DE102004014179B4

DE102004014179B4 - Polierkissen mit Überwachungsfunktionalität

Info

Publication number: DE102004014179B4
Application number: DE102004014179A
Authority: DE
Inventors: Young-Sam Lim; Kyoung-Moon Gwangmyeong Kang; Dong-Jun Lee; Nam-Soo Suwon Kim; Sung-Taek Suwon Moon; Jae-Hyun So
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2003-06-16
Filing date: 2004-03-23
Publication date: 2006-08-10
Anticipated expiration: 2024-03-24
Also published as: KR100541545B1; US7662022B2; US7229337B2; US20070212980A1; DE102004014179A1; US20040253910A1; JP2012039140A; JP2005012182A; US20090029630A1; US7442111B2; KR20040108008A

Abstract

Chemisch-mechanisches Polierkissen (CMP) mit einer Überwachungsfunktionalität für eine Überwachung eines CMP-Prozesses an Ort und Stelle, mit:
einer Polierschicht (3), die einen Fensterbereich (3a, V) enthält, wobei der Fensterbereich wenigstens teilweise mit einem zumindest teilweise lichtdurchlässigen Material ausgestattet ist, um den CMP-Prozess durch das Fenster hindurch zu überwachen und zu steuern,
dadurch gekennzeichnet, daß
a) eine Auflageplatte (1) vorgesehen ist, die an dem Polierkissen (3) an der der Polierseite des Polierkissens (3) gegenüberliegenden Seite anliegt;
b) das Fenster aus einem Leerbereich (V) und einem aus halb lichtdurchlässigen Material gebildeten Bereich (3a) besteht, und
c) die Auflageplatte (1) ein Fenster (H) aufweist, welches mit dem Fensterbereich des Polierkissens (3) ausgerichtet ist.

Description

QUERVERWEIS AUF EINE BEZUGSANMELDUNG
Die vorliegende Erfindung Anmeldung beansprucht die Priorität der koreanischen Patentanmeldung Nr. 2003-38740, eingereicht am 16. Juni 2003, an das Koreanische Intellectual Property Office, deren Inhalte hier unter Bezugnahme in vollem Umfang mit einbezogen werden.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Polierkissen, wie beispielsweise chemisch-mechanische Polierkissen (CMP), werden weit verbreitet auf dem Gebiet der Halbleiterherstellung verwendet, um vielfältige Typen von Schichten, wie beispielsweise Oxidschichten, Nitridschichten, Metallschichten usw., horizontal zu ebnen. Bei einer herkömmlichen Anordnung ist ein CMP-Kissen mit einem Loch H ausgestattet. Ein Einspannfutter, welches einen zu planarisierenden Wafer festhält, wird in Berührung mit dem CMP-Kissen plaziert, welches in dem Loch H enthalten ist. Es wird dem Polierkissen eine Aufschlämmung zugeführt, um den CMP-Prozeß zu vereinfachen, und es wird eine Lichtreflexionsmeßeinheit dafür verwendet, um zu bestimmen, wann der Wafer in ausreichender Weise planiert bzw. geebnet worden ist. Der Endpunkt des Polierprozesses wird mit Hilfe der Lichtreflexionsmeßeinheit bestimmt, indem das Licht gemessen wird, welches durch das Loch oder Fenster H hindurch reflektiert wird. Jedoch reduziert die Möglichkeit, daß die Aufschlämmung durch das Loch in dem CMP-Kissen hindurchfällt, die Genauigkeit der Messungen, die mit Hilfe der Lichtreflexionsmeßeinheit vorgenommen werden.
Bei einer anderen herkömmlichen Vorrichtung enthält das CMP-Kissen kein Loch. Bei solch einer Anordnung kann der Fortschritt des Poliervorganges nicht an Ort und Stelle überwacht werden und es wird eine Herstellungsverzögerung eingeführt, wenn der Wafer aus dem CMP-Prozeß entfernt werden muß, um den Fortschritt des Poliervorganges zu überprüfen. Bei solch einem System kann der Endpunkt des Polierprozesses unter Verwendung einer voreingestellten Zeitsteuerperiode bestimmt werden. Jedoch sind solche Systeme inhärent ungenau.
Bei noch einer anderen herkömmlichen Vorrichtung ist ein Kissenfenster in das Loch eines oberen Polierkissens eingefügt. Das Kissenfenster ist aus einem transparenten Material hergestellt, welches die Möglichkeit schafft, daß ein Laserstrahl hindurch übertragen werden kann. Jedoch sackt bei der herkömmlichen Vorrichtung das Kissenfenster nach unten hin ab und/oder es tritt ein Zwischenschichtspalt zwischen dem oberen Polierkissen und dem Fenster auf und zwar auf Grund des mechanischen Polierdruckes. Als ein Ergebnis kann sich die Aufschlämmung auf der oberen Oberfläche des eingesackten Kissenfensters ansammeln oder die Aufschlämmung kann durch die Spalte in der Seite hindurch sickern. Jede dieser Ursachen bewirkt ein Streuen des Laserstrahls und verschlechtert die Übertragung.

