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Die
Erfindung betrifft Polierkissen und bezieht sich insbesondere auf
Polierkissen zum Polieren von Materialien, wie zum Beispiel Halbleitersiliziumwafer,
auf einen hohen Glättegrad.
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Mit
der Miniaturisierung von integrierten Schaltungen (LSI) entstand
das Erfordernis, die Oberflächen
von Halbleitersiliziumwafern auf einen hohen Glättegrad zu polieren. Ein solches
Polieren wird üblicherweise
durch chemisch-mechanisches Polieren (CMP) unter Verwendung einer
derartigen Oberflächenpoliervorrichtung
ausgeführt,
die zum Beispiel in der 13 gezeigt
ist. Die Oberflächenpoliervorrichtung
von der 13 hat einen
Drehtisch 2 mit einem Polierkissen 1, das darauf
ausgebreitet und fixiert ist, einen Oberseitenring 4, der über dem Drehtisch 2 installiert
und in der Vertikalrichtung beweglich ist, um ein zu polierendes
Werkstück 3 zu halten,
wie einen Halbleitersiliziumwafer, und eine Polierlösungsdüse 6,
die ausgelegt ist, um auf das Polierkissen 1 eine Polierlösung (Brei) 5 mit
abrasiven Körnern,
wie SiO2 und Al2O3, die darin suspendiert sind, zuzuführen. Im
Betrieb drehen sich der Drehtisch 2 und der Oberseitenring 4 unabhängig voneinander,
wobei die Polierlösung 5 von
der Polierlösungsdüse 6 auf
das Polierkissen 1 zugeführt wird und wobei der Oberseitenring 4 die
zu polierende Oberfläche
(die untere Oberfläche 3a des
Werkstüc kes 3)
gegen die obere Oberfläche
(die Polieroberfläche 1a)
des Polierkissens 1 presst. Auf diese Weise wird die Werkstückoberseite 3a auf
einen hohen Glättegrad
(spiegelnde Oberfläche)
poliert, wobei die Polierlösung 5 zwischen
der zu polierenden Werkstückoberfläche 3a und
der Polierkissenoberfläche 1a angeordnet
ist.
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Unter
bekannten Beispielen von geeigneten Polierkissen 1 gibt
es jene, die aus unverwobenen Stoffen mit zufällig angeordneten Polyesterfasern, die
teilweise mit Polyurethanharz imprägniert und gehärtet sind,
gebildet sind, und jene, die aus einer Schaumstrukturschicht des
Urethantyps hergestellt sind, wie einer Schaumstruktur-(poröse)Polyurethanschicht.
Solche Arten des Kissens 1, die in der Struktur mit vielen
feinen Poren porös
sind, die in der Polierkissenoberfläche 1a verteilt sind,
zeigen exzellente Poliercharakteristika. Die Poren sind verantwortlich
für ein
verbessertes Aufnehmen der Polierlösung 5 an der Polierkissenoberfläche 1a.
Die Poren wirken auch, um das Werkstück 3 am Festhaften
an der Polierkissenoberfläche 1a zu
hindern.
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Das
Problem bei solchen porös
strukturierten Polierkissen 1 des Standes der Technik ist,
dass die Poren, die in der Oberflächenschicht des Kissens 1 gebildet
sind, einschließlich
der Polierkissenoberfläche 1a,
in der Größe variieren
und in Position und Anordnung (Porenanordnungsmuster, d. h. Positionsbeziehung
zwischen den Poren) unregelmäßig sind.
Dies trägt
zu einer verringerten Polierrate, erhöhter Ungleichmäßigkeit
im Polierwert bei derselben zu polierenden Werkstückoberfläche (die
Oberfläche
des Wafers), einem fehlerhaften Polieren oder einer beschädigten Oberfläche und ähnlichem
bei. Wegen solchen ungleichmäßigen unregelmäßigen oder
gestreuten Polierleistungen ist es schwierig, eine gute polierte
Oberfläche
zu erhalten.
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Zur
weiteren Darstellung bewegt sich der Bereich 1b der Polierkissenoberfläche 1a,
womit die zu polierende Werkstücko berfläche 3a in
Kontakt kommt (Werkstückkontaktbereich 1b),
wie sich der Drehtisch 2 und der Oberseitenring 4 drehen.
Wenn die Polierkissenoberfläche
hinsichtlich Porengröße und Porenanordnungsmuster
unregelmäßig ist,
dann ändert
sich der Werkstückkontaktbereich 1b der
Polierkissenoberfläche 1a in
der Porenformation (Anzahl der Poren, Größe, Muster, etc.), wenn sie
sich bewegt. Ferner ändert
sich die Porenformation der Polierkissenoberfläche 1a in jedem Moment
gemäß der Abnahme
der Dicke des Kissens, so wie das Polieren fortschreitet. Zum Beispiel
werden, so wie die Polierkissenoberfläche mit dem Fortgang des Polierprozesses
verschleißt,
einige flache Poren verschwinden, während andere Poren unter der
Oberfläche
herauskommen werden. Auf diese Weise ändert sich die Polierkissenoberfläche 1a hinsichtlich
der Porenanzahl, -größe und -muster.
