DE69824747T2

DE69824747T2 - Schleifgegenstände, umfassend ein fluorhaltiges mittel zur modifizierung der oberfläche eines wafers

Info

Publication number: DE69824747T2
Application number: DE1998624747
Authority: DE
Inventors: Robert Messner; R. Carl KESSEL; G. George MOORE
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1997-09-19
Filing date: 1998-01-23
Publication date: 2005-07-07
Anticipated expiration: 2018-01-24
Also published as: DE69824747D1; KR20010024145A; TW480280B; US6121143A; CN1278201A; JP4344083B2; JP2001517558A; AU6248998A; EP1015175A1; EP1015175B1; KR100491452B1; WO1999015311A1; CN1158167C; MY126569A

Description

Diese Erfindung betrifft Verfahren zum Modifizieren der Oberfläche von Halbleiterwafern während der Halbleiterwaferfabrikation und in solchen Oberflächen-Modifizierungsverfahren verwendete fixierte Schleifgegenstände. Die fixierten Schleifgegenstände weisen eine freiliegende Hauptoberfläche auf, die einen sich mit einem Träger deckende/n Schleifverbund oder -verbände umfassen. Die Schleifverbände von fixierten Schleifgegenständen umfassen in einem Bindemittel dispergierte Schleifteilchen.
Integrierte Schaltkreise sind sehr klein, wobei es sich hierbei um komplexe elektrische Komponenten handelt, die mehrere von eine gewaltige Anzahl an elektrischen Elementen innerhalb einer sehr kleinen Flächeneinheit gekoppelte Metallzwischenverbindungsschichten aufweisen. Jede Schicht eines integrierten Schaltkreises weist typischerweise spezifische Muster von Metallzwischenverbindungen auf, die für die spezifischen Eigenschaften eines bestimmten integrierten Schaltkreises verantwortlich sind. Zum Bilden dieser Muster von Metallzwischenverbindungen verwenden Hersteller von integrierten Schaltkreisen typischerweise ein präzises mehrstufiges Fabrikationsverfahren. Bei einem der Ausgangsmaterialien für die Herstellung eines integrierten Schaltkreises handelt es sich um einen Halbleiterwafer. Typischerweise werden Halbleiterwafer Verfahrensschritten unterzogen, die die Abscheidung, das Mustern und das Ätzen während dem Halbleiterwaferfabrikationsverfahren einschließen. Über Details dieser Herstellungsschritte für Halbleiterwafer sind von Tonshoff et al., „Abrasive Machining Of Silicon", veröffentlicht in Annals of the International Institution for Production Engineering Research, (Bd. 39/2/1990), S. 621–635) berichtet. In einer Abfolge von Herstellungsschritten ist es häufig erwünscht, eine freiliegende Oberfläche des Wafers zur Herstellung des Wafers für die anschließende Fabrikation oder Her stellung zu modifizieren oder zu verfeinern. Bei dem Oberflächenmodifizierungsverfahren handelt es sich typischerweise um eine Form des Polierens, wobei das Verfahren angehäufte Unregelmäßigkeiten von der Oberfläche ohne Schädigung der funktionellen Komponenten während des Verfahrens in schneller und effizienter Weise entfernen kann.
GB-1 247 174 offenbart einen Schleifgegenstand der Art, dass er eine Oberfläche aufweist, die aufgrund der Gegenwart von darin vorliegenden Schleifteilchen schleifende Eigenschaften aufweist, wobei die Oberfläche eine Abscheidung von Teilchen von spezifischen Fluorkohlenstoffen trägt.
Ein spezifischer Typ eines modifizierungsverfahrens für Waferoberflächen verwendet Aufschlämmungen von Schleifteilchen, häufig in Verbindung mit chemischen Zusätzen und elastischen Bäuschen zum Nivellieren der Oberfläche eines Wafers in verschiedenen Schritten während der Fabrikation der Vorrichtung.
Diese Kombination von oberflächenmodifizierenden chemischen Zusätzen und mechanischer Bearbeitung wird allgemein als chemisch-mechanische Nivellierung oder CMP bezeichnet. Alternativ dazu kann CMP dreidimensionale texturierte fixierte Schleifgegenstände einsetzen. Solche Schleifgegenstände weisen typischerweise eine präzise geformte Verbundanordnung auf, die sich mit einem Träger deckt. Diese fixierten Schleifgegenstände wurden in WO 97/11484 und in der coabhängigen US-Patentschrift 5,958,794 (Bruxvoort) beschrieben. Die in diesen Literaturangaben beschriebenen Verfahren setzen einen dreidimensionalen, texturierten, fixierten Schleifgegenstand und ein Arbeitsfluid, das im Wesentlichen frei von Schleifteilchen sein und die Halbleiterwaferoberfläche modifizieren kann, ein.
Typischerweise ist CMP für die effiziente Entfernung eines bestimmten Materials von einer Halbleiterwaferoberfläche zugeschnitten. Zum. Beispiel werden allgemein die elektrischen Materialien wie polykristallines Silicium, Thermooxid, dotierte oder undotierte Oxide auf die Oberfläche eines Halbleiterwafers aufgebracht. Für ein bestimmtes Oberflächenmaterial wie Siliciumdioxid kann ein CMP-Verfahren, das eine bestimmte, die Entfernung von Siliziumdioxid optimierende Arbeitslösung umfasst, eingesetzt werden. Es ist ebenso für Metalle wie Wolfram, Aluminium, Kupfer, Gold, Silber üblich, dass sie auf die Oberfläche eines Halbleiterwafers abgeschieden werden, und der Fachmann wählt ein spezifisches CMP-Verfahren zur Entfernung eines bestimmten Metalls oder von bestimmten Metallen von der Waferoberfläche aus. Andere Materialien, die unter Verwendung von CMP-Verfahren bearbeitet werden, schließen Siliciumnitrit, Bornitrit, diamantartige Kohlenstofffilme, Polyimide, aufgedrehte Polymere, Aerogele, feuerfeste Oxide und Silicide und ferroelektrische Verbindungen ein.
Einem bestimmten CMP-Verfahren kann eine gewöhnlich in Angstrom pro Minute gemessene Entfernungsgeschwindigkeit zugewiesen werden, die mit der Entfernung eines Teils einer Schicht von einer Halbleiterwaferoberfläche in einem vorgegebenen Zeitraum äquivalent ist. Ein CMP-Verfahren mit hoher Entfernungsgeschwindigkeit ist vorteilhaft, da hier während des Halbleiterwaferfabrikationsverfahrens eine große Gesamtanzahl von Schritten erforderlich ist. Durch Verminderung der Zeitlänge, die zur Vollendung einiger dieser Schritte benötigt wird, können Hersteller die Geschwindigkeit der Herstellung von integrierten Schaltkreisen erhöhen. Zusätzlich zu einer hohen Entfernungsgeschwindigkeit ist es erwünscht, dass ein CMP-Verfahren ein zu der Oberfläche des zu modifizierenden Wafers paralleles Material gleichmäßig entfernt. Durch eine gleichmäßige Materialentfernung wird vermieden, dass einige unmodifizierte Regionen unmodifiziert bleiben und andere Regionen mit der Möglichkeit der Zerstörung von vorher gebildeten Merkmalen einer darunter liegenden Schicht wie Metallzwischenverbindungen übermodifiziert werden.
Es ist auch bevorzugt, dass ein CMP-Verfahren eine hohe Entfernungsgeschwindigkeitsstabilität aufweist. Die Entfernungsgeschwindigkeitsstabilität kann als die gleichmäßige Entfernung von Oberflächenmaterial (gewöhnlich gemessen in Angström pro Minute) unter den durch das Verfahren modifizierten Wafern definiert werden. Zum Beispiel weist ein bestimmtes CMP-Verfahren eine hohe Entfernungsgeschwindigkeitsstabilität auf, wenn die Entfernungsgeschwindigkeit der Oberfläche von dem ersten durch das CMP-Verfahren modifizierten Wafer mit der Entfernungsgeschwindigkeit der Oberfläche des zehnten oder zwölften durch das Verfahren modifizierten Wafers nahezu identisch ist. Die Entfernungsgeschwindigkeitsstabilität ist eine wichtige Erwägung, da Schwierigkeiten bei der Überwachung der Entfernung der Waferoberfläche während des Modifizierungsverfahrens vorliegen, während die Menge an pro Wafer entferntem Oberflächenmaterial gesteuert wird. Ein CMP-Verfahren mit hoher Entfernungsgeschwindigkeitsstabilität würde gewährleisten, dass nachfolgende identische Halbleiterwafer, die durch das Verfahren modifiziert sind, nahezu identische Mengen an entferntem Oberflächenmaterial aufweisen und die Notwendigkeit für eine prozessabhängige Metrologie oder eine häufige prozessabhängige Bestätigung einer erwarteten Entfernungsgeschwindigkeit minimieren.
Die vorliegende Erfindung stellt in einer Ausführungsform einen fixierten Schleifgegenstand, umfassend ein fluorhaltiges Mittel zur Modifizierung einer Oberfläche eines Halbleiterwafers, bereit, umfassend:

(a) einen texturierten, dreidimensionalen Schleifverbund, umfassend mehrere in einem Bindemittel fixierte und dispergierte Schleifteilchen, wodurch sich eine freiliegende Hauptoberfläche eines fixierten Schleifgegenstandes ergibt;
(b) mindestens ein mit dem Bindemittel vermischtes fluorhaltiges Mittel; sowie
(c) einen sich mit dem Schleifverbund deckenden Träger.

In einer anderen Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung einen Schleifaufbau bereit, umfassend:

(a) einen wie vorstehend beschriebenen fixierten Schleifgegenstand;
(b) mindestens ein elastisches, sich im Allgemeinen mit dem fixierten Schleifgegenstand deckendes Element; sowie
(c) mindestens ein starres, sich im Allgemeinen mit dem elastischen Element und dem fixierten Schleifgegenstand deckendes und zwischen diesen angeordnetes Element, wobei das starre Element einen höheren Young'schen Modul aufweist, als das elastische Element.

In einer anderen Ausführungsform stellt die Erfindung ein Verfahren zur Modifizierung einer freiliegenden Oberfläche eines Halbleiterwafers bereit, umfassend die Schritte:

(a) Inkontaktbringen der Oberfläche mit einem wie vorstehend beschriebenen fixierten Schleifgegenstand;
(b) Bewegen des Wafers und des fixierten Schleifgegenstandes relativ zueinander, um die Oberfläche des Wafers zu modifizieren.

In noch einer anderen Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines ein fluorhaltiges Mittel umfassenden fixierten Schleifgegenstandes bereit, umfassend die Schritte:

(a) Mischen mindestens eines fluorhaltigen Mittels mit einer Bindemittelvorstufe und wahlweise mindestens einer weiteren Komponente eines Schleifverbundes; sowie
(b) Befestigen eines Trägers an dem Schleifverbund, wobei der fixierte Schleifgegenstand zum Einsatz in einem Halbleiterwaferoberflächenmodifizierungsverfahren vorgesehen ist.

Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt es sich um einen fixierten Schleifgegenstand, der zusätzlich zu einem sich mit dem Träger deckenden Schleifverbund auch mindestens ein mit dem Bindemittel des Schleifverbunds gemischtes fluorhaltiges Mittel einschließt. Ein solcher im CMP verwendeter Gegenstand führt zu Verfahren mit verbesserten Entfernungsgeschwindigkeiten, die schnell und präzise die Oberfläche eines Halbleiterwafers ohne Spalten der empfindlichen Komponenten auf der Waferoberfläche modifizieren kann. Die Zugabe mindestens eines fluorhaltigen Mittels zu einem in CMP-Verfahren verwendeten fixierten Schleifgegenstands erhöht die Waferoberflächenentfernungsgeschwindigkeiten der Verfahren und minimiert auch den durch solche Verfahren gebildeten Lärmgrad. Das mit dem Bindemittel des Schleifverbunds gemischte fluorhaltige Mittel des fixierten Schleifgegenstands für die CMP-Verfahren kann andere nützliche Vorteile bereitstellen.
Spezifisch verkörpert die Erfindung einen fixierten Schleifgegenstand, der eine freiliegende Hauptoberfläche umfasst, die aus einem Schleifverbund hergestellt ist, der mehrere in einem Bindemittel fixierte und dispergierte Schleifteilchen einschließt. Üblicherweise kommt nur eine Oberfläche des fixierten Schleifgegenstands mit der zu modifizierenden Waferoberfläche in Kontakt, und diese Oberfläche des fixierten Schleifgegenstands wird häufig als „freiliegende Hauptoberfläche" bezeichnet. Typischerweise weist der Schleifverbund eine präzise geformte dreidimensionale Struktur auf. Mindestens ein fluorhaltiges Mittel ist mit dem Bindemittel gemischt und verbessert die Entfernungs geschwindigkeit eines CMP-Verfahrens. Zudem kann das fluorhaltige Mittel mit mehr als einer Komponente eines Schleifverbunds verbunden werden. Die Komponenten eines Schleifverbunds schließen Schleifteilchen, Bindemittel oder die freiliegende Außenfläche des Schleifverbunds ein, sind jedoch nicht darauf beschränkt. Beispiele für einen Gegenstand der vorliegenden Erfindung schließen einen fixierten Schleifgegenstand ein, bei welchem zusätzlich dazu, dass mindestens ein fluorhaltiges Mittel mit dem Bindemittel gemischt ist, mindestens ein fluorhaltiges Mittel mit zumindest den Schleifteilchen verbunden ist. Noch ein anderes Beispiels schließt mindestens ein fluorhaltiges Mittel ein, das zusätzlich dazu, dass zumindest ein fluorhaltiges Mittel mit dem Bindemittel gemischt ist, zumindest mit der freiliegenden Hauptoberfläche des Schleifverbunds verbunden ist. Alternativ dazu kann ein fixierter Schleifgegenstand einen Schleifverbund einschließen, der zusätzlich zu den Schleifteilchen und dem Bindemittel ferner einen Füllstoff einschließt, der mindestens ein fluorhaltiges Mittel, das zusätzlich dazu, dass ein fluorhaltiges Mittel mit dem Bindemittel gemischt ist, mit dem Füllstoff verbunden ist, einschließen kann.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung handelt es sich um ein Verfahren zum Modifizieren einer freiliegenden Oberfläche eines Halbleiterwafers. Das Verfahren erfordert das Inkontaktbringen einer Hauptoberfläche eines Halbleiterwafers mit der freiliegenden Hauptoberfläche eines fixierten Schleifgegenstands, wobei die Oberfläche des fixierten Schleifgegenstandes einen Schleifverbund umfasst. Der Schleifverbund ist texturiert, weist eine dreidimensionale Struktur auf und umfasst mehrere in einem Bindemittel fixierte und dispergierte Schleifteilchen auf, wobei mindestens ein fluorhaltiges Mittel mit dem Bindemittel des fixierten Schleifgegenstands in einer Weise gemischt ist, die gewährt, dass das fluorhaltige Mittel auf der freiliegenden Hauptoberfläche des fixierten Schleif gegenstands während der Bearbeitung vorliegt. Das Verfahren schließt die Schritte des Inkontaktbringens der Oberfläche des zu modifizierenden Wafers mit der freiliegenden Hauptoberfläche des fixierten Schleifgegenstands und Bewegen des Wafers relativ zu dem fixierten Schleifgegenstand ein, während der Kontakt und ein ausreichender Druck zwischen dem Wafer und dem fixierten Schleifgegenstand beibehalten wird, wodurch die Oberfläche des Wafers modifiziert wird. Das Verfahren schließt üblicherweise die Verwendung eines Arbeitsfluids ein, das wahlweise reaktive Komponenten bereitstellt, Wärme zu oder aus der Grenzfläche transportiert und die Entfernung von durch das Polierverfahren gebildeter Debris unterstützt.
In einem anderen Aspekt verkörpert die Erfindung die Verwendung des vorstehend erwähnten Schleifgegenstands oder Schleifaufbaus zur Modifizierung einer Oberfläche eines Halbleiterwafers.
Andere Merkmale, Vorteile und Aufbauten der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der Figuren und der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung besser verständlich.
1 ist eine Querschnittansicht eines Teils eines ersten fixierten Schleifgegenstands;
2 ist eine Querschnittansicht eines Teils eines zweiten fixierten Schleifgegenstands;
3 ist eine Querschnittansicht eines Teils eines Schleifaufbaus;
4 ist eine schematische Teilseitenansicht einer Apparatur zum Modifizieren der Oberfläche eines bei der Halbleiterfabrikation verwendeten Wafers.
Über die Verwendung von fluorhaltigen Mitteln in Schleifmodifizierungsverfahren wurde im Allgemeinen nicht berichtet. Die US-Patentschrift 5,164,265 (Stubbs) berichtet darüber, dass die Zugabe eines fluorhaltigen Mittels zu den Schichten von Schleifelementen (enthaltend eine „Herstellungs-" und eine „Größen-"Beschichtung) mit der „Beladung" verbundene Probleme minimiert. Eine Beladung tritt beim Schleifen von weichen Materialien auf, da das von der Oberfläche freigesetzte, weiche Material das Schleifmaterial des Schleifelements verstopft. Stubbs berichtet darüber, dass dieses Beladungsphänomen ein besonderes Problem darstellt, wenn Anstriche auf Zellulosebasis, insbesondere allgemein auf Autokarosserien verwendete Nitrozelluloseanstriche beteiligt sind. Das Verfahren zur Entfernung eines Anstrichs von Autos ist zu dem CMP-Verfahren dahingehend verschieden, dass der Halbleiterwafer elektrische Komponenten enthalten kann, die durch das Verfahren leicht gestört werden können. Die US-Patentschrift 5,578,362 (Reinhardt) berichtet darüber, dass fluorhaltige Kohlenwasserstoffe ein Bestandteil eines Kissens zur Verwendung mit herkömmlichen Aufschlämmungs-CMP-Verfahren sein können. Der fluorhaltige Kohlenwasserstoff ist nur einer von möglichen alternativen Bestandteilen eines Kissens. Die Literaturangabe berichtet nicht darüber, dass ein solcher fluorhaltiger Kohlenwasserstoff tatsächlich die Entfernungsgeschwindigkeit eines CMP-Verfahrens verbessert oder den mit einem CMP-Verfahren verbundenen Lärm minimiert.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung handelt es sich um einen wie vorstehend definierten fixierten Schleifgegenstand, der mindestens ein fluorhaltiges Mittel umfasst, das in Oberflächenmodifizierungsverfahren während der Halbleitervorrichtungsfabrikation verwendet wird. Diese fixierten Schleifgegenstände weisen mehrere Komponenten auf, die einzeln für das Waferoberflächenmodifizierungsverfahren wichtig sind. Diese Komponenten des Schleifgegenstands und andere Ausführungsformen der Erfindung sind in den folgenden Abschnitten der Patentanmeldung erörtert.
Fixierter Schleifgegenstand
Der fixierte Schleifgegenstand der vorliegenden Erfindung umfasst eine sich mit einem Einzelträger oder einem mehrschichtigen Träger deckende Schleifverbundschicht. Der Schleifverbund bildet Strukturen, die einem fixierten Schleifgegenstand eine texturierte Oberfläche verleihen. Ein Beispiel für einen texturierten fixierten Schleifgegenstand ist in 1 veranschaulicht. Insbesondere veranschaulicht 1 einen fixierten Schleifgegenstand 60 mit pyramidalen Schleifverbänden 61, die auf einem Träger 62 fixiert oder mit diesem verbunden sind. Der Schleifverbund (Strukturen) 61 umfasst in einem Bindemittel 65 dispergierte Schleifteilchen 64. Es liegen Hügel oder Täler 63 zwischen den benachbarten Schleifverbänden vor. Der fixierte Schleifgegenstand weist mindestens ein mit seinem Bindemittel 65 gemischtes fluorhaltiges Mittel auf. Ein fixierter Schleifgegenstand kann ein oder mehrere fluorhaltige Mittel aufweisen, das/die mit seinen Schleifteilchen 64 verbunden ist/sind. Ein fixierter Schleifgegenstand kann ein oder mehrere fluorhaltige Mittel aufweisen, das/die mit seiner Oberfläche 66 verbunden ist/sind. Alternativ dazu kann ein fixierter Schleifgegenstand zusätzlich dazu, dass mindestens ein fluorhaltiges Mittel mit seinem Bindemittel gemischt ist, ein fluorhaltiges Mittel aufweisen, das mit allen vorstehend erwähnten Komponenten seines Schleifverbunds oder in beliebiger Kombination davon verbunden ist. Komponenten eines Schleifverbunds beziehen sich auf das Bindemittel, die Schleifteilchen, die Schleifverbundoberfläche und/oder andere Komponenten. Der Begriff „verbunden mit" bedeutet die Anlagerung an, die Bindung mit oder Permeation durch ein Element eines Schleifverbunds durch das fluorhaltige Mittel. Ein anfänglich auf einem bestimmten Element eines Schleifgegenstands aufgebrachtes oder in diesem eingebrachtes fluorhaltiges Mittel kann an schließend durch ein anderes Element des Gegenstands diffundieren oder auf andere Weise transportiert werden. Zum Beispiel kann ein anfänglich auf der Oberfläche des Schleifgegenstands aufgebrachtes fluorhaltiges Öl während der Lagerung oder während des Oberflächenmodifizierungsverfahrens in das Bindemittel diffundieren.
Das fluorhaltige Mittel des fixierten Schleifgegenstandes kann insofern „reaktiv" sein, dass das fluorhaltige Mittel im Gegensatz zu einem „nicht-reaktiven" fluorhaltigen Mittel an einer Polymerisationsreaktion oder einer anderen chemischen Reaktion beteiligt ist. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem fluorhaltigen Mittel um eine Flüssigkeit oder ein festes organofluorhaltiges Mittel. Geeignete reaktive fluorhaltige Mittel schließen fluorhaltige Methacrylate und fluorhaltige Acrylate, z. B. C₈F₁₇-SO₂N(C₂H₅)C₂H₄OCOCH=CH₂, C₈F₁₇SO₂N(CH₃)C₂H₄OCOCH=CH₂, C₈F₁₇-SO₂N(C₂H₄OCOCH=CH₂)₂; C₇F₁₅CH₂OCOC(CH₃)=CH₂, C_nF_2n+1C₂H₄O-COCH=CH₂ (n = 5–12); Cyclo-C₆F₁₁OCOCH=CH₂, C₉F₁₇OC₂H₄OCOCH=CH₂ (abgeleitet von Hexafluorpropylen-Trimer), C_nF_2n+1O-(C₂F₄O)_mCF₂CH₂OCOCH=CH₂ (n = 1 bis 6, m = 2 bis 20); fluorhaltige Epoxide, z. B.
fluorhaltige Silane, z. B. C₈F₁₇SO₂N-(C₂H₅)CH₂CH₂CH₂Si(OCH₃)₃; fluorhaltige Isocyanate, z. B. C₈F₁₇SO₂N(CH₃)C₂H₄NCO und C_nF_2n+1C₂H₄NCO; fluorhaltige Carbonsäuren, z. B. C₈F₁₇SO₂N(C₂H₅)CH₂COOH, C₇F₁₅COOH, C_nF_2n+1O(C₂F₄O)_mCF₂COOH (n = 1 bis 6, m = 2 bis 20), HOCOCF₂O(C₂F₄O)_mCF₂COOH (m = 2 bis 20) und deren Salze und Amide; fluorhaltige Sulfonsäuren, z. B. C₈F₁₇SO₃H und deren Salze und Amide; fluorhaltige Phosphatester, z. B. (C₈F₁₇SO₂N(C₂H₄)C₂H₄O)_nPO(OH)_3n (n = 1 oder 2); fluorhaltige Alkohole, z. B. C₇F₁₅CH₂OH, C_nF_2n+1C₂H₄OH, HOCH₂(C₂F₄O)_p(CF₂O)_qCF₂CH₂OH (M_N = 2000) ein.
Beispiele für spezifische nicht-reaktive fluorhaltige Mittel schließen fluorhaltige Polyetheröle, z. B. „FOMBLIN", hergestellt von Ausimont, „KRYTOX", hergestellt von E. I. DuPont, C_nF_2n+1O(C₂F₄O)_xO(C₂F₄O)_xOC_nF_2n+1 in = 1–8, x = 6–20), oder C_nF_2n+1O(C₄F₈O)_xOC_nF_2n+1 (n = 1–8, x = 3–20); fluorhaltige Alkanwachse, z. B. C₈F₁₇OC₈H₁₇ C₇F₁₅CH₂OC₈H₁₇; fluorhaltige Ester; fluorhaltige Urethane; fluorhaltige Amide, z. B. C₇F₁₅CON(C₄H₉)₂ und C₈F₁₇SO₂N(C₄H₉)₂; fluorhaltige Thermoplaste, z. B. TEFLON, hergestellt von DuPont, oder KEL-F, hergestellt von Daikin America, Orangeberg, NY; fluorhaltige themoplastische Copolymere wie diejenigen, offenbart in den US-Patentschriften Nr. 389,625 und 2,642,416, und fluorhaltige Elastomere, z. B. Copolymere von Hexafluorpropylen und Vinylidenfluorid ein. Die fluorhaltigen Mittel wurden nach ihrer Fähigkeit, ein Teil eines fixierten Schleifgegenstands zu werden und nach ihrer Fähigkeit zum Erhöhen der Entfernungsgeschwindigkeit bei Verwendung eines fixierten Schleifgegenstands in einem Waferoberflächenmodifizierungsverfahren ausgewählt. Fluorhaltige Mittel sind mit mehreren Eigenschaften von möglicher Relevanz für die gegenwärtige Verwendung verbunden, die niedrige Oberflächenenergie, leichte Detritusentfernung, niedrigen Reibungskoeffizienten und Schmierfähigkeit einschließen. Vorzugsweise schließt das mit einer Komponente eines fixierten Schleifgegenstands verbundene fluorhaltige Mittel mindestens 25 ppm des fluorhaltigen Mittels bis zu 10% des Schleifverbunds ein. Besonders bevorzugt schließt das mit einer Komponente eines fixierten Schleifgegenstands verbundene fluorhaltige Mittel mindestens 25 ppm des fluorhaltigen Mittels bis zu 5% des Schleifverbunds ein.
Sehr kleine Prägungen (häufig weniger als 1 Mikrometer breit) sind mit fabrizierten Strukturen auf der Oberfläche von Halbleiterwafern so verbunden, dass bei den Waferoberflächen-Modifizierungsverfahren verwendete Gegenstände für die Oberfläche des Wafers attraktiv sein müssen. Die in einem CMP-Verfahren verwendeten fixierten Schleifgegenstände der vorliegenden Erfindung stellen eine schnelle und präzise Modifizierung von Halbleiterwaferoberflächen ohne Stören von spezifischen Metallzwischenverbindungsstrukturen oder anderen funktionellen Prägungen auf der Waferoberfläche bereit. Es wurde nun entdeckt, dass die Entfernungsgeschwindigkeiten von Oberflächenmodifizierungsverfahren unter Verwendung von fixierten Schleifgegenständen der Erfindung im Allgemeinen höher als Entfernungsgeschwindigkeiten von Oberflächenmodifizierungsverfahren unter Verwendung von ähnlichen fixierten Schleifgegenständen ohne fluorhaltige Mittel sind. Wie erwähnt, sind Waferoberflächenmodifizierungsverfahren mit hohen Materialentfernungsgeschwindigkeiten dahingehend vorteilhaft, dass sie erhöhte Herstellungsgeschwindigkeiten von integrierten Schaltkreisen gewähren.
Ein CMP-Verfahren unter Verwendung eines fixierten Schleifgegenstands ohne ein fluorhaltiges Mittel kann hohe Lärmgrade erzeugen. Unerwarteterweise ist der durch das Verfahren erzeugte Schall oder der Lärm bei Verwendung eines mindestens ein fluorhaltiges Mittel umfassenden fixierten Schleifgegenstands minimiert. Der Unterschied im gehörten Lärm liegt im Wesentlichen darin, dass der Maschinist im Gegensatz zur Tonhöhe oder Tonlage der beiden Verfahren ohne die Verwendung von elektronischen Messvorrichtungen oder ähnlichen Vorrichtungen zum Messen von geringen Klangunterschieden leicht den Unterschied im Volumen wahrnehmen kann.
Der fixierte Schleifgegenstand der Erfindung weist vorzugsweise eine kreisförmige Form, z. B. die Form einer Schleifscheibe auf. Die Außenkanten der kreisförmigen Schleifscheibe sind vorzugsweise glatt oder können alternativ dazu muschelförmig sein. Der fixierte Schleifgegenstand kann auch in Form einer ovalen oder beliebigen mehreckigen Form, wie dreieckig, quadratisch, rechteckig und dergleichen vorliegen. Alternativ dazu kann der fixierte Schleifgegenstand in einer anderen Ausführungsform in Form eines Gurts vorliegen. Der fixierte Schleifgegenstand kann in Form einer Walze (typisch in Bezug auf das Fachgebiet des Schleifens) als Schleifbandwalzen bereitgestellt werden. Im Allgemeinen werden die Schleifbandwalzen während des Wafermodifizierungsverfahrens indiziert. Der fixierte Schleifgegenstand kann perforiert sein, um Öffnungen durch die Schleifbeschichtung und/oder den Träger bereitzustellen, um den Durchgang des flüssigen Mediums vor, während oder nach Verwendung zu gewähren. Zusätzliche Details, die die allgemeinen Eigenschaften des fixierten Schleifgegenstands und das Herstellungsverfahren betreffen, sind in der US-Patentschrift 5,958,794 (Bruxvoort) zu finden.
Im Allgemeinen ist ein ein fluorhaltiges Mittel umfassender Schleifgegenstand vorzugsweise dahingehend langlebig, dass er mindestens 2, vorzugsweise mindestens 5, stärker bevorzugt mindestens 20 und besonders bevorzugt 200 Waferoberflächenmodifizierungen absolvieren können sollte. Zusätzlich zu der langlebigen Leistung weist der fixierte Schleifgegenstand im Allgemeinen eine höhere Entfernungsgeschwindigkeit als fixierte Schleifgegenstände ohne fluorhaltige Mittel auf. Die Erhöhung der Entfernungsgeschwindigkeit scheint die Genauigkeit des CMP-Verfahrens nicht zu stören, da der fixierte Schleifgegenstand Halbleiterwafer mit akzeptabler/m Flachheit, Oberflächenfinish und minimalen tellerförmigen Vertiefungen und Wölbungen hervorbringen kann. Die Materialien, die gewünschte Textur und das zur Herstellung des fixierten Schleifgegenstands verwendete Verfahren beeinflussen das CMP-Verfahren.
Spezifische Elemente des fixierten Schleifgegenstands sind auch in der US-Patentschrift Nr. 5,152,917 (Pieper et al.), WO 97/11484 und US-Patentschrift 5,958,794 (Bruxvoort) beschrieben.
Schleifteilchen
Ein Schleifverbund eines fixierten Schleifgegenstands umfasst mehrere in einem Bindemittel dispergierte Schleifteilchen. Die Schleifteilchen können in einem Bindemittel nicht-homolog dispergiert sein, jedoch ist es im Allgemeinen bevorzugt, dass die Schleifteilchen im Bindemittel homolog dispergiert sind. Die Schleifteilchen können mit mindestens einem fluorhaltigen Mittel verbunden sein. Das fluorhaltige Mittel kann durch Mischen der Teilchen in einem ein oder mehrere fluorhaltige Mittel enthaltenden Fluid oder durch Sprühen eines oder mehrerer fluorhaltiger Mittel auf die Teilchen auf die Oberfläche der Schleifteilchen aufgebracht werden. Die mit Schleifteilchen verbundenen fluorhaltigen Mittel können reaktiv oder nicht reaktiv sein.
Feine Schleifteilchen sind für den Aufbau eines zum Modifizieren oder Verfeinern von Waferoberflächen verwendeten fixierten Schleifgegenstands bevorzugt. Die mittlere Teilchengröße der Schleifteilchen kann im Bereich von 0,001 bis 50 Mikrometer, typischerweise zwischen 0,01 bis 10 Mikrometer liegen. In manchen Fällen beträgt die mittlere Teilchengröße etwa 5,0 Mikrometer oder sogar etwa 0,3 Mikrometer. In manchen Fällen beträgt die mittlere Teilchengröße etwa 0,5 Mikrometer oder sogar etwa 0,3 Mikrometer. Die Größe des Schleifteilchens ist typischerweise als das längste Maß des Schleifteilchens spezifiziert. In fast allen Fällen liegt ein Bereich oder eine Verteilung von Teilchengrößen vor. In manchen Fällen ist es bevorzugt, dass die Teilchengrößenverteilung eng gesteuert ist, so dass der resultierende fixierte Schleifgegenstand ein einheitliches Oberflächenfinish auf dem Wafer bereitstellt. Die Schleifteilchen könne auch in Form eines Schleifagglomerats vorliegen. Die Schleifteilchen in jedem Agglomerat können durch ein Agglomeratbindemittel zusammengehalten werden. Alternativ dazu können die Schleifteilchen durch Zwischenteilchenanziehungskräfte miteinander verbunden sein.
Beispiele für geeignete Schleifteilchen schließen kondensiertes Aluminiumoxid, poröse Aluminiumoxide, Übergangsaluminiumoxide, Zirconiumdioxid, Zinnoxid, Ceroxid, kondensiertes Aluminiumoxid-Zirconiumoxid oder von Solgel abgeleitete Schleifteilchen auf Aluminiumoxidbasis ein. Die Aluminiumoxidschleifteilchen können ein Metalloxidmodifizierungsmittel enthalten. Die bestimmten Schleifteilchen oder ein Teilchengemisch, die ausgewählt sind, hängen vom Typ der zu modifizierenden Waferoberflächen ab. Die zu bearbeitenden Waferoberflächen können dielektrische Zwischenschichtmaterialien, Metalle oder organische Polymermaterialien wie Polyimide einschließen. Beispiele für dielektrische Zwischenschichtmaterialien, die üblicherweise unter Verwendung von CMP-Verfahren modifiziert werden, schließen Siliciumdioxid und mit Bor und/oder Phosphor dotiertes Siliciumdioxid ein. Bei einem Ein zusätzlichen Typ eines dielektrischen Zwischenschichtmaterials handelt es sich um ein Siliciumdioxid, in welches während der Abscheidung Fluorid eingebracht wurde. Beispiele für üblicherweise unter Verwendung von CMP-Verfahren modifizierte Metalle schließen Gold, Silber, Wolfram, Aluminium, Kupfer und Gemische und Legierungen davon ein.
