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Technischer Bereich
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Polierverfahren und eine
Poliervorrichtung und insbesondere auf ein chemisch- mechanisches
Polierverfahren und eine dementsprechende Poliervorrichtung (CMP).
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Stand der Technik
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Bei
der Herstellung eines Wafers für
einen Halbleiter, ein elektronisches Bauteil oder ähnliches wird
der Wafer mit zahlreichen Herstellungsschritten behandelt und beispielsweise
geschnitten oder poliert. In den letzten Jahren entwickelte sich
die Halbleitertechnik hin zur Miniaturisierung und Vielschichtleitungsführung beim
Design von integrierten Schaltkreisen, wobei aus Kostengründen auch
der Durchmesser von Wafern vergrößert wurde.
Wenn daher eine Schicht mit einem Muster (Pattern) ausgebildet wird
und zwar wie beim Stand der Technik mit einem Muster der nächsten Schicht,
dann wird es schwierig ein hochqualitatives Muster auf der nächsten Schicht auszubilden
aufgrund von Schwankungen (Undulation) auf der vorherigen Schicht,
wodurch schnell Herstellungsfehler auftreten können.
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Demzufolge
wird eine Oberfläche
einer Schicht mit einem Pattern planarisiert und daran anschließend ein
Pattern aus der nächsten
Schicht ausgebildet. Bei der Planarisierung wird häufig CMP
verwendet. Ein Wafer wird mittels CMP poliert indem der Wafer von
einem Polierkopf gehalten wird und der Wafer an ein rotierendes
Polierfeld gedrückt
wird und zwar mit einem vorbestimmten Druck, und unter Verwendung
des Zusatzes einer Schleifmittelmassse und Chemikalien zwischen
dem Polierfeld und dem Wafer.
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Bei
dem CMP Polierverfahren hat die vorstehend genannte, Masse auf dem
Polierfeld großen Einfluß auf die
Polierung des Wafers. Um einen Wafer eben gleichmäßig und
glatt zu polieren ist es notwendig die Masse gleichmäßig auf
dem Polierfeld zu verteilen.
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Beim übermäßigen Zusatz
von Poliermasse auf das Polierfeld erhöhen sich bei der Massenproduktion
die Polierkosten, weshalb es außerdem
notwendig ist die Poliermasse auf das Polierfeld effizient und in
kleinen Beträgen
gleichmäßig aufzubringen.
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Im
allgemeinen ist auf einer Oberfläche
eines Polierfeldes eine Kerbe ausgebildet. Die Kerbe dient daher
im allgemeinen dazu, die Poliermasse auf die gesamte Oberfläche des
Polierfeldes zu verteilen. Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise
bekannt, eine Vielzahl von Kerben radial auszubilden, deren Tiefe
am Randabschnitt des Polierfeldes flacher ist, um die Poliermasse
auf der Oberfläche
des Polierfelds effizient zu verteilen (beispielsweise aus Patentschrift 1).
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Die
Poliermasse wird jedoch nur wirksam, wenn sie auf einen Oberflächenabschnitt
des Polierfeldes gelangt, wohingegen sie in den Kerben nicht zu
der Polierung beiträgt.
Es ist daher wichtig die Poliermasse effizient auf der gesamten
Oberfläche
des Polierfeldes zu verteilen.
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Aus
dem Stand der Technik ist beispielsweise außerdem eine Poliermassenzuführvorrichtung bekannt,
die Poliermasse auf ein Polierfeld über eine Poliermassentransportleitung
zuführt
und eine Waferpoliervorrichtung, die eine Poliermassenzuführposition
unter Verwendung eines beweglichen Arms einstellen kann, oder eine
Poliervorrichtung, die einen Rakel umfasst, der die Poliermasse
in einem Nebel auf eine Polieroberfläche versprüht (beispielsweise aus Patentschrift
2, 3 oder 4).
Patentschrift 1:
JP-A-2005 177934 (Seite
4,
1)
Patentschrift 2:
JP-A-2004-63888 (Seite
4,
3)
Patentschrift 3:
JP-A-11-70464 (Seite
4,
2)
Patentschrift 4:
JP-A-10-296618 (Seite 4,
9)
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Erfindung
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Bei
dem in Patentschrift 1 offenbarten Stand der Technik wird eine Kerbenausbildung
vorgeschlagen, bei der Poliermasse schnell auf die gesamte Oberfläche des
Polierfelds verteilt wird und ein großer Betrag der Poliermasse
in den Kerben des Polierfeldes bleibt. Bei radialen Kerben wird
jedoch aufgrund der Rotation des Polierfeldes die Poliermasse schnell
nach außen
verbraucht. Es ist daher notwendig einen großen Betrag frischer Poliermasse
zuzuführen,
was beträchtlich
kostspielig ist.
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Bei
dem in Patentschrift 2 bis 4 offenbarten Stand der Technik wird
die Poliermasse zwischen einen Wafer und ein Polierfeld gesprüht oder
zwischen das Polierfeld und einen Rakel gesprüht und auf diese Weise auf
die gesamte Oberfläche
des Polierfeldes aufgetragen. Hierbei wird die Poliermasse über Kerben
in dem Polierfeld zugeführt,
so dass die Verteilung der Poliermasse sich mit zunehmender Rotation
des Polierfeldes ändert
oder mit dem Druck zwischen dem Polierfeld und einem Wafer oder
mit der Anordnung der Kerben ändert.
Aus diesem Grund ist es schwierig Poliermasse gleichmäßig auf
die gesamte Oberfläche
des Polierfeldes zu verteilen.
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Bei
der Verteilung von Poliermasse auf der gesamten Oberfläche des
Polierfeldes kommt es vor, dass ein Teil der Poliermasse in den
Kerben des Polierfeldes zu der Polierung beiträgt, wohingegen ein anderer
Teil der Poliermasse nicht zu der Polierung beiträgt und unverbraucht
von dem Polierfeld nach außen
austreibt und auf diese Weise verschwendet wird.
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Beim
Polieren mit einem Polierfeld werden außerdem Polierabfallprodukte
erzeugt, die aus den Kerben des Polierfelds nach außen austreten
und sich mit frischer Poliermasse vermischen, wodurch Kratzer auf
dem Wafer erzeugt werden. Dieses Problem kann durch Zufuhr eines
großen
Betrages von Poliermasse verringert werden, wobei sich jedoch die Herstellungskosten
beträchtlich
erhöhen.
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Bei
einem CMP Polierverfahren eines Wafers ist es außerdem unverzichtbar das Polierfeld
periodisch zu konditionieren, um eine Herabsetzung der Polierrate
durch Blockierung des Polierfelds zu verhindern. Bei der Konditionierung
des Polierfeldes wird eine Oberfläche des Polierfelds aufgerauht
und poliert und abgeschabt. Der Betrag der Abschabung des Polierfelds
liegt bei einer Politur im Bereich von ungefähr 0,2 bis 0,5 μm, was bei
1000 polierten Wafern ungefähr
200 bis 500 μm
ausmacht. Hierbei werden die Kerben nicht behandelt. Nachdem die
Tiefe der Kerben ungefähr
700 μm beträgt nimmt
deren Tiefe zunehmend ab und wird schließlich um die Hälfte reduziert,
was dazu führt,
dass sich die Poliermasse auf dem Polierfeld zunehmend unterschiedlich ausbreitet,
was die Polierqualität
eines Wafers beeinflußt.
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Wie
vorstehend beschrieben wird bei der Polierung eines Wafers unter
Verwendung eines CMP- Verfahrens von der Poliermasse ein Polierabfallprodukt
erzeugt, das in der Kerben des Polierfelds eindringt und nur über die
Kerben nach außen
drängt. Da
das Polierabfallprodukt auf der Oberfläche des Polierfeldes bleibt
treten Kratzer oder ähnliche
Schäden
auf, weshalb es wünschenswert
ist, dass das Polierabfallprodukt in die Kerben dringt und die Poliermasse
in die Kerben nach außen
abgeführt
wird ohne erneut auf die Oberfläche
des Polierfelds zu gelangen.
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Da
die Polierabfallprodukte auf der Oberfläche des Polierfelds Kratzer
verursachen ist es wünschenswert,
dass die Polierabfallprodukte in die Kerben tropfen und mit Polierschlamm
abgeführt
wird ohne erneut auf die Oberfläche
des Polierfelds zu gelangen.
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Bei
dem oben beschriebenen Stand der Technik wird jedoch frische Poliermasse über die Kerben
zugeführt,
die sich mit dem in die Kerben eingedrungenen Polierabfallprodukt
vermischt. Wenn neu zugeführte
Poliermasse über
die Kerben verteilt wird bleibt sie in dem Polierfeld und wird über einen Überlauf
aus den Kerben auf die Oberfläche
des Polierfelds zugeführt.
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Hierbei
wird jedoch nicht nur die neu zugeführte Poliermasse auf die Oberfläche des
Polierfelds zugeführt,
sondern auch das Polierabfallprodukt, das in die Kerben eingedrungen
ist, kann erneut auf das Polierfeld gelangen. Hierbei kommt es zu
einer Anhäufung
von Material durch das Polierabfallprodukt, das die Oberfläche eines
Wafers beschädigen
kann, indem sie zerkratzt wird.
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Bei
dem vorstehend beschriebenen prinzipiellen Auftreten der erneuten
Zuführung
des Polierabfallprodukts zur Polierfeldoberfläche tritt daher ein unbestimmter
Faktor von Kratzern auf. Bei einer Poliermasse, die mit verbrauchter
Poliermasse mit dem Polierabfallprodukt vermischt ist und in Abhängigkeit der
Polierrate der Polierfeldoberfläche
zugeführt wird,
können
daher die chemischen Charakteristika der Poliermasse nicht hinreichend
genau bestimmt werden.
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Bei
Erhöhung
des Durchsatzes des Polierabfallprodukts erniedrigt sich der Durchsatz
der Poliermasse auf dem Polierfeld, so dass frische Poliermasse
erneut auf das Polierfeld zugeführt
werden muss, was zu einem erhöhten
Verbrach und dementsprechend hohen Kosten führt.
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Wenn
andererseits eine Kerbe derart ausgebildet ist, dass die Poliermasse
auf dem Polierfeld gehalten wird, dann wird das Polierabfallprodukt,
das in die Kerben eingedrungen ist zusammen mit der frischen Poliermasse
erneut auf das Polierfeld zugeführt.
Demzufolge treten Kratzer auf der Oberfläche eines Wafers auf und eine
wünschenswert
kratzfreie Polierung wird nicht erzielt. Es ist prinzipiell schwierig unter
Verwendung der Kerben auf dem Polierfeld zwei Funktionen bereitzustellen,
nämlich
Poliermasse zu verteilen und Polierabfallprodukt auszuscheiden.
