DE10208414A1

DE10208414A1 - Polierkopf und Vorrichtung mit einem verbesserten Polierkissenaufbereiter für das chemisch mechanische Polieren

Info

Publication number: DE10208414A1
Application number: DE10208414A
Authority: DE
Inventors: Uwe Gunter Stoeckgen; Gerd Franz Christian Marxsen
Original assignee: Advanced Micro Devices Inc
Current assignee: Advanced Micro Devices Inc
Priority date: 2002-02-27
Filing date: 2002-02-27
Publication date: 2003-09-11
Anticipated expiration: 2022-02-28
Also published as: DE10208414B4; US6699107B2; US20030162486A1

Abstract

Es sind ein Polierkopf und eine Vorrichtung zum chemisch mechanischen Polieren eines Substrats bereitgestellt, wobei eine aufbereitende Oberfläche in dem Polierkopf integriert oder direkt damit verbunden ist, so dass ein vereinfachter Aufbau der CMP-Vorrichtung erhalten werden kann. Ferner kann die Aufrechterhaltung sehr ähnlicher Polierkissenbedingungen erreicht werden. Vorzugsweise ist die aufbereitende Oberfläche in das Rückhalteelement von modernen CMP-Vorrichtungen integriert, wodurch das Anlegen eines einstellbaren Druckes auf die aufbereitende Oberfläche möglich ist.

Description

Gebiet der vorliegenden Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Herstellung integrierter Schaltungen und betrifft insbesondere eine Prozessanlage, die für das chemisch mechanische Polieren von Substraten während der Herstellung integrierter Schaltung verwendet wird.

Beschreibung des Stands der Technik

In modernen integrierten Schaltungen werden eine große Anzahl von Halbleiteelementen, etwa Feldeffekttransistoren, Kondensatoren und dergleichen, auf einem einzelnen Substrat hergestellt. Diese einzelnen Halbleiteelemente müssen untereinander mittels einer sogenannten Metallisierung gemäß der erforderlichen Funktionalität der integrierten Schaltung verbunden werden. Dazu wird ein sogenanntes Zwischenschichtdielektrikum über den Elementen abgeschieden und es werden Durchgangsöffnungen und Gräben anschließend in der dielektrischen Schicht gebildet. Die Durchgangsöffnungen und Gräben werden danach mit einem geeigneten Metall, beispielsweise Kupfer in hochentwickelten integrierten Schaltungen, gefüllt, um die elektrische Verbindung der einzelnen Halbleiteelemente bereitzustellen. Aufgrund der ständig steigenden Anzahl von Halbleiteelementen und der immensen Komplexität moderner integrierter Schaltungen müssen typischerweise eine Vielzahl von Metallisierungsschichten übereinander gestapelt werden, um die erforderliche Funktionalität zu erreichen.

Mit steigender Anzahl der Metallisierungsschichten und damit verbunden mit der Anzahl der dielektrischen Schichten, die übereinander zu stapeln sind, hat sich das Einebnen der einzelnen Stapelschichten in jedem Prozessstadium als ein äußerst kritischer Herstellungsprozess erwiesen. Dieses Problem gewinnt zusätzlich an Bedeutung, da die Substratfläche, d. h. der Scheibendurchmesser, ständig anwächst. Das chemisch mechanische Polieren (CMP) ist ein geeigneter und weithin angewendeter Prozess, um eine globale Einebnung einer Scheibe zu erreichen. Während des CMP-Prozesses wird eine Scheibe auf einem geeignet geformten Träger, einem sogenannten Polierkopf, montiert und der Träger wird relativ zu einem Polierkissen bewegt, während die Scheibe in Kontakt mit dem Polierkissen ist. Ein Schleifmittel bzw. Polierzusatzmittel wird dem Polierkissen während des CMP-Vorganges zugeführt, das eine chemische Verbindung enthält, die mit dem Material oder den Materialien der einzuebnenden Schicht durch, beispielsweise, Umwandeln des Materials in ein Oxid reagiert, wobei dann das Reaktionsprodukt, etwa das Metalloxid, mechanisch mit Abreibestoffen, die in dem Polierzusatz und dem Polierkissen enthalten sind, entfernt wird. Um eine erforderliche Abtragsrate zu erreichen, wobei gleichzeitig ein hohes Maß an Ebenheit der Schicht zu erreichen ist, muss eine Kombination des Polierkissens, der Art des Polierzusatzes, des auf die Scheibe ausgeübten Druckes während der Relativbewegung zu dem Polierkissen und die relative Geschwindigkeit zwischen der Scheibe und dem Polierkissen geeignet gewählt werden. Die Abtragsrate hängt ferner deutlich von der Temperatur des Polierzusatzes, die wiederum deutlich durch den Grad der Reibung, die durch die relative Bewegung des Polierkissens und der Scheibe erzeugt wird, beeinflusst wird, vom Grad der Sättigung des Polierzusatzes mit abgetragenen Partikeln und insbesondere dem Zustand der Polieroberfläche des Polierkissens ab.