Es ist also zu befürchten,
dass eine Polierkissenoberfläche,
die mit flachen Poren besetzt ist (einschließlich Poren, die durch Verschleiß der Kissenoberfläche abgeflacht sind),
ein fehlerhaftes Polieren verursachen könnte (was zu einer beschädigten polierten
Oberfläche führt), da
abrasive Körner
oder Polierstaub, die/der in den flachen Poren, zurückgehalten
und gesammelt wurde(n) in den flachen Poren, die Polierwerkstückoberfläche 3a lokal
tief schaben könnten.
Somit zeigten Polierkissen des Standes der Technik, die aus ungewebten
Stoffen, Urethantyp-Schaumstrukturschicht, etc. gebildet sind, das
Problem, dass sie sich mit Fortgang des Polierprozesses hinsichtlich
Poliercharakteristika des Kissen-Werkstück-Kontaktbereiches 1b verändern, wie
Aufnahme von Polierlösung, Polierrate
und Ungleichmäßigkeit.
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Die
WO 98/14304 offenbart ein Polierkissen mit jeweils rohrartigen oder
massivstabähnlichen
Polierelementen, die in eine Trägermatrix
eingebettet sind, die ein Element von dem Benachbarten separiert.
Das Matrixmaterial und daher der Raum zwischen den Polierelementen
ist für
das Polierfluid undurchlässig.
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Es
ist ein Ziel der Erfindung, ein neues Polierkissen bereitzustellen.
Insbesondere ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Polierkissen
bereitzustellen, das die Oberfläche
von Werkstücken,
wie zum Beispiel Halbleitersiliziumwafern, mit befriedigenden Ergebnissen
ohne solche Probleme poliert, wie sie bei dem Stand der Technik
auftreten.
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Gemäß der Erfindung
wird daher ein Polierkissen geschaffen, wie es im Anspruch 1 oder
Anspruch 2 unten beansprucht ist.
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Das
Polierkissen der vorliegenden Erfindung enthält somit eine Zusammensetzung
von länglichen Harzpolierelementen,
welche Elemente rohrartig oder massiv sind, einen winzigen Durchmesser
haben und untrennbar miteinander verbunden sind, Außenumfangsoberfläche an Außenumfangsoberfläche, so
dass die Axialrichtungsendflächen
der Elemente auf einer Ebene an einem Ende der Elemente ausgerichtet
sind, um eine Plattenstruktur mit regelmäßig positionierten und angeordneten
und dadurch in der Axialrichtung hindurchgehenden Poren zu bilden.
Bei einigen Ausführungsbeispielen
können
die axialen Endflächen
an beiden Enden der Elemente auf einer jeweiligen Ebene ausgerichtet
sein. Entsprechend der Verwendung hierin bedeutet der Ausdruck "Axialrichtung" die Längsrichtung
der Polierelemente und ist ein Konzept, das identisch mit der Dickenrichtung
des Polierkissens ist. Der Ausdruck "Außenumfangsoberfläche", wie er hierin verwendet wird,
bezeichnet den Außenoberflächenteil
des Polierelements mit Ausnahme der Axialrichtungsendflächen.
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Die
Elemente können
massive, stabähnliche,
säulenartige
Elemente enthalten, welche Elemente in einer solchen Weise zusammengefügt sind, um
Lücken
zu bilden, die in der Axialrichtung (Dickenrichtung des Polierkissens)
zwischen den Außenumfangsorberflächen der
Elemente verlaufen. Wenn die Elemente zum Beispiel massiv säulenartig in
der Form sind, werden sie mit Außenumfangsoberflächen in
linearem Kontakt miteinander zusammengebracht, wobei die Kontaktlinie
in der Axialrichtung verläuft.
Die Elemente werden miteinander verbunden, wobei die Kontaktbereiche
alleine miteinander verbunden werden, um Lücken zwischen den Außenumfangsoberflächen zu
bilden, welche Lücken
voneinander durch die Verbindungslinien (linearen Kontaktteile)
isoliert sind. Die Lücken
dienen als die Polierkissenporen.