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Angesichts
der vorstehenden Nachteile des Standes der Technik ist daher Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ein Polierverfahren und eine Poliervorrichtung
anzugeben, die eine gleichmäßige Politur gestatten
und außerdem
effizient verbrauchte Poliermasse mit Polierabfallprodukten von
dem Polierfeld nach außen
zu entfernen, so dass Schäden
aufgrund des Polierabfallprodukts vermieden werden, und dieses gestatten
den Poliermassenverbrauch zu minimieren, so dass eine kostengünstige Massenproduktion
möglich
ist.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
vorstehende Aufgabe wird mit Merkmalen von Anspruch 1 gelöst, wobei
die vorliegende Erfindung insbesondere ein Polierverfahren bereitstellt, bei
dem eine Poliermasse einer Polieroberfläche zugeführt wird und durch relative
Bewegung zwischen der Polieroberfläche und einem Wafer eine Polierung durchgeführt wird,
wobei eine Mechanik bereitgestellt wird, die ein Element auf einer
Polierfeldoberfläche einstellt,
so dass das Element in Kontakt mit der Polierfeldoberfläche gebracht
wird, oder dass das Element in der Nähe der Polierfeldoberfläche angeordnet
ist und wobei entlang dem Element Poliermasse zugeführt wird,
um die Poliermasse zu der Polierfeldoberfläche zuzuführen, und wobei eine Oberfläche des
Polierfelds, die zum Polieren verwendet wird, eine Vielzahl von
Kerben hat und die sich von einem zentralen Abschnitt eines Oberflächenabschnitts
des Polierfelds zu seinem Randabschnitt erstrecken, wobei Poliermasse
zugeführt
wird während
die Poliermasse auf die Polierfeldoberfläche aufgetragen wird, und wobei
die Poliermasse die bereits zur Polierung beigetragen hat, durch
die Kerben des Polierfelds abgeführt
wird.
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Nach
einer bevorzugten Ausführung
ist ein distales Ende des Elements derart angeordnet, dass es Kontakt
mit der Polierfeldoberfläche
hat oder in der Nähe
der Polierfeldoberfläche
angeordnet ist, wobei die Poliermasse zu einer Polieroberfläche des Polierfelds
zugeführt
wird in dem die Poliermasse entlang dem Element fließt. Selbst
wenn nur eine geringe Menge Poliermasse nach unten fließt verteilt sie
sich aufgrund von Oberflächenspannung
zwischen Oberfläche
des Polierfelds und dem Element gleichmäßig auf der Polieroberfläche und
wird der Polieroberfläche
des Polierfelds gleichmäßig und dünn zugeführt, und
zwar aufgrund der relativen Bewegung zwischen dem Element und dem
Polierfeld. Auf diese Weise wird über das Element beständig frische
Poliermasse zu der Polieroberfläche
zugeführt. Ein
Wafer wird auf der Polieroberfläche
mit der durch die relative Bewegung zwischen dem Wafer und dem Polierfeld
konstant gleichmäßig und
dünn zugeführten frischen
Poliermassen poliert. Die Poliermasse, die zu der Polierung beigetragen
hat, dringt aufgrund der relativen Bewegung zwischen dem Wafer und
der Polieroberfläche
in eine Vielzahl von Kerben ein. Da die Vielzahl von Kerben jeweils
von einem zentralen Abschnitt des Oberflächenabschnitts des Polierfelds zu
einem Randabschnitt jeweils kommunizieren wird die Poliermasse,
die zum Polieren beigetragen hat und in die Kerben eingetreten ist,
von dem Randabschnitt nach außen
abgeführt.
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Die
vorliegende Erfindung mit den Merkmalen von Anspruch 2 stellt ein
Polierverfahren bereit, wobei das auf der Polierfeldoberfläche bereitgestellte Element
eine Vielzahl von drahtähnlichen
Elementen umfasst oder ein bürstenähnliches
Element oder ein borstenähnliches
Element umfasst.
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Mit
einer derartigen Ausbildung fließt Poliermasse gleichmäßig nach
unten auf die Polierfeldoberfläche
aufgrund von Kapillarkräften,
die aufgrund der Oberflächenspannung
zwischen der Poliermasse und der Vielzahl von drahtähnlichen
Elementen oder einem bürstenähnlichen
Element oder einem borstenähnlichen
Element auftreten, so dass die Poliermasse gleichmäßig und
dünn zugeführt wird
und auf der Polierfeldoberfläche
verteilt wird.
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Die
vorliegende Erfindung nach den Merkmalen von Anspruch 3 stellt ein
Polierverfahren bereit, wobei die Vielzahl von Kerben entweder radial oder
gitterartig ausgebildet sind und lineare oder bogenförmige Elemente
umfassen.
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Mit
einer derartigen Ausbildung, bei der die Vielzahl von Kerben radial
oder gitterartig ausgebildet sind kommunizieren die jeweiligen Kerben
ausgehend von dem zentralen Abschnitt des Oberflächenabschnitts des Polierfelds
und erstrecken sich zu seinem Randabschnitt. Die Poliermasse, die
zu dem Polieren beigetragen hat, und das Polierabfallprodukt, das
bei der Polierung erzeugt wird treten in die jeweiligen Kerben wirksam
ein und zwar aufgrund der relativen Bewegung zwischen dem Wafer
und der Polieroberfläche
des Polierfelds.
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Die
Ausführung
der vorliegenden Erfindung nach den Merkmalen von Anspruch 4 stellt
eine Polierverfahren bereit, bei dem eine Poliermasse einer Polierfeldoberfläche zugeführt wird
und durch die relative Bewegung zwischen dem Polierfeld und einem Wafer
eine Polierung durchgeführt
wird, wobei eine Mechanik vorgesehen ist, die ein Element auf der
Polierfeldoberfläche
vorsieht, das in Kontakt mit der Polierfeldoberfläche gebracht
ist oder das in der Nähe von
Polierfeldoberfläche
angeordnet ist, wobei die Poliermasse entlang des Elements zugeführt wird, um
die Poliermasse der Polierfeldoberfläche zuzuführen, wobei eine Oberfläche des
Polierfelds, die zur Polierung verwendet wird, eine Vielzahl von
kommunizierenden Kerben hat, die sich von einem zentralen Abschnitt
eines Oberflächenabschnitts
des Polierfelds zu einem Randabschnitt erstrecken, wobei während dem
Polieren reines Wasser entlang den jeweiligen Kerben zugeführt wird,
um Polierabfallprodukte von dem Randabschnitt des Polierfelds nach außen abzuführen.
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Nach
einer Ausführung
ist ein distales Ende des Elements derart angeordnet, dass es Kontakt
mit Polierfeldoberfläche
hat oder in der Nähe
der Polierfeldoberfläche
angeordnet ist, wobei die Poliermasse einer Polieroberfläche auf
dem Polierfeld zugeführt wird,
indem sie entlang dem Element nach unten fließt. Selbst wenn die Poliermasse,
die nach unten fließt
nur eine geringe Menge hat verteilt sie sich aufgrund der Oberflächenspannung
zwischen der Polieroberfläche
des Polierfelds und dem Element gleichmäßig auf der Polieroberfläche und
wird aufgrund der relativen Bewegung zwischen dem Element und dem
Polierfeld gleichmäßig und
dünn zugeführt. Auf
diese Weise wird beständig
frische Poliermasse über
das Element zu der Polieroberfläche
zugeführt.
Ein Wafer wird auf der Polieroberfläche mit der gleichmäßig und
dünn zugeführten frischen
Poliermasse durch die relative Bewegung zwischen dem Wafer und dem
Polierfeld poliert. Polierabfallprodukte mit Abrieb, Schlamm und
Staub, die beim Polieren erzeugt werden, treten aufgrund der relativen
Bewegung zwischen dem Wafer und der Polieroberfläche in die Vielzahl von Kerben
ein. Da die Vielzahl von Kerben von dem zentralen Abschnitt des Oberflächenabschnitts
des Polierfelds jeweils zu seinem Randabschnitt kommunizieren werden
die Polierabfallprodukte in den Kerben effizient entfernt, und zwar
von dem Randabschnitt nach außerhalb des
Polierfelds indem reines Wasser entlang den jeweiligen Kerben zugeführt wird.
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Die
Ausbildung der vorliegenden Erfindung mit den Merkmalen von Anspruch
5 stellt ein Polierverfahren mit einer Mechanik zur Zuführung von
reinem Wasser entlang der Kerben während dem Polieren bereit,
wobei Polierabfallprodukte von einem zentralen Abschnitt des Polierfelds
zum Randabschnitt des Polierfelds bei der Rotation des Polierfelds
abgeführt
werden.
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Bei
dieser Ausführung
der vorliegenden Erfindung wird durch das Zuführen von reinem Wasser in die
Kerben während
der Rotation des Polierfelds beim Polieren das Polierabfallprodukt
aus den jeweiligen Kerben wirksam von deren Randabschnitt nach außen entfernt
und zwar mittels Zentrifugalkraft.
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Die
Ausführung
der vorliegenden Erfindung mit den Merkmalen von Anspruch 6 stellt
ein Polierverfahren bereit bei dem die Oberflächen der Vielzahl von Kerben
wasserabweisend ausgebildet sind.
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Wenn
bei dieser Ausführung
der vorliegenden Erfindung beim Polieren reines Wasser entlang den
jeweiligen Kerben zugeführt
wird, dann wird das Polierabfallmaterial in den Kerben aufgrund
der wasserabweisenden Oberflächen
der Kerben noch besser entfernt.
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Die
Ausführung
der vorliegenden Erfindung mit den Merkmalen von Anspruch 7 stellt
ein Polierverfahren bereit, bei dem reines Wasser in die Kerben
zugeführt
wird, um Polierabfallprodukte von dem Randbereich des Polierfelds
nach außen
zu entfernen während
das Polierfeld rotiert, und wobei eine Mechanik zur Zufuhr von Poliermasse
zu einer Polieroberfläche
bereitgestellt ist, und zwar durch die relative Bewegung zwischen
der Polieroberfläche
und einem Wafer, wobei eine Mechanik ein Element auf einer Polierfeldoberfläche bereitstellt,
und das Element in Kontakt mit der Oberfläche des Polierfelds bringt
oder das Element in die Nähe
der Oberfläche des
Polierfelds bringt, wobei die Poliermasse entlang dem Element zugeführt wird,
um die Poliermasse auf die Polierfeldoberfläche aufzubringen, wobei eine Oberfläche des
Polierfelds eine Vielzahl von kommunizierenden Kerben hat, die von
einem zentralen Abschnitt der Oberfläche des Polierfelds bis zu
seinem Randabschnitt reichen, und wobei reines Wasser entlang den
jeweiligen Kerben während
der Politur zugeführt
wird, um Polierabfallprodukte von dem Randbereich des Polierfelds
nach außen
zu entfernen, und wobei eine Mechanik mit einer Düse zum Ausbringen
von Wasser mit hohem Druck zum Entfernen der Polierabfallprodukte
vorgesehen ist, und die Düse
an einem Arm angeordnet ist, wobei Wasser mit hohem Druck aus der
Düse von
einem zentralen Abschnitt des Polierfelds zu einem Randabschnitt des
Polierfelds in Abhängigkeit
von der Schwenkstellung des Arms ausgestoßen wird.
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Da
bei dieser Ausbildung der vorliegenden Erfindung aus der Düse an dem
Arm während
der Politur Wasser mit hohem Druck ausgestoßen wird, und zwar mit der
Richtung ausgehend von dem zentralen Abschnitt der Polierfeldoberfläche zu dem äußeren Randabschnitt,
werden Polierabfallprodukte in den Kerben wirksam von dem Randabschnitt
des Polierfelds nach außen
entfernt und zwar in Abhängigkeit
der Schwenkstellung des Arms.
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Die
Ausführung
der vorliegenden Erfindung nach den Merkmalen von Anspruch 8 stellt
ein Polierverfahren bereit, bei dem die Mechanik, die die Poliermasse
auf die Polierfeldoberfläche
aufbringt, eine Mechanik umfasst, die sich von einem zentralen Abschnitt
des Polierfelds zu einem Randabschnitt erstreckt, und bei der Rotation
des Polierfelds gleichzeitig Poliermasse von dem zentralen Abschnitt
des Polierfelds zu dem Randabschnitt aufbringt.
