DE19962564C1 - Poliertuch - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Poliertuch zum Polieren von Substratscheiben, wie beispielsweise Halbleiterscheiben, unter Verwendung eines flüssigen oder kolloiddispersen Poliermittels, das gekennzeichnet ist durch eine Schichstruktur mit einer segmentierten Oberschicht, einer segmentierten Unterschicht und einer porösen Zwischenschicht.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Poliertuch zum Polieren von Substratscheiben, wie beispielsweise Halbleiterscheiben, unter Verwendung eines flüssigen oder kolloiddispersen Poliermittels.

Bei der Bearbeitung von Substratscheiben, wie beispielsweise Halbleiterscheiben oder SiC-Scheiben, nimmt die Politur als ab­ schließender und somit maßgeblich formgebender Schritt eine zentrale Bedeutung ein. Im Stand der Technik ist eine Vielzahl von Polierverfahren beschrieben. Man unterscheidet beispiels­ weise zwischen Einzel- und Mehrfachscheiben-Polierverfahren, bei denen entsprechend nur eine oder eine Pluralität von Schei­ ben bearbeitet werden, sowie zwischen Einseiten- und Doppelsei­ ten-Polierverfahren, bei denen nur eine Seite oder beide Seiten gleichzeitig in einem Schritt bearbeitet werden. Die Substrat­ scheiben werden bei der Einseitenpolitur ("single side poli­ shing", SSP) zwischen einer Trägerplatte und einem Poliertuch, und bei der Doppelseitenpolitur ("double side polishing", DSP) zwischen zwei Poliertüchern poliert.

Der Stand der Technik hierzu ist in der Literatur ausführlich beschrieben, beispielsweise in A. J. Pidduck, V. Nayar, Appl. Phys. A 53, 557 (1991) und in der EP 0 579 298 A1; die verwendeten alkalischen kolloiddisper­ sen Kieselsol-Poliermitteln beispielsweise in der EP 0 773 270 A2.

Bei den oben beschriebenen Polierverfahren handelt es sich in der Regel um chemomechanische Verfahren. Die chemomechanischen Polierverfahren wirken sowohl durch eine chemische Reaktion als auch durch mechanische Abrasion materialabtragend. Der Raum zwischen der Substratscheibe und dem Poliertuch, nachfolgend als Polierspalt bezeichnet, ist mit geeigneten Betriebsmedien, wie beispielsweise Poliermitteln, Polierpasten oder Kühlmitteln gefüllt, wobei im vorgenannten Fall der erzielte Materialabtrag von in den Poliermitteln/-pasten dispergierten oder vermengten mechanisch abrasiven harten Körnern ausgeht ("loose-grain"- polishing/-grinding) und im letzteren Fall von im Poliertuch eingelagerten Abrasivstoffen ("fixed-grain"-polishing/- grinding). Es sind auch Kombinationen beider Verfahren möglich sowie solche, in denen das Abrasiv zwar lose zugegeben wird, sich jedoch im allein nicht abrasiv wirkenden Poliertuch "ein­ nistet" oder festsetzt und dann als "quasi-fixed-grain abrasi­ ve" wirkt.

Poliermittel für eine reine Siliciumpolitur bestehen beispiels­ weise aus einem kolloiddispersem Kieselsol in einer alkalisch­ wäßrigen Suspension, gegebenenfalls unter Zusatz von geeigneten Additiven. Bei der chemomechanischen Oxid- oder Metal-Politur, die im Gegensatz zur Politur reiner Silicium-Substrate als "CMP" (chemical-mechanical planarization) bezeichnet wird, wer­ den andere Kieselteilchen-Durchmesser und Zusammensetzungen der Poliermittel verwendet. Insbesondere werden hier rein mecha­ nisch abrasiv wirkende "Schleif-" und rein chemisch wirkende "Ätz-Mittel" zu den gleichzeitig chemisch und mechanisch wir­ kenden Kieselsolen gegeben. Ferner existieren sog. tribo­ chemische chemo-mechanische Polierverfahren, bei denen ein ge­ bundenes Abrasiv unter tribologischer (Reibungs-) Wechselwir­ kung mit dem Werkstück chemo-mechanisch materialabtragende Sub­ stanzen freisetzt.

