JP2003504223A - マイクロエレクトロニック基板アセンブリを平坦化する方法および装置 - Google Patents

マイクロエレクトロニック基板アセンブリを平坦化する方法および装置

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JP2003504223A JP2001510625A JP2001510625A JP2003504223A JP 2003504223 A JP2003504223 A JP 2003504223A JP 2001510625 A JP2001510625 A JP 2001510625A JP 2001510625 A JP2001510625 A JP 2001510625A JP 2003504223 A JP2003504223 A JP 2003504223A
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グンドゥ エム. サブデ,
ウォンチー リー,
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Abstract

(57)【要約】 非研磨剤潤滑性平坦化溶液(170)を有する固定化研磨剤研磨パッド(40)上のマイクロエレクトロニック基板アセンブリ(12)を平坦化するための方法および装置。本発明の一つの局面は、本体(41)、本体上の平坦化表面、および平坦化表面において本体に固定して取り付けられた複数の研磨剤粒子を有する固定された研磨剤研磨パッド上に、研磨剤粒子を含まない潤滑性平坦化溶液を堆積することである。基板アセンブリ(12)の前面は、潤滑性平坦化溶液(170)および研磨パッドの平坦化表面上の固定化研磨剤粒子の少なくとも一部に対して押し付けられる。研磨パッドまたは基板アセンブリのうちの少なくとも一方が他方に対して動かされて、それらの間で相対的な運動を与える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 (技術分野) 本発明は、マイクロエレクトロニック基板アセンブリを平坦化する方法および
装置に関し、より詳細には、非研磨剤平坦化溶液および固定化研磨剤研磨パッド
を用いた、このような基板アセンブリの機械的および/または化学的機械的平坦
化に関する。
【0002】 (発明の背景) 機械的および化学的機械的平坦化プロセス(まとめて「CMP」と呼ぶ)は、
電子デバイスの製造において、半導体ウエハ、面発光ディスプレイ、および他の
多くのマイクロエレクトロニック基板アセンブリ上に平坦な表面を形成するため
に用いられている。CMPプロセスは概して、基板アセンブリから材料を除去す
ることにより、基板アセンブリ上の材料層において、基板からの高さが精密に同
じである、高度に平坦な表面を形成する。
【0003】 図1は、マイクロエレクトロニック基板アセンブリ12を平坦化するウェブ型
平坦化機器10の概略等角図である。平坦化機器10は、剛性パネルまたはプレ
ートを備えたテーブル11を有することにより、ウェブ型平坦化パッド40の、
平坦化領域「A」内の部分を支持する平坦で堅い支持表面13を提供する。平坦
化機器10はさらに、支持表面13上に、ウェブ型パッド40をガイドし、位置
づけ、保持する複数のローラを含むパッド進行機構を有する。パッド進行機構は
概して、供給ローラ20と、第1および第2のアイドラローラ21aおよび21
bと、第1および第2のガイドローラ22aおよび22bと、巻き取りローラ2
3とを含む。以下に述べるように、モータ(図示せず)が巻き取りローラ23を
駆動し、それによりパッド40が、移動軸T−Tに沿って支持表面13上を進行
する。モータはさらに供給ローラ20を駆動し得る。第1のアイドラローラ21
aおよび第1のガイドローラ22aは、支持表面13に対してパッドの動作部分
を押さえ付けることにより、動作中パッド40を静止状態に保持する。
【0004】 平坦化機器10はさらに、基板アセンブリ12がパッド40上を平行移動する
ようにするキャリアアセンブリ30を有する。一実施形態においては、キャリア
アセンブリ30は、平坦化プロセスの適切な段階で基板アセンブリ12をピック