Die meisten Polierkissen sind aus einem zellenartigen Mikrostruktur-Polymermaterial mit zahlreichen Hohlräumen, die während des Betriebs durch den Polierzusatz gefüllt sind, hergestellt. Aufgrund der absorbierten Partikel, die von der Substratoberfläche entfernt worden sind und sich in dem Polierzusatz ansammeln, wird eine Verdichtung des Polierzusatzes in den Hohlräumen hervorgerufen. Folglich verringert sich die Abtragsrate ständig, wodurch unvorteilhafterweise die Zuverlässigkeit des Einebnungsprozesses beeinflusst und damit die Ausbeute und die Zuverlässigkeit der fertiggestellten Halbleiterelemente reduziert wird.

Um dieses Problem teilweise zu lösen, wird typischerweise ein sogenannter Kissenaufbereiter verwendet, der die Polieroberfläche des Polierkissens "wiederaufbereitet". Der Kissenaufbereiter kann diverse Materialien aufweisen, beispielsweise Diamant, das in einem widerstandsfähigen Material enthalten ist. In derartigen Fällen wird die verbrauchte Oberfläche des Kissens abgetragen und/oder aufbereitet durch das relativ harte Material des Kissenaufbereiters, wenn die Abtragsrate als zu gering eingeschätzt wird. In anderen Fällen, wie in fortgeschrittenen CMP-Vorrichtungen, ist der Kissenaufbereiter beim Polieren des Substrats ständig mit dem Polierkissen in Berührung. Während die erste Alternative zu deutlichen Variationen der Abtragsrate aufgrund des Unterschieds der wiederaufbereiteten Oberfläche des Polierkissens im Vergleich zu der verbrauchten Oberfläche, die unmittelbar vor dem Aufbereiten vorhanden ist, führt, ist die zuletzt genannte Alternative nicht so wirksam als die zuvor genannte Alternative beim Auffrischen der Kissenoberfläche, da ein wesentlich weicheres Aufbereitungsmaterial zu verwenden ist, um die Lebensdauer des Polierkissens nicht ungebührlich zu verkürzen. Ferner sind für hochentwickelte integrierte Schaltungen die Prozessanforderung hinsichtlich der Gleichförmigkeit des CMP-Prozesses sehr streng, so dass der Zustand des Polierkissens so konstant wie möglich über die gesamte Fläche eines einzelnen Substrats sowie für das Bearbeiten möglichst vieler Substrate gehalten werden muss. Folglich sind die Kissenaufbereiter für gewöhnlich mit einer Antriebseinheit und einer Steuereinheit versehen, die es ermöglichen, dass der Kissenaufbereiter in Bezug zu dem Polierkopf so bewegbar ist, um das Polierkissen unmittelbar vor der Berührung mit dem zu bearbeitenden Substrat aufzubereiten, wobei eine Störung der Bewegung des Polierkopfes vermieden wird. Dies führt zu zusätzlichen Kosten und einer Komplexität der gegenwärtig bekannten CMP-Vorrichtungen.

Angesichts der zuvor genannten Probleme gibt es einen Bedarf für eine verbesserte CMP-Anlage, die einen stabilen Betrieb über eine große Menge von zu behandelnden Substraten ermöglicht.

Überblick über die Erfindung

Im Allgemeinen richtet sich die vorliegende Erfindung an eine CMP-Vorrichtung mit Aufbereitern, die in integraler Weise mit dem Polierkopf ausgebildet sind, um Kosten und Komplexität der Anlage zu reduzieren, während gleichzeitig die Effektivität und Zuverlässigkeit verbessert ist.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Polierkopf für das chemisch mechanische Polieren eines Substrats einen Substrathalter, der ausgebildet ist, das Substrat aufzunehmen und dieses während des Betriebs in Position zu halten. Der Polierkopf umfasst ferner ein Verbindungselement, das mit einer Antriebseinheit verbindbar ist, um den Polierkopf zu bewegen, und eine Versorgungsleitung, die mit einer Vakuumquelle und/oder einer Gasquelle verbindbar ist. Ferner umfasst der Polierkopf einen Kissenaufbereiter, der mit dem Substrathalter gekoppelt ist.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst ein Polierkopf für das chemisch mechanische Polieren eines Substrats einen Substrathalter, der ausgebildet ist, das Substrat aufzunehmen. Ferner umfasst der Polierkopf ein Rückhalteelement, das so angeordnet ist, um das Substrat zu umschließen und um dieses während des Betriebs des Polierkopfes zu halten, wobei das Rückhalteelement eine Aufbereitungsoberfläche aufweist.

