Die Anmeldung ist eine continuation-in-part-Anmeldung von der US-Anmeldung mit der Seriennummer 11/449 358, eingereicht am 08. Juni 2006, nun anhängig. US-Anmeldung Seriennummer 11/449,358 ist eine continuation-in-part-Anmeldung der US-Anmeldung mit der Seriennummer 11/357,481, eingereicht am 16. Februar 2006, nun aufgegeben.

Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen das Gebiet von Polierkissen für chemisch-mechanisches Polieren. Insbesondere ist die vorliegende Erfindung auf ein chemisch-mechanisches Polierkissen mit Polierstruktur, das zum chemisch-mechanischen Polieren magnetischer, optischer und Halbleitersubstrate nützlich ist, gerichtet.

Bei der Herstellung von integrierten Schaltkreisen und anderen elektronischen Bauteilen werden eine Vielzahl von Schichten leitender, halbleitender und dielektrischer Materialien abgeschieden und von einer Fläche eines Halbleiterwafers entfernt. Dünnschichten von leitenden, halbleitenden und dielektrischen Materialien können unter Verwendung einer Vielzahl von Abscheidungstechniken abgeschieden werden. Übliche Abscheidungstechniken bei moderner Waferverarbeitung schließen unter anderem physikalische Dampfabscheidung (PVD), auch bekannt als Sputtering, chemische Dampfabscheidung (CVD), Plasma-verstärkte chemische Dampfabscheidung (PECVD) und elektrochemisches Plattieren ein. Übliche Entfernungstechniken schließen unter anderem isotropes und anisotropes Nass- und Trocken-Ätzen ein.

Da Materialschichten nacheinander abgeschieden und entfernt werden, wird die oberste Fläche des Wafers uneben. Da die anschließende Halbleiterverarbeitung (beispielsweise Metallisierung) erfordert, dass der Wafer eine ebene Fläche aufweist, muss der Wafer geebnet werden. Die Ebnung ist zur Entfernung unerwünschter Flächentopographie und Flächenmängel nützlich, wie raue Flächen, agglomerierte Materialien, Kristallgitterschäden, Kratzer und kontaminierte Materialschichten.

Chemisch-mechanisches Ebnen oder chemisch-mechanisches Polieren (CMP) ist eine übliche Technik, die zum Ebnen oder Polieren von Werkstücken, wie Halbleiterwafer, eingesetzt wird. Bei üblichem CMP wird ein Waferträger oder Polierkopf auf einer Trägeranordnung befestigt. Der Polierkopf hält den Wafer und positioniert den Wafer in Kontakt mit der Polierschicht eines Polierkissens, das auf einem Tisch oder einer Platte innerhalb einer CMP-Vorrichtung befestigt ist. Die Trägeranordnung liefert einen kontrollierbaren Druck zwischen Wafer und Polierkissen. Gleichzeitig wird eine Aufschlämmung oder ein anderes Poliermedium auf das Polierkissen dosiert und wird in den Abstand zwischen Wafer und Polierschicht gezogen. Um Polierung zu bewirken, rotieren das Polierkissen und der Wafer im Allgemeinen relativ zueinander. Da das Polierkissen unterhalb des Wafers rotiert, streicht der Wafer im Allgemeinen eine kreisförmige Polierspur heraus, oder einen Polierbereich, worin die Fläche des Wafers direkt mit der Polierschicht konfrontiert ist. Die Waferfläche wird poliert und durch chemische und mechanische Wirkung der Polierschicht und eines Poliermediums auf der Fläche geebnet.

Die Wechselwirkung unter Polierschichten, Poliermedien und Waferflächen während CMP wurde Gegenstand ausführlicher Untersuchung, Analyse und fortgeschrittener numerischer Modellierung in den letzten zehn Jahren, um Polierkissenentwicklungen optimieren zu können. Die meisten der Polierkissenentwicklungen beinhalten, da der Einsatz von CMP als Halbleiterherstellungsverfahren empirischer Natur ist, Versuche von zahlreichen verschiedenen porösen und nichtporösen Polymermaterialien. Vieles bei der Konstruktion von Polierflächen oder -schichten fokussierte sich auf das Versehen dieser Schichten mit verschiedenen Mikrostrukturen, oder Mustern von Leerflächen und durchgängigen Flächen, und Makrostrukturen oder Anordnungen von Flächenperforationen oder -vertiefungen, von denen vorgegeben wird, dass sie die Polierrate erhöhen, Poliergleichförmigkeit verbessern oder Poliermängel vermindern (Kratzer, Pits, delaminierte Bereiche und andere Flächen- oder Subflächenschädigung). In den letzten Jahren wurden einige verschiedene Mikrostrukturen und Makrostrukturen vorgeschlagen, um die CMP-Leistung zu erhöhen.

Für übliche Polierkissen ist "Konditionieren" oder "Fertigbehandlung" der Kissenfläche kritisch, um eine konsistente Polierfläche für stabile Polierleistung aufrecht zu erhalten. Mit der Zeit verschleißt die Polierfläche des Polierkissens, wobei sich die Mikrotextur der Polierfläche glättet – ein Phänomen, das "Verglasen" genannt wird. Die Herkunft von Verglasen ist plastisches Fließen des Polymermaterials aufgrund Reibungswärme und Scherkraft an den Kontaktpunkten zwischen Kissen und Werkstück. Außerdem kann Debris vom CMP-Verfahren die Flächenhohlräume verstopfen, sowie die Mikrokanäle, durch die die Aufschlämmung über die Polierfläche strömt. Wenn dies stattfindet, nimmt die Polierrate des CMP-Verfahrens ab, und dies kann zu ungleichförmigem Polieren zwischen Wafern oder innerhalb eines Wafers führen. Das Konditionieren erzeugt eine neue Textur auf der Polierfläche, die zum Aufrechterhalten der gewünschten Polierrate und zur Gleichförmigkeit bei dem CMP-Verfahren nützlich ist.

Übliches Polierkissenkonditionieren wird durch mechanisches Abschleifen der Polierfläche mit einer Konditionierscheibe erzielt. Die Konditionierscheibe hat eine raue Konditionierfläche, die im Allgemeinen eingebettete Diamantspitzen aufweist. Die Konditionierungsscheibe wird mit der Polierfläche, entweder während zeitweiliger Pausen in dem CMP-Verfahren, wenn das Polieren ausgesetzt wird ("ex situ"), oder während das CMP-Verfahren im Gange ist ("in situ") in Kontakt gebracht. Im Allgemeinen wird die Konditionierscheibe in eine Position gedreht, die hinsichtlich der Rotationsachse des Polierkissens festgelegt ist, und streift einen kreisförmigen Konditionierungsbereich aus, wenn das Polierkissen rotiert. Der wie beschriebene Konditionierungsvorgang schneidet mikroskopische Furchen in die Kissenfläche, wobei das Kissenmaterial sowohl abgerieben als auch zerfurcht wird und die Poliertextur erneuert wird.