Die Anmeldung WO02/102546 A1 offenbart ein Polierkissen 10, welches aus zwei Kissenschichten gebildet ist, und zwar aus einer oberen Kissenschicht 11, in der ein durchgehendes Loch 11a ausgebildet ist, und aus einer unteren Kissenschicht 12, in welcher ein Loch 12a ausgebildet ist, das mit dem Loch der oberen Kissenschicht ausgerichtet ist. Zwischen den zwei Schichten 11 und 12 ist ein transparenter Film 13 angeordnet, der über ein Klebelmittel mit der oberen Kissenschicht und der unteren Kissenschicht verbunden ist.

Ferner offenbart die Patentanmeldung DE 101 96 301 T1 ein Polierballenfenster für ein chemisch-mechanisches Polierwerkzeug.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein chemisch-mechanisches Polierkissen (CMP) mit einer Überwachungsfunktionalität vorzusehen, das eine möglichst genaue Überwachung eines CMP-Prozesses ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltung und Weiterbildungen des Polierkissens sind Gegenstand von sich daran anschließenden Unteransprüchen.

Gemäß den als Beispiele gewählten Ausführungsformen betrifft die vorliegende Erfindung ein chemisch-mechanisches Polierkissen (CMP) für eine Überwachung an Ort und Stelle, welches eine Polierschicht enthält mit einem Pseudo-Fensterbereich, wobei der Pseudo-Fensterbereich eine Dicke aufweist, die geringer ist als eine Dicke der Polierschicht, und eine Dicke besitzt, die größer ist als Null.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung kann vollständiger anhand der folgenden detaillierten Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen verstanden werden, die lediglich zum Zwecke der Veranschaulichung dienen, so daß die Erfindung dadurch nicht eingeschränkt wird.
1 veranschaulicht einen Poliertisch gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 veranschaulicht einen Poliertisch gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 veranschaulicht einen Poliertisch gemäß einer noch anderen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4 veranschaulicht einen Poliertisch gemäß einer noch anderen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
5 veranschaulicht einen Poliertisch gemäß einer noch weiteren als Beispiel gewählten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
6 zeigt ein Verfahren zum Überwachen eines chemisch-mechanischen Polierprozesses (CMP) an Ort und Stelle gemäß einer anderen als Beispiel gewählten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
7 veranschaulicht ein Verfahren zur Herstellung eines chemisch-mechanischen Polierkissens (CMP) für eine Überwachung eines chemisch-mechanischen Polierprozesses (CMP) an Ort und Stelle gemäß einer noch anderen als Beispiel gewählten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
8 veranschaulicht ein Verfahren zur Herstellung einer Auflageplatte für die Überwachung eines chemisch-mechanischen Polierprozesses (CMP) an Ort und Stelle gemäß einer noch anderen als Beispiel gewählten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
9 veranschaulicht ein Verfahren zum Detektieren eines Endpunktes an Ort und Stelle gemäß einer noch anderen als Beispiel gewählten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ALS BEISPIEL GEWÄHLTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 veranschaulicht einen Poliertisch 4a gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie dargestellt ist, enthält der Poliertisch 4a eine Auflageplatte 1 und ein Polierkissen 3. Das Polierkissen 3 enthält einen örtlichen Fensterbereich 3a, der halb durchscheinend ist. Die Auflageplatte 1 kann ein Auflageplattenfenster 1a enthalten. Die Geometrien der Auflageplatte 1 und des Polierkissens 3, die in 1 gezeigt sind, bilden ein Loch H und eine Leerstelle V. Die Leerstelle V (void) kann mit Luft oder irgendeinem Gas gefüllt sein. Wie in 1 dargestellt ist, enthält das Polierkissen 3 kein Durchgangsloch. Die obere Oberfläche der Auflageplatte 1 und eine gestufte Bodenfläche des Polierkissens 3 definieren die Leerstelle V. Bei einer als Beispiel gewählten Ausführungsform besteht das Polierkissen 3 aus syndiotaktischem 1,2-Polybutadien, Polyurethan oder Polybutadien (PBD), die halb lichtdurchlässige Materialien darstellen. Bei einer als Beispiel gewählten Ausführungsform besitzt der örtliche Fensterbereich 3a eine Dicke in dem Bereich zwischen 1,0 mm und 2,0 mm oder 1,5 mm und 2,0 mm, um eine Lichtübertragung zuzulassen.
