JP2003109918A - 化学機械研磨（ｃｍｐ）を用いてボンディングのためにウェハを平滑化する装置およびその方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体基板と、ＣＭＰツールと、ブラシ洗浄
ツールと、化学的ウェハ洗浄ツールとを組み込む方法お
よび装置を提供すること。 【解決手段】 ＣＭＰが、下降力１ｐｓｉ、後方空気圧
０．５ｐｓｉ、プラテン速度５０ｒｐｍ、キャリア速度
３０ｒｐｍ、およびスラリ流量１４０ミリリットル毎分
で行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は一般に、異なる半導
体材料のウェハ間ボンディングを行うための方法および
装置に関し、より詳細には、ウェハ両端間の寸法２０ミ
クロンにわたって９オングストローム根二乗平均（ＲＭ
Ｓ）未満の粗さにウェハ表面を平滑化する方法および装
置に関する。好ましくは、この方法は、ウェハにわたる
全体的なウェハ・フラットネスを保ちながらウェハを研
磨して所望の平滑性を達成し、最終平滑表面を達成す
る。この表面は、ウェハ・ボンディングを行えるように
従来の洗浄処置を用いて化学的に洗浄することができ
る。

【０００２】

【従来の技術】シリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）
は、絶縁材料の層によって基板から誘電的に離隔された
シリコンの薄層を使用して電界効果トランジスタ（ＦＥ
Ｔ）などの半導体デバイスを製造するための一現行技術
である。ＳＯＩ構造を使用して製造されるデバイスは、
単にバルク・シリコン上に製造されるデバイスに比べて
寄生キャパシタンスが非常に小さい。そのため、ＳＯＩ
技術はＩＢＭ戦略の不可欠かつ重要な部分になってお
り、ＣＭＯＳ技術の現行製造に組み込まれ、実施され、
絶縁体上の高速ＩＣのＯＥＭ供給となる。しかし、この
戦略は、主流のＣＭＯＳ製造処理への統合に適したＳＯ
Ｉ基板を高いコスト効果で信頼可能に供給することに依
存している。

【０００３】現在市販されているほとんどの高品質ＳＯ
Ｉ基板が、シリコン・ウェハにイオン注入することによ
ってシリコン・ウェハ表面下に埋込絶縁層を生成して製
造される。そのようなＳＯＩ構造の一例は、米国特許第
５９３０６４３号明細書または米国特許第６０９０６８
９号明細書に記載されているようなＳＩＭＯＸ（Separa
tion by Implanted OXygen）によって製造される基板で
ある。表面層が、下にあるＳｉウェハと同じ材料でなけ
ればならないため、これらのＳＯＩ構造の適用には制限
がある。また、この表面シリコン層は、高エネルギー注
入プロセス中に損傷を受け、通常、その注入損傷を除去
するために高温（すなわち１０００〜１３００℃）アニ
ーリング・プロセスを行う必要がある。同様に、この技
法ではシリコンの酸化物化合物しか形成することができ
ないため、この手法における絶縁層は限定され、実際
上、二酸化ケイ素またはシリコンオキシ窒化物の埋込層
の形成に限定される。そのため、上述したこれらシリコ
ン酸化物以外の層材料を含むより複雑な材料構造または
スタックは、実用的でなく、原理的に製造が非常に困難
である。さらに、埋込絶縁層の厚さも制限され、ＳＩＭ
ＯＸ技法を用いて制御するのが困難である。例えば、５
ｎｍの非常に薄い埋込酸化物（ＢＯＸ）層または１ミク
ロンの厚いＢＯＸを、ＳＩＭＯＸ手法を用いて達成する
のは非常に困難である。

【０００４】ＳＯＩ構造を製造するための別の方法は、
ボンディング層としての二酸化ケイ素によって２つの基
板が互いに結合されるウェハ・ボンディングによるもの
である。さらに、この手法では、最初に所望のまたは必
要な被膜または層スタックが２つの個別ウェハ、すなわ
ちシード・ウェハおよびハンドル・ウェハの表面上に付
着され、最終的にこれらの被膜を使用して、埋込絶縁
層、およびデバイス製造のための所望の層または層状構
造を形成する。これら２つのシード・ウェハおよびハン
ドル・ウェハは、必要であれば研磨され、次いで頂面ど
うしを向き合わせて直接結合される。次いで、これらの
ウェハの一方、すなわちシード・ウェハを、Smart-Cut
O、SiGen、またはEltranプロセスなどエッチ・バック技
法またはウェハ劈開技法を使用して薄くして、ＳＯＩ構
造を形成する。Smart-CutOプロセスは米国特許第５３７
４５６４号明細書に記述されている。

