JP2001512057A - 半導体ウエハーの研磨 - Google Patents

半導体ウエハーの研磨

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JP2001512057A JP2000504977A JP2000504977A JP2001512057A JP 2001512057 A JP2001512057 A JP 2001512057A JP 2000504977 A JP2000504977 A JP 2000504977A JP 2000504977 A JP2000504977 A JP 2000504977A JP 2001512057 A JP2001512057 A JP 2001512057A
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ダドビッツ，ウォールター
ロンバード，ブライアン
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Abstract

(57)【要約】 ベルト式研磨機械のための継ぎ目なし研磨面を備えた、統合された無端ベルトは、支持ファブリックと、研磨面として作用する重合体層から構成される。重合体層は、代表的なものとしては、多孔質であり、且つ一般に機械方向に走行する排出溝を備えて形成されている。支持ファブリックは、織成または不織の材料、または方向が定められた補強ヤーンを備えたメンブランから構成することが出来る。さらなる形態では、重合体層を保持する織成または不織の層を支持する、螺旋リンク型ファブリックから構成される。ベルトは、おのおの組成、構造および方向付けが異なるか同一の、多層の重合体およびファブリックを有することが出来る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、シリコンまたは半導体のウエハーを研磨するための装置に関する。 発明の背景 シリコンウエハーは、超小型電子技術用半導体を製造する前駆体として製造さ
れる。ウエハーは、代表的なものとしては直径が２０−３０ｃｍの薄型デイスク
を製造するために、主要な面に対して平行に、スレートの裂け目に類似した形で
円筒形のシリコン結晶から剥ぎ取られる。その結果として生ずるウエハーは、集
積素子半導体デバイスを形成するために、標準的なリトグラフおよびエッチング
技術によって、完全に水平且つ平坦な面を付与するために研磨する必要がある。
代表的なものとして、２０ｃｍの直径のウエハーは、約４０個のマイクロプロセ
ッサー素子（チップ）を生成する。
【０００２】 ますます小さな、そしてますます複雑な超小型回路を製造するために、この様
にして設計される集積半導体素子の寸法はますます減少しており、且つまた、例
えばリトグラフィによってシリコン表面に被覆される層の数は増加している。現
在の半導体は、代表的なものは３層または４層の金属層をを組み入れているが、
将来の設計は、５層またはそれ以上の層を組み入れることが予想されている。電
気回路の寸法の減少と、被覆される層の数の増加は、シリコンおよび半導体ウエ
ハーの平滑さと平坦さに対してますます厳しい要求をもたらすものである。何故
ならば、不均一な表面は、不完全さと欠陥をもたらす結果となり、導体が狭めら
れている個所で予期せざる抵抗と、また堆積された導体層に破損が生ずる箇所の
非伝導ギャップをもたらし、そしてまた絶縁バリヤーが破れた箇所では予期せざ
る短絡をもたらし、これが回路の計画通りの作動を干渉し、或いはこれを害する
からである。
【０００３】 現在使用されている標準的なウエハー研磨技術は、例えば１０枚のウエハーの
被膜またはカセットから、１枚のウエハーを、ロボットアームを使用して取り除
き、そして大きなターンテーブル上に取り付けられた回転する平坦研磨パッド上
の所定の位置にウエハーを移動させることである。研磨パッドは、通常はポリウ
レタンフォーム製であり、研磨スラリーは通常パッドの表面に被覆され、そして
ウエハーは、回転するパッドとスラリーによって研磨されながら、上方の圧板に
よって所定の位置に保持される。これは、レンズ、鏡、およびそのたの光学コン
ポーネントを研磨するために使用される光学研磨技術の応用である。研磨が完了
すると、ロボットアームがウエハーを取り除き、そして場合によってはこれをリ
トグラフによる溶着およびエッチング段階のための、他の作業ステーションに移
送する。
【０００４】 これと著しく異なるやり方は、いわゆるオントラック社によって開発されたい
わゆる直線平面化技術（ＬＰＴ）であって、ここでは、回転する平坦なターンテ
ーブルの形態の研磨工具の代わりに、無端の走行ベルトがウエハーを研磨するた
めに使用される。この方法において使用されるベルトは、欧州特許出願公開第０
６９６４９５号公報に記載されており、在来の平坦なポリウレタン製の研磨パッ
