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Hintergrund
der Erfindung Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein Hochleistungs-Polierkissen, die
für ein
chemisch-mechanisches Polieren ("CMP") einsetzbar sind;
CMP wird häufig
bei der Herstellung von Halbleitervorrichtungen und Ähnlichem
verwendet. Insbesondere ist die vorliegende Erfindung auf ein innovatives
Verfahren zur Herstellung solcher Kissen gerichtet, bei dem Foto- bzw. Licht-aushärtende Polymere
oder Fotolithographie eingesetzt wird.
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Diskussion
des Standes der Technik
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Allgemein
gesprochen ist Fotolithographie bekannt. In gleicher Weise sind
auch CMP-Prozesse allgemein bekannt. Vor der vorliegenden Erfindung war
jedoch nicht bekannt, wie (oder selbst wenn es möglich gewesen wäre) diese
zwei Technikgebiete in einer praktischen Art und Weise zu kombinieren
sind, um Hochleistungs-Polierkissen bereitzustellen, die in CMP-Prozessen
einsetzbar sind.
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WO-A-9323794
offenbart ein Verfahren zur Bereitstellung eines belichteten Artikels,
mit den Schritten: (a) Beschichten eines Substrats mit einer energieempfindlichen
metallorganischen Verbindung auf zumindest einem Abschnitt von zumindest
einer Oberfläche
des Substrats, wobei die metallorganische Verbindung im Wesentlichen
frei von nukleophilen Gruppen; (b) Aussetzen der Beschichtung einer Belichtungsstrahlung
in einer inerten Atmosphäre durch
eine Strahlungsmaske, und gleichzeitiges Festhalten der unmaskierten
energieempfindlichen metallorganischen Verbindung; und (c) Entwickeln der
belichteten Beschichtungsschicht, so dass die maskierte energieempfindliche
Zusammensetzung während
des Entwicklungsprozesses entfernt wird. Die anhaftenden Zusammensetzungen
sind in Anwendungen hilfreich, wie beispielsweise Adhäsion von
Polymeren, bei Substraten, Schutzbeschichtungen, Druckplatten, dauerhaften
Abzugsbeschichtungen, Primern, Bindemitteln und Bildern.
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US-A-5
489 233 offenbart ein Polierkissen mit einer festen gleichmäßigen Polymerplatte,
die keine intrinsische Fähigkeit
besitzt, Schlammpartikel zu absorbieren oder zu transportieren,
die während der
Verwendung eine Oberflächentextur
oder ein Oberflächenmuster
besitzt, die/das sowohl große
als auch kleine Strömungskanäle besitzt,
die gleichzeitig vorhanden sind, die den Transport von Schlamm über die
Oberfläche
des Polierkissens ermöglichen, wobei
die Kanäle
nicht Teil der Materialstruktur sind, sondern auf der Kissenoberfläche mechanisch
hergestellt sind. Bei einer bevorzugten Version besteht die Kissentextur
aus einer Makrotextur, die vor der Verwendung hergestellt ist, und
einer Mikrotextur, die durch Abrieb durch eine Vielzahl von kleinen
abschleifenden Punkten in einem gewöhnlichen ausgewählten Intervall
während
der Verwendung des Kissens hergestellt ist.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung ist auf ein Verfahren zur Herstellung von
Polierkissen gerichtet, die beim chemisch-mechanischen Polieren
("CMP") nützlich sind,
insbesondere CMP-Prozessen zum Einebnen von Siliziumwafern oder
anderen Substraten, die bei der Herstellung von integrierten Schaltungschips
oder Ähnlichem
verwendet werden. Die Kissen der vorliegenden Erfindung sind insbesondere
nützlich
bei der Einebnung von Metallen, insbesondere Wolfram, Kupfer und
Aluminium.
