einlaufpolitur während einiger
Minuten unmittelbar nach der Befestigung des Halterings 8 an
dem Haltekopf 4 die polierte Oberfläche W1 des Wafers W auf eine
extrem hohe Ebenheit poliert werden. Im Übrigen wird die Druckoberfläche des
herkömmlichen
Halterings beispielsweise nur durch eine Drehbank geschnitten. Folglich
hat seine Oberflächenrauhigkeit
eine gemittelte Mittellinienrauhigkeit von etwa 3,0 μm.
-
Daher
wird ferner die für
die Einlaufpolitur benötigte
Zeit auf ein Minimum herabgesetzt. Daher wird der Polierabfall,
der durch die Einlaufpolitur erzeugt wird, reduziert wird, Kratzer
auf dem Wafer durch sol chen Polierabfall werden weniger wahrscheinlich
oder Verunreinigungen haften an ihm mit geringerer Wahrscheinlichkeit.
Folglich wird die Produktionsqualität des Wafers höher und
stabiler, so dass die Anzahl der fehlerhaften Produkte herabgesetzt
und die Produktivität
weiter verbessert wird.
-
Bei
dem Haltering 8 hat die Oberflächenrauhigkeit der Druckoberfläche 8a eine
gemittelte Mittellinien-Rauhigkeit
von 0,01 μm
oder darunter. Dies ist extrem niedrig aufgrund eines solchen Herstellungsverfahrens,
wie es oben beschrieben wurde. Insbesondere werden zuerst durch
das Verfahren 1 bis zu dem Verfahren 9 die Formoberflächen außer der Druckoberfläche 8a bearbeitet,
so dass sie vorgegebene Abmessungen haben. Danach wird die Druckoberfläche 8a vor
einer Politur (Verfahren 10) bearbeitet und poliert (Verfahren 11).
Dies verhindert, dass die Druckoberfläche 8a nach der Bearbeitung
eine Formänderung
erfährt.
Mit anderen Worten kann, wenn eine andere Formoberfläche bearbeitet
wird, nachdem die Druckoberfläche 8a bearbeitet
worden ist, so dass sie eine vorgegebene Abmessung oder dergleichen
bekommt, die Druckoberfläche 8a deformiert
werden, so dass ihre Abmessungen oder dergleichen verändert werden.
In diesem Herstellungsverfahren kann solch eine Deformation jedoch
vermieden werden.
-
Darüber hinaus,
wenn der Haltering 8 ohne Anwendung eines externen Umfangsdrucks
und eines internen Umfangsdrucks auf den Haltering 8 gehalten
wird, wird er vor einem Polieren bearbeitet und dann poliert. Dadurch
kann verhindert werden, dass die Druckoberfläche 8a durch die Halterung
deformiert wird. Insbesondere wird in der Bearbeitung vor dem Polieren
(Vorpolierbearbeitung) Verfahren 10) der Bolzen 12 der
Maschinenbearbeitungshalterung 11 an den Schraubeinsätzen 8d des
Halterings 8 festgezogen, so dass der Haltering 8 auf
der Maschinenbearbeitungshalterung 11 gehalten werden kann. Daher
wird die Druckoberfläche 8a durch
diese Halterung nicht deformiert. Außerdem ist die rückseitige Oberfläche 8c des
Halterings 8 auf der Befestigungsoberfläche 11a der Maschinenbearbeitungshalterung 11 gelagert.
Dadurch wird die Druckoberfläche 8a des
Halterings 8 stabilisiert, während sie vor dem Polieren
bearbeitet wird. Als Ergebnis wird die Druckoberfläche 8a vor
einer Politur in gewünschter
Weise bearbeitet (bis zu einer hohen Ebenheit und einer niedrigen
Oberflächenrauhigkeit).
Durch diese Bearbeitung vor dem Polieren erreichen die Ebenheit
und die Oberflächenrauhigkeit
der Druckoberfläche 8a ein
spezielles Maß (Niveau),
und danach wird die Politur durchgeführt. Dies macht es möglich, die
Druckoberfläche 8a fertig
zu bearbeiten (Polieren), so dass sie eine hohe Ebenheit und eine
extrem niedrige Oberflächenrauhigkeit
hat.