Die für eine chemomechanische Politur verwendeten Poliertücher bestehen beispielsweise aus Polyurethan, das gegebenenfalls mit Polyesterfasern verstärkt ist und sind genadelt verfilzt, unge­ richtet verfilzt, verwebt, verwirkt oder anderweitig struktu­ riert oder unstrukturiert, mit wahlweise langen oder kurzen Fa­ serabschnitten. Die Polyurethan-Matrix unterscheidet sich in Härte, Dichte, Vernetzungsgrad und gegebenenfalls in der Schäu­ mung. Poliertücher und deren Verwendung zum Polieren von Sub­ stratscheiben sind im Stand der Technik, beispielsweise in der US 5,441,598, offenbart.

Der der Politur zugrundeliegende Abtragsmechanismus wird durch die Wechselwirkung von Substratscheibenoberfläche, Poliermittel und Poliertuch und den kinematischen Prozeßparametern, wie bei­ spielsweise dem Polierdruck oder der Temperatur, bestimmt.

Dabei sind insbesondere die Parameter Substratscheibenoberflä­ che, Poliermittel und Poliertuch eng miteinander verbunden, so daß sie ein untrennbares System bilden. Eine gleichmäßige Po­ liermittelverteilung über das Poliertuch und die Oberflächen der Substratscheiben ist eine grundlegende Voraussetzung für die von den Bauelementeherstellern geforderte Oberflächenquali­ tät der Substratscheiben. Damit sind die Flüssigkeitstransport- und Flüssigkeitsspeichereigenschaften des Poliertuchs von be­ sonderer Bedeutung, da diese insbesondere die Homogenität der Zuführung und Verteilung des Poliermittels bestimmen. Das Po­ liermittel wird zentral, beispielsweise über Düsen oder Bohrun­ gen im beispielsweise oberen Polierteller zugeführt. Die Po­ liermittelverteilung erfolgt auf makroskopischer Größenskala von innen nach außen über den Polierteller hinweg durch die Fliehkraft und durch hydrostatische Verdrängung; auf mikrosko­ pischer Größenskala hingegen durch Konvektion, die durch das Schergefälle im Polierspalt angefacht und unterhalten wird, durch mikroskopischen Massentransport durch die Flüssigkeits­ grenzschicht mit Hilfe der endlich ausgedehnten Kolloidteilchen und durch Diffusion aufgrund von lokalen Konzentrationsgefäl­ len.

Makroskopisch muß das frische Poliermittel stets über die Scheibenkante transportiert werden, um der Scheibenfläche zuge­ führt werden zu können, wenn keine Direktzuführung über die ge­ samte Scheibenfläche, wie in US 5,533,923 beschrieben, verwirk­ licht ist. Dies liegt daran, daß Poliertücher in der Regel so aufgebaut sind, daß sie als geschlossene, nachträglich und je­ weils als schnell wechselbares Verbrauchsgut ausgeführte Schichten durch Klebung auf den Polierteller der Poliervorrich­ tung aufgebracht werden. Sie werden daher meist als geschlosse­ ne, rückseitig klebefilm-versiegelte, einfache und bis auf die Schäumung der Trägermatrix, Fasereinbau und ggf. Abrasivteil­ cheneinbau innerlich strukturlose Folien ausgeführt.