ドを接着剤によって取りつけた薄鋼鈑またはその他の高張力材料から構成されて
いる。この二体配置の主要な問題には、研磨パッドの適切な取付け、保持および
取り外しの困難が含まれる。例えば不適当な取付けは、パッドと金属ベルトとの
間に捕らえられた空気によって惹起される高い斑点または気泡をもたらすことが
あり、粗雑な固着は使用中のパッド材料の裂層をもたらし、そして不適切に設け
られたパッド表面中の継ぎ目は、ざらざらした研磨性の縁部をもたらすことがあ
り得る。適切な取付けは、時間のかかる退屈な作業であり、不適切な取付けは、
貴重なウエハー費用のかかる損傷と、工程の稼動休止時間をもたらす。二体配置
のベルトのいまひとつの問題は、支持ベルトからの金属ダストと、接着剤からの
磨耗性の粒子が発生する可能性であり、これがウエハーの表面を汚損し、且つこ
れに掻き傷を造る。
【０００５】 発明の目的 本発明の目的は、シリコンおよび半導体のウエハーを研磨するための継目なし
研磨面を備えた一体物のベルトを提供することであって、これによって、平坦な
研磨パッドが接着された２体式薄鋼鈑の使用から生ずる問題が、少なくとも実質
的に克服される。
【０００６】 発明の概要 本発明は、シリコンおよび半導体のウエハーの研磨に使用するために、少なく
とも継ぎ目なしの研磨面を形成する、適当な重合体によって被覆されまたは含浸
された、支持用の織成または不織ファブリックから構成されるベルトを特徴とす
る、研磨用工具として作用する、一体物の無端のベルトを提供するものである。
【０００７】 重合体は、ポリウレタンであることが望ましい。その代わりとして重合体は、
十分な弾力性、耐磨耗性、耐水性および耐化学薬品性のような好ましい特性を有
する、熱硬化性または熱可塑性のいずれかの重合体、共重合体、またはブレンド
とすることが出来る。使用可能な重合体の例は、ポリウレア、ポリアミド、ポリ
エステル、ポリカーボネート、ポリエーテル、ポリアクリレート、ポリメタクリ
レート、置換されたビニル重合体、ポリアクリルアミド、ポリアクリロニトリル
、ポリケトン、シリコン、飽和および不飽和重合体炭化水素、ふっ素重合体、お
よびエポクシ樹脂を含むが、これに限定されるものではない。
【０００８】 重合体は、固体とすることが出来、または多孔質または発泡性のものにするこ
とも出来る。多孔質または発泡重合体は、吹込み成形、発泡、溶解濾過、凝固作
用、または多孔質または中空の粒子またはマイクロエレメントの包含という方法
を含むが、これに限定されない、いずれかの適当な方法によって成形することが
出来る。重合体は、希望するいかなるフィラー、研磨性材料またはカプセル化材
料をも包含することが出来る。重合体は、希望するいかなる硬度でも、これを有
することが出来、或いは希望するいかなる剛性またはその他の特性を有すること
も出来る。重合体は、燒結の場合と同様に、微細粒子の高温鋳造、加熱成形、ま
たは部分的融合を含むが、これに限定されない、適当ないかなる方法によっても
成形することが出来る。また重合体は、透明、または半透明、または不透明にす
ることが出来る。
【０００９】 ファブリックは、所定の用途において研磨ベルトを適切に支持するために、適
当ないかなる組成および特性のヤーンおよびファーバーでも、これを包含する、
無端の形状に織成される基板とすることが出来る。代表的なものとして、高い引
張り強さおよび相対的に低い延びを有するヤーンは、例えばオントラック社によ
って開発されたＬＰＴ機械での使用中に、安定性と耐久性を与えるに最も適して
いる。
【００１０】 無端の形態に織られたファブリックは、継ぎ目または重ね継ぎの弱い箇所を欠
いているが、これは非常な利点である。それは、これらのベルトが、代表的な場
合としては、波や皺の形成を防止するために、極めて高い緊張のもとで作動する
からである。ファブリックは、適当な、いかなる織り模様でも有することが出来
る。
【００１１】 適当なヤーンの例は、ＫＥＶＬＡＲ、ＮＯＭＥＸ、またはＰＢＯまたはその誘
導体のようなメタまたはパラアラミド、ポリエーテルイミド、ポリイミド、ポリ
エーテルケトン、ＰＥＥＫ、（ＤＹＮＥＥＭＡまたはＳＰＥＣＴＲＡのような）
ゲルスパンＵＨＭＷポリエチレン、またはポリベンゾイミダゾール、または航空
部品を製造するためのファブリックのような高性能ファブリックにおいて普通に
使用されるその他のヤーンである。二またはそれ以上の数の、ヤーンの混合物ま
たはブレンドは、（望ましい寸法の）グラスファイバー、炭素、または金属、ま
たは玄武岩またはその他の岩石のファイバーを含むセラミックヤーン、またはこ
のような元素質または鉱物質のファイバーと、木綿、ナイロンまたはポリエステ
ルのような、天然または合成の有機質重合体の混合物のように、これまた使用す
ることが出来る。ガラス、セラミックおよび金属のファイバーは、それが重合体
によって完全に保護包囲されていて、かくて研磨されるウエハーの無傷状態また