Die häufig in solchen Gegenständen verwendeten Ceroxidschleifteilchen können entweder im Wesentlichen frei von Modifizierungsmittel oder Dotierungsmitteln (z. B. anderen Metalloxiden) sein oder Modifizierungsmittel und/oder Dotierungsmittel (z. B. andere Metalloxide) enthalten. In manchen Fällen können diese Metalloxide mit Ceroxid reagieren. Es ist auch möglich, Ceroxid mit einer Kombination von zwei oder mehreren Metalloxidmodifizierungsmitteln zu verwenden. Diese Metalloxide können unter Bildung von Reaktionsprodukten mit dem Ceroxid reagieren.
Der fixierte Schleifgegenstand kann auch ein Gemisch aus zwei oder mehreren verschiedenen Schleifteilchentypen enthalten. Die Schleifteilchen können mit unterschiedlicher Härte vorliegen. Im Gemisch aus zwei oder mehreren verschiedenen Schleifteilchen können die einzelnen Schleifteilchen dieselbe mittlere Teilchengröße oder eine unterschiedliche mittlere Teilchengröße aufweisen.
In manchen Fällen ist es bevorzugt, die Oberfläche der Schleifteilchen mit einem Oberflächenmodifizierungszusatz zu modifizieren oder zu behandeln. Diese Zusätze können die Dispergierbarkeit der Schleifteilchen in der Bindemittelvorstufe und/oder die Haftung der Bindemittelvorstufe und/oder des Bindemittels verbessern. Die Schleifteilchenbehandlung kann ebenso die Schnitteigenschaften der behandelten Schleifteilchen abwandeln und verbessern. Ferner kann eine Behandlung auch die Viskosität des ungehärteten Schleifverbunds vermindern. Die verminderte Viskosität gewährt auch, dass höhere Prozentgehalte der Schleifteilchen in einen ungehärteten Schleifverbund eingebracht werden. Ein anderer möglicher Vorteil einer Oberflächenbehandlung liegt darin, die unbeabsichtigte Agglomeration der Schleifteilchen zu minimieren. Beispiele für geeignete Oberflächenmodifizierungsmittel schließen Silane, Phosphonate, Titanate und Zirconiumaluminate ein. Beispiele für im Handel erhältliche Silanoberflächenmodifizierungsmittel schließen „A174" und „A1230" von Ost Specialities, NC., Danbury, CD, ein. Ein Beispiel für Oberflächenmodifizierungsmittel für Ceroxidschleifteilchen ist Isopropyltriisosteroyltitanat. Andere Beispiele für im Handel erhältliche Oberflächenmodifizierungsmittel sind Disperbyk 111, erhältlich von Buk Chemie, Wallingford, CD, und FP4, erhältlich von ICI Amerika NC., Wilmington, DE.
Füllstoffteilchen
Bei einem Füllstoff handelt es sich um eine Komponente eines fixierten Schleifgegenstands zum Zwecke des Modifizierens der Erosionsfähigkeit des Schleifverbunds. In manchen Fällen kann die Erosionsfähigkeit des Schleifverbunds mit der geeigneten und genauen Füllstoffmenge vermindert werden. Im Gegensatz dazu kann die Erosionsfähigkeit des Schleifverbunds in manchen Fällen mit der geeigneten und genauen Füllstoffmenge die erhöht werden. Füllstoffe können auch so ausgewählt werden, dass die Kosten des Schleifverbunds reduziert werden, die Rheologie der Aufschlämmung abgewandelt wird und/oder die Schleifeigenschaften des Schleifverbunds abgewandelt werden. Füllstoffe werden typischerweise so ausgewählt, dass sie die gewünschten Modifizierungskriterien nicht nachteilig beeinflussen. Beispiele für nützliche Füllstoffe für diese Erfindung schließen Aluminiumoxidtrihydrate, Magnesiumsilicat, thermoplastische Teilchen und wärmehärtende Teilchen ein. Andere mizellenartige Füllstoffe schließen anorganische Salze, Schwefel, organische Schwefelverbindungen, Graphit, Bornitrit und metallische Sulfide ein. Diese Beispiele für Füllstoffe sollen eine beispielhafte Darstellung für eine einige nützliche Füllstoffe bedeuten und nicht alle nützlichen Füllstoffe einschließen. In manchen Fällen ist es bevorzugt, ein Gemisch aus zwei oder mehreren verschiedenen Füllstoffteilchengrößen zu verwenden. Füllstoffe können mit einer wie vorstehend für Schleifteilchen beschriebenen Oberflächenbehandlung versehen werden. Die Füllstoffe sollten kein übermäßiges Zerkratzen der freiliegenden Waferoberfläche verursachen.
Geeignete Füllstoffteilchen können mit mindestens einem fluorhaltigen Mittel verbunden sein. Das fluorhaltige Mittel kann auf die Oberfläche des Füllstoffs durch Mischen des Füllstoffs in einer Lösung aus mindestens einem fluorhaltigen Mittel oder Sprühen mindestens eines fluorhaltigen Mittels auf die Oberfläche des Füllstoffs aufgebracht werden. Das mit einem Füllstoff verbundene fluorhaltige Mittel kann reaktiv oder nicht-reaktiv sein. Der Füllstoff könnte auch aus einem fluorhaltigen Material wie fluorhaltigen thermoplastischen Teilchen wie Polytetrafluorethylen hergestellt sein.
Bindemittel
Die besondere Chemie des Bindemittels ist für die Leistung des fixierten Schleifgegenstandes wichtig. Ist z. B. das Bindemittel „zu hart", kann der resultierende fixierte Schleifgegenstand tiefe und unakzeptable Kratzer in der freiliegenden Oberfläche bilden. Im Gegensatz dazu kann, wenn das Bindemittel „zu weich" ist, der resultierende fixierte Schleifgegenstand keine ausreichende Entfernungsgeschwindigkeit während des Modifizierungsverfahrens bereitstellen oder eine schlechte Gegenstandshaltbarkeit aufweisen. Folglich wird das Bindemittel so ausgewählt, dass es die gewünschten Eigenschaften des fixierten Schleifgegenstands bereitstellt.
Die Bindemittel der fixierten Schleifgegenstände dieser Erfindung werden vorzugsweise aus einer organischen Bindemittelvorstufe gebildet. Die Bindemittelvorstufe ist vorzugsweise ausreichend fließfähig, so dass sie eine Oberfläche beschichten kann. Die Verfestigung der Bindemittelvorstufe kann durch Aushärten (z. B. Polymerisieren und/oder Vernetzen), durch Trocknen (z. B. Abziehen einer Flüssigkeit) und/oder durch einfaches Abkühlen erzielt werden. Die Bindemittelvorstufe kann auf der Basis eines organischen Lösungsmittels, auf Wasserbasis oder als 100%ige Feststoffzusammensetzung (d. h. eine im Wesentlichen lösungsmittelfreie Zusammensetzung) vorliegen. Sowohl thermoplastische als auch wärmehärtende Polymere oder Materialien sowie Kombinationen davon können als die Bindemittelvorstufe verwendet werden.
Ein oder mehrere fluorhaltige Mittel können vor der Verfestigung mit einer organischen Bindemittelvorstufe gemischt werden. Ein reaktives fluorhaltiges Mittel kann tatsächlich eine Komponente des Polymerisationsverfahrens des Bindemittels sein, so dass sie bei der Verfestigung des Bindemittels in die polymere Struktur des Bindemittels eingebracht werden kann. Beispiele für reaktive fluorhaltige Mittel schließen fluorhaltige Acrylate und Methacrylate ein, sind jedoch nicht darauf beschränkt. Alternativ dazu kann nach dessen Verfestigung mindestens ein fluorhaltiges Mittel auf das Bindemittel aufgebracht werden.
In vielen Fällen wird der Schleifverbund aus einer Aufschlämmung aus einem Gemisch von Schleifteilchen und einer Bindemittelvorstufe gebildet. Der Schleifverbund kann zwischen etwa 1 Gewichtsteil Schleifteilchen bis 95 Gewichtsteile Schleifteilchen und 5 Gewichtsteile Bindemittel bis 99 Gewichtsteile Bindemittel umfassen. Vorzugsweise umfasst der Schleifverbund etwa 30 bis 85 Teile Schleifteilchen und etwa 15 bis 70 Teile Bindemittel. Gleichermaßen kann der Schleifverbund auf der Basis des Schleifverbundvolumens 0,2 bis 0,8 Teile Schleifteilchen und 0,2 bis 0,8 Teile Bindemittelvorstufe umfassen. Dieses Volumenverhältnis basiert direkt auf den Schleifteilchen und der Bindemittelvorstufe und schließt nicht die Volumeneinbringung des Trägers oder von optionalen Füllstoffen oder Zusätzen ein.
Bei der Bindemittelvorstufe handelt es sich vorzugsweise um ein härtbares organisches Material (d. h. ein Polymer oder Material, das durch Einwirken von Wärme und/oder anderen Energiequellen wie Elektronenstrahlen, Ultraviolettlicht, sichtbares Licht usw. oder im Laufe der Zeit durch die Zugabe eines chemischen Katalysators, von Feuchtigkeit oder eines anderen die Aushärtung oder Polymerisation des Polymers bewirkenden Mittels polymerisieren und/oder vernetzen kann) handeln. Beispiele für Bindemittelvorstufen schließen Epoxypolymere, Aminopolymere und Aminoplastpolymere wie alkylierte Harnstoff-Formaldehyd-Polymere, Melamin-Formaldehyd-Polymere und alkyliertes Benzoguananim-Formaldehyd-Polymer, Acrylatpolymere, einschließlich Acrylate und Methacrylate, Alkylacrylate, acrylierte Epoxide, acrylierte Urethane, acrylierte Polyester, acrylierte Polyether, Vinylether, acrylierte Öle und acrylierte Silicone, Alkydpolymere wie Urethanalkydpolymere, Polyesterpolymere, reaktive Urethanpolymere, phenolische Polymere wie Resol- und Novolacpolymere, Phenol/Latex-Polymere, Epoxypolymere wie Bisphenol-Epoxy-Polymere, Isocyanate, Isocyanurate, Polysiloxanpolymere, einschließlich Alkylalkoxysilan-Polymere oder reaktive Vinylpolymere ein. Das resultierende Bindemittel kann in Form von Monomeren, Oligomeren, Polymeren oder Kombinationen davon vorliegen.
Die Aminoplastbindemittelvorstufen weisen mindestens eine anhängige alpha-, beta-ungesättigte Carbonylgruppe pro Molekül oder Oligomer auf. Diese Polymermaterialien sind weiterhin in den US-Patentschriften Nr. 4,903,440 (Larson et al.) und 5,236,472 (Kirk et al.) beschrieben.
Bevorzugte Bindemittel werden aus durch freie Radikale härtbare Bindemittelvorstufen gebildet. Diese Bindemittel können durch Einwirken von Wärmeenergie oder Strahlungsenergie schnell polymerisieren. Eine bevorzugte Untergruppe an durch freie Radikale härtbaren Bindemittelvorstufen schließen ethylenisch ungesättigte Bindemittelvorstufen ein. Beispiele für solche ethylenisch ungesättigten Bindemittelvorstufen schließen Aminoplastmonomere oder Oligomere mit anhängigen alpha-, beta-ungesättigten Carbonylgruppen, ethylenisch ungesättigte Monomere oder Oligomere, acrylierte Isocyanuratmonomere, acrylierte Urethanoligomere, acrylierte Epoxymonomere oder Oligomere, ethylenisch ungesättigte Monomere oder Verdünnungsmittel, Acrylatdispersionen und Gemische davon ein. Der Begriff Acrylat schließt sowohl Acrylate als auch Methacrylate ein.
Ethylenisch ungesättigte Bindemittelvorstufen schließen sowohl monomere als auch polymere Verbindungen ein, die Kohlenstoff-, Wasserstoff- und Sauerstoffatome und gegebenenfalls Stickstoff- und die Halogenatome enthalten. Sauerstoff- oder Stickstoffatome oder beide liegen im Allgemeinen in Form von Ether-, Ester-, Urethan-, Amid- und Harnstoffgruppen vor. Die ethylenisch ungesättigten Monomere können monofunktionell, bifunktionell, trifunktionell, tetrafunktionell oder sogar von höherer Funktionalität sein und schließen Monomere sowohl auf Acrylat- als auch Methacrylatbasis ein. Bei geeigneten ethylenisch ungesättigten Verbindungen handelt es sich vorzugsweise um Ester, die durch die Umsetzung von Verbindungen, die aliphatische Monohydroxygruppen oder aliphatische Polyhydroxygruppen und ungesättigte Carbonsäuren wie Acrylsäure, Methacrylsäure, Itaconsäure, Crotonsäure, Isocrotonsäure oder Maleinsäure enthalten, hergestellt sind. Repräsentative Beispiele für ethylenisch ungesättigte Monomere schließen Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, Styrol, Divinylbenzol, Hydroxyethylacrylat, Hydroxyethylmethacrylat, Hydroxypropylacrylat, Hydroxypropylmethacrylat, Hydroxybutylacrylat, Hydroxybutylmethacrylat, Laurylacrylat, Octylacrylat, Capro lactonacrylat, Caprolactonmethacrylat, Tetrahydrofurylmethacrylat, Cyclohexylacrylat, Stearylacrylat, 2-Phenoxyethylacrylat, Isooctylacrylat, Isobornylacrylat, Isodecylacrylat, Polyethylenglycolmonoacrylat, Polypropylenglycolmonoacrylat, Vinyltoluol, Ethylenglycoldiacrylat, Polyethylenglycoldiacrylat, Ethylenglycoldimethacrylat, Hexandioldiacrylat, Triethylenglycoldiacrylat, 2-(2-Ethoxyethoxy)ethylacrylat, propoxyliertes Trimethylolpropantriacrylat, Trimethylolpropantriacrylat, Glycerintriacrylat, Pentaerthyitoltriacrylat, Pentaerythritoltrimethacrylat, Pentaerythritoltetraacrylat und Pentaerythritoltetramethacrylat ein. Andere ethylenisch ungesättigte Materialien schließen Monoallyl-, Polyallyl- oder Polymethallylester und -amide von Carbonsäuren, wie Diallylphthalat, Diallyladipat oder N,N-Diallyladipamid ein. Noch andere stickstoffhaltige, ethylenisch ungesättigte Monomere schließen Tris(2-acryloxyethyl)isocyanurat, 1,3,5-Tris(2-methacryloxyethal)-triazin, Acrylamid, Methylacrylamid, N-Methylacrylamid, N,N-Dimethylacrylamid, N-Vinylpyrrolidon oder N-Vinylpiperidon ein.
Eine bevorzugte Bindemittelvorstufe enthält ein Gemisch aus zwei oder mehreren Acrylatmonomeren. Zum Beispiel kann es sich bei der Bindemittelvorstufe um ein Gemisch aus trifunktionellem Acrylat und monofunktionellen Acrylatmonomeren handeln. Ein Beispiel für eine Bindemittelvorstufe ist ein Gemisch aus propoxyliertem Trimethylolpropantriacrylat und 2-(2-Ethoxyethoxy)-ethylacrylat. Die Gewichtsverhältnisse von multifunktionellen Acrylat- und monofunktionellen Acrylatpolymeren können im Bereich von etwa 1 Teil bis etwa 90 Teilen multifunktionelles Acrylat zu etwa 10 Teilen bis etwa 99 Teilen monofunktionelles Acrylat liegen.
Es ist auch möglich, eine Bindemittelvorstufe aus einem z. B. wie in der US-Patentschrift Nr. 4,751,138 (Tumey et al.) beschriebenen Gemisch aus einem Acrylat und einem Epoxypolymer zu formulieren.
Andere Bindemittelvorstufen schließen Isocyanuratderivate mit mindestens einer anhängigen Acrylatgruppe und Isocyanatderivate mit mindestens einer anhängigen Acrylatgruppe ein und sind weiterhin in der US-Patentschrift Nr. 4,652,274 (Boettcher et al.) beschrieben. Bei dem bevorzugten Isocyanuratmaterial handelt es sich um ein Triacrylat von Tris(hydroxyethyl)isocyanurat.
Noch andere Bindemittelvorstufen schließen Diacrylaturethanester sowie Polyacrylat- oder Polymethacrylaturethanester von Hydroxy-terminierten, Isocyanat-erweiterten Polyestern oder Polyethern ein. Beispiele für im Handel erhältliche acrylierte Urethane schließen diejenigen unter der Marke „UVITHANE 782", erhältlich von Morton Chemical; „CMD 6600", „CMD 8400" und „CMD 8805", erhältlich von UCB Radcure Specialities, Smyrna GA; „PHOTOMER"-Harze (z. B. PHOTOMER 6010) von Henkel Corp., Hoboken, NJ; „EBECRYL 220" (hexafunktionelles aromatisches Urethanacrylat), „EBECRYL 284" (aliphatisches Urethandiacrylat 1200, verdünnt mit 1,6-Hexanedioldiacrylat), „EBECRYL 4827" (aromatisches Urethandiacrylat", „EBECRYL 4830" (aliphatisches Urethandiacrylat, verdünnt mit Tetraethylenglycoldiacrylat), „EBECRYL 6602" (trifunktionelles aromatisches Urethanacrylat, verdünnt mit Trimethylolpropanethoxytriacrylat), „EBECRYL 840" (aliphatisches Urethandiacrylat) und „EBECRYL 8402" (aliphatisches Urethandiacrylat) von UCB Radcure Specialities; und „SARTOMER"-Harze (z. B. „SARTOMER" 9635, 9645, 9655, 963-B80, 966-A80, CN980M50 usw.) von Sartomer Co., Exton, PA, ein.
Noch andere Bindemittelvorstufen schließen Diacrylatepoxyester sowie Polyacrylat- oder Polymethacrylatepoxyester wie die Diacrylatester von Bisphenol-A-Epoxypolymer ein. Beispiele für im Handel erhältliche acrylierte Epoxide schließen diejenigen unter der Marke „CMD 3500", „CMD 3600" und „CMD 3700", erhältlich von UCB Radcure Specialities ein.
Andere Bindemittelvorstufen können auch acrylierte Polyesterpolymere sein. Bei acrylierten Polyestern handelt es sich um die Reaktionsprodukte von Acrylsäure mit einem Polyester auf der Basis eines zweiwertige Säure/aliphatischen Diols. Beispiele für im Handel erhältliche acrylierte Polyester schließen diejenigen ein, die unter der Marke „PHOTOMER 5007" und (hzexafunktionelles Acrylat) und „PHOTOMER 5018" (tetrafunktionelles Tetracrylat) von Henkel Corp.; und „EBECRYL 80" (tetrafunktionelles modifiziertes Polyesteracrylate), „EBECRYL 450" (Fettsäuremodifiziertes Polyesterhexaacrylat) und „EBECRYL 830" (hexafunktionelles Polyesteracrylat) von UCB Radcure Specialities bekannt sind, ein.
Bei einer anderen bevorzugten Bindemittelvorstufe handelt es sich um ein Gemisch aus ethylenisch ungesättigten Oligomeren und Monomeren. Zum Beispiel kann die Bindemittelvorstufe ein Gemisch aus einem Acrylat-funktionellen Urethanoligomer und einem oder mehreren monofunktionellen Acrylatmonomeren umfassen. Bei diesem Acrylatmonomer kann es sich um ein pentafunktionelles Acrylat-, tetrafunktionelles Acrylat-, trifunktionelles Acrylat-, difunktionelles Acrylat-, monofunktionelles Acrylatpolymer oder Kombinationen davon handeln.
Bei der Bindemittelvorstufe kann es sich auch um eine Acrylatdispersion wie diejenige, die in der US-Patentschrift Nr. 5,378,252 (Follensbee) beschrieben ist, handeln.
Zusätzlich zu den wärmehärtenden Bindemitteln können auch thermoplastische Bindemittel verwendet werden. Beispiele für geeignete thermoplastische Bindemittel schließen Polyamide, Polyethylen, Polypropylen, Polyester, Polyurethane, Polyetherimide, Polysulfon, Polystyrol, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Blockcopolymere, Styrol-Butadien-Styrol-Blockcopolymere, Styrol-Isopren-Styrol-Blockcopolymere, Acetalpolymere, Polyvinylchlorid und Kombinationen davon ein.
Wasserlösliche Bindemittelvorstufen, die gegebenenfalls mit einem wärmehärtbaren Harz gemischt sind, können verwendet werden. Beispiele für wasserlösliche Bindemittelvorstufen schließen Polyvinylalkohol, Hautleim oder wasserlösliche Zelluloseether wie Hydroxypropylmethylzellulose, Methylzellulose oder Hydroxyethylmethylzellulose ein. Über diese Bindemittel ist in der US-Patentschrift Nr. 4,255,164 (Butzke et al.) berichtet.
Im Falle von ethylenisch ungesättigte Monomere und Oligomere enthaltenden Bindemittelvorstufen können Polymerisationsinitiatoren verwendet werden. Beispiele schließen organische Peroxide, Azoverbindungen, Chinone, Nitrosoverbindungen, Acylhalogenide, Hydrazone, Mercaptoverbindungen, Pyryliumverbindungen, Imidazole, Chlortriazine, Benzoin, Benzoinalkylether, Diketone, Phenone oder Gemische davon ein. Beispiele für im Handel erhältliche Ultraviolett-aktivierte Photoinitiatoren weisen Markennamen wie „IRGACURE 651" und „IRGACURE 184", im Handel erhältlich von Ciba Geigy Company, und „DAROCUR 1173", im Handel erhältlich von Merck, auf. Ein anderer durch sichtbares Licht aktivierter Photoinitiator weist den Markenamen „IRGACURE 369", im Handel erhältlich von Ciba Geigy Company, auf. Über Beispiele für geeignete durch sichtbares Licht aktivierte Initiatoren ist in der US-Patentschrift Nr. 4,735,632 berichtet.
Ein geeignetes Initiatorsystem kann ein Photosensibilisierungsmittel einschließen. Geeignete Photosensibilisierungsmittel können Carbonylgruppen oder tertiäre Aminogruppen oder Gemische davon aufweisen. Bei bevorzugten Photosensibilisierungsmitteln mit Carbonylgruppen handelt es sich um Benzophenon, Acetophenon, Benzil, Benzaldehyd, o-Chlorbenzaldehyd, Xanthon, Thioxanthon, 9,10-Anthrachinon oder andere aromatische Ketone. Bei bevorzugten Photosensibilisierungsmitteln mit tertiären Aminen handelt es sich um Methyldiethanolamin, Ethyldiethanolamin, Triethanolamin, Phenylmethylethanolamin oder Dimethylaminoethylbenzoat. Im Handel erhältliche Photosensibilisierungsmittel schließen „QUANTICURE ITX", „QUANTICURE QTX", „QUANTICURE PTX", „QUANTICURE EPD" von Biddle Sawyer Corp. ein.