Obwohl Konstrukteure von Kissen verschiedene Mikrostrukturen und Konfigurationen von Flächentextur durch sowohl Kissenmaterialherstellung als auch Flächenkonditionierung erzeugt haben, sind vorliegende CMP-Kissenpoliertexturen in zwei wichtigen Aspekten weniger als optimal. Zunächst ist die tatsächliche Kontaktfläche zwischen einem üblichen CMP-Kissen und einem typischen Werkstück unter angewandtem Druck, der bei CMP ausgeübt wird, gering – gewöhnlich nur wenige Prozent der gesamten gegenüberliegenden Fläche. Dies ist eine direkte Konsequenz der Unexaktheit üblicher Flächenkonditionierung, die sich auf statistisches Reißen der durchgehenden Bereiche der Struktur in Fetzen, unter Hinterlassen einer Population von Merkmalen oder Flächenerhebungen von verschiedener Form und Höhe beläuft, von denen nur die höchsten tatsächlich das Werkstück berühren. Zweitens nimmt der Raum, der verfügbar ist, damit die Aufschlämmung strömt, um Polierdebris wegzutransportieren und Wärme abzuführen, eine dünne Schicht auf der Polierfläche ein, sodass Polierabfall in enger Nähe bei dem Werkstück bleibt, bis es vollständig unter dem Werkstück herausgelangt. Ein Aufschlämmungsstrom zwischen dem Kissen und dem Werkstück muss über die sehr unregelmäßige Fläche und um beliebige Erhebungen gelangen, die die gesamte vertikale Distanz von dem Kissen zu dem Werkstück überbrücken. Dies führt zu einer hohen Wahrscheinlichkeit, dass das Werkstück wieder sowohl verbrauchten Chemikalien als auch Material, das bereits entfernt wurde, ausgesetzt wird. Die üblichen Kissenmikrostrukturen sind nicht optimal, da Kontaktmechanik und Fluidmechanik innerhalb der Flächentextur gekuppelt sind: Die Höhenverteilung von Erhebungen begünstigt weder guten Kontakt, noch wirksam Fluidströmung und -transport.

Mangelentstehung bei CMP hat seinen Ursprung in beiden Fehlern der üblichen Kissenmikrostruktur. Beispielsweise offenbaren Reinhardt et al. in US-Patent Nummer 5 578 362 die Verwendung von Polymerkugeln zur Einführung in die Textur in einem Polyurethanpolierkissen. Da die genauen Mechanismen der Defektbildung nicht vollständig verstanden werden, ist es im Allgemeinen klar, dass Vermindern der Defektbildung ein Minimieren der Extrempunktbeanspruchung auf dem Werkstück erfordert. Unter einer gegebenen angewendeten Last oder einem Polierdruck ist der tatsächliche Kontaktpunktdruck invers proportional zu der realen Kontaktfläche. Ein CMP-Verfahren, das bei 3 psi (20,7 kPa) Polierdruck und mit 2 % Realkontaktfläche über alle herausragenden Spitzen ausgeführt wird, unterzieht das Werkstück tatsächlich einer mechanischen Normalbeanspruchung von im Durchschnitt 150 psi (1 MPa). Beanspruchungen dieser Größenordnung reichen aus, um Flächen- und Subflächenschädigung hervorzurufen. Wenn stumpf und unregelmäßig in der Form, führen Unregelmäßigkeiten auf üblichen CMP-Kissen auch zu ungünstigen Strömungs-mustern: Lokalisierte Drücke von Fluid, die auf Unregelmäßigkeiten treffen, können wesentlich sein, und Bereiche von stagnierender oder separierter Strömung können zur Ansammlung von Polierdebris und Wärme führen oder eine Umgebung zur Teilchenagglomeration schaffen.

Über das Bereitstellen von Quellen zur potentiellen Defektbildung ist die Mikrotextur konventioneller Polierkissen nicht optimal, weil die Kissenflächenkonditionierung im Allgemeinen nicht exakt reproduzierbar ist. Die Diamanten auf einer Konditionierscheibe werden bei Verwendung matt bzw. stumpf, sodass der Konditionierer nach einem Zeitraum ersetzt werden muss; während seiner Standzeit ändert sich somit die Wirksamkeit des Konditionierers kontinuierlich. Konditionieren trägt auch größtenteils zu der Verschleißrate eines CMP-Kissens bei. Es ist bekannt, dass etwa 95 % des Verschleißes eines Kissens aus der Abreibung bzw. Abrasion des Diamant-Konditionierers und nur etwa 5 % aus dem Kontakt mit Werkstücken resultiert. Somit könnte, zusätzlich zur Defektverminderung, verbesserte Kissenmikrostruktur das Erfordernis zum Konditionieren beseitigen und die Kissenlebensdauer verlängern.

Der wesentliche Punkt zur Beseitigung von Kissenkonditionierung ist die Entwicklung einer Polierfläche, die selbsterneuernd ist; das heißt, welche dieselbe wesentliche Geometrie und Konfiguration beibehält, wenn sie verschleißt. Um selbsterneuernd zu sein, muss die Polierfläche somit dergestalt sein, dass der Verschleiß im Wesentlichen nicht die durchgehenden Bereiche wieder zurückformt. Dies erfordert seinerseits, dass die durchgehenden Bereiche nicht kontinuierlicher Scherwirkung und Hitzewirkung, ausreichend, um wesentlichen Grad von plastischem Fließen zu erzeugen, unterzogen werden, oder dass die durchgehenden Bereiche so konfiguriert sind, dass sie Scherwirkung oder Erhitzen in einer Weise begegnen, die die Scherwirkung und das Erhitzen auf andere durchgehende Bereiche verteilt.

Zusätzlich zur geringen Defektbildung müssen CMP-Kissenpolierstrukturen einen guten Ebnungsgrad erzielen. Übliche Kissenmaterialien erfordern einen Kompromiss zwischen diesen zwei Leistungsparametern, weil geringe Defektanfälligkeit erreicht wird, indem man das Material weicher und anschmiegsamer macht, dennoch aber führen dieselben Eigenschaftsänderungen zur Einbuße an Ebnungswirkungsgrad. Letztlich erfordert Ebnung ein steifes, ebenes Material, während geringe Defektbildung ein weniger steifes, anschmiegsames Material erfordert. Es ist mithin schwierig, den wesentlichen Kompromiss zwischen diesen Parametern mit einem einzigen Material zu überwinden. Übliche Kissenstrukturen nähern sich diesem Problem in einer Vielzahl von Wegen, einschließlich der Verwendung von Compositmaterialien bzw. Verbundmaterialien, verbunden mit harten und weichen Schichten, die aneinander gebunden sind. Während Verbundmaterialien Verbesserungen über eine Ein-Schicht-Struktur bieten, wurde bislang noch kein Material entwickelt, das idealen Ebnungswirkungsgrad und gleichzeitig null Defektbildung erzielt.

Folglich gibt es, obwohl Kissenmikrostruktur und Konditionierungsmaßnahmen für moderne CMP-Anwendungen existieren, einen Bedarf hinsichtlich der Entwicklung von CMP-Kissen, die eine höhere Realkontaktfläche mit dem Werkstück und wirksamere Aufschlämmungsströmungsmuster zur Entfernung von Polierdebris erzielen sowie das Erfordernis für Retexturierung vermindern oder eliminieren. Zudem besteht Bedarf für CMP-Pad-Strukturen, die eine unnachgiebige, steife Struktur, die für guten Ebnungswirkungsgrad erforderlich ist, mit einer weniger steifen, anschmiegsamen Struktur, die für geringe Mangelbildung erforderlich ist, kombinieren.