【０００５】一般に、ウェハ・ボンディングは、デバイ
ス製造に適したＳＯＩ被膜および他の層状積層型基板を
形成するための強力かつ柔軟な技法であり、それでもな
お様々な集積スキームに対応でき、または適用でき、イ
オン注入手法に勝るいくつかの重要な利点を提供する。
通常、この方法は、シード・ウェハからハンドル基板へ
の１つまたは複数の被膜の層移行を含むので、埋込絶縁
体層に作成する、または結合することができる材料スタ
ックのタイプおよび品質の自由度がより大きい。具体的
には、この方法は、ポテンシャル混合ＩＩＩ−ＶからＩ
Ｉ−ＶＩデバイス集積スキーム用のＩｎＰ、ＧａＡｓな
どシリコン以外の半導体被膜、ならびに埋込相互接続、
デュアル・ゲート、または接地面デバイス適用例に適し
たＷ、Ｐｔなど他の埋込金属被膜の移行を可能にする。
理解できるように、これらのタイプの格子不整合金属ま
たは絶縁層を組み込むそのようなタイプの表面または埋
込構造は、単にイオン注入手法を行うだけでは形成また
は作成することができない。また、ウェハ・ボンディン
グは、室温（２３℃）から４００℃の範囲の低温で行う
ことができ、その後、望みであれば、既存デバイスまた
は集積回路の電気的特性に影響を与えることなく単一ウ
ェハに対して複数のボンディング・ステップを実施する
ことが可能である。これらの利点により、ダブルゲート
・デバイスまたはバックプレーン・デバイス構造など新
規半導体デバイスの設計および製造の多くの新たな進展
が可能になる。

【０００６】エピタキシャル成長のためのＳｉＧｅの平
滑化または平坦化は、米国特許第６１０７６５３号明細
書に、バルク・シリコンに対するエピタキシャル成長適
用例で示されている。米国特許第６１０７６５３号で
は、ＳｉＧｅ層の緩和中に発生する転位によって生じる
粗さを除去するために、傾斜ＳｉＧｅ層の上面の化学機
械研磨（ＣＭＰ）を行った。表面の平坦化は、転位阻止
をもたらす表面の連続的な粗さ生成および溝形成を防止
する目的でなされた。平坦化は、後の傾斜ＳｉＧｅ層成
長中の貫通転位密度の上昇を防止した。しかし、結合可
能表面の形成、ウェハ均一性、またはＲＭＳでの粗さ定
量化には言及されていない。

【０００７】ウェハ・ボンディング手法の要点およびそ
の利点は、現実的には、高品質ウェハ間ボンディング・
プロセスを一貫して行い、高品質ウェハ間ボンディング
を生成することができることに基づいている。２つの異
なる基板の良品質ウェハ・ボンディングを行うための重
要な前提条件として、結合すべき表面が非常にフラット
であり（すなわち１０オングストローム未満）、かつ表
面に外来粒子または汚染物質が全く存在しないことが必
要である。さらに、２つの基板間の良好かつ高品質な貼
り合わせ界面を達成するためには、２０ミクロン正方形
ジオメトリにわたって表面粗さが９オングストローム根
二乗平均（ＲＭＳ）未満になるようにすることが重要で
ある。これらの制限された要件は、たいていの「成長時
（as-grown）」材料の結合を妨げる。これは、成長プロ
セス後の初期被膜トポグラフィが通常、結合に必要な臨
界値９オングストロームよりもはるかに大きいからであ
る。しかし、結合に必要な表面特性を有する高品質熱的
酸化物層を成長させることができるので、バルク・シリ
コン・ウェハを熱的酸化物層に直接結合することによっ
て作成されたＳＯＩウェハが結合されて、ＢＯＸ構造を
形成し、ＳＯＩＴＥＣＨから市販されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明によれば、化学
機械平坦化（ＣＭＰ）のプロセスを使用して９オングス
トローム根二乗平均（ＲＭＳ）未満の粗さにウェハ表面
を平滑化することによって多くの異なる材料に関するウ
ェハ間ボンディングを行うための方法および装置が提供
／記述される。本発明はさらに、２０ミクロンにわたっ
て９オングストロームＲＭＳ未満の粗さにウェハ表面を
平滑化することによって多くの材料に関するウェハ間ボ
ンディングを行うための方法および装置を提供する。さ
らに、ウェハにわたる全体的なウェハ・フラットネスを
保ち、維持しながら、ＣＭＰプロセスによってウェハ表
面全体の平滑化を達成することができる。