In einer weiteren Ausführungsform umfasst eine Vorrichtung für das chemisch mechanische Polieren eines Substrats ein Polierkissen und einen Polierkopf, der eine darin ausgebildete Kissenaufbereitungsoberfläche aufweist. Ferner umfasst die Vorrichtung eine Antriebseinrichtung zum Bewegen des Polierkopfes relativ zu dem Polierkissen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst eine Vorrichtung für das chemisch mechanische Polieren eines Substrats einen Polierkopf zum Aufnehmen, Halten und Bewegen des Substrats. Die Vorrichtung umfasst ferner ein Polierkissen und einen Kissenaufbereiter, der mechanisch mit dem Polierkopf verbunden ist.

In einer weiteren Ausführungsform umfasst ein Poliermittel für eine chemisch mechanische Polieranlage einen Substrathalter, der ausgebildet ist, ein Substrat zu empfangen, und einen Kissenaufbereiter, der mit dem Substrathalter gekoppelt ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Weitere Vorteile, Aufgaben und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den angefügten Patentansprüchen definiert und gehen deutlicher aus der folgenden detaillierten Beschreibung hervor, wenn diese mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen studiert wird; es zeigen:
Fig. 1a schematisch eine typische konventionelle Vorrichtung für das chemisch mechanische Polieren einschließlich eines Polierkopfes und eines Kissenaufbereiters;
Fig. 1b schematisch eine Vorrichtung für das CMP einschließlich eines Polierkopfes mit einer integralen Aufbereitungsoberfläche;
Fig. 2 schematisch einen Querschnitt eines Polierkopfes mit einer darin ausgebildeten aufbereitenden Oberfläche gemäß einer Ausführungsform;
Fig. 3a eine schematische Draufsicht der aufbereitenden Oberfläche des in Fig. 2 gezeigten Polierkopfes;
Fig. 3b schematisch eine Ausführungsform, in der die aufbereitende Oberfläche aus Fig. 3a entfernbar an dem Polierkopf befestigt ist;
Fig. 4 eine schematische Querschnittsansicht eines Polierkopfes gemäß einer weiteren anschaulichen Ausführungsform; und
Fig. 5 schematisch eine anschauliche Ausführungsform mit einem Halteelement zum Halten der Aufbereitungsoberfläche.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Obwohl die vorliegende Erfindung mit Bezug zu den Ausführungsformen, wie sie in der folgenden detaillierten Beschreibung sowie in den Zeichnungen dargestellt sind, beschrieben ist, sollte es selbstverständlich sein, dass die folgende detaillierte Beschreibung sowie die Zeichnungen nicht beabsichtigen, die vorliegende Erfindung auf die speziellen anschaulichen offenbarten Ausführungsformen zu beschränken, sondern die beschriebenen anschaulichen Ausführungsformen stellen lediglich die diversen Aspekte der vorliegenden Erfindung, deren Schutzbereich durch die angefügten Patentansprüche definiert ist, beispielhaft dar.
Fig. 1a zeigt schematisch eine konventionelle CMP-Anlage 100. Die Anlage 100 umfasst eine bewegbare Platte 101, auf der ein Polierkissen 102 montiert ist. Ein Polierkopf 110 umfasst einen Körper 104 und einen Substrathalter 105 zum Aufnehmen und Halten eines Substrats 103. Der Polierkopf 110 ist mit einer Antriebseinheit 106 gekoppelt. Beabstandet von dem Polierkopf 110 ist ein Kissenaufbereiter 107 mit einer aufbereitenden Oberfläche 108 vorgesehen. Der Kissenaufbereiter 107 ist mit einer Antriebseinheit 109 gekoppelt. Des Weiteren ist eine Polierzusatzmittelversorgung 112 vorgesehen.
Im Betrieb der Anlage 100 wird ein Polierzusatz auf das Polierkissen 102 aufgebracht und über das rotierende Polierkissen 102 durch Kontakt mit der aufbereitenden Oberfläche 108 des Kissenaufbereiters 107 und dem Substrat 103 verteilt. Für gewöhnlich werden ein oder mehrere Testsubstrate vor dem Durchführen eigentlicher Produktionsprozesse bearbeitet, um einen geeigneten Zustand des Polierkissens 102 zu erzeugen. In fortgeschrittenen Anlagen 100 wird der rotierende Polierkopf 110 zusätzlich über das Polierkissen 102 bewegt, um die Relativbewegung zwischen dem Substrat 103 und dem Polierkissen 102 zu optimieren. Der Kissenaufbereiter 107 wird in Korrelation zu dem Polierkopf 110 bewegt, um möglichst gleichmäßige CMP-Bedingungen für jeden Substratbereich zu erreichen. Die Bewegungssteuerung des Kissenaufbereiters 107 wird so durchgeführt, um die Bewegung des Polierkopfes 110 nicht zu stören, wodurch eine komplexe mechanische Struktur und ein hochentwickeltes Steuersystem erforderlich sind.
