DE60101458T2 - Halbleitersubstrathalter mit bewegbarer Platte für das chemisch-mechanische Polierverfahren - Google Patents

Halbleitersubstrathalter mit bewegbarer Platte für das chemisch-mechanische Polierverfahren Download PDF

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Halbleitersubstrathalter gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 zum Halten eines zu polierenden Substrats, wodurch das Substrat gehalten und das gehaltene Substrat gegen ein Polierkissen gedrückt wird. Ein Beispiel für einen derartigen Halter ist aus EP 881 039 A bekannt.
  • Bei der Bearbeitung integrierter Halbleiterwafer und integrierter Schaltungen erfordern viele Prozeßschritte ein nachfolgendes Ebnen oder Planarisieren der topographischen Struktur des Halbleiters. Es ist deshalb höchst wichtig, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Polieren und Ebnen der Oberfläche des Halbleitersubstrats bis auf einen hohen Flachheitsgrad bereitzustellen.
  • Um den Grad der Planarität und der Homogenität der Dicke zu erzielen, der notwendig ist, um integrierte Schaltungen mit ultrahoher Dichte herzustellen, werden chemisch-mechanische Planarisierungsprozesse eingesetzt. Bei diesen chemisch-mechanischen Planarisierungs- oder Polierprozessen (CMP) wird allgemein ein Halbleiterwafer gegen eine sich bewegende polierende Oberfläche gedrückt, die ein Schleifmaterial enthält oder mit einer chemisch reaktiven Schleifaufschlämmung benetzt ist. Die Aufschlämmungen sind entweder basisch oder sauer und können Aluminiumoxid, Siliziumoxid oder andere Schleifteilchen enthalten. Die polierende Oberfläche ist in der Regel ein flaches Kissen, das aus einem weichen, porösen Material hergestellt ist, wie etwa Polyurethanschaum oder einem Textilverbundstoff, und das Kissen ist allgemein an einer flachen Auflageplatte montiert.
  • Ein Haupthindernis bei der Erzielung einer hohen Planarität und einer hohen Dickenhomogenität der Oberfläche einer zu polierenden Schicht liegt in der Tatsache, daß entweder das Halbleitersubstrat unter der zu polierenden Schicht oder das Polierkissen aufgrund des Verziehens oder der Welligkeit des Wafers oder des Polierkissens eine Dicken- oder Oberflächenschwankung enthalten kann. Diese Schwankungen würden normalerweise zu entsprechenden örtlichen Schwankungen bei dem während des Polierens auf das Halbleitersubstrat ausgeübten Druck und somit zu örtlichen Schwankungen der Polierraten führen. Die Konstruktion eines Halbleitersubstrathalters sollte deshalb Einrichtungen bereitstellen, die es gestatten würden, diese Inhomogenitäten zu kompensieren.
  • Ein einfaches Design für einen Substrathalter enthält eine starre Metallplatte zum Drücken des Halbleitersubstrats an das Polierkissen. Diese standardmäßige Konstruktion gestattet jedoch keine Kompensationsmaßnahmen für Inhomogenitäten der Substratdicke oder der Polierkissendicke.
  • In US 6,012,964 wird ein Halbleitersubstrathalter (Träger) beschrieben, der sich zusammensetzt aus einem Gehäuse, einer Trägerbasis, einem Haltering, einer Folienhalterung, einer harten Folie und einer weichen Verstärkungsfolie. Die Folienhalterung wird durch einen Halterungskörperteil mit einer Luftöffnung gebildet, die mit einem Luftauslaß/-einlaß der Trägerbasis, einer flexiblen Membran und einem äußeren Ring in Verbindung steht. Durch den Luftdruck in der Luftkammer wird ein Wafer gleichförmig gedrückt, und Schwankungen in der gegen den äußeren Umfangsrand des Wafers drückenden Kraft, die durch die Abnutzung des Halterings verursacht werden, wird durch die Membran entgegengewirkt. In diesem Dokument werden auch Ausführungsformen vorgestellt, bei denen Löcher in der harten Folie und in der weichen Verstärkungsfolie im Bereich der Wafermitte ausgebildet sind, durch die ein zusätzlicher Gegendruck angelegt werden kann, um die Polierrate örtlich zu verstärken. Diese Ausführungsformen lassen sich jedoch nur im Fall spezifischer, bekannter Dickenschwankungen des Halbleitersubstrats und/oder des Polierkissens anwenden.
