In der Halbleiterindustrie führt die Forderung nach immer kleineren Strukturen und steigender Ausbeute bei Halbleiter- wafern dazu, daß neben der Prozeßbeherrschung die Reduktion der Defektdichte auf den Wafern einen zunehmenden Einfluß ge- winnt. Im Verlaufe eines Strukturierungs-und Bearbeitungs- prozesses einer Halbleiteroberfläche kann vorgesehen sein, daß bestimmte Materialien durch ein Polierpad, beispielsweise ein Poliertuch durch chemisch-mechanisches Polieren oder der- gleichen abgetragen werden. Bekannte Einrichtungen hierfür sind beispielsweise die sogenannte IPEC/Westech 472, welche eine Einrichtung speziell zum chemisch-mechanischen Polieren von Silizium-Wafern ist. Der mit dieser Einrichtung durchge- führte Polierprozeß ist ein Einzelscheibenprozeß, bei welchem die Produktseite des Wafers chemisch-mechanisch poliert wird.

Der bei diesem Polierprozeß auftretende Materialabrieb wird jedoch in dem Polierpad abgelagert. Diese Ablagerungen können sich beim Polieren nachfolgender Wafer negativ auswirken, beispielsweise indem sich auf der Oberfläche dieser Wafer Kratzer bilden. Das Problem stellt sich besonders bei Cu- Prozessen, da eine Kontamination eines nachfolgend polierten Siliziumwafers zum Ausfall von Bauelementen auf diesem Sili- ziumwafer führen kann.

Um eine Kontamination nachfolgender Wafer durch Abrieb vorher polierter Wafer zu verringern und um die Belastung des

Polierpads mit Abrieb zu begrenzen, wird das Polierpad bisher sehr oft ausgewechselt. Dies ist jedoch generell von Nach- teil, da die dadurch verursachten Kosten und Umrüstzeiten die Leistungsfähigkeit des Polierprozesses in beträchtlicher Wei- se beeinflussen.

Es ist daher bereits vorgeschlagen worden, die bei dem Po- lierprozeß verwendeten Polierpads anschließend von dem abge- lagerten Materialabrieb sowie von Resten des beim chemisch- mechanischen Polieren verwendeten Slurry's zu reinigen. In der deutschen Patentanmeldung DE 197 37 854 A1, die hiermit in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung aufge- nommen wird, wird eine Vorrichtung zum Reinigen eines Polier- pads, beispielsweise eines Poliertuchs für das Polieren von Wafern beschrieben. Diese Vorrichtung wird im wesentlichen durch einen Verteiler zur Abgabe eines Gas-Wasser-Gemischs mit einem hohen Druck gebildet. Das Gas-Wasser-Gemisch wird zerstäubt und über Düsen, die an der Ausgangsseite des Ver- teilers angeordnet sind, auf das zu reinigende Polierpad ab- gesprüht. Weiterhin ist eine Abstrahldüse zum Abstrahlen ei- nes gerichteten Wasserstrahls auf das zu reinigende Polierpad vorgesehen. Der gerichtete Wasserstrahl tritt ebenfalls mit einem hohen Druck aus der Abstrahldüse aus. Mit dieser Reini- gungsvorrichtung ist zwar im Prinzip eine gründliche Reini- gung der Oberfläche des Polierpads möglich. Es hat sich je- doch gezeigt, daß der Reinigungsprozeß ineffektiv ist, da insbesondere in dem Polierpad festgesetzte Materialpartikel nur unter einem relativ hohen Verbrauch des Gas-Wasser- Gemischs entfernt werden können.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Reini- gungsvorrichtung und ein entsprechendes Verfahren zur Reini- gung von Polierpads, insbesondere Poliertüchern, anzugeben, durch welche eine ebenso gründliche wie effektive Reinigung der Oberfläche der Polierpads ermöglicht werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Pa- tentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Reini- gungsvorrichtung und des Reinigungsverfahrens sind in den entsprechenden Unteransprüchen angegeben.