アップし、保持し、解放するヘッド32を有する。キャリアアセンブリ30はさ
らに、支持台34と、台34に沿って移動し得る駆動アセンブリ35とを有する
。駆動アセンブリ35は、アクチュエータ36と、アクチュエータ36に連結さ
れた駆動シャフト37と、駆動シャフト37から突出したアーム38とを有する
。アーム38は、別のシャフト39を介してヘッド32を保持している。アクチ
ュエータ36が軸B−B回りの軌道に沿ってヘッド32を移動させることにより
、基板アセンブリ12がパッド40上を移動する。
【0005】 研磨パッド40は、非研磨剤ポリマーパッド(たとえばポリウレタン)でもあ
り得るし、研磨剤粒子が樹脂または別のタイプの懸濁媒体中に固定的に分散した
固定化研磨剤研磨パッドでもあり得る。たとえば図2は、裏張りフィルム42と
、裏張りフィルム42上の平坦化媒体43とを含むボディ41を有する固定化研
磨剤研磨パッドの等角図である。裏張りフィルム42は、Mylar(登録商標
)または他のフレキシブルでかつ高強度な材料の薄いシートであり得る。研磨剤
平坦化媒体43は概して、樹脂バインダ44と、樹脂バインダ44中に分散した
複数の研磨剤粒子45とを含む。平坦化媒体43は概して、三角錐、円筒、また
は他の突出した形状から先端部分を切った形状を複数有する平坦化表面46を有
するように形成されている。たとえばミネソタ州セントポールの3M Corp
orationが、Mylar(登録商標)裏張りフィルム42に樹脂バインダ
で固定的に接着されたアルミナ、セリア、または他の研磨剤粒子を有する、いく
つかの固定化研磨剤研磨パッドを製造している。
【0006】 再び図1を参照すると、基板アセンブリ12の平坦化中に、平坦化流体50が
、複数のノズル49から流れる。平坦化流体50は、研磨剤粒子と、基板アセン
ブリ12の表面をエッチングおよび/または酸化する化学物質とを含む従来のC
MPスラリーであり得る。あるいは平坦化流体50は、研磨剤粒子を含まない「
クリーンな」非研磨剤平坦化溶液であり得る。ほとんどのCMPの適用において
、非研磨剤研磨パッド上には研磨剤粒子を有する研磨剤スラリーが用いられ、固
定化研磨剤研磨パッド上には研磨剤粒子を含まない非研磨剤クリーン溶液が用い
られている。
【0007】 平坦化機器10は以下のように動作する。パッド40が、平坦化サイクル期間
中、または、研磨パッド40の平坦化領域A内の特定の部分を変更するための期
間である、平坦化サイクルと平坦化サイクルとの間の期間中に、パッド移動路T
−Tに沿って支持表面13上を移動する。たとえば、供給および巻き取りローラ
20および23は、平坦化サイクル間に、点Pが支持表面13を多くの中間位置
1、I2などに順に移動するように、研磨パッドを、駆動し得る。あるいは、ロ
ーラ20および23は、平坦化サイクル間に、パッド40の使用済み部分が平坦
化領域Aから完全に除去されるまで点Pが支持表面13上を移動するように、研
磨パッド40を駆動し得る。ローラはさらに、平坦化サイクル中に、点Pが支持
表面13上を連続的に移動するように、遅い速度で連続的に研磨パッド40を駆
動し得る。このように、研磨パッド40は、パッド移動路T−Tに沿って自由に
支持表面13の長さ方向に軸方向移動することができるようになっているべきで
ある。
【0008】 回路およびデバイスパターンがフォトリソグラフィ技術で形成可能であるよう
にするためには、CMPプロセスが、基板アセンブリ上に常に正確に、均一かつ
平坦な表面を形成すべきである。集積回路の密度が増すと、フォトパターンの臨
界サイズを誤差約0.1μm以内まで精密にすることがしばしば必要となる。し
かし、基板アセンブリの平坦化された表面が均一に平坦でない場合、フォトパタ
ーンをこれほど小さい誤差まで精密にすることは困難である。したがって、CM
Pプロセスは、有効であるためには、高度に均一かつ平坦な表面を基板アセンブ
リ上に形成すべきである。
【0009】 完成した基板表面の平坦度は、いくつかの要因と相関関係を有する。いくつか
の要因のうちの1つは、平坦化中の基板アセンブリ下の研磨剤粒子の分散である
。非研磨剤パッドと研磨剤スラリーとを用いるある適用においては、基板アセン
ブリ下の研磨剤粒子の分散は、均一である必要はない。なぜなら、基板アセンブ