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung eines
CMP-Polierkissens zum Ebnen von Substraten bereit, die bei der Herstellung integrierter
Schaltungschips verwendet werden, mit:
Aufströmen eines
flüssigen
Zwischenstoffs auf ein Substrat;
Anwenden einer Fotomaske entlang
zumindest einer Oberfläche
des flüssigen
Zwischenstoffs und Härten des
flüssigen
Zwischenstoffs, indem elektromagnetische Strahlung verwendet wird,
die nur durch einen Teil der Fotomaske dringt, um einen Hauptteil
des Zwischenstoffs in ein flexibles Kissen auszuhärten mit
einem Oberflächenmuster,
wobei ein kleinerer Teil des Zwischenstoffs auf Grund der Fotomaske nicht
starr bleibt, welche Fotomaske als Barriere für ein Eindringen der elektromagnetischen
Strahlung wirkt; und
Entfernen von zumindest einem Teil eines
nicht erstarrten Zwischenstoffs, um ein dreidimensionales Muster
auf einer Vorderfläche
des flexiblen Kissens zu erhalten, wobei das Oberflä chengebiet
der vorderen Fläche
des flexiblen Kissens nach der Bildung des dreidimensionalen Musters
ansteigt mit Bezug auf die Vorderfläche des flexiblen Kissens vor
der Bildung des dreidimensionalen Musters; wobei
der flüssige Zwischenstoff
einen Fotoinitiator und ein fotopolymerisierbares Polyurethanprepolymer
mit fotoreaktivem Methacryl oder Acrylgruppen in einer Menge von
10 bis 30 Gew.-% aufweist, und wobei das Substrat mit dem flüssigen Zwischenstoff
in einer Höhe
von etwa 0,5 bis 5 mm gefüllt
ist.
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Die
Fotolithographietechniken der vorliegenden Erfindung ermöglichen
die Bildung nützlicher Oberflächenmuster
auf Materialien einer solchen Weichheit, dass ein Oberflächenmuster
sonst nicht möglich
wäre unter
Einsatz herkömmlicher
mechanischer Oberflächenätzen, Bearbeiten
oder ähnliche herkömmliche
Techniken. Im Ergebnis sind nun eine ganze Klasse von Hochleistungs-CMP-Kissen zum ersten
Mal im kommerziellen Maßstab
möglich.
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Ferner
können
die lithographisch hergestellten Muster, die mit dem Verfahren der
vorliegenden Erfindung hergestellt sind, komplexer sein und besser
an bestimmte Anwendungen angepasst sein, als dies ansonsten möglich wäre, indem
herkömmliches mechanisches
Oberflächenätzen, Bearbeiten
oder ähnliche
herkömmliche
Techniken verwendet werden. Bestimmte Typen von Hochleistungskissen
sind deshalb nochmals zum ersten Mal in einem kommerziellen Umfang
möglich.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht
die zuverlässige
kostengünstige
Herstellung von Hochleistungskissen, die in der Lage sind, die ansteigenden
Anforderungen der Halbleiterindustrie zu erfüllen, wenn sie mit einer außerordentlichen Geschwindigkeit
vorangehen.
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Da
ferner das Design des Oberflächenmusters
leicht verändert
werden kann in Übereinstimmung
mit den Verfahren der vorliegenden Erfindung, ist die Erfindung
insbesondere gut geeignet für
Kleinserienherstellung von kundenspezifischen Mustern gegenüber herkömmlichen
Spritztechniken. Das Kissendesign kann für spezifische integrierte Schaltungsdesigns
optimiert werden. Somit liefert die vorliegende Erfindung Vorteile
gegenüber
dem Stand der Technik, durch Modifizieren und Kundenanpassung von
Polierkissendesigns, insbesondere im Hinblick auf eine Prototyp-
oder anders gelagerte Kleinserienproduktion.
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Die
Menge des fotopolymerisierbaren Prepolymers oder Oligomers (in dem
flüssigen
Zwischenstoff) ist vorzugsweise zumindest etwa 10 Gew.-%, bevorzugter
zumindest etwa 25 Gew.-%, noch bevorzugter zumindest etwa 50 Gew.-%
und noch bevorzugter zumindest etwa 70 Gew.-%.
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Abhängig von
der jeweiligen fotoreaktiven Hälfte
oder Hälften,
die bei einer bestimmten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ausgewählt sind, kann ein Foto bzw.
Licht aushärten
möglich sein,
indem Ultraviolett-, Infrarot- (oder ein anderer Bereich des sichtbaren
Spektrums) Strahlung oder Ähnliches
verwendet wird.