  • In US 5,791,973 und US 6,074,289 wird eine Substrathaltevorrichtung beschrieben, die eine Drehwelle, einen Substrathaltekopf in Form einer Scheibe, die einstückig mit der unteren Kante der Drehwelle bereitgestellt ist, ein Abdichtglied in Form eines Rings, der aus einem elastischen Material hergestellt ist und am Umfangsteil der unteren Fläche des Substrathaltekopfs befestigt ist, und ein Führungsglied in Form eines Rings umfaßt, der an der hinteren Fläche des Substrathaltekopfs befestigt ist, um außerhalb des Abdichtglieds zu liegen. Ein unter Druck stehendes Fluid, bevorzugt Luft, wird durch einen in der Drehwelle ausgebildeten Fluidströmungsweg von einem Ende der Drehwelle aus eingeleitet und einem Raum vom anderen Ende des Fluidströmungswegs aus zugeführt, um ein Luftkissen auf einer Seite des Substrats zu bilden und das Substrat gegen das Polierkissen zu drücken. Aufgrund der Tatsache, daß das Halbleitersubstrat entsprechend der Oberfläche des Polierkissens und/oder des Halbleitersubstrats verformt werden kann, kann das Halbleitersubstrat mit einer örtlich konstanten Kontaktdruckkraft auf das Polierkissen gedrückt werden, so daß auch die Polierrate über den ganzen Wafer hinweg örtlich konstant ist. Bei diesem Design ist es jedoch unmöglich, durch eine örtliche Schwankung der Druckkraft und somit der Polierrate ein spezifisches örtliches Polierprofil einzuführen. Der einzige Weg dazu wäre die Integration mehrerer Kammern, denen Fluide mit unterschiedlichem Druck zugeführt werden müßten, was zu kompliziert erscheint.
  • Im einleitenden Teil des oben erwähnten US 5,791,973 wird weiterhin bezüglich 16 ein weiteres Design eines Halbleitersubstrathalters beschrieben, bei dem ein elastisches Polierkissen an die obere Oberfläche eines Tischs geheftet wird. Der untere Teil eines Substrathaltekopfs wird mit einem ausgenommenen Teil ausgebildet. Das Substrat wird fest von einem plattenartigen elastischen Glied gestützt, das im ausgenommenen Teil des Substrats elastisch verformt [sic] kann. Der Substrathaltekopf, das elastische Glied und das Substrat definieren einen hermetisch abgedichteten Raum, in den durch einen Gaszufuhrweg ein Gas mit gesteuertem Druck eingeleitet wird. Das in den hermetisch abgedichteten Raum eingeleitete, unter Druck stehende Gas drückt das fest vom elastischen Glied gestützte Substrat gegen das Polierkissen, so daß der Druck auf die obere Fläche des Substrats zu einem gleichmäßigem Polieren führt. Bei dieser Ausführungsform besteht ein Nachteil in den recht komplizierten Mechanismus, um das Substrat am elastischen Glied zu befestigen und wieder abzunehmen.