Der Flüssigkeits-Massentransport wird aber auch von der Dicke des Poliermittelfilms bestimmt. Die Dicke dieses Films hängt von kinematischen Prozeßparametern, wie beispielsweise der Po­ liergeschwindigkeit und des Drucks, von thermodynamischen Para­ metern wie der Temperatur und von Materialeigenschaften wie der Viskosität des Poliermittels (Zähflüssigkeit), aber auch von den Eigenschaften des Poliertuchs selbst ab. In US 5,882,251, US 5,212,910 und US 5,899,799 ist beschrieben, wie man durch eine Strukturierung des Tuchs, beispielsweise durch einge­ schliffene Gräben, beispielsweise in Kreuz, Gitter-, Rauten- oder Spiralform, und durch eine geeignete Morphologie einer flächendeckenden Zuführung und Verteilung des Poliermittels na­ hezukommen versucht. Die beschriebenen Tuchmodifikationen stel­ len aber keine Ideallösung dar, insbesondere nicht für große Scheibendurchmesser, bei denen das Verhältnis aus Scheibenum­ fang (über den das Poliermittel jeweils auf die Scheibenfläche eingebracht werden muß) und Scheibenfläche (für die das Polier­ mittel in mengenmäßig ausreichendem Maße zur Verfügung gestellt werden muß) immer kleiner wird und daher örtlicher Poliermit­ telmangel droht.

Die inhomogene Poliermittelverteilung führt zu einer Poliermit­ telverarmung in der Substratscheibenmitte und damit zu einem flächenvariablen Abtrag, der die Scheibenebenheit negativ beeinflußt. Insbesondere beobachtet man eine Verrundung der Scheiben im Randbereich. Diese durch die unzureichend gleichmä­ ßige Poliermittelverteilung hervorgerufene unbeabsichtigt re­ sultierende Abweichung der tatsächlich erzielten von der ur­ sprünglich gewünschten Scheibengeometrie läßt sich durch die übrigen Polierprozeßparameter (Kinematik, Thermodynamik, Mate­ rialeigenschaften) nicht kompensieren.

Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, ein Poliertuch zum Polieren von Substratscheiben unter Verwendung eines flüs­ sigen oder kolloiddispersen Poliermittels zur Verfügung zu stellen, das eine gleichmäßige Zufuhr und Verteilung des Po­ liermittels gewährleistet.

Gelöst wird die Aufgabe durch ein Poliertuch zum Polieren von Substratscheiben unter Verwendung eines flüssigen oder kolloid­ dispersen Poliermittels, das gekennzeichnet ist durch eine Schichtstruktur mit einer segmentierten Oberschicht, einer seg­ mentierten Unterschicht und einer porösen Zwischenschicht.

Die Unterschicht ist aus einzelnen, unverbundenen Segmenten zusammengesetzt. Die Segmente sind durch Kanäle voneinander beabstandet, so daß ein verbundenes Kanal­ netzwerk entsteht. Für eine form- und kraftschlüssige Verbin­ dung mit dem Polierteller sind die Segmente beispielsweise rückseitig beschichtet, beispielsweise mit einem Kitt oder ei­ nem Kleber. Bevorzugt wird die form- und kraftschlüssige Ver­ bindung auch über Vakuumanwendungen hergestellt.

Die Zwischenschicht besteht aus einem durchgehenden Material, beispielsweise einer Folie. Sie ist mit einer Vielzahl mikro­ skopischer Poren oder Durchtrittskanälen versehen, die einen Mediendurchtritt von der einen zur anderen Seite gestatten. Die Porengröße ist vorzugsweise so bemessen, daß ein Druckabfall infolge des Durchgangswiderstandes auftritt, wenn ein flüssiges oder kolloiddisperses Poliermittel die Schicht durchströmt. Der Druckabfall sorgt dafür, daß sich das Poliermittel zunächst gleichmäßig über das gesamte Kanalnetzwerk der Unterschicht ausbreitet, wenn das Poliermittel über die Rückseite des Po­ liertellers in Richtung Poliertuch zugeführt wird. Querschnitt und Zahl der Kanäle zwischen den Segmenten der Poliertuch- Unterschicht sind so gestaltet, daß das zur flächendeckenden Poliermittelverteilung erforderliche Druckgefälle innerhalb dieses Kanalsystems klein gegenüber dem Druckabfall bei Durch­ gang durch die poröse Zwischenschicht ist.