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Der
Fotoinitiator kann jede Zusammensetzung haben, die in der Lage ist,
freie Radikale beim Aussetzen des Typs elektromagnetischer Strahlung (vorzugsweise
ultraviolettes Licht) zu erzeugen, die bei der Fotopolymerisation,
wie sie nachfolgend beschrieben wird, verwendet wird. Nützliche
Fotoinitiatoren umfassen Benzoin, alpha-Hydroxymethylbenzoin; 2,2-Diethoxyacetophenon;
Haloalkylbenzophenone; alpha, alpha, alpha-Trichloro acetophenon;
Ketosulfide; 2-Alkoxy-1,3-Diphenyl-1,3-Propandin, Alkylbenzoin,
Ether; alpha, alpha-Dimethoxyphenylacetophenon; 1-Phenyl-1,2-Propanedion-2,0-Benzyloxym;
S,S'-Diphenyltiocarbonat
und Ähnliches.
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Der
flüssige
Zwischenstoff ist vorzugsweise ungefüllt, kann aber bis zu 40 Gew.-%
eines anderen Additivs oder Füllmittels
umfassen, wie beispielsweise Wachse, Farbstoffe, inerte Ultraviolettabsorber, Polymerfüllmittel,
partikelförmige
Füllmittel
und Ähnliches.
Bei einer alternativen Ausführungsform
umfasst der flüssige
Zwischenstoff etwa 1 bis 25 Gew.-% eines bestimmten Füllmittels,
wobei die Durchschnittsgröße der Partikel
im Bereich von etwa 1 bis etwa 1000 Nanometern liegt, bevorzugter
zwischen etwa 10 und 100 Nanometern; Beispiele solcher partikelförmiger Füllmittel
umfassen Aluminium, Quarz und Derivate von Quarz, hohle organische
Mikroballone, hohle Mikroperlen aus Glas oder ähnlichem anorganischem Material,
und Ähnliches.
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Bei
dem Verfahren der vorliegenden Erfindung lässt man den Zwischenstoff auf
einen Fototeller fließen,
wobei der Fototeller mit dem flüssigen Zwischenstoff
bis zu einer Höhe
von zwischen 0,5 und 5 mm gefüllt
wird, bevorzugt von etwa 1 bis etwa 2,5 mm; indem die Dicke des
endgültigen
Kissens gesteuert wird, ist es möglich,
die Eigenschaften zu steuern und auszugleichen, wie beispielsweise
die Steifheit, die Elastizität
oder Ähnliches. "Fototeller" definiert hier jede
Art von Behältern
oder Träger,
der für
die Licht-härtende-Strahlung
transparent ist (die eine Übertragung
von zumindest 50 % der einfallenden Licht härtenden Strahlung ermöglicht)
mit Bezug auf zumindest 85 % des Bereichs des Fototellers, der den
Zwischenstoff umgibt, und besitzt einen Aufbau, der geeignet ist,
ein CMP-Kissen auszu bilden. CMP-Kissen kommen in einer großen Vielzahl
von Formen und Größen; sie
können
rund sein, oval, als Riemen, Rollen, Bänder oder in nahezu jeder anderen
Form und können
einen Oberflächenbereich
von wenigen Quadratzentimetern aufweisen bis zu vielen tausend Quadratzentimetern.
Vorzugsweise ist die unbelastete Form des Kissens im Wesentlichen
flach oder eben bzw. planar, obgleich nicht flache oder nicht planare
Kissen für
bestimmte spezialisierte Anwendungen geeignet sind.
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Der
Zwischenstoff wird auf den Fototeller aufgebracht, mittels Vorhangbeschichtung,
mittels Rakelmesser, mittels Schleuderbeschichtung, mittels Siebdruck,
Tintenstrahldruck oder jeder anderen ähnlichen herkömmlichen
oder nicht herkömmlichen Beschichtungstechnik.
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Der
Begriff "Fotomaske" soll jedes Material bedeuten,
das variierende oder nicht gleichmäßige Barriereeigenschaften
bezüglich
ultraviolettem Licht oder anderer elektromagnetischer Strahlung
besitzt, die zur Fotopolymerisation des Zwischenstoffs verwendet
wird. Ein bevorzugtes Fotomasken-Material umfasst ein elektromagnetisches
Barrierematerial mit einem Design, das das Material perforiert (oder das
aus dem Material herausgeschnitten ist). Beim Anwenden elektromagnetischer
Strahlung auf eine Seite der Fotomaske wird ein Muster elektromagnetischer
Strahlung von der gegenüberliegenden
Seite der Fotomaske ausgestrahlt. Das ausgestrahlte Muster umfasst
vorzugsweise "Schattenbereiche" (mit nahezu keiner
elektromagnetischer Strahlung) und elektromagnetische Strahlungsbereiche;
zusammen können
die zwei Bereiche ein kompliziertes Muster elektromagnetischer Strahlung
formen.