  • Aus dem Dokument EP 0 881 039 A2 ist eine Waferpoliervorrichtung mit einem Haltering bekannt, bei der eine Kautschukfolie zwischen einem Kopfkörper und einem Haltering eines Waferhaltekopfs angeordnet ist. Die Waferpoliervorrichtung soll ein Halbleitersubstrat halten und es durch chemisch-mechanisches Polieren (CMP) polieren. Der Kopfkörper der Vorrichtung hält das Halbleitersubstrat in einer vorbestimmten Position relativ zum Kopfkörper, und der Kopfkörper umfaßt eine Basisplatte und eine darauf bereitgestellte ringartige Erhöhung und eine in der ringartigen Erhöhung bereitgestellte bewegliche Platte zur Druckbeaufschlagung des Halbleitersubstrats von innerhalb der ringartigen Erhöhung in Richtung eines darunterliegenden Polierkissens. Die bewegliche Platte ist derart am Hauptkörper montiert, daß sie in einer Richtung auf das Halbleitersubstrat zu und von diesem weg bewegt werden kann, und ein Stützglied ist an einem Teil der Innenwand der ringartigen Erhöhung vorgesehen und umfaßt eine Stützfläche zum Stützen des Halbleitersubstrats. Zwei O-Ringe schließen einen Raum zwischen der Peripherie einer Kautschukfolie luftdicht ab, der über dem Haltering und dem Kopfkörper angeordnet ist. Wenn eine Pumpe die Druckluft an den Raum liefert, wird die Peripherie der Kautschukfolie elastisch verformt und drückt den Haltering mit gleichförmigem Druck.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit in der Bereitstellung eines Halbleitersubstrathalters für eine Vorrichtung zum Polieren von Halbleitersubstraten, wobei der Halbleitersubstrathalter das Polieren einer Halbleiteroberfläche mit ausgezeichneter Gleichförmigkeit über die ganze Oberfläche hinweg und außerdem die Einführung eines spezifischen erwünschten Polierprofils gestattet.
  • Diese Aufgabe wird durch einen Halter mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Beispielhafte und vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Mit dem Halbleitersubstrathalter gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Poliervorgang in zwei grundlegenden Betriebsarten vorgenommen werden, die zwei verschiedenen vertikalen Positionen der beweglichen Platte entsprechen.
  • In einer ersten Betriebsart befindet sich die bewegliche Platte in einer unteren Position, wo sie in direktem mechanischem Kontakt mit dem Halbleitersubstrat steht, bevorzugt mit einem weichen Verstärkungsfilm dazwischen. Die erste Betriebsart entspricht deshalb dem standardmäßigen Trägerdesign. In der ersten Betriebsart ist es möglich, das Polierprofil auf vorbestimmte Weise zu variieren, zum Beispiel durch Anlegen eines vorbestimmten Drucks an vorbestimmte Bereiche des Halbleitersubstrats. Dies kann bewerkstelligt werden mit Hilfe eines ersten Fluidzufuhrwegs, der durch die bewegliche Platte ausgebildet ist, und Auslaßöffnungen, die in der unteren Oberfläche der beweglichen Platte und im Verstärkungsfilm ausgebildet sind, wobei die Auslaßöffnungen mit dem ersten Fluidzufuhrweg verbunden sind: Da sich die bewegliche Platte in direktem mechanischem Kontakt mit dem Halbleitersubstrat befindet, wird nur auf diejenigen Substratteile Druck ausgeübt, die sich gegenüber den Auslaßöffnungen der beweglichen Platte befinden, wenn den Auslaßöffnungen ein Fluid zugeführt wird.
  • In einer zweiten Betriebsart befindet sich die bewegliche Platte in einer oberen Position, wo sie nicht in direktem mechanischem Kontakt mit dem Halbleitersubstrat steht. In dieser Position wird zwischen der beweglichen Platte und dem Halbleitersubstrat eine Kammer ausgebildet. Mit Hilfe des ersten Fluidzufuhrwegs und der in der beweglichen Platte ausgebildeten Auslaßöffnungen kann ein Fluid, bevorzugt Luft, der Kammer zugeführt werden, so daß auf einer Seite des Substrats ein Luftkissen ausgebildet wird, das das Substrat gegen das Polierkissen drückt. Diese Betriebsart gestattet eine homogene Druckbeaufschlagung der beweglichen Platte, und sie entspricht der „Kissenbetriebsart", wie aus den oben erwähnten Dokumenten des Stands der Technik bekannt ist.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die erste und die zweite Betriebsart gekennzeichnet durch vorbestimmte Endpositionen der beweglichen Platte, wobei in einer ersten Endposition entsprechend der ersten Betriebsart eine untere Oberfläche der beweglichen Platte mit der Rückseite des Halbleitersubstrats in Kontakt steht und in einer zweiten Endposition entsprechend der zweiten Betriebsart die untere Oberfläche der beweglichen Platte nicht mit der Rückseite des Halbleitersubstrats in Kontakt steht. Die Endpositionen der beweglichen Platte können durch ein Widerlagerglied definiert werden, das an einem inneren Teil der ringartigen Erhöhung bereitgestellt sein kann. Das Widerlagerglied kann zwei Widerlageroberflächen umfassen, die den beiden Endpositionen entsprechen, und die bewegliche Platte kann eine Verlängerung umfassen, die zusammen mit dem Widerlagerglied wirkt.
