-
Die
vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet des chemisch-mechanischen
Polierens. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Polierkissen, das
eine Rillenanordnung aufweist, zum Vermindern des Verbrauchs an
Aufschlämmung
bzw. Schlamm.
-
Bei
der Herstellung von integrierten Schaltkreisen und anderen elektronischen
Bauelementen werden mehrere Schichten von leitenden, halbleitenden
und dielektrischen Materialien auf eine Oberfläche eines Halbleiterwafers
abgeschieden oder davon entfernt. Dünne Schichten von leitenden,
halbleitenden und dielektrischen Materialien können durch eine Vielzahl von
Abscheidungstechniken abgeschieden werden. Übliche Abscheidungstechniken bei
der modernen Waferverarbeitung schließen physikalische Dampfabscheidung
(PVD), auch bekannt als Sputtern, chemische Dampfabscheidung (CVD), plasmaverstärkte chemische
Dampfabscheidung (PECVD) und elektrochemisches Plattieren ein. Übliche Entfernungstechniken
schließen
unter anderem nasses und trockenes isotropes und anisotropes Ätzen ein.
-
Wenn
Materialschichten nacheinander abgeschieden und entfernt werden,
wird die oberste Fläche
des Wafers uneben. Da anschließende
Halbleiterverarbeitung (beispielsweise Metallisierung) erfordert,
dass der Wafer eine ebene Oberfläche
aufweist, muss der Wafer geebnet werden. Das Ebnen ist nützlich zum
Entfernen von unerwünschter
Oberflächentopographie
und Oberflächendefekten
bzw. Flächentopographie
und Flächendefekten,
wie rauen Flächen,
agglomerierten Materialien, Kristallgitterschaden, Kratzern und
kontaminierten Schichten oder Materialien.
-
Chemisch-mechanische
Ebnung oder chemisch-mechanisches Polieren (CMP) ist eine übliche Technik,
die zum Ebnen von Werkstücken
eingesetzt wird, wie Halbleiterwafer. Bei üblichem CMP wird ein Waferträger oder
Polierkopf auf einer Trägereinrichtung
befestigt. Der Polierkopf hält
den Wafer und positioniert den Wafer im Kontakt mit einer Polierschicht eines
Polierkissens in einer CMP-Vorrichtung.
Die Trägereinrichtung
liefert einen kontrollierbaren Druck zwischen dem Wafer und dem
Polierkissen. Gleichzeitig damit wird eine Aufschlämmung oder
ein anderes Poliermedium auf das Polierkissen und in die Rille bzw.
den Spalt zwischen Wafer und Polierschicht strömen lassen. Zum Bewirken von
Polieren werden Polierkissen und Wafer in Bezug aufeinander bewegt,
im Allgemeinen gedreht. Die Waferoberfläche wird somit durch chemische
und mechanische Wirkung der Polierschicht und der Aufschlämmung auf der
Fläche
poliert und geebnet.
-
Wichtige
Erwägungen
bei der Konstruktion einer Polierschicht umfassen unter anderem
die Verteilung von Aufschlämmung über die
Stirnfläche
der Polierschicht, den Strom von frischer Aufschlämmung in
den Polierbereich, den Strom von benutzter Aufschlämmung aus
dem Polierbereich und die Menge auf Aufschlämmung, die durch die Polierzone
ungenutzt strömt.
Ein Weg, um diese Erwägungen
anzusprechen, ist die Bereitstellung einer Polierschicht mit Rillen. Über die
Jahre wurden einige verschiedene Rillenmuster und Konfigurationen
eingesetzt. Rillenmuster des Standes der Technik umfassen u.a. radiale,
konzentrisch-zirkuläre,
kartesische Gitter und Spiralen Rillenkonfigurationen des Standes
der Technik umfassen Konfigurationen, worin die Tiefe von allen
Rillen gleichförmig
unter allen Rillen von Konfigurationen sind, wobei die Tiefe der
Rillen von einer Rille zur anderen variiert.
-
Es
wird im Allgemeinen unter CMP Anwendern anerkannt, dass bestimmte
Rillenmuster zu einem höheren
Aufschlämmungsverbrauch
führen
als andere, um vergleichbare Materialentfernungsraten zu erzielen.
Kreisförmige
Rillen, die die äußere Peripherie
der Polierschicht nicht verbinden, neigen zum Verbrauch von weniger
Aufschlämmung
als radiale Rillen, die den kürzest
möglichen
Weg für
die Aufschlämmung,
um den Kissenumfang unter der Kraft der Kissenrotation zu er reichen,
bereitstellen. Kartesische Gitter von Rillen, die Wege verschiedener Längen zur äußeren Peripherie
der Polierschicht bieten, halten eine mittlere Position.