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Die
Fotomaske wird über
zumindest einer Oberfläche
des flüssigen
Zwischenstoffs angewendet, und die fotohärtende (elektromagnetische) Strahlung
wird auf die Fotomaske gebracht, um damit ein Muster elektromagnetischer
Strahlung hervorzurufen, das auf die Oberfläche des Zwischenstoffs gebracht
wird. Die Fotomaske ermöglicht
ein selektives Härten
der flüssigen
Zwischenstoff-fotoempfindlichen Hälften bedingt durch Bestrahlen
mit elektromagnetischer Strahlung, die nur durch einen Bereich der Fotomaske
hindurchdringen. Das sich ergebende Muster elektromagnetischer Strahlung,
das die Fotomaske passiert, erzeugt ein Muster auf der Oberfläche des
Zwischenstoffs, indem nur der Bereich des Kissens verfestigt wird,
der auf dem Pfad des Musters der elektromagnetischen Strahlung liegt.
Auf diese Art und Weise wird das Muster der Fotomaske auf die Oberfläche des
Zwischenstoffmaterials gebracht.
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Bei
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung werden viele Abbildungen verwendet, so dass
mehrere Tiefen erhalten werden können.
Ferner können
Zusammensetzungen mehrerer Phasen oder mehrere Schichten unterschiedlicher
fotoempfindlicher Zusammensetzungen verwendet werden, um zusammengesetzte
Strukturen bereitzustellen.
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Ferner
kann fotohärtende
Strahlung verwendet werden, um die Fotopolymerisation des Zwischenstoffs
auf der gegenüberliegenden
(nicht mit einem Muster versehenen) Oberfläche des Zwischenstoffs hervorzurufen.
Ein solches Fotohärten
auf beiden Seiten des Zwischenstoffs ermöglicht die Steuerung der Tiefe
des Musters. Schließlich
ist der Zwischenstoff vollständig
gehärtet
durch die fotohärtende
Strahlung und definiert ein Muster auf einer Oberfläche bedingt
durch das fotohärtende
Muster, das durch die Fotomaske ausgestrahlt wird.
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Die
mit einem Muster versehene Oberfläche wird durch die fotohärtende Strahlung
nur verfestigt, wo elektromagnetische Strahlung durch die Fotomaske
hindurchdringen kann. Der Schattenbereich des Musters enthält nahezu
keine elektromagnetische Strahlung, und der Oberflächenbereich,
auf den der Schatten trifft, wird nicht verfestigt, d.h. nicht gehärtet oder
fotopolymerisiert durch elektromagnetische Strahlung. Der nicht
fotopolymerisierte Bereich der Oberfläche bleibt flüssig und
wird vorzugsweise in einem zweiten Schritt weggewaschen durch flüssige Träger, die
in der Lage sind, den nicht polymerisierten Zwischenstoff weg von
dem fotopolymerisierten Bereich zu ziehen, so dass ein verfestigtes
Kissen mit einer gemusterten Oberfläche entsteht.
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Das
dreidimensionale Muster kann jede Konfiguration besitzen, wie beispielsweise
ein Divot, eine Nut, ein Loch, ein Würfel, ein Kegel oder jede andere geometrische
Konfiguration. Vorzugsweise ist die Durchschnittstiefe des Musters
irgendwo zwischen etwa 25 μm
und der gesamten Tiefe des Kissens, d.h. das Kissen kann Löcher oder
Kanäle
aufweisen, die sich durch das gesamte Kissen hindurch erstrecken. Ebenfalls
ist der Abstand zwischen solchen geometrischen Konfigurationen vorzugsweise
im Bereich von etwa 0,5 bis 5 mm. Bei einer Ausführungsform definiert das dreidimensionale
Muster eine Reihe von Labyrinth-Wegen, die sich von einem mittleren
Abschnitt des Kissens zu einem äußeren Abschnitt
entlang dem Umfang des Kissens erstrecken.