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Bei
dieser Ausführung
der vorliegenden Erfindung ist die Mechanik, die Poliermasse auf
die Polierfeldoberfläche
aufbringt, derart ausgebildet, dass sie sich von dem zentralen Abschnitt
des Polierfelds zu dem Randabschnitt in radialer Richtung erstreckt, wobei
Poliermasse, die entlang dem Element nach unten fließt, auf
die gesamte Oberfläche
der Polierfeldoberfläche
von dem zentralen Abschnitt der Polierfeldoberfläche zu ihrem Randabschnitt
aufgrund der Rotation des Polierfelds gleichmäßig und dünn verteilt wird.
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Die
Ausführung
der vorliegenden Erfindung mit den Merkmalen von Anspruch 9 stellt
eine Poliervorrichtung bereit, die eine Poliermasse auf eine Polieroberfläche zuführt und
die eine Polierung aufgrund der relativen Bewegung zwischen der
Polieroberfläche
und einem Wafer ermöglicht,
wobei die Poliervorrichtung die nachfolgenden Merkmalen umfasst:
eine
Mechanik zur Zufuhr von Poliermasse, die ein bürstenähnliches oder drahtähnliches
Element umfasst, an dem die Poliermasse entlang nach unten fließt und das
zum Aufbringen der Poliermasse auf eine Polierfeldoberfläche dient;
und eine Spülmechanik
zum Waschen der Polierfeldoberfläche
während dem
Polierverfahren.
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Bei
dieser Ausführung
der vorliegenden Erfindung fließt
Poliermasse aufgrund von Kapillarkraft der Oberflächenspannung
zwischen der Poliermasse und dem bürstenähnlichen oder drahtähnlichen
Element gleichmäßig auf
die Polierfeldoberfläche. Selbst
wenn die Poliermasse in geringer Menge nach unten fließt verteilt
sie sich aufgrund der Oberflächenspannung
zwischen der Polieroberfläche
des Polierfelds und dem Elements gleichmäßig und wird aufgrund der relativen
Bewegung zwischen dem Element und dem Polierfeld gleichmäßig und
dünn auf die
Polieroberfläche
des Polierfelds verteilt. Auf diese Weise wird beständig frische
Poliermasse über
das Element auf die Polieroberfläche
des Polierfelds zugeführt.
Ein Wafer wird auf der Polieroberfläche, auf der frische Poliermasse
konstant, gleichmäßig und dünn durch
die relative Bewegung zwischen dem Wafer und dem Polierfeld zugeführt wird,
poliert. Poliermasse, die zu der Politur beigetragen hat, und Polierabfallprodukte,
die bei der Polierung entstanden sind, treten aufgrund der relativen
Bewegung zwischen dem Wafer und der Polieroberfläche des Polierfelds in dort
ausgebildete Kerben ein. Die Polierfeldoberfläche wird beim Polieren mittels
einer Spülmechanik
derart gewaschen, dass die Poliermasse, die zur Polierung beigetragen
hat, und Polierabfallprodukte, die in die Kerben eingedrungen sind,
von dem Randbereich des Polierfelds nach außen entfernt werden.
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Die
Ausführung
der vorliegenden Erfindung mit den Merkmalen von Anspruch 10 stellt
eine Poliervorrichtung bereit, bei der die Mechanik zum Waschen
der Polierfeldoberfläche
beim Polieren eine Düse
zum Ausbringen von Wasser unter hohem Druck hat, wobei die Düse an einem
Arm befestigt ist, und wobei das unter hohem Druck von der Düse ausgestoßene Wasser
von einem zentralen Abschnitt des Polierfelds zu einem äußeren Abschnitt
des Polierfelds in Abhängigkeit
von einer Schwenkstellung des Arms wirkt.
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Bei
dieser Ausführung
der vorliegenden Erfindung wird aus der an dem Arm befestigten Düse Wasser
unter hohem Druck derart ausgestoßen, dass es beim Polieren
von dem zentralen Abschnitt der Polierfeldoberfläche um zu seinem äußeren Randabschnitt
wirkt, wobei Poliermasse, die zum Polieren beigetragen hat, und
Polierabfallprodukte, die in die Kerben eingedrungen (gefallen)
sind, von dem Randabschnitt des Polierfelds in Abhängigkeit
der Schwenkstellung des Arms wirksam entfernt werden.
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Die
Ausführung
der vorliegenden Erfindung nach den Merkmalen vom Anspruch 11 stellt
eine Poliervorrichtung bereit, bei dem das Element zur Zufuhr von
Poliermasse eine Vielzahl von Drahtelementen umfasst, ein plattenförmiges Element
mit Kerben umfasst, oder ein bürstenähnliches
Element umfasst, das aus einer Vielzahl von drahtähnlichen
Elementen besteht.
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Bei
dieser Ausführung
der vorliegenden Erfindung fließt
Poliermasse auf dem Element zur Zufuhr von Poliermasse auf die Polieroberfläche des Polierfelds
gleichmäßig aufgrund
von Kapillarkraft der Oberflächenspannung
zwischen der Poliermasse und der Vielzahl von drahtähnlichen
Elementen, dem plattenähnlichen
Element mit Kerben, oder dem bürstenähnlichen
Element nach unten, so dass die Poliermasse gleichmäßig und
dünn auf
der Polieroberfläche
verteilt wird.
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Die
Ausführung
der vorliegenden Erfindung mit den Merkmalen von Anspruch 12 stellt
eine Poliervorrichtung bereit, bei der das Element zur Zufuhr der
Poliermasse in radialer Richtung des Polierfelds derart angeordnet
ist, dass es von einem zentralen Abschnitt des Polierfelds in Richtung
seines Randabschnitts gerichtet ist.
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Bei
dieser Ausführung
der vorliegenden Erfindung kann das Element zur Zufuhr von Poliermaterial
in der Nähe
der gesamten Oberfläche
der Polieroberfläche
auf dem Polierfeld angeordnet sein oder mit ihr in Kontakt kommen.
Auf diese Weise kann Poliermasse auf die gesamte Oberfläche der Polieroberfläche des
Polierfelds gleichmäßig und dünn aufgetragen
werden.
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Die
Ausführung
der vorliegenden Erfindung mit den Merkmalen von Anspruch 13 stellt
eine Poliervorrichtung bereit, wobei das Element zur Zufuhr der
Poliermasse derart ausgebildet ist, dass sein distaler Endabschnitt
keinen Kontakt mit Bodenabschnitten von Kerben in dem Polierfeld
hat.
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Bei
dieser Ausführung
der vorliegenden Erfindung wird frische Poliermasse daran gehindert
in die Kerben einzudringen, wobei Poliermasse, die bei der Politur
bereits beigetragen hat, und Polierabfallprodukte wirksam von dem
Polierfeld nach außen entfernt
werden. Außerdem
wird eine Anreicherung von Poliermasse, die zu dem Polierverfahren
bereits beigetragen hat, und Polierabfallprodukte in den Kerben
der Polieroberfläche
des Polierfelds wirksam verhindert.
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Da
bei der Ausführung
der vorliegenden Erfindung mit den Merkmalen von Anspruch 1 die
Mechanik, die ein Element auf einer Polierfeldoberfläche bereitstellt,
das in Kontakt mit der Polierfeldoberfläche gebracht ist oder in die
Nähe der
Polierfeldoberfläche
angeordnet ist, wobei die Poliermasse entlang dem Element auf die
Polierfeldoberfläche übertragen wird,
und eine Oberfläche
des Polierfelds eine Vielzahl von kommunizierenden Kerben hat, die
sich von einem zentralen Abschnitt eines Oberflächenabschnitts des Polierfelds
zu seinem Randabschnitt erstrecken, wird Poliermasse zugeführt während die Poliermasse
auf die Polierfeldoberfläche
aufgetragen wird, und Poliermasse, die zum Polieren beigetragen hat
gelangt zum Ausstoß in
die Kerben des Polierfelds, wobei die Zufuhr von Poliermasse zu
der Polierfläche
auf dem Polierfeld erfolgt indem die Poliermasse entlang dem Element
derart nach unten fließt, dass
die Poliermasse, selbst wenn sie nur eine geringe Menge hat, auf
die Oberfläche
gleichmäßig und dünn aufgrund
von Oberflächenspannung
zwischen der Polierfläche
des Polierfelds und dem Element verteilt werden kann. Demzufolge
kann ein Wafer auf der Polieroberfläche, die konstant mit frischer
Poliermasse gleichmäßig und
dünn versorgt
wird, poliert werden. Die Poliermasse, die zur Polierung beigetragen
hat, kann in die Vielzahl von kommunizierenden Kerben eindringen,
die sich von einem zentralen Abschnitt der Polierfeldoberfläche zu ihrem Randabschnitt
erstrecken, und zwar aufgrund der relativen Bewegung zwischen dem
Wafer und der Polieroberfläche,
wobei die verbrauchte Poliermasse nach außen befördert wird.
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Dies
führt zu
einer vorteilhaften gleichmäßigen Polierung,
wobei Kratzer aufgrund von Polierabfallprodukten in der Poliermasse,
die bereits zur Polierung beigetragen hat, vermieden werden, was
insbesondere bei Massenproduktion kostengünstig ist, nachdem der Poliermassenverbrauch
minimiert wird.
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Da
bei der Ausführung
der vorliegenden Erfindung mit den Merkmalen von Anspruch 2 das
auf der Polierfläche
bereitgestellte Element eine Vielzahl von drahtähnlichen, bürstenähnlichen oder borstenähnlichen
Elementen umfasst, kann die Poliermasse aufgrund von Kapillarkräften vorteilhaft
entlang dem Element auf die Polierfeldoberfläche gleichmäßig nach unten fließen und
gleichmäßig und
dünn auf
die Polieroberfläche
verteilt werden.
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Da
bei der Ausführung
der vorliegenden Erfindung mit den Merkmalen von Anspruch 3 die
Vielzahl von Kerben entweder radial ausgebildet sind und lineare
Abschnitte umfassen oder bogenförmig oder
gitterartig ausgebildet ist kann eine Vielzahl von Kerben vorteilhaft
von dem zentralen Abschnitt zu dem Randabschnitt des Polierfelds
jeweils vorteilhaft kommunizieren, wobei Poliermasse, die zum Polieren
beigetragen hat, und Polierabfallprodukte, die beim Polieren auftreten,
aufgrund der relativen Bewegung zwischen dem Wafer und der Polieroberfläche des
Polierfelds wirksam in die jeweiligen Kerben gelangen.
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Da
bei der Ausführung
der vorliegenden Erfindung mit den Merkmalen von Anspruch 4 die
Mechanik, die ein Element auf einer Polierfeldoberfläche derart
bereitstellt, dass das Element in Kontakt mit der Polierfeldoberfläche gebracht
ist oder in der Nähe der
Polierfeldoberfläche
angeordnet ist, und die Poliermasse entlang dem Element zugeführt wird,
um die Poliermasse auf der Polierfeldoberfläche zu verteilen, hat eine
Oberfläche
des Polierfelds eine Vielzahl von miteinander kommunizierenden Kerben,
die sich von einem zentralen Abschnitt einer Oberfläche des
Polierfelds zu seinem Randabschnitt erstrecken, und außerdem wird
reines Wasser entlang den jeweiligen Kerben beim Polieren zugeführt, um
Polierabfallprodukte von dem Randabschnitt des Polierfelds nach
außen
zu entfernen, und außerdem
wird Poliermaterial zu der Polieroberfläche des Polierfelds zugeführt indem
Poliermasse entlang dem Element derart nach unten fließt, dass
die Poliermasse gleichmäßig und
dünn aufgrund
von Grenzflächenkräften zwischen
der Polierfläche
des Polierfelds und dem Element auf die Polieroberfläche aufgebracht
und verteilt werden kann, selbst wenn die Poliermasse nur eine geringe
Menge hat. Demzufolge kann ein Wafer auf der Polieroberfläche poliert
werden, die konstant gleichmäßig und
dünn mit
frischer Poliermasse versorgt wird. Das Polierabfallprodukt, das beim
Polieren auftritt, gelangt in die Vielzahl von miteinander kommunizierenden
Kerben, die sich von dem zentralen Abschnitt der Polierfeldoberfläche zu ihren
Randabschnitt erstrecken, und zwar aufgrund der relativen Bewegung
zwischen dem Wafer und der Polieroberfläche, wobei außerdem reines
Wasser entlang den jeweiligen Kerben beim Polieren derart zugeführt wird,
dass die Polierabfallprodukte wirksam von dem Randabschnitt des
Polierfelds nach außen
entfernt werden können.