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Bei
einigen Ausführungsbeispielen
können die
Elemente hohle Elemente enthalten, die an wenigstens einem Ende
offen sind. Vorzugsweise sind die Elemente rohrartig. Die Elemente
können
miteinander entweder in einer solchen Weise, um Lücken zu
bilden, wie oben beschrieben ist, oder um solche Lücken zwischen
den Außenumfangsoberflächen nicht
zu bilden, verbunden sein. Im ersteren Fall sind die Poren in jenen
Kissen die Löcher
der jeweiligen Elemente und zusätzlich
die Lücken,
die zwischen den Elementen gebildet sind. Im letzteren Fall sind die
Poren nur die Zentrallöcher.
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Die
Außenumfangsoberflächen können miteinander
durch thermische Fusion oder mit einem Adhäsiv verbunden sein. Das Polierkissen
der vorliegenden Erfindung kann auch erforderlichenfalls an eine
Basis angebunden sein. Die Basis kann aus Stoffen, wie zum Beispiel
ungewebten Stoffen, etc. bestehen. Das heißt, dass das Polierkissen eine Mehrzahl
von Schichten in der Dickenrichtung aufeinander angeordnet enthält, wobei
die Oberflächenschicht
aus der Plattenstruktur gebildet ist, die eine große Anzahl
von rohrartigen oder säulenartigen Harzpolierelementen
enthält,
die miteinander verbunden sind, um ein Stück zu bilden.
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Nachfolgend
erfolgt eine Beschreibung lediglich exemplarisch unter Bezugnahme
auf die begleitenden Zeichnungen von Ausführungsbeispielen der vorliegenden
Erfindung.
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In
den Zeichnungen:
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1 ist eine Draufsicht eines
Polierkissens gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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2 ist eine vergrößerte Ansicht
des Kernteils von 1.
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3 ist eine vertikale Schnittansicht
des Kernteils längs
der Linie III-III in der 1.
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4 ist eine vertikale Schnittansicht
des Kernteils längs
der Linie IV-IV in der 1.
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5 ist eine Draufsicht eines
Polierkissens gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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6 ist eine vergrößerte Ansicht
des Kernteils von 5.
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7 ist eine vertikale Schnittansicht
des Kernteils längs
der Linie III-III in der 5.
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8 ist eine vertikale Schnittansicht
des Kernteils längs
der Linie IV-IV in der 5.
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9 ist eine Draufsicht einer
Variation des Polierkissens.
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10 ist eine Draufsicht einer
anderen Variation des Polierkissens.
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11 ist eine Draufsicht noch
einer anderen Variation des Polierkissens.
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12 ist eine perspektivische
Darstellung eines Polierkissens oder einer Plattenstruktur, die
geschnitten ist.
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13 ist eine Seitenansicht
einer typischen Oberflächenpoliervorrichtung,
bei welcher das Polierkissen montiert sein kann.
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Beispiel 1
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Die 1 bis 4 zeigen ein erstes Polierkissen 1 zum
chemisch-mechanischen Polieren (CMP) gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Dies ist ein Beispiel der Anwendung
der vorliegenden Erfindung auf ein Polierkissen, das ausgebreitet
und fixiert sein kann auf einem Drehtisch 2 (entweder direkt
an dem Drehtisch 2 oder an die Oberseite einer Oberflächenplatte
angebunden, die an den Tisch 2 montiert ist) einer Oberflächenpoliervorrichtung,
wie zum Beispiel der Vorrichtung, die in der 13 gezeigt ist.
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Das
erste Polierkissen 11 ist aus einer
großen
Anzahl von Harzpolierelementen 11 gebildet, die alle rohrartig
mit einem winzigen Durchmesser untrennbar miteinander verbunden
sind, Außenumfangsoberfläche an Außenumfangsoberfläche, wobei die
Axialrichtungsrohrendflächen
auf einer Ebene ausgerichtet sind, um eine Plattenstruktur 10 mit
Poren 12, 13 zu bilden, die regelmäßig positioniert
und angeordnet sind und durch die Platte in der Dickenrichtung oder
der Axialrichtung der Elemente hindurch gehen. Diese Plattenstruktur 10 kann
an den Drehtisch 2 oder an die Oberseite einer Oberflächenplatte
angebunden sein, die auf dem Tisch 2 der Oberflächenpoliervorrichtung
montiert sein kann. Mit einer solchen Anordnung kann ein zu polierendes Werkstück 3,
wie zum Beispiel ein Halbleitersiliziumwafer, mit befriedigenden
Ergebnissen an der Oberfläche
poliert werden.
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Die
Polierelemente 11 sind zylindrische ultrafeine Rohre oder
hohle Fasern mit einem Durchmesser und einer Länge in der Axialrichtung jeweils
identisch. Die Polierelemente 11 bestehen aus solchen Materialien,
wie Fluororesin oder einem Polymerkunststoff (z. B. Polypropylen-,
Polyethylen-, Polyacetal-Urethantyp-Kunststoff).
Die Wahl des Materials erfolgt entsprechend den Polierbedingungen,
wie den Eigenschaften des Werkstückes 3 und
der Polierlösung 5,
der Härte,
die von der Polierkissenoberfläche
verlangt wird, und ähnlichem.