リのエッジがパッドからスラリーを拭き取り、その結果、基板アセンブリの中央
領域は常に研磨剤粒子に接しているわけではなくなるからである。したがって、
基板アセンブリの中央領域は、エッジ領域とは異なる研磨レートを有し得、それ
により、基板アセンブリの中央からエッジに向かって、研磨勾配ができる。
【0010】 固定化研磨剤研磨パッドは、図2Aに示すもの同様、比較的新しく、高度に平
坦な表面を形成する可能性を有する。固定化研磨剤パッドの主要な技術的進歩は
、研磨剤粒子はパッドに固定して取り付けられているため、基板アセンブリ下の
研磨剤粒子の分散が平坦化溶液の分散と相関関係にないことである。したがって
、固定化研磨剤パッドは、基板アセンブリ12下において、非研磨剤パッド上の
研磨剤スラリーよりも均一な研磨剤粒子の分散を提供する。しかし、固定化研磨
剤研磨パッドは、完成した基板表面を傷つけるか、またはその他の欠陥を作り出
し得る。傷または欠陥を引き起こす特定の機構は完全に解明されていないが、固
定化研磨剤平坦化媒体43(図2参照)の大きい片47が平坦化中に破壊されて
基板アセンブリ12を傷つけると考えられる。固定化研磨剤パッドはさらに、欠
陥を作り出し得る。なぜなら、研磨剤粒子が移動可能でありスラリーと共に移動
し得る研磨剤スラリーと異なり、固定化研磨剤パッド内の研磨剤粒子は、基板ア
センブリと共にロールしたり移動したりしないからである。したがって、平坦化
表面46の突出した形状構成上の小さいピークまたは固定化研磨剤粒子45のサ
イズまたは形状のばらつきが基板表面を傷つけ得る。そのため、固定化研磨剤パ
ッドは期待できるものではあるが、マイクロエレクトロニック基板アセンブリの
完成した基板表面を傷つけるか、または集積回路内に欠陥を作り出し得る。
【0011】 (発明の要旨) 本発明は、固定化研磨剤研磨パッド上のマイクロエレクトロニック基板アセン
ブリを、非研磨剤平坦化溶液で平坦化することに関する。本発明の一局面は、研
磨剤粒子を含まない潤滑性平坦化溶液を、固定化研磨剤平坦化パッド上に堆積す
ることである。固定化研磨剤平坦化パッドは、本体と、本体上の平坦化表面と、
平坦化表面において本体に固定して取り付けられた複数の研磨剤粒子とを含む。
基板アセンブリの前面は、潤滑性平坦化溶液および研磨パッドの平坦化表面の少
なくとも一部分に対して押圧される。その後研磨パッドまたは基板アセンブリの
少なくとも一方が他方に対して移動し、それによりその間に相対的な動きを与え
る。基板アセンブリが研磨パッドに対して移動すると、平坦化溶液内の潤滑性添
加物によって、前面内の領域が、研磨パッド内の研磨剤粒子から分離する。
【0012】 一つの特定の適用において、基板アセンブリの前面内の領域を研磨剤粒子から
分離することは、潤滑性添加物を溶解して非研磨剤溶液にすることにより潤滑性
平坦化溶液を形成し、その後、基板アセンブリが研磨パッドに対して移動した場
合に、潤滑性平坦化溶液を研磨パッド上に堆積することを含む。潤滑性添加物は
、グリセロール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、B.F
.Goodrich製のCARBOGEL、ポリビニルアルコール、Union
Carbide製のPOLYOX、またはその他の潤滑性液体であり得る。非
研磨剤溶液中の潤滑性添加物の濃度は、潤滑性平坦化溶液が少なくとも約4〜1
00cp、より概して述べると10〜20cpの粘度を有するように選択される
。動作中、潤滑性平坦化溶液は、基板アセンブリの前面と研磨剤平坦化表面との
間に保護境界層を供給し、それにより、固定化研磨剤粒子が基板アセンブリを過
度に研磨することを防止する。したがって、潤滑性平坦化溶液は、潤滑性添加物
を含まない平坦化溶液に比較して、固定化研磨剤平坦化において基板アセンブリ
の前面の欠陥および傷を減少することが予想される。
【0013】 (発明の詳細な説明) 本発明は、非研磨剤潤滑性平坦化溶液を有する固定化研磨剤研磨パッド上のマ
イクロエレクトロニック基板アセンブリを平坦化することに関する。本発明のあ
る実施形態のいくつかの局面および詳細が、以下で詳細に記載され、図3および
4に示され、これにより本発明のこれらの実施形態を作製し使用するための充分