Der vorliegenden Erfindung liegt der wesentliche Gedanke zu- grunde, daß zum Reinigen der Polierpads im wesentlichen zwei Reinigungssysteme verwendet werden, bei welchen ein erstes Reinigungssystem eine Vor-oder Grobreinigung der Oberfläche des Polierpads vornimmt, und ein zweites Reinigungssystem ei- ne Nachreinigung der Oberfläche vornimmt. Dabei weist das er- ste Reinigungssystem im wesentlichen eine rotierende Schleif- scheibe auf, durch die die Oberfläche des Polierpads abge- schliffen wird. Das zweite Reinigungssystem besteht dagegen im wesentlichen aus dem an sich im Stand der Technik bekann- ten, und in der oben genannten Druckschrift DE 197 37 854 AI beschriebenen Verteiler zur Abgabe eines Gas-Wasser-Gemischs auf die Oberfläche des Polierpads.

Ein entsprechendes Reinigungsverfahren der Oberfläche des Po- lierpads kann so erfolgen, daß in einem ersten Reinigungs- schritt zuerst die gesamte Oberfläche des Polierpads abge- schliffen wird, und anschließend in einem zweiten Reinigungs- schritt die Oberfläche mit dem Gas-Wasser-Gemisch unter hohem Druck beaufschlagt wird. Gegebenenfalls können beide Reini- gungsschritte mehrmals im Wechsel nacheinander durchgeführt werden.

In einer vorteilhaften Ausführungsart des Reinigugsverfahrens werden jedoch beide Reinigungsschritte gleichzeitig ausge- führt, wobei gleichzeitig verschiedene Abschnitte der Ober- fläche entweder abgeschliffen oder mit dem Gas-Wasser-Gemisch beaufschlagt werden, und das Polierpad in eine Drehbewegung um eine Hauptachse versetzt wird, so daß im wesentlichen je- der Abschnitt der Oberfläche mindestens einmal beiden Reini- gungsschritten unterzogen wird.

Die Reinigungsvorrichtung ist vorzugsweise zu diesem Zweck so ausgebildet, daß das zu reinigende Polierpad derart posi- tionierbar ist, daß die zu reinigende Oberfläche des Polier- pads der Schleifscheibe und der Austrittsseite des Gas- Wasser-Gemischs aus dem Verteiler zugewandt ist, und Schleif- scheibe und Verteiler jeweils an Haltearmen derart be- festigt sind, daß sie verschiedenen Abschnitten der Oberflä- che des Polierpads gegenüber stehen, und das Polierpad um ei- ne Hauptachse drehbar gelagert ist. Dabei kann mindestens ei- ner der Haltearme für die Schleifscheibe und den Verteiler verschwenkbar angeordnet sein. An dem Haltearm der Schleif- scheibe kann zusätzlich eine Sprühdüse zum Abspülen von durch die Schleifscheibe aus der Oberfläche des Polierpads heraus- gelösten Schleifpartikeln befestigt sein.

Die Reinigungsvorrichtung kann zusätzlich eine Flüssigkeits- düse aufweisen, durch die ein weiterer Abschnitt der Oberflä- che des Polierpads mit einer Flüssigkeit, insbesondere Was- ser, beaufschlagbar ist. Dadurch kann die Oberfläche des Po- lierpads, insbesondere ein Oberflächenabschnitt, der kurz zu- vor mit dem Gas-Wasser-Gemisch beaufschlagt worden war, mit einem gerichteten Wasserstrahl aus der Flüssigkeitsdüse abge- spült werden.