は品質に対する脅威とならない限りで、本発明においての使用を許容することが
出来る。最も望ましいのは、その低い重量と高い強度の結果であるアラミドヤー
ンである。しかしながら、これよりも強度が低く、且つ伸張度が高いヤーンも使
用することが出来るが、これらは、ベルトの取付け張力が低いところで使用する
場合にのみ、使用可能である。
【００１２】 不織ファブリックの基板は、織成された基板の代わりに使用することが出来、
且つまた上記のヤーンまたはファイバーのいずれか一、またはいずれかのブレン
ドまたは混合物からも、形成することが出来る。一枚以上の不織基板も使用する
ことが出来るが、望ましいのは二枚以上で、これらは縦に整列させるか、或いは
他方との関連でこれを補うことが出来る。
【００１３】 ベルト基板は、実質的に共通の方向に延びる、間隔をあけられた付随的な線形
のヤーンを組み入れた不織ファブリックと、かかるヤーンを組み入れ、且つ少な
くとも部分的にこれを保護する重合体マトリクス材料とから構成することが出来
る。線形ヤーンは、出来ればベルトの走行方向に向けられることが好ましいが、
同様に、またはその代わりに機械の横方向に、すなわち、例えば英国特許出願公
開第２２０２８７３号公報に記載されているように、ベルトの横方向に向けるこ
とも出来る。実質的に機械方向に延びる、余分の補強ヤーンも備えることが出来
る。
【００１４】 基板に重合体をより一層完全に沁み込ませてある箇所では、ベルト基板は、剥
離抵抗を増大させるために、相対的に高い空間領域を有することが出来る。この
ためには、互いに噛み合う、平坦にされたヘリカルコイルによって接続された、
例えば機械交叉方向の一連のヒンジワイヤから成る、英国特許出願公開第２０５
１１５４号公報に記載されている種類の螺旋リンクベルトが、大きな空間領域を
有する織成ファブリックの一形式として、特に望ましい。この基板は、適当な重
合体で被覆されるか、または部分的または完全に含浸された、織成または不織の
ファブリックを支持することが出来る。
【００１５】 ベルトは、希望するいかなるシーケンスにおいても、いかなる数の重合体およ
びファブリックの層からも、構成することが出来る。多重の支持ファブリック層
は、同一または異なる組成、構造および方向性にすることが出来る。多重の重合
体層は、固体および多孔質の組合せと、硬質および軟質の層の組合せと、充填お
よび非充填の層の組み合わせを含む、異なる組成、構造および特性のものとする
ことが出来る。例えば、ベルトは支持ファブリック層上に、異なる硬度の二また
は三層の重合体層から構成することが出来る。上層は、硬度の高い層にすること
が出来、或いは他方において、下層を硬度の高い層にすることが出来る。上層か
または下層のいずれかを、発泡重合体から形成するか、或いは重合体層に気孔を
形成する、中空のマイクロエレメントから形成するか、またはそれを組み入れる
ことが出来る。ベルトは、少なくとも一層の部分的に融合された重合体粒子、ま
たは異なる融点を有する二またはそれ以上の熱可塑性重合体から構成することが
出来る。研磨性の粒子またはファイバーは、上層に加えることが出来る。
【００１６】 加えて、ベルトの研磨および追跡面は、ミクロまたはマクロの組織、溝または
切れ目を有することが出来る。この面は、硬質および軟質の重合体の領域を有す
ることが出来、或いは透明および不透明な材料のの領域を有することが出来、或
いは隆起した造作および下降した造作を有することが出来る。ベルトは最上面か
ら最下面へベルトを完全に貫通して延びる孔を有することが出来る。ベルトの表
面には、研磨工程中に発生した、湿ったスラリーおよび殺ぎ落とされた粒子を配
送し且つ取り除き、且つまたベルトとウエハーとの間のさらに一貫した接触のた
めに、滑走を低減するための、ベルトの走行方向に延びる溝を形成することが出
来る。スラリーは、微細なブラシまたは硬い非金属性（例えばセラミック）の尖
筆を回転させる、一または複数の高圧水ジェットの使用を含むが、これに限定さ
れない、適当ないずれかの方法を用いて取り除くことが出来る。
【００１７】 実施例の説明 図１は、シリコンおよび半導体のウエハーを研磨し且つ平坦化するための連続
式ベルト機械の線図的正面図である。液圧式または空気圧式ラム１１によって作
動可能になる圧板１０は、ロボットアーム（図示されていない）のような遠隔操
作または自動式の取扱装置よって、ウエハー１２が所定の位置に置かれた後で、
連続ベルト１３の表面上にシリコンウエハー１２を平坦に保持する。ベルト１３
は、末端ローラー１４,１５の周囲を通って、図面に矢印で示されたように駆動 される。極めて微細な等級の研磨剤を含んだ研磨用スラリーは、貯蔵容器１６か
ら供給装置１７を通じてベルトの上面に供給される。これに適した研磨用スラリ
ーの例は、アドヴァンスト・マイクロ・デバイス社による世界特許第９６/１６ ４３６号明細書において開示されている。供給装置１７は、化学的機械的研磨プ