  • Auf einem inneren Teil der ringartigen Erhöhung ist ein Stützglied ausgebildet, das eine Stützoberfläche zum Stützen des Halbleitersubstrats umfaßt. Die Stützoberfläche ist mit der Oberfläche der beweglichen Platte in ihrer ersten Endposition bündig. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das oben erwähnte Widerlagerglied einstöckig mit dem Stützglied ausgebildet.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die bewegliche Platte betätigt, indem auf eine Seite dieser ein Fluiddruck angelegt wird. Die bewegliche Platte kann am Hauptkörper durch ein undurchdringliches Abdichtglied, wie etwa eine Membran, montiert werden, so daß durch die Innenwände der beweglichen Platte und des Hauptkörpers und die Membran eine Kammer gebildet wird. Ein zweiter Fluidzufuhrweg kann vorgesehen sein, um ein Fluid in diese Kammer zuzuführen, damit die bewegliche Basisplatte unter Druck gesetzt und dadurch die Bewegung der beweglichen Basisplatte bewirkt wird. Das Abdichtglied ist bevorzugt mit elastischen Eigenschaften ausgestattet, wie eine, Feder, so daß eine Ruheposition der Feder der ersten oder zweiten Endposition der beweglichen Platte entspricht.
  • Im Folgenden werden spezifische Ausführungsformen des Halbleitersubstrathalters der vorliegenden Erfindung und die verschiedenen Betriebsarten im Hinblick auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
  • 1 eine schematische Querschnittsansicht eines Halbleitersubstrathalters gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zusammen mit einem Polierkissen in einem Zustand gemäß der ersten Betriebsart;
  • 2 eine schematische Querschnittsansicht eines Halbleitersubstrathalters gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem Zustand entsprechend der zweiten Betriebsart;
  • 3 eine schematische Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform des Halbleitersubstrathalters der vorliegenden Erfindung in einem Zustand entsprechend der zweiten Betriebsart.
  • 1 ist eine Querschnittsansicht eines zu polierenden Halbleitersubstrathalters gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in der folgendes gezeigt ist: ein drehbarer Tisch 10 mit einer flachen Oberfläche, der aus einem starren Material hergestellt ist, und einem elastischen Polierkissen 11, das an der oberen Oberfläche des Tischs 10 haftet.
  • Über dem Tisch 10 ist ein Substrathalter zum Halten eines Halbleitersubstrats 12 bereitgestellt. Der Substrathalter 20 umfaßt eine Drehwelle 21, die von einem nicht gezeigten Drehantriebsmittel gedreht wird, und einen Hauptkörper 22 in Form einer Scheibe, der an der Unterkante der Drehwelle 21 bereitgestellt ist. Der Hauptkörper 22 besteht aus einer Basisplatte 22.1 und einer ringartigen Erhöhung 22.2 darauf. Eine nach unten gerichtete vertikale Kraft kann auf die Drehwelle 21 ausgeübt und durch eine in dieser Figur nicht gezeigte Vorrichtung auf den Hauptkörper 22 übertragen werden.