-
Verschiedene
Rillenmuster wurden im Stand der Technik offenbart, die eine Verminderung
des Aufschlämmungsverbrauchs
und eine Maximierung der Aufschlämmungsnutzung
auf der Polierschicht angingen. Beispielsweise offenbart
US-Patent 6 241 596 , Osterheld
et al., ein Polierkissen vom Rotationstyp mit Rillen, die Zickzackkanäle definieren,
welche sich im Allgemeinen radial auswärts von der Mitte des Kissens
erstrecken. In einer Ausführungsform schließt das Kissen
von Osterheld et al. ein rechtwinkliges "x-y"-Gitter
von Rillen ein. Die Zickzackkanäle
werden durch Blockieren ausgewählter
Knotenpunkte zwischen den Rillen in x- und y-Richtung definiert,
während
andere Knotenpunkte nicht blockiert sind. In einer anderen Ausführungsform
umfasst das Kissen von Osterheld et al. eine Vielzahl von einzelnen,
im Allgemeinen radialen Zickzackrillen. Im Allgemeinen inhibieren
die Zickzackkanäle,
die in dem x-y-Gitter von Rillen oder den diskreten Zickzackrillen definiert
sind, den Fluss der Aufschlämmung
durch die entsprechenden Rillen, zumindest relativ zu einem nicht
behinderten rechtwinkligen x-y-Gitter von Rillen und geraden radialen
Rillen. Ein weiteres Rillenmuster des Standes der Technik, von dem
beschrieben wurde, dass es erhöhte
Aufschlämmungsretentionszeit
bereitstellt, ist ein spiralförmiges
Rillenmuster, von dem angenommen wird, dass es eine Aufschlämmung zu
der Mitte der Polierschicht unter der Kraft der Kissendrehung drückt.
-
EP-A-1 114 697 offenbart
ein Polierkissen mit Aufschlämmungsverteilungs-/Zurückhaltungsrillen,
die auf der Fläche
davon gebildet sind. Alle Rillen erstrecken sich von einem mittigen
Bereich zu der Peripherie des Kissens.
-
Dokument
EP-A-1 114 697 offenbart:
ein
Polierkissen (
45D), nützlich
zum Polieren einer Fläche
eines Halbleitersubstrats (
42), wobei das Polierkissen
(
45D) umfasst:
- (a) eine Rotationsachse
(Cpad);
- (b) eine Polierschicht (102), die einschließt:
- (i) einen mittigen Bereich (76D),
- (ii) eine äußere periphere
Kante, beabstandet von dem mittigen Bereich (76D); und
- (iii) einen im Allgemeinen ringförmigen Polierbereich, konfiguriert
zum Polieren der Oberfläche des
eines Werkstücks
und mit einer inneren Peripherie, benachbart im mittigen Bereich
(76D) und einer äußeren Peripherie,
beabstandet von der inneren Peripherie;
- (c) eine erste Vielzahl von Rillen (60A) in der Polierschicht
(102), wobei jede Rille von der ersten Vielzahl von Rillen
(60A) ein erstes Ende, angeordnet innerhalb des mittigen
Bereichs (76D), aufweist, und
- (d) eine zweite Vielzahl von Rillen (60C) in der Polierschicht
(102), wobei jede Rille der zweiten Vielzahl von Rillen
(60C) von einer der ersten Vielzahl von Rillen (60A)
beabstandet ist und ein erstes Ende, angeordnet in dem Polierbereich,
aufweist.
-
Untersuchen
und Modellieren von CMP, einschließlich fluiddynamischer Simulierungen,
haben heutzutage gezeigt, dass bei Netzwerken von Rillen mit festgelegter
oder sich allmählich ändernder
Tiefe eine wesentliche Menge an Polieraufschlämmung den Wafer nicht kontaktiert,
da die Aufschlämmung
in dem tiefsten Abschnitt von jeder Rille unter dem Wafer ohne Kontakt
strömt.
Obwohl Rillen mit einer minimalen Tiefe bereitgestellt werden müssen, um
verlässlich
Aufschlämmung
zu transportieren, wird, da die Fläche der Polierschicht abgenutzt
wird, jegliche zu große
Tiefe dazu führen,
dass ein gewisser Teil der Aufschlämmung, der für die Polierschicht
bereitgestellt wird, nicht genutzt wird, da bei üblichen Polierschichten ein
ununterbrochener Strömungsweg unterhalb
des Werkstücks
vorliegt, worin die Aufschlämmung,
ohne am Polieren teilzunehmen, strömt. Folglich besteht ein Bedarf
für eine
Polierschicht mit Rillen, die in einer Weise konfiguriert sind, dass
die Menge von nicht genutzter Aufschlämmung, die zu der Polierschicht geliefert
wird, vermindert wird und folglich die Verschwendung von Aufschlämmung verringert
wird.