Ein Aspekt der Erfindung ist die Bereitstellung eines Polierkissens, nützlich zum Polieren von zumindest einem magnetischen, optischen und Halbleitersubstrat in Gegenwart- eines Poliermediums, wobei das Polierkissen umfasst: a) ein dreidimensionales Netzwerk von miteinander verbundenen Einheitszellen, wobei die miteinander verbundenen Einheitszellen netzförmig ausgebildet sind, damit Fluidstrom und Entfernung von Polierdebris gestattet sind; b) eine Vielzahl von Polierelementen, die das dreidimensionale Netzwerk von miteinander verbundenen Einheitszellen bilden, wobei die miteinander verbundenen Einheitszellen eine Höhe von zumindest drei Einheitszellen aufweisen, wobei die Polierelemente ein erstes Ende, verbunden an ein erstes benachbartes Polierelement an einem ersten Verknüpfungspunkt, und ein zweites Ende, verbunden an ein zweites benachbartes Polierelement an einem zweiten Verknüpfungspunkt, aufweisen und mit einer Querschnittsfläche, die innerhalb 30 % zwischen den ersten und den zweiten Verknüpfungspunkten verbleibt; und c) eine Polierfläche, gebildet aus der Vielzahl von Polierelementen, wobei die Polierfläche einen Flächenbereich, gemessen in einer Ebene, parallel zur Polierfläche, aufweist, der für mehrere Poliervorgänge konsistent bleibt.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Polierkissen, nützlich zum Polieren von zumindest einem von einem magnetischen, optischen und Halbleitersubstrat, in Gegenwart eines Poliermediums, wobei das Polierkissen umfasst: a) ein dreidimensionales Netzwerk von miteinander verbundenen Einheitszellen, wobei die miteinander verbundenen Einheitszellen eine Höhe von zumindest zehn Einheitszellen aufweisen, wobei die miteinander verbundenen Einheitszellen mit linearen Polierelementen ausgebildet sind und die miteinander verbundenen Einheitszellen netzförmig ausgebildet sind, damit Fluidstrom und Entfernung von Polierdebris gestattet sind; b) eine Vielzahl von den linearen Polierelementen, die das dreidimensionale Netzwerk von miteinander verbundenen Einheitszellen bilden, wobei die linearen Polierelemente ein erstes Ende, verbunden an ein erstes benachbartes Polierelement an einem ersten Verknüpfungspunkt, und ein zweites Ende, verbunden an ein zweites benachbartes Polierelement an einem zweiten Verknüpfungspunkt, aufweisen und mit einer Querschnittsfläche, die innerhalb 30 % zwischen den ersten und den zweiten Verknüpfungspunkten verbleibt; und c) eine Polierfläche, gebildet aus der Vielzahl von Polierelementen, wobei die Polierfläche einen Flächenbereich, gemessen in einer Ebene, parallel zur Polierfläche, aufweist, der für eine Vielzahl von Poliervorgängen konsistent bleibt.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung stellt ein Verfahren zum Polieren zumindest einem von einem magnetischen, optischen und Halbleitersubstrats mit einem Polierkissen in Gegenwart von einem Poliermedium bereit, umfassend die Schritte von: Herstellung von dynamischem Kontakt zwischen dem Polierkissen und dem Substrat zum Polieren des Substrats, wobei das Polierkissen umfasst: ein dreidimensionales Netzwerk von miteinander verbundenen Einheitszellen, wobei die miteinander verbundenen Einheitszellen netzförmig ausgebildet sind, damit Fluidstrom und Entfernung von Polierdebris gestattet sind; eine Vielzahl von Polierelementen, die das dreidimensionale Netzwerk von miteinander verbundenen Einheitszellen bilden, wobei die miteinander verbundenen Einheitszellen eine Höhe von zumindest zehn Einheitszellen aufweisen, wobei die Polierelemente ein erstes Ende, verbunden an ein erstes benachbartes Polierelement an einem ersten Verknüpfungspunkt, und ein zweites Ende, verbunden an ein zweites benachbartes Polierelement bei einem zweiten Verknüpfungspunkt, aufweisen und mit einer Querschnittsfläche, die innerhalb 30 % zwischen den ersten und den zweiten Verknüpfungspunkten verbleibt; eine Polierfläche, gebildet aus einer Vielzahl von Polierelementen, wobei die Polierfläche einen Flächenbereich, gemessen in einer Ebene, parallel zur Polierfläche, aufweist, der für eine Vielzahl von Poliervorgängen konsistent bleibt; und Einfangen von Polierdebris in den Polierelementen des dreidimensionalen Netzwerks.

1 ist eine perspektivische Ansicht eines Teils von einem Dual-Achsen-Polierer, geeignet zur Verwendung in der Erfindung.

2A ist ein stark vergrößerter, schematischer Querschnitt des Polierkissens von 1 mit einer Polierstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung.

2B ist eine stark vergrößerte, schematische Draufsicht des Polierkissens von 1 mit einer Polierstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung.

3 ist eine stark vergrößerte, schematische Querschnittsansicht einer alternativen Polierkissenpolierstruktur der vorliegenden Erfindung, und

4 ist eine stark vergrößerte, schematische Querschnittsansicht einer weiteren alternativen Polierkissenpolierstruktur der vorliegenden Erfindung.

Bezugnehmend auf die Zeichnungen, erläutert 1 im Allgemeinen die primären Merkmale eines Doppel-Achsen-Polierers 100 für chemisch-mechanisches Polieren (CMP), geeignet zur Verwendung mit einem Polierkissen 104 der Erfindung. Polierkissen 104 enthält im Allgemeinen eine Polierschicht 108 mit einer Polierfläche 110 zum Gegenüberanordnen eines Gegenstands, wie eines Halbleiterwafers 112 (verarbeitet oder unverarbeitet) oder eines anderen Werkstücks, beispielsweise unter anderen Glas, Flachbildschirm oder Speicherdiskette für magnetische Aufzeichnungen, sodass Polieren der polierten Fläche 116 des Werkstücks in Gegenwart eines Poliermediums 120 bewirkt wird. Poliermedium 120 wandert durch gegebenenfalls spiralförmige Vertiefung 124 mit einer Tiefe 128. Der Übereinkunft halber wird der Begriff "Wafer" nachstehend, ohne auf die Verallgemeinerung zu verzichten, verwendet. Außerdem umfasst der Begriff "Poliermedium", wie er in dieser Beschreibung, einschließlich den Ansprüchen, verwendet wird, Partikel-enthaltende Polierlösungen und Nicht-Partikel-enthaltende Lösungen, wie Abrasions-freie und reaktiv-flüssige Polierlösungen.

Die vorliegende Erfindung umfasst Bereitstellen einer Polierschicht 108 mit einer Poliertextur 200 (2) mit einem hohen Anteil an Leerraum oder Prozentsatz von offenem Volumen gegenüber dem Vollvolumen, zur Bildung einer Polierschicht 108 aus einer Reihe von ähnlichen oder identischen makroskopischen oder mikroskopischen schmalen Elementen, wobei jedes Element von einem oder mehreren Enden beschränkt bzw. eingeengt ist, sodass der gesamte Raum, der von den Elementen eingenommen wird, bezüglich des gesamten verfügbaren Raums gering ist, die Beabstandung der einzelnen Elemente relativ gering ist zu der Größe des Wafers, und die Elemente in drei Dimensionen miteinander verbunden sind, um das Netzwerk hinsichtlich Scher- und Biegewirkung zu versteifen. Vorzugsweise haben die Elemente mikroskopische Abmessungen, um eine Mikrotextur zu schaffen. Es zeigt sich, dass diese Merkmale sowohl höheren realen Kontaktbereich zwischen dem Kissen und dem Wafer und günstigere Aufschlämmungsströmungsmuster zwischen dem Kissen und dem Wafer bereitstellen, als unter Verwendung üblicher Polierkissen verwirklicht wird, sowie eine selbsterneuernde Struktur liefert, die das Erfordernis zur Kissenkonditionierung beseitigt. Zudem zeigt sich, dass diese Merkmale in einer Weise funktionieren, die dem Kissen in der Längsabmessung Steifigkeit verleiht, welche für einen guten Ebnungswirkungsgrad erforderlich ist, während Anschmiegevermögen bei den kürzeren Längenabmessungen ermöglicht wird, was für eine geringe Defektbildung erforderlich ist.