な理解を提供する。しかし、具体的な詳細はいくつかの実施形態からは省略され
てもよく、または特許請求の範囲に含まれる本発明の追加の実施形態があっても
よいことが理解される。
【0014】 図3は、本発明の実施形態によるマイクロエレクトロニック基板アセンブリ1
2を平坦化するためのウェブフォーマット平坦化機器100の概略等角図である
。平坦化機器100は、支持表面113を有するテーブル111、テーブル11
1の上にあるキャリアアセンブリ130、および支持表面113上の研磨パッド
140を含む。テーブル111、支持表面113、およびキャリアアセンブリ1
30は、図1を参照した上記のものと実質的に同じである。研磨パッド140は
、複数のローラ120、121a、121b、122a、122b、および12
3を有するパッド進行機構に結合されている。パッド進行機構もまた、図1を参
照した上記のものと同じである。平坦化機器100は、非研磨剤溶液150の供
給を保持する第1の容器110、および潤滑剤添加物160の供給を保持する第
2の容器112をさらに含む。
【0015】 非研磨剤溶液150は、水、オキシダント、界面活性物質、および他の非研磨
剤物質を含む水性平坦化溶液であり得る。非研磨剤溶液150は、研磨剤CMP
スラリー(例えば、アルミナ、セリア、チタニア、チタニウム、シリカ、または
他の研磨剤粒子)において一般に使用される研磨剤粒子を含まない。例えば、非
研磨剤溶液150は水、およびアンモニアまたは水酸化カリウムのいずれかを含
み得る。非研磨剤溶液150は、より詳細には、65〜99.9%の脱イオン水
と、0.1〜35%のNH4OH、NH4NO3、NH4Cl、またはKOHのうち
のいずれかとを含み得る。非研磨剤溶液150はさらに一般に、1.0〜2.0
cpの粘度、および2.0〜13.5のpH(一般には、9.0〜13.0のp
H)を有する。一般には、非研磨剤溶液150は、基板アセンブリ12の表面に
おいて材料をエッチングおよび/または酸化するように選択される。従って、非
研磨剤溶液150は、水、およびアンモニアまたは水酸化カリウムのいずれか以
外の成分を有してもよい。
【0016】 潤滑剤添加物160は別個の溶液、または平坦化の間に基板アセンブリ12へ
の非研磨剤溶液150の化学的影響を変化させることなく非研磨剤溶液150の
粘度を増加させる乾燥した化学物質である。潤滑剤添加物160は、グリセロー
ル、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリビニルアルコー
ル、BF Goodrich製のCARBOGEL(登録商標)、またはUni
on Carbide製のPOLYOX(登録商標)であり得る。潤滑剤添加物
160は、基板アセンブリ12との接触に適した他の潤滑剤から構成されてもよ
い。
【0017】 潤滑剤添加物160は非研磨剤溶液150と合わされて、潤滑性平坦化溶液1
70をなす。非研磨剤溶液150中の潤滑剤添加物160の濃度は、一般に、潤
滑性平坦化溶液170が少なくとも約4〜100cp(より好ましくは、10〜
20cp)の粘度を有するように選択される。潤滑性平坦化溶液170の具体的
な組成は、一般に、パッド中の研磨剤粒子のタイプ、パッド上の突出した形状構
成(raised features)の形状、および基板アセンブリ12上の
材料のタイプに(少なくとも部分的に)依存する。潤滑性平坦化溶液170は、
以下の範囲の非研磨剤溶液150および潤滑剤添加物160を含み得る:(A)
90〜99.9%のアンモニアと水、および0.1〜10%のPOLYOXまた
はCARBOGEL;あるいは(B)80〜95%のアンモニアと水、および5
〜20%のグリセロール、ポリエチレングリコール、またはポリプロピレングリ
コール。従って、潤滑性平坦化溶液170の以下の組成が例として与えられるが
、これらに限定されない。
【0018】
【表1】 潤滑性平坦化溶液170は、混合部位114において潤滑剤添加物160を非
研磨剤溶液150と混合することにより作製され得る。混合部位114は、一般
に、非研磨剤溶液150および潤滑剤添加物160を混合するように乱流を提供
する。例えば、混合部位114は攪拌機(図示せず)を有する分離タンクであっ