Im Allgemeinen kann die Menge an Photosensibilisierungsmitteln oder des Photoinitiatorsystems von etwa 0,01 bis 10 Gew.-%, stärker bevorzugt 0,25 bis 4,0 Gew.-% der Komponenten der Bindemittelvorstufe variieren.
Zudem ist es bevorzugt, den Initiator (vorzugsweise gleichmäßig) vor der Zugabe jeglichen teilchenförmigen Materials wie der Schleifteilchen und/oder Füllstoffteilchen in der Bindemittelvorstufe zu dispergieren.
Im Allgemeinen ist es bevorzugt, dass die Bindemittelvorstufe mit Strahlungsenergie, vorzugsweise ultraviolettem Licht oder sichtbarem Licht, bestrahlt wird, um die Bindemittelvorstufe zu härten oder zu polymerisieren. In manchen Fällen absorbieren bestimmte Schleifteilchen und/oder bestimmte Zusätze ultraviolettes oder sichtbares Licht, wodurch die angemessene Aushärtung der Bindemittelvorstufe behindert werden kann. Dies erfolgt z. B. mit Ceroxidschleifteilchen. Die Verwendung von phosphathaltigen Photoinitiatoren, insbesondere Acylphosphinoxid enthaltenden Photoinitiatoren, kann dieses Problem minimieren. Ein Beispiel für ein solches Acylphosphatoxid ist 2,4,6-Trimethylbenzoldiphenylphosphinoxid, das im Handel von BASF Corporation unter der Marke „LR8893" erhältlich ist. Andere Beispiele für im Handel erhältliche Acylphosphinoxide schließen „Darocur 4263" und „Darocur 4265", im Handel erhältlich von Merck, ein.
Kationische Initiatoren können zum Initiieren der Polymerisation verwendet werden, wenn das Bindemittel auf der Basis eines Epoxy- oder Vinylethers vorliegt. Beispiele für kationische Initiatoren schließen Salze von Oniumkationen wie Arylsulfoniumsalze sowie organometallische Salze wie Ionarensysteme ein. Über andere Beispiele ist in den US-Patentschriften Nr. 4,751,138 (Tumey et al.); 5,256,170 (Harmer et al.); 4,985,340 (Palazotto) und 4,950,696 berichtet.
Zweifach härtende und Hybrid-härtende Photoinitiatorsysteme können ebenso verwendet werden. In zweifach härtenden Photoinitiatorsystemen erfolgt die Aushärtung oder Polymerisation in zwei getrennten Stufen über entweder denselben oder einen unterschiedlichen Reaktionsmechanismus. In Hybridhärtenden Photoinitiatorsystemen erfolgen zwei Härtungsmechanismen gleichzeitig durch Einwirken von ultravioletter/sichtbarer oder Elektronenstrahl-Strahlung.
Schleifverbund
Der Schleifverbund umfasst mehrere in einem Bindemittel fixierte und dispergierte Schleifteilchen, kann jedoch andere Zusätze wie Oberflächenmodifizierungsmittel für Schleifteilchen, Passivierungsmittel, Kupplungsmittel, Füllstoffe, Streckmittel, Fasern, antistatische Mittel, reaktive Verdünnungsmittel, Initiatoren, Suspensionsmittel, Schmiermittel, Netzmittel, oberflächenaktive Mittel, Pigmente, Farbstoffe, UV-Stabilisatoren, Komplexierungsmittel, Kettenübertragungsmittel, Beschleuniger, Katalysatoren oder Aktivatoren einschließen. Die Menge dieser Zusätze wird so ausgewählt, dass die gewünschten Eigenschaften bereitgestellt werden.
Die Verbundzusammensetzung kann wahlweise einen Weichmacher einschließen. Im Allgemeinen erhöht die Zugabe des Weichmachers die Erosionsfähigkeit des Schleifverbunds und erweicht die gesamte Bindemittelzusammensetzung. In manchen Fällen wirkt der Weichmacher als Verdünnungsmittel für die Bindemittelvorstufe. Der Weichmacher ist zum Minimieren von Phasenabtrennung vorzugsweise mit dem Bindemittel kompatibel. Beispiele für geeignete Weichmacher schließen Polyethylenglycol, Polyvinylchlorid, Dibutylphthalat, Alkylbenzylphthalat, Polyvinylacetat, Polyvinylalkohol, Zelluloseester, Silconöle, Adipat- und Sebacatester, Polyole, Polyolderivate, t-Butylphenyldiphenylphosphat, Tricresylphosphat, Rhizinusöl oder Kombinationen davon ein. Bei Phthalatderivaten handelt es sich typischerweise um einen bevorzugten Weichmachertyp.
Zusätzlich kann Wasser und/oder ein organisches Lösungsmittel in den Schleifverbund eingebracht werden. Die Menge an Wasser und/oder organischem Lösungsmittel wird so ausgewählt, dass die gewünschte Beschichtungsviskosität der Bindemittelvorstufe und der Schleifteilchen erzielt wird. Im Allgemeinen sollte das Wasser und/oder das organische Lösungsmittel mit der Bindemittelvorstufe kompatibel sein. Das Wasser und/oder das Lösungsmittel kann nach der Polymerisation der Vorstufe entfernt werden oder im Schleifverbund verbleiben. Geeignete wasserlösliche und/oder wasserempfindliche Zusätze schließen Polyvinylalkohol, Polyvinylacetat oder Teilchen auf Zellulosebasis ein.
Beispiele für ethylenisch ungesättigte Verdünnungsmittel oder Monomere sind in der US-Patentschrift Nr. 5,236,472 (Kirk et al.) zu finden. In manchen Fällen sind diese ethylenisch ungesättigten Verdünnungsmittel nützlich, da sie zur Kompatibilität mit Wasser neigen. Zusätzliche reaktive Verdünnungsmittel sind in der US-Patentschrift Nr. 5,178,696 (Barber et al.) offenbart.
Schleifverbundkonfiguration
Es gibt viele verschiedene Formen von dreidimensionalen, texturierten, fixierten Schleifgegenständen. Beispiele für repräsentative Formen sind in den 1 und 2 schematisch veranschaulicht.
Bevorzugte fixierte Schleifgegenstände enthalten Schleifverbundstrukturen, die, wie in 1 veranschaulicht, präzise geformt oder wie in 2 unregelmäßig geformt sind. Schleifverbundstrukturen können einfach als Schleifverbände bezeichnet werden. Fixierte Schleifgegenstände mit präzise geformten Schleifverbundstrukturen sind besonders bevorzugt. Der fixierte Schleifgegenstand 50 in 2 weist unregelmäßig geformte, pyramidale Schleifverbundstrukturen auf. Die ungenaue Form kann vor dem Aushärten oder der Verfestigung der Bindemittelvorstufe durch den Aufschlämmungsfluss und Deformieren einer anfänglich geformten Form gebildet werden. Eine unregelmäßige Form ist durch nicht-gerade, nicht-klare, nicht-reproduzierbare, ungenaue oder unperfekte Ebenen oder Formgrenzen veranschaulicht.
Das Bindemittel und die Schleifteilchen können mehrere geformte Schleifverbände bereitstellen. Die Schleifverbundform kann eine Vielzahl an geometrischen Konfigurationen annehmen. Typischerweise weist die Basis der Form in Kontakt mit dem Träger einen größeren Oberflächenbereich als das entfernte Ende des Verbunds auf. Die Form des Verbunds kann unter einer Anzahl an geometrischen Feststoffen, wie kubische, zylinderförmige, prismatische, rechtquaderförmige, pyramidale, kegelpyramidale, konische, halbkugelförmige, kegelkonische, gekreuzte oder stützenähnliche Querschnitte mit einem entfernten Ende ausgewählt werden. Verbundpyramiden können vier Seiten, fünf Seiten oder sechs Seiten aufweisen. Die Querschnittsform des Schleifverbunds auf der Basis kann von der Querschnittsform an entfernten Ende verschieden sein. Der Übergang zwischen diesen Formen kann glatt und kontinuierlich sein oder in einzelnen Schritten erfolgen. Die Schleifverbände können auch ein Gemisch aus verschiedenen Formen aufweisen. Die Schleifverbände können reihen-, spiralen-, helix- oder gitterartig angeordnet oder statistisch platziert sein.
Die Schleifverbände bildenden Seiten können relativ zur Verstärkung senkrecht, relativ zur Verstärkung geneigt oder mit abnehmender Breite zu dem entfernten Ende geneigt liegen. Der Neigungswinkel kann im Bereich von 1 bis 75°, vorzugsweise etwa 2 bis 50°, stärker bevorzugt 3 bis 35° und besonders bevorzugt zwischen etwa 5 bis 15° liegen. Die kleineren Winkel sind bevorzugt, da diese zu einem gleichmäßigeren Querschnittsbereich entlang der Höhe des Schleifverbunds führen. Ein Schleifverbund mit einem Querschnitt, der größer als das entfernte Ende ist, kann an der Rückseite ebenso verwendet werden, obwohl die Fabrikation erschwert werden kann.
Die Höhe jedes Schleifverbunds ist vorzugsweise gleich, jedoch ist es möglich, Verbundstoffe mit variierenden Höhen in einem einzelnen fixierten Schleifgegenstand vorzuweisen. Die Höhe der Verbände kann im Allgemeinen weniger als 2000 Mikrometer betragen und stärker bevorzugt im Bereich von etwa 25 bis 200 Mikrometer liegen.
Die Basisflächen der Schleifverbände können aneinander stoßen, oder alternativ dazu können die Basisflächen von benachbarten Schleifverbänden voneinander durch einen spezifizierten Abstand getrennt sein. In einigen Ausführungsformen beinhaltet der physikalische Kontakt zwischen benachbarten Schleifverbänden nicht mehr als 33% der vertikalen Höhendimension jedes Kontaktverbunds. Stärker bevorzugt liegt die Menge an physikalischem Kontakt zwischen den anstoßenden Verbundstoffen im Bereich von 1 bis 25% der vertikalen Höhe jedes Kontaktverbunds. Diese Definition des Anstoßens deckt auch eine Anordnung ab, bei welcher sich benachbarte Verbände eine gemeinsame Anschlussflächenstruktur oder brückenartige Struktur des Schleifverbunds teilen, die gegenüberliegende Seitenwände der Verbände kontaktieren und sich zwischen diesen erstrecken. Vorzugsweise weist die Anschlussflächenstruktur eine Höhe von nicht größer als 33% der vertikalen Höhendimension jedes benachbarten Verbunds auf. Die Anschlussfläche des Schleifverbunds wird aus derselben zur Bildung der Schleifverbände verwendeten Aufschlämmung gebildet. Die Verbände sind in dem Sinne „benachbart", dass kein dazwischen wirkender Verbund auf einer direkten imaginären Linie, die zwischen den Mittelpunkten der Verbundstoffe gezeichnet ist, lokalisiert ist. Es ist bevorzugt, dass zumindest Teile der Schleifverbände voneinander getrennt sind, so dass durchbrochene Flächen zwischen erhöhten Teilen der Verbände bereitgestellt werden.
Der Längenabstand der Schleifverbände kann im Bereich von etwa 1 Schleifverband pro Längenzentimeter bis etwa 100 Schleifverbände pro Längenzentimeter liegen. Der Längenabstand kann so variiert werden, dass die Konzentration der Verbände in einer Lokalisierung größer als in der anderen ist. Zum Beispiel kann die Konzentration in der Mitte des fixierten Schleifgegenstands am größten sein. Die Flächendichte der Verbände liegt im Bereich von etwa 1 bis 10.000 Verbände/cm².
Es ist auch möglich, dass freiliegende Flächen auf dem Träger vorliegen, d. h. nicht die gesamte Oberfläche des Trägers bedeckt ist. Dieser Anordnungstyp ist ferner in der US-Patentschrift Nr. 5,014,468 (Ravipati et al.) beschrieben.
Die Schleifverbände werden vorzugsweise an einer vorbestimmten Lokalisierung auf einem Träger befestigt. Zum Beispiel kann der fixierte Schleifgegenstand durch Bereitstellen einer Aufschlämmung zwischen dem Träger und einem Herstellungswerkzeug mit Hohlräumen darin hergestellt werden, wobei das vorbestimmte Muster der Verbände dem Muster der Hohlräume auf dem Herstellungswerkzeug entspricht. Das Muster ist folglich von Gegenstand zu Gegenstand reproduzierbar.
In einer Ausführungsform des vorbestimmten Musters liegen die Schleifverbände in einem Array oder in einer Anordnung vor, was bedeutet, dass die Verbände in einem regelmäßigen Array wie ausgerichtete Reihen und Säulen oder in Reihen und Säulen mit alternierendem Abstand vorliegen. Falls gewünscht, kann eine Reihe der Schleifverbände direkt vor einer zweiten Reihe der Schleifverbände ausgerichtet sein. Vorzugsweise kann eine Reihe der Schleifverbände in Bezug auf die zweite Reihe der Schleifverbände versetzt sein.
In einer anderen Ausführungsform können die Schleifverbände in einem „statistischen" Array oder Muster fixiert sein. Dies bedeutet, dass die Verbände nicht in einem wie vorstehend beschriebenen regelmäßigen Array von Reihen und Säulen vorliegen. Zum Beispiel können die Schleifverbände in einer Weise wie in WO 95/07797, veröffentlicht am 23. März 1995 (Hoopman et al.) und WO 95/22436, veröffentlicht am 24. August 1995 (Hoopman et al.) beschrieben befestigt sein. Es ist jedoch klar, dass dieses „statistische" Array in einem vorbestimmten Muster vorliegt, indem die Lokalisierung der Verbände auf dem fixierten Schleifgegenstand vorbestimmt ist und der Lokalisierung der Hohlräume im zur Herstellung des fixierten Schleifgegenstands verwendeten Herstellungswerkzeug entspricht.
Träger
Der fixierte Schleifgegenstand schließt einen Träger ein, der vorzugsweise eine gleichmäßige Dicke aufweist. Weist der Träger keine ausreichend gleichmäßige Dicke auf, ergibt sich eine größere Variierbarkeit im Hinblick auf die Wafergleichmäßigkeit. Eine Vielzahl an Trägermaterialien, einschließlich sowohl flexible Träger als auch starrere Träger sind für diesen Zweck geeignet. Beispiele für typische flexible Schleifträger schließen Polymerfilme, grundierte Polymerfilme, Metallfolie, Stoff, Papier, vulkanisierte Faser, Vliese und behandelte Versionen und Kombinationen davon ein. Bei einem bevorzugten Trägertyp handelt es sich um einen Polymerfilm. Beispiele für solche Filme schließen Polyesterfilme, Polyester- und Copolyesterfilme, Polyesterfilme mit Mikrohohlräumen, Polyimidfilme, Polyamidfilme, Polyvinylalkoholfilme, Polypropylenfilme, Polyethylenfilme und dergleichen ein. Die Dicke des Polymerfilmträgers liegt im Allgemeinen zwischen etwa 20 bis 1000 Mikrometer, vorzugsweise zwischen 50 bis 500 Mikrometer und stärker bevorzugt zwischen 60 bis 200 Mikrometer.
Es sollte eine gute Haftung zwischen dem Polymerfilmträger und dem Schleifverbund vorliegen. In manchen Fällen ist die Oberfläche des Polymerfilmträgers für eine verbesserte Haftung grundiert. Die Grundierung kann eine Oberflächenabwandlung oder die Anwendung einer chemikalienartigen Grundierung beinhalten. Beispiele für Oberflächenabwandlungen schließen Corona-Behandlung, UV-Behandlung, Elektronenstrahl-Behandlung, Flammenbehandlung und Abrieb zum Erhöhen des Oberflächenbereichs ein. Beispiele für chemikalienartige Grundierungen schließen wie in der US- Patentschrift Nr. 3,188,265 offenbartes Ethylen-Acrylsäure-Copolymer, eine wie in der US-Patentschrift Nr. 4,906,523 gelehrte kolloidale Dispersion, wie in der US-Patentschrift Nr. 4,749,617 offenbarte aziridinartige Materialien und wie in den US-Patentschriften Nr. 4,563,388 und 4,933,234 gelehrte durch Bestrahlung gepfropfte Grundierungen ein.
Beispiele für starrere Träger schließen Metallplatten, Keramikplatten und dergleichen ein. Ein anderes Beispiel für einen geeigneten Träger ist in der US-Patentschrift Nr. 5,417,726 (Stout et al.) beschrieben. Der Träger kann auch aus zwei oder mehreren miteinander laminierten Trägern, sowie aus wie in der PCT-Veröffentlichung WO 93/12911 (Benedict et al.) offenbarten Verstärkungsfasern, die in einem polymeren Material eingehüllt sind, bestehen.
Ebenso geeignet sind Träger in Form eines geprägten Polymerfilms (z. B. eines Polyester-, Polyurethan-, Polycarbonat-, Polyamid-, Polypropylen- oder Polyethylenfilms) oder eines geprägten Zelluloseträgers (z. B. von Papier oder anderem Vlieszellulosematerial). Das geprägte Material kann unter Bildung des Trägers auch auf ein nicht-geprägtes Material laminiert sein. Bei dem geprägten Muster kann es sich um eine beliebige Textur handeln. Zum Beispiel kann das Muster in Form eines hexagonalen Arrays, von Rillen, Gittern, Kügelchen, Pyramiden, abgestumpften Pyramiden, Kegeln, Würfeln, Blöcken, Stäben und dergleichen vorliegen.
Ein Haftkleber kann auf die nicht-schleifende Seite des Trägers der Schleifteilchen laminiert sein. Der Haftkleber kann direkt auf die Oberfläche des Trägers aufgebracht sein. Alternativ dazu kann es sich bei dem Haftkleber um ein Übertragungsband handeln, das auf die Oberfläche des Trägers laminiert ist. In einem anderen Aspekt der Erfindung kann ein Schaumsubstrat auf dem Träger laminiert sein.
Schleifaufbau
Bei einem fixierten Schleifgegenstand der vorliegenden Erfindung kann es sich um eine Komponente eines fixierten Schleifaufbaus handeln. Ein Beispiel für einen Schleifaufbau ist in 3 veranschaulicht, wo ein Unterkissen 10 mindestens ein starres Element 12 und mindestens ein elastisches Element 14 einschließt, das auf einem fixierten Schleifgegenstand 16 angebracht ist. Das starre Element 12 ist zwischen dem elastischen Element 14 und dem fixierten Schleifgegenstand 16 angeordnet, der einen Halbleiterwafer kontaktierende Oberflächen 17 aufweist. Folglich liegen die Schleifaufbauten der vorliegenden Erfindung, das starre Element 12 und das elastische Element 14 im Allgemeinen mit dem fixierten Schleifgegenstand 16 kontinuierlich oder zu ihm parallel, so dass sich die drei Elemente im Wesentlichen decken. Obwohl nicht in 2 dargestellt, ist die Oberfläche 18 des elastischen Elements 14 typischerweise an eine Walze einer Maschine zur Halbleiterwafermodifizierung angebracht und kontaktieren die Oberflächen 17 des fixierten Schleifgegenstands den Halbleiterwafer.
Wie in 3 dargestellt, schließt diese Ausführungsform des fixierten Schleifgegenstands 16 einen Träger 22 ein, der eine Oberfläche aufweist, an welche eine Schleifbeschichtung 24 gebunden ist, die ein vorbestimmtes Muster von mehreren genau geformten Schleifverbänden 26, umfassend in einem Bindemittel 30 dispergierte Schleifteilchen 28, einschließt. Die Schleifbeschichtung 24 kann kontinuierlich oder diskontinuierlich auf dem Träger vorliegen. Weiterhin könnte das starre Element des Schleifaufbaus zumindest teilweise durch den Träger des fixierten Schleifgegenstands bereitgestellt werden. Obwohl 3 ein texturiertes, dreidimensionales, fixiertes Schleifelement mit einem präzise geformten Schleifverbund zeigt, sind die Schleifzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung auf einen präzise geformten Verbund nicht beschränkt.
Der primäre Zweck des elastischen Elements ist es, zu gewähren, dass der Schleifaufbau im Wesentlichen mit der globalen Topographie der Oberfläche des Wafers unter Beibehalten eines gleichmäßigen Drucks auf den Wafer übereinstimmt. Zum Beispiel kann es sich bei dem Halbleiterwafer um eine gesamtheitliche Form mit relativ großen Wellenformen oder Variationen in der Dicke handeln, die mit dem Schleifaufbau im Wesentlichen übereinstimmen sollte. Es ist erwünscht, eine wesentliche Übereinstimmen der Schleifkonstruktion mit der globalen Topographie des Wafers bereitzustellen, so dass der gewünschte Gleichmäßigkeitsgrad nach der Modifizierung der Waferoberfläche erzielt wird. Da das elastische Element während eines Oberflächenmodifizierungsverfahrens komprimiert wird, handelt es sich bei seiner Elastizität beim Komprimieren in Richtung der Dicke um eine wichtige Eigenschaft zum Erzielen dieses Zwecks. Die Elastizität (d. h. die Steifheit im Hinblick auf Komprimierung und elastischen Ausfederungsweg) des elastischen Elements ist mit dem Modul des Materials in Richtung der Dicke verbunden und wird auch von seiner Dicke beeinflusst. „Modul" bedeutet den elastischen Modul oder Young'schen Modul eines Materials; für ein elastisches Material wird er unter Verwendung eines dynamischen Kompressionstests in Richtung der Dicke des Materials gemessen, wohingegen er für ein starres Material unter Verwendung eines statischen Zugtests in der Ebene des Materials gemessen wird.
Der primäre Zweck des starren Elements ist es, die Fähigkeit des Schleifaufbaus zum wesentlichen Übereinstimmen mit den lokalen Merkmale der Oberfläche des Wafers zu beschränken. Zum Beispiel weist ein Halbleiterwafer typischerweise benachbarte Merkmale mit derselben oder verschiedenen Höhen mit Tälern dazwischen auf, wobei die Topographie davon mit dem Schleifaufbau im Wesentlichen nicht übereinstimmen sollte. Es ist erwünscht, die Übereinstimmung des Schleifaufbaus mit der lokalen Topographie des Wafers so abzuschwächen, dass der gewünschte Nivellierungsgrad des Wafers (z. B. zur Vermeidung von tellerförmigen Vertiefungen) erzielt wird. Die Biegesteifheit (d. h. Festigkeit gegen Deformation durch Biegen) des starren Elements ist ein wichtiges Merkmal zum Erzielen dieses Zwecks. Die Biegesteifheit des starren Elements ist direkt mit dem Modul innerhalb der Ebene des Materials verbunden und wird durch seine Dicke beeinflusst. Zum Beispiel ist die Biegesteifheit für ein homogenes Material direkt proportional zu seinem Young'schen Modul mal die Dicke des Materials hoch drei.