In Fig. 1b ist schematisch eine anschauliche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei der Einfachheit halber ähnliche Teile zu den in Fig. 1 dargestellten Teilen durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind. Anders als im herkömmlichen Falle umfasst die Anlage 100 nunmehr einen Polierkopf 110, der einen Körper 104, einen Substrathalter 105 mit einem Rückhalteelement 111 aufweist, um das Substrat 103 während des Betriebs in Position zu halten, wobei das Rückhalteelemente 111 eine aufbereitende bzw. Konditionieroberfläche 108 aufweist. In der Anlage 100 aus Fig. 1b ist die Antriebseinheit 109 der herkömmlichen Vorrichtung nicht mehr erforderlich, wodurch deutlich der Aufbau der CMP-Anlage 100 aus Fig. 1b vereinfacht ist. Die Betriebsweise einer CMP-Anlage, die ähnlich zu der Anlage 100 ist, und insbesondere eines Polierkopfes, der einen ähnlichen Aufbau wie der Polierkopf 110 aufweist, wird detaillierter mit Bezug zu Fig. 2 anschließend beschrieben.
Fig. 2 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines Polierkopfes 200, der auf einem Polierkissen 206 angeordnet ist (und der in einer CMP-Anlage verwendbar ist, wie sie in Fig. 1b dargestellt ist). Der Polierkopf 200 umfasst einen Körper 201 mit mehreren darin ausgebildeten kleinen Fluidleitungen (nicht gezeigt) zum Zuführen von Unterdruck und/oder Überdruck zu einem Substrat 205, um das Substrat 205 während des Transports (Vakuum) an dem Polierkopf 200 festzuhalten, und um einen erforderlichen Druck während des Betriebs auszuüben, wie dies durch die Pfeile angezeigt ist. Ein Verbindungselement 207 ist so ausgestaltet, um mit einer Antriebseinheit (nicht gezeigt) verbunden zu werden, und kann ferner eine Zuleitung für das Zuführen von Gas und/oder Vakuum zu den kleinen Fluidleitungen innerhalb des Körpers 201 aufweisen. Eine Membran 202 ist an der Unterseite des Körpers 201 vorgesehen und definiert einen das Substrat aufnehmenden Bereich 208. Ein Rückhalteelement 203 ist radial von dem substrataufnehmenden Bereich 208 getrennt und umfasst eine aufbereitende Oberfläche 204 mit einer Oberflächenbeschaffenheit und aus einem Material bestehend ist, die zur Konditionierung des Polierkissens 206 während des Betriebs geeignet ist. Das Rückhalteelement 203 kann loslösbar an dem Körper 201 befestigt sein, beispielsweise durch Vakuum oder ein anderes Mittel, etwa Schrauben etc. Alternativ kann das Rückhalteelement 203 permanent an dem Körper 201 befestigt sein, durch beispielsweise ein Haftmittel oder durch Ausbilden des Rückhalteelements 203 als ein integraler Bestandteil des Körpers 201.
Wie zuvor dargestellt ist, ist ein wichtiger Faktor für ein zuverlässiges und effizientes chemisch mechanisches Polieren die Bereitstellung stabiler Betriebsbedingungen für möglichst viele Substrate 205. In vielen CMP-Vorrichtungen wird eine Relativbewegung zwischen der einzuebnenden Substratoberfläche und dem Polierkissen 206 derart erreicht, dass der Polierkopf 200 gedreht wird und das Polierkissen 206 entweder geradlinig bewegt oder ebenso rotiert wird. Typischerweise werden die Relativbewegung zwischen dem Polierkopf 200 und dem Polierkissen 206 und der dem Substrat 205 mittels der Membran 202 zugeführte Druck so gesteuert, dass jeder Oberflächenbereich des Substrats 205 eine im Wesentlichen ähnliche Abtragsrate erfährt. Da die aufbereitende Oberfläche 204 in integraler Weise in dem Polierkopf 200 vorgesehen ist, erfährt durch Rotieren des Polierkopfes 200 jeder Oberflächenbereich des Substrats 205 ebenso im Wesentlichen die gleiche Aufbereitungsaktivität, die auf das Polierkissen 206 und den darin oder darauf enthaltenen Polierzusatz ausgeübt wird. Da ferner die Relativbewegung zwischen dem Polierkissen 106 und dem Polierkopf 200 präzise durch entsprechendes Ansteuern der zugeordneten Antriebseinheiten steuerbar ist, finden eine Vielzahl nacheinander prozessierter Substrate 205 im Wesentlichen die gleiche Aufbereitungswirkung vor. Durch Bereitstellen der aufbereitenden Oberfläche 204 in dem Polierkopf 200 wird nicht nur ein äußerst stabiles und reproduzierbares Aufbereiten erreicht, sondern auch das Vorsehen eines einzelnen Aufbereiters, der mechanisch von dem Polierkopf 200 entkoppelt ist, wie dieser in herkömmlichen CMP-Vorrichtungen verwendet wird, kann sich als hinfällig erweisen, wodurch der Aufbau der CMP-Vorrichtung sowie die Komplexität des Steuervorgangs im Vergleich zu dem separaten Aufbereiter der herkömmlichen Anlage deutlich vereinfacht wird.