ロセスによって研磨されるウエハー１２に遭遇する前に、ベルト上にスラリーの
望み通りの配分を行う、現行技術において知られている手段と結び付けることが
出来る。
【００１８】 研磨は、圧板１０とラム１１からの圧力の下で、ウエハー表面との強制接触の
際に、研磨されるべきウエハー１２の表面に接触する、ベルト１３の運動によっ
て行われる。本発明によれば、ベルト１３は、少なくともこれに適した重合体材
料を被覆された支持基板から形成されており、その可能な幾つかの構造は、以下
の図面において実施例によって示すとおりである。
【００１９】 図２においては、どちらかといえば、適当な樹脂で含浸され且つ補強された不
織ファイバー製の打ち延ばし綿２０が、研磨されるべきウエハーとの接触のため
に、その上部表面に、固形のポリウレタンの層２１を被覆されている。上部表面
は、研磨位置から使用済みのスラリー（研磨剤粒子、液状媒体およびウエハーの
表面から取り除かれた粒子から成る）を排出するために、平行な複数の機械方向
に走る溝２２を有するように形成されている。
【００２０】 図３には、機械方向ヤーン３１を通して織り込まれた、機械交叉方向のヤーン
３２とともに、機械方向ヤーン３１から構成される織成の基板３０が示されてい
る。ここにはあり得る最も単純な織り模様が示してあるが、当然のことながら、
さらに大きな織成基板を得るために、多層ＭＤヤーン３１を含む、さらに複雑な
織り模様も使用することが出来る。織成基板３０の多重の層も、希望があれば、
バインダーまたは樹脂で被覆し、或いは含浸することが出来る。ヤーン３２は機
械交叉方向に延びているが、これに織り込まれたヤーン３１は、機械方向に延び
ている。基板３０は、その上部研磨面に、ポリウレタンの層３３が被覆されてい
る。これが、むしろ織成基板中に侵入して、基板を完全に含浸することが出来、
図面には明確に示されていないが、支持ファブリックをすべての側部および縁部
において保護するのである。
【００２１】 図４においては、不織基板４０は、例えば機械方向に延び、重合体材料マトリ
クス４２で保護された、一連のヤーン４０から構成されている。ポリウレタンの
被膜４３は、基板４０の研磨面に設けられている。基板は、英国特許出願公開第
２２０２８７３号公報に記載されている種類のものにすることが出来、且つまた
当該明細書に公開されているように、基板を通じる縦方向の通路を包含すること
が出来る。
【００２２】 図５においては、英国特許出願公開第２０５１１５４号公報に開示されている
種類の基板５０が設けられている。この基板は、一連の機械交叉方向のヒンジワ
イヤ５１を持っており、その各々の対は、それぞれの平坦になされたヘリカルコ
イル５２によって接続されており、その各々は、それぞれのヒンジワイヤの周囲
の隣接するコイルに組み合わされている。基板５０は、不織性の、プラスチック
で含浸され、且つ補強された打ち延ばし綿５３のような、繊維の層によって覆わ
れている。打ち延ばし綿そのものは、逆に重合体の層５４で被覆されている。ヒ
ンジワイヤ５１およびヘリカルワイヤ５２は、これに適したポリアミド材料、ま
たはこれより少し望ましさにおいて劣る金属製ワイヤまたはその他の高張力材料
のものとすることが出来る。
【００２３】 図６は、支持基板６０、および二層の異なる硬度の材料から構成されるベルト
の今一つの実施形態を示すものである。これらは、４０−９０のショアＤ硬度を
有するポリウレタンのような相対的に硬い材料を含む上層６１から構成されてい
る。上層６１は、研磨場所から使用済みのスラリーを排出するための、平行な機
械方向の溝６３を具備して形成された上部表面６２を備えている。第二の中間層
６４は、相対的に硬い上層６１と基板６０との間に挟まれていて、１０−８０シ
ョアＡ硬度のポリウレタンのような相対的に柔らかな材料から構成されている。
基板６０は、図２にあるように、それにふさわしい樹脂で含浸され且つ補強され
た不織繊維の打ち延ばし綿から構成されている。
【００２４】 相対的にやわらかな層の上に相対的に硬い上層表面材料を重ねる構造は、硬い
外部表面６２の利点を柔らかい層６４の弾性と結合するものであって、ウエハー
の卓越した局部的および全体的な平坦化を可能にするものである。剛性の最上層
は局部的な頂点と谷に応じて抵抗し、他方において圧縮可能な下層は、研磨面と
ウエハーとの間のさらに均一で平行な接触のための適合を、さらに幅広い尺度で
可能にするものである。
【００２５】 図７は、１０−８０ショアＡ硬度のポリウレタンのような、相対的に柔らかな
材料の上層７１を担い、且つ排出溝７３を備えた上部表面を提供する、織成の支
持基板７０と、４０−９０ショアＤ硬度のポリウレタンのような、相対的に硬い
材料の中間にはさみ込まれた層７４から成る、ベルトのさらなる実施形態を示す
ものである。この配置は、本質的には図６の配置の裏返しであるが、何らかの研
磨を行うことが望ましいこともある、これに応じた上部表面と、ベルトに大きな