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Optional
wird eine Unterlage auf die rückseitige
(nicht gemustert) Oberfläche
des Kissens gesetzt. Die Unterlage kann eine Dimensions-Integrität liefern.
Zusätzliche
Schichten können
mit oder ohne die Unterlage eingebaut werden, um eine Versteifung,
Druckfestigkeit, Elastizität
oder Ähnliches
bereitzustellen. Die flexible Unterlage ist vorzugsweise ein Elastomer,
wie beispielsweise ein elastomerischer Urethanschaum oder Ähnliches.
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Bei
einer alternativen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird eine Fotomaske unnötig, da
die fotohärtende
Strahlung in Form einer oder mehrerer Laser und/oder Elektronenstrahlen
bereitgestellt wird, die in einer solchen Art und Weise bewegt werden
können,
um ein Muster einer Strahlung auf eine Oberfläche des fotohärtenden
Zwischenstoffs zu bringen. Das sich ergebende Muster der Strahlung
verursacht dann das Fotohärten
in Übereinstimmung
mit dem Muster.
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Bei
einer bevorzugteren Ausführungsform weist
der Zwischenstoff zumindest einen Hauptgewichtsanteil des Polyurethanprepolymers
auf.
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In
einer weiteren Ausführungsform
wird das Fotohärten
von unterhalb des Zwischenstoffs erreicht, und die fotohärtende Strahlung
von unterhalb wird unnötig.
Folglich wäre
bei einer solchen Ausführungsform
jedes Trägersubstrat
geeignet und müsste nicht
ein fotohärtendes
transparentes Substrat, d.h. ein Fototeller sein.
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Bei
einer anderen Ausführungsform
liegt das Verhältnis
des Oberflächengebiets
des Kissens nach der Herstellung des dreidimensionalen Musters dividiert
durch das Oberflächengebiet
des Kissens vor der Herstellung des dreidimensionalen Musters im Bereich
von 1,1 bis 50.
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Bei
anderen Ausführungsformen
liegt das Modul des endgültigen
Kissens in einem Bereich von etwa 1 bis 200 MPa, die Oberflächenenergie
im Bereich von etwa 35 bis 50 mN/m und kann um weniger als 2 % ansteigen,
wenn es in 20°C
Wasser für
24 Stunden eingetaucht wird.
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Die
Kissen, die durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt
sind, können
als Teil eines Verfahrens zum Polieren eines Substrats verwendet
werden, das Silizium, Siliziumdioxid, Metall oder eine Zusammensetzung
davon umfasst. Bevorzugte Substrate sind jene, die bei der Herstellung
integrierter Schaltungschips oder Ähnlichem verwendet werden,
wie beispielsweise in der Ebnung von Siliziumwafern und beim Polieren
oder Ebnen der integrierten Schaltungschipschichten des Siliziums,
Siliziumdioxids oder dem in Silizium und/oder Siliziumdioxid eingebetteten
Metall. Bevorzugte Metalle zum Polieren (unter Verwendung der Kissen
der vorliegenden Erfindung) umfassen Aluminium, Kupfer und Wolfram.
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Ein
solches Kissen wird bevorzugt in Berührung mit dem Substrat gebracht,
und ein wasserbasierter partikelförmiger Schlamm wird auf das
Kissen gepumpt. Vorzugsweise bildet der Schlamm einen Film zwischen
dem Kissen und dem Substrat, wenn das Kissen über das Substrat bewegt wird,
typischerweise in einer Kreisbewegung. Wenn das Substrat poliert
wird, fließt
der Schlamm durch die Durchgänge
des Kissens und aus dem System, wenn neuer Schlamm in das System
gepumpt wird.
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Die
Verfahren der vorliegenden Erfindung sind insbesondere vorteilhaft
für Polieranwendungen,
die Kissen erfordern, die ein Oberflächenmaterial mit sehr geringem
Modul (eine 40 Shore D Härte oder
weniger) besitzen, da ein solches Kissen im Allgemeinen zu weich
zum Einarbeiten eines Musters auf der Oberfläche des Kissens ist. Ferner
sind bestimmte Muster mit den Lithographietechniken der vorliegenden
Erfindung verfügbar,
die mit herkömmlichen
Bearbeitungstechnologien nicht möglich
sind. Somit erlauben die Verfahren der vorliegenden Erfindung eine
ganze Klasse von eng gemusterten Kissen, die mit herkömmlichen
Bearbeitungstechnologien nicht möglich
wären.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine perspektivische Darstellung der elektromagnetischen Strahlung,
die eine Fotomaske durchdringt und damit ein fotopolymerisiertes Muster
auf einem Zwischenstoffmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung
herbeiführt.
