WO1999016578A1 - Chemical and mechanical planishing method and device to carry out said method - Google Patents
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Definitions
- Chemical mechanical polishing is a planarization process that is used in a variety of ways in all semiconductor technology. It is usually carried out in such a way that the substrate to be planarized is arranged above a rotating grinding wheel and rotates in the same or opposite direction of rotation. The substrate to be processed is pressed onto the grinding wheel. Before or during the grinding process, a polishing agent in which polishing grains are suspended is applied to the grinding wheel.
- the polishing agent fulfills two different functions. On the one hand, the active chemical additives contained in the polishing agent lead to a chemical attack on the substrate to be planarized. On the other hand, the
- the method is operated in such a way that the polishing agent is applied to the grinding wheel through the supply tube for polishing agent. Suitable amounts of polish are 50 ml to 500 ml, with 200 ml being preferred.
- the grinding wheel and the wheel carrier are set in rotation, the wheel carrier pressing the semiconductor substrate against the rotating grinding wheel under the action of force.
- the method is operated so that the container is filled with polishing agent.
Abstract
The invention relates to a chemical and mechanical polishing method, whereby a polishing agent comprised of a solution with polishing grains suspended therein is introduced between a substrate to be planished and an abrasive disk moving in relation thereto. The inventive method is characterised in that high frequency sonic, ultrasonic or megasonic waves are conducted into said polishing agent. The invention also relates to a device to carry out said method, comprising one holder for the substrate to be planished and another holder for an abrasive disk. The device is characterised in that it contains one or several supply conductor devices for high frequency sonic, ultrasonic or megasonic waves.
Description
Beschreibungdescription
Verfahren zum chemisch-mechanischen Planarisieren und Vorrichtung zur Durchführung des VerfahrensProcess for chemical-mechanical planarization and device for carrying out the process
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum chemischmechanischen Polieren, bei dem zwischen einem zu planarisie- renden Substrat und einer sich relativ gegenüber dem Substrat bewegenden Schleifscheibe ein Poliermittel zugeführt wird, das aus einer Lösung und in der Lösung suspendierten Polierkörnern besteht .The invention relates to a method for chemical mechanical polishing, in which a polishing agent is supplied between a substrate to be planarized and a grinding wheel which moves relative to the substrate and which consists of a solution and polishing grains suspended in the solution.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, mit einem Halter für das zu planarisie- rende Substrat und einem weiteren Halter für eine Schleifscheibe sowie mit einer Zuführung für Poliermittel.The invention further relates to a device for carrying out the method, with a holder for the substrate to be planarized and a further holder for a grinding wheel and with a feed for polishing agents.
Das chemisch-mechanische Polieren ist ein Planarisierungsverfahren, das in der gesamten Halbleitertechnologie vielfältig eingesetzt wird. Es wird üblicherweise so durchgeführt, daß das zu planarisierende Substrat oberhalb einer sich drehenden Schleifscheibe angeordnet wird, und in gleichem oder entgegengesetztem Drehsinn zu dieser rotiert . Das zu bearbeitende Substrat wird hierbei auf die Schleifscheibe gedrückt. Vor oder während des SchleifVorgangs wird ein Poliermittel, in dem Polierkörner suspendiert sind, auf die Schleifscheibe aufgetragen. Das Poliermittel erfüllt zwei verschiedene Funktionen. Zum einen führen die in dem Poliermittel enthaltenen aktiven chemischen Zusätze zu einem chemischen Angriff auf das zu planarisierende Substrat. Zum anderen wird auf derChemical mechanical polishing is a planarization process that is used in a variety of ways in all semiconductor technology. It is usually carried out in such a way that the substrate to be planarized is arranged above a rotating grinding wheel and rotates in the same or opposite direction of rotation. The substrate to be processed is pressed onto the grinding wheel. Before or during the grinding process, a polishing agent in which polishing grains are suspended is applied to the grinding wheel. The polishing agent fulfills two different functions. On the one hand, the active chemical additives contained in the polishing agent lead to a chemical attack on the substrate to be planarized. On the other hand, the
Oberfläche durch die Polierkörner, die härter sind als das zu
planarisierende Substrat, ein mechanischer Abrieb desSurface by the polishing grains that are harder than that too planarizing substrate, a mechanical abrasion of the
Substrats erzeugt .Generated substrate.