Bei einer als Beispiel gewählten Ausführungsform besteht die Auflageplatte 1 aus einem Metallmaterial, wie beispielsweise rostfreiem Stahl. Wie in 1 veranschaulicht ist, befindet sich die obere Oberfläche des Auflageplattenfensters 1a auf der gleichen oder im wesentlichen der gleichen Ebene wie die obere Oberfläche der Auflageplatte 1. Bei einer als Beispiel gewählten Ausführungsform besteht das Auflageplattenfenster 1a aus einem transparenten Material, wie beispielsweise Polycarbonat, Polyethylenterephthalatglykol, Polypropylen, 2-Arylglykolcarbonat, Quarz oder Glas. Bei einer beispielhaften Ausführungsform ist die Leerstelle V über dem Loch H der Auflageplatte 1 positioniert. Bei einer als Beispiel gewählten Ausführungsform ist die Leerstelle V durch eine Ausnehmungszone zwischen dem Pseudofenster 3a und dem Auflageplattenfenster 1a gebildet.
2 veranschaulicht eine andere als Beispiel gewählte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in 2 dargestellt ist, enthält der Poliertisch 4b eine Auflageplatte 51 und ein Polierkissen 53. Bei der beispielhaften Ausführungsform, die in 2 veranschaulicht ist, sind die Auflageplatte 51 und das Polierkissen 53 im wesentlichen gleich der Auflageplatte 1 bzw. dem Polierkissen 3 von 1; jedoch liegt bei der als Beispiel gewählten Ausführungsform von 2 die obere Oberflächenebene bzw. Niveau des Auflageplattenfensters 51a über dem oberen Niveau bzw. Höhe der Auflageplatte 51. Bei der als Beispiel gewählten Ausführungsform kann diese Konfiguration für eine einfachere Selbstausrichtung beitragen.
Bei der als Beispiel gewählten Ausführungsform liegt das obere Oberflächenniveau des Auflageplattenfensters 51a ausreichend höher über dem oberen Niveau der Auflageplatte 51, so daß keine Leerstelle V gebildet wird. Bei der als Beispiel gewählten Ausführungsform ist die Leerstelle V' in 2 kleiner als die Leerstelle V von 1, und zwar auf Grund der Tatsache, daß das obere Oberflächenniveau bzw. -höhe des Auflageplattenfensters 51a über der Höhe des oberen Niveaus der Auflageplatte 51 liegt. Bei der als Beispiel gewählten Ausführungsform ragt das Auflageplattenfenster 51a von der Auflageplatte 51 in einer Richtung vor, die dichter bei dem Polierkissen liegt, so daß dadurch die Größe der Leerstelle V' reduziert wird oder diese Leerstelle vollständig eliminiert wird.
3 veranschaulicht eine weitere als Beispiel gewählte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in 3 dargestellt ist, enthält der Poliertisch 4c eine Auflageplatte 61 und ein Polierkissen 63. Bei der als Beispiel in 3 gezeigten Ausführungsform besitzt das Polierkissen 63 im wesentlichen die gleiche Konfiguration wie diejenige des Polierkissens 3 von 1; es ist jedoch eine transparente Abstützschicht 63b in die Ausnehmungszone des Polierkissens 63 eingefügt. Bei einer beispielhaften Ausführungsform unterstützt die transparente Abstützschicht 63b zu verhindern, daß der Pseudofensterbereich 63a verformt wird, und zwar auf Grund des mechanischen Druckes durch ein Wafereinspannfutter. Bei einer als Beispiel gewählten Ausführungsform ist die transparente Abstützschicht 63b aus dem gleichen Material hergestellt wie dasjenige des Auflageplattenfensters 61.
Bei einer anderen als Beispiel gewählten Ausführungsform, die in 4 veranschaulicht ist, enthält ein Poliertisch 4d eine Auflageplatte 61 und ein Polierkissen 63. Wie in 4 veranschaulicht ist, ragt das Auflageplattenfenster 62a von der Auflageplatte 61 vor (so wie dies in 2 gezeigt ist, und es ist eine Transporthauptstützschicht 64a zwischen dem örtlichen Fensterbereich und dem Auflageplattenfenster 62a zwischengefügt, wie dies in 3 gezeigt ist).
Bei einer anderen beispielhaften Ausführungsform, die in 5 veranschaulicht ist, ragt eine transparente Abstützschicht 64b von einer Bodenfläche eines Polierkissens 63 vor und deren Vorsprung ist in das Auflageplattenfenster 62b der Auflageplatte 61 eingeführt.