硬さを与える硬質中間層を提供するものである。
【００２６】 図８は、中に埋め込まれた機械方向の補強ヤーン８１を有する薄膜の形態の支
持基板８０から成る、本発明によるベルトのいま一つの実施形態である。薄膜８
０は、図示されていないが、穴あけをすることは許されない。薄膜基板８０は、
例えばポリウレタン、ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、スタイレン
などのような、発泡プラスチック材料の上層８２を支えている。この発泡体は硬
度を持たせることが出来るが、出来ることなら弾力的にすることが好ましく、ス
ラリーを排出するのに役立ち、ベルト上のウエハーのハイドロプレン現象を軽減
し、且つまた掻き削られた粒子の除去に役立つ多孔性の表面を提供する。ウエハ
ーを所定の位置に保持するに必要な硬さは、比較的硬い、例えば４０−９０ショ
アＤ硬度のポリウレタン８３の中間層によって与えられる。二つの重合体層は、
意図するベルトの特性に応じて同一か、または異なる厚さを持たせることが出来
る。
【００２７】 図９は、例えば４０−９０ショアＤ硬度のポリウレタンの相対的に硬い中間層
９１を支え、発泡被覆に類似した、多孔の研磨面を形成するための中空のビード
を包含する、ポリウレタンの上層９２を支える螺旋リンクのファブリック基板９
０から構成されている。好ましいビードは、とりわけポリウレタンのような重合
体に多孔性を有利に付加するために製造される、アクゾ・ノーベル社から入手可
能なＥｘｐａｎｃｅｌ５５１ＤＥのような、中空のプラスチック球体である。
【００２８】 図１０は、多孔性を創出するために、中空のマイクロエレメントを包含するポ
リウレタン層（１０１）で最上部を被覆され、且つ固体のポリウレタン層（１０
３）で最下部を被覆された、無端の織成支持ベルト（１０２）を具備した、本発
明による溝付ベルト（１０２）を示す。図面でははっきりと示していないが、支
持ファブリックは、包囲する重合体層によって全体的に接合され且つ含浸されて
いる。ファブリックの側部および縁部は、すべて重合体層によって完全に保護さ
れており、これが研磨工程に干渉するファブリックからの塵埃または粒子を軽減
し、そしてまた潜在的にはベルトを弱め、或いはベルトの性能に不利な影響を与
える、ファブリックとスラリーとの間の接触を防止する。重合体層は、希望する
いかなる硬度にもすることが出来る。従来の智恵は、硬度が高ければ、それだけ
優れた平坦さが得られ、材料が柔らかければ柔かいほど、それだけ除去率は高く
なるとしている。現行技術による研磨パッドは、固体の非多孔性の形態で、約７
５ショアＤ硬度に硬化するポリウレタンから製造されているが、本発明は、この
特別な例を含めて、適当な、または希望する、いかなる硬度の、適当な、または
希望するいかなる重合体材料からも、これを構成することが出来る。
【００２９】 ベルトの真中にファブリックを備えた、このタイプの構造は、ベルトが平坦に
置かれ、且つローラーに取付けられたときに、縁部における硬化に対して抵抗力
を有することを銘記すべきである。ベルトの縁部が巻き上がり、或いは巻き下が
る傾向を最小化し、或いはこれを取り除く今一つの方法は、相対的に高い開放領
域を有する補強基板を有することである。
【００３０】 図１１は、最上部に多孔質の重合体層（１１１）と、最底部に固体の重合体層
（１１６）を備えた溝付の（１１２）多層ベルトを示す。ベルトの中間層は、柔
軟なウレタン層（１１４）を間に有する、二つの織成ファブリック層（１１３、
１１５）を含んでいる。このタイプの構造の利点は、二つのファブリック層の間
にクッション層を備える間に、ベルトの全体的な強度が増加することである。ま
たこのベルトは、とりわけ追跡を制御するためのローラーの操作中に、研磨面に
不均一な応力を及ぼすことなしに、比較的高い取付け張力の使用を許容する。
【００３１】 上記の実施形態のいずれにおいても、上層は、少なくとも一層の部分的に融合
された重合体粒子から構成され、そして／または異なる融点を有する、二または
それ以上の熱可塑性重合体から構成することが出来る。燒結された層は、織物材
料、例えば薄膜、織成または不織のファブリック、または切り刻まれたファイバ
ーによって、選択的に補強することが出来る。重合体層は、多孔質の表面を提供
するために、後で壊れることもある、プラスチック、ガラス、または（ＣＭＣと
しての）可溶性材料の中空のファブリックを包含することが出来る。ガラスビー
ドは、その研磨特性のために使用することが出来る。中空のビードは、潤滑油、
研磨材料、ｐＨ緩衝剤、反応指示薬を包含することが出来る。中空ビードは、硬
化されたベルトが、例えば研磨によって調節されるときに切開することが出来、
これによってスラリーを保持し、或いはマイクロエレメントの内部から材料を放
出させることが出来る位置を、ベルト表面に提供する。