【０００９】

【課題を解決するための手段】ＣＭＰプロセス後、ブラ
シ洗浄を用いて粒子を除去し、さらに従来のＲＣＡまた
は標準洗浄１および２（ＳＣ−１、−２）化学洗浄処置
を使用して最終表面を効果的に洗浄して、ウェハ・ボン
ディングのためにウェハ表面を準備することができる。
本発明を使用して、低温酸化物（ＬＴＯ）層、ポリシリ
コン層、およびシリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）層を
平滑化して良好な結合を行い、それにより複雑な材料ス
タックおよびデバイスを作成し製造することができるよ
うにする。ＬＴＯ被膜を平滑化して結合できることが、
半導体デバイスの製造に特に重要であり、有用である。
これは、ＬＴＯ層が、当初ＣＭＰ研磨に適切でない、ま
たはウェハ・ボンディングには粗すぎる場合がある様々
な材料を覆って低温で簡単に付着することができるから
である。付着されると、開始材料の初期粗さがＬＴＯ層
の表面に移し変えられ、これはその後、本発明による９
オングストロームＲＭＳ以下の高品質な粗さまで容易に
平滑化することができる。ＬＴＯ層の表面が適切に平滑
化された後、そのＬＴＯ層を使用して、別のウェハ、す
なわちハンドル・ウェハに対する強く高品質なウェハ間
ボンディングを行うことができることが実証されてい
る。この形式では、「のり」または「接着剤」となるよ
うに中間バッファ層としてＬＴＯ層を使用し、広範囲の
材料およびデバイスの結合を可能にする。本発明によ
り、ウェハ・ボンディングは、ダブル・ゲート・デバイ
スおよびＳｉＧｅオンインシュレータ（ＳＧＯＩ）デバ
イス構造を含めた新たなＳＯＩベースのデバイスの重要
な構成要素として組み込まれている。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明は、化学機械平坦化（ＣＭ
Ｐ）を使用して、ウェハ・ボンディングに適用可能な９
オングストロームＲＭＳ未満の平滑結合可能ウェハ表面
を達成するためにウェハ全体を研磨するための方法およ
びプロセス装置を提供する。用語「化学機械平坦化」と
用語「化学機械研磨」は、同じことを意味しているもの
として使用する。この方法を用いると、平坦化および平
滑化される材料のタイプにより５０オングストローム毎
分〜１０００オングストローム毎分の範囲の除去率で材
料をウェハ表面から除去することができる。さらに、材
料が除去されるとき、研磨プロセス中に表面粗さが漸進
的に低減する。平滑結合可能ウェハ表面を達成するのに
必要な全研磨プロセス時間、およびその結果除去される
材料の総量は、研磨され平滑化される材料の初期表面粗
さおよびタイプによって異なる。図１を参照すると、一
例として、データ点１２〜１４のプロットが、ＣＭＰプ
ロセス時間と、それに対応する歪曲ＳｉＧｅ被膜に関す
る表面粗さ測定値との相関関係を示す。図１では、縦軸
が表面粗さをオングストロームＲＳＭ単位で表し、横軸
がプロセス時間を表す。１００オングストロームＲＳＭ
と測定されたＳｉＧｅ被膜の初期表面が、１０分のＣＭ
Ｐプロセス時間後、２オングストロームＲＭＳの結合可
能ウェハ表面にまで大幅に低減された。さらに、図２
に、分単位でのＣＭＰ研磨時間に対する、データ点２０
〜２３でのオングストローム単位でのＳｉＧｅ被膜の材
料除去の厚さの関係を示す。図２では、縦軸が、除去さ
れたＳｉＧｅの厚さをオングストローム単位で示し、横
軸がプロセス時間を示す。

