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(11) | EP 1 009 589 B1 |
| (12) | EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
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VERSORGUNGSSYSTEM FÜR CHEMIKALIEN UND DESSEN VERWENDUNG CHEMICALS SUPPLY SYSTEM AND ITS USE SYSTEME D'ALIMENTATION EN SUBSTANCES CHIMIQUES ET SON UTILISATION |
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| Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Versorgungssystem für Chemikalien, das die Herstellung von feststoffhaltigen Suspensionen, welche u. a. zum Polieren von Wafern oder in der Halbleiterfertigung benötigt werden, direkt am Ort der Verwendung ermöglicht.
[0002] Ein solches System ist z.B. aus des US-A-5 346 302 bekannt. Diese Schrift offenbart ein Versorgungssystem für Chemikalien während des chemisch-mechanischen Polierens, bestehend aus
- miteinander verbundenen Vorrats- und Arbeitstanks, welche gegebenenfalls mit Rührern oder anderen Vorrichtungen zur homogenen Vermischung versehen sind,
- mit Ventilen versehenen Rohrleitungen, welche in Richtung der Vorratstanks fallend verlegt sind und eine Beförderung der Chemikalien oder deren Gemische durch Wirkung der Schwerkraft erlauben, und welche mit Druck beaufschlagt werden können,
- einem System zur Versorgung mit hochreinem Wasser.
[0003] Typische Halbleiterschaltungen sind üblicherweise aufgebaut, indem als Substrat Silizium oder Galliumarsenid verwendet wird, worauf eine Vielzahl von integrierten Schaltungen aufgebracht sind. Die verschiedenen Schichten, aus denen diese integrierten Schaltungen aufgebaut sind, sind entweder leitend, isolierend oder besitzen Halbleitereigenschaften. Um solch eine Halbleiterstruktur aufzubauen, ist es unerläßlich, daß der verwendete Wafer eine absolut ebene Oberfläche aufweist. Daher ist es häufig notwendig, die Oberfläche oder einen Teil der Oberfläche eines Wafers zu polieren.
[0004] Weiterentwicklungen in der Halbleitertechnologie haben zu immer größeren Integrationstiefen und einer fortschreitenden Miniaturisierung, verbunden mit immer kleiner werdenden Halbleiterstrukturen, geführt, wodurch immer höhere Anforderungen an die Fertigungsmethoden gestellt werden. Beispielsweise ist es notwendig bei solchen Halbleiterelementen, dünne Leiterbahnen oder ähnliche Strukturen auf vorab gebildeten Strukturen zu bilden. Probleme bereitet dabei, daß die Oberfläche der vorher gebildeten Strukturen häufig unregelmäßig ist. Um in der folgenden photolithographischen Behandlung ein zufriedenstellendes Ergebnis erzielen zu können, ist daher eine Planarisierung der Oberfläche notwendig.
[0005] Daher sind die Methoden und Mittel, mit denen die wiederholt notwendige Planarisierung durchgeführt wird, ein zentrales Thema in der Halbleiterherstellung. In der Fachsprache wird dieser Vorgang unter dem Begriff des chemisch-mechanischen Polierens verstanden. Demgemäß sind daher bei diesem Verfahrensschritt sowohl die eingesetzten technischen Vorrichtungen als auch die verwendeten chemischen Komponenten, woraus die Formulierungen der eingesetzten Poliersuspensionen zusammengesetzt sind, aber auch die Versorgungssysteme, mit deren Hilfe letztere während des Polierens zur Verfügung gestellt werden, von großem Interesse.
[0006] Im allgemeinen erfolgt das chemisch-mechanische Polieren (CMP), indem der Wafer unter gleichmäßigem Druck mit einem Polierkissen, welches gleichmäßig mit einer Poliersuspension getränkt ist, unter Drehung bewegt wird.
[0007] Im Rahmen der Halbleiterherstellung werden ebenfalls in zunehmendem Maße chemisch-mechanische Polierschritte eingesetzt. Sie dienen dazu, Siliziumdioxid-Schichten, Metallisierungsbahnen oder andere Oberflächenstrukturen auf Wafern zu planarisieren. In diesem Zusammenhang werden spezielle CMP-Slurries, das heißt abrasive, flüssige Medien, eingesetzt. diese Medien müssen mit Versorgungssystemen für Chemikalien zusammengeführt werden. Besonders wichtig ist, daß durch diese Versorgungssysteme am "point of use" kontinuierlich Suspensionen mit immer gleichbleibenden Eigenschaften zur Verfügung gestellt werden können, d. h. insbesondere auch mit einer immer gleichbleibenden Konzentration an Feststoffteilchen und einer gleichbleibenden, durchschnittlichen Verteilung der Partikeldurchmesser. Letzteres ist von besonderer Bedeutung, da hiervon gleichmäßige Polierergebnisse abhängig sind.
[0008] Entsprechende bisher dem Fachmann bekannte Systeme erfüllen die technischen Anforderungen nicht oder nur in begrenztem Maße.
[0009] Ein besonderes Problem stellt sich durch die starke Sedimentation in einigen feststoffhaltigen Suspensionen gegebenenfalls während der Lagerung, insbesondere aber auch in den Rohrleitungen, welche an den Ort des Verbrauchs führen, so daß sich erhebliche Probleme für den Transport, Einsatz von Rohstoffen und der fertigen Suspensionen im Versorgungssystem ergeben können.
[0010] Die Erfindung ist in Anspruch 1 definert. Die abhängigen Ansprüche 2-11 beziehen sich auf bevorzugte Ausführungsformen und ihre Verwendung.