Bei anderen beispielhaften Ausführungsformen können vielfältige Kissen- und Auflageplattenmerkmale der vorliegenden Erfindung, wie sie in den 1 bis 5 veranschaulicht sind, verwendet werden, und zwar entweder einzeln oder in irgendeiner Kombination.
Bei beispielhaften Ausführungsformen können vielfältige Kissen- und Auflageplattenmerkmale der vorliegenden Erfindung, wie sie in den 1 bis 5 veranschaulicht sind, bei einem örtlichen Endpunktdetektionssystem (EPD) verwendet werden; solch ein beispielhaftes optisches System ist in dem US-Patent 5,433,651 veranschaulicht.
6 veranschaulicht ein Verfahren zur Überwachung eines chemisch-mechanischen Polierprozesses (CMP) an Ort und Stelle gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie dargestellt ist, umfaßt das Flussdiagramm von 6 einen Schritt 60, bei dem ein Kissen mit einem Pseudofensterbereich vorgesehen wird, und einen Schritt 62, gemäß welchem Überwachungslicht durch den Pseudofensterbereich hindurchgeschickt wird, um den chemisch-mechanischen Polierprozeß (CMP) zu steuern.
7 veranschaulicht ein Verfahren zur Herstellung eines chemisch-mechanischen Polierkissens (CMP) für eine Überwachung eines chemisch-mechanischen Polierprozesses (CMP) an Ort und Stelle gemäß einer anderen als Beispiel gewählten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie dargestellt ist, umfaßt das Flußdia gramm von 7 einen Schritt 70, bei dem eine Polierschicht vorgesehen wird, und einen Schritt 72, bei dem ein Pseudofensterbereich in der Polierschicht ausgebildet wird.
Bei einer als Beispiel gewählten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Plierschicht durch einen der Vorgänge gemäß einem Formungsvorgang, Extrudievorgang oder Schleifvorgang gebildet,
8 veranschaulicht ein Verfahren zur Herstellung einer Auflageplatte für die Überwachung eines chemisch-mechanischen Polierprozesses (CMP) an Ort und Stelle gemäß einer anderen als Beispiel gewählten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie dargestellt ist, umfaßt das Flußdiagramm von 8 einen Schritt 80, bei dem eine Auflageplattenschicht vorgesehen ist, einen Schritt 82, bei dem ein Loch in der Auflageplattenschicht ausgebildet wird, und einen Schritt 84, bei dem ein Auflageplattenfenster in dem Loch angeordnet wird, wobei das Auflageplattenfenster höher vorspringt als eine Höhe der Auflageplattenschicht beträgt.
9 veranschaulicht ein Verfahren zum Detektieren eines Endpunktes an Ort und Stelle gemäß einer anderen als Beispiel gewählten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie veranschaulicht ist, enthält das Flußdiagramm von 9 einen Schritt 90, bei dem ein Kissen mit einem Pseudofensterbereich vorgesehen wird, und einen Schritt 92, bei dem Überwachungslicht durch den Pseudofensterbereich hindurchgeschickt wird, um den Endpunkt zu detektieren.
Wie oben beschrieben wurde, können bei anderen beispielhaften Ausführungsformen die vielfältigen Kissen- und Auflageplattenmerkmale der vorliegenden Erfindung, wie sie in den 1 bis 5 veranschaulicht sind, entweder einzeln oder in irgendeiner Kombination bei irgendwelchen Ausführungsformen verwendet werden, die in den 6 bis 9 veranschaulicht sind.
Wie ebenso oben beschrieben wurde, können bei den als Beispiel gewählten Ausführungsformen die verschiedenen Überwachungs-, Herstellungs- und/oder Detektionsmerkmale der vorliegenden Erfindung, wie sie in den 6 bis 9 veranschaulicht sind, für ein Endpunktdetektionssystem (EPD), welches an Ort und Stelle vorgesehen ist, verwendet werden; solch ein Beispiel für ein optisches System ist in dem US-Patent 5,433,651 veranschaulicht.
Bei den als Beispiel gewählten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurde das Kissen als ein CMP-Kissen oder -Polster beschrieben, es können jedoch die als Beispiel gezeigten Kissen, die hier offenbart sind, auch für andere Typen eines Poliervorganges verwendet werden, wie dies für einen Fachmann möglich ist.
Bei der bis hierher beschriebenen Erfindung ist es offensichtlich, daß diese in vielfältiger Weise abgewandelt werden kann. Solche Abwandlungen müssen jedoch so betrachtet werden, daß sie nicht vom Rahmen der Erfindung abweichen, und alle solche Modifikationen, wie sie für Fachleute offensichtlich sind, fallen in den Rahmen der folgenden Ansprüche.