Dies führt
dazu, dass eine gleichmäßige Politur
vorteilhaft sichergestellt werden kann, Kratzer aufgrund von Polierabfallprodukten
reduziert werden können
und eine kostengünstige
Massenproduktion durchgeführt
werden kann deren Poliermassenverbrauch minimiert ist.
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Für ein Verfahren
zum wirksamen Ausbringen von Polierabfallprodukten wurden zahlreiche herkömmliche
Verfahren vorgeschlagen. Hier sei gesagt, dass dabei natürlich nicht
nur der Ausstoß von Poliermasse
sondern auch deren Zufuhr in Betracht gezogen werden muss. Bei der
Verbesserung der Polierqualität
und der Unterdrückung
von Beschädigungen
und Kratzern kommt es in erster Linie auf zwei Faktoren an, nämlich auf
die Zufuhr von Poliermasse zur Politur und auf die Aufbewahrung
von verbrauchter Poliermasse zur wirksamen Ausfuhr. Aus dem Stand
der Technik ist keine Mechanik bekannt, die auf eine Verbesserung
der Ausfuhr gerichtet ist und außerdem frische Poliermasse
nach dem Ausstoß zuführt, weshalb
eine wirksame Zufuhr von Poliermasse nicht durchgeführt werden
kann. Dies führt dazu,
dass Poliermasse verschwendet wird. Zufuhr (Abfuhr?) von viel verschwendeter
Poliermasse verursacht Nachteile wie einen eventuellen hohen Anteil von
Fremdpartikeln in der Poliermasse, so dass Beschädigungen und Kratzer nicht
wirksam vermieden werden. Bei der Zufuhr von Poliermasse auf die
gesamte Oberfläche
des Polierfelds ohne Zufuhr über die
Kerben kann eine wirksame Poliermassenzufuhr bereitgestellt werden
und Poliermasse mit hoher Qualität
mit minimalem Verbrauch zugeführt
werden. Poliermasse, die beständig
eine Richtung fließt,
und ohne Vermischung mit gebrauchter Poliermasse, kann die Ausscheidung
von Polierabfallprodukten in den Kerben verbessern.
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Bei
der Ausführung
der vorliegenden Erfindung mit den Merkmalen von Anspruch 5 bei
der Mechanik zur Zufuhr von reinem Wasser entlang der jeweiligen
Kerben bei der Politur vorgesehen ist, wobei Polierabfallprodukte
von einem Zentralbereich des Polierfelds zu seinem Randbereich bei
der Rotation des Polierfelds entfernt werden, können vorteilhaft Polierabfallprodukte
in den jeweiligen Kerben von dem Randbereich des Polierfelds wirksam
unter Ausnutzung der Zentrifugalkraft durch Zufuhr von reinem Wasser
entlang den jeweiligen Kerben bei der Polierung und der Rotation
des Polierfelds entfernt werden.
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Da
bei der Ausführung
der vorliegenden Erfindung mit den Merkmalen von Anspruch 6 die
Vielzahl von Kerben wasserabweisend ausgebildet sind wird vorteilhaft
das Wasser, das entlang der jeweiligen Kerben beim Polieren zugeführt wird,
mit den Polierabfallprodukten in den Kerben entfernt und zwar aufgrund
der wasserabweisend ausgebildeten inneren Oberflächen der jeweiligen Kerben.
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Da
bei der Ausführung
der vorliegenden Erfindung mit den Merkmalen von Anspruch 7 reines Wasser
entlang den jeweiligen Kerben zugeführt wird, um Polierabfallprodukte
von dem Randabschnitt des Polierfelds während der Rotation des Polierfelds
nach außen
zu führen,
und eine Mechanik bereitgestellt ist, die eine Polieroberfläche mit Poliermasse
versorgt, und die Polierung mittels relativer Bewegung zwischen
der Polieroberfläche
und einem Wafer erfolgt, und eine Mechanik vorgesehen ist, die ein
Element auf einer Polierfeldoberfläche bereitstellt, um das Element
in Kontakt mit der Polierfeldoberfläche zu bringen oder in die
Nähe der
Polierfeldoberfläche
zu bringen, und Poliermasse entlang dem Element zur Zufuhr von Poliermasse
auf die Polierfeldoberfläche
bereitstellt, und eine Oberfläche des
Polierfelds eine Vielzahl von miteinander kommunizierenden Kerben
umfasst, die sich von einem zentralen Abschnitt eines Oberflächenabschnitts
des Polierfelds zu seinem Randabschnitt erstreckt, und nachdem reines
Wasser entlang der jeweiligen Kerben bei der Politur zugeführt wird,
um Polierabfallprodukte von dem Randabschnitt des Polierfelds nach außen zu entfernen,
und nachdem eine Mechanik zur Entfernung der Polierabfallprodukte
vorgesehen ist, die eine Düse
zur Zufuhr von Wasser unter hohem Druck umfasst, und wobei die Düse an einem
Arm befestigt ist, wobei Wasser unter hohem Druck aus der Düse von einem
zentralen Abschnitt des Polierfelds zu einem Randabschnitt des Polierfelds
in Abhängigkeit
der Schwenckstellung des Arms zugeführt wird, können die Polierabfallprodukte
aus den Kerben vorteilhaft und wirksam von dem Randabschnitt nach
außen
entfernt werden.
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Da
bei der Ausführung
der vorliegenden Erfindung mit den Merkmalen von Anspruch 8 die
Mechanik sich von dem zentralen Abschnitt des Polierfelds zu dem
Randabschnitt in radialer Richtung erstreckt, und gleichzeitig Poliermasse
von dem zentralen Abschnitt zu dem Randabschnitt aufgrund der Rotation
des Polierfelds aufgebracht wird, kann Poliermasse vorteilhaft zugeführt und über die
gesamte Oberfläche
der Polierfeldoberfläche
von dem zentralen Abschnitt der Polierfeldoberfläche zu ihrem Randabschnitt
gleichmäßig und
dünn aufgetragen und
verteilt werden, indem das Element zur Zufuhr der Poliermasse auf
der Polierfeldoberfläche
derart ausgebildet ist, dass es sich von dem zentralen Abschnitt
des Polierfelds in Richtung zu dem Randabschnitt in radialer Richtung
erstreckt und zwar natürlich
unter Ausnutzung der Rotation des Polierfelds.
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Da
bei der Ausführung
der vorliegenden Erfindung nach den Merkmalen von Anspruch 9 eine Poliervorrichtung
vorgesehen ist, die Poliermasse auf eine Polieroberfläche aufbringt
und eine Polierung aufgrund einer relativen Bewegung zwischen dem
Polierfeld und einem Wafer durchgeführt wird, kann eine vorteilhafte
Politur durchgeführt
werden, wobei die Ausführung
die nachfolgenden Elementen umfasst:
eine Poliermassenzuführmechanik,
mit einem bürstenähnlichen
oder drahtähnlichen
Element, die derart ausgebildet ist, dass Poliermasse entlang dem
Element nach unten fließt
und einer Polierfeldoberfläche zugeführt wird;
eine
Polierfeldreinigungsmechanik zum Waschen der Polierfeldoberfläche beim
Polieren, wobei eine Zufuhr von Poliermasse auf die Polieroberfläche des Polierfelds
bereitgestellt wird, indem die Poliermasse entlang dem Element derart nach
unten fließt,
dass selbst wenn nur eine geringe Menge Poliermasse zugeführt wird,
die Poliermasse auf der Polieroberfläche gleichmäßig und dünn aufgrund von Oberflächenspannung
zwischen der Polieroberfläche
des Polierfelds und dem Element bereitgestellt ist.
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Demzufolge
kann ein Wafer auf der konstant, gleichmäßig und dünn mit frischer Poliermasse
versorgten Polieroberfläche
poliert werden. Die Poliermasse, die zur Politur beigetragen hat
und Polierabfallprodukte gelangen in vorstehend beschriebene Kerben
des Polierfelds, und zwar aufgrund der relativen Bewegung zwischen
dem Wafer und der Polieroberfläche,
wobei die Polieroberfläche
während
der Politur von der Polierfeldreinigungsmechanik gewaschen wird,
so dass die Poliermasse und Polierabfallprodukte wirksam von dem
Randabschnitt nach außen
entfernt werden können.
Dies führt
dazu, dass eine gleichmäßige Politur
bereitgestellt werden kann, Kratzer aufgrund von Polierabfallprodukten
reduziert werden können
und eine kostengünstige
Massenproduktion mit einem minimalen Poliermassenverbrauch bereitgestellt
werden kann.
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Da
bei der Ausführung
der vorliegenden Erfindung mit den Merkmalen von Anspruch 10 die
Mechanik zum Waschen der Polierfeldoberfläche beim Polieren eine Düse zum Ausbringen
von Wasser unter hohem Druck umfasst, die an einem Arm befestigt ist,
so dass aus der Düse
Wasser unter hohem Druck von einem zentralen Abschnitt des Polierfelds
zu einem äußeren Randabschnitt
des Polierfelds strahlt und zwar in Abhängigkeit der Schwenkstellung
des Arms, kann Poliermasse, die beim Polieren verwendet wurde und
Polierabfallprodukte, die in die Kerben gelangt sind, vorteilhaft
von dem Randabschnitt des Polierfelds nach außen entfernt werden, wobei
das Wasser aus der Düse
vorteilhaft wirksam von dem zentralen Abschnitt der Polierfeldoberfläche in Richtung
ihres Randabschnitts bei der Politur zugeführt wird, wobei der Arm, an
dem die Düse
befestigt ist, vorteilhaft gedreht oder geschwenkt wird.
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Da
bei der Ausführung
der vorliegenden Erfindung mit den Merkmalen von Anspruch 11 die
Poliermasse mittels einer Vielzahl von drahtähnlichen Elementen, einem plattenähnlichen
Element mit Kerben oder einem bürstenähnlichen
Element aus einem Bündel
einer Vielzahl von drahtähnlichen
Elementen besteht, kann die Poliermasse vorteilhaft auf die Polieroberfläche des
Polierfelds entlang dem Element nach unten fließen und aufgrund von Kapillarkräften zugeführt werden
und gleichmäßig und
dünn auf
der Polieroberfläche
verteilt werden.
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Da
bei der Ausführung
der vorliegenden Erfindung mit den Merkmalen von Anspruch 12 das
Element zur Zufuhr der Poliermasse in radialer Richtung des Polierfeldes
derart angeordnet ist, dass es sich von einem zentralen Abschnitt
des Polierfelds in Richtung seines Randabschnitts erstreckt, und
das Element zur Zufuhr von Poliermasse derart angeordnet sein kann,
dass es Kontakt mit der gesamten Oberfläche der Polierfläche des
Polierfelds hat oder in dessen Nähe
angeordnet ist kann Poliermasse über
die gesamte Oberfläche
der Polierfläche
des Polierfelds gleichmäßig und
dünn aufgetragen
werden.
