DE60317080T2

DE60317080T2 - Verfahren und vorrichtung zum elektromechanischen und/oder elektrochemisch-mechanischen entfernen von leitendem material von einem mikroelektronischen substrat

Info

Publication number: DE60317080T2
Application number: DE60317080T
Authority: DE
Inventors: Whonchee Boise LEE; Scott G. Gainesville MEIKLE; Scott E. Meridian MOORE
Original assignee: Micron Technology Inc
Current assignee: Micron Technology Inc
Priority date: 2002-08-29
Filing date: 2003-08-27
Publication date: 2008-08-14
Anticipated expiration: 2023-08-28
Also published as: EP1536919B1; ATE446822T1; US7972485B2; EP1875987A2; US20070111641A1; JP2005537647A; EP1875987B1; US7618528B2; CN100503114C; KR20050057082A; KR100730908B1; DE60329872D1; DE60317080D1; EP1536919A1; WO2004020148A1; AU2003262996A1; US20030054729A1; EP1875987A3; ATE376477T1; JP4340233B2

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung zum elektromechanischen und/oder elektrochemisch-mechanischen Entfernen von leitfähigem Material von mikroelektronischen Substraten.
HINTERGRUND
Mikroelektronische Substrate und Substratanordnungen beinhalten typischerweise ein Halbleitermaterial mit Einrichtungen, wie zum Beispiel Speicherzellen, die mit leitfähigen Leitungen gekoppelt sind. Die leitfähigen Leitungen können gebildet werden, indem zuerst Gräben oder andere Vertiefungen in dem Halbleitermaterial gebildet werden und anschließend ein leitfähiges Material (wie zum Beispiel ein Metall) in den Gräben überlagert wird. Das leitfähige Material wird dann selektiv entfernt, sodass leitfähige Leitungen zurückbleiben, die sich von einer Einrichtung in dem Halbleitermaterial zu einer anderen Einrichtung erstrecken.
In der US 2002/025760 A1 sind Verfahren und Einrichtungen zum elektrischen und/oder chemisch-mechanischen Entfernen von leitfähigem Material von einem mikroelektronischen Substrat offenbart. Eine Einrichtung dafür kann ein Halteelement beinhalten, das das Substrat trägt, und das Medium zum Entfernen von Material kann ein Polier-Pad bzw. Polierkissen beinhalten, das einen ersten Teil aufweist, der einer ersten Elektrode benachbart ist, sowie einen zweiten Teil aufweist, der einer zweiten Elektrode benachbart ist. Ein Fluid kann zwischen dem mikroelektronischen Substrat und einer Polieroberfläche des Polier-Pads angeordnet werden, um das elektrische und/oder chemisch-mechanische Entfernen des leitfähigen Materials zu erleichtern. Die Elektroden sind mit einer Quelle von variierenden elektrischen Signalen gekoppelt. Gemäß einer Ausführungsform sind die Elektroden durch einen Spalt voneinander getrennt. Ferner ist eine freiliegende Oberfläche von jeder der Elektroden dem Substrat direkt zugewandt ange ordnet, wobei diese freiliegenden Oberflächen Kanäle beinhalten können, die durch Kanalflächen gebildet sind, die Gasblasen sammeln können und die Gasblasen von dem Bereich in der Nähe des Substrats und/oder den Elektroden wegführen können.
Elektrolytische Techniken sind bereits zum Aufbringen und Entfernen von Metallschichten auf bzw. von Halbleitersubstraten in Verwendung. Beispielsweise kann ein Wechselstrom über einen zwischengeordneten Elektrolyten an eine leitfähige Schicht angelegt werden, um Teile der Schicht zu entfernen. Bei einer Anordnung, wie sie in 1 gezeigt ist, beinhaltet eine herkömmliche Einrichtung 60 eine erste Elektrode 20a und eine zweite Elektrode 20b, die mit einer Stromquelle 21 gekoppelt sind. Die erste Elektrode 20a ist direkt an einer Metallschicht 11 eines Halbleitersubstrats 10 angebracht, und die zweite Elektrode 20b wird zumindest teilweise in einen flüssigen Elektrolyten 31 eingetaucht, der auf der Oberfläche der Metallschicht 11 angeordnet ist, indem die zweite Elektrode nach unten bewegt wird, bis sie mit dem Elektrolyten 31 in Kontakt tritt. Eine Barriere 22 schützt die erste Elektrode 20a vor direktem Kontakt mit dem Elektrolyten 31. Die Stromquelle 21 beaufschlagt das Substrat 10 über die Elektroden 20a und 20b und den Elektrolyten 31 mit Wechselstrom, um leitfähiges Material von der leitfähigen Schicht 11 zu entfernen. Das Wechselstromsignal kann viele verschiedene Wellenformen aufweisen, wie diese zum Beispiel von Frankenthal et al. in einer Veröffentlichung mit dem Titel "Elektroätzen von Platin bei der Titan-Platin-Gold-Metallisierung auf integrierten Siliziumschaltungen" (Bell Laborstories) offenbart sind.
Ein Nachteil bei der in 1 gezeigten Anordnung besteht darin, dass möglicherweise kein Material von der leitfähigen Schicht 11 in dem Bereich entfernt werden kann, in dem die erste Elektrode 20a angebracht ist, da die Barriere 22 den Elektrolyten 31 daran hindert, in diesem Bereich mit dem Substrat 10 in Berührung zu treten. Wenn alternativ hierzu die erste Elektrode 20a in diesem Bereich mit dem Elektrolyten in Berührung tritt, kann der elektrolytische Vorgang die erste Elektrode 20a beeinträchtigen. Noch ein weiterer Nachteil besteht darin, dass der elektrolytische Vorgang möglicherweise das Material nicht gleichmäßig von dem Sub strat 10 entfernt. Beispielsweise können "Inseln" von verbleibendem leitfähigen Material, die keine direkte elektrische Verbindung mit der ersten Elektrode 20a haben, in der leitfähigen Schicht 11 entstehen. Das verbleibende leitfähige Material kann das Bilden und/oder den Betrieb der leitfähigen Leitungen beeinträchtigen, und es kann schwierig oder unmöglich sein, leitfähiges Material mit dem elektrolytischen Verfahren zu entfernen, wenn die erste Elektrode 20a nicht neu positioniert wird, um mit derartigen "Inseln" gekoppelt zu werden.
Eine Vorgehensweise zum Überwinden von einigen der vorstehend geschilderten Nachteile besteht darin, eine Mehrzahl von ersten Elektroden 20a um den Umfang des Substrats 10 herum anzubringen, um die Gleichmäßigkeit zu steigern, mit der das leitfähige Material entfernt wird. Trotz der zusätzlichen ersten Elektroden 20a können dennoch immer noch Inseln von leitfähigem Material verbleiben. Eine weitere Vorgehensweise besteht darin, die Elektroden 20a und 20b aus einem inerten Material, wie zum Beispiel Carbon, zu bilden und die Barriere 22 zu entfernen, um die mit dem Elektrolyten 31 in Kontakt stehende Fläche der leitfähigen Schicht 11 zu vergrößern. Derartige inerte Elektroden sind jedoch möglicherweise nicht so effektiv wie reaktivere Elektroden beim Entfernen des leitfähigen Materials, und bei Verwendung der inerten Elektroden kann immer noch restliches leitfähiges Material auf dem Substrat 10 verbleiben.
2 veranschaulicht noch ein weitere Verfahrensweise beim Überwinden von einigen der vorstehend geschilderten Nachteile, wobei zwei Substrate 10 teilweise in einen Behälter 30 eingetaucht sind, der den Elektrolyten 31 enthält. Die erste Elektrode 20a ist an dem einen Substrat 10 angebracht, und die zweite Elektrode 20b ist an dem anderen Substrat 10 angebracht. Ein Vorteil bei dieser Vorgehensweise besteht darin, dass die Elektroden 20a und 20b nicht mit dem Elektrolyten in Kontakt stehen. Nach Abschluss des elektrolytischen Verfahrens können jedoch immer noch Inseln aus leitfähigem Material vorhanden sein, und es kann schwierig sein, das leitfähige Material von den Stellen zu entfernen, an denen die Elektroden 20a und 20b an den Substraten 10 angebracht sind.
KURZBESCHREIBUNG
Die vorliegende Erfindung ist auf eine Einrichtung gemäß Anspruch 1 sowie auf ein Verfahren gemäß Anspruch 15 gerichtet.
Im Spezielleren befasst sich die vorliegende Erfindung mit einem Verfahren und einer Einrichtung zum elektromechanischen und/oder elektrochemisch-mechanischen Entfernen von leitfähigem Material von einem mikroelektronischen Substrat. Im Spezielleren weist eine Einrichtung gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung ein Halteelement auf, das zum freigebbaren Tragen eines mikroelektronischen Substrats ausgebildet ist. Eine erste und eine zweite Elektrode sind mit einem Abstand voneinander sowie von dem mikroelektronischen Substrat angeordnet, wenn das mikroelektronische Substrat durch das Halteelement getragen wird. Wenigstens eine der Elektroden ist mit einer Quelle von variierenden elektrischen Signalen koppelbar. Ein Poliermedium, von dem wenigstens ein Teil zwischen den Elektroden und dem Halteelement positioniert ist, beinhaltet eine Polieroberfläche, die angeordnet ist, um das mikroelektronische Substrat zu kontaktieren, wenn das mikroelektronische Substrat durch das Halteelement getragen wird. Wenigstens ein Teil der ersten und der zweiten Elektrode sind von der Polieroberfläche zurückgesetzt.
Das Poliermedium weist eine Mehrzahl von Flussdurchgängen auf, die mit einer Flüssigkeitsquelle koppelbar sind, und jeder Flussdurchgang hat eine Öffnung benachbart zu der Polieroberfläche, wobei weiterhin das Poliermedium eine Vertiefung benachbart zu jeder Öffnung beinhaltet, wobei die Vertiefung von der Polieroberfläche abgesetzt ist.
