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Dokumentenidentifikation DE19720623C1 05.11.1998
Titel Poliervorrichtung und Poliertuch
Anmelder Siemens AG, 80333 München, DE
Erfinder Dickenscheid, Wolfgang, Dr.rer.nat., 01099 Dresden, DE;
Springer, Götz, Dipl.-Phys., 01097 Dresden, DE
DE-Anmeldedatum 16.05.1997
DE-Aktenzeichen 19720623
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 05.11.1998
Veröffentlichungstag im Patentblatt 05.11.1998
IPC-Hauptklasse B24B 29/02
IPC-Nebenklasse B24D 13/00   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft eine Poliervorrichtung (1) zum Schleifen oder Polieren von Halbleitersubstraten, welche einen Poliertisch (2), in den eine Meßvorrichtung (3) mit einer Durchlaßöffnung (4) integriert ist, und ein Poliertuch (5) umfaßt. Das Poliertuch (5) weist entsprechend der Durchlaßöffnung (4) wenigstens eine Ausnehmung (6) auf. Die Erfindung betrifft außerdem ein Poliertuch (5) zur Verwendung in der erfindungsgemäßen Poliervorrichtung.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Poliervorrichtung sowie ein Poliertuch zum Schleifen oder Polieren etwa von Halbleitersubstraten und insbesondere zum Bearbeiten von Halbleitersubstraten, bei denen eine Endpunktkontrolle des Schleif- oder Poliervorgangs erforderlich ist.

Übliche Vorrichtungen zum Schleifen oder Polieren von Waferoberflächen, Grabenfüllungen, Metallplugs, Zwischenoxidschichten oder ähnlichem von Halbleitersubstraten umfassen im allgemeinen einen drehbaren Poliertisch mit einer elastischen Auflage, die auch als Poliertuch oder Pad bezeichnet wird. Auf dieses Poliertuch wird üblicherweise das Poliermittel aufgebracht. Beim chemisch-mechanischen Polieren (CMP Chemical Mechanical Polishing) umfaßt dieses Poliermittel neben Schleif- oder Polierkörnchen auch chemische Zusätze, die entsprechend der jeweils abzutragenden Schicht gewählt werden und den Abtragungsvorgang unterstützen. Derartige Poliervorrichtungen sind beispielsweise in Widmann et al. "Technologie hochintegrierter Schaltungen", 2. Auflage, Springer-Verlag 1996, S. 183-186 beschrieben.

Das zu bearbeitende Halbleitersubstrat, beispielsweise ein Silicium-Wafer, wird in der Regel von einem rotierenden Träger auf dem Poliertisch geführt, der sich bezüglich des Poliertisches in entgegengesetzter Richtung dreht.

Um den Schleif- oder Poliervorgang selektiv steuern zu können, umfaßt die Poliervorrichtung im allgemeinen eine Meßvorrichtung, mit welcher der Endpunkt der Bearbeitung festgestellt werden kann. Als Meßvorrichtungen können beispielhaft optische Vorrichtungen zur Bestimmung der Schichtdicke oder der Abtragungsrate oder Vorrichtungen zur Temperaturbestimmung mittels Infrarot-Detektoren genannt werden. Häufig ist die Meßvorrichtung in den Poliertisch integriert. Im Poliertuch ist dann über der Meßvorrichtung ein Fenster aus einem Material vorgesehen, das für den bei der Messung eingesetzten Wellenlängenbereich transparent ist. Um den Poliervorgang nicht negativ zu beeinflussen, ist es bei einer derartigen Anordnung erforderlich, das Fenstermaterial auf das Material des Poliertuchs abzustimmen. Auch die Art und Weise, wie das Fenster in das Poliertuch integriert ist, muß so sein, daß die Qualität und Lebensdauer des Fenster-Poliertuchs im wesentlichen derjenigen eines normalen Poliertuchs für einen CMP-Prozeß entspricht und den gleichen mechanischen und chemischen Belastungen widersteht.

Solche Fenster-Poliertücher bestehen in der Regel aus einem oberen Poliertuch, in das ein Fenster aus transparentem Kunststoff integriert ist und einem darunterliegenden Poliertuch. Das Fenstermaterial weist vergleichbare mechanische Eigenschaften wie das obere Poliertuch auf. Das transparente Fenster ist üblicherweise größer als die zugehörige Öffnung im unteren Poliertuch und wird auf den Öffnungsrand des unteren Poliertuchs aufgeklebt. Als Beispiel für eine derartige Anordnung kann ein Fenster-Poliertuch IC1000 auf einem Poliertuch SUBA IV, beide Fa. Rodel, (Stacked Pad) genannt werden.