Die Oberschicht ist, vorzugsweise aus einzelnen, unverbundenen Segmenten zusammengesetzt. Vorzugsweise sind die Segmente durch Kanäle voneinander beabstandet, so daß ein verbundenes Kanal­ netzwerk entsteht. Die Oberschicht hat die wesentlichen funk­ tionellen Eigenschaften konventioneller Poliertücher. Darunter fallen beispielsweise die viskos-elastischen Eigenschaften, die Mikromorphologie und die Poliermittel-Speicherfähigkeit oder die Hybrid-Strukur, beispielsweise einer Kunststoff-Matrix oder einer Faserverstärkung.

Die Schichten sind vorzugsweise fest miteinander verbunden, beispielsweise miteinander verklebt. Dadurch erhält man eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Poliertuchs mit einer Unterschicht, die von einem Kanalnetzwerk durchzoge­ nen ist, einer porösen Zwischenschicht und einer Oberschicht, die einem konventionellen Poliertuch ähnelt, jedoch ebenfalls mit einem Kanalnetzwerk durchzogen ist. Diese Sandwich-Struktur besitzt bevorzugt über die gesamte Fläche eine homogene Dicke und homogene Materialeigenschaften (Elastizität). Die einzelnen Segmente aus denen sich die Ober- und die Unterschicht zusam­ mensetzen sind durch Kanäle, bevorzugt von konstanter Breite, voneinander beabstandet. Die Bevorzugung konstanter Kanalbreite folgt aus dem Gebot der konstruktiven Einfachheit. Jedoch kön­ nen die Kanäle auch von Vorteil in anderen, beispielsweise sich verjüngenden oder erweiternden Querschnitten, hergestellt wer­ den, beispielsweise um auf größerer Längenskala - beispielswei­ se über den Radius des Poliertellers hinweg - ein gewolltes, ungleichmäßiges Poliermittelverteilungsprofil zu erzielen. Die Segmente der Ober- und Unterschicht haben bevorzugt die gleiche Größe und sind vertikal genau übereinander angeordnet. Diese konstante Größe der Segmente und deren schichtweise Anordnung übereinander führt dazu, daß die durch punktuelle Wechsellast infolge des wechselnden Vorbeistreichens der Werkstücke während des Poliervorganges verursachte Tuchkompression auf größerer Längenskala (gewünscht: im Bereich der Ausdehnung der zu polie­ renden Werkstücke) von gleichem Ausmaß an jeder beliebigen seg­ ment-bedeckten Stelle des Tuches ist. Die von der Poliervor­ richtung während der Politur aufzubringende Walkarbeit des Tu­ ches ist dann gleichförmig, und der über die Walkarbeit auf die Werkstücke eingebrachte Anteil an wechselwirkender Energie ist ebenfalls gleichmäßig, woraus ein flächenhomogener Polierabtrag resultiert.

Als besonders vorteilhaft erweist sich die Sandwich-Struktur des erfindungsgemäßen Poliertuchs bei der Montage und Demontage auf dem Polierteller, da die gleichen Werkzeuge und Vorrichtun­ gen wie bei konventionellen Poliertüchern verwendet werden. Die Zuführung des Poliermittels in den Polierspalt erfolgt be­ vorzugt über die Poliertellerfläche mittels Flüssigkeitsdurch­ führungen durch den Polierteller. Bei der DSP hat der untere, sich drehende Polierteller, vorzugsweise eine Flüssigkeitsdreh­ durchführung bzw. ein Gerinne (mitrotierende Poliermittel- Verteilerringe) und Tellerbohrungen am oberen Polierteller. Falls der hydrostatische Druck, den das nachgeführte und zur Freisetzung über das beschriebene Mehrschicht-Poliertuch anste­ hende Poliermittel in dem Zuführ-Gerinne aufbaut, nicht aus­ reicht, um das Druckgefälle bei der Verteilung im Poliertuch­ rückseitigen Kanalsystem und beim Durchgang durch die Poren der Poliertuch-Zwischenschicht zu überwinden, kann durch Zwischen­ schalten einer kleinen Pumpe, die auf den Poliertellern mit um­ läuft, der erforderliche Druck erzeugt werden. In jedem Fall können dann Flüssigkeits-Druck-Drehdurchführungen, die bei der Verwendung des teilchengefüllten Kieselsol-Poliermittels war­ tungsintensiv und verschleißanfällig sind vermieden werden, und es muß schlimmstenfalls die Betriebsenergie für die mitlaufen­ den Druckpumpen z. B. über elektrische Schleifkontakte auf die drehenden Polierteller zugeführt werden.