てもよく、または混合部位114は第1の容器110を第2の容器112に接続
するライン中のジョイントまたはエルボであってもよい。混合部位114は、潤
滑性平坦化溶液170をキャリアヘッド132のノズル149へ送達する導管1
15により、キャリアヘッド132へ結合される。導管115は、潤滑剤添加物
を含まない研磨剤平坦化スラリーまたは非研磨剤平坦化溶液を、ウェブフォーマ
ット平坦化機器またはロータリー平坦化機器に送達するために使用されるものと
同じであり得る。
【0019】 図4は、潤滑性平坦化溶液170を有する固定化研磨剤研磨パッド40上で平
坦化されている基板アセンブリ12の概略断面図である。固定化研磨剤研磨パッ
ド40は、図2を参照した上記のパッド40と実質的に同じであり、従って同じ
参照符号は同じ構成要素を示す。動作時に、潤滑性平坦化溶液170は、突出し
た形状構成の上部で基板アセンブリの前面15と研磨剤平坦化表面46との間に
保護界面層172を提供する。平坦化溶液170の界面層172は、平坦化表面
46から前面15の領域を分離して、固定化研磨剤粒子45が前面15を過度に
摩擦することを抑制する。従って、潤滑剤添加物160を含まない平坦化溶液と
比較すると、潤滑剤添加物160を有する潤滑性平坦化溶液170は、固定化研
磨剤CMP処理において基板アセンブリ12の前面15上の欠陥および傷を減少
させることが期待される。
【0020】 先の記載より、本発明の具体的な実施形態が例示の目的で本明細書中に記載さ
れてきたが、本発明の意図および範囲から逸脱することなく種々の改変がなされ
てもよいことが理解される。例えば、プロセスはロータリー平坦化機器を使用し
て実行されてもよい。適切なロータリー平坦化機器は、Applied Mat
erials, Inc.、Westech Corporation、および
Strasbaugh Corporationにより製造されている。そして
適切なロータリー平坦化機器は、米国特許第5,456,627号、同5,48
6,131号、および同5,792,709号に開示され、これらは本明細書中
で参考として援用される。従って、本発明は特許請求の範囲以外では限定されな
い。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は、従来技術による平坦化機器の概略等角図である。
【図2】 図2は、従来技術による固定化研磨剤研磨パッドの部分概略等角図である。
【図3】 図3は、本発明の実施形態に従って使用されるウェブフォーマット平坦化機器
の概略等角図である。
【図4】 図4は、本発明の実施形態に従う方法をさらに示す潤滑性平坦化溶液の概略断
面図である。
───────────────────────────────────────────────────── 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) C10M 145/28 C10M 145/28 145/30 145/30 173/02 173/02 H01L 21/304 622 H01L 21/304 622C 622F // C10N 20:02 C10N 20:02 40:00 40:00 Z (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,MZ,SD,SL,SZ,TZ,UG ,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD, RU,TJ,TM),AE,AL,AM,AT,AU, AZ,BA,BB,BG,BR,BY,CA,CH,C N,CR,CU,CZ,DE,DK,DM,EE,ES ,FI,GB,GD,GE,GH,GM,HR,HU, ID,IL,IN,IS,JP,KE,KG,KP,K R,KZ,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LV ,MA,MD,MG,MK,MN,MW,MX,NO, NZ,PL,PT,RO,RU,SD,SE,SG,S I,SK,SL,TJ,TM,TR,TT,TZ,UA ,UG,UZ,VN,YU,ZA,ZW (72)発明者 リー, ウォンチー アメリカ合衆国 アイダホ 83709, ボ イズ, エス. ブラウニング アベニュ ー 493 Fターム(参考) 3C058 AA05 AC04 CB02 DA17 4H104 AA01Z AA17Z BB04C CB02C CB15C CB16C EA02Z PA50 QA05