Um eine gleichmäßige Durchmischung der Polierkörner in der Lösung zu erzielen, wird das Poliermittel, bevor es zugeführt wird, durchgerührt.In order to achieve a uniform mixing of the polishing grains in the solution, the polishing agent is stirred before it is supplied.
Um einen Sedimentationsprozeß der Polierkörner während des Planarisierungsvorganges zu vermeiden, ist es ferner bekannt, das Poliermittel während des Planarisierungsvorgangs umzupum- pen. Dabei wird das Poliermittel, in dem eine Sedimentation stattfand, durch frisches Poliermittel ersetzt.In order to avoid a sedimentation process of the polishing grains during the planarization process, it is also known to pump around the polishing agent during the planarization process. The polishing agent in which sedimentation took place is replaced by fresh polishing agent.
Beide Verfahren sind mit dem Nachteil verbunden, daß eine große Menge Poliermittel zugeführt wird und während des Prozesses verbraucht wird. Dieser Verbrauch äußert sich dahingehend, daß bei einem längeren Einsatz des Poliermittels die Abtragerate abnimmt .Both methods have the disadvantage that a large amount of polishing agent is added and consumed during the process. This consumption manifests itself in the fact that the removal rate decreases with a longer use of the polishing agent.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile desThe invention has for its object the disadvantages of
Standes der Technik zu vermeiden. Insbesondere soll das Verfahren so durchgeführt werden, daß eine möglichst hohe Abtragerate des zu planarisierenden Substrats erzielt wird. Ferner soll die Abtragerate auch beim Planarisieren von dickeren Schichten aufrechterhalten werden können.Avoid prior art. In particular, the method should be carried out in such a way that the highest possible removal rate of the substrate to be planarized is achieved. Furthermore, the removal rate should be maintained even when planarizing thicker layers.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Verfahren so durchgeführt wird, daß hochfrequente Schall-, Ultraschall- oder Megaschallwellen in das Poliermittel gelei- tet werden.
Die Erfindung sieht also vor, durch eine gezielte Zufuhr vonAccording to the invention, this object is achieved in that the method is carried out in such a way that high-frequency sound waves, ultrasound waves or megasound waves are conducted into the polishing agent. The invention therefore provides for a targeted supply of
Energie eine Agglomeration, eine Clusterbildung oder eine Sedimentation der Polierkörner zu vermeiden oder rückgängig zu machen. Außerdem wird das Poliermittel homogener. Durch die höhere Homogenität des Poliermittels erfolgt eine gleichmäßigere Abtragung des zu planarisierenden Substrats.Energy to avoid or undo agglomeration, cluster formation or sedimentation of the polishing grains. In addition, the polishing agent becomes more homogeneous. Due to the higher homogeneity of the polishing agent, the substrate to be planarized is removed more evenly.
Die Energiezufuhr erfolgt auf akustische Weise. Grundsätzlich eignen sich für die Energiezufuhr alle phononischen Anregun- gen. Diese werden hier auch dann als akustische Wellen bezeichnet, wenn ihre Frequenz weit jenseits des hörbaren Frequenzbereichs liegt. Daher sind die Begriffe „hoch-frequente Schallwellen, Ultraschallwellen oder Megaschallwellen" in keiner Weise einschränkend zu verstehen. Die Verwendung die- ser Begriffe soll vielmehr anzeigen, daß vom Bereich des hochfrequenten hörbaren Schalls bis zu Frequenzen im Megahertz-Bereich alle Anregungen im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden können.The energy is supplied acoustically. In principle, all phononic excitations are suitable for the energy supply. These are also referred to here as acoustic waves if their frequency is far beyond the audible frequency range. Therefore, the terms “high-frequency sound waves, ultrasound waves or megasound waves” are in no way to be understood as restricting. The use of these terms is rather intended to indicate that from the range of high-frequency audible sound to frequencies in the megahertz range, all suggestions in the method according to the invention can be used.