Da die für die chemisch-mechanischen Polierprozesse in der Halbleiter-Prozeßtechnik verwendeten Polierpads in vielen Fällen eine kreisrunde Form im wesentlichen in der Form des Halbleiterwafers aufweisen, ist die Reinigungsvorrichtung vorzugsweise so ausgelegt, daß in ihr ein kreisrunder Polier- pad für einen Reinigungsprozeß auf einer vorzugsweise drehbar gelagerten Unterlage gelagert werden kann. In diesem Fall können dann die Schleifscheibe, der Verteiler und gegebenen- falls die Flüssigkeitsdüse an verschiedenen Umfangsabschnit- ten des kreisrunden Polierpads angeordnet sein. Die Anordnung dieser Glieder und die Drehbewegung des Polierpads sind vor- zugsweise derart, daß die Oberflächenabschnitte einer Reini- gungsbehandlung durch die Schleifscheibe unterzogen werden,

anschließend mit dem Gas-Wasser-Gemisch beaufschlagt werden und schließlich von dem gerichteten Wasserstrahl aus der Flüssigkeitsdüse abgespült werden.

Sowohl Schleifscheibe als auch Verteiler können an ihren je- weiligen Haltearmen derart befestigt sein, daß sie entlang dem Haltearm verschiebbar sind.

Der Verteiler zur Abgabe eines Gas-Wasser-Gemischs kann so ausgeführt sein, wie er in der bereits genannten Druckschrift DE 197 37 854 AI beschrieben wurde. Der Gesamtinhalt dieser Druckschrift, insbesondere jedoch die Abschnitte, die sich auf den Aufbau des Verteilers für das Gas-Wasser-Gemisch und die Bereitstellung des Gas-Wasser-Gemischs in dem Verteiler beziehen, werden hiermit in den Offenbarungsgehalt der vor- liegenden Anmeldung einbezogen. Insbesondere ist an der Ein- gangsseite des Verteilers eine Gaszuleitung und eine Wasser- zuleitung angeordnet. Durch die Wasser-und die Gaszuleitung werden die einzelnen Komponenten des Gas-Wasser-Gemischs aus verschiedenen Quellen in den Verteiler eingespeist. An einer Ausgangsseite des Verteilers ist eine Vielzahl von Düsen aus- gebildet, durch die das Gas-Wasser-Gemisch nach außen abgege- ben, bzw. zerstäubt wird.

Durch die erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung und das ent- sprechende Reinigungsverfahren können auf dem Polierpad be- findliche Abriebspartikel somit auf gleichzeitig gründliche und effektive Weise von dem Polierpad entfernt werden.

Gleichzeitig wird die Gefahr einer Kontamination nachfolgend zu bearbeitender Wafer durch Abrieb zuvor polierter Wafer stark reduziert. Dadurch daß zunächst bei jedem zu reinigen- den Oberflächenabschnitt eine Vorreinigung mittels Abschlei- fen durch die Schleifscheibe durchgeführt wird und erst an- schließend eine Nachreinigung mittels des Verteilers erfolgt, kann der gesamte Reinigungsprozeß sehr effizient ausgeführt werden und der Verbrauch des Gas-Wasser-Gemischs für den Ver- teiler kann reduziert werden.

Im folgenden wird ein einziges Ausführungsbeispiel der erfin- dungsgemäßen Reinigungsvorrichtung anhand der Zeichnungsfigu- ren näher erläutert. Es zeigen : Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung in einer schematischen Quer- schnittsansicht ; Fig. 2 eine Draufsicht auf die Reinigungsvorrichtung gemäß Fig. 1.

In der Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel für eine erfin- dungsgemäße Reinigungsvorrichtung zum Reinigen eines auf ei- nem Poliertisch 11 angeordneten Poliertuchs 12 schematisch in einem Querschnitt dargestellt. Fig. 2 zeigt die Reinigungs- vorrichtung in einer Draufsicht, wobei die einzelnen Reini- gungselemente in ihrer relativen Anordnung zueinander und zu der Oberfläche des zu reinigenden Poliertuchs 12 dargestellt sind.