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Da
das Element zur Zufuhr der Poliermasse bei der vorliegenden Erfindung
nach den Merkmalen von Anspruch 13 derart ausgebildet ist, dass
ein distaler Randabschnitt nicht Kontakt mit den Bodenabschnitten
der vorstehenden Kerben hat, kann vorteilhaft frische Poliermasse
daran gehindert werden in die jeweiligen Kerben zu gelangen, wodurch
wirksam verbrauchte Poliermasse, die bereits zur Politur beigetragen
hat, und Polierabfallprodukte nach außen befördert werden, und außerdem überschüssige Poliermasse,
die bereits zur Politur beigetragen hat, und Polierabfallprodukte
in den Kerben auf der Polieroberfläche des Polierfelds vermieden
werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die
begleitenden Zeichnungen zeigen ein Polierverfahren und eine Poliervorrichtung
nach einer Ausführung
der vorliegenden Erfindung.
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1 zeigt
eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Poliervorrichtung;
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2 zeigt
eine perspektivische Darstellung einer Ausführung einer Poliereinheit;
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3A, 3B und 3C zeigen
Draufsichten auf radiale Kerben eines Polierfelds aus linearen Kerbenelementen,
radialen Kerben eines Polierfelds aus bogenförmigen Kerbenelementen, und gitterähnlich angeordnete
Kerben eines Polierfelds;
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4 zeigt
eine perspektivische Darstellung einer Kerbenwaschdüse;
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5 zeigt
eine perspektivische Darstellung einer Hochdruckwasserdüse zum Waschen
von Kerben mit einer Schwenkmechanik;
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6 zeigt
einen seitlichen Schnitt eines Elements zur Zufuhr von Poliermasse
mit einer Poliermassenzuführleitung;
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7 zeigt
eine seitliche Darstellung einer Waschvorrichtung zum Waschen des
Poliermassenzuführelements;
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8 zeigt
eine perspektivische Darstellung einer Poliereinheit mit einer Vielzahl
von Poliermassenzuführelementen;
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9 zeigt
einen Schnitt eines Poliermassenzuführelements, das bei der Politur
in der Nähe eines
Polierfelds angeordnet ist;
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10 zeigt
einen Schnitt eines Poliermassenzuführelements, das das bei der
Politur in Kontakt mit dem Polierfeld gebracht ist;
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11 zeigt
eine seitliche Darstellung eines Poliermassenzuführelements, das eine Waschung des
Polierfelds durchführt;
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12 zeigt
eine seitliche Darstellung eines Poliermassenzuführelements, das eine Konditionierung
des Polierfelds durchführt;
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13A und 13B zeigen
jeweils eine graphische Darstellung von Resultaten einer beispielhaften
erfindungsgemäßen Polierung
und eines Vergleichsbeispiels.
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Beschreibung einer vorteilhaften
Ausführung
der vorliegenden Erfindung
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Um
die Aufgabe zu lösen,
eine gleichmäßige Politur
bereitzustellen und Poliermasse zu entfernen, die bereits zur Politur
beigetragen hat, und die Polierabfallprodukte entfällt, und
zwar wirksam nach außen,
um außerdem
Schäden
aufgrund von Polierabfallprodukten zu vermeiden, und um den Verbrauch von
Poliermasse zu minimieren, um eine kostengünstige Massenproduktion zu
ermöglichen,
wird erfindungsgemäß ein Polierverfahren
mit einer Polieroberfläche
bereitgestellt, bei der Poliermasse zu einer Polieroberfläche zugeführt wird,
und die Polierung mittels relativer Bewegung zwischen der Polieroberfläche und
dem Wafer durchgeführt
wird, wobei eine Mechanik vorgesehen ist, die ein Element an einer Polierfeldoberfläche bereitstellt,
so dass das Element in Kontakt mit der Polierfeldoberfläche ist,
und wobei Poliermasse entlang dem Element zugeführt wird, um die Poliermasse
auf die Polierfeldoberfläche
zu bringen, wobei eine Oberfläche
des Polierfelds eine Vielzahl von miteinander kommunizierenden Kerben hat,
die sich von einem zentralen Abschnitt eines Oberflächenabschnitts
des Polierfelds zu seinem Randbereich erstrecken, und wobei reines
Wasser entlang der jeweiligen Kerben beim Polieren zugeführt wird,
um Polierabfallprodukte von dem Randbereich des Polierfelds nach
außen
zu entfernen.
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Nachfolgend
wird eine vorteilhafte Ausführung
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
detailliert beschrieben.
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1 zeigt
eine schematische Darstellung einer Poliervorrichtung, 2 zeigt
eine perspektivische Darstellung eines Poliermittels, 3A, 3B, 3C sind
jeweils Draufsichten auf radiale Polierfeldkerben aus linearen Kerbenelementen,
radiale Polierfeldkerben aus bogenförmigen Kerbenelementen und
gitterartige Polierfeldkerben, 4 zeigt
eine perspektivische Darstellung einer Kerbenwaschdüse zum Waschen
der Polierfeldkerben, und 5 zeigt
eine perspektivische Darstellung einer Hochdruckwasserdüse zum Waschen
einer Kerbe.
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Zunächst wird
ein erfindungsgemäßes Polierverfahren
und eine erfindungsgemäße Poliervorrichtung
anhand einer chemisch- mechanischen Poliervorrichtung beschrieben.
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1 zeigt
eine chemisch- mechanische Poliervorrichtung 1 mit einem
Waferaufbewahrungsabschnitt 2, einem Transportmittel 3,
eine Vielzahl von Poliermitteln 4, 4 und 4,
die einen Polierabschnitt bilden, Wasch- und Trockenmitteln 5,
Filmdickenmessmitteln 18 und mit einem in der Zeichnung
nicht dargestellten Vorrichtungssteuerabschnitt.
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Der
Waferaufbewahrungsabschnitt 2 umfasst Produktionswaferaufbewahrungsabschnitte 2A, einen
Dummywaferaufbewahrungsabschnitt 2B, einen ersten Monitorwaferaufbewahrungsabschnitt 2C und
einen zweiten Monitorwaferaufbewahrungsabschnitt 2D, wobei
Wafer W in einer Kassette 6 angeordnet sind und in jedem
Aufbewahrungsabschnitt angeordnet sind. Zwei Produktionswaferaufbewahrungsabschnitte 2A sind
Seite an Seite angeordnet. Ein unterer Abschnitt der Kassette 6 wird
als erster Monitorwaferaufbewahrungsabschnitt 2C verwendet und
ein oberer Abschnitt der Kassette 6 wird als zweiter Monitorwaferaufbewahrungsabschnitt 2D verwendet.
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Die
Transportmittel 3 umfassen einen Indexroboter 7,
einen Transferroboter 8 und Transporteinheiten 9A und 9B.
Der Indexroboter 7 umfasst zwei Arme, die geschwenkt und
gebogen werden können, und
ist in Richtung des Pfeiles Y in 1 bewegbar.
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Der
Indexroboter 7 nimmt einen zu polierenden Wafer W aus der
Kassette 6 und transportiert den Wafer zu einer Waferwarteposition 10 oder 11 und
empfängt
einen Wafer W, von den Wasch- und Trockenmitten 5, um den
Wafer in der Kassette 6 anzuordnen.
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Der
Transferroboter umfasst einen Ladearm 8A und einen Entladearm 8B,
die gebogen und geschwenkt werden können, und ist in der Richtung
des Pfeiles X von 1 beweglich angeordnet. Der
Ladearm 8A wird zum Transport eines Wafers W vor der Politur
verwendet und empfängt
den Wafer W bevor er an einem nicht gezeigten Polierfeld poliert
wird, das an einem distalen Ende seines Ladearms angeordnet ist
und stellt einen Transport zu der Transporteinheit 9A oder 9B bereit.
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Andererseits
wird der Entladearm 8B zum Transport des polierten Wafers
W verwendet und empfängt
den von einem nicht gezeigten Polierfeld polierten Wafer W, das
an einem distalen Endabschnitt des Entladearms 8B angeordnet
ist, von der Transporteinheit 9A oder 9B, um ihn
zu dem Wasch- und Trockenmitten 5 zu transportieren. Die Wasch-
und Trockenmittel 5 waschen den polierten Wafer W. Die
Wasch- und Trockenmittel 5 umfassen eine Waschvorrichtung 5A und
eine Trockenvorrichtung 5B. Das Waschmittel 5A hat
drei Waschgefäße, wobei
die Waschgefäße zum Waschen
im basischen Medium, im sauren Medium und zur Reinigung verwendet
werden. Der von den Poliermittel 4, 4 oder 4 polierte
Wafer W wird von dem Transferroboter 8 zu dem Wasch- und
Trockenmittel 5 transportiert, und nachdem der Wafer W
im basischen Medium und im sauren Medium gewaschen wurde und gereinigt
wurde, was durch die Waschvorrichtung 5A der Wasch- und
Trockeneinheit 5 erfolgt wird der Wafer W in der Trockenvorrichtung 5B getrocknet.
Der getrocknete Wafer wird von dem Indexroboter 7, der
Transportmittel 3 aus der Trockenvorrichtung 5B genommen, um
an einer vorbestimmten Position in der Kassette 6 des Waferaufbewahrungsabschnitts 2 angeordnet zu
werden.
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Die
Transportmittel 9A und 9B sind jeweils in Richtung
des Pfeils Y von 1 beweglich und werden zwischen
den Aufnahmepositionen SA und SB und den Abgabepositionen TA und
TB bewegt und liefern die Wafer W an die Waferhalteköpfe 12A und 12B.
Die Transportmittel 9A und 9B empfangen die Wafer
W nach der Politur an den Abgabepositionen TA und TB und bewegen
sich zu den Empfangspositionen SA und SB und liefern die Wafer W
an den Entladearm 8B des Transferroboters 8.
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Die
Transporteinheiten 9A und 9B haben beide zwei
voneinander unabhängige
Aufnahmeständer,
wobei beide Aufnahmeständer
jeweils separat für
einen Wafer W vor der Politur und nach der Politur verwendet werden.
Eine Entladekassette 13 ist benachbart zu der Wasch- und
Trockeneinheit 5 angeordnet und wird verwendet, um den
Wafer W nach der Politur temporär
aufzunehmen. Beispielsweise wird der Wafer W nach der Politur von
dem Transportroboter 8 transportiert, um ihn temporär in der
Entladekassette 13 anzuordnen während die Wasch- und Trockeneinheit 5 läuft und
gesperrt ist.
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Die
Poliermittel 4, 4 und 4 polieren den
Wafer W und umfassen jeweils eine Walze 14A, 14B oder 14C einen
Polierkopf 12A oder 126, Poliermasse, Zuführmittel 15A, 15B oder 15C als
Poliermassenzuführmechanik
und eine Trägerwascheinheit 16A oder 166.
Die Trägerwascheinheiten 16A und 16B sind
an einer vorbestimmten Abgabepositionen TA und TB der Transporteinheiten 9A und 9B angeordnet
und waschen nicht gezeigte Träger
auf den Polierköpfen 12A und 12B nach
der Politur.
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Die
Walzen 14A, 146 und 14C sind jeweils kreisförmig ausgebildet
und parallel zueinander angeordnet. Obere Oberflächen der jeweiligen Walzen 14A, 14B und 14C sind
mit Polierfeldern verbunden, die nachfolgend beschrieben werden,
und Poliermasse wird mittels der Poliermassenzuführmittel 15A, 15B und 15C den
Polierfeldern zugeführt.