Ein Verfahren gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung beinhaltet im Spezielleren das Kontaktieren des mikroelektronischen Substrats mit einer Polieroberfläche eines Poliermediums, das Positionieren des mikroelektronischen Substrats in der Nähe von sowie beabstandet von einer ersten und einer zweiten Elektrode, die wiederum voneinander beabstandet sind und von der Polieroberfläche zurückgesetzt sind. Weiterhin beinhaltet das Verfahren das Bewegen des mikroelektronischen Substrats relativ zu der ersten und der zweiten Elektrode, wäh rend eine variables elektrisches Signal durch die Elektroden und das mikroelektronische Substrat geleitet wird. Eine elektrolytische Flüssigkeit wird durch eine Mehrzahl von Flussdurchgängen in dem Poliermedium und aus den Flussdurchgängen zu einem Bereich des Poliermediums geleitet, der von der Polieroberfläche zurückgesetzt ist.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den Zeichnungen zeigen:
1 eine teilweise schematische Seitenaufrissansicht einer Einrichtung zum Entfernen von leitfähigem Material von einem Halbleitersubstrat gemäß dem Stand der Technik;
2 eine teilweise schematische Seitenaufrissansicht einer weiteren Einrichtung zum Entfernen von leitfähigem Material von zwei Halbleitersubstraten gemäß dem Stand der Technik;
3 eine teilweise schematische Seitenaufrissansicht einer Einrichtung mit einem Halteelement und mit einem Paar von Elektroden zum Entfernen von leitfähigem Material von einem mikroelektronischen Substrat;
4 eine teilweise schematische Seitenaufrissansicht einer Einrichtung zum Entfernen von leitfähigem Material und zum Erfassen von Eigenschaften des mikroelektronischen Substrats, von dem das Material entfernt wird;
5 eine teilweise schematische Seitenaufrissansicht einer Einrichtung, die zwei Elektrolyten beinhaltet;
6 eine teilweise schematische Draufsicht auf ein Substrat in der Nähe von einer Mehrzahl von Elektroden;
7 eine im Schnitt dargestellte Seitenaufrissansicht einer Elektrode und eines Substrats;
8A eine teilweise schematische, isometrische Ansicht eines Bereichs eines Halters für die Aufnahme von Elektrodenpaaren;
8A bis 8C isometrische Ansichten von Elektroden;
9 eine teilweise schematische Seitenaufrissansicht einer Einrichtung sowohl zum Einebnen als auch zum elektrolytischen Bearbeiten von mikroelektronischen Substraten;
10 eine teilweise schematische, teilweise auseinandergezogene isometrische Ansicht eines Planarisierungs-Pads und einer Mehrzahl von Elektroden;
11 eine teilweise schematische Seitenaufrissansicht einer Einrichtung sowohl zum Einebnen als auch zum elektrolytischen Bearbeiten von mikroelektronischen Substraten;
12A und 12B schematische Darstellungen einer Schaltung und einer Wellenform zum elektrolytischen Bearbeiten eines mikroelektronischen Substrats;
13 eine isometrische, teilweise schematische und teilweise weggeschnittene Ansicht eines Teils einer Einrichtung mit Elektroden und einem Poliermedium;
14 eine isometrische, teilweise schematische und teilweise weggeschnittene Ansicht einer Einrichtung mit Elektroden und einem Poliermedium;
15 eine isometrische, teilweise schematische und teilweise weggeschnittene isometrische Ansicht einer Einrichtung mit Elektroden und einem Poliermedium;
16 eine isometrische, teilweise schematische und teilweise weggeschnittene Ansicht einer Einrichtung mit einem Poliermedium mit ovalen Öffnungen gemäß der Erfindung;
17 eine isometrische Ansicht einer Einrichtung, die ein Substrat zum Ausführen einer Bewegung entlang einer Bahn trägt; und
18 eine isometrische Ansicht einer Einrichtung mit Elektroden.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die vorliegende Offenbarung beschreibt ein Verfahren und eine Einrichtung zum Entfernen von leitfähigen Materialien von einem mikroelektronischen Substrat und/oder einer Substratanordnung, wie diese bei der Fertigung von mikroelektronischen Vorrichtungen verwendet werden.
3 zeigt eine teilweise schematische Seitenaufrissansicht einer Einrichtung 160 zum Entfernen von leitfähigem Material von einem mikroelektronischen Substrat oder einer Substratanordnung 110. Die Einrichtung 160 beinhaltet einen Behälter 130, der einen Elektrolyten 131 enthält, der sich in einem flüssigen Zustand oder einem Gel-Zustand befinden kann. Ein Halteelement 140 haltert das mikroelektronische Substrat 110 relativ zu dem Behälter 130 in einer derartigen Weise, dass eine leitfähige Schicht 111 des Substrats 110 mit dem Elektrolyten 131 in Kontakt steht. Die leitfähige Schicht 111 kann Metalle wie zum Beispiel Platin, Wolfram, Tantal, Gold, Kupfer oder andere leitfähige Materialien beinhalten. Das Halteelement 140 ist mit einer Substrat-Antriebseinheit 141 gekoppelt, die das Halteelement 140 und das Substrat 110 relativ zu dem Behälter 130 bewegt. Beispielsweise kann die Substrat-Antriebseinheit 141 eine Translationsbewegung des Halteelements 140 (wie dies durch einen Pfeil "A" dargestellt ist) und/oder eine Rotationsbewegung des Halteelements 140 (wie dies durch einen Pfeil "B" dargestellt ist) ausführen.
Die Einrichtung 160 beinhaltet ferner eine erste Elektrode 120a und eine zweite Elektrode 120b (die kollektiv als Elektroden 120 bezeichnet werden), die durch ein Halteelement 124 relativ zu dem mikroelektronischen Substrat 110 gehalten sind. Der Haltearm 124 ist mit einer Elektroden-Antriebseinheit 123 gekoppelt, um die Elektroden 120 relativ zu dem mikroelektronischen Substrat 110 zu bewegen. Beispielsweise kann die Elektroden-Antriebseinheit 123 die Elektroden zu der leitfähigen Schicht 111 des mikroelektronischen Substrats 110 hin sowie von dieser weg (wie dies durch einen Pfeil "C" dargestellt ist) und/oder in Querrichtung (wie dies durch einen Pfeil "D" dargestellt ist) in einer zu der leitfähigen Schicht 111 allgemein parallelen Ebene bewegen. Alternativ hierzu kann die Elektroden-Antriebseinheit 123 die Elektroden in anderer Weise bewegen oder die Elektroden-Antriebseinheit 123 kann eliminiert werden, wenn die Substrat-Antriebseinheit 141 für eine ausreichende Relativbewegung zwischen dem Substrat 110 und den Elektroden 120 sorgt.
Die Elektroden 120 sind mittels Leitungen 128 mit einer Stromquelle 121 gekoppelt, um dem Elektrolyten 131 und der leitfähigen Schicht 111 elektrischen Strom zuzuführen. Im Betrieb liefert die Stromquelle 121 einen Wechselstrom (einphasig oder mehrphasig) zu den Elektroden 120. Der Strom fließt durch den Elektrolyten 131 und reagiert elektrochemisch mit der leitfähigen Schicht 111, um von der leitfähigen Schicht 111 Material (beispielsweise Atome oder Gruppen von Atomen) zu entfernen. Die Elektroden 120 und/oder oder das Substrat 110 können relativ zueinander bewegt werden, um Material von ausgewählten Teilen der leitfähigen Schicht 111 oder von der gesamten leitfähigen Schicht 111 zu entfernen.
Bei der in 3 dargestellten Einrichtung 160 ist eine Distanz D₁ zwischen den Elektroden 120 und der leitfähigen Schicht 111 derart gewählt, dass diese kleiner ist als eine Distanz D₂ zwischen der ersten Elektrode 120a und der zweiten Elektrode 120b. Ferner weist der Elektrolyt 131 im Allgemeinen einen höheren Widerstand als die leitfähige Schicht 111 auf. Somit folgt der Wechselstrom dem Weg des geringsten Widerstands von der ersten Elektrode 120a durch den Elektrolyten 131 hindurch zu der leitfähigen Schicht 111 sowie durch den Elektrolyten 131 zurück zu der zweiten Elektrode 120b, anstatt einem Weg von der ersten Elektrode 120a direkt durch den Elektrolyten 131 hindurch zu der zweiten Elektrode 120b. Alternativ hierzu kann ein Material mit geringer Dielektrizität (nicht gezeigt) zwischen der ersten Elektrode 120a und der zweiten Elektrode 120b angeordnet werden, um die direkte elektrische Verbindung zwischen den Elektroden 120 aufzukoppeln, bei der der Strom nicht zuerst durch die leitfähige Schicht 111 fließt.
Ein Merkmal der in 3 dargestellten Einrichtung 160 besteht darin, dass die Elektroden 120 nicht mit der leitfähigen Schicht 111 des Substrats 110 in Kontakt stehen. Ein Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass sich restliches leitfähiges Material eliminieren lässt, das aus einer direkten elektrischen Verbindung zwischen den Elektroden 120 und der leitfähigen Schicht 111 resultiert, wie dies vorstehend unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben worden ist. Zum Beispiel kann die Einrichtung 160 restliches leitfähiges Material in der Nähe von dem Kontaktbereich zwischen den Elektroden und der leitfähigen Schicht eliminieren, da die Elektroden 120 die leitfähige Schicht 111 nicht kontaktieren.
Das Substrat 110 und/oder die Elektroden 120 sind relativ zueinander beweglich, um die Elektroden 120 an einer beliebigen Stelle in der Nähe der leitfähigen Schicht 111 zu positionieren. Ein Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass die Elektroden 120 nacheinander in der Nähe von jedem Teil der leitfähigen Schicht positioniert werden können, um Material von der gesamten leitfähigen Schicht 111 zu entfernen. Wenn es alternativ hierzu erwünscht ist, nur ausgewählte Teile der leitfähigen Schicht 111 zu entfernen, können die Elektroden 120 zu diesen ausgewählten Teilen bewegt werden, sodass die übrigen Teile der leitfähigen Schicht 111 intakt bleiben.
4 zeigt eine teilweise schematische Seitenaufrissansicht einer Einrichtung 260, die ein Halteelement 240 aufweist, das zum Tragen des Substrats 110 positioniert ist. Das Halteelement 240 trägt das Substrat 110 mit der leitfähigen Schicht 111 nach oben weisend. Eine Substrat-Antriebseinheit 241 kann das Halteelement 240 und das Substrat 110 bewegen, wie dies vorstehend unter Bezugnahme auf 3 beschrieben worden ist. Eine erste und eine zweite Elektrode 220a und 220b sind über der leitfähigen Schicht 111 angeordnet und mit einer Stromquelle 221 gekoppelt. Ein Halteelement 224 trägt die Elektroden 220 relativ zu dem Substrat 110 und ist mit einer Elektroden-Antriebseinheit 223 gekoppelt, um die Elektroden 220 in allgemein ähnlicher Weise, wie dies vorstehend unter Bezugnahme auf 3 beschrieben worden ist, über die Oberfläche der leitfähigen Schicht 111 des Halteelements zu bewegen.
Wie in 4 gezeigt, beinhaltet die Einrichtung 260 ferner einen Elektrolytbehälter 230, der eine Zuführleitung 237 mit einer Öffnung 238 aufweist, die in der Nähe der Elektroden 220 angeordnet ist. Somit kann ein Elektrolyt 231 lokal in einem Grenzflächenbereich 239 zwischen den Elektroden 220 und der leitfähigen Schicht 111 aufgebracht werden, ohne dass hierbei notwendigerweise die gesamte leitfähige Schicht 111 abgedeckt wird. Der Elektrolyt 231 und das von der leitfähigen Schicht 111 entfernte leitfähige Material fließen über das Substrat 110 und sammeln sich in einer Elektrolytaufnahme 232. Die Mischung aus Elektrolyt 231 und leitfähigem Material kann zu einer Rückgewinnungseinrichtung 233 fließen, die den größten Teil des leitfähigen Materials aus dem Elektrolyten 231 ent fernt. Ein Filter 234, das der Rückgewinnungseinrichtung 233 nachgeordnet ist, sorgt für ein zusätzliches Filtrieren des Elektrolyten 231, und eine Pumpe 235 führt den aufbereiteten Elektrolyten 231 über eine Rückführleitung 236 zu dem Elektrolytbehälter 230 zurück.