Das Einleiten der hochfrequenten Schallwellen, Ultraschallwellen oder Megaschallwellen kann zu einem beliebigen Zeitpunkt erfolgen.The introduction of the high-frequency sound waves, ultrasonic waves or megasonic waves can take place at any time.
Zur Homogenisierung des Poliermittels und zur Vermeidung ei- ner Agglomeration, einer Clusterbildung oder einer Sedimentation der Polierkörner ist es zweckmäßig, daß die hochfrequenten Schallwellen oder Ultraschall- oder Megaschallwellen in das Poliermittel geleitet werden, während das Substrat sich gegenüber der Schleifscheibe bewegt.
Diese Ausführungsform der Erfindung hat den Vorteil, daß auch bei einem länger andauernden Planarisierungsprozeß, wie er beispielsweise zum Planarisieren von mehreren hundert Nanome- ter dicken Schichten verwendet wird, ein Austausch des Po- liermittels nicht erforderlich wird. Außerdem führt die Homogenität des Poliermittels zu einem gleichmäßigen Abtrageprozeß des zu planarisierenden Substrats.In order to homogenize the polishing agent and to avoid agglomeration, cluster formation or sedimentation of the polishing grains, it is expedient for the high-frequency sound waves or ultrasound or megasonic waves to be conducted into the polishing agent while the substrate is moving relative to the grinding wheel. This embodiment of the invention has the advantage that an exchange of the polishing agent is not necessary even in the case of a longer-lasting planarization process, such as is used for example for the planarization of layers several hundred nanometers thick. In addition, the homogeneity of the polishing agent leads to a uniform removal process of the substrate to be planarized.
Die Erfindung sieht ferner vor, eine gattungsgemäße Vorrich- tung zur Durchführung des Verfahrens so auszugestalten, daß sie eine oder mehrere Zuleitungseinrichtungen für hochfrequente Schallwellen, Ultraschallwellen oder Megaschallwellen enthält .The invention further provides to design a generic device for carrying out the method in such a way that it contains one or more feed devices for high-frequency sound waves, ultrasonic waves or megasonic waves.
Besonders zweckmäßig ist es, diese Vorrichtung so auszustatten, daß die Schleifscheibe und das zu planarisierende Substrat sich in einer Kontaktfläche berühren können, und daß die Kontaktfläche in einer Ebene liegt, in der die Zuleitungseinrichtung für hochfrequente Schallwellen oder Ultra- schallweilen oder Megaschallwellen angeordnet ist.It is particularly expedient to equip this device in such a way that the grinding wheel and the substrate to be planarized can touch in a contact area, and that the contact area lies in a plane in which the feed device for high-frequency sound waves or ultrasonic times or megasonic waves is arranged.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß die hochfrequenten Schallwellen, Ultraschallwellen oder Megaschallwellen in das Poliermittel geleitet werden, während oder bevor das Poliermittel zwischen dem Substrat und der Schleifscheibe zugeführt wird.A further preferred embodiment of the invention provides that the high-frequency sound waves, ultrasonic waves or megasonic waves are conducted into the polishing agent during or before the polishing agent is fed between the substrate and the grinding wheel.
Das Einleiten der hochfrequenten Schallwellen, Ultraschallwellen oder Megaschallwellen in das Poliermittel kann hierbei beispielsweise in der Zuführung für das Poliermittel erfolgen.
Eine Einleitung der Wellen unmittelbar vor dem Zuführen des Poliermittels kann auf verschiedene Weise erfolgen. Bei Poliermitteln, deren Polierkörner eine weniger ausgeprägte Ten- denz zur Agglomeration, Clusterbildung oder Sedimentation haben, kann das Einleiten der Wellen jedoch auch einige Minuten oder Stunden vor dem Planarisierungsvorgang erfolgen.The introduction of the high-frequency sound waves, ultrasound waves or megasonic waves into the polishing agent can take place, for example, in the feed for the polishing agent. The waves can be introduced immediately before the polishing agent is supplied in various ways. In the case of polishing agents whose polishing grains have a less pronounced tendency to agglomerate, form clusters or sedimentation, the waves can also be introduced a few minutes or hours before the planarization process.