Wenn die Polierlösung
korrosiv ist, wie zum Beispiel Säure,
dann wird ein korrosionsbeständiges
Material, wie Fluororesin, verwendet. Die Länge des Polierelements 11 ist
in Abhängigkeit
von der erforderlichen Dicke des Kissens 11 eingestellt,
aber allgemein ist die Länge ungefähr 1 bis
15 mm.
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Die
Polierelemente 11 sind zu einem Stück zusammengebunden, wobei
die Axialrichtungsröhrenendflächen auf
einer Ebene ausgerichtet sind, und wobei jedes Polierelement 11 in
Linearkontakt mit sechs umgebenden Polierelementen 11 in
einem Zickzack- oder versetzten Muster gebracht ist, wie in der 1 gezeigt ist. Die Polierelemente 11 sind
an linearen Kontaktbereichen nur durch thermische Fusion oder mit
einem Adhäsiv
verbunden, um eine Plattenstruktur 10 bilden. Die Plattenstruktur 10 hat somit
Lücken 13,
die voneinander durch die Verbindungsbereiche 14 isoliert
und zwischen den Außenumfangsoberflächen ausgebildet
sind, wobei die Oberfläche
der Plattenstruktur 10 mit den Axialrichtungsröhrenendflächen gebildet
ist.
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Das
erste Kissen 1z, das eine solche Plattenstruktur 10 enthält, hat
eine Polierkissenoberfläche 1a,
die mit den Axialröhrenendflächen der
Polierelemente 11 gebildet ist, wobei ein Porenanordnungsmuster
mit zwei Arten von Poren 12, 13 durch die Plattenstruktur 10 in
der Axialrichtung verläuft
und sie regelmäßig über die
Oberfläche
positioniert und angeordnet sind. Die ersten Poren 12 sind
Poren in den Mitten der rohrartigen Polierelemente 11,
während die
zweiten Poren 13 Lücken
sind, die zwischen den Außenumfangsoberflächen gebildet
und voneinander durch Verbindungsbereiche 14 separiert
sind. Jene Poren sind auch in einem regelmäßigen Muster angeordnet. Es
ist auch zu beachten, dass die ersten Poren 12 alle dieselbe
Querschnittsform haben und von einer Endfläche zur anderen in der Dickenrichtung
oder der Axialrichtung verlaufen. Das gilt auch für die zweiten
Poren 13. In anderen Worten ist die Porenformation (Anzahl,
Größe, Anordnung,
etc. von ersten Poren 12 und zweiten Poren 13)
identisch, wie bei jeglichem Quer schnitt einschließlich der
Polierkissenoberfläche 1a zu
sehen ist.
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Der
Innendurchmesser (Porengröße) und die
Wanddicke des Polierelements 11 bestimmen die Haltekapazität des Kissens
für die
Polierlösung 5 (Kapazität der ersten
Pore 12), die Polierleistung der Polierkissenoberfläche 1a,
etc., und sind geeignet gemäß den Polierbedingungen
eingestellt. Aus den folgenden Gründen ist der Innendurchmesser
vorzugsweise 0,02 bis 3 mm und die Wanddicke 0,5 bis 2 mm.
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Wenn
der Innendurchmesser des Polierelements 11 geringer als
0,02 mm ist, kann der Kontaktbereich zwischen dem Polierelement 11 und
dem zu polierendem Werkstück 3 größer als
erforderlich sein, wodurch verfehlt wird, die erforderliche Polierlösungshaltekapazität aufrecht
zu erhalten. Als ein Ergebnis kann sich der Kontaktbereich zwischen
dem Polierelement 11 und dem Werkstück 3 in den Zustand
von Grenzlubrikation verändern,
was es schwierig macht, die Werkstückoberfläche 3a auf eine gewünschte Oberflächenrauhigkeit
zu polieren. Wenn andererseits der Innendurchmesser des Polierelements 11 3
mm übersteigt,
kann die Haltekapazität
des Kissens, die durch die ersten Poren 12 bereitgestellt
wird, größer als
erforderlich sein, was den Kontaktbereich zwischen dem Polierelement 11 und dem
Werkstück 3 in
einen Zustand einer Fluidfilmlubrikation überführen kann. In einem solchen
Zustand einer Fluidfilmlubrikation könnte das Polierkissen, das
mit einem dünnen Überzug der
Polierlösung überzogen
ist, winzige Vorsprünge
an der Werkstückoberfläche 3a herausschneiden,
könnte
aber große Vorsprünge, wie
Wellen auf der Werkstückoberfläche 3a,
nicht befriedigend entfernen, wodurch ein Polieren der Werkstückoberfläche 3a auf
eine gewünschte Ebenheit
verfehlt wird.