Polierer 100 kann ein Polierkissen 104 enthalten, das auf einer Platte 130 befestigt ist. Platte 130 ist um eine Rotationsachse 134 durch einen Plattenantrieb (nicht dargestellt) drehfähig. Wafer 112 kann von einem Waferträger 138 getragen werden, der um eine Rotationsachse 142, parallel zu und beabstandet von, Rotationsachse 134 von Platte 130 drehfähig ist. Waferträger 138 kann gekennzeichnet sein durch eine kardanisch aufgehängte Verbindung (nicht dargestellt), die gestattet, dass Wafer 112 eine Lage, etwas nichtparallel zur Polierfläche 108, annehmen kann, wobei in diesem Fall die Rotationsachsen 134, 142 ein wenig schief sein können. Wafer 112 umfasst polierte Fläche 116, die zu der Polierschicht 108 weist und während des Polierens geebnet wird. Der Waferträger 138 kann mit einer Trägerstützenanordnung (nicht dargestellt), angepasst, um Wafer 112 zu drehen, getragen werden und liefert eine abwärts weisende Kraft F, um die polierte Fläche 116 gegen die Polierschicht 108 zu drücken, sodass ein gewünschter Druck zwischen der polierten Fläche und der Polierschicht während des Polierens vorliegt. Polierer 100 kann auch einen Poliermediumeinlass 146 zur Zuführung von Poliermedium 120 zu Polierschicht 108 enthalten.

Wie der Fachmann erkennen wird, kann Polierer 100 weitere Komponenten einschließen (nicht gezeigt), wie einen Systemregler, einen Poliermediumspeicher und ein Dosiersystem, Heizsystem, Spülsystem und verschiedene Steuerungen zum Steuern verschiedener Aspekte des Poliervorgangs, unter anderem wie die Nachstehenden: (1) Geschwindigkeitsregler und Selektoren für eine oder beide der Drehgeschwindigkeiten von Wafer 112 und Polierkissen 104; (2) Regler und Selektoren zur Änderung der Geschwindigkeit und des Orts der Abgabe von Poliermedium 120 zu dem Kissen; (3) Regler und Selektoren zur Steuerung der Größe von Kraft F, die zwischen dem Wafer und dem Polierkissen angewendet wird, und (4) Regler, Betätiger und Selektoren zur Steuerung der Lage der Rotationsachse 142 des Wafers, bezogen auf die Rotationsachse 134 des Kissens. Der Fachmann wird verstehen, wie diese Komponenten so aufgebaut und implementiert sind, dass eine genaue Erläuterung derselben für den Fachmann nicht erforderlich ist, um die vorliegende Erfindung zu verstehen und auszuführen.

Während des Polierens werden Polierkissen 104 und Wafer 112 um ihre jeweilige Rotationsachse 134, 142 gedreht und Poliermedium 120 wird aus dem Poliermediumeinlass 146 auf das sich drehende Polierkissen dosiert bzw. abgegeben. Das Poliermedium 120 verteilt sich über die Polierschicht 108, einschließlich des Zwischenraums unterhalb Wafer 112, und Polierkissen 104. Polierkissen 104 und Wafer 112 werden im Allgemeinen, jedoch nicht notwendigerweise, bei ausgewählten Geschwindigkeiten von 0,1 U/min bis 150 U/min gedreht. Die Kraft F wird im Allgemeinen, jedoch nicht notwendigerweise, in einer Höhe ausgewählt, um einen gewünschten Druck von 0,1 psi bis 15 psi (6,9 bis 103 kPa) zwischen Wafer 112 und Polierkissen 104 auszulösen. Wie der Fachmann erkennen wird, ist es möglich, das Polierkissen im Flächengebildeformat oder zu Polierkissen mit einem Durchmesser, weniger als der Durchmesser des zu polierenden Substrats zu konfigurieren.

Bezugnehmend auf 2A–2B werden nun Ausführungsformen von Polierkissen 104 von 1 genauer beschrieben, insbesondere in Bezug auf die Flächenpoliertextur 200. Im Gegensatz zu CMP-Kissen des Standes der Technik, bei denen eine Flächentextur oder Unebenheiten der Rückstand von Materialentfernung oder vom Zurückformungsvorgang (beispielsweise Konditionieren) sind, ist Poliertextur 200 als Reihe von identischen oder ähnlichen Polierelementen 204 und 208 mit genauer Geometrie aufgebaut. Für Erläuterungszwecke wird gezeigt, dass Poliertextur 200 aus im Wesentlichen vertikalen Elementen 208 und im Wesentlichen horizontalen Elementen 204 besteht, jedoch muss das nicht unbedingt der Fall sein. Poliertextur 200 ist gleichbedeutend mit einer Vielzahl von solchen Polierelementen 204 und 208, jeweils mit einer mittleren Breite 210 und mit einer mittleren Querschnittsfläche 222, wobei die Elemente mit einem mittleren Abstand 218 beabstandet sind. Wie hier und durchweg verwendet, bedeutet der Begriff "mittlerer" das arithmetische Mittel, genommen über das gesamte Volumen des Elements oder der Struktur. Zudem hat das miteinander verbundene Netzwerk von Elementen 204, 208 eine mittlere Höhe 214 und eine mittlere Halbhöhe 215. Die Poliertextur 200 ist beim Einsatz ein Satz von hexaedrischen Einheitszellen; das heißt Raumeinheiten, in denen jede Fläche (von sechs) quadratisch oder rechteckig ist und durchgehende Elemente, entlang der Kanten nur von der Raumeinheit verlaufen, wobei die Mitte von jeder Fläche und von der Raumeinheit insgesamt leer gelassen wird.

Das Verhältnis von mittlerer Höhe 214 zu mittlerer Breite 210 von Elementen 208 ist zumindest 0,5. Vorzugsweise ist das Verhältnis von mittlerer Höhe 214 zu mittlerer Breite 210 zumindest 0,75 und bevorzugter zumindest 1. Gegebenenfalls kann das Verhältnis von mittlerer Höhe 214 zu mittlerer Breite 210 zumindest 5 oder zumindest 10 sein. Wenn die mittlere Höhe zunimmt, nimmt die Zahl der miteinander verbindenden Elemente 204, die erforderlich sind, um das Netzwerk von Polierelementen 208 zu versteifen, während des Polierens zu. Im Allgemeinen sind nur die nichteingeschränkten Enden der Elemente 208, die über die äußersten miteinander verbindenden Elemente 204 hinausragen, frei von Biegen unter Scherkräften während des Polierens. Die Höhe der Elemente 208 zwischen der Grundschicht 240 und dem obersten miteinander verbindenden Element 204 sind stark eingeschränkt, und auf irgendein Element 208 angewendete Kräfte werden von vielen benachbarten Elementen 204 und 208 wirksam getragen, ähnlich einem Brückenträger oder einer äußeren Widerlagerstütze. In dieser Weise ist die Poliertextur 200 über die Längen-skale, die für gute Ebnung erforderlich ist, steif, ist allerdings örtlich bei kürzeren Längenskalen anschmiegend, aufgrund der örtlichen Verformbarkeit und Biegsamkeit der nichtgestützten Enden von Elementen 208.