Um die zuzuführende Energiemenge möglichst gering zu halten, ist es zweckmäßig, daß bevor oder während hochfrequenteIn order to keep the amount of energy to be supplied as low as possible, it is advisable that before or during high-frequency
Schallwellen, Ultraschallwellen oder Megaschallwellen in das Poliermittel geleitet werden, das Poliermittel gerührt wird.Sound waves, ultrasonic waves or megasonic waves are directed into the polishing agent, the polishing agent is stirred.
Dieses Verfahren hat den weiteren Vorteil, daß die bekannten Vorrichtungen, bei denen das zu planarisierende Substrat oberhalb der Schleifscheibe angeordnet sind, nicht umgebaut werden müssen. Lediglich eine geeignete Einleitung für die Schallwellen muß geschaffen werden.This method has the further advantage that the known devices in which the substrate to be planarized are arranged above the grinding wheel do not have to be converted. Only a suitable introduction for the sound waves has to be created.
Besonders vorteilhaft ist es, daß die Kontaktebene zwischen dem zu planarisierenden Substrat und der Schleifscheibe sich waagerecht erstreckt, und daß die Zuführvorrichtung für die hochfrequenten Schallwellen, Ultraschallwellen oder Megaschallwellen in dieser Ebene angeordnet ist .It is particularly advantageous that the contact plane between the substrate to be planarized and the grinding wheel extends horizontally, and that the supply device for the high-frequency sound waves, ultrasonic waves or megasonic waves is arranged in this plane.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß die Zuleitungseinrichtung für hochfrequente Schallwellen, Ultraschall- wellen oder Megaschallwellen in oder an der Zuführung für Po- liermittel angeordnet ist.
So ist beispielsweise ein Zuführungskanal oder Zuführungsrohr für das Poliermittel vorgesehen, und die Vorrichtung zum Erzeugen von hochfrequenten Schallwellen, Ultraschallwellen oder Megaschallwellen ist in oder an diesem Zuführungskanal oder Zuführungsrohr angeordnet .A further advantageous embodiment of the device according to the invention is characterized in that the feed device for high-frequency sound waves, ultrasonic waves or megasonic waves is arranged in or on the feed for polishing agents. For example, a feed channel or feed tube for the polishing agent is provided, and the device for generating high-frequency sound waves, ultrasound waves or megasonic waves is arranged in or on this feed channel or feed tube.
Die Zufuhr des hochfrequenten Schalls, des Ultraschalls oder des Megaschalls in das Poliermittel kann sowohl horizontal als auch vertikal erfolgen. Besonders vorteilhaft ist es je- doch, wenn der hochfrequente Schall, der Ultraschall oder der Megaschall lokal in das Lösungsmittel eingeführt wird.The high-frequency sound, ultrasound or megasound can be fed into the polishing agent both horizontally and vertically. However, it is particularly advantageous if the high-frequency sound, the ultrasound or the megasound is introduced locally into the solvent.
Vorteilhafte Weiterbildungen und Besonderheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele.Advantageous further developments and special features of the invention result from the following description of preferred exemplary embodiments.
Nachfolgend werden Beispiele für die erfindungsgemäße Durchführung des Verfahrens sowie für eine für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Vorrichtung ange- geben:Examples for the implementation of the method according to the invention and for a device suitable for carrying out the method according to the invention are given below:
Beispiel 1:Example 1:
Oberhalb einer sich drehenden Schleifscheibe ist auf einem rotierbaren Scheibenträger ein Halbleitersubstrat derart befestigt, daß seine zu planarisierende Oberfläche parallel zur Schleifscheibe und auf diese gerichtet angeordnet is .Above a rotating grinding wheel, a semiconductor substrate is fastened on a rotatable wheel carrier in such a way that its surface to be planarized is arranged parallel to the grinding wheel and directed towards it.
Die Schleifscheibe weist einen größeren Durchmesser als der Scheibenträger auf.