-
Die
vorliegende Erfindung ist in ihren verschiedenen Aspekten in den
beigefügten
Ansprüchen
angegeben.
-
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
-
Die
Erfindung offenbart ein Polierkissen nach Anspruch 1. Außerdem offenbart
die Erfindung ein Verfahren zum chemisch-mechanischen Polieren gemäß Anspruch
6 und ein Poliersystem gemäß Anspruch
10.
-
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist
ein Teilschema und eine perspektivische Teilansicht eines chemisch-mechanischen Poliersystems
(CMP) der vorliegenden Erfindung.
-
2 ist
eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Polierkissen.
-
3 ist
eine Draufsicht auf ein alternatives erfindungsgemäßes Polierkissen.
-
4 ist
eine Draufsicht auf ein weiteres erfindungsgemäßes Polierkissen.
-
5 ist
eine Draufsicht auf ein weiteres alternatives erfindungsgemäßes Polierkissen.
-
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
IM EINZELNEN
-
Unter
Bezugnahme auf die Figuren zeigt 1 nun gemäß der vorliegenden
Erfindung ein chemisch-mechanisches Poliersystem (CMP), das im Allgemeinen
mit Ziffer 100 bezeichnet wird. CMP-System 100 umfasst
ein Polierkissen 104 mit einer Polierschicht 108,
die eine Vielzahl von Rillen 112 einschließt, aufgebaut
zum Erhöhen
der Nutzung einer Aufschlämmung 116 oder
eines anderen flüssigen
Poliermediums, angewandt auf das Polierkissen während des Polierens eines Halb leitersubstrats,
wie einem Halbleiterwafer 120, oder einem anderen Werkstück, wie
unter anderem Glas, Siliziumwafer und magnetischer Informationsspeicherungsdisk. Zweckmäßigerweise
wird in der nachstehenden Beschreibung der Begriff "Wafer" verwendet. Der Fachmann
wird allerdings erkennen, dass Werkstücke, abweichend von Wafern,
im Umfang der vorliegenden Erfindung liegen. Polierkissen 104 und
seine einzigartigen Merkmale werden nachstehend genauer beschrieben.
-
CMP-System 100 kann
eine Polierplatte 124 einschließen, die um eine Achse 126 durch
einen Plattenantrieb 128 drehbar ist. Platte 124 kann
eine obere Fläche 132 aufweisen,
auf die Polierkissen 104 befestigt wird. Ein Waferträger 136,
drehbar um eine Achse 140, kann oberhalb von Polierschicht 108 getragen
werden. Waferträger 136 kann
eine untere Fläche 144 aufweisen,
die mit Wafer 120 im Eingriff steht. Wafer 120 hat
eine Fläche 148,
die zu Polierschicht 108 weist, und wird während des
Polierens geebnet. Waferträger 136 kann
von einer Trägereinrichtung 152 getragen
werden, angepasst zum Drehen von Wafer 120 und Bereitstellen
einer Abwärtskraft
F zum Drücken
von Waferfläche 148 gegen
Polierschicht 108, sodass ein gewünschter Druck zwischen Waferfläche und
der Polierschicht während des
Polierens besteht.
-
CMP-System 100 kann
auch ein Aufschlämmungszuführungssystem 156 zum
Zuführen
von Aufschlämmung 116 zur
Polierschicht 108 einschließen. Aufschlämmungszuführungssystem 156 kann
ein Reservoir 160 einschließen, beispielsweise ein temperaturgesteuertes
Reservoir, das Aufschlämmung 116 hält. Eine
Leitung 164 kann Aufschlämmung 116 von Reservoir 160 zu
einem Ort, benachbart von Polierkissen 104, transportieren,
wo die Aufschlämmung
auf eine Polierschicht 108 abgegeben wird bzw. dosiert
wird. Ein Strömungsregelungsventil 168 kann
verwendet werden, um die Abgabe von Aufschlämmung 116 auf Polierkissen 104 zu
kontrollieren, zu regeln oder zu steuern.
-
CMP-System 100 kann
mit Systemcontroller 172 zur Kontrolle, Steuerung bzw.