【００１１】ＳＯＩ構造および半導体デバイスを結合
し、形成するためのＣＭＰプロセスの利用および拡張に
関しては、本明細書に参照により組み込む本発明と同日
（２０００年９月２９日）に出願されたD.F.Canaperi他
による「Preparation of Strained Si/SiGe On Insulat
or by Hydrogen Induced Layer Transfer Technique」
という名称の米国特許出願を参照されたい。

【００１２】ＬＴＯ被膜に対する表面粗さ改良に関し、
図３に、初期表面粗さが７．８５オングストロームＲＭ
Ｓの付着時ＬＴＯ被膜に関する原子力顕微鏡検査（ＡＦ
Ｍ）イメージを示す。ここでは、２分間のＣＭＰ処理期
間後に、２．１９オングストロームＲＭＳの最終結合可
能表面粗さが達成された。

【００１３】以下の表１は、様々な成長技法によって付
着された様々な材料、すなわちＬＴＯ、ポリシリコン、
およびＳｉＧｅについて観察された表面粗さに関する研
磨改良の概要であり、改良後、全ての場合に、結果とし
て得られたウェハ表面が別のハンドル・ウェハに良好に
結合された。

【００１４】

【表１】

【００１５】本発明の好ましい実施形態を以下のように
記述する。（１）ＣＭＰツール、（２）研磨パッド・シ
ステム、（３）パッド状態、（４）研磨スラリ、（５）
ブラシ洗浄

【００１６】（１）ＣＭＰツール 本発明は、研磨「パッド」または「ベルト」とウェハと
の移動接触を使用して機能する任意のＣＭＰツールまた
は機器に実施することができ、さらに液体研磨スラリ懸
濁液の使用を提供する。本発明の一例はWestech 372研
磨ツールであり、円形回転研磨プラテンおよび回転ウェ
ハ・キャリアを備える。上述のツールの動作に関する好
ましい実施形態を表２に示す。

【００１７】

【表２】

【００１８】（２）研磨パッド・システム 本発明は、研磨パッド用の２パッド積層型システムの使
用が好ましく、その使用を含む場合がある。研磨中にウ
ェハ表面に接触する上部パッドは、均等に分散された孔
を含むウレタンなどの鋳造高分子材料からなる。上部パ
ッドは、均等に離隔された穴を穿孔されており、サブパ
ッドとして働く第２のパッドを覆って配置される。上部
パッドの穿孔により、サブパッドは、研磨均一性に望ま
しく、必要とされる研磨スラリで濡らされ、飽和状態に
なる。サブパッドはポリエステル繊維およびウレタン結
合剤材料から構成される。本発明は、Rodel Corporatio
n（米国デラウェア州ニューアーク）から市販されてい
る研磨パッドを使用して実施されている。好ましい製品
番号は、上部パッドについてはＩＣ１０００であり、サ
ブパッドについてはSuba IVである。

【００１９】（３）パッド・コンディショニング 上部パッドは、最初に３００秒間の研磨の前に調整され
る。これは、ダイヤモンドなど固定摩擦コンディショナ
を使用して達成することができる。また、次のウェハを
研磨する前に、パッドがさらに２５秒間調整される。

【００２０】（４）研磨スラリ 研磨スラリは、シリカ研磨剤の水中コロイド拡散物であ
る。このスラリは、５０〜２００ミリリットル毎分の範
囲の流量で研磨パッド表面上にポンピングされる。この
スラリの好ましい仕様および特性を表３に示す。

【００２１】

【表３】

【００２２】研磨スラリは、Cabot Corporation（米国
イリノイ州オーロラ）から市販されているＳＣ１１２で
ある。スラリ流量は１４０ミリリットル／分である。研
磨スラリはｐＨが約９．５〜約１１．０である。シリカ
を含有する、またはシリカのみであってもよい固体の重
量％は、約５％〜約３０％の範囲（ＳＣ１１２よりも大
きい範囲）にあり、シリカ粒子サイズは、約１２〜約２
００ナノメートルの範囲（ＳＣ１１２よりも大きい範
囲）にある。