Die Einrichtung 260 kann eine Sensoranordnung 250 beinhalten, die einen Sensor 251 in einer Anordnung nahe der leitfähigen Schicht 111 sowie eine mit dem Sensor 251 gekoppelte Sensorsteuereinheit 252 aufweist, um von dem Sensor 251 erzeugte Signale zu verarbeiten. Die Steuereinheit 252 kann auch den Sensor 251 relativ zu dem Substrat 110 bewegen. Bei einem weiteren Gesichtspunkt dieser Ausführungsform kann die Sensoranordnung 250 über einen Rückkopplungsweg 253 mit der Elektroden-Antriebseinheit 223 und/oder der Substrat-Antriebseinheit 241 gekoppelt werden. Somit kann der Sensor 251 bestimmen, welche Bereiche der leitfähigen Schicht 111 ein zusätzliches Entfernen von Material benötigen, und er kann die Elektroden 220 und/oder das Substrat 110 relativ zueinander bewegen, um die Elektroden 220 über diesen Bereichen zu positionieren. Alternativ hierzu (beispielsweise wenn der Entfernungsvorgang sich stark reproduzieren lässt) können sich die Elektroden 220 und/oder das Substrat 110 nach Maßgabe eines vorbestimmten Bewegungsablaufs relativ zueinander bewegen.
Der Sensor 251 und die Sensorsteuereinheit 252 können eine beliebige von mehreren geeigneten Konfigurationen aufweisen. Beispielsweise kann es sich bei dem Sensor 251 um einen optischen Sensor handeln, der das Entfernen der leitfähigen Schicht 111 detektiert, indem er eine Änderung in der Intensität, der Wellenlänge oder der Phasenverschiebung des von dem Substrat 110 reflektierten Lichts feststellt, wenn das leitfähige Material entfernt wird. Alternativ hierzu kann der Sensor 251 Strahlungsreflexion mit anderen Wellenlängen, beispielsweise Röntgenstrahlen, emittieren und detektieren. Der Sensor 251 kann eine Veränderung beim Widerstand oder der Kapazität der leitfähigen Schicht 111 zwischen zwei ausgewählten Stellen messen. Die oder beide Elektroden 120 können die Funktion des Sensors 251 (und auch die vorstehend beschriebene Funktion zum Entfernen von Material) ausführen, sodass die Notwendigkeit für einen separaten Sensor 251 eliminiert ist. Bei noch weiteren Ausführungsformen kann der Sensor 251 eine Veränderung bei der Spannung und/oder dem Strom feststellen, der beim Entfernen der leitfähigen Schicht 111 von der Stromquelle 221 gezogen wird.
Der Sensor 251 kann von dem Elektrolyten 231 getrennt positioniert werden, da der Elektrolyt 231 sich auf den Grenzflächenbereich 239 zwischen den Elektroden 220 und der leitfähigen Schicht 111 konzentriert. Somit kann die Genauigkeit, mit der der Sensor 251 den Ablauf des elektrolytischen Prozesses bestimmt, verbessert werden, da eine geringere Wahrscheinlichkeit besteht, dass der Elektrolyt 231 den Betrieb des Sensors 251 beeinträchtigt. Beispielsweise wenn es sich bei dem Sensor 251 um einen optischen Sensor handelt, besteht eine geringere Wahrscheinlichkeit, dass die von der Oberfläche des Substrats 110 reflektierte Strahlung durch den Elektrolyten 231 verzerrt wird, da der Sensor 251 an einer von dem Grenzflächenbereich 239 entfernten Stelle angeordnet ist.
Unter Bezugnahme auf 4 wird der dem Grenzflächenbereich 239 zugeführte Elektrolyt 231 in kontinuierlicher Weise nachgefüllt, und zwar entweder mit einem aufbereiteten Elektrolyten oder mit einem frischen Elektrolyten. Ein Vorteil dieses Merkmals besteht darin, dass die elektrochemische Reaktion zwischen den Elektroden 220 und der leitfähigen Schicht 111 auf einem hohen und beständigen Niveau gehalten werden kann.
5 zeigt eine teilweise schematische Seitenaufrissansicht einer Einrichtung 360, bei der Wechselstrom durch einen ersten Elektrolyten 331a und einen zweiten Elektrolyten 331b zu dem Substrat 110 geschickt wird. Der erste Elektrolyt 331a ist in zwei ersten Elektrolytbehältern 330a angeordnet, und der zweite Elektrolyt 331b ist in einem zweiten Elektrolytbehälter 330b angeordnet. Die ersten Elektrolytbehälter 330a sind teilweise in den zweiten Elektrolyten 331b eingetaucht. Die Einrichtung 360 kann ferner Elektroden 320 aufweisen, die als erste Elektrode 320a und zweite Elektrode 320b dargestellt sind und jeweils mit einer Stromversorgung 321 gekoppelt sind sowie jeweils in einem der ersten Elektrolytbehälter 330a aufgenommen sind. Alternativ hierzu kann eine der Elektroden 320 mit Masse verbunden sein. Die Elektroden 320 können solche Materialien wie Silber, Platin, Kupfer und/oder andere Materialien beinhalten, und der erste Elektrolyt 331a kann Natriumchlorid, Kaliumchlorid, Kupfersulfat und/oder andere Elektrolyten beinhalten, die mit dem Material kompatibel sind, aus dem die Elektroden 320 gebildet sind.
Die ersten Elektrolytbehälter 330a beinhalten einen Strömungsbegrenzer 322, wie zum Beispiel eine durchlässige Trennmembran aus Teflon^®, gesinterten Materialien wie zum Beispiel gesintertem Glas, Quarz oder Saphir oder aus anderen geeigneten porösen Materialien, die eine Passage von Ionen hin und her zwischen den ersten Elektrolytbehältern 330a und dem zweiten Elektrolytbehälter 330b zulassen, jedoch keine Passage des zweiten Elektrolyten 330b nach innen in Richtung auf die Elektroden 320 zulassen (zum Beispiel in einer allgemein ähnlichen Weise wie bei einer Salzbrücke). Alternativ hierzu kann der erste Elektrolyt 331a den Elektrodenbehältern 330a von einer ersten Elektrolytquelle 339 mit einem ausreichenden Druck und einer ausreichende Rate zugeführt werden, um den ersten Elektrolyten 331a nach außen durch den Strömungsbegrenzer 322 zu leiten, ohne dass der erste Elektrolyt 331a oder der zweite Elektrolyt 330b durch den Strömungsbegrenzer 322 zurückkehren kann. Der zweite Elektrolyt 331b bleibt durch den Fluss des ersten Elektrolyten 331a durch den Begrenzer 322 elektrisch mit den Elektroden 320 gekoppelt.
Die Einrichtung 360 kann ebenfalls ein Halteelement 340 aufweisen, das das Substrat 110 derart trägt, dass die leitfähige Schicht 111 den Elektroden 200 zugewandt ist. Beispielsweise kann das Halteelement 340 in dem zweiten Elektrolytbehälter 330b angeordnet sein. Das Halteelement 340 und/oder die Elektroden 320 können durch eine oder mehrere Antriebseinheiten (nicht gezeigt) relativ zueinander beweglich sein.
Unter Bezugnahme auf 5 kann der erste Elektrolyt 331a so gewählt werden, dass er mit den Elektroden 320 kompatibel ist. Ein Vorteil dieses Merkmals besteht darin, dass bei dem ersten Elektrolyten 331a eine geringere Wahrscheinlichkeit zur Beeinträchtigung der Elektroden 320 als bei herkömmlichen Elektroly ten vorhanden sein kann. Im Gegensatz dazu kann der zweite Elektrolyt 331b ohne Berücksichtigung seiner Wirkung auf die Elektroden 320 ausgewählt werden, da er durch den Strömungsbegrenzer 322 von den Elektroden 320 chemisch getrennt ist. Somit kann der zweite Elektrolyt 331b Salzsäure oder ein anderes Mittel beinhalten, das in aggressiver Weise mit der leitfähigen Schicht 111 des Substrats 110 reagiert.
6 zeigt eine von oben gesehene Draufsicht auf das mikroelektronische Substrat 110, das unter einer Mehrzahl von Elektroden mit mehreren Formgebungen und Konfigurationen positioniert ist. Zum Zweck der Veranschaulichung sind mehrere verschiedene Elektrodentypen in der Nähe des gleichen mikroelektronischen Substrats 110 angeordnet dargestellt; in der Praxis können jedoch Elektroden des gleichen Typs relativ zu einem einzigen mikroelektronischen Substrat 110 angeordnet werden.
Die Elektroden 720a und 720b lassen sich zur Bildung eines Elektrodenpaares 770a in Gruppen anordnen, wobei jede Elektrode 720a und 720b mit einem gegenüberliegenden Anschluss einer Stromversorgung 121 gekoppelt ist (3). Die Elektroden 770a und 770b können eine längliche oder streifenartige Formgebung aufweisen und derart angeordnet sein, dass sie sich über den Umfang des Substrats 110 parallel zueinander erstrecken. Der Abstand zwischen einander benachbarten Elektroden eines Elektrodenpaares 370a kann derart gewählt werden, dass elektrischer Strom in das Substrat 110 eingeleitet wird, wie dies vorstehend unter Bezugnahme auf 3 beschrieben worden ist.
Alternativ hierzu können die Elektroden 720c und 720d zum Bilden eines Elektrodenpaares 720b gruppiert werden, wobei jede Elektrode 720c und 720d eine Keilform oder "Tortenstückform" aufweisen kann, die sich nach innen zum Zentrum des mikroelektronischen Substrats 110 hin verjüngt. Bei noch einer weiteren Ausführungsform können schmale streifenartige Elektroden 720e und 720f zum Bilden von Elektrodenpaaren 770c gruppiert werden, wobei jede Elektrode 720e und 720f von dem Zentrum 113 des mikroelektronischen Substrats 110 radial nach außen zu dem Umfang 112 des mikroelektronischen Substrats 111 verläuft.
Bei noch einer weiteren Alternative kann sich eine einzelne Elektrode 720g in etwa über die Hälfte der Fläche des mikroelektronischen Substrats 110 erstrecken und eine halbkreisförmige planare Formgebung aufweisen. Die Elektrode 720g kann mit einer weiteren Elektrode (nicht gezeigt) eine Gruppe bilden, deren Formgebung ein Spiegelbild der Elektrode 720g ist, und beide Elektroden können mit der Stromquelle 121 gekoppelt werden, um dem mikroelektronischen Substrat Wechselstrom in einer beliebigen der vorstehend unter Bezugnahme auf die 3 bis 5 beschriebenen Weisen zuzuführen.