Regelung der verschiedenen Komponenten des Systems, wie unter anderem
Strömungsregelventil 168 des
Aufschlämmungszuführungssystems 156,
Plattenantrieb 128 und Trägertrageeinrichtung 152,
während
der Beladungs- bzw. Stü ckungs-,
Polier- und Entnahme- bzw. Entladevorgänge, versehen werden. In einer
beispielhaften Ausführungsform
umfasst Systemcontroller 172 einen Prozessor 176,
Speicher 180, angeschlossen an den Prozessor und Unterstützungskreis 184,
zum Unterstützen
des Vorgangs des Prozessors, Speichers und anderer Komponenten des Systemcontrollers.
-
Während des
Poliervorgangs verursacht Systemcontroller 172, dass sich
Platte 124 und Polierkissen 104 drehen, und aktiviert
Aufschlämmungszuführungssystem 156 zur
Abgabe von Aufschlämmung 116 auf
das rotierende Polierkissen. Die Aufschlämmung verteilt sich über die
Polierschicht 108 aufgrund der Rotation von Polierkissen 104,
einschließlich
des Spaltes zwischen Wafer 120 und Polierkissen 104.
Systemcontroller 172 kann auch verursachen, dass sich Waferträger 136 bei
einer ausgewählten
Geschwindigkeit dreht, beispielsweise 0 U/min bis 150 U/min, sodass
sich die Waferoberfläche 148 relativ
zu der Polierschicht 108 bewegt. Systemcontroller 172 kann
außerdem
Waferträger 136 kontrollieren
bzw. regeln bzw. steuern zur Bereitstellung einer Abwärtskraft
F, sodass ein gewünschter Druck,
beispielsweise 0 psi bis 15 psi, zwischen Wafer 120 und
Polierkissen 104 induziert wird. Systemcontroller 172 kontrolliert
bzw. regelt bzw. steuert außerdem
die Drehgeschwindigkeit von Polierplatte 124, die typischerweise
bei einer Geschwindigkeit von 0 bis 150 U/min gedreht wird.
-
2 zeigt
ein beispielhaftes Polierkissen 200, das als Polierkissen 104 in 1 oder
mit anderen Poliersystemen verwendet werden kann, die ähnliche
Kissen nutzen. Polierkissen 200 schließt eine Polierschicht 204 ein,
die einen Polierbereich 208 (im Allgemeinen als "Wafertrack" im Zusammenhang
mit Halbleiterwaferebnung bezeichnet) definiert, durch eine innere
Peripherie 212 und eine äußere Peripherie 216.
Polierbereich 208 ist der Abschnitt der Polierschicht 204,
der zu der polierten Oberfläche
(nicht dargestellt) eines Wafers (angezeigt durch eine als Umriss
bezeichnete Ziffer 220) während des Polierens weist,
wenn Polierkissen 200 in Bezug auf den Wafer rotiert wird.
In der dargestellten Ausführungsform
wird Polierkissen 200 zur Verwendung in dem CMP-System 100 von 1 ausgelegt,
wobei Wafer 120 (220) bei einer feststehenden
Position in Bezug auf Polierkissen 104 (200) gedreht
wird. Folglich ist Polierbereich 208 ringförmig und
hat eine Breite W gleich dem Durchmesser der polierten Fläche von Wafer 220.
In einer Aus führungsform,
worin Wafer 220 nicht nur gedreht, sondern auch in einer
Richtung parallel zur Polierschicht 204 oszilliert bzw.
geschwungen wird, würde
Polierbereich 208 typischerweise gleichfalls ringförmig sein,
aber mit einer Breite W zwischen inneren und äußeren Peripherien 212, 216,
die im Durchmesser der polierten Fläche des Wafers aufgrund der
Oszillationsumhüllungskurve größer wären. Die
Innenperipherie 212 des Polierbereichs 208 definiert
einen mittigen Bereich 224, worin eine Aufschlämmung (nicht
dargestellt) oder eine andere Polierlösung zum Polierkissen 200 während des Polierens
bereitgestellt werden kann. In einer Ausführungsform, worin Wafer 220 nicht
nur gedreht, sondern auch in eine Richtung parallel zur Polierschicht
geschwungen wird, kann Innenperipherie 212 und Polierbereich 208 zu
schmal sein, wenn sich die Oszillationsumhüllungskurve zu oder nahe zu
Mitte des Polierkissens 200 erstreckt, in welchem Fall
eine Aufschlämmung
oder eine andere Polierlösung
bereitgestellt werden kann für
das Polierkissen bei einem Ort etwas außerhalb der Mitte. Die äußere Peripherie 216 von
Polierbereich 208 wird typischerweise radial einwärts von
der äußeren Peripheriekante 228 von
Polierkissen 200 angeordnet sein, kann allerdings alternativ
sich gleichfalls mit dieser Kante erstreckend sein.