Claims (61)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 マイクロエレクトロニックデバイス基板アセンブリを平坦化
    する方法であって、 研磨剤粒子を含まない潤滑性平坦化溶液を研磨パッド上に堆積する工程であっ
    て、前記研磨パッドは、本体、前記本体上の平坦化表面、および前記平坦化表面
    において前記本体に固定して取り付けられた複数の研磨剤粒子を有する、工程と
    、 前記潤滑性平坦化溶液および前記平坦化表面上の固定された研磨剤粒子の少な
    くとも一部に対して前記基板アセンブリの前面を押し付ける工程と、 前記研磨パッドまたは前記基板アセンブリの少なくとも一方を他方に対して動
    かし、それらの間で相対的な運動を与える工程と、 前記基板アセンブリが前記研磨パッドに対して動く場合に、前記潤滑性平坦化
    溶液中の潤滑剤添加物で前記研磨剤粒子から前記前面の領域を分離する工程と を包含する、方法。
  2. 【請求項2】 前記潤滑性溶液を堆積する工程が、 前記潤滑性平坦化溶液を形成するために前記潤滑剤添加物を非研磨剤溶液へ添
    加する工程と、 前記基板アセンブリが前記研磨パッドに対して動く場合に、前記潤滑剤添加物
    を有する前記潤滑性平坦化溶液を前記研磨パッド上に堆積する工程と を包含する、請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 前記潤滑性溶液を堆積する工程は、前記潤滑剤添加物を前記
    非研磨剤溶液へ混合して少なくとも約10〜20cpの粘度を有する潤滑性平坦
    化溶液を形成し、前記基板アセンブリが前記研磨パッドに対して動く場合に、前
    記潤滑性平坦化溶液を前記研磨パッド上に堆積する工程を包含する、請求項1に
    記載の方法。
  4. 【請求項4】 請求項1に記載の方法であって、 前記潤滑剤添加物はグリセロールを含み、 前記潤滑性溶液を堆積する工程は、前記グリセロールをアンモニアおよび水を
    含む非研磨剤溶液へ混合して少なくとも約4〜20cpの粘度を有する潤滑性平
    坦化溶液を形成し、前記基板アセンブリが前記研磨パッドに対して動く場合に、
    前記潤滑性平坦化溶液を前記研磨パッド上に堆積する工程を包含する、方法。
  5. 【請求項5】 請求項1に記載の方法であって、 前記潤滑剤添加物はグリセロールを含み、 前記潤滑性溶液を堆積する工程は、10重量%の前記グリセロールをアンモニ
    アおよび水を含む90重量%の非研磨剤溶液へ混合して潤滑性平坦化溶液を形成
    し、前記基板アセンブリが前記研磨パッドに対して動く場合に、前記潤滑性平坦
    化溶液を前記研磨パッド上に堆積する工程を包含する、方法。
  6. 【請求項6】 請求項1に記載の方法であって、 前記潤滑剤添加物はポリプロピレングリコールを含み、 前記潤滑性溶液を堆積する工程は、前記ポリプロピレングリコールをアンモニ
    アおよび水を含む非研磨剤溶液へ混合して少なくとも約4〜20cpの粘度を有
    する潤滑性平坦化溶液を形成し、前記基板アセンブリが前記研磨パッドに対して
    動く場合に、前記潤滑性平坦化溶液を前記研磨パッド上に堆積する工程を包含す
    る、方法。
  7. 【請求項7】 請求項1に記載の方法であって、 前記潤滑剤添加物はポリプロピレングリコールを含み、 前記潤滑性溶液を堆積する工程は、5重量%の前記ポリプロピレングリコール
    をアンモニアおよび水を含む95重量%の非研磨剤溶液へ混合して潤滑性平坦化
    溶液を形成し、前記基板アセンブリが前記研磨パッドに対して動く場合に、前記
    潤滑性平坦化溶液を前記研磨パッド上に堆積する工程を包含する、方法。
  8. 【請求項8】 請求項1に記載の方法であって、 前記潤滑剤添加物はポリエチレングリコールを含み、 前記潤滑性溶液を堆積する工程は、前記ポリエチレングリコールをアンモニア