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Linke
und rechte Walzen 14A und 14B der drei Walzen 14A, 14B und 14C werden
zur Politur eines ersten Films verwendet (beispielsweise ein Cu- Film),
während
eine zentrale Walze 14C zur Politur eines zweiten Films
verwendet wird (beispielsweise ein Ta- Film). Bei beiden Polierverfahren
werden verschiedenen Arten von Poliermasse zugeführt, verschiedene Rotationsgeschwindigkeiten
der Polierköpfe 12A und 126,
eine verschiedene Rotationsgeschwindigkeit der Walzen 14A, 14B und 14C,
verschiedene Druckkräfte
der Polierköpfe 12A und 12B oder
verschiedene Materialien für
die Polierfelder verwendet.
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In
der Nähe
der drei Walzen 14A, 148 und 14C sind
jeweils Konditionierungsvorrichtungen 17A, 176 und 17C vorgesehen.
Die Konditionierungsvorrichtungen 17A, 178 und 17C haben
Arme, die geschwenkt werden können,
wobei Polierfelder auf den Walzen 14A, 148 und 14C mittels Konditionierungselementen
an distalen Endabschnitten der Arme konditioniert werden.
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Zwei
Polierköpfe 12A und
ein Polierkopf 126 sind installiert und können jeweils
in Richtung des Pfeils X von 1 bewegt
werden.
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2 zeigt
das Poliermittel 4 mit einem Polierfeld 19, das
mit einer oberen Oberfläche
der Walze 14A verbunden ist. Ein Rotationsschacht 20 ist
mit einem nicht gezeigten äußeren Schacht
eines Motors M an einem unteren Abschnitt der Walze 14A angeordnet,
und die Walze 14A dreht sich in Richtung des Pfeiles A
durch den Antrieb des Motors M.
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Der
Polierkopf 12A umfasst einen Führungsring 21, einen
Haltering 22 und weitere ähnliche mechanische Elemente
an seinem unteren Abschnitt und einen nicht gezeigten Träger zur
Befestigung eines Wafers W der an dem Polierkopfes 12A angeordnet
ist. Der Polierkopf 12A wird in Richtung des Pfeiles B
von einer nicht dargestellten Mechanik bewegt und preßt den angeordneten
und fixierten Wafer W auf das Polierfeld 19.
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3A, 3B und 3C zeigen
jeweils Polierfeldkerben, die auf Oberflächenabschnitten des Polierfelds 19 ausgebildet
sind, und zur Entfernung von Polierabfallprodukten mit Polierschlamm,
Polierfeldstaub und ähnliches,
was bei der Politur erzeugt wird, zusammen mit Poliermasse, die
zur Politur verwendet wurde. Die Polierfeldkerben können radial ausgebildet
sein 23A (3A) und eine Vielzahl von linearen
Kerbenelementen 23a umfassen und können außerdem radial ausgebildet sein 23B (3B) und
eine Vielzahl von bogenförmigen
Kerbenelementen 23b umfassen und können außerdem gitterförmig 23C (3C)
mit einer Vielzahl von linearen Kerbenelementen 23c ausgebildet
sein.
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Die
jeweiligen linearen Kerbenelemente 23a der Polierfeldkerbe 23A kommunizieren
miteinander ausgehend von einem zentralen Abschnitt des Polierfelds 19A und
erstrecken sich zu einem Randabschnitt 19a, die jeweiligen
bogenförmigen Kerbenelemente 23b der
Polierfeldkerbe 236 kommunizieren miteinander ausgehend
von einem zentralen Abschnitt des Polierfelds 196 und erstrecken sich
zu seinem Randabschnitt 19b, und die jeweiligen linearen
Kerbenelemente 23c der Polierfeldkerbe 23C kommunizieren
miteinander an einem Oberflächenabschnitt
des Polierfelds 19C und erstrecken sich zu seinem Randabschnitt 19c.
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Die
jeweiligen inneren Oberflächen
der linearen Kerbenelemente 23a und 23c der bogenförmigen Kerbenelemente 23b sind
jeweils wasserabweisend ausgebildet und können beispielsweise mit Teflon® beschichtet
sein.
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Die
Polierfeldkerben 23A und 23B sind jeweils radial
ausgebildet, und die Polierfeldkerbe 23C ist gitterförmig ausgebildet,
wobei die Polierfeldkerben 23A, 23B und 23C derart
ausgebildet sind, dass bei der Politur erzeugte Polierabfallprodukte
und verbrauchte Poliermasse, die die Polierabfallprodukte enthält, in die
jeweiligen linearen Kerbenelemente 23a, 23c und
die jeweiligen bogenförmigen
Kerbenelemente 23b aufgrund der relativen Bewegung zwischen
dem Wafer W und dem Polierfeld 19A, 19B oder 19C effektiv
eintreten.
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Die
Vielzahl von linearen Kerbenelemente 23a, die Vielzahl
von bogenförmigen
Kerbenelemente 23b und die Vielzahl von linearen Kerbenelemente 23c kommunizieren
miteinander ausgehend von dem zentralen Abschnitt des Oberflächenabschnitts
des Polierfelds 19A, 19B und 19C ausgehend
und erstrecken sich jeweils zu den Randabschnitten 19a, 19b und 19c und
sind außerdem
an ihren inneren Oberflächen
wasserabweisend ausgebildet, so dass bei der Zufuhr von reinem Wasser
oder ähnlichem
entlang der jeweiligen Kerbenelemente 23a, 23b und 23c während der
Politur, bei der die Polierfelder 19A, 19B und 19C rotieren,
Polierabfallprodukte in den Kerbenelementen 23a, 23b und 23c und
Polierschlamm mit Polierabfallprodukten wirksam aus den Randabschnitten 19a, 19b und 19c der
Polierfelder 19A, 19B und 19C nach außen entfernt
wird.
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4 zeigt
eine Kerbenwaschdüse 24 zur Zufuhr
von reinem Wasser entlang der jeweiligen Kerbenelemente 23a (23b oder 23c)
während
einer Politur, wenn Polierabfallprodukte zusammen mit Polierschlamm
aus den jeweiligen Kerbenelementen 23a entfernt wird, wobei
die Kerbenwaschdüse 24 geeignet oberhalb
des Polierfelds 19A (19B oder 19C) angeordnet
ist. Von der Kerbenwaschdüse 24 wird
reines Wasser unter hohem Druck derart ausgestrahlt, dass die Polierabfallprodukte
zusammen mit verbrauchtem Polierschlamm von einem Randabschnitt 19a des
Polierfelds 19A wirksam nach außen entfernt wird.
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5 zeigt
eine Hochdruckwasserdüse 25 zum
Waschen einer Kerbe zur Entfernung von Polierabfallprodukten zusammen
mit verbrauchtem Polierschlamm aus den jeweiligen Kerbenelementen 23a und
zur wirksamen weiteren Entfernung aus dem Polierfeld 19A.
Die Hochdruckwasserdüse 25 zum
Waschen der Kerben ist derart ausgebildet, dass eine Hauptdüseneinheit 25a,
die Wasser mit hohem Druck erzeugt, an einem Arm 25b angeordnet
ist und Wasser unter hohem Druck aus der Hauptdüseneinheit 25 strahlt,
wobei das Wasser von dem zentralen Abschnitt des Polierfelds 19A zu
dem Handabschnitt 19b wirkt, und zwar in Abhängigkeit
der Schwenkstellung des Arms 25b.
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6 zeigt,
das Poliermassenzuführmittel 15A mit
einem Poliermassenzuführelement 15a,
das derart vorgesehen ist, dass es mit einem Schlitz 26a Kontakt
hat, der an einer seitlichen Fläche
der Poliermassenzuführleitung 26 horizontal
angeordnet ist. Das Poliermassenzuführelement 15a ist
ausgehend von einem zentralen Abschnitt des Polierfelds in radialer
Richtung des Polierfelds 19 angeordnet und erstreckt sich
bis zu seinem Randabschnitt.
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Das
Poliermassenzuführmittel 15A kann
in Richtung des Pfeils C (erweitert) bewegt werden oder in einer
Richtung des Pfeils D bewegt werden, und zwar von einer nicht gezeigten
Bewegungsmechanik und ein Neigungssensor 27, der das Niveau
der Poliermassenzuführleitung 26 mißt, ist
an einem Endabschnitt der Poliermassenzuführleitung 26 vorgesehen.
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Die
Poliermassenzuführleitung 26 umfasst ein
röhrenförmiges Teil
an dessen einer seitlichen Oberfläche ein Schlitz 26a parallel
zu dem Polierfeld 19 ausgebildet ist und dessen eines Ende
abgedichtet ist, wobei die Poliermassenzuführleitung 26 aus einem
nicht dargestellten Poliermassentank mittels einer nicht dargestellten
Pumpe an ihrem anderen Ende mit Poliermasse S versorgt wird.
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6 zeigt
die Poliermasse S, die in der Poliermassenzuführleitung 26 aufbewahrt
wird. Wenn die Poliermasse S einen vorbestimmten Betrag übersteigt,
fließt
sie aus dem Schlitz 26a und über das Poliermassenzuführelement 15a nach
unten und wird der Polieroberfläche
des Polierfelds 19 zugeführt.
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Das
Poliermassenzuführelement 15a umfasst
eine Vielzahl von drahtähnlichen
Elementen, ein plattenähnliches
Element, dessen Oberfläche Kerben
umfasst, ein plattenähnliches
und bürstenähnliches
Element aus einem Bündel
drahtähnlicher Elemente
oder ein borstenähnliches
Element.
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Das
Poliermassenzuführelement 15a wird derart
in der Nähe
der Polieroberfläche
des Polierfelds 19 mit einer Distanz angeordnet, dass sich
an dem distalen Ende des Poliermassenzuführelements 15a kein
Poliermassentropfen S bildet, oder das Poliermassenzuführelement 15a wird
in Kontakt mit der Polieroberfläche
des Polierfelds 19 gebracht, wobei jedoch das Poliermassenzuführelement 15a derart angeordnet
ist, dass sein distaler Endabschnitt keinen Kontakt mit den Bodenabschnitten
der jeweiligen Kerbenelemente 23a, 23b und 23c hat.
Diese Anordnung verhindert, dass frische Poliermasse S in die jeweiligen
Kerbenelemente 23a, 23b und 23c gelangt, die
dazu dienen Polierabfallprodukte zusammen mit verbrauchter Poliermasse
von dem Polierfeld 19 nach außen zu befördern.
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Die
Entfernung, in der das Poliermassenzuführelement 15a derart
in der Nähe
des Polierfelds 19 angeordnet ist, dass kein Tropfen an
seinem distalen Ende gebildet wird kann wie folgt berechnet werden. Beispielsweise
kann angenommen werden, dass ein Wassertropfen aus einer Leitung
mit kreisförmigem Querschnitt
mit einem äußeren Durchmesser
von 5 mm tropft. Die Oberflächenspannung
von Wasser beträgt
72.8 mN/m bei einer Temperatur von 20 °C. Bei dem äußeren Durchmesser von 5 mm
beträgt
der äußere Umfang
ungefähr
15.7 mm. Da die Oberflächenspannung
von 72.8 mN/m über
eine Länge
von 15.7 mm wirkt erreicht die Belastung eines Wassertropfens gegen
die Schwerkraft 1.14 mN. Da die Gravitationsbeschleunigung 9.8 m/s2 beträgt
hat ein Wassertropfen eine Gewicht von 0.117 g. Da dieser Wert einem
Volumen von 117 mm3 entspricht hat ein Wassertropfen
einen Radius von ungefähr
3 mm. Demzufolge hat ein äußerer Durchmesser
eines Wassertropfens, der aus einer Leitung mit kreisförmigen Querschnitt
mit einem äußeren Durchmesser
von 5 mm. tropft 6 mm.