Die zur Verwendung im Unterkissen geeigneten Materialien können unter Verwendung von Standardtestverfahren, wie z. B. vorgeschlagen von ASTM (Standard Test Methods of Tension Testing) charakterisiert werden. Der statische Zugtest von starren Materialien kann zum Messen des Young'schen Moduls (häufig als der Elastizitätsmodul bezeichnet) in der Ebene des Materials verwendet werden. Zum Messen des Young'schen Moduls eines Metalls kann ASTM E345-93 (Standard Testing Methods of Tension Testing of Metallic Foil) verwendet werden. Zum Messen des Young'schen Moduls eines organischen Polymers (z. B. Kunststoffs oder verstärkten Kunststoffs) können ASTM D638-84 (Standard Test Methods for Tensile Properties of Plastics) und ASTM D882-88 (Standard Tensile Properties of Thin Plastic Sheet) verwendet werden. Für laminierte Elemente, die mehrere Materialschichten einschließen, kann das Young'sche Modul des gesamten Elements (d. h. das Laminatmodul) unter Verwendung des Tests für das Material mit dem höchsten Modul gemessen werden. Vorzugsweise weisen starre Materialien (oder das gesamte starre Element selbst) einen Wert des Young'schen Moduls von mindestens etwa 100 MPa auf. Hier wird das Young'sche Modul durch den geeigneten ASTM-Test in der Ebene, definiert durch die zwei Hauptoberflächen des Materials bei Raumtemperatur (20–25°C), bestimmt.
Ein dynamischer Kompressionstest von elastischen Materialien kann zum Messen des Young'schen Moduls (häufig als der Speicher- oder Elastizitätsmodul bezeichnet) in Richtung der Dicke des Materials verwendet werden. Hier wird für elastische Materialien ASTM D5024-94 (Standard Test Methods for Measuring the Dynamic Mechanical Properties of Plastics in Compression) verwendet, egal ob es sich bei dem elastischen Element um ein einschichtiges oder ein mehrere Materialschichten einschließendes laminiertes Element handelt. Vorzugsweise weisen elastische Materialien (oder das gesamte elastische Element selbst) einen Wert des Young'schen Moduls von weniger als etwa 100 MPa und stärker bevorzugt weniger als etwa 50 MPa auf. Hier wird das Young'sche Modul des elastischen Elements durch ASTM D5024-94 in Richtung der Dicke des Materials bei 20°C und 0,1 Hz mit einer Vorbelastung von 34,5 kPa bestimmt.
Spezifische Details eines fixierten Schleifaufbaus sind in der US-Patentschrift Nr. 5,692,950 zu finden.
Verfahren zur Herstellung von fixierten Schleifgegenständen
Ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung eines fixierten Schleifgegenstands mit präzis geformten Schleifverbänden ist in den US-Patentschriften Nr. 5,152,917 (Pieper et al.) und 5,435,816 (Spurgeon et al.) beschrieben. Über andere Beschreibungen für geeignete Verfahren ist in den US-Patentschriften Nr. 5,437,754; 5,454,844 (Hibbard et al.); 5,437,7543 (Calhoun); und 5,304,223 (Pieper et al.) berichtet. Die Herstellung wird vorzugsweise in einer Umgebung vom Typ eines Reinraums (z. B. eines Reinraums der Klasse 100, Klasse 1.000 oder der Klasse 10.000) zum Minimieren von jeglicher Kontamination im fixierten Schleifgegenstand durchgeführt.
Ein geeignetes Verfahren schließt die Herstellung einer Schleifteilchen, Bindemittelvorstufe und optionale Zusätze umfassenden Aufschlämmung; Fereitstellen eines Herstellungswerkzeugs mit einer Vorderfläche; Einbringen der Aufschlämmung in die Hohlräume eines Herstellungswerkzeugs mit mehreren Hohlräumen; Aufbringen eines Trägers auf die mit der Aufschlämmung bedeckte Oberfläche des Herstellungswerkzeugs und zumindest teilweises Aushärten oder Gelieren der Bindemittelvorstufe, bevor der Gegenstand die Hohlräume des Herstellungswerkzeugs verlässt, unter Bildung von Schleifverbänden ein.
Die Aufschlämmung wird hergestellt, indem durch eine geeignete Mischtechnik die Bindemittelvorstufe, die Schleifteilchen und die optionalen Zusätze miteinander kombiniert werden. Beispiele für Mischtechniken schließen Niedrigscher- und Hochschermischen ein, wobei das Hochschermischen bevorzugt ist. Ultraschallenergie kann ebenso in Kombination mit dem Mischschritt zur Verminderung der Aufschlämmungsviskosität (wobei die Viskosität bei der Herstellung des fixierten Schleifgegenstands wichtig ist) und/oder zum Beeinflussen der Rheologie der erhaltenen Schleifaufschlämmung verwendet werden. Alternativ dazu kann die Aufschlämmung im Bereich von 30 bis 70°C erwärmt, mikrofluidisiert oder zum Mischen der Aufschlämmung kugelgemahlen werden.
Typischerweise werden die Schleifteilchen stufenweise zu der Bindemittelvorstufe zugesetzt. Es ist bevorzugt, dass die Aufschlämmung ein homogenes Gemisch aus Bindemittelvorstufe, Schleifteilchen und optionalen Zusätzen ist. Gegebenenfalls wird Wasser und/oder Lösungsmittel zur Verminderung der Viskosität zugesetzt. Die Bildung von Luftblasen kann durch Anlegen eines Vakuums entweder während oder nach dem Mischschritt minimiert werden.
Bei der Beschichtungsstation kann es sich um ein beliebiges herkömmliches Beschichtungsmittel wie ein Tropfmatrizenbeschichtungsvorrichtung, Rakelbeschichtungsvorrichtung, eine Lackgießanlage, eine Vakuummatrizenbeschichtungsvorrichtung oder eine Matrizenbeschichtungsvorrichtung handeln. Bei der bevorzugten Beschichtungstechnik handelt es sich um eine ein Vakuumfluid tragende Matrize, über welche in den US-Patentschriften Nr. 3,594,865; 4,959,265 (Wood) und 5,077,870 (Millage) berichtet ist. Während der Beschichtung wird die Bildung von Luftblasen minimiert, obwohl es in manchen Fällen bevorzugt sein kann, Luft in die Aufschlämmung einzubringen, wenn die Aufschlämmung auf das Herstellungswerkzeug aufgetragen wird. Eingefangene Luft kann zur Porosität wie Hohlräumen in der Schleifbeschichtung führen und möglicherweise die Erosionsfähigkeit des Schleifverbunds erhöhen. Zudem kann entweder während des Mischens oder Beschichtens ein Gas in die Aufschlämmung gepumpt werden.
Nach Beschichtung des Herstellungswerkzeugs werden der Träger und die Aufschlämmung durch ein beliebiges Mittel so in Kontakt gebracht, dass die Aufschlämmung eine Oberfläche des Trägers benetzt. Die Aufschlämmung wird durch eine Kontaktpresswalze mit dem Träger in Kontakt gebracht, die den resultierenden Aufbau zusammen zwingt. Die Presswalze kann aus einem beliebigen Material hergestellt sein, jedoch ist die Presswalze vorzugsweise aus einem Strukturmaterial wie Metall, Metalllegierungen, Kautschuk oder Keramiken hergestellt. Die Härte der Presswalze kann von etwa 30 bis 120 Durometer, vorzugsweise etwa 60 bis 100 Durometer und stärker bevorzugt etwa 90 Durometer variieren.
Als nächstes wird durch eine Energiequelle zum zumindest teilweisen Aushärten der Bindemittelvorstufe Energie auf die Aufschlämmung übertragen. Die Auswahl der Energiequelle hängt teilweise von der Chemie der Bindemittelvorstufe, dem Typ des Herstellungswerkzeugs sowie anderen Verfahrensbedingungen ab. Die Energiequelle sollte das Herstellungswerkzeug oder den Träger nicht merklich verschlechtern. Eine teilweise Aushärtung der Bindemittelvorstufe bedeutet, dass die Bindemittelvorstufe zu solch einem Zustand polymerisiert wird, dass die Aufschlämmung nicht fließt, wenn sie in das Herstellungswerkzeug überführt ist. Gegebenenfalls kann die Bindemittelvorstufe nach ihrer Entfernung aus dem Herstellungswerkzeug unter Verwendung von herkömmlichen Energiequellen vollständig ausgehärtet werden.
Nach der zumindest teilweisen Aushärtung der Bindemittelvorstufe werden das Herstellungswerkzeug und der fixierte Schleifgegenstand getrennt. Ist die Bindemittelvorstufe nicht vollständig ausgehärtet, kann die Bindemittelvorstufe dann vollständig entweder im Laufe der Zeit und/oder durch Einwirken einer Energiequelle ausgehärtet werden. Schließlich wird das Herstellungswerkzeug auf die Spindel zurückgespult, so dass das Herstellungswerkzeug wieder verwendet werden kann, und der fixierte Schleifgegenstand wird auf die Spindel gespult.
In einer anderen Variation dieses ersten Verfahrens wird die Aufschlämmung auf den Träger und nicht in die Hohlräume des Herstellungswerkzeugs aufgetragen. Der mit der Aufschlämmung beschichtete Träger wird dann mit dem Herstellungswerkzeug so in Kontakt gebracht, dass die Aufschlämmung in die Hohlräume des Herstellungswerkzeugs fließt. Die restlichen Schritte zur Herstellung des fixierten Schleifgegenstands sind dieselben wie vorstehend erörtert.
Es ist bevorzugt, dass die Bindemittelvorstufe durch Strahlungsenergie ausgehärtet wird. Die Strahlungsenergie kann durch den Träger oder durch das Herstellungswerkzeug übertragen werden. Der Träger oder das Herstellungswerkzeug sollten die Strahlungsenergie nicht merklich absorbieren. Zudem sollte die Strahlungsenergiequelle den Träger oder das Herstellungswerkzeug nicht merklich verschlechtern. Zum Beispiel kann Ultraviolettlicht durch einen Polyesterträger übertragen werden. Alternativ dazu kann, wenn das Herstellungswerkzeug aus bestimmten thermoplastischen Materialien wie Polyethylen, Polypropylen, Polyester, Polycarbonat, Poly(ethersulfon), Poly(methylmethacrylat), Polyurethanen, Polyvinylchlorid oder Kombinationen davon hergestellt ist, Ultraviolett- oder sichtbares Licht durch das Herstellungswerkzeug in die Aufschlämmung übertragen werden. Für Herstellungswerkzeuge auf Thermoplastbasis sollten die Arbeitsbedingungen zur Herstellung des fixierten Schleifgegenstands so eingestellt werden, dass keine übermäßige Wärme gebildet wird. Wird übermäßige Wärme gebildet, kann diese das thermoplastische Werkzeug deformieren oder schmelzen.
Bei der Energiequelle kann es sich um eine Quelle von Wärmeenergie oder Strahlungsenergie wie Elektronenstrahl, ultraviolettes Licht oder sichtbares Licht handeln. Die erforderliche Energiemenge hängt von der chemischen Natur der reaktiven Gruppen in der Bindemittelvorstufe sowie von der Dicke und Dichte der Bindemittelaufschlämmung ab. Für die Wärmeenergie sind eine Ofentemperatur von etwa 50°C bis etwa 250°C und eine Dauer von etwa 15 Minuten bis etwa 16 Stunden im Allgemeinen ausreichend. Elektronenstrahlbestrahlung oder Ionisierungsbestrahlung können mit einem Energiegrad von etwa 0,1 bis etwa 10 Mrad, vorzugsweise einem Energiegrad von etwa 1 bis etwa 10 Mrad verwendet werden. Ultraviolettstrahlung schließt Strahlung mit einer Wellenlänge innerhalb eines Bereich von etwa 200 bis etwa 400 Nanometer, vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von etwa 250 bis 400 Nanometer ein. Sichtbare Strahlung schließt Strahlung mit einer Wellenlänge innerhalb eines Bereichs von etwa 400 bis 800 Nanometer, vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von etwa 400 bis 550 Nanometer ein.
Die resultierende verfestigte Aufschlämmung oder der resultierende verfestigte Schleifverbund weist das umgekehrte Muster des Herstellungswerkzeugs auf. Durch ein zumindest teilweises Aushärten oder Verfestigen auf dem Herstellungswerkzeug weist der Schleifverbund ein präzises und vorbestimmtes Muster auf.
Das Herstellungswerkzeug weist eine Vorderfläche auf, die mehrere Hohlräume oder Vertiefungen enthält. Bei diesen Hohlräumen handelt es sich im Wesentlichen um die umgekehrte Form des Schleifverbunds, und sie sind für das Bilden der Form und der Platzierung der Schleifverbände verantwortlich.
Diese Hohlräume können geometrische Formen aufweisen, bei welchen es sich um die umgekehrten Formen der Schleifverbände handelt. Die Maße der Hohlräume sind so ausgewählt, dass die gewünschte Anzahl an Schleifverbänden pro Quadratzentimeter erzielt wird. Die Hohlräume können in einem punktartigen Muster vorliegen, wobei benachbarte Hohlräume an ihren Teilen aneinander stoßen, wobei sich die Vertiefungen in eine gemeinsame ebene Hauptoberfläche des Herstellungswerkzeugs, die in den Zwischenräumen der Hohlräume gebildet wird, vereinigen.
Das Herstellungswerkzeug kann in Form eines Gurts, einer Lage, einer kontinuierlichen Lage oder eines kontinuierlichen Netzes, einer Beschichtungswalze, wie einer Rotogravurwalze, einer auf einer Beschichtungswalze angebrachten Hülse, oder einer Matrize vorliegen. Das Herstellungswerkzeug kann aus Metall (z. B. Nickel, Metalllackierungen oder Kunststoff) hergestellt sein. Das Herstellungswerkzeug wird durch herkömmliche Techniken, einschließlich Photolithographie, Rändelung, Gravur, Einsenkpressen, Elektroformen oder Diamantdrehen hergestellt. Zum Beispiel kann ein Kupferwerkzeug diamantgedreht und dann ein Nickelmetallwerkzeug auf das Kupferwerkzeug elektroabgeschieden werden. Über Herstellungen und Produktionswerkzeuge ist in den US-Patentschriften Nr. 5,152,917 (Pieper et al.); 5,489,235 (Gagliardi et al.); 5,454,844 (Hibbard et al.); 5,435,816 (Spurgeon et al.); PCT WO 95/07797 (Hoopman et al.); und PCT WO 95/22436 (Hoopman et al.) berichtet.
Ein thermoplastisches Werkzeug kann von einem Metallbezugswerkzeug nachgebildet werden. Das Bezugswerkzeug weist das zu dem für das Herstellungswerkzeug erwünschte umgekehrte Muster auf. Das Bezugswerkzeug ist vorzugsweise aus Metall, wie Nickel-abgeschiedenem Aluminium, Kupfer oder Bronze, hergestellt. Ein thermoplastisches Lagenmaterial kann gegebenenfalls zusammen mit dem Bezugswerkzeug erwärmt werden, so dass das thermoplastische Material mit dem Bezugswerkzeugsmuster durch Miteinander-Verpressen der beiden geprägt wird. Das thermoplastische Material kann auch auf das Bezugswerkzeug extrudiert oder gegossen und dann gepresst werden. Das thermoplastische Material wird auf einen nicht-fließbaren Zustand abgekühlt und dann von dem Abformwerkzeug unter Herstellung eines Herstellungswerkzeugs abgetrennt.
Über geeignete thermoplastische Herstellungswerkzeuge ist in der US-Patentschrift Nr. 5,435,816 (Spurgeon et al.) berichtet. Beispiele für thermoplastische Materialien, die zum Bilden des Herstellungswerkzeugs nützlich sind, schließen Polyester, Polypropylen, Polyethylen, Polyamide, Polyurethane, Polycarbonate oder Kombinationen davon ein. Es ist bevorzugt, dass das thermoplastische Herstellungswerkzeug Zusätze wie Antioxidationsmittel und/oder UV-Stabilisatoren enthält. Diese Zusätze können die nützliche Haltbarkeit des Herstellungswerkzeugs verlängern. Das Herstellungswerkzeug kann auch eine Freisetzungsbeschichtung zum Gewähren von leichterer Freisetzung des fixierten Schleifgegenstands von dem Herstellungswerkzeug enthalten. Beispiele für solche Freisetzungsbeschichtungen schließen Silicone und fluorhaltige Mittel ein.
Es gibt viele Verfahren zur Herstellung von Schleifverbänden mit unregelmäßig geformten Schleifverbänden. Während sie unregelmäßig geformt sind, können diese Schleifverbände nichtsdestotrotz in einem vorbestimmten Muster hervorgebracht werden, indem die Lokalisierung der Verbände vorbestimmt ist. In einem Verfahren wird die Aufschlämmung in die Hohlräume eines Herstellungswerkzeugs aufgebracht, um die Schleifverbände zu bilden. Bei dem Herstellungswerkzeug kann es sich um dasselbe Herstellungswerkzeug wie das vorstehend im Falle von präzise geformten Verbänden beschriebene handeln. Jedoch wird die Aufschlämmung von dem Herstellungwerkzeug entfernt, bevor die Bindemittelvorstufe dafür ausreichend ausgehärtet oder verfestigt wurde, um im Wesentlichen seine Form durch Entfernung von dem Herstellungswerkzeug beizubehalten. Danach wird die Bindemittelvorstufe ausgehärtet oder verfestigt. Da die Bindemittelvorstufe nicht ausgehärtet wird, während sie in den Hohlräumen des Herstellungswerkzeugs vorliegt, führt dies dazu, dass die Aufschlämmung fließt und die Schleifverbundform deformiert.
Über Verfahren zur Herstellung dieses Typs eines fixierten Schleifgegenstands ist in den US- Patentschriften Nr. 4,773,920 (Chasman et al.) und 5,014,468 (Ravipati et al.) berichtet.
In einer Variation dieses Verfahrens kann die Aufschlämmung auf den Träger aufgetragen werden. Der Träger wird dann mit dem Herstellungswerkzeug so in Kontakt gebracht, dass die Hohlräume des Herstellungswerkzeugs mit der Aufschlämmung gefüllt werden. Die übrigen Schritte zur Herstellung des fixierten Schleifgegenstands sind dieselben wie vorstehend erörtert. Nach der Herstellung des fixierten Schleifgegenstands kann er vor dem Umwandeln gebogen und/oder befeuchtet werden.
In einem anderen Verfahren zur Herstellung von unregelmäßig geformten Verbänden kann die Aufschlämmung auf die Oberfläche einer Rotogravurwalze aufgetragen werden. Der Träger kommt mit der Rotogravurwalze in Kontakt, und die Aufschlämmung befeuchtet den Träger. Die Rotogravurwalze verleiht dann der Aufschlämmung ein Muster oder eine Textur. Als Nächstes wird die Aufschlämmung/Träger-Kombination von der Rotogravurwalze entfernt und der erhaltene Aufbau Bedingungen zum Verfestigen der Bindemittelvorstufe ausgesetzt, so dass ein Schleifverbund gebildet wird. Eine Variation dieses Verfahrens ist es, die Aufschlämmung auf den Träger aufzutragen und den Träger mit der Rotogravurwalze in Kontakt zu bringen.
Die Rotogravurwalze kann bestimmte Muster wie ein hexagonales Array, Rillen, Gitter, Kügelchen, Pyramiden, abgestumpfte Pyramiden, Kegel, Würfel, Blöcke oder Stäbe verleihen. Die Rotogravurwalze kann auch ein solches Muster verleihen, dass eine Anschlussfläche zwischen benachbarten Schleifverbänden vorliegt. Diese Anschlussfläche kann ein Gemisch aus Schleifteilchen und Bindemittel umfassen. Alternativ dazu kann die Rotogravurwalze ein solches Muster verleihen, dass der Träger zwischen den benachbarten Schleifverbundformen freiliegt. Gleichermaßen kann die Rotogravurwalze ein solches Muster verleihen, dass ein Gemisch aus Schleifverbundformen vorliegt.
Ein anderes Verfahren ist es, die Aufschlämmung durch ein Sieb unter Bildung eines Musters und der Schleifverbände aufzusprühen oder zu beschichten. Dann wird die Bindemittelvorstufe unter Bildung der Schleifverbände ausgehärtet oder verfestigt. Das Sieb kann ein beliebiges gewünschtes Muster wie ein hexagonales Array, Rillen, Gitter, Kügelchen, Pyramiden, abgestumpfte Pyramiden, Kegel, Würfel, Blöcke oder Stäbe verleihen. Das Sieb kann auch ein solches Muster verleihen, dass eine Anschlussfläche zwischen den benachbarten Schleifverbänden vorliegt. Diese Anschlussfläche kann ein Gemisch aus Schleifteilchen und Bindemittel umfassen. Alternativ dazu kann das Sieb ein solches Muster verleihen, dass der Träger zwischen benachbarten Schleifverbänden freiliegt. Gleichermaßen kann das Sieb ein solches Muster verleihen, dass ein Gemisch aus Schleifverbundformen vorliegt. Über dieses Verfahren ist in der US-Patentschrift Nr. 3,605,349 (Anthon) berichtet.
Ein anderes Verfahren zur Herstellung eines dreidimensionalen texturierten fixierten Schleifgegenstandes verwendet geprägte Träger. Kurz gesagt, wird ein geprägter Träger mit einer Aufschlämmung beschichtet. Die Aufschlämmung folgt den Konturen des geprägten Trägers unter Bereitstellung einer texturierten Beschichtung. Die Aufschlämmung kann durch jede beliebige geeignete Technik wie Walzenbeschichtung, Sprühen, Matrizenbeschichtung oder Rakelbeschichtung auf den geprägten Träger aufgetragen werden. Nachdem die Aufschlämmung auf dem geprägten Träger aufgetragen ist, wird der erhaltene Aufbau einer geeigneten Energiequelle ausgesetzt, um das Aushärtungs- oder Polymerisationsverfahren unter Bildung des Schleifverbunds zu initiieren. Über ein Beispiel für Schleifverbände auf einem geprägten Träger ist in der US-Patentschrift Nr. 5,015,266 (Yamamoto et al.) berichtet.