Von besonderem Vorteil ist die Anwendung eines derartigen flä­ chenhomogenen Poliermittel-zuführenden Mehrschicht-Poliertuchs bei der Doppelseitenpolitur (DSP), bei der die Gefahr der un­ gleichmäßigen oder mengenmäßig unzureichenden Zufuhr von Po­ liermittel besonders gegeben ist. Dies liegt daran, daß bei der DSP, im Gegensatz zur Einseitenpolitur (single-side polishing, SSP), bei der dafür nahezu der gesamte Halbraum über dem nach oben offenen Poliertuch zur Verfügung steht, das Poliermittel nur durch einige wenige Bohrungen durch den oberen Polierteller mit punktuellen Austrittsöffnungen in den Polierspalt zugeführt werden kann. Diese Austrittsöffnungen sind dazu noch den größ­ ten Teil der Zeit durch die vorbeistreichenden Werkstücke ver­ deckt.

Das vorzugsweise rückseitig durch den/die Polierteller zuge­ führte Poliermittel tritt in das Kanalnetzwerk der Poliertuch­ unterschicht ein. Dort verteilt sich das Poliermittel gleichmä­ ßig über das gesamte Netzwerk und somit gleichmäßig über die gesamte Fläche zwischen Polierteller und Poliertuchunter­ schicht. Die Porengröße der Poliertuchzwischenschicht liefert einen Durchgangswiderstand für das Poliermittel. Für den geeig­ neten Durchgangswiderstand wird die Porengröße in Abhängigkeit des verwendeten Poliermittels gewählt. Das Poliermittel tritt gleichmäßig durch die Poren der Zwischenschicht in das Kanal­ netzwerk der Poliertuchoberschicht ein.

Erfindungsgemäß wird dann das Poliermittel über die den Polier­ abtrag vermittelnde Poliertuchoberschicht mit einer gleichmäßi­ gen Flächenverteilung den Substratscheibenoberflächen zuge­ führt. Es findet nicht nur eine gleichmäßige Zuführung und Ver­ teilung über die gesamte Substratscheibenoberfläche statt, son­ dern es wird damit insbesondere die Ausbildung jedweder Vertei­ lungsgradienten über den Scheibenradius hinweg vermieden. Als besonders vorteilhaft erweist sich dies bei Substratscheiben mit großen Durchmessern.

Das erfindungsgemäße Poliertuch wird einfach und günstig herge­ stellt, insbesondere sehr große Poliertuchdurchmesser, da die zum Tuchaufbau eingesetzten kleinen Segmente kostengünstig aus beispielsweise Poliertuchmaterial praktisch beliebiger Breite geschnitten, gestanzt oder abgetrennt werden können.

Die poröse Zwischenschicht, die letztlich die Tuchbreite be­ stimmt und die Segmente fixiert, kann aus marktüblichen Kunst­ stoffbahnen gewonnen werden. An die Zwischenschicht werden au­ ßer der Porosität keine poliertuch-typischen Materialanforde­ rungen gestellt, da sie nicht in Kontakt mit den zu polierenden Substratscheiben kommen.

Das erfindungsgemäße Poliertuch gewährleistet eine gleichmäßige Verteilung des Poliermittels über die gesamten Substratschei­ benoberflächen. Daraus resultiert ein flächenhomogener Mate­ rialabtrag während der Politur.

Durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Poliertuchs, vor­ zugsweise bei einer chemomechanischen Politur, vorzugsweise bei einer DSP von Substratscheiben, vorzugsweise von Siliciumschei­ ben, erhält man hochplanare und defektarme Oberflächen, die insbesondere für anspruchsvolle Anwendungen, beispielsweise in der Mikroelektronik, geeignet sind.