Die miteinander verbundenen Elemente 204 und die Polierelemente 208 kombinieren zur Bildung einer Einheitszelle 225, wobei die Einheitszelle eine mittlere Breite 227 und eine mittlere Länge 229 aufweist. Diese Einheitszellen haben eine netzförmige oder offenzellige Struktur, die zur Bildung des dreidimensionalen Netzwerks kombinieren. Die miteinander verbundenen Einheitszellen haben eine Höhe von zumindest drei Einheitszellen und vorzugsweise zumindest 10 Einheitszellen. Im Allgemeinen erhöht die Zunahme der Höhe des Polierkissens die Standzeit des Polierkissens sowie seine Massesteifigkeit, wobei Letztere zur verbesserten Ebnung beiträgt. Gegebenenfalls ist die mittlere Breite 227 der Einheitszelle nicht gleich ihrer mittleren Länge 229. Beispielsweise kann ein Verhältnis von mittlerer Breite zu mittlerer Länge zumindest 2 oder zumindest 4 sein, um die Polierleistung für gewisse Polieranwendungen weiter zu verbessern. Beispielsweise neigen Einheitszellen mit einer verlängerten horizontalen Länge zur Bereitstellung steiferer Polierelemente für verbesserte Ebnung; und Einheitszellen mit verlängerter vertikaler Länge neigen zu biegsameren Polierelementen für verbesserte Defektbildungsleistung.

Ein Vorteil des Verhältnisses von hoher mittlerer Höhe zu mittlerer Breite von Elementen 208 besteht darin, dass der gesamte Polierflächenbereich von Querschnittsbereich 222 für einen längeren Zeitraum konstant bleibt. Wie in 2A gezeigt, wird an jedem Punkt bei der Gebrauchszeit der Polierschicht 202, während das Meiste von dem Kontaktbereich von Poliertextur 200 von den Querschnitten 222 aus aufrechten Elementen 208 besteht, alles oder ein Teil von einigen miteinander verbindenden Elemente 204 in dem Vorgang verschleißen, und diese werden insbesondere als Kontaktelemente 206 bezeichnet. Vorzugsweise sind die vertikalen Positionen von miteinander verbindenden Elementen 204 derart gestaffelt, dass der parallel zu Grundschicht 240 auftretende Verschleiß nur einem geringen Bruchteil von miteinander verbindenden Elementen 204 bei einem gegebenen Zeitpunkt erfasst, und diese Kontaktelemente 206 machen einen kleinen Bruchteil des gesamten Kontaktbereichs aus. Dies gestattet Polieren von verschiedenen Substraten mit ähnlichen Poliereigenschaften und vermindert oder beseitigt das Erfordernis von periodischem Aufarbeiten oder Konditionieren des Kissens. Diese Verminderung beim Konditionieren verlängert die Standzeit des Kissens und senkt die Verarbeitungskosten. Außerdem können Perforationen durch das Kissen, die Einführung von leitend ausgekleideten Nuten oder der Einbau eines Leiters, wie leitfähige Fasern, leitfähiges Netzwerk, Metallgitter oder Metalldraht, die Kissen in eCMP ("elektrochemisch mechanische Ebnung") Polierkissen umwandeln. Die dreidimensionale Netzwerkstruktur dieser Kissen kann Fluidströmung erleichtern und eine konsistente Flächenstruktur, die für eCMP-Anwendungen erforderlich ist, beibehalten. Der erhöhte Fluidstrom verbessert die Entfernung von verbrauchtem Elektrolyt aus dem eCMP-Verfahren, was die Gleichförmigkeit des eCMP-Verfahrens verbessern kann.

Vorzugsweise existiert kein festes Material in Poliertextur 200, das nicht in Polierelementen 204 und 208 enthalten ist. Gegebenenfalls ist es möglich, die abrasiven Teilchen oder Fasern an Polierelementen 204 und 208 zu befestigen. Folglich gibt es kein Leervolumen in einem beliebigen jeweiligen Element 204 oder 208, alle Leervolumen in Poliertextur 200 liegen vorzugsweise zwischen und beabstandet außerhalb Polierelementen 204 und 208 vor. Gegebenenfalls können jedoch Polierelemente 204 und 208 eine Hohl- oder poröse Struktur aufweisen. Polierelemente 208 sind unnachgiebig an einem Ende der Grundschicht 240, die den Abstand 218 aufrecht erhält und die Polierelemente 208 in einer im Wesentlichen aufrechten Orientierung aufrecht erhält, fixiert. Die Ausrichtung bzw. Orientierung von Elementen 208 wird weiterhin durch miteinander verbindende Elemente 204 an den Verknüpfungspunkten 209, die benachbarte Polierelemente 204 und 208 verbinden, aufrechterhalten. Die Verknüpfungspunkte 209 können einen Klebstoff oder eine chemische Bindung zum Befestigen von Elementen 204 und 209 einschließen. Vorzugsweise geben Verknüpfungspunkte 209 eine Verbindung derselben Materialien miteinander und besonders bevorzugt eine nahtlose Verbindung derselben Materialien miteinander wieder.

Es ist bevorzugt, dass Breite 210 und Abstand 218 der Polierelemente 208 gleichförmig oder nahezu gleichförmig über alle Polierelemente 208 von Ende zu Ende zwischen den Verknüpfungspunkten 209 oder gleichförmig über die Untergruppen von Polierelementen 208 sind. Beispielsweise haben die Polierelemente 208 vorzugsweise eine Breite 210 und ein Abstand 218, die innerhalb 50 % der mittleren Breite bzw. Abstand verbleiben, in der Polierschicht 202 zwischen Kontaktelement 206 und halber Höhe 215. Insbesondere haben Polierelemente 208 eine Breite 210 und einen Abstand 218, die innerhalb 20 % der mittleren Breite bzw. Abstand verbleiben, in Polierschicht 202 zwischen Kontaktelement 206 und halber Höhe 215. Besonders bevorzugt haben Polierelemente 208 eine Breite 210 und einen Abstand 218, die innerhalb 10 % der mittleren Breite bzw. Abstand verbleiben, in der Polierschicht 202 zwischen Kontaktelement 206 und halber Höhe 215. Insbesondere erleichtert Aufrechterhalten einer Querschnittsfläche von Polierelementen 204 und 208 zwischen benachbarten Verknüpfungspunkten 209 auf innerhalb 30 % konsistente Polierleistung. Vor allem hält das Kissen eine Querschnittsfläche innerhalb 20 % und bevorzugter innerhalb 10 % zwischen benachbarten Verknüpfungspunkten 209 aufrecht. Außerdem haben Polierelemente 204 bzw. 208 vorzugsweise eine lineare Form, um konsistentes Polieren weiterhin zu erleichtern. Eine direkte Folge dieser Merkmale besteht darin, dass die Querschnittsfläche 222 der Polierelemente 208 in der Vertikalrichtung nicht stark variiert. Somit werden Polierelemente 208 während des Polierens verschlissen und die Höhe 214 nimmt ab, während es eine geringe Änderung in der Fläche 222, die zu dem Wafer weist, gibt. Diese Konsistenz im Flächenbereich 222 liefert eine gleichförmige Poliertextur 200 und erlaubt konsistentes Polieren für wiederholte Poliervorgänge. Beispielsweise erlaubt die einheitliche Struktur Polieren von mehrfach bemusterten Wafern, ohne Nachstellen der Werkzeugeinstellungen. Für die Zwecke dieser Beschreibung gibt die Polierfläche oder die Textur 200 den Flächenbereich von Polierelementen 204 und 208, gemessen in einer Ebene, parallel zu der Polierfläche, wieder. Vorzugsweise bleibt der Gesamtquerschnittsbereich 222 von Polierelementen 208 innerhalb 25 Prozent zwischen der anfänglichen Polierfläche oder Kontaktelementen 206 und der halben Höhe 215 der vertikalen Säule von Einheitszellen 225. Insbesondere bleibt der Gesamtquerschnittsbereich 222 der Polierelemente 208 nahe 10 Prozent zwischen der anfänglichen Polierfläche und der Halbhöhe 215 der vertikalen Säule von Einheitszellen 225. Wie bereits angeführt, ist es außerdem bevorzugt, dass die vertikalen Positionen der miteinander verbindenden Elemente 204 gestaffelt sind, um die Änderung im Gesamtquerschnittsbereich klein zu halten, wenn die Elemente verschlissen werden.