  • Innerhalb der ringartigen Erhöhung 22.2 ist eine scheibenartige bewegliche Platte 23 durch eine elastische Abdichtmembran 24 am Hauptkörper 22 befestigt, das heißt an einem Teil des Hauptkörpers 22, der der ringartigen Erhöhung 22.2 davon entspricht. Zwischen der beweglichen Platte 23 und dem Hauptkörper 22 ist eine Kammer 25 ausgebildet, wobei die Wände der Kammer 25 durch Teile der Innenwände der beweglichen Platte 23 und des Hauptkörpers 22 und durch die elastische Membran 24 gebildet werden. Dieser Kammer 25 kann über einen Fluidzufuhrweg 25.1, der in einem Teil der Wand des Hauptkörpers 22 ausgebildet ist, ein Fluid, wie etwa Luft, zugeführt werden, damit in der Kammer 25 ein Druck P1 erzeugt wird, der höher ist als der atmosphärische Druck, damit auf diese Weise die bewegliche Platte 23 in einer Abwärtsrichtung unter Druck gesetzt wird. Außerdem kann die Kammer 25 über den Fluidzufuhrweg evakuiert werden, um in der Kammer 25 einen Druck zu erzeugen, der niedriger ist als der atmosphärische Druck, damit dadurch die bewegliche Platte 23 in eine Aufwärtsrichtung gesaugt wird.
  • Es wäre aber auch möglich, auf die Kammer 25 und den Fluidzufuhrweg 25.1 zu verzichten und eine Kraft lediglich durch mechanische Mittel auf die bewegliche Platte 23 auszuüben.
  • An einer äußeren Oberfläche des Hauptkörpers 22, das heißt an der ringartigen Erhöhung 22.2, ist ein Haltering 26 vorgesehen, der einstückig mit dem Hauptkörper ausgebildet sein kann. An einem Teil der Innenwand der ringartigen Erhöhung 22.2 ist ein ringartiges Stützglied 27 vorgesehen, das eine entsprechende ringartige Stützfläche zum Aufnehmen der hinteren Oberfläche des Halbleitersubstrats 12 darauf umfaßt. Die radiale Breite des ringartigen Stützglieds 27 und somit der Stützoberfläche liegt bevorzugt im Bereich zwischen 2–10 mm. Das Stützglied 27 ist so vorgesehen, daß die Höhendifferenz zwischen der Stützoberfläche und der Oberfläche des Halterings 26 um einen infinitesimalen Betrag geringer ist als die Höhe des Substrats 12.
  • Die untere Oberfläche der beweglichen Platte 23 und die Stützoberfläche des Stützglied 27 können mit einem weichen Verstärkungsfilm 28 bedeckt sein.
  • Das Stützglied 27 kann ebenfalls einstückig mit dem Hauptkörper 22 ausgebildet sein.
  • Das Stützglied 27 weist außerdem die Funktion eines Widerlagerglieds 27 auf, das die Endpositionen der beweglichen Platte definiert. Dazu umfaßt das Widerlagerglied 27 an einer Innenwand eine Vertiefung 27.1, in die eine Verlängerung 23.1 der beweglichen Platte 23 eingreift und sich darin zwischen einer oberen und unteren Stirnfläche der Ausnehmung bewegen kann. Alternativ wäre es auch möglich, ein Widerlagerlied bereitzustellen, das nicht einstückig mit dem Stützglied 27 ausgebildet ist.
  • Die elastische federartige Membran 24 kann so zwischen dem Hauptkörper 22 und der beweglichen Platte 23 montiert sein, daß sie sich in einer Ruheposition befindet, wenn sich die bewegliche Platte 23 in ihrer oberen (zweiten) Endposition befindet, und sich in einer gedehnten Position befindet, wenn sich die bewegliche Platte 23 in ihrer unteren (ersten) Endposition befindet. Um die bewegliche Platte 23 in die untere Position zu befördern, wird der Kammer 25 Luft zugeführt, und die bewegliche Platte 23 wird in einer Abwärtsrichtung gegen die Kraft der elastischen federartigen Membran 24 unter Druck gesetzt.