-
Polierschicht 204 schließt im Allgemeinen
einen Satz von Einströmrillen 232,
die sich von dem inneren mittigen Bereich 224 zum Polierbereich 208 erstrecken,
ein. Wenn eine Aufschlämmung
zu dem mittigen Bereich 224 bereitgestellt wird und Polierkissen 200 um
seine Rotationsachse 234 gedreht wird, neigen Einströmrillen 232 dazu,
unter dem Einfluss von Zentrifugalkraft die Aufschlämmung zu
dem Polierbereich 208 abzugeben. Jede Einströmrille 232 endet
in einem Polierbereich 208, sodass kein kontinuierlicher
Kanal von einem mittigen Bereich 224 durch einen Polierbereich
und aus dem Polierbereich bei oder benachbart einer peripheren Kante 228 von Polierkissen 200 geschaffen
wird. Polierschicht 204 schließt auch einen Satz von Ausströmrillen 236,
beabstandet von Einströmrillen 232,
ein. Ausströmrillen 236 haben
ihren Ursprung im Polierbereich 208 und enden entweder
radial auswärts
von Außenperipherie 216 von
Polierbereich 208 oder bei peripherer Kante 228 von
Polierschicht 204 oder beiden. Im Allgemeinen werden Ausströmrillen 236 bereitgestellt, um
verbrauchte Aufschlämmung
im Polierbereich 208 einzufangen und die Aufschlämmung zur
peripheren Kante 228 von Polierschicht 204 und
aus dem darunter befindlichen Wafer 220 zu transportieren.
-
Im
Allgemeinen wirken Einström-
und Ausströmrillen 232, 236 miteinander
wie nachstehend. Wie erwähnt,
wenn eine Aufschlämmung
auf mittigen Bereich 224 von Polierschicht 204 bereitgestellt
wird und Polierkissen 200 um seine Rotationsachse 234 gedreht
wird, neigen Einströmrillen 232 dazu,
frische Aufschlämmung
zu Polierbereich 208 zu transportieren. Dieser Strom wird
durch Pfeil 244 benannt. Wenn Polierkissen 200 unterhalb
Wafer 220 entlang streicht, neigt die Wechselwirkung zwischen
der polierten Oberfläche
des Wafers und der Aufschlämmung
in den Einströmnuten 232 unterhalb
der Wafer dazu, frische Aufschlämmung
zu diesen Nuten zu ziehen, sie über
die obere Fläche 248 von
Polierschicht 204 zu bewegen (angezeigt durch Pfeil 252) und
die Aufschlämmung
in die benachbarten Ausströmnuten 236 zu
treiben. Wenn Aufschlämmung aus
den einströmenden
Nuten 232 gezogen wird, neigt frische Aufschlämmung dazu,
in diese Nuten vom mittigen Bereich 224 gezogen zu werden.
Folglich, wenn Aufschlämmung
in die Ausströmrillen 236 getrieben
wird, wird verbrauchte Aufschlämmung vom
Polierbereich 208 von den Ausströmnuten, die zwanglos fluid
mit einem Bereich, angeordnet weg von unterhalb Wafer 220,
kommunizieren. Der Aufschlämmungsstrom
in Ausströmrillen 236 wird
durch Pfeile 256 angezeigt.
-
Ein
wichtiger Aspekt der Einströmrillen 232 und
Ausströmrillen 236 besteht
darin, dass keine dieser Rillen sich vollständig von einer Seite des Polierbereichs 208 zu
der anderen erstrecken, d.h. vom mittigen Bereich 224 zu
einem Ort radial auswärts von äußerer Peripherie 216 des
Polierbereichs oder zur äußeren peripheren
Kante 228 von Polierschicht 204 (oder beiden).
Daher existiert für
die Aufschlämmung
kein ununterbrochener Kanal zum ungenutzten Strömen über Polierbereich 208,
benachbart dem Boden von dem Kanal. Stattdessen wird die Aufschlämmung im
Allgemeinen in die Nutzung zwischen polierter Oberfläche von
Wafer 220 und oberer Fläche 248 von
Polierschicht 204 gedrückt,
wenn die Aufschlämmung
von jeder Einströmrille 232 zu
der benachbarten Ausströmrille 236 bewegt
wird, wenn sich Polierkissen 200 unterhalb des Wafers dreht.