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Ähnlich sind
die zweiten Poren 13, die die Polierlösung zusammen mit den ersten
Poren 12 halten, in demselben Querschnittsflächengrößenbereich eingestellt,
wie die erste Pore 12 in dem Polierelement 11,
d. h. die Querschnittsfläche,
die äquiva lent zu
jener der ersten Pore 12 mit einem Innendurchmesser von
0,02 bis 3 mm ist.
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Wenn
die Wanddicke jedes Polierelements 11 geringer als 0,5
mm ist, kann ferner die lokale Druckkraft, die auf die Werkstückoberfläche 3a aufgebracht
wird, höher
als erforderlich werden, was es schwierig macht, die Werkstückoberfläche 3a gleichmäßig zu polieren.
Bei einer Polierelementwanddicke von mehr als 2 mm kann andererseits
die Gesamtsteifigkeit des Kissens mehr als erforderlich ansteigen,
was ein glattes Polieren der Werkstückoberfläche 2a behindern kann.
Mit einem solchen Polierkissen 1 kann es unmöglich sein,
die Werkstückoberfläche 3a auf
einen hohen Glättegrad
fertig zu stellen.
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Die
Anzahl von Polierelementen 11, die die Plattenstruktur 10 bilden,
ist auf 200 bis 1.000.000 in Abhängigkeit
von solchen Faktoren eingestellt, wie den Elementdurchmesser und
der Größe des ersten Kissens 11 . Die Form der Plattenstruktur 10 kann
in Abhängigkeit
vom Typ des Drehtisches 2 oder der Oberflächenplatte,
an welcher das erste Kissen 11 aufgespannt
und fixiert ist, gewählt
werden, ist aber allgemein hexagonal oder kreisartig. Bei dem gegenwärtigen Beispiel
ist eine hexagonale Form angenommen, wie in der 1 gezeigt ist.
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Das
erste Kissen 11 ist somit gleichmäßig bei der
Porenformation in der Polierkissenoberfläche 1a des Kissens 11 und in jeglicher Querschnittsseite
darunter ausgebildet und ist regelmäßig beim Porenanordnungsmuster.
Mit dem Kissen 11 ist es daher
möglich,
ein Polieren mit befriedigenden Ergebnissen auszuführen, ohne
solche Probleme, wie Abfälle
bei der Polierrate, eine ungleichmäßig polierte Menge in der Werkstückoberfläche (Wafer)
oder beschädigte polierte
Oberflächen.
Es wird im wesentlichen keine Änderung
in der Porenformation (Porenanzahl, -größe, -muster, etc.) geben, selbst
wenn der Werkstückkontaktbereich 1b auf
der Polierkissenoberfläche 1a, das
ist der Bereich auf der Polierkissenoberfläche 1a, mit welchem
die Polierwerkstückoberfläche 3a in Kontakt
kommt, sich bewegt, wie sich der Drehtisch 2 und der Oberseitenring 4 drehen,
da die Poren 12, 13 in der Polierkissenoberfläche 1a gleichmäßig sind und
regelmäßig angeordnet
und positioniert sind. Indem sie bei jeder Querschnittsseite, die
die Polierkissenoberfläche 1a enthält, identisch
ist, wird die Porenformation gleichmäßig und unverändert bleiben, wenn
das Kissen als ein Ergebnis eines Konditionierens oder Polierens
verschleißt
und in der Dicke abnimmt. Das Polierkissen der vorliegenden Erfindung wird
die Werkstückoberfläche 3a weniger
wahrscheinlich beschädigen
und kann eine gleichmäßig polierte
Oberfläche
im Vergleich zu Kissen des Standes der Technik erzeugen, die flache
Poren haben, da die Poren 12, 13 in den Kissen
der vorliegenden Erfindung Durchgangsporen sind, die durch die Platte 10 in
der Kissendickenrichtung ausgebildet sind.
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Es
ist erforderlich, sicherzustellen, dass die Polierkissenoberfläche 1a physikalische
und chemische Eigenschaften gemäß den Polierbedingungen hat,
wie die Eigenschaften des Werkstückes 3,
der Polierlösung 5 und ähnliches.
Solche Anforderungen können
durch Wählen
eines geeigneten Materials für das
Polierelement 11 leicht erfüllt werden. Die Polierkissenoberfläche 1a ändert sich
in physikalischen und chemischen Eigenschaften nicht, wenn die Kissenoberfläche aufgebraucht
wird.