Oberhalb der Schleifscheibe ist in dem nicht von dem Scheibenträger bedeckten Bereich ein Zuführungsrohr für das Poliermittel angeordnet. Unmittelbar über der Oberfläche der Schleifscheibe ist ein miniaturisierter Ultraschallgenerator angeordnet .The grinding wheel has a larger diameter than the wheel carrier. A feed pipe for the polishing agent is arranged above the grinding wheel in the area not covered by the wheel carrier. A miniaturized ultrasound generator is arranged directly above the surface of the grinding wheel.
Mit Hilfe dieser Vorrichtung wird das Verfahren so betrieben, daß das Poliermittel durch das Zuführungsrohr für Poliermittel auf die Schleifscheibe aufgebracht wird. Geeignete Po- liermittelmengen sind 50 ml bis 500 ml, wobei 200 ml bevorzugt sind. Unmittelbar nach dem Auftragen von Poliermittel werden die Schleifscheibe und der Scheibenträger in Rotation versetzt, wobei der Scheibenträger unter Krafteinwirkung das Halbleitersubstrat gegen die sich drehende Schleifscheibe drückt.With the aid of this device, the method is operated in such a way that the polishing agent is applied to the grinding wheel through the supply tube for polishing agent. Suitable amounts of polish are 50 ml to 500 ml, with 200 ml being preferred. Immediately after polishing agent has been applied, the grinding wheel and the wheel carrier are set in rotation, the wheel carrier pressing the semiconductor substrate against the rotating grinding wheel under the action of force.
Gleichzeitig werden über den Ultraschallgenerator mikrolokal Ultraschallwellen mit Frequenzen im Bereich von 40 bis 50 kHz in das auf der Schleifscheibe befindliche Poliermittel einge- leitet. Als geeignete Leistung haben sich 2 bis 10 W herausgestellt, wobei 4 W besonders vorteilhaft sind. Der Ultraschall wird bei Schleifprozessen bis 3 Minuten während des gesamten Schleifprozesses zugeführt. Bei längeren Schleifprozessen, die bis zu 15 Minuten dauern können, hat es sich ge- zeigt, daß eine Ultraschallzufuhr von 3 Minuten ausreicht, um eine Agglomeration, Clusterbildung oder Sedimentation wirksam zu vermeiden.At the same time, ultrasonic waves with frequencies in the range of 40 to 50 kHz are introduced into the polishing agent on the grinding wheel via the ultrasound generator. A suitable power has been found to be 2 to 10 W, 4 W being particularly advantageous. In grinding processes, the ultrasound is fed for up to 3 minutes during the entire grinding process. With longer grinding processes, which can take up to 15 minutes, it has been shown that an ultrasound supply of 3 minutes is sufficient to effectively avoid agglomeration, cluster formation or sedimentation.
Um ein ausreichendes Planarisierungsresultat zu erzielen, ist in der Regel eine Schleifzeit und eine Zuführungsdauer des Ultraschalls von wenigstens 30 Sekunden geeignet.
Bei noch längeren Schleifprozessen, das heißt in der Regel bei Schleifprozessen die länger als drei Minuten dauern, ist wegen des gegebenenfalls einsetzenden Verbrauchs des Polier- mittels durch den Planarisierungsprozeß eine weitere Zufuhr des Poliermittels über das Zuführungsrohr nötig. Dabei ist es nicht nötig, daß die Zufuhr des Ultraschalls in das auf dem Scheibenträger befindliche Poliermittel unterbrochen wird.In order to achieve a sufficient planarization result, a grinding time and an ultrasound delivery time of at least 30 seconds are generally suitable. In the case of even longer grinding processes, that is to say generally in the case of grinding processes which take longer than three minutes, a further supply of the polishing agent via the feed pipe is necessary because of the possibly occurring consumption of the polishing agent by the planarization process. It is not necessary for the supply of the ultrasound to be interrupted in the polishing agent located on the disk carrier.
Beispiel 2:Example 2:
Wie in Beispiel 1 ist oberhalb einer sich drehenden Schleifscheibe auf einem rotierbaren Scheibenträger ein Halbleitersubstrat derart befestigt, daß seine zu planarisierende Ober- fläche parallel zur Schleifscheibe und auf diese gerichtet angeordnet ist. Im Unterschied zu Beispiel 1 befindet die Schleifscheibe sich jedoch in einem mit Poliermittel gefüllten Behältnis.As in Example 1, a semiconductor substrate is attached above a rotating grinding wheel on a rotatable wheel carrier in such a way that its surface to be planarized is arranged parallel to the grinding wheel and directed towards it. In contrast to Example 1, however, the grinding wheel is in a container filled with polishing agent.