【００２３】（５）ブラシ洗浄 ＣＭＰプロセス・ステップに続いてブラシ洗浄ステップ
が行われる。ブラシ洗浄は、ＣＭＰ研磨プロセスで残っ
た残余摩耗粒子をウェハ表面から除去するのに必要であ
り、効果的である。この洗浄ステップは、ＣＭＰ研磨後
に粒子がウェハ表面に完全になくなってから次のウェハ
・ボンディングを行うことができることを保証するのに
不可欠である。本発明には、ブラシ洗浄の１段階を含む
従来の両方向ローラ・ブラシ・クリーナが好ましく、ロ
ーラ・ブラシ洗浄ステップの時間が９９秒間に設定され
る。ウェハ・ボンディング・ツールは、結合すべきウェ
ハをスピン乾燥し、ウェハを位置合わせして保持し、ウ
ェハの表面を密接接触状態にする機械的装置である。

【００２４】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。

【００２５】（１）ウェハ間ボンディングを行うのに適
するようにウェハ表面を研磨し、平滑化するための装置
であって、半導体基板と、前記基板上に形成された第１
の材料層と、ＣＭＰツールと、ブラシ洗浄ツールと、化
学的ウェハ洗浄ツールと、ウェハ・ボンディング・ツー
ルとを備える装置。 （２）前記半導体基板が、Ｓｉ、ＳｉＧｅ、Ｇｅ、Ｓｉ
Ｃ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＳＯＳ、ＳＯＩ、およびＢＥＳ
ＯＩからなる群から選択される単結晶ウェハである場合
がある上記（１）に記載の装置。 （３）前記第１の材料層が、Ｓｉ、ＳｉＧｅ、Ｇｅ、Ｓ
ｉＣ、ＳｉＧｅＣ、ＧａＡｓ、およびＩｎＰからなる群
から選択される単結晶層である場合がある上記（１）に
記載の装置。 （４）前記第１の材料層が、ポリシリコン、ポリＳｉＧ
ｅ、ポリＧｅ、ポリＳｉＣ、およびポリＳｉＧｅＣから
なる群から選択される多結晶層である場合がある上記
（１）に記載の装置。 （５）前記第１の材料層がアモルファスである場合があ
り、シリコン酸化物、二酸化ケイ素、低温酸化物（ＬＴ
Ｏ）、高温熱的酸化物、ＰＥＣＶＤ酸化物、ＰＥＣＶＤ
ＴＥＯＳ、シリコン窒化物、およびシリコンオキシ窒
化物である場合がある上記（１）に記載の装置。 （６）ＣＭＰツールは任意のウェハ研磨機器でよいが、
好ましいツールは、円形回転研磨プラテンおよび回転ウ
ェハ・キャリアを備えるWestech 372研磨ツールである
上記（１）に記載の装置。 （７）ＣＭＰツールが、下降力１ｐｓｉ、プラテン速度
５０ｒｐｍ、キャリア速度３０ｒｐｍ、後方空気圧０．
５ｐｓｉ、およびスラリ流量１４０ミリリットル毎分と
いう条件で操作される上記（６）に記載の装置。 （８）ＣＭＰツールが２パッド積層型システムを使用
し、上部パッドが、ウレタンなど鋳造高分子材料からな
り、均等に分散された孔を含み、好ましい上部パッド
が、Rodel Corporationから製品番号ＩＣ１０００で市
販されているパッドである上記（６）に記載の装置。 （９）上部パッドが、最初に３００秒間の研磨の前に固
定の研磨ダイヤモンド・コンディショナを用いて調整さ
れ、また、次のウェハ始動の前にさらに２５秒間調整さ
れる上記（８）に記載の装置。 （１０）ＣＭＰツールが２パッド積層型システムを使用
し、底部サブパッドが、ポリエステル繊維およびウレタ
ン結合剤材料からなり、好ましいサブパッドが、Rodel
Corporationから製品番号Suba IVで市販されているパッ
ドである上記（６）に記載の装置。 （１１）ＣＭＰツールが、シリカ研磨剤の水中コロイド
拡散を含む研磨スラリを使用する上記（６）に記載の装
置。 （１２）研磨スラリが、５０〜２００ミリリットル毎分
の範囲の好ましい流量で研磨パッド表面上にポンピング
される上記（１１）に記載の装置。 （１３）研磨スラリが、９．５〜１１．０の範囲のｐ
Ｈ、５〜３０％の範囲の固体重量％、および１２〜２０
０ナノメートルの範囲の粒子サイズという組成および特
性を有する上記（１１）に記載の装置。 （１４）ブラシ洗浄ツールが、ブラシ洗浄の１段階を含
む両方向ローラ・ブラシ・クリーナである上記（６）に
記載の装置。 （１５）ローラ・ブラシ洗浄ステップの時間が９９秒間
であることが好ましい上記（１４）に記載装置。 （１６）化学的ウェハ洗浄プロセスが、ＲＣＡ洗浄また
はHuang洗浄処置のステップを含むシリコン基板に関す
る標準半導体ウェハ洗浄処置である上記（１）に記載の
装置。 （１７）最終研磨ウェハが９オングストロームＲＭＳ未
満の平滑結合可能表面を達成し、前記ウェハを、標準ボ
ンディング・ツールおよび技法を使用して別のハンドル
・ウェハに結合することができる上記（１）に記載の装
置。 （１８）ＣＭＰツールを用いてウェハを研磨する方法で
あって、選択されたウェハをＣＭＰツール内に配置する
ステップと、下降力１ｐｓｉを適用するステップと、プ
ラテン速度５０ｒｐｍを適用するステップと、キャリア
速度３０ｒｐｍを適用するステップと、後方空気圧０．
５ｐｓｉを適用するステップと、１４０ミリリットル毎
分のスラリ流量を提供するステップとを含む方法。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示すＳｉＧｅ被膜の表面
粗さと、ＣＭＰ研磨時間との相関関係を示すグラフであ
る。