Über ein anderes Verfahren zur Herstellung eines fixierten Schleifgegenstands unter Verwendung eines geprägten Trägers ist in der US-Patentschrift Nr. 5,219,462 (Bruxvoort) berichtet. Eine Aufschlämmung wird in die Vertiefungen eines geprägten Trägers eingebracht. Die Aufschlämmung enthält Schleifteilchen, Bindemittelvorstufe und ein Streckmittel. Der erhaltene Aufbau wird solchen Bedingungen ausgesetzt, dass das Streckmittel bewirkt, dass die Aufschlämmung über die Vorderfläche des Trägers verteilt wird. Als Nächstes wird die Bindemittelvorstufe unter Bildung von Schleifverbänden verfestigt.
Eine Variation dieses Verfahrens mit geprägtem Träger verwendet einen perforierten Träger, der eine an die Vorderfläche des Trägers gebundene Schleifbeschichtung aufweist. Dieser perforierte Träger weist eine Reihe oder eine vorbestimmte Platzierung von Löchern oder Hohlräumen auf, die sich über die Breite des Trägers erstrecken. Die Aufschlämmung wird auf den Träger (z. B. durch Rakelbeschichtung) aufgetragen. Diese Hohlräume bilden von Natur aus eine texturierte Schleifbeschichtung.
Ein alternatives Verfahren zur Herstellung des fixierten Schleifgegenstands verwendet ein thermoplastisches Bindemittel. Der Gegenstand kann mit oder ohne einem Träger hergestellt werden. Typischerweise werden das thermoplastische Bindemittel, die Schleifteilchen und beliebige optionale Zusätze gemäß herkömmlichen Techniken unter Erhalt eines Gemischs verbunden, wonach das Gemisch einem Extruder zugeführt wird und das Gemisch dann in Pellets oder lange Stränge geformt wird. Der fixierte Schleifgegenstand wird dann gemäß einem beliebigen einer Vielzahl an herkömmlichen Protokollen geformt.
Zum Beispiel kann der fixierte Schleifgegenstand durch Injektions- oder Kompressionsformen des Gemischs unter Verwendung einer Form mit im Wesentlichen dem umgekehrten Muster zu dem gewünschten Muster der fixierten Schleifgegenstandoberfläche geformt. Das Gemisch kann auch zu dem Punkt erwärmt werden, bei welchem es eine geschmolzene Aufschlämmung bildet, die dann einer Form zugeführt und abgekühlt wird. Alternativ dazu ist es auch möglich, das Bindemittel zu erwärmen, bis es fließt, und dann Schleifteilchen und beliebige Zusätze unter Bildung der geschmolzenen Aufschlämmung zuzusetzen, wobei dann die geschmolzene Aufschlämmung unter Verwendung von herkömmlichen Verfahren in Schleifverbände umgewandelt wird.
Apparatur
Die auf dem Fachgebiet zum Nivellieren von Halbleiterwafern auf Schleifaufschlämmungsbasis beschriebene Ausrüstung kann im Allgemeinen auf die Verwendung mit den fixierten Schleifgegenständen der Erfindung mit minimalen Modifizierungen angepasst werden. In vielen Fällen vereinfacht die Abwesenheit der relativ undurchsichtigen Aufschlämmung in Verfahren der vorliegenden Erfindung die Verwendung von solchen Vorrichtungen und Verfahren. Ebenso können mit der betriebseigenen Metrologie verbundene Vorrichtungen und Verfahren auch leicht auf die Verwendung mit diesen fixierten Schleifgegenständen der vorliegenden Erfindung angepasst werden.
4 veranschaulicht schematisch eine in erfindungsgemäßen Verfahren nützliche Apparatur zum Modifizieren von Wafern. Zahlreiche Variationen dieser Maschine und/oder zahlreiche andere Maschinen können in dieser Erfindung nützlich sein. Dieser Apparaturtyp und zahlreiche Variationen und andere Apparaturtypen sind auf dem Fachgebiet zur Verwendung mit Polierkissen und losen Schleifaufschlämmungen bekannt. Ein Beispiel für eine geeignete im Handel erhältliche Apparatur ist eine CMP-Maschine, erhältlich von IPEC/WESTECH, Phoenix, AZ. Alternative CMP-Maschinen sind von STRASBAUGH oder SPEEDFAM erhältlich.
Apparatur 30 umfasst eine Kopfeinheit 31, die mit einem Motor (nicht dargestellt) verbunden ist. Das Futter 32 erstreckt sich von der Kopfeinheit 31; ein Beispiel für ein solches Futter ist ein Kardanrahmenfutter. Der Aufbau des Futters 32 nimmt verschiedene Kräfte und Zapfen auf, so dass der fixierte Schleifgegenstand das gewünschte Oberflächenfinish und die gewünschte Oberflächenflachheit auf dem Wafer bereitstellt. Jedoch kann das Futter gewähren oder nicht, dass der Wafer während der Nivellierung schwingt.
Am Ende von Futter 31 befindet sich der Waferhalter 33. Der Waferhalter 33 sichert den Wafer 34 an der Kopfeinheit 31 und verhindert auch, dass der Wafer während der Verarbeitung entfernt wird. Der Waferhalter ist so aufgebaut, dass er den Wafer aufnimmt und kann z. B. kreisförmig, oval, rechtwinkelig, quadratisch, oktagonal, hexagonal oder pentagonal sein.
In manchen Fällen schließt der Waferhalter zwei Teile, einen optionalen Rückhaltering und ein Waferträgerkissen ein. Bei dem Rückhaltering kann es sich um eine im Allgemeinen kreisförmige Vorrichtung handeln, die sich der Peripherie des Halbleiterwafers anpasst. Der Waferträgerpuffer kann aus einem oder mehreren Elementen, z. B. aus einem Polyurethanschaum hergestellt sein.
Der Waferhalter 33 erstreckt sich entlang des Halbleiterwafers 34 am Ringteil 35. Das Ringteil (das optional ist) kann ein einzelnes Stück oder im Halter 33 integriert sein. In manchen Fällen erstreckt sich der Halter 33 nicht unter den Wafer 34, so dass der Waferhalter 33 den fixierten Schleifgegenstand 41 nicht berührt oder kontaktiert. In anderen Fällen erstreckt sich der Waferhalter 33 unter den Wafer 34, so dass der Waferhalter den Schleifverbund berührt oder kontaktiert, wobei in diesem Fall der Waferhalter die Eigenschaften des Schleifverbunds beeinflussen kann. Zum Beispiel kann der Waferhalter 33 den fixierten Schleifgegenstand „konditionieren" und den äußersten Teil der Oberfläche des fixierten Schleifgegenstands während der Verarbeitung entfernen.
Der Waferhalter oder der Rückhaltering kann aus einem beliebigen Material hergestellt sein, das gewährt, dass der fixierte Schleifgegenstand dem Wafer den gewünschten Modifizierungsgrad verleiht. Beispiele für geeignete Materialien schließen Polymermaterialien ein.
Die Geschwindigkeit, mit welcher der Waferhalter 33 rotiert, hängt von der bestimmten Apparatur, den Verarbeitungsbedingungen, dem fixierten Schleifgegenstand und den gewünschten Wafermodifizierungskriterien ab. Im Allgemeinen rotiert der Waferhalter 33 jedoch zwischen etwa 2 bis etwa 1.000 UpM, typischerweise zwischen etwa 5 bis etwa 500 UpM, vorzugsweise zwischen etwa 10 bis etwa 300 UpM und stärker bevorzugt zwischen etwa 20 bis etwa 150 UpM. Rotiert der Waferhalter zu langsam oder zu schnell, kann keine erwünschte Entfernungsgeschwindigkeit erzielt werden.
Der Waferhalter 33 und/oder die Basisfläche 42 können in einer kreisförmigen Weise, spiralförmigen Weise in linearer Bewegung, in nicht-gleichmäßiger Weise, in elyptischer Weise wie in 8 oder in statistischer Bewegungsweise rotieren. Der Waferhalter oder die Basisfläche können oszillieren oder vibrieren.
Der fixierte Schleifgegenstand zur Verwendung mit den gegenwärtig eingesetzten Wafern mit einem Durchmesser zwischen etwa 100 bis 500 cm weist typischerweise einen Durchmesser zwischen etwa 10 bis 200 cm, vorzugsweise zwischen etwa 20 bis 150 cm, stärker bevorzugt zwischen etwa 25 bis 100 cm auf. Der fixierte Schleifgegenstand kann zwischen etwa 5 bis etwa 10.000 UpM, typischerweise zwischen etwa 10 bis 1.000 UpM und vorzugsweise zwischen etwa 10 bis 250 Upm rotieren. Es ist bevorzugt, dass sowohl der Wafer als auch der fixierte Schleifgegenstand in derselben Richtung rotiert. Jedoch können der Wafer und der fixierte Schleifgegenstand auch in gegensätzlichen Richtungen rotieren.
Die Grenzfläche zwischen der Waferoberfläche 34 und dem Waferhalter 33 sollte vorzugsweise relativ flach und gleichmäßig sein, um zu gewährleisten, dass der gewünschte Nivellierungsgrad erzielt wird. Speicher 37 hält die Arbeitsflüssigkeit 39 (detaillierter nachstehend beschrieben), die durch Rohr 38 in die Grenzfläche zwischen der Waferoberfläche und dem fixierten Schleifgegenstand 41, der auf der Basisfläche 42 angebracht ist, gepumpt wird. Es ist bevorzugt, dass während der Nivellierung ein beständiger Fluss der Arbeitsflüssigkeit zu der Grenzfläche zwischen dem fixierten Schleifgegenstand und der Waferoberfläche vorliegt. Die Flüssigkeitsfließgeschwindigkeit hängt teilweise von den gewünschten Nivellierungskriterien (Entfernungsgeschwindigkeit, Oberflächenfinish und Oberflächenebenheit), dem bestimmten Waferaufbau und dem Einwirken der Metallchemie ab. Die Flüssigkeitsfließgeschwindigkeit liegt typischerweise im Bereich von etwa 10 bis 500 ml/Min., vorzugsweise zwischen etwa 25 bis 250 ml/Min.
Während des Modifizierungsverfahrens der Erfindung wird der fixierte Schleifgegenstand typischerweise an Unterkissen 43 gesichert, das als Trägerkissen für den fixierten Schleifgegenstand dient. Teilweise stellt das Unterkissen sowohl Starrheit zum Gewähren dessen, dass der fixierte Schleifgegenstand effizient die freiliegende Waferoberfläche schneidet, als auch Konformität, so dass der fixierte Schleifgegenstand gleichmäßig mit der freiliegenden Waferoberfläche übereinstimmt, bereit. Diese Konformität ist zum Erzielen eines gewünschten Oberflächenfinishs über der gesamten freiliegenden Waferoberfläche wichtig. Folglich sollte die Wahl des bestimmten Unterkissens (d. h. die physikalischen Eigenschaften des Unterkissens) dem fixierten Schleifgegenstand in solcher Weise entsprechen, dass der fixierte Schleifgegenstand die gewünschten Waferoberflächeneigenschaften (Entfernungsgeschwindigkeit, Oberflächenfinish und -ebenheit) bereitstellt.
Das zum Anbringen des fixierten Schleifgegenstands an dem Unterkissen verwendete Mittel hält vorzugsweise den fixierten Schleifgegenstand während der Nivellierung flach und starr. Bei dem bevorzugten Anbringungsmittel handelt es sich um einen Haftkleber (z. B. in Form eines Films oder eines Bands). Haftkleber, die zu diesem Zweck geeignet sind, schließen diejenigen auf der Basis von Latexkrepp, Rosin, Acrylpolymeren und Copolymeren (z. B. Polybutylacrylat und anderen Polyacrylatestern), Vinylether (z. B. Polyvinyl-n-butylether), Alkydkleber, Kautschukkleber (z. B. natürlichen Kautschuk, synthetischen Kautschuk, chlorierten Kautschuk) und Gemische davon ein. Der Haftkleber ist vorzugsweise auf unter Verwendung von herkömmlichen Techniken die Rückseite des fixierten Schleifgegenstands laminiert oder aufgetragen. Eine andere Art einer Haftkleberbeschichtung ist ferner in der US-Patentschrift Nr. 5,141,790 veranschaulicht.
Der fixierte Schleifgegenstand kann auch unter Verwendung eines haken- und schlingenartigen Anbringungssystems vom Haken-und-Schlingentyp an dem Unterkissen befestigt sein. Der Schlingenstoff kann auf der Rückseite des fixierten Schleifgegenstands und die Haken können auf dem Unterkissen vorliegen. Alternativ dazu können die Haken auf der Rückseite des fixierten Schleifgegenstands und die Schlingen auf dem Unterkissen vorliegen. Über Anbringungssysteme vom Haken-und-Schlingen-Typ ist in den US-Patentschriften Nr. 4,609,581; 5,254,194; 5,505,747 und PCT WO 95/19242 berichtet.
Arbeitsbedingungen
Variablen, die die Waferverarbeitung beeinflussen, schließen die Auswahl des geeigneten Kontaktdrucks zwischen der Waferoberfläche und dem fixierten Schleifgegenstand, den Typ des flüssigen Mediums, die relative Geschwindigkeit und relative Bewegung zwischen der Waferoberfläche und dem fixierten Schleifgegenstand und die Fließgeschwindigkeit des flüssigen Mediums ein. Diese Variablen sind unabhängig und auf der Basis der individuellen zu verarbeitenden Waferoberfläche ausgewählt.
Im Allgemeinen erwartet die Halbleiterfabrikationsindustrie, da verschiedene zahlreiche Verfahrensschritte für einen einzelnen Halbleiterwafer durchgeführt werden können, dass das CMP-Verfahren eine relativ hohe Entfernungsgeschwindigkeit des Materials bereitstellt. Die Materialentfernungsgeschwindigkeit sollte mindestens 100 Angström pro Minute, vorzugsweise mindestens 500 Angström pro Minute, stärker bevorzugt mindestens 1000 Angström pro Minute und besonders bevorzugt mindestens 1500 Angström pro Minute betragen. In manchen Fällen kann es erwünscht sein, dass die Entfernungsgeschwindigkeit so hoch wie mindestens 2000 Angström pro Minute und sogar 3000 bis 4000 Angström pro Minute liegt. Die Entfernungsgeschwindigkeit des fixierten Schleifgegenstands kann abhängig von den Maschinenbedingungen und dem zu verarbeiteten Waferoberflächentyp variieren.
Obwohl im Allgemeinen eine hohe Entfernungsgeschwindigkeit erwünscht ist, muss die Entfernungsgeschwindigkeit jedoch so ausgewählt werden, dass sie das gewünschte Oberflächenfinish und/oder die gewünschte Oberflächentopographie der Waferoberfläche nicht beeinträchtigt.
Das Oberflächenfinish des Wafers kann durch bekannte Verfahren bewertet werden. Bei einem bevorzugten Verfahren handelt es sich darum, den Rt-Wert der Waferoberfläche zu messen, der ein Maß der „Rauheit" bereitstellt und Kratzer oder andere Oberflächendefekte anzeigen kann. Siehe z. B. Kapitel 2, RST PLUS Technical Reference Manual, Wyko Corp., Tucson, AZ. Die Waferoberfläche wird vorzugsweise so modifiziert, dass ein Rt-Wert von nicht größer als etwa 3000 Angström, stärker bevorzugt nicht größer als etwa 1000 Angström und sogar noch stärker bevorzugt nicht größer als etwa 500 Angström erhalten wird.
Der Rt wird typischerweise unter Verwendung eines Interferometers wie eines Interferometers des Typs Wyko RST PLUS, vertrieben von Wyko Corp., oder eines TENCOR-Profilometers gemessen. Kratzer- und fehlerfreie Oberflächen sind stark erwünscht.
Der Grenzflächendruck zwischen dem fixierten Schleifgegenstand und der Waferoberfläche (d. h. der Kontaktdruck beträgt typischerweise weniger als etwa 30 psi, vorzugsweise weniger als etwa 25 psi, stärker bevorzugt weniger als etwa 15 psi. Es wurde entdeckt, dass der im erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Schleifgegenstand bei einem beispielhaften Grenzflächendruck eine gute Entfernungsgeschwindigkeit bereitstellt. Ebenso können zwei oder mehrere Bearbeitungsbedingungen innerhalb eines Nivellierungsverfahrens verwendet werden. Zum Beispiel kann ein erstes Bearbeitungssegment einen höheren Grenzflächendruck als ein zweites Bearbeitungssegment umfassen. Die Rotations- und Übersetzungsgeschwindigkeiten des Wafers und/oder des fixierten Schleifgegenstands können ebenso während des Nivellierungsverfahrens variiert werden.
Die Waferoberflächenbearbeitung wird vorzugsweise in Gegenwart einer Arbeitsflüssigkeit durchgeführt, die auf der Basis der Zusammensetzung der Waferoberfläche ausgewählt wird. In manchen Anwendungen umfasst diese Arbeitsflüssigkeit typischerweise Wasser, wobei es sich bei diesem Wasser um Leitungswasser, destilliertes Wasser oder deionisiertes Wasser handeln kann. Die Arbeitsflüssigkeit kann auch Chemikalien enthalten, die zum Modifizieren oder Verbessern der Polierleistung bestimmt sind. Solche Chemikalien können Säuren, Basen, Oxidationsmittel oder Reduktionsmittel einschließen. Bei einer bevorzugten Arbeitsflüssigkeit zum Polieren von Siliciumoxidwaferoberflächen handelt es sich um eine wässrige Base bei einem pH-Wert von 11 bis 11,5. Die zu verarbeitenden Waferoberflächen können dielektrische Zwischenschichtmaterialien wie polykristallines Silicium, Thermooxid, dotierte und undotierte Oxide einschließen. Beispiele für allgemein unter Verwendung von CMP modifizierte dielektrische Zwischenschichtmaterialien schließen Siliciumdioxid und mit Bor und/oder Phosphor dotiertes Siliciumdioxid ein. Bei einem zusätzlichen Typ eines dielektrischen Zwischenschichtmaterials handelt es sich um ein Siliciumdioxid, in welches während der Abscheidung Fluor eingebracht wurde. Beispiele für üblicherweise unter Verwendung von CMP modifizierte Metalle schließen Wolfram, Aluminium, Kupfer und Gemische und Legierungen dieser Metalle ein.
Die Arbeitsflüssigkeit unterstützt die Verarbeitung in Kombination mit dem fixierten Schleifgegenstand durch ein chemisch-mechanisches Polierverfahren. Während des chemischen Teils des Polierens kann die Arbeitsflüssigkeit mit der äußeren oder freigelegten Waferoberfläche reagieren. Dann kann der fixierte Schleifgegenstand während des mechanischen Teils der Verarbeitung dieses Reaktionsprodukt entfernen.
Die Arbeitsflüssigkeit kann auch Zusätze wie oberflächenaktive Mittel, Netzmittel, Puffer, Rosthemmstoffe, Schmiermittel, Seifen und dergleichen enthalten. Diese Zusätze sind so ausgewählt, dass sie den gewünschten Nutzen ohne Schädigung der darunter liegenden Halbleiterwaferoberfläche bereitstellen. Ein Schmiermittel kann z. B. in der Arbeitsflüssigkeit zum Zwecke der Reduzierung der Reibung zwischen dem fixierten Schleifgegenstand und der Halbleiterwaferoberfläche während der Nivellierung einschließen. Mindestens ein fluorhaltiges Mittel kann in einer Arbeitsflüssigkeit dispergiert werden, das mit dem Schleifgegenstand während den Oberflächenmodifizierungsverfahren verbunden wird. Die Zugabe des fluorhaltigen Mittels zu einer Arbeitsflüssigkeit könnte die kontinuierliche Erneuerung des fluorhaltigen Mittels für den Schleifverbund während des Oberflächenmodifizierungsverfahrens gewähren.
Anorganische Teilchen können ebenso in der Arbeitsflüssigkeit eingeschlossen sein. Diese anorganischen Teilchen können die Entfernungsgeschwindigkeit unterstützen. Beispiele für solche anorganischen Teilchen schließen Siliciumdioxid, Zirkoniumoxid, Calciumcarbonat, Chromoxid, Ceroxid, Cersalze (z. B. Cernitrat), Granat, Silicate und Titandioxid ein. Die mittlere Teilchengröße dieser anorganischen Teilchen sollte weniger als etwa 1000 Angström, vorzugsweise weniger als etwa 500 Angström und stärker bevorzugt weniger als etwa 250 Angström betragen. Die Zugabe eines fluorhaltigen Mittels zu der Arbeitsflüssigkeit könnte die kontinuierliche Erneuerung des fluorhaltigen Mittels im Schleifverbund während des Oberflächenmodifizierungsverfahrens gewähren.
Obwohl Teilchen der Arbeitsflüssigkeit zugesetzt werden können, ist die bevorzugte Arbeitsflüssigkeit im Wesentlichen frei von anorganischen Teilchen, z. B. losen Schleifteilchen, die mit dem fixierten Schleifgegenstand nicht verbunden sind. Vorzugsweise enthält die Arbeitsflüssigkeit weniger als 1 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 0,1 Gew.-% und ist stärker bevorzugt im Wesentlichen frei von anorganischen Teilchen.
Die Menge der Arbeitsflüssigkeit ist vorzugsweise zum Unterstützen der Entfernung von Metall-, Metalloxid-, anorganischen Metalloxid- oder Siliciumdioxid-Abscheidungen von der Oberfläche ausreichend. In vielen Fällen liegt ausreichende Flüssigkeit aus der basischen Arbeitsflüssigkeit und/oder dem chemischen Ätzmittel vor. Jedoch ist in manchen Fällen eine zweite Flüssigkeit bevorzugt, die in der Nivellierungsgrenzfläche zusätzlich zu der ersten Arbeitsflüssigkeit vorliegt. Bei dieser zweiten Flüssigkeit kann es sie um dieselbe Flüssigkeit aus der ersten Flüssigkeit oder um eine andere handeln.
Die Fähigkeit einer Anzahl an fixierten Schleifgegenständen zum Entfernen von Metall von einer Waferoberfläche kann durch Verfahren getestet werden, über welche in der US-Seriennummer 08/846,726 (Kaisaki) berichtet ist.
BEISPIELE
Die folgenden nicht-beschränkten Beispiele veranschaulichen die Erfindung weiter. Alle Teile/Prozentgehalte, Verhältnisse usw. in den Beispielen sind, wenn nicht anders angegeben, auf das Gewicht bezogen. Die folgenden in Tabelle 1 aufgezählten Abkürzungen werden überall verwendet.