-
In
der dargestellten Ausführungsform
werden Einström-
und Ausströmrillen 232, 236 in
einer abwechselnden Weise angeordnet, wobei eine Ausströmrille von
zwei Einströmrillen
flankiert wird und umgekehrt. In dieser Anordnung gibt es eine ent sprechende
jeweilige Ausströmrille 236 für jede Einströmrille 232.
In einer alternativen Ausführungsform
kann die Anordnung von Einström-
und Ausströmrillen 232, 236 allerdings
anders sein, beispielsweise wie unten in 1 dargestellt.
Wenn Einström-
und Ausströmrillen 232, 236 in
einer abwechselnden Anordnung bereitgestellt sind, kann sich jedes
Paar von Einström-
und Ausströmrillen
längs zueinander über einen
geeigneten Abstand D erstrecken. Abstand D kann entsprechend Entwurfsparametern
variieren, unter anderem wie Drehgeschwindigkeit von Wafer 220 und
Polierkissen 200.
-
Einström- und Ausströmrillen 232, 236 können eine
beliebige Form in einer Draufsicht aufweisen, geeignet für einen
bestimmten Entwurf, und in keiner Weise sind sie auf die dargestellte
Bogenform beschränkt.
Andere Formen schließen
gerade, zickzack-, wellenförmige
und Kombinationen von diesen unter anderen ein. Außerdem müssen Einström- und Ausströmrillen 232, 236 nicht
im Wesentlichen radial sein, sondern können stattdessen relativ zu
den Linien, die sich radial von der Rotationsachse 234 und Polierkissen 200 erstrecken,
schräg
sein. Der Fachmann wird leicht erkennen, dass eine Vielzahl von Rillenmustern
und Konfigurationen in den Umfang der vorliegenden Erfindung fallen.
Da eine Vielzahl von Variationen vorliegt, ist es nicht praktisch
und nicht notwendig, diese Möglichkeiten
alle aufzulisten.
-
Der
Fachmann wird auch erkennen, dass die Zahl von Einström- und Ausströmrillen 232, 236,
dargestellt auf Polierkissen 200, ausgewählt wurde,
um die Erfindung zweckmäßigerweise
zu erläutern.
Ein tatsächliches
Polierkissen, hergestellt gemäß der vorliegenden
Erfindung, kann durchaus mehr oder weniger Einström- und Ausströmrillen
als dargestellt aufweisen in Abhängigkeit
von der Größe des Polierkissens
und der vorgesehenen Anwendung. Außerdem können Einström- und Ausströmrillen 232, 236 einen
beliebigen gewünschten
Querschnitt aufweisen, wie im Allgemeinen U-Form, rechtwinklig,
halbkreisförmig
oder V-Form u.a. Polierkissen 200 kann von beliebiger üblicher
oder anderer Konstruktion sein. Beispielsweise kann Polierkissen 200 aus
einem festen oder mikroporösen
Polyurethan, u.a. Materialien, hergestellt sein und gegebenenfalls
eine anschmiegende oder starre Stützung (nicht dargestellt) zur
Bereitstellung einer geeigneten Unterstützung für das Kissen während des
Polierens einschließen.
Einström-
und Aus strömrillen 232, 236 können in
Polierkissen 200 unter Verwendung eines beliebigen Verfahrens,
geeignet für
das Material zur Herstellung des Kissens, ausgebildet werden. Beispielsweise
können
Einström-
und Ausströmrillen 232, 236 zu
einem Polierkissen 200 geformt werden oder zu dem Kissen
geschnitten werden, unter anderen Wegen. Der Fachmann wird verstehen,
wie Polierkissen 200 gemäß der vorliegenden Erfindung
hergestellt werden kann. Die Merkmale und Alternativen, beschrieben
in diesem Absatz und in dem unmittelbar vorangehenden Absatz, sind
gleichsam auf Polierkissen 300, 400 bzw. 500 von 3 bis 5 anwendbar.
-
3 zeigt
ein zweites Polierkissen 300, hergestellt gemäß der vorliegenden
Erfindung. Wie Polierkissen 200 von 2 schließt Polierkissen 300 von 3 einen
Satz von Einströmrillen 304 zur
Zufuhr von frischer Aufschlämmung
(nicht dargestellt) zu Polierbereich 308 und einen Satz
von Ausströmrillen 312,
beabstandet von den Einströmrillen
zum Transport von verbrauchter Aufschlämmung aus dem Polierbereich,
ein. Polierkissen 300 schließt außerdem jedoch einen Satz von
Zwischenrillen 316, beabstandet von sowohl Einströmrillen 304 als
auch Ausströmrillen 312,
ein. Jede Zwischenrille 316 ist im Allgemeinen zwischen
einer entsprechenden jeweiligen Einströmrille 304 und einer
entsprechenden jeweiligen Ausströmrille 312 angeordnet.