【図２】本発明の一実施形態を示す、オングストローム
単位で与えられたＳｉＧｅ材料の除去と、分単位で与え
られたＣＭＰ研磨時間との関係を示すグラフである。

【図３】７．８５オングストロームＲＭＳの初期表面粗
さを示す、付着時ＬＴＯ被膜の表面形態を表すＡＦＭイ
メージである。

【図４】２．１９オングストロームＲＭＳの最終表面粗
さを示す、２分間のＣＭＰ処理後のＬＴＯ被膜の表面形
態を示すＡＦＭイメージである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０９Ｋ 3/14 ５５０ Ｃ０９Ｋ 3/14 ５５０Ｄ // Ｃ０８Ｌ 75:04 Ｃ０８Ｌ 75:04 (72)発明者 ドナルド・エフ・カナペリ アメリカ合衆国06752 コネチカット州リ ッチフィールド・カウンティ ブリッジウ ォーター メイン・ストリート・ノース 126 (72)発明者 ガイ・コーエン アメリカ合衆国10547 ニューヨーク州モ ヒガン・レイク、ニュー・シャーロット・ ドライブ 157 (72)発明者 リャン・ハン アメリカ合衆国10591 ニューヨーク州タ リータウン ヒルサイド・プレース 98 アパートメント ナンバー２ (72)発明者 ジョン・エイ・オット アメリカ合衆国10925 ニューヨーク州グ リーンウッド・レイク リンデン・アベニ ュー 37 (72)発明者 マイケル・ロファロ アメリカ合衆国12542 ニューヨーク州マ ールボロ リッジ・ロード 173 (72)発明者 ジャック・オー・チュ アメリカ合衆国11040 ニューヨーク州マ ンハセット・ヒル シェルボーン・レーン 44 Ｆターム(参考） 3C058 AA09 AA12 AA19 AC04 BA02 BA04 BA05 BA09 CB01 CB10 DA02 DA12 DA17 4F071 AA53 AG24 AH17 AH19 DA17 DA19 DA20