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2 ist
eine Querschnittsansicht einer Kissen-Oberflächenkonfiguration, die erfindungsgemäß hergestellt
wurde.
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3 und 4 stellen
mehrlagige Kissen entsprechend der vorliegenden Erfindung dar.
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5 zeigt ein bevorzugtes Verfahren der vorliegenden
Erfindung.
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Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsform(en)
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
wurde das flüssige
fotopolymerisierbare Zwischenstoffmaterial, das Acryl oder Methacryl-fotopolymerisierbare
Urethane enthält,
von McDermott Imaging Technology, Inc. unter der Handelsbezeichnung
R260 erhalten. Eine Fotomaske wurde am Boden eines Fototellers platziert,
wobei die Fotomaske eine herkömmliche
kommerziell erhältliche
Fotomaske ist mit einem für
ultraviolettes Licht durchlässigen
(Polyester)film, der ein Muster aus einem Silber-Halegonidmaterial hat,
das für
ultraviolettes Licht undurchlässig
ist. Ein 12 μm
dicker Polypropylenfilm wird über
die Fotomaske gelegt, um sie gegen Kontamination durch das Zwischenstoffmaterial
zu schützen.
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Das
Zwischenstoffmaterial wurde in den Fototellerbehälter (über die Fotomaske und den Polypropylenfilm)
gegossen, bis eine Gesamtdicke von etwa 1,25 mm erhalten wurde;
die Dicke war gleichmäßig bezüglich einer
Toleranz von etwa plus oder minus 25 μm.
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Ultraviolettes
Licht wurde auf das Zwischenstoffmaterial gebracht durch die Fotomaske.
Die ultraviolette Lichtquelle lieferte eine Intensität von etwa 6
bis 7 mW/cm2 und eine Wellenlänge von
etwa 300 bis 400 Nanometern. Eine ähnliche ultraviolette Lichtquelle
wurde dann auf die obere Oberfläche
des Zwischenstoffmaterials angewendet, wodurch die Fotoaushärtung der
oberen (nicht gemusterten) Seite des Zwischenstoffmaterials herbeigeführt wurde.
Die Belichtungszeit für
die obere und die untere ultraviolette Lichtquelle betrug etwa 20
bis 30 Sekunden von oben und etwa 15 Sekunden von unten. Das Zwischenstoffmate rial
wurde dann in eine Waschlösung gegossen,
die ebenfalls von McDermott Imaging Technology, Inc. (V7300) geliefert
wurde. Nach etwa 10 Minuten wurde das Material wieder ultravioletter Strahlung
ausgesetzt, aber dieses Mal wurde keine Fotomaske verwendet. Danach
wurde das gehärtete Material
bei etwa 36°C
getrocknet. Das resultierende Kissen hatte die folgenden physikalischen
Eigenschaften:
- 1. Gesamtdicke: 1,3 mm;
- 2. Nuttiefe: 0,4 mm;
- 3. Nutbreite: 0,25 mm;
- 4. Land (Spitze der Nuten) Breite: 0,5 mm;
- 5. Pitch: 0,75 mm;
- 6. Härte:
44 D (Shore) durch ASTMD2240-91 ("Standard test method for Rubber Property-Durometer
Hardness", published
February 1992;
- 7. Modul: 120 MPa; und
- 8. Dichte: 1,2 g/cc.
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Diese
Kissen wurden eingesetzt, um Aluminiumfilme zu polieren, die auf
Halbleiterwafern aufgebracht sind. Die Kissen wurden vor ihrer Verwendung in
Form gebracht, indem Industriestandardprozeduren eingesetzt wurden.
Das Polieren wurde ausgeführt, indem
ein Westech-372U-Polierer verwendet wird, der übliche Bedingungen verwendet,
die für
einen Fachmann im Bereich des Polierens bekannt sind. Das Kissen
wurde in Verbindung mit einem Aluminium-basierten Schlamm verwendet,
der von Rodel, Inc. entwickelt wurde.