Bei den bisher bekannten Fenster-Poliertüchern handelt es sich um harte Poliertücher, die zwar sehr gute Planarisierungseigenschaften aufweisen, andererseits aber leicht zu Kratzern im Substrat führen. Solche harten Poliertücher werden daher in erster Linie in einer ersten Polierstufe zum Abtragen größerer Schichtdicken eingesetzt. Anschließend wird das so behandelte Substrat in einer zweiten Polierstufe mit einem weichen Poliertuch nachpoliert, um Kratzer zu entfernen. Sollen jedoch nur geringe Schichtdicken abgetragen werden, können harte Poliertücher in der Regel nicht eingesetzt werden. Hier muß von Anfang an mit weichen Poliertüchern gearbeitet werden. Das Einsetzen von Fenstern in solche weichen Poliertücher ist jedoch problematisch, und derzeit sind zuverlässige weiche Poliertücher mit integriertem Fenster aus transparentem Material nicht verfügbar. Dies bedeutet, daß bisher auch eine Kombination von Poliertisch mit integrierter optischer Meßvorrichtung und weichem Poliertuch mit integriertem Fenster nicht einsetzbar war.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Poliervorrichtung mit einer in den Poliertisch integrierten Meßvorrichtung zu schaffen, die auch in Verbindung mit einem weichen Poliertuch verwendet werden kann, sowie ein zur Verwendung mit einer solchen Poliervorrichtung geeignetes Poliertuch anzugeben.

Die Lösung der Aufgabe gelingt mit der Poliervorrichtung gemäß Patentanspruch 1 sowie dem Poliertuch gemäß Patentanspruch 7. Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Dementsprechend betrifft die Erfindung eine Poliervorrichtung mit einem Poliertisch, in den auf an sich bekannte Weise eine Meßvorrichtung integriert ist. Der Ausdruck "Poliervorrichtung", wie er hier verwendet wird, soll neben Poliervorrichtungen auch Schleifvorrichtungen umfassen. Der Poliertisch entspricht den üblicherweise auf dem Gebiet der Halbleitertechnologie eingesetzten Poliertischen. Bei der Meßvorrichtung handelt es sich vorzugsweise um eine optische Meßvorrichtung, beispielsweise eine solche zum Messen der Schichtdicke, der Abtragungsrate oder der Temperatur mit Hilfe von IR-Detektoren.

Zu der Seite des Poliertisches, auf die das Poliertuch aufgebracht wird, enthält der Poliertisch über der Meßvorrichtung einen für die Detektionswellenlänge durchlässigen Bereich oder eine Öffnung. Beide Varianten werden im folgenden zusammenfassend als Durchlaßöffnung bezeichnet.

Das Poliertuch, das auf dem Poliertisch der erfindungsgemäßen Poliervorrichtung angeordnet ist, unterscheidet sich von den bisher bekannten Poliertüchern dadurch, daß es kein Fenster aus transparentem Material enthält, sondern statt dessen wenigstens eine Ausnehmung aufweist. Diese Ausnehmung ist im Poliertuch entsprechend der Lage der Durchlaßöffnung für die Meßvorrichtung im Poliertisch angeordnet. Sind im Poliertisch mehrere Meßvorrichtungen vorhanden, können im erfindungsgemäßen Poliertuch entsprechend mehrere Ausnehmungen angebracht sein.

Es hat sich überraschend gezeigt, daß die bisher in das Poliertuch integrierten Fenster aus transparentem Material nicht erforderlich sind, sondern durch nicht ausgefüllte Ausnehmungen ersetzt werden können, ohne daß dies zu Nachteilen beim Schleif- oder Poliervorgang oder zu einer verkürzten Lebensdauer der Poliertücher führen würde. Die Ränder der Ausnehmungen verursachen keine Kratzer auf dem Substrat, und es werden gleichmäßige Schleif- und Polierergebnisse erzielt, ähnlich wie dies bereits bei Polierprozessen beobachtet wurde, bei welchen ein Wafer wiederholt über den Rand eines Poliertuchs herausgefahren wird.