7 zeigt eine teilweise schematische, im Schnitt dargestellte Seitenaufrissansicht eines Teils des Substrats 110, der unter der vorstehend unter Bezugnahme auf 6 beschriebenen Elektrode 720c angeordnet ist. Die Elektrode 720c weist eine obere Oberfläche 771 und gegenüber von der oberen Oberfläche 771 eine untere Oberfläche 772 auf, die der leitfähigen Schicht 111 des Substrats 110 zugewandt ist. Die untere Oberfläche 772 kann bei einem Gesichtspunkt dieser Ausführungsform von dem Zentrum 113 des Substrats 110 in Richtung zu dem Umfang 112 des Substrats 110 schräg nach unten verlaufen, sodass die Elektrode 720c ein keilförmiges Profil erhält. Alternativ hierzu kann die Elektrode 720c eine plateauartige Konfiguration aufweisen, bei der die untere Oberfläche 772 in der in 7 dargestellten Weise angeordnet ist und die obere Oberfläche 771 parallel zu der unteren Oberfläche 772 ist. Die elektrische Kopplung zwischen der Elektrode 720c und dem Substrat 110 kann zum Umfang 112 des Substrats 110 hin stärker sein als zum Zentrum 113 des Substrats 110. Dieses Merkmal kann von Vorteil sein, wenn sich der Umfang 112 des Substrats 110 mit einer schnelleren Geschwindigkeit relativ zu der Elektrode 720c bewegt als das Zentrum 113 des Substrats 110, beispielsweise wenn sich das Substrat 110 um sein Zentrum 113 dreht. Somit kann die Elektrode 720c derart ausgebildet werden, dass Relativbewegung zwischen der Elektrode und dem Substrat 110 berücksichtigt wird.
Die Elektrode 720c kann auch weitere Formgebungen aufweisen. Beispielsweise kann die untere Oberfläche 772 ein gekrümmtes anstelle eines ebenen Profils aufweisen. Alternativ hierzu kann jede der Elektroden, die vorstehend unter Be zugnahme auf 6 beschrieben worden sind (oder andere Elektroden mit anderen Formgebungen als den in 6 gezeigten), eine geneigte oder gekrümmte untere Oberfläche aufweisen. Die Elektroden können weitere Formgebungen aufweisen, die eine Relativbewegung zwischen den Elektroden und dem Substrat 110 berücksichtigen.
8A zeigt eine teilweise schematische Darstellung eines Elektrodenträgers 473 zum Tragen einer Mehrzahl von Elektroden. Der Elektrodenträger 473 kann eine Mehrzahl von Elektrodenöffnungen 474 aufweisen, wobei in jeder von diesen entweder eine erste Elektrode 420a oder eine zweite Elektrode 420b untergebracht ist. Die ersten Elektroden 420a sind durch die Öffnungen 474 mit einer ersten Leitung 428a gekoppelt, und die zweiten Elektroden 420b sind mit einer zweiten Leitung 428b gekoppelt. Beide der Leitungen 428a und 428b sind mit einer Stromversorgung 421 gekoppelt. Somit bildet jedes Paar 470 aus einer ersten und einer zweiten Elektrode 420a und 420b einen Teil eines Kreislaufs, der durch das Substrat 110 und den/die vorstehend unter Bezugnahme auf die 3 bis 5 beschriebenen Elektrolyt(en) vervollständigt wird.
Die erste Leitung 428a kann von der zweiten Leitung 428b abgesetzt sein, um die Wahrscheinlichkeit von Kurzschlüssen und/oder einer kapazitiven Kopplung zwischen den Leitungen zu vermindern. Ferner kann der Elektrodenträger 473 eine allgemein ähnliche Konfiguration wie die vorstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 7 beschriebenen Konfigurationen aufweisen. Beispielsweise kann jede der einzelnen Elektroden (zum Beispiel 320a, 320c, 320e oder 320g), die vorstehend unter Bezugnahme auf 6 beschrieben worden sind, durch einen Elektrodenträger 473 ersetzt werden, der die gleiche Formgebung insgesamt aufweist und eine Mehrzahl von Öffnungen 474 beinhaltet, von denen jede eine der ersten Elektroden 420a oder der zweiten Elektroden 420b aufnimmt. Der Elektrodenträger 473 kann zum mechanischen Entfernen von Material von dem mikroelektronischen Substrat konfiguriert sein, beispielsweise in allgemein ähnlicher Weise, wie dies im Folgenden unter Bezugnahme auf die 9 bis 11 und 13 bis 18 beschrieben wird.
Die in 8A dargestellten Elektrodenpaare 470 können in einer Weise angeordnet werden, die der Nähe zwischen den Elektroden 420a, 420b und dem mikroelektronischen Substrat 110 (7) entspricht, und/oder die Elektrodenpaare 470 können in einer Weise angeordnet werden, die der Rate der relativen Bewegung zwischen den Elektroden 420a, 420b und dem mikroelektronischen Substrats 110 entspricht. Beispielsweise können die Elektrodenpaare 470 an der Peripherie 112 des Substrats 110 oder in anderen Bereichen, in denen die relative Geschwindigkeit zwischen den Elektrodenpaaren 470 und dem Substrat 110 relativ hoch ist (siehe 7), stärker konzentriert werden. Die gesteigerte Konzentration von Elektrodenpaaren 470 kann somit für einen höheren elektrolytischen Strom sorgen, um dadurch die hohe relative Geschwindigkeit zu kompensieren. Darüber hinaus können die erste Elektrode 420a und die zweite Elektrode 420b jedes Elektrodenpaares 470 relativ nahe beieinander in Bereichen (wie zum Beispiel der Peripherie 112 des Substrats 110) angeordnet werden, in denen die Elektroden nahe bei der leitfähigen Schicht 111 (siehe 7) angeordnet sind, da die unmittelbare Nähe zu der leitfähigen Schicht 111 die Wahrscheinlichkeit einer direkten elektrischen Kopplung zwischen der ersten Elektrode 420a und der zweiten Elektrode 420b vermindert. Die Amplitude, Frequenz und/oder Wellenform, wie diese verschiedenen Elektrodenpaaren 470 zugeführt werden, können in Abhängigkeit von solchen Faktoren wie der Beabstandung zwischen dem Elektrodenpaar 470 und dem mikroelektronischen Substrat 111 sowie der relativen Geschwindigkeit zwischen dem Elektrodenpaar 470 und dem mikroelektronischen Substrat 110 variieren.
Die 8B und 8C veranschaulichen Elektroden 820 (die als erste Elektroden 820a und zweite Elektroden 820b dargestellt sind), die in einer konzentrischen Anordnung vorgesehen sind. Wie in 85 gezeigt ist, kann die erste Elektrode 820a konzentrisch um die zweite Elektrode 820b herum angeordnet werden, und zwischen der ersten Elektrode 820a und der zweiten Elektrode 820b kann ein dielektrisches Material 829 angeordnet werden. Die erste Elektrode 820a kann einen vollständigen Kreisbogen von 360° um die zweite Elektrode 820b bilden, wie dies in 8B gezeigt ist, oder alternativ hierzu kann die erste Elektrode 820a einen Kreisbogen von weniger als 360° bilden.
Wie in 8C gezeigt ist, kann die erste Elektrode 820A konzentrisch zwischen zwei zweiten Elektroden 820b angeordnet sein, wobei das dielektrische Material 829 zwischen benachbarten Elektroden 820 angeordnet ist. Strom kann jeder der zweiten Elektroden 820b ohne Phasenverschiebung zugeführt werden. Alternativ hierzu kann der der einen zweiten Elektrode 820b zugeführte Strom relativ zu dem der anderen zweiten Elektrode 820 zugeführten Strom phasenverschoben sein. Der Strom, der jeder zweiten Elektrode 820b zugeführt wird, kann auch in anderen Eigenschaften als der Phase, beispielsweise der Amplitude, verschieden sein.
Ein Merkmal der vorstehend unter Bezugnahme auf die 8B und 8C beschriebenen Elektroden 820 besteht darin, dass die erste Elektrode 820a die zweite(n) Elektrode(n) 820b vor Interferenz von anderen Stromquellen abschirmen kann. Beispielsweise kann die erste Elektrode 820a mit Masse verbunden sein, um die zweiten Elektroden 820b abzuschirmen. Ein Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass der dem Substrat 110 (7) über die Elektroden 820 zugeführte Strom exakter gesteuert werden kann.
9 veranschaulicht in schematischer Weise eine Einrichtung 560 sowohl zum Einebnen bzw. Planarisieren als auch zum elektrolytischen Bearbeiten des mikroelektronischen Substrats 110. Die Einrichtung 560 weist einen Haltetisch 580 mit einer oberen Platte 581 an einer Arbeitsstation auf, an der ein Arbeitsbereich "W" eines Einebnungs-Pads 582 positioniert ist. Die obere Platte 581 ist im Allgemeinen in Form einer starren Platte ausgebildet, um eine ebene massive Oberfläche zu schaffen, an der ein bestimmter Bereich des Einebnungs-Pads 582 während der Einebnung befestigt werden kann.
Die Einrichtung 560 kann ferner eine Mehrzahl von Rollen zum Führen, Positionieren und Halten des Einebnungs-Pads 582 über der oberen Platte 581 aufweisen. Die Rollen können eine Zuführrolle 583, eine erste und eine zweite Leerlaufrolle 584a und 584b, eine erste und eine zweite Führungsrolle 558a und 558b sowie eine Aufnahmerolle 586 aufweisen. Die Zuführrolle 583 trägt einen unbe nutzten oder vor dem Betrieb vorhandenen Bereich des Einebnungs-Pads 582, und die Aufnahmerolle 583 trägt einen benutzten oder nach dem Betrieb vorhandenen Bereich des Einebnungs-Pads 582. Darüber hinaus können die erste Leerlaufrolle 584a und die erste Führungsrolle 585a für eine Erstreckung des Einebnungs-Pads 582 über der oberen Platte 581 sorgen, um den Einebnungs-Pad 582 während des Betriebs stationär zu halten. Ein Motor (nicht gezeigt) treibt zumindest eine von der Zuführrolle 583 und der Aufnahmerolle 586 an, um den Einebnungs-Pad 582 nach und nach über die obere Platte 581 voranzubewegen. Somit können saubere, vor dem Betrieb vorhandene Bereiche des Einebnungs-Pads 582 rasch für benutzte Bereiche substituiert werden, um eine konsistente Oberfläche für das für das Einebnen bzw. Planarisieren und/oder das Reinigen des Substrats 110 zu schaffen.