In den Abb. 1 und 2 ist eine Ausführungsform des erfin­ dungsgemäßen Poliertuchs dargestellt. Abb. 1 zeigt die Segmen­ tierung, in Abb. 2 ist der Sandwich-Aufbau dargestellt.

Abb. 1a zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Po­ liertuchs 8, das auf den ringförmigen Polierteller einer typi­ schen Doppelseitenpoliermaschine (DSPM) zugeschnitten ist. Die Ringform des Poliertuchs 8 gilt aber auch für alle anderen Po­ liermaschinen, da das Poliertellerzentrum nie von den zu polie­ renden Substratscheiben während der Politur überstrichen wird. Die Relativbewegung der Substratscheiben zum Polierteller ver­ läuft auf Zykloidenbahnen. Die sechseckigen Segmente der Ober­ schicht 1 bestehen beispielsweise aus einem Poliertuch gemäß dem Stand der Technik.

Die Kanäle 2 in der Oberschicht sind vorzugsweise 1 bis 5 mm breit und trennen die einzelnen Segmente. Die Poren 7 in der Zwischenschicht haben einen Durchmesser von bevorzugt 20 bis 200 µm und Abstände voneinander von bevorzugt von 0,2 mm bis 2 mm. Der Durchmesser und die Anzahl der Poren werden in Abhän­ gigkeit des verwendeten Poliermittels gewählt. Bevorzugt ist ein geringer Druckabfall beim Durchgang des Poliermittels durch die Poren der dafür sorgt, daß sich das Poliermittel zunächst in den Kanälen 5 verteilt und erst dann in die Kanäle 2 ein­ tritt. Wie oben beschrieben ist auch die Verteilung des Polier­ mittels innerhalb des Kanalsystems mit einem geringen Druckab­ fall verbunden. Dieser kann jedoch stets und leicht kleiner als der Durchgangswiderstand durch die poröse Zwischenschicht aus­ gelegt werden. Dies kann beispielsweise durch die Zahl der vor­ gesehenen Zuführungskanäle auf der Seite des Poliertellers und damit deren Abstand beeinflußt werden. Damit wird eine vollflä­ chige und flächenhomogene Zufuhr und Verteilung des Poliermit­ tels auf die zu bearbeitenden Oberflächen der Substratscheiben erzielt. Die Segmente der Unterschicht sind durch Kanäle von­ einander beabstandet, weisen bevorzugt die gleiche Form und Größe wie die der Oberschicht 1 auf und sind vorzugsweise dec­ kungsgleich übereinander angeordnet.

Das erfindungsgemäße Poliertuch ist demnach dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Segmente der Oberschicht, die Segmente der Unterschicht, die durch ihre Beabstandung gebildeten Kanäle und die Poren der Zwischenschicht so dimensioniert sind, daß der einer den rückseitigen Kanälen punktuell zugeführten Flüssig­ keit (Poliermittel) beim Durchgang durch die Poren der Zwi­ schenschicht entgegenwirkende Strömungswiderstand zu einer gleichmäßigen, flächendeckenden Verteilung des Poliermittels über das gesamte rückseitige Kanalsystem führt und somit nach Durchgang der Flüssigkeit durch die poröse Zwischenschicht das Poliermittel gleichmäßig über die gesamte Tuchoberfläche ver­ teilt ansteht, wodurch eine vollflächige Zuführung von Flüssig­ keit (Poliermittel) an von dem Poliertuch zu polierende Werk­ stücke bewirkt wird.

Verallgemeinerungen der in Abb. 1 gezeigten Ausführungsform be­ stehen in der Segmentierung der Unter- und Oberschicht durch Primärformen, wie beispielsweise Dreiecke, Quadrate, Rechtecke oder beliebige irreguläre Formen. Die Dichte, Größe, Anzahl und Anordnung der Poren kann ebenfalls in breiten Grenzen variiert werden, insbesondere wenn andere Werkstücke oder Poliermittel eingesetzt werden.