Die erfindungsgemäßen Poliertücher sind sehr einfach herstellbar. Es kann jede Art von Poliertuch verwendet werden, darunter auch weiche Poliertücher, wie sie üblicherweise zum Entfernen von Kratzern verwendet werden, da die erfindungsgemäßen Poliertücher nicht von bestimmten Materialkombinationen abhängig sind. Hinsichtlich der Materialwahl können für die erfindungsgemäßen Poliertücher alle herkömmlicherweise für Schleif- oder Poliertücher einsetzbaren Materialien verwendet werden.

Die erfindungsgemäßen Poliertücher werden auf herkömmliche Weise auf dem Poliertisch befestigt, beispielsweise durch Verkleben. Es ist möglich, das Poliertuch unmittelbar auf dem Poliertisch zu befestigen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist auf dem Poliertisch eine für die jeweilige Detektionswellenlänge transparente Folie befestigt. Beispielsweise kann es sich um eine Kunststoff-Folie handeln, die an Poliertisch und Poliertuch angeklebt wird. Es kann auch eine Klebefolie verwendet werden. Die Folien ermöglichen eine besonders einfache Befestigung. Zudem schützen sie die Meßvorrichtung gegen das Eindringen von Poliermittel.

Um zu verhindern, daß sich Poliermittel in der wenigstens einen Aussparung im erfindungsgemäßen Poliertuch ansammelt, sind im Poliertuch vorzugsweise Kanäle vorgesehen, die sich zweckmäßig von der Ausnehmung zum Rand des Poliertuchs hin erstrecken. Durch diese Kanäle wird das Poliermittel während des Poliervorgangs durch Zentrifugalkräfte zum Rand des Poliertuchs hin abgeführt. Zweckmäßig verlaufen die Kanäle von der Ausnehmung radial nach außen.

Die Kanäle können beispielsweise eingeschnitten, eingestanzt oder eingepreßt werden. Größe und Anzahl der Kanäle richtet sich zweckmäßig nach der Art der Poliervorrichtung und dem verwendeten Poliermittel sowie der Größe der Ausnehmung.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt

Fig. 1 schematisch und im radialen Querschnitt eine erfindungsgemäße Poliervorrichtung.

Im einzelnen zeigt Fig. 1 eine erfindungsgemäße Poliervorrichtung 1, welche einen Poliertisch 2 umfaßt, in den eine Meßvorrichtung 3 integriert ist. Oberhalb der Meßvorrichtung 3, in Richtung auf das Poliertuch 5 hin, ist ein für die Detektionswellenlänge durchlässiges Fenster 4 angeordnet. Zwischen Poliertisch 2 und Poliertuch 5 ist eine transparente Folie 8 eingeklebt, die die Meßvorrichtung 3 vor dem Eindringen von Poliermittel schützt. Das Poliertuch 5 weist oberhalb des Fensters 4 eine Ausnehmung 6 auf, welche den Kontakt zwischen Meßvorrichtung 3 und dem zu bearbeitenden Gegenstand ermöglicht, der auf das Poliertuch 5 aufgesetzt wird, in der Figur aber nicht dargestellt ist. Um zu verhindern, daß sich Poliermittel in der Ausnehmung 6 ansammelt und die Messung erschwert oder verhindert, sind im Poliertuch 5 Kanäle 7 vorgesehen, die Poliermittel von der Ausnehmung 6 zum Rand des Poliertuchs 5 leiten.


Anspruch[de]
  1. 1. Poliervorrichtung (1), welche einen Poliertisch (2), in den wenigstens eine Meßvorrichtung (3) mit wenigstens einer Durchlaßöffnung (4) integriert ist, und ein Poliertuch (5) umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß im Poliertuch (5) im Bereich der wenigstens einen Durchlaßöffnung (4) wenigstens eine Ausnehmung (6) vorhanden ist.
  2. 2. Poliervorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Poliertuch (5) ein weiches Poliertuch (5) ist.
  3. 3. Poliervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Poliertuch (5) auf der vom Poliertisch (2) abgewandten Seite Kanäle (7) vorhanden sind, die von der Ausnehmung (6) zum Rand des Poliertuchs (5) hin verlaufen.
  4. 4. Poliervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Poliertuch (5) auf den Poliertisch (2) geklebt ist.
  5. 5. Poliervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Poliertuch (5) und Poliertisch (2) eine transparente Folie (8) angeordnet ist.
  6. 6. Poliervorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die transparente Folie (8) auf den Poliertisch (2) und auf das Poliertuch (5) geklebt ist.
  7. 7. Poliertuch (5) zur Verwendung in der Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Poliertuch (5) wenigstens eine Ausnehmung (6) aufweist.






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