Tabelle 1
Die folgenden allgemeinen Verfahren, allgemeines Verfahren I und allgemeines Verfahren II wurden zum Herstellen der geformten fixierten Schleifgegenstände, die in den Beispielen 1 bis 12 verwendet werden, verwendet.
Allgemeines Verfahren I zur Herstellung eines fixierten Schleifgegenstands
Zuerst wurde eine eine umfassende Bindemittelvorstufe Schleifaufschlämmung durch gründliches Mischen der in den Beispielen aufgezählten Rohmaterialien in einem Hochschermischer hergestellt.
Der fixierte Schleifgegenstand wurde unter Verwendung eines Polypropylen-Herstellungswerkzeugs, das aus einer Reihe an in einer vorbestimmten Ordnung oder einem vorbestimmten Array angeordneten Hohlräumen mit spezifizierten Maßen zusammengesetzt war, hergestellt. Das Herstellungswerkzeug wies im Wesentlichen die umgekehrte gewünschte Form, Ausmaße und Anordnung zu den Schleifverbänden auf. Das Herstellungswerkzeug war von einer Spule abgewickelt. Die Schleifaufschlämmung wurde bei Raumtemperatur aufgetragen und in die Hohlräume des Herstellungswerkzeugs unter Verwendung eines Vakuumschlitzmatrizenbeschichtungsvorrichtung eingebracht. Als Nächstes wurde ein ein Ethylen-Acrylsäure-Copolymer enthaltender PPF-Träger mit einem mit einer Schleifaufschlämmung beschichteten Herstellungswerkzeug so in Kontakt gebracht, dass die Schleifaufschlämmung die Vorderfläche des Trägers benetzte. Danach wurde Ultraviolettlichtstrahlung durch den PPF-Träger in die Schleifaufschlämmung geleitet. Zwei verschiedene Ultraviolettlampen wurden nacheinander verwendet. Bei der ersten UV-Lampe handelte es sich um ein Ultraviolettlicht des Typs Fusion System, das eine „V"-Birne verwendete und bei 236,2 Watt/cm (600 Watt/inch) betrieben wurde. Bei der Zweiten handelte es sich um eine ATEK-Ultraviolettlampe, die eine Quecksilberbirne mit mittlerem Druck verwendete und bei 157,5 Watt/cm (400 Watt/inch) betrieben wurde. Durch Belichtung mit Ultraviolettlicht wurde die Bindemittelvorstufe zu einem Bindemittel und die Schleifaufschlämmung zu einem Schleifverbund umgewandelt. Dann wurde das Herstellungswerkzeug von dem Schleifverbund/Träger entfernt und das Herstellungswerkzeug wieder aufgewickelt. Danach wurde der den fixierten Schleifgegenstand bildende Schleifverbund/Träger über einen Kern gewunden. Bei diesem Verfahren handelte es sich um ein kontinuierliches Verfahren, das zwischen etwa 4,6 bis 7,6 m/min (15 bis 25 Fuss/min) betrieben wurde.
Zur Herstellung des fixierten Schleifgegenstands zum Testen wurde der fixierte Schleifgegenstand auf einem Haftklebeband angebracht. Eine kreisförmige Testprobe wurde zum Testen matrizengeschnitten.
Allgemeines Verfahren II zur Herstellung eines fixierten Schleifgegenstandes
Das allgemeine Verfahren II war im Allgemeinen dasselbe wie das allgemeine Verfahren I, außer dass der benetzte PPF-Träger, die Schleifaufschlämmung und das Herstellungswerkzeug an einer Metallträgerplatte befestigt waren und durch einen Labortischlaminator, im Handel erhältlich von Chem Instruments, Modell # 001998, geleitet wurde. Der Gegenstand wurde kontinuierlich zwischen zwei Kautschukwalzen mit einem Druck von etwa 280 Pa (40 psi) und einer Geschwindigkeit von 2 bis 7 zugeführt. Der fixierte Schleifgegenstand wurde durch Leiten des Werkzeugs zusammen mit dem Träger und der Bindemittelvorstufe unter zwei eisendotierten Lampen, im Handel erhältlich von American Ultraviolet Company, die bei etwa 157,5 Watt/cm (400 Watt/inch) betrieben wurden, gehärtet. Die Strahlung wurde durch den Filmträger geleitet. Die Geschwindigkeit betrug etwa 10,2 m/min (35 Fuss/min) und die Probe wurde zweimal durchgeleitet.
Zur Herstellung des fixierten Schleifgegenstands zum Testen wurde der fixierte Schleifgegenstand mit einem Haftklebeband laminiert. Eine kreisförmige Testprobe wurde für den Test matrizengeschnitten.
Muster #1
Ein Herstellungswerkzeug wurde durch Gießen von Polypropylenmaterial auf ein Metallbezugswerkzeug mit einer aus einer Kollektion von benachbarten abgestumpften Pyramiden zusammengesetzten Gussoberfläche hergestellt. Das erhaltene Herstellungswerkzeug enthielt Hohlräume, die in Form von abgestumpften Pyramiden vorlagen. Die Höhe jeder abgestumpften Pyramide betrug etwa 80 Mikrometer. Die Basisfläche betrug etwa 178 Mikrometer pro Seite und der obere Teil betrug etwa 51 Mikrometer pro Seite. Die Pyramiden wurden in einem quadratischen Array mit einem Abstand von Mittelpunkt zu Mittelpunkt von 230 Mikrometer gebildet.
Die folgenden allgemeinen Verfahren, Verfahren I und II zur Bestimmung der Entfernungsgeschwindigkeit der Probegegenstände sind nachstehend beschrieben.
Verfahren I zur Bestimmung der Entfernungsgeschwindigkeit eines fixierten Schleifgegenstands
Das Testverfahren wurde auf einem chemisch-mechanischen Prototyppolierer, bestehend aus einer Drehwalze mit 20 inch [Durchmesser], an welche ein Polierkissen des Typs Q1400, hergestellt von Rodel, Inc., Newark, Delaware, mit einem Haftkleber angebracht war, durchgeführt. Das zu testende fixierte Schleifkissen wurde auf den oberen Teil des Polierkissens des Typs Q1400 mit einer Schicht eines Haftklebers laminiert. Bei den verwendeten Wafern handelte es sich um Lagenfilmthermooxidwafer mit einem Durchmesser von 200 mm; die Siliciumoxidschicht betrug etwa 1 Mikrometer und wuchs durch Thermooxidation.
Die zu polierenden Wafer wurden in einem drehenden Trägerkopf platziert, der den Wafer auf das fixierten Schleifkissen mit einstellbarem Druck presste. Der Wafer wurde in dem Kopf durch einen 3/8'' breiten Rückhaltering, hergestellt aus Delrin-Thermoplast, gehalten. Der Rückhaltering wurde auf das fixierten Schleifkissen mit einstellbarem Druck gepresst.
Das Polieren wurde durch Tränken des Kissens mit wässriger Kaliumhydroxidlösung bei pH 11,3, zugeführt mit einer Geschwindigkeit von 150 ml/Min., während des Polierzyklus erzielt. Die Wafer wurden auf einer Seite mit einer Walzendrehungsgeschwindigkeit von 31 UpM und einer Trägerkopfdrehungsgeschwindigkeit von 33 UpM poliert. Die Wafer wurden auf das fixierte Schleifkissen mit einem Druck von 6 psi gepresst, und der Rückhaltering wurde auf den Puffer mit einem Druck von 11 psi gepresst. Während des Polierzyklus wurde der Trägerkopf zurück und weiter langsam entlang des Radius der Walze geschwungen, so dass die Innenkante des den Wafer umgebenden Rückhalterings im Wesentlichen zu dem Mittelpunkt des Puffers auf den innersten Teil der Krümmung gelangte, und die Außenkante des den Wafer umgebenden Rückhalterings im Wesentlichen zu der Außenkante der Walze auf dem äußersten Teil der Krümmung gelangte.
Die mittlere Entfernungsgeschwindigkeit für jeden Wafer wurde durch Messen des Unterschieds zwischen der Ausgangsdicke der Oxidschicht und der Enddicke der Oxidschicht an 49 Punkten über der Oberfläche des Wafers unter Verwendung eines Instruments des Typs PROMETRIX SM200, hergestellt von Tencor, Mountainview, California, bestimmt. Bei den angegebenen Werten handelt es sich um die mittlere Entfernungsgeschwindigkeit (in Angström von entferntem Oxid pro Minute) für 10 Wafer.
Verfahren II zur Bestimmung der Entfernungsgeschwindigkeit eines fixierten Schleifgegenstands
Bei zwei Arbeitsstücke für dieses Testverfahren handelte es sich um Lagenfilmthermooxidwafer mit einem Durchmesser von 100 mm. Die abgeschiedene Siliciumdioxiddicke lag zwischen etwa 7000 bis etwa 20.000 Angström, wie gemessen unter Verwendung einer im Handel erhältlichen Messvorrichtung wie #RR(FTM RESIST, hergestellt von Rudolph, Inc., Fairfield, NJ. Die Siliciumdioxiddicke wurde fünfmal an verschiedenen Punkten innerhalb der zu der freiliegenden Hauptoberfläche des Wafers parallelen Ebene gemessen.
Bei der Testmaschine handelte es sich um eine modifizierte Strausbaugh-Lapping-Maschine, Modell 6Y-1, die der in 4 dargestellten Apparatur ähnelte. Das Arbeitsstück war ein einem Rückhaltering, im Handel erhältlich von Rodel, Newark, DE, zusammengesetzt. Ein Haftkleber, SCOTCH 7963MP, wurde auf die Rückseite des fixierten Schleifgegenstands laminiert. Dieser Haftkleber ermöglichte es, dass der fixierte Schleifgegenstand an einer Polyesterfilmscheibe, 40,6 cm (16 Inch) im Durchmesser, zwischen der Schleifprobenscheibe und dem ersten Trägerkissen befestigt war. Bei dem ersten Trägerkissen handelte es sich um ein Polyurethankissen, im Handel erhältlich von Rodel, Newark, DE, unter der Marke „IC1000". Ein zweites Trägerkissen unter der Marke „SUBA IV", hergestellt von Rodel, Newark, DE, wurde unterhalb des ersten Trägerkissens platziert. Das zweite Trägerkissen wurde auf die Walze der Lapp-Maschine angebracht. Jedes Trägerkissen wies einen Durchmesser von etwa 30,5 cm (12 Inch) auf.
Man ließ den das Arbeitsstück haltenden Kopf bei etwa 100 UpM drehen, bevor er mit der Schleifscheibe in Kontakt gebracht wurde. Das Arbeitsstück bewegte sich durch einen Bogen mit 31 mm, startend 13 mm von der Kante der Schleifscheibe mit einer Periodizität von neun Sekunden. Die Schleifscheibe wurde mit etwa 67 bis etwa 70 UpM gedreht. Das Arbeitsstück und die Schleifscheibe rotierten jeweils aus vorstehender Sicht im Uhrzeigersinn. Sowohl die Schleifscheibe als auch das Arbeitsstück wurden zuerst gedreht und dann mit einer Abwärtsbelastung oder -kraft von 16,2 kg (36 lbs) in Kontakt gebracht. An die Scheiben- und die Arbeitsstückgrenzfläche wurde eine Kaliumhydroxidlösung (0,25 Gew.-% KOH in deionisiertem Wasser), die einen pH-Wert von etwa 11,5 aufwies, gepumpt. Die Fließgeschwindigkeit der Kaliumhydroxidlösung betrug 80 ml/min. Die Schleifscheibe wurde zum Behandeln des Arbeitsstück für einen zweiminütigen Zyklus verwendet. Nach Beendigung der Behandlung wurde das Arbeitsstück mit deionisiertem Wasser gespült und getrocknet.
Als Nächstes wurde das Arbeitsstück auf Entfernungsgeschwindigkeit getestet. Die Entfernungsgeschwindigkeit wurde durch Bestimmen der Oxidfilmdicke in denselben Lokalisierungen, wie gemessen vor der Behandlung unter Verwendung derselben Maschine, gemessen. Der Unterschied zwischen der Arbeitsstückdicke vor der Behandlung und der Dicke nach der Behandlung ist in den folgenden Tabellen als die „Entfernungsgeschwindigkeit" bezeichnet. Die Entfernungsgeschwindigkeit für 10 Arbeitsstücke wurde gemittelt, um eine mittlere Entfernungsgeschwindigkeit in den Einheiten Angström pro Minute zu bestimmen.
Beispiele 1 und 2 (Bezugsbeispiele)
Dieser Satz an Beispielen wurde durch das im allgemeinen Verfahren I zur Herstellung eines fixierten Schleifgegenstands unter Verwendung von Muster #1 beschriebenen Verfahren hergestellt. Die Gegenstände der Beispiele 1 und 2 wurden aus den in Tabelle 2 aufgezählten Komponenten hergestellt.
Tabelle 2 MATERIALIEN
Ein fluorhaltiges Mittel wurde auf die Oberflächen der fixierten Schleifgegenstände der Beispiele 1 und 2 aufgebracht. Das Mittel war ein vernetzbares fluorhaltiges Copolymer. Es wurde durch Mischen von 6,0 g C₈F₁₇SO₂N(Me)C₂H₄OCOCH=CH₂, 6,0 g C_nF_2n+1C₂H₄OCOCH=CH₂ (n = 8 und 10, Durchschnitt: n = 9,2), 12,0 g 3-Methacryloxypropyltrimethoxysilan, 0,5 g 3-Mercaptopropyltrimethoxysilan, 0,10 g Azo(bisisobutyronitril) und 40 g Ethylacetat in einem Behälter hergestellt. Dieses Gemisch wurde mit einer Geschwindigkeit von einem Liter pro Minute Stickstoff für eine Dauer von 35 Sekunden gespült und der die Zusammensetzungen enthaltende Behälter wurde verschlossen und bei 55°C erwärmt und in einem Wasserbad für eine Dauer von 20 Stunden gedreht. Zwei solcher Behälter wurden hergestellt. Proben mit etwa 1,5 g aus jedem Behälter wurden bei 105°C für eine Dauer von 2 Stunden eingedampft und die Rückstände gewogen, wodurch sich 31,2 Feststoff der ersten Polymerzusammensetzung und 31,4 Feststoff der zweiten Polymerzusammensetzung zeigten. Von diesen wurden Pools gebildet und 40,0 g der in Pools vorliegenden Zusammensetzung wurden mit 248 g Ethylacetat und 2,5 g einer Lösung von 10% C₇F₁₅CO₂H (HOECHST) in Ethylacetat gemischt. Das erhaltene Gemisch wurde mit einem Farbpinsel auf eine Oberfläche eines fixierten Schleifgegenstands mit einer Geschwindigkeit von etwa 4,5 mg pro 25 cm² aufgetragen. Man ließ die Beschichtungen aus fluorhaltigem Polymer für eine Dauer von etwa 5 Tagen bei Raumtemperatur und Feuchtigkeit aushärten.
Die Entfernungsgeschwindigkeiten der erhaltenen fixierten Schleifgegenstände wurden durch Verfahren I zur Bestimmung der Entfernungsgeschwindigkeit eines fixierten Schleifgegenstands bestimmt. Die Testergebnisse sind in Tabelle 3 dargestellt.
Tabelle 3
Die Lärmgrade wurden unter Verwendung des Oberflächenmodifizierungsverfahrens durch einen einzelnen Maschinisten, der leicht den Unterschied im Klang zwischen den Verfahren ohne die Verwendung von elektronischen Messgeräten wahrnehmen konnte, gemessen.
Ein Lärmgrad von 6 gibt einen Klang wieder, der das menschliche Ohr schädigen kann und ein Lärmgrad von 1 gibt einen Klang wieder, der vom menschlichen Ohr kaum wahrnehmbar ist. Die Verbindung eines fluorhaltigen Mittels mit einem fixierten Schleifgegenstand vermindert den Klang, der während des Modifizierungsverfahrens beim Kontaktieren einer Oberfläche des fixierten Schleifgegenstands mit einer Oberfläche des Halbleiterwafers gebildet wird. Zudem waren die Entfernungsgeschwindigkeiten der fixierten Schleifgegenstände geringer als die Entfernungsgeschwindigkeiten der beschichteten fixierten Schleifgegenstände. Das fluorhaltige Mittel verbesserte die Entfernungsgeschwindigkeiten der fixierten Schleifgegenstände der Beispiele 1 und 2.
Beispiele 3 bis 5 (Bezugsbeispiele)
Dieser Satz an Beispielen wurde durch das Verfahren, beschrieben in Allgemeines Verfahren 1 zur Herstellung eines fixierten Schleifgegenstands, unter Verwendung von Muster #1 hergestellt. Der Gegenstand von Beispiel 3 wurde aus den in Tabelle 4 aufgezählten Komponenten hergestellt.
Tabelle 4 MATERIALIEN
Der Gegenstand von Beispiel 4 wurde aus denselben Komponenten wie der Gegenstand von Beispiel 3 hergestellt, jedoch wurde die Oberfläche des Gegenstands von Beispiel 4 mit einer Lösung, umfassend ein nicht-reaktives fluorhaltiges Öl, bekannt als „KRYTOX 1514", beschichtet. Die Lösung wurde durch Kombinieren von 2% G/G „KRYTOX 1514" in „FLUORINERT" FC 72 hergestellt, und etwa 50 g dieser 2%-igen Lösung wurden auf die Oberfläche des Schleifgegenstands von Beispiel 4 gesprüht. Man ließ den Gegenstand über Nacht lufttrocknen.
Der Gegenstand von Beispiel 5 wurde aus denselben Komponenten wie der Gegenstand von Beispiel 3 hergestellt, jedoch wurde die Oberfläche des Gegenstands von Beispiel 5 mit einem fluorhaltigen Silan (mit der Struktur C₈F₁₇SO₂N(Et)CH₂CH₂CH₂Si(OMe)₃, wie beschrieben in US 5,274,159 ) beschichtet. Eine 2%-ige G/G-Lösung des fluorhaltigen Silans in „FLUORINERT" FC 72 wurde hergestellt. Etwa 50 g dieser 2%-igen Lösung wurden auf die Oberfläche des Gegenstands von Beispiel 5 gesprüht. Man ließ den Gegenstand über Nacht lufttrocknen.
Die Entfernungsgeschwindigkeiten der erhaltenen fixierten Schleifgegenstände der Beispiele 3, 4 und 5 wurden gemäß dem Verfahren 1 zur Bestimmung der Entfernungsgeschwindigkeit eines fixierten Schleifgegenstands getestet. Die Testergebnisse sind in Tabelle 5 dargestellt.
Tabelle 5
Die Lärmgradwerte sind unter den abschnittsmarkierten Beispielen 1 und 2 definiert. Das Oberflächenmodifzierungsverfahren unter Verwendung von fixierten Schleifgegenständen der Beispiele 4 und 5, umfassend ein fluorhaltiges Mittel, erzeugten weniger Lärm als das Oberflächenmodifizierungsverfahren unter Verwendung der fixierten Schleifgegenstände ohne fluorhaltiges Mittel von Beispiel 3. Ebenso wiesen fixierte Schleifteilchen, umfassend fluorhaltige Mittel, verbesserte Entfernungsgeschwindigkeiten, verglichen mit fixierten Schleifgegenständen ohne fluorhaltige Mittel auf.
Beispiel 6 bis 8
Dieser Satz an Beispielen wurde durch das Verfahren, beschrieben in Allgemeines Verfahren 2 zur Herstellung eines fixierten Schleifgegenstands, unter Verwendung von Muster #1 hergestellt. Die Menge an Materialien für die Gegenstände von jedem Beispiel sind in Tabelle 6 aufgezählt.
Tabelle 6 MATERIALIEN
Beispiele 6 und 8 sind Bezugsbeispiele.
Der Gegenstand von Beispiel 6 wies kein fluorhaltiges Mittel auf. Der Gegenstand von Beispiel 7 enthielt „KRYTOX 1514", dispergiert in seinem Bindemittel, und der Gegenstand von Beispiel 8 enthielt Schleifteilchen, verbunden mit „KRYTOX 1514". Der Gegenstand von Beispiel 8 wurde durch Entnahme von 90 Gewichtsteilen CEO-Teilchen und Platzieren dieser in eine Lösung, umfassend 9 Teile „KRYTOX" 1514 in 100 Teilen „FLUORINERT" FC 72", hergestellt. Nach Mischen wurde die Zusammensetzung unter Vakuum gesetzt. Die getrockneten, beschichteten CEO-Teilchen wurden dann mit einem Bindemittel unter Bildung des fixierten Schleifgegenstands von Beispiel 8 kombiniert. Die Entfernungsgeschwindigkeit der resultierenden Gegenstände wurde gemäß dem Verfahren II zur Bestimmung der Entfernungsgeschwindigkeit eines fixierten Schleifgegenstands, getestet. Die Testergebnisse sind in Tabelle 7 dargestellt.
Tabelle 7
Die Gegenstände der Beispiele 7 und 8 wiesen erhöhte Entfernungsgeschwindigkeit verglichen mit, dem Gegenstand von Beispiel 6 ohne fluorhaltige Mittel in seinem Bindemittel auf.
Beispiele 9 bis 12
Dieser Satz an Beispielen wurde durch das Verfahren, beschrieben in Allgemeines Verfahren II zur Herstellung eines fixierten Schleifgegenstands, unter Verwendung von Muster #1 hergestellt. Die Gegenstände der Beispiele 9 und 11 enthalten reaktive fluorhaltige Mittel, die an dem Bindemittel-Polymer-Polymerisationsverfahren beteiligt sind. Der Gegenstand von Beispiel 9 umfasst ein fluorhaltiges difunktionelles Acrylat und der Gegenstand von Beispiel 11 umfasst ein fluorhaltiges monofunktionelles Acrylat. Die Konzentrationen der Acrylate (FC-DA und FLUORAD FX-13) sowie von anderen Materialien sind in Tabelle 8 aufgezählt. Die Konzentration der Materialien der Gegenstände der Beispiele 9 und 10 wurden so ausgewählt, dass beide Gegenstände äquivalente Konzentrationen an acrylfunktionellen Gruppen und ein äquivalentes Verhältnis von Mineral zu organischem Bindemittel aufwiesen. Ebenso wurden die Konzentrationen der Materialien der Gegenstände der Beispiele 11 und 12 so ausgewählt, dass beide Gegenstände äquivalente Konzentrationen von acrylfunktionellen Gruppen und ein äquivalentes Verhältnis von Mineral zu organischem Bindemittel aufwiesen.
Tabelle 8 MATERIALIEN
Die fixierten Schleifgegenstände der Beispiele 9 bis 12 wurden gemäß dem Allgemeinen Verfahren II zur Herstellung eines fixierten Schleifgegenstands unter Verwendung von Muster #1 hergestellt. Die Entfernungsgeschwindigkeiten der fixierten Schleifgegenstände der Beispiele wurden durch das Verfahren II zur Bestimmung der Entfernungsgeschwindigkeit eines fixierten Schleifgegenstands bestimmt. Die Testergebnisse sind in Tabelle 9 dargestellt.
Tabelle 9
Die Gegenstände der Beispiele 9 und 11 wiesen verglichen mit den unbehandelten Gegenstände der Beispiele 10 bzw. 12 erhöhte Entfernungsgeschwindigkeiten auf. Beispiele 9 und 11 schienen ein CMP-Verfahren mit einer beständigen Oberflächenentfernungsgeschwindigkeit zu fördern. Als die ersten zwei Wafer in jeder Reihe weggelassen wurden, betrugen die mittlere Entfernungsgeschwindigkeit und die Standardabweichung: Beispiel 9: 2606 ± 64 Å/min; Beispiel 10: 2466 ± 448 Å/min; Beispiel 11: 1379 ± 75 Å/min; Beispiel 12: 966 ± 66 Å/min.