Die Einrichtung 560 kann auch eine Trägeranordnung 590 aufweisen, die das Substrat 110 während der Planarisierung steuert und schützt. Die Trägeranordnung 590 kann einen Substrathalter 592 beinhalten, um das Substrat 110 in den geeigneten Stadien des Planarisiervorgangs aufzunehmen, zu halten und freizugeben. Die Trägeranordnung 590 kann auch ein Tragegestell 594 aufweisen, das eine Antriebsanordnung 595 trägt, die eine Translationsbewegung entlang des Gestells 594 ausführen kann. Die Antriebsanordnung 595 kann einen Aktuator 596, eine mit dem Aktuator 596 gekoppelte Antriebswelle 597 sowie einen von der Antriebswelle 597 wegragenden Arm 598 aufweisen. Der Arm 598 trägt den Substrathalter 592 über einen Anschlussschaft 599 in einer derartigen Weise, dass die Antriebsanordnung 595 den Substrathalter 592 um eine Achse E-E (wie dies durch den Pfeil "R₁" dargestellt ist), rotationsmäßig bewegt. Der Anschlussschaft 599 kann auch den Substrathalter 592 um seine zentrale Achse rotationsmäßig bewegen (wie durch den Pfeil "R₂" dargestellt ist).
Der Planarisierungs-Pad 582 und eine Planarisierungslösung 587 bilden ein Planarisiermedium, das mechanisch und/oder chemisch-mechanisch Material von der Oberfläche des Substrats 110 entfernt. Der bei der Einrichtung 560 verwendete Planarisierungs-Pad 582 kann ein Planarisierungs-Pad mit festgelegten Schleifpartikeln sein, bei dem die Schleifpartikel mit einem Suspensionsmedium fest verbunden sind. Somit kann es sich bei der Planarisierungslösung 587 um eine "saubere Lösung" ohne Schleifpartikel handeln, da die Schleifpartikel über eine Planarisierungsoberfläche 588 des Planarisierungs-Pads 582 in feststehender Weise verteilt sind. Bei anderen Anwendungen kann es sich bei dem Planarisierungs-Pad 582 um einen Pad ohne Schleifwirkung handeln, bei dem keine Schleifpartikel vorhanden sind, und bei der Planarisierungslösung 587 kann es sich um eine Aufschlämmung mit Schleifpartikeln und Chemikalien zum Entfernen von Material von dem Substrat 110 handeln.
Zum Planarisieren des Substrats 110 unter Verwendung der Einrichtung 560 drückt die Trägeranordnung 590 das Substrat 110 gegen die Planarisierungsoberfläche 588 des Planarisierungs-Pads 582 in der Gegenwart der Planarisierungslösung 587. Die Antriebsanordnung 595 lässt dann den Substrathalter 592 um die Achse E-E umlaufen und veranlasst wahlweise eine Rotationsbewegung des Substrathalters 592 um die Achse F-F, um für eine Translationsbewegung des Substrats 110 über die Planarisierungsoberfläche 588 zu sorgen. Als Ergebnis hiervon entfernen die Schleifpartikel und/oder die Chemikalien in dem Planarisierungsmedium Material von der Oberfläche des Substrats 110 in einem chemischen und/oder chemisch-mechanischen Planarisierungsvorgang (CMP-Vorgang). Somit kann der Planarisierungs-Pad 582 das Substrat 110 glätten, indem er von der leitfähigen Schicht 111 des Substrats 110 hervorstehende raue Merkmale entfernt.
Die Einrichtung 560 kann einen Elektrolytzuführbehälter 530 aufweisen, der einen Elektrolyten über eine Leitung 537 der Planarisierungsoberfläche des Planarisierungs-Pads 582 zuführt, wie dies unter Bezugnahme auf 10 noch ausführlicher beschrieben wird. Die Einrichtung 560 kann ferner eine Stromversorgung 521 beinhalten, die mit dem Tragetisch 580 und/oder der oberen Platte 581 gekoppelt ist, um Elektroden, die in dem Tragetisch 580 und/oder der oberen Platte 581 angeordnet sind, elektrischen Strom zuzuführen. Somit kann die Einrichtung 560 in ähnlicher Weise, wie dies vorstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 8C beschrieben worden ist, Material elektrolytisch von der leitfähigen Schicht 111 entfernen.
Unter Bezugnahme auf 9 kann Material nach und nach von der leitfähigen Schicht 111 des Substrats 110 entfernt werden, und zwar zuerst durch einen elektrolytischen Vorgang und anschließend durch einen CMP-Vorgang. Beispielsweise kann der elektrolytische Vorgang Material von der leitfähigen Schicht 111 in einer Weise entfernen, durch die die leitfähige Schicht 111 angeraut wird. Nachdem eine ausgewählte Periode der elektrolytischen Bearbeitungszeit verstrichen ist, kann der elektrolytische Bearbeitungsvorgang angehalten werden, und zusätzliches Material kann über eine CMP-Bearbeitung entfernt werden. Alternativ hierzu können der elektrolytische Vorgang und der CMP-Vorgang auch gleichzeitig ausgeführt werden. Bei jeder dieser Bearbeitungsanordnungen besteht ein Merkmal einer Ausführungsform der vorstehend unter Bezugnahme auf 9 beschriebenen Einrichtung 560 darin, dass die gleiche Einrichtung 560 das Substrat 110 über einen CMP-Vorgang planarisieren bzw. glätten kann sowie auch über einen elektrolytischen Vorgang Material von dem Substrat 110 entfernen kann. Ein Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass das Substrat 110 nicht von einer Einrichtung zu einer anderen Einrichtung verbracht werden muss, um sowohl eine CMP-Bearbeitung als auch eine elektrolytische Bearbeitung auszuführen.
Der elektrolytische Vorgang kann relativ große Materialmengen in einer Weise entfernen, die zum Anrauen des mikroelektronischen Substrats 110 führt, und der Planarisierungsvorgang kann Material in einem feineren Maßstab derart entfernen, dass das mikroelektronische Substrat 110 geglättet und/oder eingeebnet wird.
10 zeigt eine teilweise auseinandergezogene und teilweise schematische isometrische Ansicht eines Bereichs der Einrichtung 560, wie diese vorstehend unter Bezugnahme auf 9 beschrieben worden ist. Wie in 10 gezeigt ist, ist in der oberen Platte 581 eine Mehrzahl von Elektrodenpaaren 570 untergebracht, von denen jedes eine erste Elektrode 520a und ein zweite Elektrode 520b beinhaltet. Die ersten Elektroden 520a sind mit einer ersten Leitung 528a gekoppelt, und die zweiten Elektroden 520b sind mit einer zweiten Leitung 528b gekoppelt. Die erste und die zweite Leitung 528a und 528b sind mit einer Stromquelle 521 (9) gekoppelt. Die erste Elektrode 520a kann von den zweiten Elektroden 520b durch eine Elektrodendielektrikumschicht 529a getrennt sein, die Teflon^® oder ein anderes geeignetes dielektrisches Material beinhaltet. Die Elektrodendielektrikumschicht 529 kann somit das Volumen und die Dielektrizitätskonstante des Bereichs zwischen der ersten und der zweiten Elektrode 520a und 520b steuern, um dadurch die elektrische Kopplung zwischen den Elektroden zu steuern.
Die Elektroden 520a und 520b können mit dem mikroelektronischen Substrat 110 (9) durch den Planarisierungs-Pad 582 elektrisch gekoppelt werden. Bei einem Gesichtspunkt dieser Ausführungsform ist der Planarisierungs-Pad 582 mit einem Elektrolyten 531 gesättigt, der von den Zuführleitungen 537 durch Öffnungen 538 in der oberen Platte 581 unmittelbar unter dem Planarisierungs-Pad 582 zugeführt wird. Daher sind die Elektroden 520a und 520b mit dem Elektrolyten 531 kompatibel ausgewählt. Bei einer alternativen Anordnung kann der Elektrolyt 531 dem Planarisierungs-Pad 582 anstatt durch die obere Platte 581 von oben her zugeführt werden (beispielsweise durch Anordnen des Elektrolyten 531 in der Planarisierungsflüssigkeit 587). Somit kann der Planarisierungs-Pad 582 eine Pad-Dielektrikumschicht 529b aufweisen, die zwischen dem Planarisierungs-Pad 582 und den Elektroden 520a und 520b angeordnet ist. Wenn die Pad-Dielektrikumschicht 529b in Position ist, sind die Elektroden 520a und 520b vor einem physischen Kontakt mit dem Elektrolyten 531 getrennt, sodass sie aus Materialien gewählt werden können, die nicht notwendigerweise mit dem Elektrolyten 531 kompatibel sind.
Unter Bezugnahme auf 10 kann der Planarisierungs-Pad 582 mehrere Vorteile gegenüber von einigen herkömmlichen elektrolytischen Anordnungen schaffen. Zum Beispiel kann der Planarisierungs-Pad 582 die Elektroden 520a und 520b gleichmäßig von dem mikroelektronischen Substrat 110 trennen (9), sodass sich die Gleichmäßigkeit steigern lässt, mit der der elektrolytische Vorgang Material von der leitfähigen Schicht 111 entfernt (9). Der Planarisierungs-Pad 582 kann auch Schleifpartikel 589 zum Planarisieren des mikroelektronischen Substrats 110 in der vorstehend unter Bezugnahme auf 9 beschriebenen Weise aufweisen. Darüber hinaus kann der Planarisierungs-Pad 582 Kohlenstoff oder anderes Material filtern, das von den Elektroden 520a und 520b erodiert, um zu verhindern, dass das Elektrodenmaterial mit dem mikroelektronischen Substrat 110 in Kontakt gelangt. Darüber hinaus kann der Planarisierungs-Pad 582 als ein Schwamm zum Festhalten des Elektrolyten 531 in unmittelbarer Nähe zu dem mikroelektronischen Substrat 110 wirken.
11 zeigt eine teilweise schematische, im Schnitt dargestellte Seitenaufrissansicht einer rotierenden Einrichtung 660 zum Planarisieren und/oder elektrolytischen Bearbeiten des mikroelektronischen Substrats 110. Die Einrichtung 660 weist eine allgemein kreisförmige Auflage oder einen allgemein kreisförmigen Tisch 680, eine Trägeranordnung 690, einen auf dem Tisch 680 positionierten Planarisierungs-Pad 682 sowie eine Planarisierungsflüssigkeit 687 auf dem Planarisierungs-Pad 682 auf. Bei dem Planarisierungs-Pad 682 kann es sich um einen Planarisierungs-Pad mit feststehenden Schleifpartikeln handeln oder alternativ hierzu kann es sich bei der Planarisierungsflüssigkeit 687 um eine Aufschlämmung mit einer Suspension aus Schleifkörpern handeln, während es sich bei dem Planarisierungs-Pad 682 um einen Pad ohne Schleifpartikel handelt. Eine Antriebsanordnung 695 sorgt für eine Rotationsbewegung (Pfeil "G") und/oder eine hin- und hergehende Bewegung (Pfeil "H") der Platte 680, um den Planarisierungs-Pad 682 während der Planarisierung zu bewegen.