Die Schleifscheibe weist wiederum einen größeren Durchmesser als der Scheibenträger auf.The grinding wheel in turn has a larger diameter than the wheel carrier.
Oberhalb der Schleifscheibe ist in dem nicht von dem Scheibenträger bedeckten Bereich ein Zuführungsrohr für das Po- liermittel angeordnet. Unmittelbar über der Oberfläche derA feed tube for the polishing agent is arranged above the grinding wheel in the area not covered by the wheel carrier. Immediately above the surface of the
Schleifscheibe ist ein miniaturisierter Ultraschallgenerator angeordnet .A miniaturized ultrasonic generator is arranged on the grinding wheel.
Mit Hilfe dieser Vorrichtung wird das Verfahren so betrieben, daß das Behältnis mit Poliermittel gefüllt wird. GeeigneteWith the aid of this device, the method is operated so that the container is filled with polishing agent. suitable
Poliermittelmengen sind 0,5 1 bis 10 1, wobei 3 bis 5 1 be-
vorzugt sind. Nach dem Einfüllen des Poliermittels werden dieAmounts of polish are 0.5 1 to 10 1, with 3 to 5 1 being are preferred. After filling in the polish, the
Schleifscheibe und der Scheibenträger in Rotation versetzt, wobei der Scheibenträger unter Krafteinwirkung das Halbleitersubstrat gegen die sich drehende Schleifscheibe drückt.Grinding wheel and the wheel carrier set in rotation, the wheel carrier pressing the semiconductor substrate against the rotating grinding wheel under the action of force.
Gleichzeitig werden über den Ultraschallgenerator mikrolokal Ultraschallwellen mit Frequenzen im Bereich von 40 bis 50 kHz in das auf der Schleifscheibe befindliche Poliermittel eingeleitet. Als geeignete Leistung haben sich 2 bis 10 W heraus- gestellt, wobei 4 W besonders vorteilhaft sind. Der Ultraschall wird bei Schleifprozessen bis 3 Minuten während des gesamten Schleifprozesses zugeführt. Bei längeren Schleifprozessen, die bis zu 15 Minuten dauern können, hat es sich gezeigt, daß eine Ultraschallzufuhr von 3 Minuten ausreicht, um eine Sedimentation wirksam zu vermeiden.At the same time, ultrasonic waves with frequencies in the range of 40 to 50 kHz are introduced into the polishing agent on the grinding wheel via the ultrasonic generator. 2 to 10 W have been found to be a suitable power, 4 W being particularly advantageous. In grinding processes, the ultrasound is fed for up to 3 minutes during the entire grinding process. For longer grinding processes, which can take up to 15 minutes, it has been shown that an ultrasound supply of 3 minutes is sufficient to effectively prevent sedimentation.
Um ein ausreichendes Planarisierungsresultat zu erzielen, ist in der Regel eine Schleifzeit und eine Zuführungsdauer des Ultraschalls von wenigstens 30 Sekunden geeignet.In order to achieve a sufficient planarization result, a grinding time and an ultrasound delivery time of at least 30 seconds are generally suitable.
Bei noch längeren Schleifprozessen, das heißt in der Regel bei Schleifprozessen die länger als drei Minuten dauern, ist wegen des gegebenenfalls einsetzenden Verbrauchs des Poliermittels durch den Planarisierungsprozeß eine weitere Zufuhr des Poliermittels nötig. Dabei ist es nicht nötig, daß dieIn the case of even longer grinding processes, that is to say generally in the case of grinding processes which take longer than three minutes, a further supply of the polishing agent is necessary due to the possibly occurring consumption of the polishing agent by the planarization process. It is not necessary that the
Einleitung des Ultraschalls in das auf dem Scheibenträger befindliche Poliermittel unterbrochen wird.Introduction of the ultrasound is interrupted in the polishing agent located on the disc carrier.