[0011] Die fallende Verlegung der Rohrleitungen erlaubt es, im Fall von Störungen, wie beispielsweise bei Ausfällen von Pumpen oder mangelnder Fließgeschwindigkeit in den Rohrleitungen, Chemikalien oder deren Gemische durch Wirkung der Schwerkraft in Vorratstanks zurück zu befördern. Gegebenenfalls können die Chemikalien oder deren Gemische durch Druckluftbeaufschlagung in Vorratstanks zurück befördert werden können.
[0012] Zur Vermeidung von Kontaminationen während des Arbeitsprozesses kann das System mit Druck beaufschlagt werden, insbesondere mit einem leichten Überdruck von etwa 0,3 bis 5 bar.
[0013] Vorzugsweise sind alle mit den verwendeten Chemikalien in Berührung kommenden Komponenten des Systems aus Materialien hergestellt, die gegenüber sowohl stark sauren als auch stark basischen, oxidierenden Medien inert sind. Vorzugsweise sind diese Komponenten aus chemikalienresistenten Materialien, ausgewählt aus der Gruppe der vollständig, teilweise oder nicht fluorierten polymeren Kohlenwasserstoffe hergestellt. Die Auswahl der verwendeten Materialien erfolgt mit der Bedingung, daß verwendete hochreine Chemikalien keinen Qualitätseinbußen durch Abrieb oder Ablösung von unerwünschten Partikeln erleiden dürfen.
[0014] Insbesondere kann dieses Versorgungssystems zur Herstellung von Suspensionen für chemisch-mechanisches Polieren verwendet werden.
[0015] In einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist es insbesondere zur direkten Versorgung mit Suspensionen für chemisch-mechanisches Polieren am Ort der Verwendung geeignet, vorzugsweise zur Herstellung von Suspensionen für chemisch-mechanisches Polieren, welche zur Herstellung von Wafern oder von Halbleiterschaltungen benötigt werden.
[0016] Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Verfahren zum Betrieb des Versorgungssystems wonach,
a) eine oder mehrere dosierte Feststoffmengen in einem oder mehreren Zwischenbehältern vorgelegt werden, welche
b) unter Vermischung durch Zugabe einer oder mehrerer Flüssigkeiten in eine pastöse oder flüssige Form überführt werden, und
c) in einen oder mehrere Vorrats- oder Arbeitstanks gegeben werden, in dem oder in denen gegebenenfalls bereits weitere im Arbeitsprozess notwendige Chemikalien vorgelegt sind.
a) miteinander verbundenen Vorrats- und Arbeitstanks, welche gegebenenfalls mit Rührem oder anderen Vorrichtungen zur homogenen Vermischung versehen sind und bei Bedarf mit Druck beaufschlagt werden können,
b) mit Ventilen versehenen Rohrleitungen, welche in Richtung der Vorratstanks fallend verlegt sind und eine Beförderung der Chemikalien oder deren Gemische durch Wirkung der Schwerkraft erlauben, und welche mit Druck beaufschlagt werden können,
c) einer Druckluftversorgung, geeignet für hochreine Chemikalien, sowie
d) gegebenenfalls einem System zur Versorgung mit hochreinem Wasser.
a) eine oder mehrere dosierte Feststoffmengen in einem oder mehreren Zwischenbehälter vorgelegt werden, weiche
b) unter Vermischung durch Zugabe einer oder mehrerer Flüssigkeiten in eine pastöse oder flüssige Form überführt werden, und
c) in einen oder mehrere Vorrats- oder Arbeitstanks gegeben werden, in dem oder in denen gegebenenfalls bereits weitere im Arbeitsprozess notwendige Chemikalien vorgelegt sind.
a) storage and working tanks which are connected to one another and which, if required, are provided with stirrers or other apparatuses for homogeneous mixing and, if required, can be subjected to pressure,
b) by pipelines which are provided with valves, are laid in a descending manner in the direction of the storage tanks and make it possible to convey chemicals or mixtures thereof by the action of gravity, and can be subjected to pressure,
c) a compressed air supply suitable for highly pure chemicals and
d) if required, a system for supplying highly pure water.
a) one or more metered amounts of solid are taken in one or more intermediate containers and
b) are converted into a pasty or liquid form with mixing, by adding one or more liquids, and
c) are introduced into one or more storage or working tanks in which, if required, further chemicals required in the operation have already been placed.
a) des réservoirs et cuves de travail, reliés les uns aux autres, qui sont éventuellement pourvus d'agitateurs ou d'autres appareillages pour assurer un mélange homogène, et auxquels on peut éventuellement appliquer une pression,
b) des canalisations pourvues de vannes, qui sont disposées selon une inclinaison descendante dans la direction des réservoirs, et autorisent un refoulement des produits chimiques ou de leurs mélanges sous l'action de la force de gravité, et auxquelles on peut appliquer une pression,
c) une alimentation en air comprimé, convenant à des produits chimiques de haute pureté, et
d) éventuellement un système d'alimentation d'eau très pure.
a) on place dans un ou plusieurs récipients intermédiaires une ou plusieurs quantités dosées de matières solides,
b) qui, par mélange, et par addition d'un ou plusieurs liquides, sont converties en une forme pâteuse ou liquide, et
c) sont placées dans un ou plusieurs réservoirs ou cuves de travail, dans lequel ou dans lesquels on a éventuellement déjà placé d'autres produits chimiques nécessaires aux opérations.