Fig. 3a zeigt eine Draufsicht einer anschaulichen Ausführungsform der aufbereitenden Oberfläche 204, die unterschiedliche Oberflächenbereiche 210 und 211 aufweist. Die Oberflächenbereiche 210 und 211 können sich in der Oberflächenbeschaffenheit, dem Muster und/oder dem Material, aus dem sie hergestellt sind, unterscheiden. Das für die aufbereitende Oberfläche 204, die mehrere unterscheidbare Oberflächenbereiche etwa die Bereiche 210 und 211 mit einer entsprechenden Rillenstruktur 212 aufweisen kann, ausgewählte Material wird in Übereinstimmung mit dem Material oder den Materialien, die von dem Substrat 205 zu entfernen sind, dem Polierzusatz, der in diesem Prozess zu verwenden ist, und der Art des Polierkissens in der CMP-Vorrichtung gewählt. Zu geeigneten Materialien für die aufbereitende Oberfläche 204 für CMP-Vorgänge, die an diversen Materialschichten ausgeführt werden, gehört Diamant, das in einem resistenten Material eingeschlossen ist.
In Fig. 3b ist eine anschauliche Ausführungsform schematisch in einer Querschnittsansicht dargestellt, wobei die aufbereitende Oberfläche 204 als ein separater Ring vorgesehen ist, der aus einem geeigneten Material mit einer gut geeigneten Oberflächenbeschaffenheit hergestellt ist, und der entfernbar an dem Rückhalteelement 203 angebracht ist. Das Befestigen der aufbereitenden Oberfläche 204 an dem Rückhalteelement 203 kann beispielsweise durch Vorsehen eines Randes 213 am Außenbereich des Rückhalteelements 203 und Befestigen der aufbereitenden Oberfläche 204 mit einer oder mehreren Schrauben 214 oder dergleichen erreicht werden. Selbstverständlich kann die lösbare Befestigung der aufbereitenden Oberfläche 204 durch andere geeignete Mittel erreicht werden, etwa durch ein an die aufbereitende Oberfläche angelegtes Vakuum und dergleichen.
Somit ist der Polierkopf 200 in einfacher Weise an eine Vielzahl unterschiedliche CMP- Prozessrezepte durch einfaches Auswählen eines geeigneten separaten Rings anpassbar. Anzumerken ist, dass obwohl das Rückhalteelement 203 als ein ringförmiges Element beschrieben ist, in anderen Ausführungsformen das Rückhalteelement 203 und/oder die aufbereitende Oberfläche 204 eine beliebige geeignete Gestalt aufweisen können.
Fig. 4 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform des Polierkopfs 200, wobei der Einfachheit halber die gleichen Bezugszeichen wie in den Fig. 2 und 3 verwendet sind. In dieser Ausführungsform ist das Rückhalteelement 203 und damit die aufbereitende Oberfläche 204 an dem Körper 201 derart befestigt, dass eine relative vertikale Bewegung zwischen der aufbereitenden Oberfläche 204 und dem Körper 201 möglich ist. Diese relative vertikale Bewegung kann durch eine Vielzahl von Techniken erreicht werden. Beispielsweise wird in einer anschaulichen Ausführungsform die Relativbewegung durch einen erforderlichen an das Rückhalteelement angelegten Druck erreicht, wie dies durch die Pfeile 220 angezeigt ist.
Während des Betriebs des Polierkopfes 200 wird ein spezifizierter Druck auf das Rückhalteelement 203 und damit auf die aufbereitende Oberfläche 204 ausgeübt, um die Kraft, die die aufbereitende Oberfläche 204 auf das Polierkissen 206 ausübt, auf einen gewünschten Pegel einzustellen. Dies ermöglicht es, die aufbereitende Wirkung der aufbereitenden Oberfläche 204 unabhängig von dem den Substrat 204 zur Steuerung der Abtragsrate ausgeübten Druck zu steuern. Folglich kann am Ende der Lebensdauer des Polierkissens 206 und/oder der aufbereitenden Oberfläche 204 eine intensivere aufbereitende Kraft erforderlich sein als zu Beginn, um stabile Polierbedingungen beizubehalten.