Beispiel 3:
Ein Poliermittel für die Verwendung in einem chemischmechanischen Planarisierungsprozeß wird in einem mehrere Liter fassenden Behältnis über ein mechanisches Rührwerk gerührt .Example 3: A polishing agent for use in a chemical mechanical planarization process is stirred in a multi-liter container via a mechanical stirrer.
Das Behältnis hat üblicherweise ein Fassungsvermögen von 10 1 bis 250 1.The container usually has a capacity of 10 1 to 250 1.
Nach dem Rühren des Poliermittels in diesem Behältnis werden alle Mengen des Poliermittels in einen weiteren Behandlungsbehälter, der vorzugsweise 100 ml bis 1 1 Poliermittel faßt, gegeben. In diesem Behälter wird Megaschall der Frequenz 750 kHz bis 1000 kHz zugeführt, wobei die Zufuhr von Megaschall der Frequenz 980 kHz besonders vorteilhaft ist. Die zugeführ- te akustische Leistung liegt zwischen 50 und 200 W, wobei sich Werte zwischen 150 und 250 W als besonders vorteilhaft erwiesen haben.After the polishing agent has been stirred in this container, all amounts of the polishing agent are placed in a further treatment container, which preferably holds 100 ml to 1 liter of polishing agent. Megasound of the frequency 750 kHz to 1000 kHz is supplied in this container, the supply of megasound of the frequency 980 kHz being particularly advantageous. The acoustic power supplied is between 50 and 200 W, with values between 150 and 250 W having proven to be particularly advantageous.
Beispiel 4 :Example 4:
Die Aufbereitung des Poliermittels im Prozeß des chemischmechanischen Planarisierens erfolgt in einem größeren Behältnis, ohne daß ein vorheriges Rühren des Poliermittels erforderlich wäre.The preparation of the polishing agent in the process of chemical mechanical planarizing takes place in a larger container without the polishing agent having to be stirred beforehand.
Dieses Behältnis hat in der Regel ein Füllvolumen im Bereich von 10 1 bis 250 1. Es wird gleichfalls Megaschall der Frequenz 750 bis 1000 kHz zugeführt, wobei die Zufuhr von Megaschall der Frequenz 980 kHz wiederum besonders vorteilhaft ist.
Eine Sedimentation der Schleifkörner kann besonders wirksam dann vermieden werden, wenn die zugeführte akustische Leistung wenigstens 1000 W beträgt. Bei Zuführung von Leistungen von 1500 W bis 2500 W werden besonders gute Ergebnisse bei einer nicht allzu hohen erforderlichen Leistung erzielt. Bevorzugt ist die Zufuhr von Leistungen im Bereich von 2000 W.This container generally has a filling volume in the range from 10 1 to 250 1. Megasound with a frequency of 750 to 1000 kHz is also supplied, the supply of megasound with a frequency of 980 kHz again being particularly advantageous. Sedimentation of the abrasive grains can be avoided particularly effectively if the acoustic power supplied is at least 1000 W. When power from 1500 W to 2500 W is supplied, particularly good results are achieved with a not too high required power. The supply of power in the range of 2000 W is preferred.
Das gemäß den Beispielen 3 oder 4 hergestellte Poliermittel kann in einem üblichen Prozeß des chemisch-mechanischen Planarisierens verwendet werden.The polishing agent prepared according to Examples 3 or 4 can be used in a conventional chemical-mechanical planarizing process.
Es ist jedoch gleichfalls möglich, daß ein derartig vorbehandeltes Poliermittel in einem chemisch-mechanischen Planarisierungsprozeß verwendet wird, in dem gleichfalls eine Zufuhr von hochfrequentem Schall, Ultraschall oder Megaschall erfolgt. Auf diese Weise wird die Ausführungsform gemäß Beispiel 1 oder 2 mit einer der Ausführungsformen nach den Beispielen 3 oder 4 kombiniert.
However, it is also possible that a polishing agent pretreated in this way is used in a chemical-mechanical planarization process in which a supply of high-frequency sound, ultrasound or megasound is also carried out. In this way, the embodiment according to Example 1 or 2 is combined with one of the embodiments according to Examples 3 or 4.