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Bei
einem Abstand von einer unteren Oberfläche der Leitung mit einem Durchmesser
von 5 mm. zu einer unteren Oberfläche eines Tropfens hat ein Radius
des Tropfens ungefähr
3 bis 4 mm. Demzufolge wird erfindungsgemäß im Fall von Wasser das distale
Ende des Poliermassenzuführelements
mit einer Distanz von ungefähr
3mm bis 4mm von dem Polierfeld 19 angeordnet. Auf ähnliche
Weise kann eine Distanz für
Poliermasse unter Berücksichtigung
deren Oberflächenspannung
aus dem Radius eines Tropfens errechnet werden.
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Das
Poliermassenzuführelement 15a wird wie
vorstehen angegeben an dem Polierfeld 19 angeordnet und
Poliermasse S wird von der Poliermassenzuführleitung 26 am oberen
Abschnitt des Poliermassenzuführelements 15a zugeführt und
fließt dann
entlang dem Poliermassenzuführelement 15a gleichmäßig aufgrund
von Kapillarkraft der Grenzflächenspannung
zwischen der Vielzahl der drahtähnlichen
Elementen, dem plattenähnlichen
Element oder dem bürstenähnlichen
Element und der Flüssigkeit nach
unten. Selbst wenn nur ein geringer Betrag Poliermasse S nach unten
fließt
verteilt sie sich aufgrund der Grenzflächenspannung zwischen der Polierfläche des
Polierfelds 19 und dem Poliermassenzuführelement 15a gleichmäßig auf
dem Polierfeld 19, wobei sie sich aufgrund der Rotation
des Polierfelds 19 und der Verschiebung des Poliermassenzuführelements 15a gleichmäßig über die
Polierfläche des
Polierfelds 19 verteilt.
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Da
der Abstand zwischen dem distalen Ende des Poliermassenzuführelements 15a und
dem Boden der jeweiligen Kerbenelemente 23a, 23b oder 23c des
Polierfelds 19 größer ist
als die Größe eines Tropfens
der sich aus der Poliermasse S aufgrund der Oberflächenspannung
bildet, wird keine Poliermasse S zu den Bödenabschnitten der jeweiligen Kerbenelemente 23a, 23b, 23c direkt
zugeführt,
so dass die Poliermasse S nur auf die Polierfläche des Polierfelds 19 gelangt.
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Das
plattenähnliche
Element oder das bürstenähnliche
Element, das als Poliermassenzuführelement 15a verwendet
wird, ist aus einem Kunststoff hergestellt, wie beispielsweise aus
einem Polymer wie Polyamid, Polyethylen, Polyacetal oder Polyester und
ist elastisch. Daher biegt sich das Poliermassenzuführelement 15a,
das in Kontakt mit dem Polierfeld 19 gebracht wurde, aufgrund
der Kontaktkraft des Polierfelds 19 und drückt auf
die Oberfläche
des Polierfelds 19.
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7 zeigt
eine weitere Vorrichtung 28 zum Waschen von Poliermasse
S auf dem Poliermassenzuführelement 15a nach
dem Polieren, das in der Nähe
der Poliermassenzuführmittel 15A angeordnet ist.
Die Waschvorrichtung 28 strahlt reines Wasser aus einer
Düse 28a auf
das Poliermassenzuführelement 15a und
zwar mit einem hohen Druck während es
sich in die Richtung des Pfeiles G bewegt. Auf diese Weise wird
Poliermasse S, die nach dem Polieren auf dem Poliermassenzuführelement 15a verbleibt, von
dem Poliermassenzuführelement 15a entfernt und
kann nicht trocknen und auch nicht auf dem Poliermassenzuführelement 15a haften
bleiben.
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Da
die Poliermittel 4 wie vorstehend ausgebildet und angeordnet
sind und ein von dem Polierkopf 12A gehaltener Wafer W
auf das Polierfeld 19 auf der Walze 14A gedrückt wird,
wird der Wafer W chemisch und mechanisch poliert indem während der Rotation
der Walze 14A von den Poliermassenzuführmitteln 15A dem
Polierfeld 19 Poliermasse S zugeführt wird, wobei auch der Polierkopf 12A rotiert. Der
Polierkopf 12B, die Walzen 14B und 14C,
und die Poliermassenzuführmittel 15B und 15C auf
der anderen Seite sind ähnlich
ausgebildet und angeordnet.
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Im übrigen sind
bei dem Poliermassenzuführmittel
eine Vielzahl Sätze
einer Poliermassenzuführleitung 26 und
eines Poliermassenzuführelements 15d parallel
zu einander angeordnet wie die Poliermassenzuführmittel 15D von 8.
Da die Vielzahl angeordneter Poliermassenzuführelemente 15d und 15d Poliermasse
S zuführen
während
sie sich einzeln in die Richtungen des Pfeils C und des Pfeils D
und in die Richtungen des Pfeils E und des Pfeils F bewegen, wird
ein Bereich, auf den Poliermasse S zugeführt wird, erhöht, so dass
es, möglich ist
Poliermasse S gleichmäßig und
sicher über
die gesamte Polieroberfläche
des Polierfelds 19 zu verteilen.
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Das
Poliermassenzuführelement
ist nicht beschränkt
auf die Vielzahl von drahtähnlichen
Elementen, das plattenähnliche
Element mit Kerben oder das bürstenähnliche
Element aus drahtähnlichen Elementen
und das Element aus einem Bündel
von feinen drahtähnlichen
oder röhrenförmigen Elementen,
wobei ein akordeonähnliches
Element aus einem gefalteten dünnen
plattenähnlichen
Element als Poliermassenzuführelement
auf geeignete Weise verwendet werden kann.
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Nachfolgend
wird ein Polierverfahren eines Wafers unter Verwendung der vorstehend
beschriebenen chemisch- mechanischen Vorrichtung beschrieben. 9 und 10 zeigen
jeweils einen schematischen Schnitt des distalen Endabschnitts des
Poliermassenzuführelements 15a beim
Polieren.
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Zu
Beginn des Poliervorgangs wird ein Wafer W an den Polierkopf 12A von 2 gesaugt
und fixiert und auf das Polierfeld 19 gedrückt, das
sich in Richtung des Pfeils A dreht, wobei sich der Polierkopf 12A in
Richtung des Pfeiles B bewegt.
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Das
Poliermassenzuführmittel 15A wird
in die Richtung des Pfeiles D bewegt, wobei das distale Ende des
Poliermassenzuführelements 15a in
die Nähe
des Polierfelds 19 kommt oder mit dem Polierfeld 19 in
Kontakt kommt. Poliermasse S wird von der Poliermassenzuführleitung 26 eingespeist,
die parallel zu dem Polierfeld 19 angeordnet ist, was von
dem Neigungssensor 27 detektiert wird, so dass die Poliermasse
S von dem Schlitz 26a an dem oberen Abschnitt des Poliermassenzuführelements 15 gleichmäßig zugeführt wird.
Die Poliermasse S, die dem oberen Abschnitt des Poliermassenzuführelements 15a zugeführt wird,
fließt
gleichmäßig entlang
dem Poliermassenzuführelement 15a nach
unten.
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Wenn
zu diesem Zeitpunkt wie in 9 dargestellt
der distale Endabschnitt des Poliermassenzuführelements 15a mit
einer Distanz d in der Nähe des
Polierfelds 19 angeordnet ist, so dass sich aufgrund der
Oberflächenspannung
der Poliermasse S kein Tropfen bildet, wird die Poliermasse S, die
entlang dem Poliermassenzuführelement 15a nach
unten fließt,
auf die Polieroberfläche
des Polierfelds 19 gleichmäßig und dünn zugeführt und verteilt, und zwar
aufgrund der Grenzflächenspannung
zwischen dem Polierfeld 19 und dem Poliermassenzuführelement 15a,
wobei kein Tropfen erzeugt wird.
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Wenn
wie die in 10 dargestellt der distale Endabschnitt
des Poliermassenzuführelements 15a in
Kontakt mit der Polieroberfläche 19 kommt fließt die Poliermasse
S nach unten auf das Polierfeld 19 und wird auf der Polieroberfläche des
Polierfelds 19 gleichmäßig und
dünn verteilt,
und zwar aufgrund der Grenzflächenspannung
zwischen dem Polierfeld 19 und dem Poliermassenzuführelement 15a.
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In
diesem Zustand wird das Poliermassenzuführmittel 15A in die
Richtung des Pfeiles C von 2 bewegt,
so dass die Poliermasse S aufgrund der Rotation des Polierfelds 19 auf
die gesamte Fläche
der Polieroberfläche
des Polierfelds 19 gleichmäßig und dünn verteilt wird. Selbst wenn
daher die Poliermasse S nur in einem geringen Betrag zugeführt wird,
wird die Poliermasse S dennoch gleichmäßig und dünn auf der Polieroberfläche des
Polierfelds 19 verteilt.
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Auf
diese Weise wird beständig
frische Poliermasse S über
das Poliermassenzuführelement 15a auf
die Polieroberfläche
des Polierfelds 19 verteilt. Ein Wafer W wird chemisch
und mechanisch auf der Polieroberfläche des Polierfelds 19 poliert,
indem beständig
frische Poliermasse S gleichmäßig und dünn zugeführt wird,
und zwar aufgrund der jeweiligen Rotation des Wafers W und des Polierfelds 19. Polierabfallprodukte
mit Polierschlamm und Polierstaub oder ähnlichen Erzeugnissen bei der
Polierung tropfen zusammen mit verbrauchter Poliermasse, die bereits
zu der Polierung beigetragen hat, in die jeweiligen Kerbenelemente 23a, 23b und 23c und
zwar aufgrund der relativen Bewegung zwischen dem Wafer W und dem
Polierfeld 19.
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Da
außerdem
das Poliermassenzuführelement 15a elastisch
ist werden Polierrückstände wir Staub,
Abrieb, oder Polierschlamm von der Oberfläche des Polierfelds 19 entfernt
indem eine Kontaktkraft des Poliermassenzuführelements 15a eingestellt
wird, wobei die Polieroberfläche
des Polierfelds 19 gebürstet
wird.
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Das
Ergebnis ist eine Hochpräzisionspolierung
eines Wafers W mit geringen Kosten unter Vermeidung von Kratzern
auf der Oberfläche
des polierten Wafers W. Der Polierkopf 12B, die Walzen 14B und 14C und
die Poliermassenzuführmittel 15B und 15C auf
der anderen Seite werden ähnlich
betrieben.
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11 zeigt
Poliermasse S, die derart geführt
wird, dass sie von einer Poliermassenzuführmündung 26B der Poliermassenzuführleitung 26A nur
an der oberen Oberfläche
des Poliermassenzuführelements 15a nach
unten fließt,
um die Poliermasse S auf dem Polierfeld 19 zu verteilen,
wobei Polierrückstände CO von
einer unteren Oberflächenseite
des Poliermassenzuführelements 15a entfernt werden,
wodurch frische Poliermasse S gleichmäßig auf die Oberfläche des
Polierfelds 19 aufgetragen wird, die gleichzeitig von dem
Poliermassenzuführelement 15a gereinigt
wird.
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12 zeigt
einen Polierfeldkonditionierer 29 zur Konditionierung des
Polierfelds 19, der an einem distalen Endabschnitt des
Poliermassenzuführelements 15a angeordnet
ist, wobei das Polierfeld 19 konditioniert wird und frische
Poliermasse S nur der oberen Oberfläche des Poliermassenzuführelements 15a zugeführt wird,
und zwar von der Poliermassenmündung 26B der
Poliermassenzuführleitung 26A,
wobei von dem Poliermassenzuführelement 15a frische
Poliermasse S gleichmäßig auf
eine frische Fläche
konditionierten Polierfelds 19 zugeführt wird.