In einer Ausführungsform kann die aufbereitende Oberfläche 204 in radialer Richtung beispielsweise hinsichtlich der Oberflächenrauhigkeit und dem Profil oder der Art des Materials variieren, oder kann Oberflächenbereiche aufweisen, die im Wesentlichen nicht mit dem Polierkissen 206 in Berührung sind, etwa die Bereiche 221 in Fig. 4. Die Bereiche 221 lassen ein Strömen des Polierzusatzes am Innenrand der aufbereitenden Oberfläche 204 in ähnlicher Weise als am äußeren Rand während des Betriebs zu. In einer anschaulichen Ausführungsform können die Bereiche 221 auf die gleiche Höhe wie die zu bearbeitende Oberfläche des Substrats 205, die einzuebnen ist, eingestellt werden, so dass das Randgebiet des Substrats 205 im Wesentlichen die gleichen Polierkissenbedingung "erfährt", als die Substratbereiche, die radial weiter innen liegen, d. h. der Polierzusatz in den inneren Substratoberflächen "sieht" eine "geschlossene" Oberfläche, wohingegen der Polierzusatz am Rand ohne die Bereiche 221, die auf der gleichen Höhe wie das Substrat positioniert sind, eine "offene" Umgebung antreffen würde. Die Rillenstruktur 212 auf den Bereichen 210, 211 kann sich beispielsweise in der Tiefe und/oder dem Abstand sowie in der Richtung unterscheiden. Beispielsweise kann die Rillenstruktur 212 in einem Bereich, beispielsweise dem Bereich 210, gut geeignet für die Aufbereitung der Oberfläche des Polierkissens 206 sein, d. h. eine Rillenstruktur 212 aufweisen mit einem intensiv eingreifenden Rillenabschnitt, wohingegen die Rillenstruktur 212 eines anderen Bereiches, etwa dem Bereich 211, eine Rillenstruktur aufweisen kann, die geeignet ist, das Strömen des Polierzusatzes von und zu dem Substrat 205 zu unterstützen.
Fig. 5 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform, in der der Polierkopf 200 eine aufbereitende Oberfläche 204 aufweist, die an einem Halteelement 220 befestigt ist, das wiederum mechanisch direkt mit dem Polierkopf 200, beispielsweise mittels Verbindungselemente 221, gekoppelt ist. Das Halteelement 220 kann eine Art eines Rahmens darstellen, der zumindest teilweise den Polierkopf 200 umgibt und löslösbar an dem Polierkopf 200 angebracht ist oder permanent an diesem befestigt ist. Die mechanische Verbindung zu dem Polierkopf 200 stellt sicher, dass das Halteelement 220 in der gleichen Weise wie der Polierkopf 200 bewegt wird. In der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform ist zumindest ein Teil des Halteelements 220 vertikal hinsichtlich dem Polierkopf 200 mittels der Verbindungselemente 221 bewegbar, so dass eine auf das Polierkissen 206 mittels der aufbereitenden Oberfläche 204 ausgeübte Kraft einstellbar ist, beispielsweise durch den auf das Halteelement 220 ausgeübten Druck, wie dies durch die Pfeile in Fig. 5 angezeigt ist, oder durch Gewichtselemente (nicht gezeigt), die an dem Halteelement angebracht sind.
Obwohl die bisher beschriebenen Ausführungsformen sich auf einen rotierenden Polierkopf und ein rotierendes Polierkissen beziehen, sind die Ausführungsformen ebenso auf ein geradlinig angetriebenes Polierkissen, etwa ein riemengetriebens Polierkissen anwendbar. Das Vorsehen einer aufbereitenden Oberfläche in dem Polierkopf trägt deutlich zu zuverlässigeren Bedingungen während des CMP-Prozesses bei. Ferner kann durch das Integrieren der aufbereitenden Oberfläche in das Rückhalteelement eines Polierkopfes, etwa eines Rückhalteringes, die vorliegende Erfindung in einfacher Weise in bereits bestehende Vorrichtungen implementiert werden, wobei der konventionelle Aufbereiter zusätzlich verwendbar ist oder entfernt werden kann.
Weitere Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung werden für den Fachmann angesichts dieser Beschreibung offenkundig. Daher ist diese Beschreibung als lediglich anschaulich und für den Zweck, dem Fachmann die allgemeine Art des Ausführens der vorliegenden Erfindung nahe zu bringen, gedacht. Selbstverständlich sind die hierin gezeigten und beschriebenen Formen der Erfindung als die gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen aufzufassen.