【００３２】 ＴｉＯ２、ＣｅＯ２、ＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３、ガラス、珪酸塩、Ｂ
ａＣＯ３、ＣａＣＯ３、ダイアモンド、および炭素のような、研磨性の粒子また
はファイバーは、同じくまたはその代わりに、透明な被覆から構成することが出
来る上層に付加することが出来る。
【００３３】 上層の表面は、ミクロ組織にされた被覆、すなわち、例えば機械加工、（出来
ればアブレーションレーザーまたはエキシマレーザーによる）レーザー加工、ま
たは（例えば上層に存在する糖または調理用塩のような、可溶性の粒子を溶解す
ることによる）化学的手段によって形成される、ミクロ級の溝または粗さを備え
ることが出来る。
【００３４】 図示されたさまざまな基板のいずれも、記述され、または暗示された単一層、
二重層、または多層の構造のいずれとも組み合わせて使用することが出来る。当
該技術に明るい当業者には、ここに記述されていない、その他の多くの層の組合
せが可能であることは明らかであろう。
【００３５】 上記の諸実施形態においては、基板ファブリック２０、３０または被覆層５３
は、重ね継ぎや継ぎ目によって移入される弱さを回避するために、無端の織成材
料にすることが出来る。ファブリックは、メタアラミドまたはパラアラミドのよ
うな高い引張り強さと相対的に低い延びを有するヤーン、例えばＫＥＶＬＡＲ、
ＮＯＭＥＸ、またはＴＷＡＲＯＮ、ならびにＰＢＯまたはその誘導体、ポリエー
テルイミド、ポリエーテルケトン、ＰＥＥＫ、ゲルスパン・ＵＨＭＷポリエチレ
ン（例えばＤＹＮＥＥＭＡ、またはＳＰＥＣＴＲＡ）またはポリベンゾイミダゾ
ールなどから織ることが出来る。これらの組成のヤーンは、混合またはブレンド
することが出来、岩石ファイバー（例えば玄武岩）を含むガラス、炭素、または
セラミックのヤーンのような金属性または鉱物性のファイバーは、そのまま、ま
たは天然または合成の重合体ファイバーと混合またはブレンドして、使用するこ
とが出来る。アラミドは、重量が軽いことと、強度が強いために好まれている。
しかしながら、さまざまなナイロン、ポリエステル、およびここに明示されてい
ないその他のタイプを含む、他のいかなるタイプのファイバーも、使用すること
が出来る。適合性は、用途の特殊性と、作動中の引張りによって定まる。
【００３６】 重合体被覆はまた、耐磨耗性、硬度、および耐湿性のような、要求される特性
を備えた、適当ないかなる熱可塑性または熱硬化性の材料、共重合体、混合物ま
たはブレンドにもすることが出来る。可能性のある材料は、ポリウレタン、ポリ
ウレア、ポリアミド、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリエーテル、ポリア
クリレート、ポリメタクリレート、置換されたビニル重合体、ポリアクリルアミ
ド、ポリアクリロニトリル、ポリケトン、シリコン、飽和および不飽和の重合体
炭化水素、ふっ素重合体、およびエポキシ樹脂から選定される重合体を含むが、
これに限定されるものではない。織成金属メッシュおよび多孔性金属薄板のベル
ト基板は、これを使用することが出来、ベルトの間隙は、重合体材料のリベット
またはフィラーによって占められ、重合体と金属との間の結合力を改善する。金
属は、代表的なものとしては、研磨中にウエハーが汚染される可能性を回避する
ために、重合体によって完全に保護することが出来る。
【００３７】 本発明により、ベルトを化学的機械的に研磨する主たる利点は、継ぎ目なしの
研磨面を備えた一体構造に統合されたベルトが、著しく改善された使用の容易さ
を備えていることであり、これが作業の効率と一貫性を改善し、且つ貴重な半導
体ウエハーを損傷する可能性を低下させる。本発明は、研磨面を取付け且つ交換
するのに、これまでよりも努力を必要としない。そして欧州特許出願公開第０６
９６４９６号公報に記載されている二体配置に比較して、パッドの不適当な取付
け、ざらざらの継ぎ目および剥離から生ずる、ウエハーの損傷の可能性を著しく
低下させる。
【００３８】 ベルトは、その代表的なものは、無端ベルトの内周で測定して、長さが１．５
―４メートル、幅が０．１―０．６メートル、そして厚さが０．１―０．６ｃｍ
である。代表的な被覆は、厚さの１０−９０％である。しかし、本発明は、これ
らの寸法に限定されるものではない。
【００３９】 本発明によるベルトは、半導体製造における、さまざまな研磨段階のいずれに
おいても、いかなるタイプの材料または層でも、これを研磨するために使用する
ことが出来る。研磨されるべき代表的な材料は、シリコン、ニ酸化珪素、銅、タ
ングステンおよびアルミニウムを含むが、これに限定されるものではない。研磨
ベルトは、ある材料は研磨するが、他の材料は研磨しないように、または異なる
材料を同一の速度で研磨し、または特定のタイプのスラリーおよび溶液を使用す
るように、選択的に設計することが出来る。本発明によるベルトは、他の産業に