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Auf
diese Weise wird gleichzeitig Poliermasse S zugeführt, das
Polierfeld 19 gereinigt und konditioniert, wobei die Polierung
immer mit einer frischen Fläche
des konditionierten Polierfelds 19 durchgeführt wird
ohne dass Polierabfallprodukte in die Poliermasse S geraten, so
dass sich der Durchsatz erhöht
und eine Hochpräzisionspolierung
möglich
ist, ohne dass Kratzer oder ähnliches
auf einer Fläche des
Wafers W erzeugt werden. Wenn im übrigen der Polierfeldkonditionierer 29 an
dem distalen Endabschnitt des Poliermassenzuführelements 15a vorgesehen ist,
dann kann auf die Konditionierungsvorrichtungen 17A, 17B und 17C von 1 verzichtet
werden.
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Wenn
während
der Polierung reines Wasser aus der Kerbenwaschdüse 24 oder der Hochdruckwasserkerbenwaschdüse 25 entlang
den jeweiligen Kerbenelementen 23a, 23b und 23c während einer Polierung
bei der das Polierfeld 19 rotiert gestrahlt wird, und da
die jeweiligen Kerbenelementen 23a, 23b und 23c von
einem zentralen Abschnitt oder Oberflächenabschnitt des Polierfelds 19 ausgehend miteinander
kommunizieren und sich zu dem Randabschnitt des Polierfelds 19 erstrecken,
und da die inneren Oberflächen
der jeweiligen Kerbenelemente 23a, 23b und 23c wasserabweisend
ausgebildet sind, werden Polierabfallprodukte aus den Kerbenelementen 23a, 23b und 32c zusammen
mit verbrauchter Poliermasse, die zur Polierung beigetragen hat
wirksam von dem Randabschnitt des Polierfelds 19 nach außen entfernt.
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Nachfolgend
wird unter Bezugnahme auf die 13A und 13B ein Polierresultat (13A) des
Wafers W nach dem erfindungsgemäßen Polierverfahren
und ein Polierresultat (13B)
eines Wafers W nach einem herkömmlichen
Waferpolierverfahren als herkömmliches
Vergleichsbeispiel beschrieben.
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Eine
für Massenproduktion
geeignete CMP Vorrichtung (Bezeichnung: chaMP322) von TOKYO SEIMITSU
CO., LTD. wurde als Poliervorrichtung verwendet. Die Polierung wurde
mit den folgenden Parametern durchgeführt:
Waferdruck: 3psi
Retainerdruck:
1psi
Rotationsgeschwindigkeit des Polierfelds: 80 rpm
Rotationsgeschwindigkeit
des Trägers:
80 rpm
Poliermassenzuführrate:
100 ml/min
Polierfeld: IC1400-Pad D30.3 (hergestellt von NITTA HAAS
INCORPORATED)
Polierzeit: 60 sek.
Luftstromrate: 49 L/min
Poliermassen:
gedampfte (fumed) Siliziumpoliermasse: SS25 (1:1 Wasserlösung) (hergestellt
von CABOT CORPORATION)
Wafer: 12-inch Wafer mit Oxidfilm (PETOS
in Si)
Konditionierungsverfahren: In-situ Konditionierung
Konditionierungskraft:
4kgf (4-inch Konditionierer, hergestellt von Mitsubishi Material
Corporation)
Konditionierungsschwingfrequenz: 1 mal/10 sek
Rotationsgeschwindigkeit
des Konditionierers: 88 rpm
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Als
herkömmliches
Poliermassenzuführmittel
wurde oberhalb des Polierfelds PFA-Leiter angeordnet. Der PFA-Leiter hat
einen Durchmesser von 6 mm und tropft Poliermasse an einer vom Zentrum des
Polierfelds 50 mm beabstandeten Position.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Poliermassenzuführmittel
wird ein Poliermassenzuführelement
in Kontakt mit dem Polierfeld im Bereich eines Abschnitts gebracht,
der vom Zentrum des Polierfelds 90 mm bis 330 mm beabstandet ist.
Das Poliermassenzuführelement
ist aus Nylonfasern mit einem Durchmesser von 0.1 mm bis 0.2 mm
hergestellt und ist derart ausgebildet, dass ungefähr 1000
bis 2000 Nylonfasern in Längsrichtung
(radiale Richtung) des Polierfelds einer Poliermassenzuführleitung
angeordnet sind.
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Nachdem
das Polierfeld mit einer Walze verbunden wurde, wurde es 30 Min.
lang unter Zusatz von reinem Wasser konditioniert und 25 Wafer wurden
bei einer Poliermassenzuführrate
von 300 ml/min poliert, wobei die Poliermassenzuführposition 90
mm vom Zentrum des Polierfelds beabstandet war und zwar unter den
vorstehend genannten Bedingungen mit der herkömmlichen Konfiguration. Nach
dem Polieren wurde überprüft, ob oder
nicht die Polierrate 2800 Amin oder mehr betrug, was eine vorbestimmte Polierrate
ist, und ein Zustand des Polierfelds wurde eingestellt.
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In
diesem Zustand wird die Polierung von Wafern nach dem herkömmlichen
Verfahren und nach dem erfindungsgemäßen Verfahren durchgeführt. Da
die jeweiligen Polierungen aufeinanderfolgend nach Austausch der
Poliermassenzuführmittel durchgeführt wurden
war der Zustand der Polierfelder und des Drucks auf die Wafer identisch,
und das herkömmliche
Verfahren und das erfindungsgemäße Verfahren
unterschieden sich lediglich in den Poliermassenzuführmitteln.
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Das
Polierresultat des herkömmlichen
Verfahrens ist in 13B dargestellt, wobei da die
Zufuhr der Poliermasse lediglich an einem von dem Polierfeldzentrum
um 50 mm beabstandeten Punkt zugeführt wurde, sich ein geringer
Betrag der Poliermasse von beispielsweise 100 ml/min nicht über die vollständige Oberfläche des
Wafers verteilte. Das kommt daher, dass die Poliermasse der Polierfeldoberfläche über Kerben
zugeführt
wurde, wobei jedoch da die Poliermasse nicht hinreichend in den Kerben
ist, da sie aus den Kerben austritt, gelangt Poliermasse, die unter
Druck in die Kerben gelangte, nicht an die Polierfeldoberfläche. Aus
diesem Grund tritt insgesamt ein Mangel an Polierfeldmasse auf,
so dass die Polierrate lediglich 1794 Amin beträgt. Die Polierung wird im Zentrum
langsam, wobei die Rate im zentralen Abschnitt des Wafers gering
ist und die Ebenheit in der Ebene der Polierung auf 7.6 % sinkt.
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Auf
der anderen Seite zeigt 13A,
das Resultat der Polierung eines Wafers nach dem Verfahren der vorliegenden
Erfindung mit einer sehr hohen Polierrate von 2897 A/min und eine
Ebenheit in der Ebene der Polierung von exzellenten 2.9 %. Das kommt
daher, dass Poliermasse auf dem Poliermassenzuführelement nach unten fließt und selektiv
lediglich dem Oberflächenabschnitt
des Polierfelds zugeführt
wird anstatt den Kerben, die auf dem Polierfeld ausgebildet sind,
wobei fast die gesamte zugeführte
Poliermasse zu der Polierung beiträgt.
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Wie
vorstehend gesagt ist es mit der vorliegenden Erfindung möglich selbst
ein extrem kleinen Betrag Poliermasse gleichmäßig einem Polierfeld zuzuführen und
außerdem
die Polierrate hoch zu halten. Die vorliegende Erfindung ist außerdem wirksam zur
Erzielung einer gleichmäßigen Polierebene.
Daher ist die vorliegende Erfindung für eine Polierung mit minimalem
Poliermassenverbrauch und dementsprechend geringen Kosten geeignet,
was insbesondere für
Massenproduktion vorteilhaft ist.
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Wie
vorstehend gesagt kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung
Polierabfallprodukte, die beim Polieren erzeugt wurden zusammen
mit verbrauchter Poliermasse in die jeweiligen Kerbenelemente 23a, 23b und 23c effektiv
tropfen und zwar aufgrund der relativen Bewegung von Wafer W und
Polierfeld 19, die sich jeweils beide drehen.
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Da
die Vielzahl von Kerbenelemente 23a, 23b und 23c zum
Ausbringen der Polierabfallprodukte zusammen mit verbrauchter Poliermasse,
die zum Polieren beigetragen hat, ausgehend von dem Oberflächenabschnitt
des Polierfelds 19 miteinander kommunizieren und sich bis
zu seinem Randabschnitt erstrecken, und die inneren Flächen der
Kerben wasserabweisend ausgebildet sind, werden Polierabfallprodukte
in den Kerbenelementen 23a, 23b und 23c zusammen
mit der Poliermasse, die bereits zum Polieren beigetragen hat, von
dem Randabschnitt wirksam nach außen befördert, indem mittels der Kerbenwaschdüse 24 oder
der Hochdruckwasserdüse 25 entlang
derjeweiligen Kerbenelemente 23a, 23b und 23c reines
Wasser gestrahlt wird, während
sich das Polierfeld 19 beim Polieren dreht.
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Die
Zufuhr von Poliermasse auf die Polieroberfläche des Polierfelds 19 wird
durchgeführt
indem die Poliermasse entlang dem Poliermassenzuführelement 15a nach
unten fließt,
so dass selbst ein kleiner Betrag Poliermasse gleichmäßig und
dünn auf der
Polieroberfläche
verteilt werden kann, und zwar aufgrund von Grenzflächenspannung
zwischen der Polieroberfläche
des Polierfelds 19 und dem Poliermassenzuführelement 15a.
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Auf
der Polieroberfläche,
die beständig
mit frischer Poliermasse gleichmäßig und
dünn versorgt, wird
können
Wafer W chemisch und mechanisch poliert werden. Dies führt dazu,
dass eine gleichmäßige Polierung
eines Wafers W sichergestellt ist und Kratzer aufgrund von Polierabfallprodukten
reduziert werden können,
womit eine Kostenreduktion insbesondere bei Massenproduktion verbunden
ist, nachdem der Poliermassenverbrauch minimiert ist.
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Da
das distale Ende des Poliermassenzuführelements 15a keinen
Kontakt mit den Bodenabschnitten der jeweiligen Kerbenelemente 23a, 23b und 23c hat,
gelangt keine frische Poliermasse in die jeweiligen Kerbenelemente 23a, 23b und 23c,
weshalb Polierabfallprodukte von den Kerben auch nicht an die Polieroberfläche gelangen
können.
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Die
vorliegende Erfindung kann übrigens
auf zahlreiche Weise abgewandelt werden ohne den Rahmen der vorliegenden
Erfindung zu verlassen, wobei derartige Abwandlungen selbstverständlich von
der vorliegenden Erfindung erfasst werden.
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Gewerbliche Anwendbarkeit
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Wie
vorstehend beschrieben kann das erfindungsgemäße Polierverfahren und die
erfindungsgemäße Poliervorrichtung
insbesondere auf ein Polierverfahren und eine Poliervorrichtung
für einen
Wafer angewendet werden, wobei eine gleichmäßige Polierung eines Wafer
mittels chemisch- mechanische Polierung sichergestellt ist und wobei
Polierabfallprodukte wirksam von einem Polierfeld nach außen befördert werden,
wodurch Kratzer aufgrund von Polierabfallprodukte reduziert werden,
und wobei außerdem
der Poliermassenverbrauch weitestgehend minimiert wird, was insbesondere
für eine
Massenproduktion von Wafern vorteilhaft ist.