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Somit
durchlaufen die Polierkissenoberfläche 1a und der Werkstückkontaktbereich 1b auf
der Polierkissenoberfläche 1a im
wesentlichen keine Änderungen
in der Kapazität
des Haltens der Polierlösung,
Polierrate und Gleichförmigkeit,
etc. mit dem Fortschreiten des Polierprozesses. Das heißt, es werden
im wesentlichen keine Ungleichmäßigkeiten in
der Polierleistung auftreten. Zusätzlich ist es, da die Poliercharakteristika
auf einem festen Niveau gehalten werden können, möglich, den Polierprozess auf
der Basis solcher limitierter Faktoren, wie Polierzeit, genau zu
steuern. Auf diese Weise ist es möglich, ein optimales Polieren
bereitzustellen, das die Erfordernisse erfüllt, die dem Werkstück 3 auferlegt sind.
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Beispiel 2
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Die 5 bis 8 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Bei diesem Beispiel ist, wie bei dem
ersten Ausführungsbeispiel,
die vorliegende Erfindung auf ein Polierkissen 1 angewandt,
das ausgebreitet und fixiert werden kann auf einem Drehtisch 2 (entweder
direkt angebunden an dem Drehtisch 2 oder an der Oberseite
einer Oberflächenplatte,
die an dem Tisch 2 montiert ist) einer Oberflächenpoliervorrichtung,
wie der Vorrichtung, die in der 13 gezeigt
ist.
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Das
zweite Polierkissen 12 des zweiten
Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung enthält eine
größere Anzahl
von Harzpolierelementen 20, die alle massiv stabähnlich,
säulenartig
in der Form, mit einem winzigen Durchmesser, untrennbar miteinander
verbunden sind, Außenumfangsoberfläche an Außenumfangsoberfläche, wobei
die Axialrichtungsstabendflächen
auf einer Ebene ausgerichtet sind, um eine Plattenstruktur 20 in
einer solchen Weise zu bilden, dass Lücken zwischen den Außenumfangsoberflächen gebildet
sind, welche Lücken
Poren 23 bilden, die in der Axialrichtung verlaufen, wie
in den 5 bis 8 gezeigt ist. Die Poren 23 sind
regelmäßig positioniert
und angeordnet. Diese Plattenstruktur 20 kann an den Drehtisch 2 oder
an die Oberseite einer Oberflächenplatte 20 angebunden
sein, die an dem Tisch 2 der Oberflächenpoliervorrichtung montiert
ist. Bei einer solchen Anordnung kann ein Werkstück 3, wie zum Beispiel
ein Halbleitersiliziumwafer, an der Oberfläche mit befriedigenden Ergebnissen
poliert werden.
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Die
Polierelemente 21 sind massiv stabartige, säulenartige
Fasern oder Linearkörper,
alle mit demselben Durchmesser und derselben Länge in der Axialrichtung. Solche
Polierelemente bestehen aus solchen Materialien, wie Fluororesin
oder einem Polymerkunststoff (wie Polypropylen-, Polyethylen-, Polyacetal-Urethantyp-Kunststoffe).
Die Materialien können
gemäß den Polierbedingungen
ausgewählt werden,
wie den Eigenschaften des Werkstückes 3 und
der Polierlösung 5.
Der Außendurchmesser
je des Polierelements 21 ist genau gemäß den Polierbedingungen eingestellt.
Allgemein ist der Außendurchmesser
vorzugsweise 0,5 bis 3 mm aus demselben Grund, dass die Wanddicke
des rohrartigen Polierelements 11 vom Beispiel 1 auf 0,5
bis 2 mm eingestellt ist. Die Länge
des Polierelements 21 ist allgemein vorzugsweise auf 1
bis 5 mm eingestellt in Abhängigkeit
von solchen Faktoren wie der Dicke des zweiten Kissens 12 , wie in dem Fall des vorerwähnten Polierelements 11.
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Die
Polierelemente 21 sind zu einem Stück verbunden, wobei die Axialrichtungsendflächen der Elemente 21 auf
einer Ebene ausgerichtet sind, und wobei jedes Polierelement 21 in
linearen Kontakt, Außenumfangsoberfläche an Außenumfangsoberfläche, mit
sechs umgebenen Polierelementen 21 gebracht ist, wodurch
ein versetztes Zickzackmuster gebildet ist, wie in den 5 bis 8 gezeigt ist. Das heißt, dass
die Polierelemente 21 miteinander an linearen Kontaktbereichen
nur durch thermische Fusion oder mit einem Adhäsiv zu einer Plattenstruktur 20 verbunden
sind. Die Plattenstruktur 20 hat Lücken 23, die zwischen
den Außenumfangsoberflächen gebildet
und voneinander durch die Verbindungsbereiche 24 isoliert
sind, wobei die Vorderoberfläche
der Struktur 24 mit den axialen Endseiten des Elements 21 gebildet
ist.