Die Reinigungsvorrichtung besteht im wesentlichen aus einem ersten Reinigungssystem 5 für eine Vorreinigung der Oberflä- che des Polierpads 12 und einem zweiten Reinigungssystem 2 für die Durchführung einer Nachreinigung. Das erste Reini- gungssystem 5 weist eine kreisförmige Schleifscheibe 50 auf, die während des Reinigungsvorgangs in eine Drehbewegung ver- setzt wird. Die Schleifscheibe 50 ist auf einem schwenkbaren Haltearm 51 befestigt und ist entlang des Haltearms 51 ver- schiebbar (s. Fig. 2). Zu Beginn eines Reinigungsvorgangs mit dem ersten Reinigungssystem 5 wird der Haltearm 51 einge- schwenkt, so daß die Schleifscheibe 50 oberhalb der Oberflä- che des Polierpads 12 positioniert ist, worauf die Schleif- scheibe 50 mit einem definierten Druck auf das Polierpad 12 aufgesetzt wird. Die Schleifscheibe 50 ist eine kreisrunde Scheibe, die mit einer speziellen rauhen diamantbeschichteten Oberfläche versehen ist und durch ihre Drehbewegung die Ober- fläche des Polierpads 12 aufrauht. Zusätzlich ist an dem Hal-

tearm 51 eine Sprühdüse 52 befestigt, welche die durch die Schleifscheibe 50 herausgelösten Schleifpartikel, die durch das Aufrauhen aus dem Polierpad 12 gelockert werden, mit ei- nem Flüssigkeitsstrahl 52A von der Oberfläche spült.

Das zweite Reinigungssystem 2 besteht im wesentlichen aus ei- nem Verteiler 20, welcher an einem Haltearm 25 befestigt ist.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Haltearm 25 unbeweglich angeordnet. Es kann jedoch ebenso vorgesehen sein, daß auch der Haltearm 25 des zweiten Reinigungssystems 2 schwenkbar ist. Der Verteiler 20 weist an seiner Ausgangs- seite 22 eine Vielzahl von Düsen 23 auf. An der Eingangsseite 21 des Verteilers 20 ist eine Gaszuleitung 40 und eine Was- serzuleitung 41 angeordnet. Die Gaszuleitung 40 ist mit einer Stickstoffquelle (nicht dargestellt) verbunden, während die Wasserzuleitung 41 mit einer Wasserquelle (nicht dargestellt) verbunden ist. Die Durchflußraten in den Leitungen 40,41 können über entsprechende Ventile 42,43 beispielsweise hand- betätigte Ventile eingestellt werden. Zur Erzeugung eines ge- eigneten Drucks in der Gaszuleitung 40 und der Wasserzulei- tung 41 ist eine Druckluftquelle oder eine andere Inertgas- quelle (nicht dargestellt) vorgesehen, die über eine Druck- luftansteuerung 44 und insbesondere über eine Druckluftan- steuerung 44a und ein Ventil 45 mit der Wasserzuleitung 41 und eine Druckluftansteuerung 44b und ein Ventil 46 mit der Gaszuleitung 40 verbunden ist.

In dem Verteiler 20 des zweiten Reinigungssystems 2 wird de- ionisiertes Wasser unter hohem Druck mit reinstem Stickstoff vermischt und das Gas-Wasser-Gemisch durch die Düsen 23 in gerichteter Weise auf die Oberfläche des Polierpads 12 ge- sprüht. Dabei wird über eine entsprechende Stellung der Ven- tile 42 und 43 ein definierter Stickstoffzufluß in der Gaszu- leitung 40 und ein definierter Wasserzufluß an deionisiertem Wasser in der Wasserzuleitung 41 eingestellt. Die in den Lei- tungen 40 und 41 befindlichen Komponenten werden über die Druckluftansteuerung 44,44a, 44b und eine entsprechende

Stellung der Ventile 45,46 mit Druckluft beaufschlagt, so daß die Komponenten beim Eintritt in den Verteiler 20 jeweils beispielsweise einen Druck von 413,7 kPa (60 psi) aufweisen.