  • In 1 ist der Halbleitersubstrathalter 20 in der nach unten gerichteten (ersten) Position gezeigt, wobei in 2 der Halbleitersubstrathalter 20 in der aufwärtsgerichteten (zweiten) Position gezeigt ist.
  • Die erste Betriebsart, wie in 1 gezeigt, entspricht einem standardmäßigen Trägerdesign, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist. Bei dieser Betriebsart kann über den Wafer hinweg ein vorbestimmtes Polierprofil erzeugt werden, indem auf im voraus gewählte Teile des Halbleitersubstrats ein Druck ausgeübt wird. Zu diesem Zweck ist ein Fluidzufuhrweg 25.2 vorgesehen, der ein Rohr enthält, das sich von einer Öffnung in der Wand des Hauptkörpers 22 in eine Innenkammer 23.3 der beweglichen Platte 23 erstreckt. Von der Innenkammer 23.3 aus sind Verbindungswege ausgebildet, die die Innenkammer 23.3 mit in der hinteren Oberfläche der beweglichen Platte 23 und dem Verstärkungsfilm 28 ausgebildeten Öffnungen 23.2 verbinden. Im vorliegenden Fall sind zwei Öffnungen 23.2 symmetrisch zur Mitte der beweglichen Platte 23 ausgebildet.
  • Durch Anlegen eines Drucks P2 an den Fluidzufuhrweg 25.2 und somit an diejenigen Teile des Halbleitersubstrats 12, die den Öffnungen 23.2 gegenüberliegen, kann ein radialer Gradient der Druckkraft und der Polierrate eingestellt werden. Durch den Druck P2 wird das Substrat 12 unter den Öffnungen 23.2 verformt. Der Druck P2, der an den Fluidzufuhrweg 25.2 angelegt wird, kann so gewählt werden, daß er höher ist als der atmosphärische Druck, der aufgrund der auf die Drehwelle 21 ausgeübten vertikalen Kraft auf die Rückseite des Halbleitersubstrats 12 wirkt, damit im Bereich der Öffnungen 23.2 eine höhere Polierrate erzeugt wird. Alternativ kann ein Druck P2 angelegt werden, zum Beispiel durch Evakuieren der Kammer 23.3 durch den Fluidzufuhrweg 25.2, wobei der Druck P2 geringer ist als der atmosphärische Druck der beweglichen Platte 23 auf der Rückseite des Substrats, damit im Bereich der Öffnungen 23.2 eine geringere Polierrate erzeugt wird.
  • In der zweiten Betriebsart der beweglichen Platte 23, die in 2 gezeigt ist, können eine homogene Druckbeaufschlagung über die Substratfläche und somit ein homogenes Polierprofil erzeugt werden. In dieser Betriebsart wird über den Fluidzufuhrweg 25.2 in einer vom Substrat 12, der beweglichen Platte 23 und dem stützenden Glied 27 umgebenen Kammer 29 ein Luftkissen erzeugt. In diesem Fall dienen die Öffnungen 23.2 als Verteilöffnungen zum Verteilen der Luft, die über den Fluidzufuhrweg 25.2 in der Kammer 29 zugeführt wird.
  • Der Druck P2 kann so hoch gewählt werden, daß zwischen dem Substrat 12 und dem Stützglied 27 ein Zwischenraum ausgebildet wird, damit ein Teil der Druckluft durch diesen Zwischenraum aus der Kammer 29 entweichen kann. Es kann aber auch ein dritter Fluidzufuhrweg 25.3 bereitgestellt werden, der sich von einem Durchgangsloch in der Wand des Hauptkörpers 22 und einem Durchgangsloch in dem Stützglied 27 in die Kammer 29 erstreckt. In einem Teil des dritten Fluidzufuhrwegs 25.3 außerhalb des Hauptkörpers 22 kann ein nicht gezeigtes einstellbares Ventil implementiert werden, durch das ein gesteuerter Austritt von Luft aus der Kammer 29 heraus erreicht werden kann.