    および水を含む非研磨剤溶液へ混合して少なくとも約4〜20cpの粘度を有す
    る潤滑性平坦化溶液を形成し、前記基板アセンブリが前記研磨パッドに対して動
    く場合に、前記潤滑性平坦化溶液を前記研磨パッド上に堆積する工程を包含する
    、方法。
  9. 【請求項9】 請求項1に記載の方法であって、 前記潤滑剤添加物はポリエチレングリコールを含み、 前記潤滑性溶液を堆積する工程は、10重量%の前記ポリエチレングリコール
    をアンモニアおよび水を含む90重量%の非研磨剤溶液へ混合して潤滑性平坦化
    溶液を形成し、前記基板アセンブリが前記研磨パッドに対して動く場合に、前記
    潤滑性平坦化溶液を前記研磨パッド上に堆積する工程を包含する、方法。
  10. 【請求項10】 請求項1に記載の方法であって、 前記潤滑剤添加物はポリビニルアルコールを含み、 前記潤滑性溶液を堆積する工程は、前記ポリビニルアルコールをアンモニアお
    よび水を含む非研磨剤溶液へ混合して少なくとも約4〜100cpの粘度を有す
    る潤滑性平坦化溶液を形成し、前記基板アセンブリが前記研磨パッドに対して動
    く場合に、前記潤滑性平坦化溶液を前記研磨パッド上に堆積する工程を包含する
    、方法。
  11. 【請求項11】 請求項1に記載の方法であって、 前記潤滑剤添加物はポリビニルアルコールを含み、 前記潤滑性溶液を堆積する工程は、10重量%の前記ポリビニルアルコールを
    アンモニアおよび水を含む90重量%の非研磨剤溶液へ混合して潤滑性平坦化溶
    液を形成し、前記基板アセンブリが前記研磨パッドに対して動く場合に、前記潤
    滑性平坦化溶液を前記研磨パッド上に堆積する工程を包含する、方法。
  12. 【請求項12】 請求項1に記載の方法であって、 前記潤滑剤添加物はCARBOGELを含み、 前記潤滑性溶液を堆積する工程は、前記CARBOGELをアンモニアおよび
    水を含む非研磨剤溶液へ混合して少なくとも約4〜100cpの粘度を有する潤
    滑性平坦化溶液を形成し、前記基板アセンブリが前記研磨パッドに対して動く場
    合に、前記潤滑性平坦化溶液を前記研磨パッド上に堆積する工程を包含する、方
    法。
  13. 【請求項13】 請求項1に記載の方法であって、 前記潤滑剤添加物はCARBOGELを含み、 前記潤滑性溶液を堆積する工程は、0.25重量%の前記CARBOGELを
    アンモニアおよび水を含む99.75重量%の非研磨剤溶液へ混合して潤滑性平
    坦化溶液を形成し、前記基板アセンブリが前記研磨パッドに対して動く場合に、
    前記潤滑性平坦化溶液を前記研磨パッド上に堆積する工程を包含する、方法。
  14. 【請求項14】 請求項1に記載の方法であって、 前記潤滑剤添加物はPOLYOXを含み、 前記潤滑性溶液を堆積する工程は、前記POLYOXをアンモニアおよび水を
    含む非研磨剤溶液へ混合して少なくとも約4〜100cpの粘度を有する潤滑性
    平坦化溶液を形成し、前記基板アセンブリが前記研磨パッドに対して動く場合に
    、前記潤滑性平坦化溶液を前記研磨パッド上に堆積する工程を包含する、方法。
  15. 【請求項15】 請求項1に記載の方法であって、 前記潤滑剤添加物はPOLYOXを含み、 前記潤滑性溶液を堆積する工程は、0.25重量%の前記POLYOXをアン
    モニアおよび水を含む99.75重量%の非研磨剤溶液へ混合して潤滑性平坦化
    溶液を形成し、前記基板アセンブリが前記研磨パッドに対して動く場合に、前記
    潤滑性平坦化溶液を前記研磨パッド上に堆積する工程を包含する、方法。
  16. 【請求項16】 マイクロエレクトロニックデバイス基板アセンブリを平坦
    化する方法であって、 研磨剤粒子を含まない潤滑性平坦化溶液を研磨パッド上に堆積する工程であっ
    て、前記潤滑性平坦化溶液は潤滑剤添加物を有し、前記研磨パッドは、本体、前
    記本体上の平坦化表面、および前記平坦化表面において前記本体に固定して取り
    付けられた複数の研磨剤粒子を有する、工程と、 前記平坦化表面上の前記平坦化溶液に対して前記基板アセンブリの前面を押し