Nach Eintritt in den Verteiler 20 in dessen Eingangsseite 21 werden die Komponenten zu dem Gas-Wasser-Gemisch beispiels- weise bei dem genannten Druck vermischt. Danach wird das Ge- misch durch die Flachdüsen 23 auf das zu reinigende Polier- tuch 12 gesprüht. Durch die Zerstäubung des deionisierten Wassers und des Stickstoffs kurz vor dem Austritt aus den Sprühdüsen 23 werden kleinste hochwirksame Tropfen erzeugt, deren hohe kinetische Energie zum Lockern und Herausschlagen festgesetzter Partikel aus dem Poliertuch 12 führt.

Weiterhin weist die Reinigungsvorrichtung eine Abstrahldüse 30 auf, aus der ein gerichteter Wasserstrahl 30A in einem flachen Winkel von weniger als 45° auf das Poliertuch 12 ge- richtet wird. Der gerichtete Wasserstrahl 30A weist ebenfalls einen erhöhten Druck auf. Mit Hilfe des gerichteten Wasser- strahls 30A können die von dem Verteiler 20 gelösten Partikel von der Oberfläche des Polierpads 12 gespült werden. Dies hat den Vorteil, daß eine Reinigung ohne Beschädigung der sehr empfindlichen Polierpad-Oberfläche erfolgt.

Um beispielsweise Rückstände eines CMP-Prozesses auf dem Po- lierpad 12 möglichst effektiv zu beseitigen, können die bei- den Reinigungssysteme 2 und 5 parallel eingesetzt werden. Da- bei wird zunächst durch die Schleifscheibe 50 eine intensive Vorreinigung ausgeführt. Ein zweiter intensiver Reinigungs- schritt wird dann durch den Verteiler 20 ausgeführt. Zu die- sem Zweck wird das Polierpad 12, das auf dem drehbaren Po- liertisch 11 angeordnet ist, in eine Drehbewegung entgegen dem Uhrzeigersinn versetzt (s. Fig. 2,12a). Der Verteiler 20 wurde so konstruiert, daß die Sprühfläche über eine Länge von 130mm das sich drehende Polierpad 12 reinigt. Die Drehrich- tung des Poliertisches 11 ist an die Anordnung der Reinigung- selemente, d. h. der Schleifscheibe 50, des Verteilers 12 und der Abstrahldüse 30 angepaßt. Ein von der Schleifscheibe 50

gereinigter Abschnitt wird durch die Drehbewegung bedingt un- ter der Abstrahlfläche des Verteilers 20 hindurchgeführt, bei der der zweite Reinigungsschritt erfolgt, worauf anschließend die gelösten Partikel durch den Wasserstrahl BOA der Ab- strahldüse 30 von der Oberfläche des Polierpads 12 gespült werden.

In einer alternativen Ausführungsform kann auch vorgesehen sein, daß der Haltearm 25 des zweiten Reinigungssytems eben- falls schwenkbar ist und anfänglich in einer ausgeschwenkten Position ist. Die beiden Reinigungsschritte können separat durchgeführt werden, wobei zuerst in einem ersten Reinigungs- schritt im wesentlichen die gesamte Oberfläche des Polierpads 12 durch die an dem eingeschwenkten Haltearm 51 befestigte Schleifscheibe 50 abgeschliffen wird. Nach Durchführen des ersten Reinigungsschritts kann dann der Haltearm 51 des er- sten Reinigungssytems weggeschwenkt und der Haltearm 25 des zweiten Reinigungssytems eingeschwenkt werden, worauf an- schließend im wesentlichen die gesamte Oberfläche einem zwei- ten Reinigungsschritt durch Beaufschlagen der Oberfläche mit dem Gas-Wasser-Gemisch aus dem Verteiler 20 gereinigt wird.