-
Zusätzlich wird
bei der nachfolgenden Politur (Verfahren 11) die Seite der rückseitigen
Oberfläche 11b der
Maschinenbearbeitungshalterung 11, die den Haltering 8 hält, auf
der Polierhalterung 13 gelagert. Daher wird die Druckoberfläche 8a des
Halterings 8 nicht durch diese Halterung deformiert. Außerdem wird
der Lagerabschnitt 13a der Polierhalterung 13 auf
die Umfangsfläche
der Maschinenbearbeitungshalterung 11 eingepasst. Dies
trägt dazu
bei, zu verhindern, dass die Maschinenbearbeitungshalterung 11 (der
Haltering 8) seitlich wegrutscht. Außerdem ist die rückseitige
Oberfläche 11b der
Maschinenbearbeitungshalterung 11 (die rückseitige
Oberfläche 8c des
Halterings 8) auf der unteren Oberfläche 13b des Lagerabschnitts 13a gelagert.
Dadurch wird eine Bearbeitungskraft (Polierkraft), die auf die Druckoberfläche 8a des
Halterings 8 aufgebracht wird, in geeigneter Weis abgestützt. Dies
trägt dazu bei,
die Druckoberfläche 8 zum
Zeitpunkt der Politur zu stabilisieren. Ferner kann die Politur
in einem Zustand durchgeführt
werden, wo der Haltering 8 auf der Maschinenbearbeitungshalterung 11 gehalten wird.
Mit anderen Worten können
die Bearbeitung vor der Politur und die Politur selbst kontinuierlich
ausgeführt
werden, ohne den Haltering 8 von der Maschinenbearbeitungshalterung 11 zu
entfernen. Dies trägt
dazu bei, die Halterungsgenauigkeit der Maschinenbearbeitungshalterung 11 und
die Haltestabilität
aufrecht zu erhalten. Als Ergebnis kann die Druckoberfläche 8a bis
zu einer hohen Ebenheit und einer extrem niedrigen Oberflächenrauhigkeit
poliert werden.
-
Bei
dem Polieren, wie oben beschrieben wurde, wird entsprechend dem
Material oder der Größe des Halterings 8 des
Weiteren die Art des Schlamms 5 oder dergleichen, der Druck
oder die Drehzahl der Verarbeitungsmittel, die Schlammzufuhr oder
dergleichen geregelt. Daher kann die Druckoberfläche 8a des Halterings 8 auf
eine hohe Ebenheit und eine extrem niedrige Oberflächenrauhigkeit
poliert werden. Bevor der Haltering 8 poliert wird, wird
im Übrigen
eine Einlaufbearbeitung unter Verwendung eines Einlauf-Halterings
durchgeführt. Durch
die Einlaufbearbeitung wird der Polierbelag der Poliervorrichtung
abgerichtet, flach gemacht und nach unten verfeinert (und stabilisiert).
Nach der Einlaufbearbeitung wird die Druckoberfläche 8a des Halterings 8 poliert,
und somit kann die Druckoberfläche 8a gut
bearbeitet werden (so dass sie eine hohe Ebenheit und eine extrem
niedrige Oberflächenrauhigkeit
hat).
-
Als
Ergebnis kann bei dem Haltering 8 die Oberflächenrauhigkeit
der Druckoberfläche 8a bis
zu einem extrem geringen Wert poliert (fertig bearbeitet) werden
oder auf eine gemittelte Mittellinienrauhigkeit von 0,01 μm oder darunter.
-
In
diesem Ausführungsbeispiel
ist der Haltering 8 übrigens
aus PPS hergestellt, er kann jedoch auch eine andere Art von Ingenieurkunststoff
umfassen, beispielsweise PEEK-(Polyether-Etherkethon), PET (Polyethylenterephthalat),
POM (Polyacetal) und PI (Polyimid). In derselben Weise wie der Haltering 8 gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
kann die Oberflächenrauhigkeit
der Druckoberfläche
auf eine gemittelte Mittellinien-Rauhigkeit von 0,01 μm oder darunter
eingestellt werden. Beispielsweise wird ein Haltering, der aus PEEK-Material
hergestellt ist, demselben Herstellungsverfahren, wie er oben beschrieben
wurde, unterworfen, und die Oberflächenrauhigkeit seiner Druckoberfläche wird
gemessen. Dieses Messergebnis ist in dem Muster 3 von 7 gezeigt.