Die Trägeranordnung 690 steuert und schützt das mikroelektronische Substrat 110 während der Planarisierung. Die Trägeranordnung 690 weist typischerweise einen Substrathalter 692 mit einem Pad 694 auf, der das mikroelektronische Substrat 110 über eine Saugwirkung hält. Eine Antriebsanordnung 696 der Trägeranordnung 690 sorgt typischerweise für eine Rotationsbewegung und/oder Translationsbewegung des Substrathalters 692 (Pfeile "I" bzw. "J"). Alternativ hierzu kann der Substrathalter 692 eine gewichtete, frei schwebende Scheibe (nicht gezeigt) aufweisen, die sich über dem Planarisierungs-Pad 682 bewegen lässt.
Zum Planarisieren des mikroelektronischen Substrats 110 mittels der Einrichtung 660 drückt die Trägeranordnung 690 das mikroelektronische Substrat 110 gegen eine Planarisierungsoberfläche 688 des Planarisierungs-Pads 682. Die Platte 680 und/oder der Substrathalter 692 bewegen sich dann relativ zueinander, um für eine Translationsbewegung des mikroelektronischen Substrats 110 über die Planarisierungsoberfläche 688 zu sorgen. Als Ergebnis hiervon entfernen die Schleifpartikel in dem Planarisierungs-Pad 682 und/oder die Chemikalien in der Planarisierungsflüssigkeit 687 Material von der Oberfläche des mikroelektronischen Substrats 110.
Die Einrichtung 660 kann auch eine mit Leitungen 628a und 628b zu einem oder mehreren Elektrodenpaaren 670 (von denen eines in 11 gezeigt ist) gekoppelte Stromquelle 621 aufweisen. Die Elektrodenpaare 670 können im Allgemeinen in der gleichen Weise, in der die Elektroden 520a und 520b (10) in die obere Platte 581 (10) integriert sind, in die Platte 680 integriert sein. Alternativ hierzu können die Elektrodenpaare 670 in den Planarisierungs-Pad 682 integriert sein. Die Elektrodenpaare 670 können Elektroden mit allgemein ähnlichen Formgebungen und Konfigurationen wie bei den vorstehend unter Bezugnahme auf die 3 bis 10 beschriebenen aufweisen, um leitfähiges Material von dem mikroelektronischen Substrat 110 elektrolytisch zu entfernen. Der elektrolytische Vorgang kann vor, während oder nach dem CMP-Vorgang ausgeführt werden, wie dies vorstehend unter Bezugnahme auf 9 beschrieben worden ist.
12A zeigt einen schematische Schaltungsdarstellung von einigen der Komponenten die vorstehend unter Bezugnahme auf 10 beschrieben worden sind. Die Schaltungsanalogie gilt auch für jede der vorstehend unter Bezugnahme auf die 3 bis 11 beschriebenen Anordnungen. Wie in 12A schematisch dargestellt ist, ist die Stromquelle 521 mit der ersten Elektrode 520a und der zweiten Elektrode 520b über Leitungen 528a bzw. 528b gekoppelt. Die Elektroden 520a und 520b sind mit dem mikroelektronischen Substrat 110 mit dem Elektrolyten 531 in einer Anordnung gekoppelt, die schematisch durch zwei Sätze von parallelen Kondensatoren und Widerständen dargestellt werden kann. Ein dritter Kondensator und ein dritter Widerstand stellen schematisch dar, dass das mikroelektronische Substrat 110 relativ zur Masse oder einem anderen Potenzial "schwebend" ist.
Wie in 12A gezeigt ist, kann die Stromquelle 521 mit einem Amplitudenmodulator 522 gekoppelt sein, der das von der Stromquelle 521 erzeugte Signal moduliert, wie dies in 126 gezeigt ist. Somit kann die Stromquelle 521 eine Hochfrequenzwelle 804 erzeugen, und der Amplitudenmodulator 522 kann der Hochfrequenzwelle 804 eine Niederfrequenzwelle 802 überlagern. Beispielsweise kann die Hochfrequenzwelle 804 eine Serie von positiven oder negativen Spannungsspitzen enthalten, die in einer Rechteckwellen-Umhüllenden enthalten sind, die durch die Niederfrequenzwelle 802 gebildet ist. Jede Spitze der Hochfrequenzwelle 804 kann eine relativ steile Anstiegszeitflanke aufweisen, um Ladung durch das Dielektrikum zu dem Elektrolyten zu übertragen, sowie eine allmählichere Abfallszeitflanke aufweisen. Die Abfallszeitflanke kann eine gerade Linie bilden, wie dies durch die Hochfrequenzwelle 804 dargestellt ist, oder kann eine gekrümmte Linie bilden, wie dies durch die Niederfrequenzwelle 804a dargestellt ist. Alternativ hierzu können die Hochfrequenzwelle 804 und die Niederfrequenzwelle 802 andere Formgebungen aufweisen, die zum Beispiel von den speziellen Eigenschaften des dielektrischen Materials und des Elektrolyten in der Nähe der Elektroden 420, den Eigenschaften des Substrats 110 und/oder der Sollrate abhängen, mit der Material von dem Substrat 110 entfernt werden soll.
Ein Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass das Hochfrequenzsignal die erforderliche elektrische Energie von den Elektroden 520a und 520b zu dem mikroelektronischen Substrat 110 übertragen kann, während das Niederfrequenz-Überlagerungssignal in wirksamerer Weise die elektrochemische Reaktion zwischen dem Elektrolyten 531 und der leitfähigen Schicht 111 des mikroelektronischen Substrats 110 unterstützen kann. Unter Bezugnahme auf die 3 bis 11 sowie die 13 bis 18 kann die Einrichtung einen Amplitudenmodulator zusätzlich zu einer Stromquelle beinhalten.
13 zeigt eine teilweise schematische und teilweise weggebrochene isometrische Ansicht eines Bereichs einer Einrichtung 1360, die zum elektromechanischen und/oder elektrochemisch-mechanischen Entfernen von Material von dem mikroelektronischen Substrat 110 ausgebildet ist. Die Einrichtung 1360 beinhaltet ein Poliermedium 1382 und eine Mehrzahl von Elektrodenpaaren 1370. Jedes Elektrodenpaar 1370 kann eine erste Elektrode 1320a und eine zweite Elektrode 1320b beinhalten, die sich entlang von parallelen Achsen 1390 erstrecken. Die Elektroden 1320a und 1320b können jeweils eine Weite W1 quer zu den Achsen 1390 aufweisen und können durch Polier-Padbereiche 1383 voneinander getrennt sein. Jeder Polier-Padbereich 1383 kann eine Weite W2 quer zu den Achsen 1390 aufweisen und kann eine längliche Polieroberfläche 1386 aufweisen. Die Polieroberflächen 1386 der Padbereiche 1383 ragen über die Elektroden 1320a, 1320b hinaus. Somit können die Elektroden 1320a, 1320b über eine Rücksetzdistanz RD von den Polieroberflächen 1386 zurückgesetzt sein, während die Polieroberflächen 1386 mit dem mikroelektronischen Substrat 110 in Kontakt treten, um dieses mechanisch, elektromechanisch und/oder elektrochemisch-mechanisch zu polieren und/oder zu planarisieren oder anderweitig Material von dem mikroelektronischen Substrat 110 zu entfernen. Bei einer Ausführungsform kann die Rücksetzdistanz RD einen Wert von ca. 0,1 mm bis ca. 10 mm aufweisen. Bei weiteren Ausführungsformen kann die Rücksetzdistanz RD andere Werte aufweisen, wobei diese zum Beispiel von den speziellen Geometrien der Elektroden 1320a, 1320b und der Padbereiche 1383 abhängig sind.
Die Padbereiche 1383 können Flussdurchgänge 1384 beinhalten, von denen jeder eine Öffnung 1385 in der Nähe der entsprechenden Polieroberfläche 1386 aufweist. Die Flussdurchgänge 1384 sind mit einer Zuführleitung 1337 gekoppelt, die wiederum mit einem Elektrolytfluidreservoir (in 13 nicht dargestellt) gekoppelt sein kann. Bei einer Ausführungsform kann es sich bei den Flussdurchgängen 1384 um einzelne lineare Durchgänge zwischen der Leitung 1337 und der Polieroberfläche 1386 handeln, wie dies in 13 gezeigt ist. Die Padbereiche 1383 können im Allgemeinen porös sein, und die Flussdurchgänge 1384 können ein Netzwerk von miteinander verbundenen, verwundenen Wegen beinhalten. Bei jeder dieser Ausführungsformen können die Flusspassagen 1384 einen Elektrolyten 1331 (wie zum Beispiel ein Elektrolytfluid) wenigstens in der Nähe einer Grenzfläche zwischen dem mikroelektronischen Substrat 110 und den Polieroberflächen 1386 bereitstellen.
Die Padbereiche 1383 können Polyurethan-Materialien oder andere geeignete Materialien beinhalten, wie diese zum Beispiel in Polier-Pads enthalten sind, die von Rodel, Inc., Phoenix, Arizona erhältlich sind. Die Weite W1 der Padbereiche 1383 kann geringer sein als die Breite W2 der Zwischenraumelektroden 1320a, 1320b, um für eine ausreichende elektrische Kommunikation zwischen den Elektroden 1320a, 1320b und dem mikroelektronischen Substrat 110 zu sorgen. Die Elektroden 1320a, 1320b und die Polier-Padbreiche 1383 können in Abhängigkeit von den speziellen Geometrien dieser Komponenten auch andere relative Abmessungen aufweisen.
Ein Merkmal der in 13 dargestellten Einrichtung 1360 besteht darin, dass die Elektroden 1320a, 1320b von den Polieroberflächen 1386 zurückgesetzt sind. Somit können die Elektroden 1320a, 1320b über den Elektrolyten 1331 mit dem mikroelektronischen Substrat 110 in Kontakt stehen, ohne dass sie in direkten körperlichen Kontakt mit dem mikroelektronischen Substrat 110 gelangen. Die dem mikroelektronischen Substrat 110 zugewandten Oberflächen der Elektroden 1320a, 1320b liegen frei, um einen direkten elektrischen Kontakt mit dem Elektrolyten 1331 zu schaffen. Die Elektroden 1320a, 1320b können von einer Schutzschicht oder einer anderen Konstruktion umschlossen oder teilweise umschlossen sein, die die Elektroden 1320a, 1320b schützen kann, während sie dennoch eine elektrische Kommunikation zwischen den Elektroden 1320a, 1320b und dem mikroelektronischen Substrat 110 über den Elektrolyten 1331 zulässt.