Ein Endabschnitt 320 von jeder Zwischenrille 316 kann
sich entlang eines Abschnitts von entsprechender Einströmrille 304 über einen
Abstand D1 erstrecken. Der gegenüberliegende
Endabschnitt 324 von jeder Zwischenrille 316 kann
sich entlang eines Abschnitts einer entsprechenden jeweiligen Ausströmrille 312 über einen
Abstand D0 erstrecken. Die Abstände D1, D0 können beliebig
gewünschte
sein, um zu einer bestimmten Entwicklung bzw. Konstruktion zu passen.
-
Mit
dieser Anordnung von Einströmrillen 304, Zwischenrillen 316 und
Ausströmrillen 312 ist
die Bewegung von Aufschlämmung
zwischen Wafer 328 und Polierschicht 330 während des
Polierens im Allgemeinen wie nachstehend. Wenn Polierschicht 330 unterhalb
Wafer 328 entlang streicht, zieht die Wechselwirkung zwischen
der polierten Fläche
(nicht dargestellt) von dem Wafer und der Aufschlämmung die Aufschlämmung aus
den entsprechenden Einströmrillen 304,
bewegt die Aufschlämmung über die
obere Fläche 332 von
Polierschicht 330 (Pfeil 336) und treibt die Aufschlämmung in
die Endabschnitte 320 von entsprechenden Zwischenrillen 316.
In ähnlicher Weise
zieht die Wechselwirkung zwischen polierter Fläche von Wafer 328 und
Aufschlämmung
die Aufschlämmung
aus den Endabschnitten 324 der entsprechenden Zwischenrillen 316,
bewegt die Aufschlämmung über die
obere Fläche 332 von
Polierschicht 330 (Pfeil 340) und treibt die Aufschlämmung in
entsprechende Ausströmrillen 312.
Gleichzeitig ersetzt die Zentrifugalkraft, hervorgerufen durch die Drehung
von Polierkissen 300, die Aufschlämmung, gezogen aus den Einströmrillen 304 durch
frische Aufschlämmung
aus mittigem Bereich 342 (Pfeil 344), bewegt die
Aufschlämmung
in Zwischenrillen 316 von Endabschnitten 320 bis
Endabschnitten 324 (Pfeil 348) und entfernt verbrauchte
Aufschlämmung aus
Ausströmrillen 312 (Pfeile 352).
-
Die
Anordnung von Einström-,
Zwischen- und Ausströmrillen 304, 316, 312 kann
im Allgemeinen als Bereitstellung einer Aufschlämmung mit einem Zweistufenweg
(Pfeil 336 und Pfeil 340) über obere Fläche 332 von
Polierschicht 330 zwischen jedem Paar von entsprechenden
jeweiligen Einström- und
Ausströmrillen 304, 312 angesehen
werden. Der Fachmann wird erkennen, dass mehr als eine Zwischenrille 316 kann
zwischen jedem Paar von entsprechenden Einström- und Ausströmrillen 304, 312 angeordnet
werden, sodass die Aufschlämmung
mit einem Weg mit mehr als zwei Stufen versehen werden kann. Beispielsweise
können
drei Zwischenrillen (nicht dargestellt) zwischen einem entsprechenden Paar
von Einström- und Ausströmrillen 304, 312 angeordnet
werden, sodass ein Vierschrittweg für die Aufschlämmung über die
obere Fläche 332 von
Polierschicht 330 innerhalb Polierbereich 308 bereitgestellt
wird. Die exakte Zahl und Beabstandung von Zwischenrillen 316 und
die Abstände
entlang derer die Zwischenrillen entsprechend geformt sind, sind Konstruktionsvariablen,
die zur Steuerung der relativen Menge an Aufschlämmung, die bei verschiedenen
Radien über
den Polierbereich 308 vorliegen und der relativen Aufschlämmungsverweilzeit
in jedem Bereich verwendet werden können.