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ウェハ間ボンディングを行うのに適するよ
   うにウェハ表面を研磨し、平滑化するための装置であっ
   て、 半導体基板と、 前記基板上に形成された第１の材料層と、 ＣＭＰツールと、 ブラシ洗浄ツールと、 化学的ウェハ洗浄ツールと、 ウェハ・ボンディング・ツールと を備える装置。
2. 【請求項２】前記半導体基板が、Ｓｉ、ＳｉＧｅ、Ｇ
   ｅ、ＳｉＣ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＳＯＳ、ＳＯＩ、およ
   びＢＥＳＯＩからなる群から選択される単結晶ウェハで
   ある場合がある請求項１に記載の装置。
3. 【請求項３】前記第１の材料層が、Ｓｉ、ＳｉＧｅ、Ｇ
   ｅ、ＳｉＣ、ＳｉＧｅＣ、ＧａＡｓ、およびＩｎＰから
   なる群から選択される単結晶層である場合がある請求項
   １に記載の装置。
4. 【請求項４】前記第１の材料層が、ポリシリコン、ポリ
   ＳｉＧｅ、ポリＧｅ、ポリＳｉＣ、およびポリＳｉＧｅ
   Ｃからなる群から選択される多結晶層である場合がある
   請求項１に記載の装置。
5. 【請求項５】前記第１の材料層がアモルファスである場
   合があり、シリコン酸化物、二酸化ケイ素、低温酸化物
   （ＬＴＯ）、高温熱的酸化物、ＰＥＣＶＤ酸化物、ＰＥ
   ＣＶＤ ＴＥＯＳ、シリコン窒化物、およびシリコンオ
   キシ窒化物である場合がある請求項１に記載の装置。
6. 【請求項６】ＣＭＰツールは任意のウェハ研磨機器でよ
   いが、好ましいツールは、円形回転研磨プラテンおよび
   回転ウェハ・キャリアを備えるWestech 372研磨ツール
   である請求項１に記載の装置。
7. 【請求項７】ＣＭＰツールが、 下降力１ｐｓｉ、 プラテン速度５０ｒｐｍ、 キャリア速度３０ｒｐｍ、 後方空気圧０．５ｐｓｉ、および スラリ流量１４０ミリリットル毎分 という条件で操作される請求項６に記載の装置。
8. 【請求項８】ＣＭＰツールが２パッド積層型システムを
   使用し、上部パッドが、ウレタンなど鋳造高分子材料か
   らなり、均等に分散された孔を含み、好ましい上部パッ
   ドが、Rodel Corporationから製品番号ＩＣ１０００で
   市販されているパッドである請求項６に記載の装置。
9. 【請求項９】上部パッドが、最初に３００秒間の研磨の
   前に固定の研磨ダイヤモンド・コンディショナを用いて
   調整され、また、次のウェハ始動の前にさらに２５秒間
   調整される請求項８に記載の装置。
10. 【請求項１０】ＣＭＰツールが２パッド積層型システム
    を使用し、底部サブパッドが、ポリエステル繊維および
    ウレタン結合剤材料からなり、好ましいサブパッドが、
    RodelCorporationから製品番号Suba IVで市販されてい
    るパッドである請求項６に記載の装置。
11. 【請求項１１】ＣＭＰツールが、シリカ研磨剤の水中コ
    ロイド拡散を含む研磨スラリを使用する請求項６に記載
    の装置。
12. 【請求項１２】研磨スラリが、５０〜２００ミリリット
    ル毎分の範囲の好ましい流量で研磨パッド表面上にポン
    ピングされる請求項１１に記載の装置。
13. 【請求項１３】研磨スラリが、 ９．５〜１１．０の範囲のｐＨ、 ５〜３０％の範囲の固体重量％、および １２〜２００ナノメートルの範囲の粒子サイズ という組成および特性を有する請求項１１に記載の装
    置。
14. 【請求項１４】ブラシ洗浄ツールが、ブラシ洗浄の１段
    階を含む両方向ローラ・ブラシ・クリーナである請求項
    ６に記載の装置。
15. 【請求項１５】ローラ・ブラシ洗浄ステップの時間が９
    ９秒間であることが好ましい請求項１４に記載装置。
16. 【請求項１６】化学的ウェハ洗浄プロセスが、ＲＣＡ洗
    浄またはHuang洗浄処置のステップを含むシリコン基板
    に関する標準半導体ウェハ洗浄処置である請求項１に記
    載の装置。
17. 【請求項１７】最終研磨ウェハが９オングストロームＲ
    ＭＳ未満の平滑結合可能表面を達成し、前記ウェハを、
    標準ボンディング・ツールおよび技法を使用して別のハ
    ンドル・ウェハに結合することができる請求項１に記載
    の装置。
18. 【請求項１８】ＣＭＰツールを用いてウェハを研磨する
    方法であって、 選択されたウェハをＣＭＰツール内に配置するステップ
    と、 下降力１ｐｓｉを適用するステップと、 プラテン速度５０ｒｐｍを適用するステップと、 キャリア速度３０ｒｐｍを適用するステップと、 後方空気圧０．５ｐｓｉを適用するステップと、 １４０ミリリットル毎分のスラリ流量を提供するステッ
    プと を含む方法。