Ein weiteres Merkmal der in 13 dargestellten Einrichtung 1360 besteht darin, dass der Elektrolyt 1331 zumindest in der Nähe (und bei einigen Ausführungsformen auch direkt an) einer Grenzfläche zwischen den Polieroberflächen 1386 und dem mikroelektronischen Substrat 110 vorgesehen werden kann. Auf diese Weise kann der Elektrolyt 1331 die Grenzfläche zwischen dem mikroelektronischen Substrat 110 und den Polieroberflächen 1386 schmieren, den Materialabtrag von dem mikroelektronischen Substrat 110 chemisch unterstützen und/oder abgetragene Teilchen von der Grenzfläche weg befördern. Gleichzeitig kann der Elektrolyt 1331 die Vertiefungen zwischen benachbarten Padbereichen 1383 ausfüllen, um für eine elektrische Kommunikation zwischen den Elektroden 1320a, 1320b und dem mikroelektronischen Substrat 110 zu sorgen, um dadurch das elektrische Entfernen von Material von dem mikroelektronischen Substrat 110 zu erleichtern.
14 zeigt eine teilweise schematische und teilweise weggebrochene isometrische Ansicht eines Bereichs einer Einrichtung 1460. Die Einrichtung 1460 beinhaltet Elektrodenpaare 1470 mit ersten Elektroden 1420a und zweiten Elektroden 1420b. Die Elektroden 1420a, 1420b beinhalten Flussdurchgänge 1484 mit Öffnungen 1485, um den Elektrolyten 1331 in der Nähe der Oberfläche des mikroelektronischen Substrats 110 bereitzustellen. Somit sind die Flussdurchgänge 1484 mit einer Zuführleitung 1447 verbunden, die wiederum mit einer Elektrolytfluidquelle gekoppelt ist.
Jede Elektrode 1420a, 1420b ist von ihrem Nachbarn durch eine dielektrische Schicht 1429 beabstandet. Die dielektrische Schicht 1429 kann in einer Ebene bündig mit den Oberseiten der Elektroden 1420a, 1420b enden. Ein Poliermedium 1482 kann dann in Anlage an den Elektroden 1420a, 1420b und den nach oben weisenden Rändern der dielektrischen Schichten 1429 positioniert werden. Das Poliermedium 1482 kann einen Teil-Pad 1487 zum Abstützen der Padbereiche 1483 beinhalten. Jeder Padbereich 1483 kann eine Polieroberfläche 1486 aufweisen, die in allgemein ähnlicher Weise wie vorstehend beschrieben, mit dem mikroelektronischen Substrat 110 in Kontakt tritt. Der Teil-Pad 1487 kann Öffnungen aufweisen, die mit den Flussdurchgangs-Öffnungen 1485 fluchten, um einen ungehinderten Fluss des Elektrolyten 1331 aus den Flussdurchgängen 1484 zu ermöglichen. Der Teil-Pad 1487 kann eine poröse Zusammensetzung aufweisen, die zum Verteilen des Elektrolyten 1331 in den Zwischenräumen zwischen benachbarten Padbereichen 1483 beiträgt. Der Teil-Pad 1487 kann eliminiert werden, und die Padbereiche 1483 können in einer allgemein ähnlichen Anordnung wie der vorstehend unter Bezugnahme auf 13 beschriebenen in integraler Weise mit den dielektrischen Schichten 1429 ausgebildet sein.
Eines der Merkmale der in 14 dargestellten Einrichtung 1460 besteht darin, dass die Öffnungen 1485 der Flussdurchgänge 1484 von der Grenzfläche zwi schen dem mikroelektronischen Substrat 110 und den Polieroberflächen 1486 zurückgesetzt sind. Somit kann der Elektrolyt 1331 trotz des Vorhandenseins des mikroelektronischen Substrats 110 frei aus den Flussdurchgängen 1484 herausfließen.
15 zeigt eine isometrische Ansicht eines Bereichs einer Einrichtung 1560 mit Elektroden 1520a, 1520b und einem Poliermedium 1582. Das Poliermedium 1582 beinhaltet Polier-Padbereiche 1583, die über die Elektroden 1520a, 1520b hinausragen. Jeder Polier-Padbereich 1583 beinhaltet eine Polieroberfläche 1586 und eine Mehrzahl von Flussdurchgängen 1584. Jeder Flussdurchgang 1584 besitzt eine Öffnung 1585 in der Nähe der Polieroberfläche 1586, um einen Elektrolyten 1331 in der Nähe einer Grenzfläche zwischen dem mikroelektronischen Substrat 110 und der Polieroberfläche 1586 bereitzustellen. Die Padbereiche 1583 können Vertiefungen 1587 aufweisen, die jede Öffnung 1585 umschließen. Somit kann der Elektrolyt 1331 aus den Flussdurchgängen 1584 nach außen weiter fließen, während des mikroelektronische Substrat 110 direkt darüber angeordnet ist.
16 zeigt eine isometrische Ansicht eines Bereichs einer Einrichtung 1660 mit einem Poliermedium 1682 in einer Konfiguration gemäß der Erfindung. Das Poliermedium 1682 kann einen Polier-Pad 1683 und einen Teil-Pad 1687 aufweisen, die in Anlage an ersten Elektroden 1620a und zweiten Elektroden 1620b positioniert sind. Die Elektroden 1620a, 1620b sind durch eine dielektrische Schicht 1629 getrennt. Die dielektrische Schicht 1629 beinhaltet Flussdurchgänge 1684 mit Öffnungen 1685 zum Zuführen des Elektrolyten 1331 in der Nähe einer Grenzfläche zwischen dem Poliermedium 1682 und dem mikroelektronischen Substrat 110 (15).
Das Poliermedium 1682 beinhaltet eine Polieroberfläche 1686 mit einer Mehrzahl von Vertiefungen 1689. Die Vertiefungen 1689 können sich vollständig durch den Polier-Pad 1683 und den Teil-Pad 1687 hindurch erstrecken, um sowohl die Öffnungen 1685 als auch die nach oben weisenden Oberflächen der Elektroden 1620a, 1620b freizulegen. Somit können die Vertiefungen 1689 für einen unge hinderten Fluss von Elektrolyt 1331 aus den Öffnungen 1685 sorgen, und sie können für eine elektrische Verbindung (über den Elektrolyten 1331) zwischen den Elektroden 1620a, 1620b und dem mikroelektronischen Substrat 110 sorgen. Das Poliermedium 1682 kann ferner quer verlaufende Kanäle 1688 beinhalten, die einander benachbarte Vertiefungen 1689 miteinander verbinden und eine Passage des Elektrolyten von einer Vertiefung 1689 zu der anderen Vertiefung zulassen, ohne dass dabei eine Beeinträchtigung durch das mikroelektronische Substrat 110 stattfindet.
Bei einem Ausführungsbeispiel gemäß 16 können die Vertiefungen 1689 eine in der Draufsicht allgemein ovale Formgebung aufweisen. Die Vertiefungen 1689 können auch andere Formgebungen (wie zum Beispiel kreisförmige Formgebungen) aufweisen, die eine Strömung des Elektrolyten 1331 aus den Öffnungen 1685 zulassen und die eine elektrische Verbindung zwischen den Elektroden 1620a, 1620b über den Elektrolyten 1331 mit dem mikroelektronischen Substrat 110 zulassen. Somit können sich die Vertiefungen 1689 vollständig durch den Polier-Pad 1683 und den Teil-Pad 1687 (wie vorstehend beschrieben) hindurch erstrecken, oder bei einer anderen Ausführungsform können sich die Vertiefungen 1689 durch den Polier-Pad 1683, jedoch nicht durch den Teil-Pad 1687 hindurch erstrecken. Der Teil-Pad 1687 kann somit eine poröse Zusammensetzung aufweisen, die ein Diffundieren des Elektrolyten 1331 aus den Öffnungen 1685, durch den Teil-Pad 1687 sowie in die Vertiefungen 1689 zulässt.
17 zeigt eine von oben gesehene isometrischen Ansicht einer Einrichtung 1760. Die Einrichtung 1760 beinhaltet Elektrodenpaare 1770, die jeweils eine erste Elektrode 1720a im Abstand von einer zweiten Elektrode 1720b aufweisen. Die Einrichtung 1760 kann ferner ein Poliermedium 1782 beinhalten, das Padbereiche 1783 aufweist, die über die nach oben weisenden Oberflächen der Elektroden 1720a, 1720b hinausragen. Auf diese Weise können die Elektroden 1720a, 1720b und das Poliermedium 1782 in einer zu der vorstehend beschriebenen allgemein ähnlichen Weise Material von dem mikroelektronischen Substrat 110 entfernen.
Das mikroelektronische Substrat 110 kann einen Durchmesser D aufweisen, und die Einrichtung 1760 kann eine Länge L und eine Weite W aufweisen, die beide größer sind als der Durchmesser D des mikroelektronischen Substrats. Somit kann das mikroelektronische Substrat 110 über dem Poliermedium 1782 herumbewegt werden, während es stets in elektrischer Verbindung mit zumindest einer der Elektroden 1720a, 1720b steht. Bei der Bewegung des mikroelektronischen Substrats 110 sorgen verschiedene Paare von Elektroden 1720a, 1720b für eine elektrische Kommunikation mit dem mikroelektronischen Substrat 110.
Die Elektroden 1720a, 1720b und die Padbereiche 1783 sind parallel zu einer Achse 1790 länglich ausgebildet. Das mikroelektronische Substrat 110 kann sich in einer durch einen Pfeil A dargestellten Richtung relativ zu dem Poliermedium 1782 vor- und zurück bewegen. Ein Winkel Θ zwischen dem Pfeil A und der Achse 1790 kann 90° oder weniger betragen. Der Winkel Θ kann einen Wert von etwa 45° aufweisen. Somit kann sich das mikroelektronische Substrat 110 über eine Mehrzahl von elektrischen Feldern bewegen, die während der Bearbeitung durch eine entsprechende Mehrzahl von Elektrodenpaaren 1770 erzeugt werden. Ein Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass die Gleichmäßigkeit, mit der Material von dem mikroelektronischen Substrat 110 entfernt wird, relativ zu einer Anordnung, bei der sich das Zentrum des mikroelektronischen Substrats 110 nicht relativ zu dem Poliermedium 1782 bewegt, gesteigert werden kann.
18 zeigt eine von oben gesehene isometrische Ansicht einer Einrichtung 1860. Die Einrichtung 1860 besitzt Elektrodenpaare 1870, von denen jedes eine erste Elektrode 1820a und eine zweite Elektrode 1820b aufweist. Einander benachbarte Elektroden 1820a, 1820b sind durch eine dielektrische Schicht 1829 voneinander getrennt. Die Einrichtung 1860 kann ferner ein Poliermedium beinhalten, das jedem der vorstehend beschriebenen im Allgemeinen ähnlich ist, jedoch in 18 aus Gründen der Klarheit nicht dargestellt ist.