Abb. 2a zeigt eine besonders bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Poliertuchs, Abb. 2b zeigt die Aus­ schnittsvergrößerung und Abb. 2c die Explosionsdarstellung.

Die Segmentierung der Oberschicht 1 und der Unterschicht 4 er­ folgt in dieser Ausführungsform durch gleichseitige, gleich­ winklige Sechsecke 1 mit einer Kantenlänge von 28,5 mm und ei­ ner Fläche von 21 cm². Die Kanäle 2 und 5 zwischen den vonein­ ander beabstandeten Sechsecken sind 1,5 mm breit. Daraus ergibt sich ein Periodizitätsabstand von 30 mm von Sechseck zu Sechs­ eck. Das Poliertuch 8 hat in dieser Ausführungsform eine Fläche von 2,7 m², und setzt sich aus 1300 Sechsecken zusammen. Die Gesamtlänge der Kanäle beträgt 33 m. Die Kanalfläche bei einer Kanalbreite von 3 mm beträgt 850 cm². Nimmt man für die Zwi­ schenschicht einen Abstand der Poren von 1 mm, bei einer qua­ dratischen Anordnung, an (Abb. 1c und 1d, Ziffer 9), erhält man für die gesamte Kanalfläche 85000 Poren. Bei einem mittleren Porendurchmesser (Abb. 1d, Ziffer 10) von 50 pm und einer Po­ renfläche von 2 × 10^-3 mm beträgt die Gesamtfläche aller Poren für die gesamte Kanalfläche 170 mm². Bei einem typischen Po­ liermitteldurchsatz von 5 l/min oder 83,3 cm³/s tritt das Po­ liermittel mit etwa 0,5 m/s mittlerer Geschwindigkeit durch die Poren in Richtung Kanalnetzwerk der Oberschicht. Bei dieser Ge­ schwindigkeit tritt bereits ein erheblicher Druckabfall - wie erwünscht - beim Durchströmen der Zwischenschicht auf. Die Po­ ren 7 in der Zwischenschicht 3 durch die das Poliermittel tritt, liegen bevorzugt nur im Bereich der Kanäle 2. Dies ist jedoch keinesfalls zwingend notwendig. Vielmehr arbeiten auch Ausführungen der Zwischenschicht mit durchgehender Perforierung (gleichförmiges Lochmuster) erfindungsgemäß. Die nicht benötig­ ten Poren werden dann einfach von den aufgebrachten Segmenten der Ober- und Unterschicht verschlossen. Eine derartige gleich­ mäßig perforierte Zwischenschicht läßt sich besonders leicht herstellen, und ein Zentrieren der aufzubringenden Segmente von Ober- und Unterschicht genau zwischen die perforierten Stellen einer nicht durchgehend gelochten Zwischenschicht erübrigt sich.

Für eine weitere bevorzugte Porengröße von 100 µm Durchmesser erhält man 1/4 der Geschwindigkeit, also etwa 12,5 cm/s. Insbe­ sondere Poren dieser Größe und dieses Abstandes lassen sich ko­ stengünstig und zuverlässig durch den Einsatz von beispielswei­ se Textilbearbeitungsmaschinen herstellen. Des weiteren sind poröse Folien aus verschiedensten Kunststoffen in vielen Kon­ fektionierungen am Markt erhältlich. Die diskreten Poren lassen sich auch prägen, stanzen oder bohren. Insbesondere Poren die­ ser Größe haben eine gute Langzeit-Durchgängigkeit für typische Poliermittel in flüssiger oder kolloiddisperser Form, wie diese insbesondere bei der chemomechanischen Politur von Substrat­ scheiben eingesetzt werden. Durch chemische Modifikationen, beispielsweise durch Hydrophobierung oder Hydrophilierung bei der Herstellung der Zwischenschicht, wird die effektive Poren­ größe beliebig fein eingestellt.