Gegebenenfalls ist es möglich, Polierelemente 208 in beabstandeten Gruppierungen von einigen Polierelementen 208 anzuordnen – beispielsweise können die Polierelemente kreisförmige Gruppierungen um eine Fläche, frei von Polierelementen, umfassen. Innerhalb jeder Gruppierung ist es bevorzugt, dass die miteinander verbindenden Elemente 204 vorliegen, um die Beabstandung und die wirksame Steifigkeit der Gruppierungen von Elementen 208 aufrecht zu halten. Außerdem ist es möglich, die Dichte von den Polierelementen 204 oder 208 in verschiedenen Bereichen einzustellen, um die Entfernungsraten und Polier- oder Wafergleichförmigkeit fein abzustimmen. Es ist außerdem möglich, die Polierelemente in einer Weise anzuordnen, dass sie offene Kanäle bilden, wie kreisförmige Kanäle, X-Y-Kanäle, radiale Kanäle, gekrümmt-radiale Kanäle oder spiralförmige Kanäle. Die Einführung von optionalen Kanälen erleichtert die Entfernung von großer Debris und kann Polier- oder Wafergleichförmigkeit verbessern.

Es ist bevorzugt, dass die Höhe 214 von Polierelementen 208 über alle Elemente gleichförmig ist. Es ist bevorzugt, dass die Höhe 214 innerhalb 20 % der mittleren Höhe, bevorzugter innerhalb 10 % der mittleren Höhe bleibt, und besonders bevorzugt innerhalb 1 % der mittleren Höhe innerhalb Poliertextur 200 bleibt. Gegebenenfalls kann eine Schneidevorrichtung, wie ein Messer, eine mit hoher Geschwindigkeit rotierende Klinge oder ein Laser, periodisch die Polierelemente zu einer gleichförmigen Höhe schneiden. Zudem können der Durchmesser und die Geschwindigkeit der Schneidklinge gegebenenfalls die Polierelemente bei einem Winkel schneiden, um die Polierfläche zu ändern. Beispielsweise erzeugen Schneid-Polier-Elemente mit kreisförmigem Querschnitt bei einem Winkel eine Textur von Polierspitzen, die mit dem Substrat in Wechselwirkung treten. Gleichförmigkeit in der Höhe gewährleistet, dass alle Polierelemente 208 von Poliertextur 200 sowie alle miteinander verbindenden Kontaktelemente 206 in der Verschleißebene das Potential zum Kontakt des Werkstücks aufweisen. Weil industrielle CMP-Tools tatsächlich eine Maschinerie aufweisen, um ungleichmäßigen Polierdruck bei unterschiedlichen Anordnungen auf den Wafer anzuwenden, und weil der Fluiddruck, der unter dem Wafer erzeugt wird, ausreicht, um den Wafer zu veranlassen, an einer Position, die präzise horizontal und parallel zur mittleren Höhe des Kissens ist, abzuweichen, ist es möglich, dass gewisse Polierelemente 208 den Wafer nicht kontaktieren. In Bereichen des Polierkissens 104, in denen Kontakt stattfindet, ist es allerdings erwünscht, dass möglichst viele Polierelemente 208 von ausreichender Höhe Kontakt bereitstellen. Da außerdem die ungestützten Enden der Polierelemente 208 sich im Allgemeinen bei der dynamischen Kontaktmechanik des Polierens biegen, wird ein anfänglicher Polierflächenbereich im Allgemeinen verschleißen, um sich dem Biegewinkel anzupassen. Eine anfänglich kreisförmige obere Fläche wird beispielsweise verschleißen, unter Bildung einer winkligen oberen Fläche und die Änderungen in der Richtung, die während des Polierens erfahren werden, werden Mehrfachverschleißmuster schaffen.

Die Abmessungen und Beabstandungen von Polierelementen 204 und 208 werden gewählt, um sowohl hohen Kontaktbereich 222 zwischen dem Kissen und einem Wafer, als auch hinreichende offene Strömungsfläche 226 für Aufschlämmung, um Polierdebris zu entfernen, bereitzustellen. Die Polierelemente 204 und 208 machen im Allgemeinen weniger als 80 Prozent des gemessenen Polierkissenvolumens oberhalb der Grundschicht 240 aus. Vorzugsweise machen die Polierelemente 204 und 208 weniger als 75 Prozent des Polierkissenvolumens, gemessen oberhalb der Grundschicht 240, aus. Beispielsweise nehmen typische Elemente 204 und 208 5 bis 75 Prozent des Volumens vom Polierkissen, gemessen über die Basisschicht 240, ein. Polierkissen, ausgelegt für eine Kontaktfläche, nehmen typischerweise 40 bis 80 Prozent des Volumens vom Polierkissen, gemessen über die Grundschicht 240, ein. Es gibt einen intrinsischen Kompromiss zwischen diesen Zielen: Zugabe von stärker polierenden Elementen 204 und 208 in dem verfügbaren Raum von Poliertextur 200 verstärkt den Gesamtkontaktbereich 222, vermindert aber den Fließbereich 226, der mehr Hürden für den Aufschlämmungsstrom 230 schafft, und die Entfernung von Polierdebris. Ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass Polierelemente 204 und 208 ausreichend schmal sind und weit beabstandet sind, um günstige Ausbalancierung von Kontaktfläche und Strömungsfläche zu gestatten. Polierelemente 208 mit rechtwinkligen oder quadratischen Querschnitten sind zum Erhöhen der Kontaktfläche vorteilhaft. Gemäß dieser Ausbalancierung kann das Verhältnis von der Abstand 218 der Polierelemente 208 zu der Breite 210 der Polierelemente 208 gegebenenfalls zumindest 2 sein. Mit diesen Grenzen kann die Kontaktfläche 222 von Poliertextur 200 75 % (das heißt, das Quadrat von eins minus der Breite/Abstandsverhältnis) oder größer erreichen, und die Strömungsfläche 226 ist 50 % der verfügbaren Fläche (das heißt, eins minus der Breite/dem Abstandsverhältnis) oder größer. Typischerweise wirken Polierelemente 208 zum Sammeln oder Einfangen von Polierdebris bei einem Ort unterhalb der Fläche des Kissens. Dieses Merkmal erleichtert die Abnahme von Defektbildung durch Einfangen von schädlicher Debris an einem Ort, der nicht kontaktiert wird, oder Zerkratzen der Fläche eines Gegenstands während des Polierens. Es ist außerdem möglich, dass das Verhältnis von der Höhe 214 zu der Breite 210 der Polierelemente 208 gegebenenfalls zumindest vier, 4, sein kann, um die Strömungsfläche 226 maximal zu gestalten, und um zu erlauben, dass die Polierdebris horizontal unter den Polierelementen 204 und 208 transportiert wird, während noch vertikaler Abstand zwischen transportierter Debris und dem Wafer erfolgt.