  • Außerdem können mit diesem dritten Fluidzufuhrweg 25.3 in dem Luftkissen in der Kammer 29 ein Druckgradient und eine entsprechende Inhomogenität der Polierrate erzeugt werden, indem entweder der Kammer 29 Luft zugeführt wird oder Luft aus dieser herausgesaugt wird.
  • 3 zeigt eine alternative Ausführungsform eines Halbleitersubstrathalters 20, in dem ein vierter Fluidzufuhrweg 25.4 vorgesehen ist, der die gleiche Funktion haben sollte, wie sie zuvor im Hinblick auf den dritten Fluidzufuhrweg 25.3 beschrieben wurde. Der vierte Fluidzufuhrweg 25.4 enthält ein Rohr, das sich von einer Öffnung in der Wand des Hauptkörpers 22 in einen äußeren Bereich der Innenkammer 23.3 der beweglichen Platte 23 erstreckt. Dieser äußere Bereich ist durch einen konzentrischen Abdichtring 30 vom inneren Bereich getrennt. Vom äußeren Bereich aus erstreckt sich eine Öffnung 23.4 in die Kammer 29.
  • Der vierte Fluidzufuhrweg 25.4 oder der Fluidzufuhrweg 25.3 könnte auch dazu verwendet werden, ein Reinigungsmittel, wie etwa Wasser, der Kammer 29 zuzuführen, damit Aufschlämmungsreste von den inneren Oberflächen des Substrathalters 20 entfernt werden.
  • Der vierte Fluidzufuhrweg 25.4 kann anstelle oder zusätzlich zum dritten Fluidzufuhrweg 25.3 eingesetzt werden. Indem durch den dritten und/oder den vierten Fluidzufuhrweg ausreichend Druck zugeführt wird und gleichzeitig ein reduzierter Druck P2 im Fluidzufuhrweg 25.2 eingestellt wird, kommt es zu einer Verformung des Substrats, so daß die Polierrate an der Substratkante hoch und in der Mitte des Substrats gering ist.
  • Bei einem Polierprozeß wird eine zeitliche Unterteilung zwischen den beiden Betriebsarten verwendet, indem in einem Teil der Polierzeit die erste Betriebsart angewendet wird und in einem anderen Teil der Polierzeit die zweite Betriebsart durchgeführt wird.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden das Absetzen und das Abheben der Platte auf bzw. von dem Polierkissen mit der beweglichen Platte in der unteren Position durchgeführt, damit während diesen Phasen des Polierprozesses hohe Polierraten an der Waferaußenkante verhindert werden.
  • Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann der Haltering relativ zur Stützfläche des Stützglieds 27 bewegt werden, damit die Polierrate an der Waferkante in beiden Betriebsarten beeinflußt wird.

Claims (13)

  1. Halbleitersubstrathalter (20) zum Halten eines durch chemisch-mechanisches Polieren (CMP) zu polierendes Halbleitersubstrats (12), wobei der Halter folgendes umfaßt: – einen Hauptkörper (22) zum Halten eines Halbleitersubstrats (12) in einer vorbestimmten Position relativ zum Hauptkörper (22), wobei der Hauptkörper (22) eine Basisplatte (22.1) und eine darauf bereitgestellte ringartige Erhöhung (22.2) umfaßt, und – ein Druckbeaufschlagungsmittel zum Druckbeaufschlagen des Halbleitersubstrats (12) von der Innenseite der ringartigen Erhöhung (22.2) aus in Richtung eines darunterliegenden Polierkissens (11), – wobei das Druckbeaufschlagungsmittel eine innerhalb der ringartigen Erhöhung (22.2) vorgesehene bewegliche Platte (23) enthält, – wobei die bewegliche Platte (23) so am Hauptkörper (22) montiert ist, daß sie in einer Richtung auf das Halbleitersubstrat (12) zu und von diesem weg bewegt werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß – die bewegliche Platte (23) zwischen einer ersten Endposition und einer zweiten Endposition bewegt werden kann, wobei – in der ersten Endposition eine Hauptfläche der beweglichen Platte (23) mit der Rückseite des Halbleitersubstrats (12) in Kontakt steht und wobei – in der zweiten Endposition die Hauptfläche der beweglichen Platte (23) nicht mit der Rückseite des Halbleitersubstrats (12) in Kontakt steht.