Claims

1. Polierkopf für eine chemisch mechanische Polieranlage mit:
einem Substrathalter, der ausgebildet ist, ein Substrat aufzunehmen und dieses in Position zu halten;
einem Verbindungselement, das mit einer Antriebseinheit zum Bewegen des Polierkopfes verbindbar ist;
einer Zuführleitung, die mit einer Vakuumquelle und/oder einer Gasquelle verbindbar ist; und
einem Polierkissenaufbereiter, der mit dem Substrathalter gekoppelt ist.

2. Der Polierkopf nach Anspruch 1, wobei der Substrathalter ferner eine Aufnahmeoberfläche und ein Rückhalteelement benachbart zu zumindest einem Bereich der Aufnahmeoberfläche aufweist, wobei das Rückhalteelement den Polierkissenaufbereiter enthält.

3. Der Polierkopf nach Anspruch 2, wobei das Rückhalteelement im Wesentlichen ringförmig ist und ein Oberflächenbereich des Rückhalteelements als der Polierkissenaufbereiter ausgebildet ist.

4. Der Polierkopf nach Anspruch 1, wobei der Polierkissenaufbereiter eine austauschbare aufbereitende Oberfläche aufweist.

5. Der Polierkopf nach Anspruch 1, wobei der Polierkissenaufbereiter höhenverstellbar ist.

6. Der Polierkopf nach Anspruch 1, wobei der Kissenaufbereiter in Bezug auf den Substrathalter vertikal bewegbar ist.

7. Der Polierkopf nach Anspruch 1, wobei der Polierkissenaufbereiter mit einem Betriebsdruck beaufschlagbar ist.

8. Polierkopf für eine chemische mechanische Polieranlage mit:
einem Substrathalter, der ausgebildet ist, ein Substrat zu empfangen; und
einem Rückhalteelement, das so angeordnet ist, um das Substrat zu umschließen und dieses während eines Poliervorgangs in Position zu halten, wobei das Rückhalteelement eine aufbereitende Oberfläche aufweist.

9. Der Polierkopf nach Anspruch 8, wobei das Rückhalteelement höhenverstellbar ist.

10. Der Polierkopf nach Anspruch 8, wobei ein Auflagedruck des Rückhalteelements einstellbar ist.

11. Der Polierkopf nach Anspruch 8, wobei das Rückhalteelement im Wesentlichen ringförmig ist.

12. Der Polierkopf nach Anspruch 8, wobei das Rückhalteelement im Wesentlichen aus einem Material hergestellt ist, das zur Verwendung für die Polierkissenaufbereitung geeignet ist.

13. Der Polierkopf nach Anspruch 8, wobei die aufbereitende Oberfläche loslösbar an dem Rückhalteelement befestigbar ist.

14. Der Polierkopf nach Anspruch 8, wobei die aufbereitende Oberfläche mehrere Oberflächenbereiche aufweist, die sich in der Oberflächenbeschaffenheit und/oder der Art des Materials, das in jedem der Oberflächenbereiche vorgesehen ist, unterscheiden.

15. Der Polierkopf nach Anspruch 8, wobei die aufbereitende Oberfläche einen ersten Oberflächenbereich und einen zweiten Oberflächenbereich aufweist, wobei der erste Oberflächenbereich radial innerhalb des zweiten Oberflächenbereichs angeordnet ist und sich in der Höhe und/oder der Oberflächenbeschaffenheit und/oder der Art des Materials unterscheidet.