Bevorzugte flüssige oder kolloiddisperse Poliermittel sind Kie­ selsole mit Teilchendurchmesser der Festkörper von 10 bis 50 nm; für die chemomechanische Oxid- oder Metall-Politur werden bevorzugt Kieselsole mit vergleichbaren Primärteilchendurchmes­ sern und Suspensionen mit größeren Teilchendurchmessern z. B. aus hochdisperser Kieselsäure, Sekundär-Teilchendurchmesser bis einige µm (Mikrometer), d. h. sie verstopfen nicht.

In der in Abb. 2 dargestellten Ausführungsform des erfindungsge­ mäßen Poliertuchs werden für die Oberschicht vorzugsweise Po­ lyurethan-Körper oder -Schäume mit oder ohne Faserfüllung, wie beispielsweise Polyesterfaserfüllung, verwendet. Bevorzugt sind auch Kunststoffasern, wie beispielsweise aus Polyester, Polye­ thylen, Polypropylen oder Polyamid, die durch Verfilzen, Weben oder Wirken zu Tüchern verarbeitet sind.

Für die Zwischenschicht 3 werden vorzugsweise Kunststoffolien verwendet, die stabil bzw. resistent gegenüber dem partikulär­ abrasiven und sauren oder alkalischen Charakter der Poliermit­ tel sind. Bevorzugt sind insbesondere Materialien wie Polyethy­ len (PE), Polypropylen (PP) oder Polyvinylchlorid (PVC). Idea­ lerweise ist die Zwischenschicht dünn und elastisch. Bevorzugt ist auch, ein gewebtes oder gewirktes Tuch als Zwischenschicht zu verwenden, wobei Faserdicke, -abstand und -dichte in Abhän­ gigkeit des Poliermittels so gewählt werden, daß ein Poliermit­ telstrom von einigen cm/s in der Grabenfläche entsteht. Der eintretende Druckabfall ist für die gleichmäßige Poliermittel­ verteilung in den Kanälen der Unterschicht vor dem Durchtritt des Poliermittels durch die Zwischenschicht erforderlich.

Für die Unterschicht 4 werden vorzugsweise Materialien verwen­ det die stabil bzw. resistent gegenüber dem partikulär­ abrasiven und sauren oder alkalischen Charakter der Poliermit­ tel sind. Hier sind die gleichen Materialien bevorzugt zu nen­ nen, die auch für die Oberschicht Verwendung finden. Die Seg­ mente der Unterschicht sind durch Kanäle 5 voneinander beab­ standet. Da die Kanäle bevorzugt einen nicht nennenswert strö­ mungsbegrenzenden Querschnitt besitzen, beträgt die Material­ stärke der Unterschicht zumindest 0,5 mm. Idealerweise trägt die zum Polierteller zugewandte Oberfläche der Unterschicht ei­ ne Beschichtung 6, beispielsweise eine Klebebeschichtung für eine kraftschlüssige Verbindung mit dem Polierteller.

Claims (3)

1. Poliertuch zum Polieren von Substratscheiben unter Verwen­ dung eines flüssigen oder kolloiddispersen Poliermittels, das von der Rückseite eines Poliertellers durch das Poliertuch hin­ durch in den Polierspalt geführt wird, gekennzeichnet durch ei­ ne Schichtstruktur mit einer segmentierten Oberschicht, einer segmentierten Unterschicht und einer porösen oder mit Durch­ trittskanälen versehenen Zwischenschicht, wobei die Segmente der Oberschicht und die Segmente der Unterschicht durch Kanäle voneinander beabstandet sind, so daß ein verbundenes Kanalnetz­ werk vorliegt.

2. Poliertuch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Poliermittel durch die Kanäle und die Poren der Zwi­ schenschicht entgegenwirkende Strömungswiderstand so groß ist, daß eine gleichmäßige, flächendeckende Verteilung des Polier­ mittels über das gesamte Kanalsystem der Unterschicht gewähr­ leistet ist.

3. Poliertuch nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Segmente der Oberschicht und die Segmente der Unterschicht die gleiche Größe und Form aufweisen und de­ ckungsgleich übereinander angeordnet sind.