  2. Halbleitersubstrathalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß – ein erster Fluidzufuhrweg vorgesehen ist, um ein Fluid in eine Kammer (29) zwischen der beweglichen Platte (23) und dem Halbleitersubstrat (12) einzuleiten.
  3. Halbleitersubstrathalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß – sich der erste Fluidzufuhrweg (25.2) durch die bewegliche Platte (23) erstreckt.
  4. Halbleitersubstrathalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß – der erste Fluidzufuhrweg (25.2) eine in der beweglichen Platte (23) ausgebildete Kammer (23.1) und mehrere Öffnungen (23.2) von der Kammer (23.1) zu der Kammer (29) zwischen der beweglichen Platte (23) und dem Halbleitersubstrat (12) enthält.
  5. Halbleitersubstrathalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß – ein Widerlagerglied an einem Teil der Innenwand der ringartigen Erhöhung (22.2) vorgesehen ist, wobei das Widerlagerglied zwei Widerlageroberflächen umfaßt, die den zwei Endpositionen entsprechen, wobei – die bewegliche Platte (23) eine Verlängerung (23.1) umfaßt, die zusammen mit dem Widerlagerglied wirkt.
  6. Halbleitersubstrathalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß – ein zweiter Fluidzufuhrweg (25.1) vorgesehen ist, um ein Fluid in einen Raum zwischen der beweglichen Platte (23) und der Basisplatte (22.1) einzuleiten, um die bewegliche Platte (23) unter Druck zu setzen und dadurch die Bewegung der beweglichen Platte (23) zu bewirken.
  7. Halbleitersubstrathalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß – die bewegliche Platte (23) mit einem flexiblen Verbindungsglied (24) mit der Basisplatte (22.1) verbunden ist.
  8. Halbleitersubstrathalter nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß – das flexible Verbindungsglied (24) eine undurchlässige Abdichtmembran ist, so daß durch die Basisplatte (22.1), die bewegliche Platte (23) und die Abdichtmembran eine Kammer (25) gebildet wird.
  9. Halbleitersubstrathalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß – das flexible Verbindungsglied (24) ein federartiges Glied ist, wobei das Federglied (24) so mit der beweglichen Platte (23) und der Basisplatte (22.1) verbunden ist, daß sich das federartige Glied in einer der beiden Endpositionen der beweglichen Platte (23) in seiner Ruheposition befindet.
  10. Halbleitersubstrathalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß – ein Stützglied (27) an einem Teil der Innenwand der ringartigen Erhöhung (22.2) vorgesehen ist, wobei das Stützglied (27) eine Stützfläche zum Stützen des Halbleitersubstrats (12) umfaßt.
  11. Halbleitersubstrathalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß – das Stützglied (27) Teil des Widerlagerglieds ist oder direkt mit dem Widerlagerglied verbunden oder einst[ckig mit dem Widerlagerglied ausgebildet ist.
  12. Halbleitersubstrathalter nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß – ein dritter und/oder vierter Fluidzufuhrweg (25.3, 25.4) vorgesehen sind, um ein Fluid in einen äußeren Bereich der Kammer (29) zu leiten.
  13. Vorrichtung zum Polieren eines Halbleitersubstrats (12) durch chemisch-mechanisches Polierer, wobei die Vorrichtung folgendes umfaßt: – einen Halbleitersubstrathalter (20) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche und – ein Polierkissen (11).
DE60101458T 2001-05-25 2001-05-25 Halbleitersubstrathalter mit bewegbarer Platte für das chemisch-mechanische Polierverfahren Expired - Lifetime DE60101458T2 (de)

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