Poliertextur 200 ist außerdem zur Auswahl der Querschnittsform von Polierelementen 204 und 208 optimiert, damit sie hinsichtlich des Aufschlämmungsstroms 230, der vorwiegend in horizontaler Richtung auftritt, stromlinienförmig sind. Stromlinienförmig-Machen von Körpern, um minimalen Fluidnachzug zu erzielen, ist ein bekanntes Fach der Ingenieurtechnik und bildet einen Teil der Wissenschaft, die routinemäßig bei der Entwicklung von Flugzeugen, Wasserfahrzeugen, Automobilen, Projektilen und anderen Gegenständen, die sich in oder in Bezug auf Gas oder Flüssigkeit bewegen, angewendet wird. Die Gleichungen für Fluidströmung, die letztere Human-Skale-Objects beherrschen, werden identisch für den Maßstab von CMP-Kissenmakrostruktur oder -mikrostruktur angewendet. Im Wesentlichen besteht Stromlinienförmig-Machen in der Auswahl eines allmählich gekrümmten Querschnitts, der frei von scharfen Übergängen ist, sodass ein äußerer Fluidstrom um den Querschnitt geleitet werden kann, ohne sich von der Fläche abzulösen und sich entgegengesetzt kreisförmig bewegende Wirbel zu erzeugen, die Fluidenergie verbrauchen. Aufgrund dieser Betrachtung ist ein kreisförmiger Querschnitt 222 gegenüber einem quadratischen oder rechtwinkligen Querschnitt für Polierelemente 204 und 208 bevorzugt. Ein weiteres Stromlinienförmig-Machen der Formen von Polier-elementen 208 erfordert Kenntnis der örtlichen Richtung des Aufschlämmungs-stroms 230. Da sowohl sich das Kissen als auch der Wafer drehen, kann sich der Aufschlämmungsstrom 230 den Polierelementen 204 und 208 aus einer Vielzahl von Winkeln nähern und das korrekte Stromlinienförmig-Machen für einen Annäherungswinkel wird suboptimal für andere Annäherungswinkel sein. Die einzige Form, die für alle Richtungen von Fluidannäherung stromlinienförmig gemacht ist, ist ein kreisförmiger Querschnitt, der im allgemeinen Fall bevorzugt ist. Wenn die vorwiegende Strömungsrichtung ermittelt werden kann, wie im Fall eines CMP-Verfahrens mit einem sehr hohen Verhältnis von Plattengeschwindigkeit zu Trägergeschwindigkeit, ist es bevorzugter, den Querschnitt der Polierelemente 204und 208 hinsichtlich jener Richtung stromlinienförmig zu gestalten.

Wie in 2A gezeigt, schließt Polierkissen 104 Polierschicht 202 ein und kann zusätzlich ein Unterkissen 250 einschließen. Es ist anzumerken, dass Unterkissen 250 nicht erforderlich ist und Polierschicht 202 kann direkt über Grundschicht 240 an die Platte eines Polierers, beispielsweise Platte 130 von 1, befestigt sein. Polierschicht 202 kann über Grundschicht 240 auf Unterkissen 250 in einer beliebigen geeigneten Weise, wie durch Klebstoffbindung, beispielsweise unter Verwendung einer Haftklebstoffschicht 245, oder eines Heißschmelzklebstoffs, Heißkleben, chemisches Binden, Ultraschallkleben usw., befestigt sein. Die Grundschicht 240 oder Unterlage 250 kann als Poliergrundlage zum Anhaften der Polierelemente 208 dienen. Vorzugsweise erstreckt sich ein Grundteil von Polierelementen 208 in die Grundschicht 240.

Verschiedene Verfahren zur Herstellung für Poliertextur 200 sind möglich. Für Netzwerke größerer Skale bzw. Abmessung schließen diese Micromachining, Laser- oder Fluidstrahlätzen, und andere Verfahren zur Materialentfernung aus einer festen Ausgangsmasse, und Polymerisation-fokussierten Laser, vorzugsweise optisches Härten, biologisches Wachsen, und andere Verfahren zur Materialkonstruktion innerhalb eines vorgegebenen Hohlvolumens ein. Für Netzwerke kleinerer Abmessung können Kristallisation, Keimpolymerisation, Lithographie oder andere Techniken zur bevorzugten Materialabscheidung verwendet werden, wie Elektrophorese, Phasenkernbildung oder andere Verfahren zur Herstellung einer Schablone für anschließende Materialselbstanordnung.

Die Polierelemente 204 und 208 und Grundschicht 240 von Mikrostruktur 200 können aus einem beliebigen geeigneten Material hergestellt werden, wie Polycarbonate, Polysulfone, Nylons, Polyether, Polyester, Polystyrole, Acrylpolymere, Polymethylmethacrylate, Polyvinylchloride, Polyvinylfluoride, Polyethylene, Polypropylene, Polybutadiene, Polyethylenimine, Polyurethane, Polyethersulfone, Polyamide, Polyetherimide, Polyketone, Epoxide, Silikone, Copolymere davon (wie Polyether-Poly-ester-Copolymere) und Gemische davon.

Polierelemente 204 und 208 und Grundschicht 240 können ebenfalls aus einem nichtpolymeren Material, wie Keramik, Glas, Metall, Stein, Holz oder der Festphase eines einfachen Materials, wie Eis, gefertigt sein. Polierelemente 204 und 208 und Grundschicht 240 können ebenfalls aus einem Verbund von einem Polymer mit einem oder mehreren nichtpolymeren Material/Materialien gefertigt sein.

Im Allgemeinen ist die Wahl des Materials für Polierelemente 204 und 208 und Grundschicht 240 durch ihre Eignung zum Polieren eines Gegenstands, hergestellt aus einem bestimmten Material in gewünschter Weise, begrenzt. In ähnlicher Weise kann Subkissen 250 aus einem beliebigen geeigneten Material, wie Materialien, die vorstehend für Polierelemente 204 und 208 und Grundschicht 240 genannt wurden, hergestellt werden. Polierkissen 104 kann gegebenenfalls einen Befestiger zum Befestigen des Kissens an einer Platte, beispielsweise Platte 130 in 1, ein Polierer, einschließen. Das Befestigungselement kann beispielsweise eine Klebstoffschicht, wie eine Haftklebstoffschicht 245, Heißschmelzklebstoff, eine mechanische Befestigungsvorrichtung, wie ein Haken oder eine Schlaufe, Teil einer Haken- und Schlaufenbefestigung, sein. Es ist auch innerhalb des Umfangs der Erfindung, eine oder mehrere faseroptische Endpunktvorrichtung(en) 270 oder ähnliche Transmissionsvorrichtungen einzubauen, die einen Leerraum oder mehrere Leerräume von Poliertextur 200 einnehmen.