Folglich ist an beiden Messpunkten A, B die Oberflächenrauhigkeit
gleich einer gemittelten Mittellinien-Rauhigkeit von 0,009 μm. Im Hinblick
auf die maximale Höhe
ist sie 0,076 μm
an dem Messpunkt A und 0,074 μm
an dem Messpunkt B. Folglich ist bei einem Haltering 8,
der aus einem PEEK-Material hergestellt ist, seine Oberflächenrauhigkeit
etwas niedriger als bei dem Haltering 8 gemäß diesem
Ausführungsbeispiel,
der aus PPS-Material hergestellt ist. Weil die Härte eines PEEK-Materials etwas
höher ist (härter), als
die eines PPS-Materials.
Die Werte des Musters 4 in 7 zeigen
ein Messergebnis der Oberflächenrauhigkeit
eines aus PIEK hergestellten Halterings, wenn die Druckoberfläche von
Hand poliert wird.
-
Darüber hinaus
wird, wenn eine Druckoberfläche
unter Verwendung eines Schlamms, dessen Teilchendurchmesser kleiner
ist, poliert wird, die Oberflächenrauhigkeit
der Druckoberfläche
niedriger. Bei einem Haltering, der aus einem PPS-Material hergestellt
ist, wird beispielsweise seine Druckoberfläche mit einem Schlamm poliert,
der einen Teilchendurchmesser von 1,2 μm hat. In diesem Fall wird,
wie in 9 gezeigt ist, eine niedrigere Oberflächenrauhigkeit
erhalten. Im Hinblick auf die gemittelte Mittellinienrauhigkeit
beträgt
sie beispielsweise 0,004 μm an
dem Messpunkt A und 0,005 μm
an dem Messpunkt B. Im Hinblick auf die maximale Höhe ist sie 0,049 μm an dem
Messpunkt A und 0,051 μm
an dem Messpunkt B. Folglich kann, wenn der Teilchendurchmesser
des Schlamms entsprechend dem Material oder der Härte des
Halterings kleiner eingestellt wird, die Oberflächenrauhigkeit der Druckoberfläche weiter
reduziert werden. In 9 sind die Messpunkte C, D und
E die Messpositionen, die in 8 gezeigt
sind.
-
Industrielle Anwendbarkeit
-
Soweit
er hier bisher beschrieben ist, ist der Haltering für die CMP-Vorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung außerordentlich
nützlich
als Haltering, der in der Lage ist, die für die Einlaufpolitur erforderliche
Zeit auf ein Minimum einzuschränken, und
auch um die Produktqualität
eines Wafers zu verbes sern und zu stabilisieren.
-
Zusammenfassung
-
Ein
Haltering wird bereitgestellt, der in der Lage ist, in der Praxis
die für
die Einlaufpolitur erforderliche Zeit effektiv auf ein Minimum einzuschränken. Dieser
Haltering 8 ist innerhalb eines Haltekopfes 4 in
einer CMP-Vorrichtung 1 angeordnet, die einen Wafer W chemisch
und mechanisch poliert; er hat eine Ringform, so dass er den Umfang
des Wafers W umgibt; er beaufschlagt eine Polieroberfläche 3a eines
Polierbelags 3 mit Druck; er ist aus einem Ingenieur-Kunststoffmaterial,
beispielsweise PPS hergestellt; und er hat eine Druckoberfläche 8a,
um die Polieroberfläche 3a des
Polierbelags 3 unter Druck zu setzen, dessen Oberflächenrauhigkeit
eine gemittelte Mittellinien-Rauhigkeit (Ra) von 0,01 μm oder darunter
hat.
-
- 1
- CMP-Vorrichtung
- 2
- Basis
- 3
- Polierbelag
- 3a
- Polieroberfläche
- 4
- Haltekopf
- 5
- Schlammzufuhrdüse (Schlammzufuhrmittel)
- 5a
- Schlamm
- 6
- Abrichtvorrichtung
- 7
- Kopfkörper
- 8
- Haltering
- 8a
- Druckoberfläche
- 8b
- Schlitz
- 8c
- rückseitige
Oberfläche
- 8d
- Schraubeinsatz
(zu haltender Abschnitt)
- 8e
- Innengewinde
- 9
- elastischer
Film
- 10
- Luftkammer
- 11
- Maschinenbearbeitungshalterung
- 11a
- Befestigungsoberfläche
- 12
- Bolzen
(Halteabschnitt)
- 13
- Polierhalterung
- 13a
- Lagerabschnitt
- W
- Wafer
- W1
- zu
polierende Oberfläche