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Das
zweite Kissen 12 , das eine solche
Plattenstruktur 20 enthält,
hat eine Polierkissenoberfläche 1a,
die von den axialen Endseiten der Polierelemente 21 mit
einem Porenanordnungsmuster gebildet ist, in welchem Poren 23 einer
Art in der Axialrichtung hindurchgehen und regelmäßig über die
Oberfläche
angeordnet sind. Die Poren 23 sind Lücken, die zwischen den Außenumfangsoberflächen der Elemente
gebildet sind, und sind voneinander durch verbundene Linearbereiche
partitioniert. Die Poren sind positioniert und angeordnet in der
Polierkissenoberfläche 1a in
einem regelmäßigen Muster.
Es ist auch zu beachten, dass die Poren 23 jeweils denselben
Querschnitt haben und von einer Endseite zu der anderen in der Dickenrichtung
oder der Axialrichtung verlaufen. In anderen Worten ist die Porenformation (Anzahl,
Größe, Anordnung
etc.) der Poren 23 identisch bei jeglichem Querschnitt,
einschließlich
der Polierkissenoberfläche 1a.
In diesem Zusammenhang ist es bevorzugt, dass die Größe der Poren 23 äquivalent
zu jener der Poren 12, 13 in dem ersten Polierkissen 11 des Beispiels 1 aus demselben
Grund ist, wie jener, für
welchen der Innendurchmesser des vorerwähnten Polierelements 11 eingestellt
wurde.
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Die
Anzahl von Polierelementen 21, die die Plattenstruktur 20 bilden,
ist auf ungefähr
200 bis 1.000.000 in Abhängigkeit
von solchen Faktoren eingestellt, wie dem Elementdurchmesser und
der Größe des zweiten
Kissens 12 . Die Größe der Plattenstruktur 20 kann
in Abhängigkeit
von der Form des Drehtisches 2 oder der Oberflächenplatte,
an welchem/welcher das zweite Kissen 12 vorgesehen
ist, ausgebreitet und fixiert zu werden, ausgewählt werden, ist aber allgemein
hexagonal oder kreisartig. Bei dem vorliegenden Beispiel ist ein
hexagonale Form angenommen, wie in der 5 gezeigt ist.
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Wie
das erste Kissen 11 ist das somit
geformte zweite Kissen 12 im wesentlichen
gleichmäßig in der
Porenformation in der Oberflächenschicht,
die die Polierkissenoberfläche 1a des
Kissens 12 enthält, und ist regelmäßig im Porenanordnungsmuster.
Mit diesem Kissen 12 ist es daher
möglich,
ein Polieren mit befriedigenden Ergebnissen auszuführen, ohne derartige
Probleme, wie verringerte Polierraten, ungleichmäßig polierte Mengen in der
Werkstückoberfläche (Wafer)
oder beschädigte
polierte Oberflächen.
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Die
Polierelemente 11; 21, die das erste Kissen 11 oder das zweite Kissen 12 bilden, können zum Beispiel in jeglicher
Weise, Außenumfangsoberfläche an Außenumfangsoberfläche, verbunden
sein. Die Polierelemente 11; 21 können zu
einem Stück,
jedes Polierelement 11; 21 in linearem Kontakt
mit vier umgebenden Polierelemten 11; 21 in einem
Karomuster verbunden sein, wie in den 9 und 10 gezeigt ist. Das Polierelement 11; 21 kann
jegliche Querschnittsform haben und ist insbeson dere nicht auf eine
rohrartige Form oder eine säulenartige
Form beschränkt,
die kreisartig im Querschnitt ist, außer, dass säulenartige Polierelemente 21 mit
speziellen Querschnittsformen, die zu einem Stück in einer solchen Weise miteinander
verbunden werden können, dass
keine durchgehenden Lücken
in der Axialrichtung zwischen den Außenumfangsoberflächen gebildet
sind, ausgeschlossen sind. Ein Beispiel einer solchen ausgeschlossenen
Konfiguration ist eine Plattenstruktur 20, die durch Zusammensetzen
von hexagonalen, säulenartigen,
massiven, stabartigen Polierelementen 21 in einem Honigwabenmuster
gebildet ist, das keine Durchgangsporen 23 in der Axialrichtung
bildet. Andererseits werden, wenn hexagonale rohrartige Polierelemente 11 miteinander
zu einer Plattenstruktur 10 in einem Honigwabenmuster mit
keinen Lücken,
die zwischen den Außenumfangsoberflächen gebildet
sind, verbunden sind, zum Beispiel die Mittelporen in den Elementen 11 offen gelassen,
um erste Poren 12 zu bilden.
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Die
Verbindungsstärke,
mit welcher die Außenumfangsoberflächen verbunden
werden, ist ausreichend, wenn das Verbinden gerade so stark ist, dass
sich die Polierelemente 11; 21 während des
Polierens nicht voneinander lösen.