Ferner können die Elektroden 1820a, 1820b fischgrätenförmig oder pfeilförmig ausgebildet sein sowie in Umfangsrichtung derart angeordnet sein, dass ein rechteckiges Feld gebildet ist. Beispielsweise kann jede Elektrode 1820a, 1820b einen Scheitel oder Winkelbereich 1821 sowie einen ersten und einen zweiten Bereich 1822, 1823 aufweisen, die sich von dem Scheitel oder Winkelbereich 1821 weg erstrecken. Die ersten und die zweiten Bereiche 1822, 1823 können einen eingeschlossenen Winkel mit einem Wert von 180° oder weniger bilden. Bei einer speziellen Ausführungsform kann α einen Wert von etwa 90° aufweisen, wobei α bei anderen Ausführungsformen andere Werte aufweisen kann. Wenn sich das mikroelektronische Substrat 110 (17) relativ zu den Elektroden 1820a, 1820b bewegt, ist bei jeder dieser Ausführungsformen das mikroelektronische Substrat 110 einer Mehrzahl von elektrischen Feldern ausgesetzt, die durch die Mehrzahl von Elektrodenpaaren 1870 erzeugt werden. Wie vorstehend unter Bezugnahme auf 17 erläutert worden ist, besteht ein Vorteil dieser Anordnung darin, dass die Gleichmäßigkeit verbessert werden kann, mit der Material von dem mikroelektronischen Substrat 110 entfernt wird.
Aus dem Vorstehenden ist zu erkennen, dass eine Mehrzahl von Einrichtungen vorstehend zum Zweck der Erläuterung beschrieben worden ist, wobei der Umfang der Erfindung durch die beigefügten Ansprüche definiert ist. Die Poliermedien (die in den 13 bis 18 nach oben weisend dargestellt sind, um mit einer nach unten weisenden Oberfläche des mikroelektronischen Substrats in Kontakt zu treten) können nach unten weisend angeordnet sein, um mit einer nach oben weisenden Oberfläche des mikroelektronischen Substrats in Kontakt zu treten.

Claims

Einrichtung (1660) zum Entfernen von Material von mikroelektronischen Substraten (110), umfassend: ein Halteelement (140), das zum freigebbaren Tragen eines mikroelektronischen Substrats (110) ausgebildet ist; eine erste Elektrode (1620a), die mit einem Abstand von dem mikroelektronischen Substrat (110) angeordnet ist, wenn das mikroelektronische Substrat (110) durch das Halteelement (140) getragen wird; eine zweite Elektrode (1620b), die von dem mikroelektronischen Substrat (110) beabstandet ist, wenn das mikroelektronische Substrat (110) durch das Halteelement (140) getragen wird, wobei die zweite Elektrode (1620b) von der ersten Elektrode (1620a) beabstandet ist, wobei wenigstens eine der Elektroden mit einer Quelle von variierenden elektrischen Signalen (121) koppelbar ist; und ein Poliermedium (1682), wobei wenigstens ein Teil desselben zwischen den Elektroden (1620a/1620b) und dem Halteelement (140) positioniert ist, wobei das Poliermedium (1682) eine Polieroberfläche (1686) aufweist, die angeordnet ist um das mikroelektronische Substrat (110) zu kontaktieren, wenn das mikroelektronische Substrat (110) durch das Halteelement (140) getragen wird, wobei wenigstens ein Teil der ersten und zweiten Elektrode (1620a/1620b) von der Polieroberfläche (1686) zurückgesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Poliermedium (1682) eine Mehrzahl von Flussdurchgängen (1684) aufweist, die mit einer Flüssigkeitsquelle (530) koppelbar sind, und wobei jeder Flussdurchgang (1684) eine Öffnung (1685) benachbart zu der Polieroberfläche (1686) aufweist, wobei weiterhin das Poliermedium (1682) eine Vertiefung (1689) benachbart zu jeder Öffnung (1685) beinhaltet, wobei die Vertiefung (1689) von der Polieroberfläche (1686) abgesetzt ist.
Einrichtung (1660) nach Anspruch 1, wobei das Poliermedium (1682) ein Polier-Pad-Material beinhaltet.
Einrichtung (1660) nach Anspruch 1, wobei die Öffnungen (1685) positioniert sind, um eine Flüssigkeit (587) wenigstens benachbart zu der Polieroberfläche abzugeben.
Einrichtung (1660) nach Anspruch 1, wobei die erste und zweite Elektrode (1620a/1620b) in Richtung des Halteelements (140) gerichtet sind.
Einrichtung (1660) nach Anspruch 1, wobei die erste Elektrode (1620a), die zweite Elektrode (1620b) und ein Teil des Poliermediums (1682) zwischen der ersten und zweiten Elektrode (1620a/1620b) sich entlang paralleler Achsen erstrecken.
Einrichtung (1660) nach Anspruch 1, wobei die erste Elektrode (1620a), die zweite Elektrode (1620b) und ein Teil des Poliermediums (1682) zwischen der ersten und zweiten Elektrode (1620a/1620b) sich entlang im allgemeinen geraden, parallelen Achsen erstrecken.
Einrichtung (1660) nach Anspruch 1, wobei das Poliermedium (1682) ein Polyurethanmaterial beinhaltet.
Einrichtung (1660) nach Anspruch 1, wobei die erste und zweite Elektrode (1620a/1620b) von der Polieroberfläche (1686) mit einem Abstand von ungefähr 0,1 mm bis ungefähr 10 mm zurückgesetzt sind.
Einrichtung (1660) nach Anspruch 1, wobei das mikroelektronische Substrat (110) einen Durchmesser aufweist und die erste und zweite Elektrode (1620a/1620b) jeweils eine Länge größer als der Durchmesser aufweisen.
Einrichtung (1660) nach Anspruch 1, wobei die erste Elektrode (1620a) eine Länge und eine erste Weite aufweist, die geringer ist als die Länge und im allgemeinen quer zu der Länge angeordnet ist und wobei das Poliermedium (1682) eine zweite Weite aufweist, die geringer ist als die erste Weite.
Einrichtung (1660) nach Anspruch 1, wobei die erste Elektrode (1620a) eine Mehrzahl von Flussdurchgängen (1684) aufweist, die mit einer Flüssigkeitsquelle koppelbar sind, und wobei jeder Flussdurchgang eine Öffnung aufweist, die benachbart ist zu dem Poliermedium (1682), wobei die Öffnungen derart positioniert sind, um die Flüssigkeit benachbart zu der Polieroberfläche (1686) abzugeben.
Einrichtung (1660) nach Anspruch 1, wobei die Polieroberfläche (1686) beabstandet ist von der ersten und zweiten Elektrode (1620a/1620b), und wobei wenigstens einige der Vertiefungen (1689) zu einem Bereich geöffnet sind, der benachbart zu den Elektroden ist.
Einrichtung nach Anspruch 1, wobei wenigstens eine Vertiefung (1689) einen Durchmesser größer als einen Durchmesser von einer korrespondierenden Öffnung aufweist, über welcher die Vertiefung (1689) angeordnet ist.
Einrichtung (1660) nach Anspruch 1, wobei die Mehrzahl von Flussdurchgängen (1684) eine erste Mehrzahl von Flussdurchgängen (1684) ist und die Vertiefung (1689) eine erste Vertiefung (1689) ist, und wobei das Poliermedium (1682) eine zweite Vertiefung (1689) aufweist und einen Kanal (1688), der die erste und zweite Vertiefung (1689) koppelt, und eine zweite Mehrzahl von Flussdurchgängen (1684), die mit der Flüssigkeitsquelle (230) koppelbar sind und Öffnungen aufweisen, die in der zweiten Vertiefung (1689) angeordnet sind.
Verfahren zum Entfernen von Material von einem mikroelektronischen Substrat (110), umfassend: Kontaktieren des mikroelektronischen Substrats (110) mit einer Polieroberfläche (1686) eines Poliermediums (1682); Positionieren des mikroelektronischen Substrats (110) in der Nähe zu und beabstandet von einer ersten Elektrode (1620a), wobei die erste Elektrode (1620a) von der Polieroberfläche (1686) zurückgesetzt ist; Positionieren des mikroelektronischen Substrats (110) in der Nähe zu und beabstandet von einer zweiten Elektrode (1620b), wobei die zweite Elektrode (1620b) von der ersten leitenden Elektrode beabstandet ist und von der Polieroberfläche (1686) zurückgesetzt ist; Bewegen des mikroelektronischen Substrats (110) relativ zu der ersten und zweiten Elektrode (1620a/1620b), während ein variables elektrisches Signal durch die erste und zweite Elektrode (1620a/1620b) und das mikroelektronische Substrat (110) geleitet wird; Leiten einer elektrolytischen Flüssigkeit durch eine Mehrzahl von Flussdurchgängen in dem Poliermedium (1682) und aus den Flussdurchgängen zu einem Bereich des Poliermediums (1682), der von der Polieroberfläche (1686) zurückgesetzt ist.
Verfahren nach Anspruch 15, weiterhin umfassend Entfernen von Material von dem mikroelektronischen Substrat (110) an einer Berührstelle zwischen dem mikroelektronischen Substrat (110) und der Polieroberfläche (1686).
Verfahren nach Anspruch 15, wobei sich die erste und zweite Elektrode (1620a/1620b) entlang einer Achse erstrecken und wobei das Bewegen des mikroelektronischen Substrats (110) das Bewegen des mikroelektronischen Substrats (110) in einer Richtung quer zu der Achse beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei wenigstens eine der ersten und zweiten Elektrode (1620a/1620b) den Flussdurchgang beinhaltet, der mit einer Polierflüssigkeitsquelle gekoppelt ist.
Verfahren nach Anspruch 15, weiterhin aufweisend das Leiten der elektrolytischen Flüssigkeit durch eine Öffnung in dem zurückgesetzten Bereich (1689) und in elektrische Kommunikation mit wenigstens einer der Elektroden (1620a/1620b).
Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Leiten einer elektrolytischen Flüssigkeit durch wenigstens einen Flussdurchgang weiterhin umfasst: Leiten eines ersten Teils der elektrolytischen Flüssigkeit durch eine erste Mehrzahl von Öffnungen (1685) und in eine erste Vertiefung (1689) des Poliermediums (1682), die mit der ersten Mehrzahl von Flussdurchgängen (1684) kommuniziert, wobei der erste Teil der elektrolytischen Flüssigkeit in Kommunikation mit dem mikroelektronischen Substrat (110) und der ersten und zweiten Elektrode (1620a/1620b) ist, während er sich in der ersten Vertiefung (1689) befindet; Leiten eines zweiten Teils der elektrolytischen Flüssigkeit durch eine zweite Mehrzahl von Öffnungen (1685) und in eine zweite Vertiefung (1689) des Poliermediums (1682), die mit der zweiten Mehrzahl von Flussdurchgängen (1684) kommuniziert, wobei der zweite Teil der elektrolytischen Flüssigkeit in Kommunikation mit dem mikroelektronischen Substrat (110) und der ersten und zweiten Elektrode (1620a/1620b) ist, während er sich in der zweiten Vertiefung (1689) befindet; und Leiten von wenigstens etwas des ersten Teils der elektrolytischen Flüssigkeit in die zweite Vertiefung (1689) über einen Durchgang (1688), der die erste und zweite Vertiefung (1689) verbindet.