Claims
1. Verfahren zum chemisch-mechanischen Polieren, bei dem zwischen einem zu planarisierenden Substrat und einer sich rela- tiv gegenüber dem Substrat bewegenden Schleifscheibe ein Poliermittel zugeführt wird, wobei das Poliermittel aus einer Lösung und in der Lösung suspendierten Polierkörnern besteht, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß hochfrequente Schall-, Ultraschall- oder Megaschallwellen in das Poliermittel geleitet werden.1. A method for chemical mechanical polishing, in which a polishing agent is supplied between a substrate to be planarized and a grinding wheel moving relative to the substrate, the polishing agent consisting of a solution and polishing grains suspended in the solution, characterized in that high-frequency Sound waves, ultrasound waves or megasound waves are conducted into the polishing agent.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die hochfrequenten Schall-, Ultraschall- oder Megaschall- wellen in das Poliermittel geleitet werden, während das Substrat sich gegenüber der Schleifscheibe bewegt.2. The method of claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the high-frequency sound, ultrasound or megasound waves are directed into the polishing agent while the substrate moves relative to the grinding wheel.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die hochfrequenten Schall-, Ultraschall- oder Megaschallwellen in das Poliermittel geleitet werden, während oder bevor das Poliermittel zwischen dem Substrat und der Schleifscheibe zugeführt wird.3. The method according to any one of claims 1 or 2, that the high-frequency sound, ultrasound or megasonic waves are conducted into the polishing agent during or before the polishing agent is fed between the substrate and the grinding wheel.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß bevor oder während hochfrequente Schall-, Ultraschalloder Megaschallwellen in das Poliermittel geleitet werden, das Poliermittel gerührt wird.4. The method according to any one of claims 1 to 3, so that the polishing agent is stirred before or during the transmission of high-frequency sound, ultrasound or megasonic waves into the polishing agent.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß Ultraschallwellen mit Frequenzen im Bereich von 40 bis 50 kHz in das Poliermittel geleitet werden.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that ultrasonic waves with frequencies in the range of 40 to 50 kHz are conducted into the polishing agent.
6. Verfahren nach einem der /Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß Megaschallwellen mit Frequenzen im Bereich von 750 bis 1000 kHz in das Poliermittel geleitet werden.6. The method according to any one of / claims 1 to 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that megasonic waves with frequencies in the range of 750 to 1000 kHz are passed into the polishing agent.
7. Verfahren nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß Megaschallwellen mit einer Frequenz im Bereich von 980 kHz in das Poliermittel geleitet werden.7. The method of claim 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that megasonic waves with a frequency in the range of 980 kHz are passed into the polishing agent.
8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit einem Halter für das zu planarisierende Substrat und einem weiteren Halter für eine Schleifscheibe sowie einer Zuführung für Poliermittel, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß sie eine oder mehrere Zuleitungseinrichtungen für hochfrequente Schall-, Ultraschall- oder Megaschallwellen enthält.8. Device for performing the method according to one of claims 1 to 7, with a holder for the substrate to be planarized and a further holder for a grinding wheel and a feed for polishing agents, characterized in that it has one or more supply devices for high-frequency sound, ultrasound - or contains megasonic waves.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Schleifscheibe und das zu planarisierende Substrat sich in einer Kontaktfläche berühren können, und daß die Kontaktfläche in einer Ebene liegt, in der die Zuleitungseinrichtung für hochfrequente Schall-, Ultraschall- oder Mega- Schallwellen angeordnet ist.
9. The device according to claim 8, characterized in that the grinding wheel and the substrate to be planarized can touch in a contact surface, and that the contact surface lies in a plane in which the feed device for high-frequency sound, ultrasound or mega sound waves is arranged .
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Zuleitungseinrichtung für hochfrequente Schall-, Ultraschall- oder Megaschallwellen in oder an der Zuführung für Poliermittel angeordnet ist.
10. Device according to one of claims 8 or 9, d a d u r c h g e k e n z e i c h n e t that the feed device for high-frequency sound, ultrasonic or megasonic waves is arranged in or on the feed for polishing agent.
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