Mit Bezug auf 3 wird eine zweite Ausführungsform des Polierkissens 204 in 1 gemäß der vorliegenden Erfindung im Hinblick auf eine alternative Flächenpoliertextur 300 beschrieben – eine Seitenquerschnittsansicht von 3 würde dasselbe asymmetrische Muster von miteinander verbundenen, netzförmig ausgelegten Einheitszellen innerhalb der Polierschicht 302 aufweisen. Ähnlich zu Kissen von 2A, befestigt Klebschicht 345 Basisschicht 340 an ein optionales Unterkissen 350 und schließt gegebenenfalls eine Endpunktvorrichtung 370 ein. Poliertextur 300 unterscheidet sich von Poliertextur 200 von 2A in drei Aspekten. Erstens, die Elemente 308 der Poliertextur 300 sind nicht streng vertikal, sondern sind in einer Vielzahl von Winkeln zwischen 45 und 90 Grad, hinsichtlich der Grundschicht 340, und der horizontalen Ebene angeordnet, und einige der Elemente 308 sind gekrümmt, anstatt geradlinig. Auch sind die miteinander verbindenden Elemente 304 nicht alle horizontal, sondern einige sind mit Winkeln von 0 bis 45 Grad, hinsichtlich der Grundschicht 340 und der horizontalen Ebene, angeordnet. Als solches besteht Poliertextur 300 aus Einheitszellen, aber die Zellen variieren in Form und Anzahl von Flächen. Diese Merkmale, Höhe 314 von Elementen 308, variieren gleichwohl nicht wesentlich innerhalb Poliertextur 300 zwischen der Polierschicht oder dem Polier-element 306 und der halben Höhe 315 von Poliertextur 300. Zweitens gibt es mehr Änderung in der Breite 310, Abstand 318 und Querschnittsfläche 322 unter Elementen 304 und 308, als in den entsprechenden Eigenschaftsmerkmalen von Polier-elementen 208. Drittens, der Aufschlämmungsstrom 330 durch und unter Elementen 304 und 308 strömt in unregelmäßigeren Wegen als die Strömung 230 durch Polier-elemente 208. Trotzdem bildet Poliertextur 300 die wesentlichen Eigenschaften der vorliegenden Erfindung aus, wenn Elemente 306 die Polierfläche bilden. Insbesondere die Elemente 304 und 308 verbinden sich miteinander bei Verknüpfungen 309 zur Bildung eines Netzwerks, das in drei Dimensionen untereinander verknüpft ist, zu einem zufrieden stellenden Grad, um insgesamt Steifigkeit der Poliertextur zu verleihen, während die ungestützten Enden von Elementen 308 lokale Flexibilität bereitstellen, um sich dem Werkstück anzupassen. Außerdem sind die Elemente 304 und 308 noch ausreichend schmal und breit beabstandet, um ein günstiges Ausbalancieren von Kontaktfläche und Strömungsfläche zu erlauben; das Verhältnis von mittlerem Pitch 318 von Elementen 308 zu mittlerer Breite 310 von Elementen 308 ist zumindest 2 und das Verhältnis von Höhe 314 zu mittlerer Breite 310 der Elemente 308 ist zumindest 4. Als solches kann Kontaktfläche 322 von Poliertextur 300 25 % oder größer erreichen, und der Strömungsbereich 326, obwohl unregelmäßiger als der Strömungsbereich 326 von Poliertextur 300, ist groß genug, um zu gestatten, dass Polierdebris horizontal unter den Elementen 304 und 308 transportiert wird, während noch vertikaler Abstand zwischen dieser transportierten Debris und dem Wafer bereitgestellt wird.

Die Poliertextur 300 von 3 veranschaulicht, dass die vorliegende Erfindung offene, miteinander verbundene Netzwerke umfasst, worin einzelne Elemente bei allen Winkeln, von vollständig horizontal bis vollständig vertikal, angeordnet sind. Des Weiteren umfasst die Erfindung vollständig willkürliche Anordnungen von miteinander verbundenen, schmalen Elementen, worin es keine deutlich wiederholende Größe oder Form zu den Leerräumen gibt, oder wo Elemente stark gekrümmt, verzweigt oder miteinander verwirrt sind. Übliche Abbildungen, die, wie Polierkissenmikrostrukturen, in den Umfang der Erfindung fallen würden, sind Brückenabstützungen, Stiftmodelle von Makromolekülen und miteinander verbundene menschliche Nervenzellen. In jedem Fall muss die Struktur dieselben kritischen Merkmale besitzen, nämlich, dass ausreichend miteinander stattfindende Verbindung in drei Dimensionen vorliegt, um das Gesamtnetzwerk zu versteifen, dass ein Verschleiß des Netzwerks in einer horizontalen Ebene von der oberen Fläche schlanke Elemente erzeugt, mit örtlich ungestützten Enden, die ein Anschmiegen mit einem Werkstück über einen kurzen Längenabstand bereitstellen, und dass der offene Leerraum und das Verhältnis von Länge zu Breite der Elemente mit den vorstehend angegebenen geometrischen Grenzen übereinstimmt.

Eine zusätzliche Ausführungsform der Erfindung wird in 4 gezeigt und besteht aus Polierschicht 402 mit einem regelmäßig-beabstandeten miteinander verbundenen tetraedrischen Gitter. Alle Elemente 404 und 408, die bei Verknüpfungen 409 zusammengefügt sind, sind identisch in Länge und Breite dargestellt, obwohl dies nicht unbedingt sein muss. Wie in der Ausführungsform gezeigt, ist die Einheitszelle ein regelmäßiges Tetraeder, worin jede (von vier) Fläche ein gleichseitiges Dreieck ist, die Seite davon ist der Abstand 418 von dem Netzwerk, und durchgehende Elemente mit einer Breite 410 laufen entlang nur der vier Kanten der Raumeinheit, wobei sie die Mitte von jeder dreieckigen Fläche und von der Raumeinheit als völlig leer hinterlassen. Aufgrund der Symmetrie des tetraedrischen Gitters würde eine Seitenquerschnitts- und Draufsicht von 4 dasselbe netzförmige Muster bilden. Diese Poliertextur liefert die höchstmögliche Steifigkeit, weil dreieckig facettierte Polyeder nichtverformbar sind. Wenn die Struktur verschleißt, werden freie Enden an Elementen 408 gebildet, die lokale Verformbarkeit und Anschmiegung an das Werkstück bereitstellen. In der in 4 dargestellten Ausführungsform ist das tetraedrische Netzwerk als eine etwas keilförmig geformte Grundschicht 440 aufgebaut, sodass keine Ebenen des Netzwerks exakt parallel zu der Kontaktebene mit dem Wafer angeordnet sind. Bei einem gegebenen Zeitpunkt werden nur eine Untermenge von Elementen 406 zusammen mit ihren längsten Abmessungen verschlissen, während das Meiste der Kontaktfläche durch die kleineren Querschnittsflächen 422 von Elementen, die über ihre kürzeren Abmessungen verschlissen werden, bereitgestellt wird. Dies liefert das Merkmal, dass die Kontaktfläche im Wesentlichen unveränderlich über der Höhe 414 zwischen der Polierschicht oder dem Polierelement 406 und der halben Höhe 415 von der Poliertextur 400 verbleibt. Über die keilförmige Grundschicht 440 variiert die mittlere Fläche 426 für Aufschlämmungsstrom 430 etwas. Um diese Variation klein zu halten, wird in der Praxis die Grundschicht 440 so abgestuft, dass eine sich wiederholende Reihe von keilförmigen Abschnitten das Netzwerk trägt. Die in 4 dargestellte Struktur ist etwa eine wiederholende Einheit. Ähnlich zu dem Kissen von 2A befestigt Klebstoffschicht 445 Grundschicht 440 an dem Unterkissen 450 und schließt gegebenenfalls Endpunktvorrichtung 470 ein.

Die Erfindung liefert den Vorteil der Entkupplung von Kontaktmechanik von Fluidmechanik. Insbesondere erlaubt sie wirksam Fluidstrom innerhalb des Kissens, um Polierdebris einfach zu entfernen. Außerdem erlaubt sie Einstellen der Steifigkeit von Polierelementen, Höhe und Abstand zu Kontrollkontaktmechanik mit einem Substrat. Außerdem erlaubt die Form der Polierelemente Verminderung oder Beseitigung von Konditionierung für eine erhöhte Standzeit des Polierkissens. Schließlich erlaubt eine gleichförmige Querschnittsfläche Polieren von mehreren Substraten, wie gemusterte Wafer, mit ähnlichen Poliereigenschaften.