-
4 zeigt
ein drittes Polierkissen 400, hergestellt gemäß der vorliegenden
Erfindung. Wie Polierkissen 200 von 2 schließt Polierkissen 400 von 4 einen
Satz von Einströmrillen 404 zur
Zufuhr von frischer Aufschlämmung
(nicht dargestellt) zu Polierbereich 408 und einen Satz
von Ausströmrillen 412, beabstandet
von den Einströmrillen
zum Transport verbrauchter Aufschlämmung aus dem Polierbereich,
ein. Im Polierkissen 400 von 4 dient allerdings
jede Einströmrille 404 als
ein Verteilungsleitungssystem zur Abgabe von Aufschlämmung (nicht
dargestellt) zu einer Vielzahl von verzweigten Verteilungsrillen 416,
die im Wesentlichen die effektive Länge der Einströmrille erhöhen. In ähnlicher
Weise konsolidiert jede Ausströmrille 412 Aufschlämmung aus
einer Vielzahl von verzweigten Sammelrillen 420, die im
Wesentlichen die effektive Länge
von jeder Ausströmrille
erhöhen.
Der Aufschlämmungsweg
innerhalb Einströmrillen 404,
zwischen verzweigten Verteilungsrillen 416 und verzweigten
Sammelrillen 420 und den Ausströmrillen 412 ist durch Pfeile 424,
Pfeile 428 bzw. Pfeile 432 veranschaulicht.
-
Jede
verzweigte Verteilungsrille 416 und jede verzweigte Sammelrille 420 wird
typischerweise nur innerhalb Polierbereich 408 bereitgestellt.
Jede verzweigte Verteilung und Sammelrille 416, 420 kann einen
Querschnittsbereich bzw. Querschnittsfläche aufweisen, die geringer
ist als die Querschnittsfläche bzw.
Querschnittsbereich von entsprechenden Einström- und Ausströmrillen 404, 412,
falls erwünscht. Außerdem kann
jede Querschnittform von jeder verzweigten Verteilungs- und Sammelrille 416, 420 von der
Querschnittsform der entsprechenden Einström- und Ausströmrillen 404, 412,
falls erwünscht,
verschieden sein. Verzweigte Verteilungs- und Sammelrillen 416, 420 können in
beliebiger Weise in Bezug auf entsprechende Einström- und Ausströmrillen 404, 412 und
mit Bezug aufeinander orientiert sein. Somit ist die Orientierung,
gezeigt in 4, wobei verzweigte Verteilungs-
und Sammelrillen 416, 420 schräg mit Bezug auf entsprechende
Einström-
und Ausströmrillen 404, 412 parallel
zueinander sind, nur ein Beispiel von geeigneten Orientierungen.
Außerdem
können
verzweigte Verteilungs- und Sammelrillen 416, 420 beliebige
gewünschte
Formen in der Draufsicht aufweisen, wie unter anderem linear (gezeigt),
bogenförmig,
zickzack- oder wellenförmig.
-
5 zeigt
ein viertes Polierkissen 500 der vorliegenden Erfindung,
das im Allgemeinen eine Variation von Polierkissen 400 von 4 ist.
Das heißt, Polierkissen 500 von 5 schließt Einströmrillen 504 und
Ausströmrillen 508 und
entsprechend jeweilige verzweigte Verteilungs- und Sammelrillen 512, 516 ein.
Der Hauptunterschied zwischen Polierkissen 500 von 5 und
Polierkissen 400 von 4 besteht
darin, dass verzweigte Verteilungsrillen 512 von 5 mit
entsprechenden jeweiligen verzweigten Sammelrillen 516 verflochten
sind, wohingegen verzweigte Verteilungsrillen 416 von 4 mit
entsprechenden jeweiligen verzweigten Sammelrillen 420 nicht
verflochten sind. Weitere Aspekte von Polierkissen 500 von 5 können dieselben
sein wie verschiedene Aspekte von Polierkissen 400 von 4.
-
Miteinander
verflochtene entsprechende verzweigte Verteilungs- und Sammelrillen 512, 516 können zur
Bildung feiner Rillennetzwerke verwendet werden, die den Abstand
darin verringern können, den
die Aufschlämmung
von einer verzweigten Verteilungsrille zu einer entsprechenden verzweigten Sammelrille
wandern muss, und können
zu einer gleichmäßigeren
Verteilung von Aufschlämmung
im Polierbereich 520 führen.
Der Weg von Aufschlämmung
in Einströmrillen 504 und
Ausströmrillen 508 ist durch
Pfeile 524 bzw. Pfeile 528 veranschaulicht. Der Weg
von Aufschlämmung
zwischen verzweigten Verteilungsrillen 512 und verzweigten
Sammelrillen 516 ist durch Schraffur 532 wiedergegeben.
Falls erwünscht,
können
verzweigte Verteilungs- und Sammelrillen entsprechende unterverzweigte
Rillen 512, 516 aufweisen, die unter-unterverzweigte
Rillen (nicht dargestellt) aufweisen usw., zur Schaffung noch feinerer
Rillennetzwerke.