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Die
Kissen entfernten Aluminium mit einer Rate größer als 5000 A/min bei einer
Ungleichförmigkeit über dem
Wafer von besser als 5 %. Das Kissen besitzt eine wesentlich höhere Entfernungsgeschwindigkeit
als vergleichbare Kissen (3000 A/min) und besitzt weitere Vorteile
bei der Herstellung polierter Wafer mit verbesserter Planarität, glatterer
Oberflächen
und weniger Störungen.
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Eine
Darstellung des Fotopolymerisations- und Fotolithographieverfahrens
der vorliegenden Erfindung ist allgemein in 1 mit 10 gezeigt.
Der Fototeller 12 trägt
das Zwischenstoffmaterial 14. Ein schützendes Polypropylenblatt 16 liegt
unter dem Zwischenstoffmaterial 14 und zwischen dem Zwischenstoff
und einer Fotomaske 18. Eine erste Ultraviolettlichtquelle 20 bringt
ultraviolettes Licht durch die Fotomaske 18 und liefert
ein Muster ultravioletten Lichts auf dem Zwischenstoff 14,
wodurch das ultraviolette Licht durch die Fotomaske nur an Übertragungsöffnungen 22 hindurchgeht.
Eine zweite Ultraviolettlichtquelle 26 bringt ultraviolettes
Licht auf die gegenüberliegende
Fläche 24 des
Zwischenstoffmaterials.
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2 zeigt
ein Oberflächenmuster,
das vorteilhaft gemäß der vorliegenden
Erfindung erzeugt werden kann. Die Veränderung der Nuttiefe kann durch
mehrere Fotobelichtungen erreicht werden. Ferner sind mehrere Schichten
möglich,
so dass die Härte
oder andere physikalische Eigenschaften in einem oberen Bereich
einer Nut anders als in einem Bodenbereich einer Nut entworfen werden
könnten.
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Bei
einer alternativen Ausführungsform,
die in 3 und 4 dargestellt ist, werden zwei
unterschiedliche Polymere 30 und 40 mit reaktiven
Gasen und unterschiedlichen Eigenschaften eingesetzt, um ein Substrat 50 zu
beschichten, um eine Oberflächenschicht
mit einem Eigenschaftengradienten zu erzeugen. Das Substrat 50 und
die reaktive Beschichtung 40 besitzen eine gleiche niedere
Härte, während die
Beschichtung 30 eine höhere
Härte besitzt.
Um die endgültige
Vorrichtung herzustellen, werden die Beschichtungen jedes Materials
ausgebildet und wie zuvor beschrieben zur Reaktion gebracht. Dies
stellt eine vollständig
reagierte Zwischenschicht her, auf der die nächste Schicht in der gewünschten
Reihenfolge aufgebracht wird. Somit werden in 3 die
Beschichtungsmaterialien kombiniert, um eine einfache harte obere
Beschichtung über
zwei weichere Unterschichten zu bringen. In 4 wechseln
sich mehrere Schichten ab, um eine schrittweise Annäherung an
einen Härtegradienten
in der Oberfläche
zu liefern.
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5a – d zeigen
eine Technik zur Vorbereitung eines mit Muster versehenen Kissens,
das Strömungskanäle in der
Oberfläche
besitzt. Eine reaktive Polymerbasis 60 wird auf einem Substrat 70 verteilt, um
eine durchgehende gleichmäßige Oberflächenschicht
zu bilden. Auf die Filmbildung folgend wird eine Maske 80 mit
undurchlässigen
und durchlässigen
Bereichen auf oder in die Nähe
der äußeren Oberfläche der
Schicht gebracht. Bei der Belichtung 72 polymerisiert das
reaktive Polymer 60 nur dort, wo Licht übertragen wird (64),
wobei der Rest 62 der Schicht in einer nicht reagierten
Form verbleibt. Der Belichtung nachfolgend wird der Artikel in einem
geeigneten Lösungsmittel
gewaschen, um den unpolymerisierten Teil der Oberflächenschicht
zu entfernen, um eine Reihe von Strömungskanälen in der endgültigen Oberfläche herzustellen.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht durch eines der Ausführungsbeispiele,
die zuvor beschrieben wurden, beschränkend gedacht, sondern es ist
vielmehr beabsichtigt, dass die Erfindung nur durch die nachfolgenden
Ansprüche
beschränkt
ist.