Claims

Fixierter Schleifgegenstand (16, 60), umfassend ein fluorhaltiges Mittel zur Modifizierung einer Oberfläche eines Halbleiterwafers, umfassend: (a) einen texturierten, dreidimensionalen Schleifverbund (26, 61) umfassend mehrere in einem Bindemittel (30, 65) fixierte und dispergiere Schleifteilchen (28, 64), wodurch sich eine freiliegende Hauptoberfläche (17, 66) eines fixierten Schleifgegenstandes (16, 60) ergibt; (b) mindestens ein mit dem Bindemittel (30, 65) vermischtes fluorhaltiges Mittel; sowie (c) einen sich mit dem Schleifverbund (26, 61) deckenden Träger (22, 62).
Gegenstand nach Anspruch 1, wobei mindestens ein fluorhaltiges Mittel aus der Reihe fluorhaltige Acrylate, fluorhaltige Methacrylate, fluorhaltige Epoxidharze, fluorhaltige Silane, fluorhaltige Isocyanate, fluorhaltige Carbonsäuren sowie deren Salze und Amide, fluorhaltige Phosphorsäuren sowie deren Salze und Amide, fluorhaltige Sulfonsäuren sowie deren Salze und Amide, fluorhaltige Phosphorsäureester, fluorhaltige Alkohole, fluorhaltige Polyetheröle, fluorhaltige Alkanwachse, fluorhaltige Ether, fluorhaltige Ester, fluorhaltige Urethane, fluorhaltige Amide, fluorhaltige Thermoplaste, fluorhaltige thermoplastische Copolymere sowie fluorhaltige Elastomere ausgewählt ist.
Schleifaufbau, umfassend: (a) einen fixierten Schleifgegenstand (16, 60) nach Anspruch 1 oder 2; (b) mindestens ein elastisches, sich im allgemeinen mit dem fixierten Schleifgegenstand (16, 60) deckendes Element (14); sowie (c) mindestens ein starres, sich im allgemeinen mit dem elastischen Element (14) und dem fixierten Schleifgegenstand (16, 60) deckendes und zwischen diesen angeordnetes Element (12), wobei das starre Element einen höheren Young'schen Modul aufweist als das elastische Element.
Verfahren zur Modifizierung einer freiliegenden Oberfläche eines Halbleiterwafers, umfassend die Schritte: (a) Inkontaktbringen der Oberfläche mit einem fixierten Schleifgegenstand (16, 60) nach einem der Ansprüche 1–2; und (b) Bewegen des Wafers und des fixierten Schleifgegenstandes (16, 60) relativ zueinander, um die Oberfläche des Wafers zu modifizieren.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Oberfläche des Wafers Metall umfasst.
Verfahren zur Herstellung eines ein fluorhaltiges Mittel umfassenden fixierten Schleifgegenstandes (16, 60), umfassend die Schritte: (a) Mischen mindestens eines fluorhaltigen Mittels mit einer Bindemittelvorstufe und wahlweise mit mindestens einer weiteren Komponente eines Schleifverbundes (26, 61); sowie (b) Befestigen eines Trägers (22, 62) an dem Schleifverbund (26, 61), wobei der fixierte Schleifgegenstand (16, 60) zum Einsatz in einem Halbleiterwaferoberflächenmodifizierungsverfahren vorgesehen ist.
Fixierter Schleifgegenstand (16, 60) nach Anspruch 1 oder 2, wobei es sich bei dem fixierten Schleifgegenstand um einen beschichteten Schleifgegenstand handelt.
Verwendung eines Schleifgegenstandes gemäß den Ansprüchen 1, 2 oder 7 zur Modifizierung einer Oberfläche eines Halbleiterwafers.
Verwendung eines Schleifaufbaus gemäß Anspruch 3 zur Modifizierung eines Halbleiterwafers.