おいても、例えば光学的平面および鏡の研磨および平坦化作業のためにも、これ
を使用することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明によるベルトを包含する種類の、連続的なベルト式シリコンウエハー研
磨装置の概略図である。
【図２】 本発明によるベルト研磨の一実施形態の、機械方向に対して横に取った、破断
拡大概略的断面図である。
【図３】 本発明によるベルトの今一つの実施形態の、図２と同様の断面図である。
【図４】 本発明によるベルトのさらなる実施形態の、図２および３と同様の断面図であ
る。
【図５】 本発明によるベルトの第四の実施形態の、同様の断面図である。
【図６】 本発明によるベルトの第五の実施形態の、同様の断面図である。
【図７】 本発明によるベルトの第六の実施形態の、同様の断面図である。
【図８】 本発明によるベルトの第七の実施形態の、同様の断面図である。
【図９】 本発明によるベルトの第八の実施形態の、同様の断面図である。
【図１０】 本発明によるベルトの第九の実施形態の、同様の断面図である。
【図１１】 本発明によるベルトの第十の実施形態の、同様の断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ， ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ， ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，Ｌ Ｖ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ， ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，Ｕ Ｓ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 ロンバード，ブライアン アメリカ合衆国、ニューハンプシャー州、 03031、アマースト、バクリッジ ドライ ヴ、11 Ｆターム(参考） 3C058 AA05 AA09 DA17 3C063 AA04 BA22 BA31 BG14 BG22 EE10

Claims (39)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 シリコンおよび半導体のウエハーの研磨に使用するための、
    研磨用工具として作用する無端のベルトであって、継ぎ目なしの研磨面を形成す
    るために、適当な重合体によって被覆された、織成または不織ファブリックから
    構成されるベルト。
  2. 【請求項２】 少なくともベルトの最上層が、多孔質または発泡性の重合体
    から成る、請求項１によるベルト。
  3. 【請求項３】 多孔質の構造が、中空のマイクロエレメントから成る、請求
    項2によるベルト。
  4. 【請求項４】 ベルトの最上層が、多孔質のポリウレタンから成る、請求項
    2によるベルト。
  5. 【請求項５】 固形の非多孔質形状硬化されたときのポリウレタンの公称シ
    ョアD硬度が、４０―９０の範囲内にある、請求項４によるベルト。
  6. 【請求項６】 支持ファブリックの上下の双方に、少なくとも一層の本質的
    に重合体の層が存在する、請求項１によるベルト。
  7. 【請求項７】 ファブリックの上側の最上層が多孔質であり、ファブリック
    の下側の最下層が固体または非多孔質である、請求項６によるベルト。
  8. 【請求項８】 重合体層の少なくとも一層が、高い耐磨耗性を有する熱硬化
    性または熱可塑性重合体、または共重合体、またはブレンドから成る、請求項１
    によるベルト。
  9. 【請求項９】 重合体が、ポリウレタン、ポリウレア、ポリアミド、ポリエ
    ステル、ポリカーボネート、ポリエーテル、ポリアクリレート、ポリメタクリレ
    ート、置換されたビニル重合体、ポリアクリルアミド、ポリアクリロニトリル、
    およびポリケトンの群から選定される、請求項８によるベルト。
  10. 【請求項１０】 重合体層の少なくとも一層が、高い耐薬品性または耐湿性
    を有する熱硬化性または熱可塑性の重合体、共重合体、またはブレンドから構成
    される、請求項１によるベルト。
  11. 【請求項１１】 重合体が、シリコン、飽和および不飽和重合体炭化水素、
    ふっ素重合体、およびエポキシ樹脂の群から選定される、請求項１０によるベル
    ト。
  12. 【請求項１２】 二つの重合体層、すなわち最上層と、支持ファブリックの
    上側の中間層が存在する、請求項１によるベルト。
  13. 【請求項１３】 重合体最上層の硬度が中間層の硬度よりも硬い、請求項１
    ２によるベルト。