Claims

Chemisch-mechanisches Polierkissen (CMP) mit einer Überwachungsfunktionalität für eine Überwachung eines CMP-Prozesses an Ort und Stelle, mit: einer Polierschicht (3), die einen Fensterbereich (3a, V) enthält, wobei der Fensterbereich wenigstens teilweise mit einem zumindest teilweise lichtdurchlässigen Material ausgestattet ist, um den CMP-Prozess durch das Fenster hindurch zu überwachen und zu steuern, dadurch gekennzeichnet, daß a) eine Auflageplatte (1) vorgesehen ist, die an dem Polierkissen (3) an der der Polierseite des Polierkissens (3) gegenüberliegenden Seite anliegt; b) das Fenster aus einem Leerbereich (V) und einem aus halb lichtdurchlässigen Material gebildeten Bereich (3a) besteht, und c) die Auflageplatte (1) ein Fenster (H) aufweist, welches mit dem Fensterbereich des Polierkissens (3) ausgerichtet ist.
Chemisch-mechanisches Polierkissen (CMP) nach Anspruch 1, bei dem der Fensterbereich (3a) 1,0-2,0 mm dick ist.
Chemisch-mechanisches Polierkissen (CMP) nach Anspruch 1, bei dem die Polierschicht (3) aus syndiotaktischem 1,2-Polybutadien, Polyurethan oder PBD hergestellt ist.
Chemisch-mechanisches Polierkissen (CMP) nach Anspruch 1, bei dem die Auflageplatte (1) ein Auflageplattenfenster (1a) enthält, welches aus einem transparenten Material besteht.
Chemisch-mechanisches Polierkissen (CMP) nach Anspruch 4, bei dem das transparente Material Polycarbonat, Polyethylenterephthalatglykol, Polypropylen, 2-Arylglykolcarbonat, Quarz oder Glas enthält.
Chemisch-mechanisches Polierkissen (CMP) nach Anspruch 4, bei dem das Auflageplattenfenster (1a) mit der Auflageplatte (1) fluchtet und den Leerbereich (V) zwischen der Auflageplatte (1) und der Polierschicht (3) schützt.
Chemisch-mechanisches Polierkissen (CMP) nach Anspruch 4, bei dem das Auflageplattenfenster (51a) von der Auflageplatte (51) vorragt, um den Leerbereich (V') zwischen der Auflageplatte (51) und der Polierschicht (53) zu reduzieren.
Chemisch-mechanisches Polierkissen (CMP) nach Anspruch 4, bei dem das Auflageplattenfenster (62a, 64a) von der Auflageplatte (61) vorragt, um den Leerbereich zwischen der Auflageplatte (61) und der Polierschicht (63) zu füllen.
Chemisch-mechanisches Polierkissen (CMP) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Leerbereich (V) in dem Polierkissen eine transparente Abstützschicht (63b) enthält.
Chemisch-mechanisches Polierkissen (CMP) nach Anspruch 1 oder 9, bei dem ein Auflageplattenfenster (62a) von der Auflageplatte (61) vorspringt und bei dem die transparente Abstützschicht (64a) von der Polierschicht (63) zurückgesetzt ausgebildet ist.
Chemisch-mechanisches Polierkissen (CMP) nach Anspruch 1 oder 9, bei dem ein Auflageplattenfenster (62b) von einer Auflageplatte (61) zurückgesetzt ist und bei dem die transparente Abstützschicht (64b) von der Polierschicht (63) vorspringt.
Chemisch-mechanisches Polierkissen (CMP) nach Anspruch 1, mit: einer Auflageplattenschicht, die ein Auflageplattenfenster enthält, wobei das Auflageplattenfenster innerhalb der Auflageplattenschicht zurückgesetzt ist.
Chemisch-mechanisches Polierkissen (CMP) nach Anspruch 9 oder 10, bei dem eine transparente Schicht von der Polierschicht vorragt, um den Leerbereich zwischen dem Auflageplattenfenster und der transparenten Abstützschicht zu füllen.