16. Vorrichtung zum chemisch mechanischen Polieren eines Substrats, mit:
einem Polierkissen;
einem Polierkopf mit einer darin ausgebildeten kissenaufbereitenden Oberfläche; und
einer Antriebseinheit zum Bereitstellen einer Relativbewegung zwischen dem Polierkissen und dem Polierkopf.

17. Die Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei ein Rückhalteelement höhenverstellbar ist.

18. Die Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei ein Auflagedruck eines Rückhalteelements einstellbar ist.

19. Die Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei ein Rückhalteelement im Wesentlichen ringförmig ist.

20. Die Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei ein Rückhalteelement im Wesentlichen aus einem Material hergestellt ist, das zur Polierkissenaufbereitung geeignet ist.

21. Die Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei die aufbereitende Oberfläche loslösbar an einem Rückhalteelement angebracht ist.

22. Die Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei die aufbereitende Oberfläche mehrere Oberflächenbereiche aufweist, die sich in der Oberflächenbeschaffenheit und/oder der Art des Materials, das in jedem der Oberflächenbereiche vorgesehen ist, unterscheiden.

23. Die Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei die aufbereitende Oberfläche einen ersten Oberflächenbereich und einen zweiten Oberflächenbereich aufweist, wobei der erste Oberflächenbereich radial innerhalb des zweiten Oberflächenbereichs angeordnet ist.

24. Vorrichtung zum chemisch mechanischen Polieren eines Substrats, mit:
einem Polierkopf zum Empfangen, Halten und Bewegen des Substrats;
einem Polierkissen; und
einem Polierkissenaufbereiter, der mechanisch mit dem Polierkopf gekoppelt ist.

25. Die Vorrichtung nach Anspruch 24, wobei der Polierkissenaufbereiter ein rahmenähnliches Halteelement aufweist, das zumindest teilweise den Polierkopf umgibt.

26. Die Vorrichtung nach Anspruch 25, wobei das Halteelement höhenverstellbar ist.

27. Die Vorrichtung nach Anspruch 25, wobei das Halteelement eine aufbereitende Oberfläche aufweist, um den Polierkissenaufbereiter zu bilden.

28. Die Vorrichtung nach Anspruch 27, wobei die aufbereitende Oberfläche loslösbar an dem Halteelement angebracht ist.

29. Die Vorrichtung nach Anspruch 27, wobei die aufbereitende Oberfläche zwei oder mehr unterschiedliche Oberflächenbereiche aufweist, die sich in der Oberflächenbeschaffenheit und/oder der Art des Materials unterscheiden.

30. Die Vorrichtung nach Anspruch 27, wobei ein Auflagedruck des Halteelements einstellbar ist.

31. Ein Polierhilfsmittel für eine chemisch mechanische Polieranlage, mit:
einem Substrathalter, der ausgebildet ist, ein Substrat aufzunehmen; und
einem Polierkissenaufbereiter, der mit dem Substrathalter gekoppelt ist.

32. Das Hilfsmittel nach Anspruch 31, das ferner eine Antriebseinheit aufweist, die funktionsmäßig mit dem Substrathalter gekoppelt ist.

33. Das Hilfsmittel nach Anspruch 32, das ferner zumindest eine Zuführleitung aufweist, die mit dem Substrathalter und/oder dem Polierkissenaufbereiter verbunden ist, wobei die Zuführleitung ausgebildet ist, um Vakuumdruck und/oder ein unter Druck stehendes Fluid zu dem Substrathalter und/oder dem Polierkissenaufbereiter zuzuführen.

34. Das Hilfsmittel nach Anspruch 31, wobei der Substrathalter ferner eine Aufnahmeoberfläche und ein Rückhalteelement benachbart zumindest einen Teil der Oberfläche aufweist, wobei das Rückhalteelement den Polierkissenaufbereiter enthält.

35. Das Hilfsmittel nach Anspruch 34, wobei das Rückhalteelement im Wesentlichen ringförmig ist und ein Oberflächenbereich des Rückhalteelements als der Polierkissenaufbereiter ausgebildet ist.

36. Das Hilfsmittel nach Anspruch 31, wobei der Polierkissenaufbereiter eine austauschbare aufbereitende Oberfläche aufweist.

37. Das Hilfsmittel nach Anspruch 31, wobei der Polierkissenaufbereiter höheneinstellbar ist.

38. Das Hilfsmittel nach Anspruch 31, wobei der Polierkissenaufbereiter in Bezug auf den Substrathalter vertikal bewegbar ist.

39. Das Hilfsmittel nach Anspruch 31, wobei der Polierkissenaufbereiter mit einem Betriebsdruck beaufschlagbar ist.