  14. 【請求項１４】 重合体最上層の硬度が中間層の硬度よりも柔らかい、請求
    項１２によるベルト。
  15. 【請求項１５】 重合体最上層が多孔質であり、且つ中間層が非多孔質であ
    る、請求項１２によるベルト。
  16. 【請求項１６】 最上層および中間層の双方が多孔質である、請求項１２に
    よるベルト。
  17. 【請求項１７】 最上層がファブリックの研磨性の粒子から成る、請求項１
    によるベルト。
  18. 【請求項１８】 ベルトの最上層が、表面にミクロ組織またはマクロ組織を
    有する、請求項１によるベルト。
  19. 【請求項１９】 研磨ベルトが作動する間に、ミクロ組織またはマクロ組織
    が、化学的または機械的手段によって連続的に更新される、請求項１によるベル
    ト。
  20. 【請求項２０】 マクロ組織が、一般にベルトの機械方向に走る溝から成る
    、請求項１８によるベルト。
  21. 【請求項２１】 溝が、ベルトの周囲の単一な連続的な螺旋によって形成さ
    れる、請求項２０によるベルト。
  22. 【請求項２２】 最上部から最下部を通じて貫通する孔が存在する、請求項
    １によるベルト。
  23. 【請求項２３】 ベルトの少なくとも一部分が、研磨作業が進行中に、ベル
    トを通じてウエハーの寸法を測定するのに有用な電磁波を透過する部分である、
    請求項１によるベルト。
  24. 【請求項２４】 ベルトの少なくとも一部分が、可視性の光、紫外線、また
    はX線を透過する、請求項２３によるベルト。
  25. 【請求項２５】 ベルトの最上層が、異なる硬度を有する一つ以上の重合体
    材料からなる、請求項１によるベルト。
  26. 【請求項２６】 上記のファブリックが、無端の形態で織成され、且つまた
    高い引張り強さと低い延びのヤーンを包含する、請求項１によるベルト。
  27. 【請求項２７】 上記の高い引張り強さを有するヤーンが、メタまたはパラ
    アラミド、ポリエーテルイミド、ポリイミド、ポリエーテルケトン、ＰＥＥＫ、
    ゲルスパン・ＵＨＭＷポリエチレン、およびポリベンゾイミダゾールから成る群
    から選定される、請求項２６によるベルト。
  28. 【請求項２８】 上記の高い引張り強さを有するヤーンが、かかるヤーンの
    二またはそれ以上の混合物またはブレンドから成る、請求項２６によるベルト。
  29. 【請求項２９】 上記のヤーンが、グラスファイバー、炭素ヤーンまたはセ
    ラミックヤーン、玄武岩ファイバー、その他の岩石ファイバー、または天然また
    は合成の重合体ヤーンを含む鉱物性ファイバーの混合物のいずれか一から成る、
    請求項２６によるベルト。
  30. 【請求項３０】 綿糸のような天然のヤーンが、ベルトの幅に亘って横方向
    に織られている、請求項２６によるベルト。
  31. 【請求項３１】 当該ファブリックが、一または複数のヤーンから形成され
    る不織ファブリックである、請求項１によるベルト。
  32. 【請求項３２】 当該ヤーンのステープルが、メタまたはパラアラミド、ポ
    リエーテルイミド、ポリイミド、ポリエーテルケトン、ＰＥＥＫ、ゲルスパン・
    ＵＨＭＷポリエチレン、ポリベンゾイミダゾール、グラスファイバー、炭素ファ
    イバー、セラミックヤーン、玄武岩ファイバー、その他の岩石ファイバー、およ
    び金属性ファイバーから成る群から選定されるファイバーの一または複数の群か
    ら成る、請求項３１によるベルト。
  33. 【請求項３３】 当該ファブリックが、実質的に共通の方向に延びる、間隔
    を隔てられた付随的な線形のヤーンを組み入れた不織ファブリックと、かかるヤ
    ーンを組み入れ且つ少なくとも部分的にその各々を保護する重合体マトリクス材
    料とから成る、請求項１によるベルト。
  34. 【請求項３４】 当該線形ヤーンが、当該ベルトの走行方向に向けられてい
    る、請求項３３によるベルト。
  35. 【請求項３５】 当該線形ヤーンが、当該ベルトの横方向に向けられている
    、請求項３３によるベルト。
  36. 【請求項３６】 追加的な補強ヤーンが、当該ベルトの走行方向に延びる形
    で備えられている、請求項３５によるベルト。
  37. 【請求項３７】 当該支持基板が相対的に高い空間領域を有する、請求項１
    によるベルト。
  38. 【請求項３８】 当該ベルトが螺旋リンクの支持基板を有する、請求項３７
    によるベルト。
  39. 【請求項３９】 当該螺旋リンクのベルトが、当該重合体で被覆されるか、
    または含浸された、織成または不織のファブリック層を支持する、請求項３８に
    よるベルト。
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