Zum Beispiel ist es akzeptabel, wenn die linearen Kontaktbereiche 14; 24 teilweise
verbunden sind, statt über
die gesamte Linie von einer Endseite zu der anderen durch thermische
Fusion verbunden zu sein. Auch können
Plattenstrukturen 10; 20 mit einer Mehrzahl von
verschiedenen Arten von Polierelementen mit unterschiedlichen Querschnitten
oder Endseiten gebildet werden, so lange eine oder mehrere Arten
von Poren 12, 13, 23 in jenen Polierelementen
gebildet und regelmäßig angeordnet
sind. In einem solchen Fall können
erforderlichenfalls Polierelemente aus verschiedenen Materialien
verwendet werden.
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Bei
den vorhergehenden Beispielen ist das erste Kissen 11 oder das zweite Kissen 12 durch Binden und Verbinden einer großen Anzahl
von Polierelementen 11; 21 miteinander zu einer
Plattenstruktur 10; 20 ausgebildet. Eine Mehrzahl
von solchen Plattenstrukturen 10; 20 kann auch
auf derselben Ebene Seite an Seite angeordnet und verbunden sein,
um das Kissen zu bilden. Die 10 zeigt
ein Beispiel, bei welchem eine Mehrzahl von Plattenstrukturen 10; 20 von
denen jede durch Verbinden von Polierelementen 11; 21 zu
einem Hexagon gebildet ist, durch thermische Fusion zu einem Stück in einem
Honigwabenmuster verbunden sind. Auf diese Weise ist es möglich, die
Anzahl von Bestandteilselementen für jede Plattenstruktur 10; 20 (herab
bis zu einem Bereich 10 bis 10.000) zu verringern. Dieses Verfahren ist
einfacher als ein Kissen 11 ; 12 mit einer Plattenstruktur 10; 20 zu
bilden. Ein großes
Polierkissen ist auf diese Weise leichter herzustellen. In diesem
Fall können
auch Plattenstrukturen 10; 20 von verschiedenen
Materialien oder Aufbauten (Porenformation, etc.) miteinander zu
einem Stück
verbunden werden, falls es erforderlich ist.
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Bei
den vorhergehenden Beispielen sind die Plattenstrukturen 10; 20 durch
miteinander Verbinden von Polierelementen gebildet, deren Länge gleich
der Dicke davon ist. Die Plattenstrukturen 10; 20 können auch
auf andere Weise hergestellt werden: Wie in der 11 gezeigt ist, werden Polierelemente 11' (von einer
großen
Länge,
die in der Form dieselben wie die Polierelemente 11 mit
Ausnahme der Länge
sind) oder 21' (von
einer großen
Länge, die
in der Form dieselben wie die Polierelemente 21 mit Ausnahme
der Länge
sind) miteinander zu einem Stück
oder einer stabförmigen,
säulenartigen
Struktur 1' in
derselben Weise wie beim Herstellen der Plattenstrukturen 10; 20 verbunden.
Die stabförmige Struktur 10', die somit
gebildet ist, eine hexagonale Struktur zum Beispiel, kann auf eine
gewünschte
Dicke geschnitten werden, um eine Mehrzahl von Plattenstrukturen 10; 20 zu
erhalten. Bei diesem Verfahren ist es möglich, effizient Polierkissen 1 und
Plattenstrukturen 10; 20 in großen Anzahlen
herzustellen. Dieses Verfahren ist sehr geeignet zum Herstellen
eines Polierkissens eines solchen Aufbaus, wie in der 10 gezeigt ist.
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Es
ist auch zu beachten, dass, während
bei den vorhergehenden Beispielen Plattenstrukturen 10; 20 in
einer Einschichtstrukturform verwendet werden, das Polierkissen
aus einer Mehrzahl von Schichten gebildet sein kann, die aufeinander
liegen, mit der Oberflächenschicht,
die aus den Plattenstrukturen 10; 20 gebildet
ist. Zum Beispiel können
das erste Kissen 11 oder das zweite
Kissen 12 aufgebaut sein mit einer
Basis 10'; 20', die aus unverwobenen Stoffen
oder ähnlichem
besteht, überlegt
von Plattenstrukturen 10; 20, die durch Verbinden
einer Mehrzahl von Plattenstrukturen gebildet sind, wie in der 10 gezeigt ist, wie durch
gestrichelte Linien in den 3 und 4 oder 7 und 8 angegeben
ist.
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Wie
oben angegeben ist, ist das Polierkissen der vorliegenden Erfindung
in der Porenformation bei jeglichem Querschnitt, einschließlich der
Kissenoberflächen,
identisch, wobei die Poren in einem regelmäßigen Muster positioniert und
angeordnet sind, und kann es daher die Werkstückoberfläche wie bei CMP polieren, ohne
solche Probleme aufzuwerfen, wie vorher aufgezeigt wurde.