    付ける工程と、 前記研磨パッドまたは前記基板アセンブリの少なくとも一方を他方に対して動
    かし、前記基板アセンブリの前面と前記平坦化表面との間で相対的な運動を与え
    る工程と を包含する、方法。
  17. 【請求項17】 請求項16に記載の方法であって、 前記潤滑剤添加物は、前記平坦化溶液の粘度を増加させる増粘剤を含み、 前記方法は、前記増粘剤を非研磨剤溶液へ混合して潤滑性平坦化溶液を形成し
    、その後、前記潤滑性平坦化溶液を前記研磨パッド上に堆積する工程をさらに包
    含する、方法。
  18. 【請求項18】 請求項17に記載の方法であって、 前記増粘剤はグリセロールを含み、 前記増粘剤を前記非研磨剤溶液へ混合する工程は、前記グリセロールをアンモ
    ニアおよび水を含む非研磨剤溶液へ混合して少なくとも約4〜20cpの粘度を
    有する潤滑性平坦化溶液を形成する工程を包含する、方法。
  19. 【請求項19】 請求項17に記載の方法であって、 前記増粘剤はポリプロピレングリコールを含み、 前記増粘剤を前記非研磨剤溶液へ混合する工程は、前記ポリプロピレングリコ
    ールをアンモニアおよび水を含む非研磨剤溶液へ混合して少なくとも約4〜20
    cpの粘度を有する潤滑性平坦化溶液を形成する工程を包含する、方法。
  20. 【請求項20】 請求項17に記載の方法であって、 前記増粘剤はポリエチレングリコールを含み、 前記増粘剤を前記非研磨剤溶液へ混合する工程は、前記ポリエチレングリコー
    ルをアンモニアおよび水を含む非研磨剤溶液へ混合して少なくとも約4〜20c
    pの粘度を有する潤滑性平坦化溶液を形成する工程を包含する、方法。
  21. 【請求項21】 請求項17に記載の方法であって、 前記増粘剤はポリビニルアルコールを含み、 前記増粘剤を前記非研磨剤溶液へ混合する工程は、前記ポリビニルアルコール
    をアンモニアおよび水を含む非研磨剤溶液へ混合して少なくとも約4〜100c
    pの粘度を有する潤滑性平坦化溶液を形成する工程を包含する、方法。
  22. 【請求項22】 請求項17に記載の方法であって、 前記増粘剤はCARBOGELを含み、 前記増粘剤を前記非研磨剤溶液へ混合する工程は、前記CARBOGELをア
    ンモニアおよび水を含む非研磨剤溶液へ混合して少なくとも約4〜100cpの
    粘度を有する潤滑性平坦化溶液を形成する工程を包含する、方法。
  23. 【請求項23】 請求項17に記載の方法であって、 前記増粘剤はPOLYOXを含み、 前記増粘剤を前記非研磨剤溶液へ混合する工程は、前記POLYOXをアンモ
    ニアおよび水を含む非研磨剤溶液へ混合して少なくとも約4〜100cpの粘度
    を有する潤滑性平坦化溶液を形成する工程を包含する、方法。
  24. 【請求項24】 マイクロエレクトロニックデバイス基板アセンブリを平坦
    化する方法であって、 研磨剤粒子を含まない非研磨剤溶液を研磨パッド上に堆積する工程であって、
    前記研磨パッドは、本体、前記本体上の平坦化表面、および前記平坦化表面にお
    いて前記本体に固定して取り付けられた複数の研磨剤粒子を有する、工程と、 前記非研磨剤溶液および前記平坦化表面に対して前記基板アセンブリの前面を
    押し付ける工程と、 前記研磨パッドまたは前記基板アセンブリの少なくとも一方を他方に対して動
    かし、前記基板アセンブリの前面と前記平坦化表面との間で相対的な運動を与え
    る工程と、 潤滑性平坦化溶液を形成するために高粘度物質を前記非研磨剤溶液に添加する
    ことで、前記パッドに取り付けられた前記固定された研磨剤粒子が前記前面を強
    く摩擦すること、および前記基板アセンブリ上に欠陥を生じさせることを抑制す
    る工程と を包含する、方法。
  25. 【請求項25】 請求項24に記載の方法であって、 前記高粘度物質はグリセロールを含み、 前記高粘度物質を前記非研磨剤溶液へ添加する工程は、前記グリセロールをア
    ンモニアおよび水を含む非研磨剤溶液へ混合して少なくとも約4〜20cpの粘
    度を有する潤滑性平坦化溶液を形成する工程を包含する、方法。
  26. 【請求項26】 請求項25に記載の方法であって、 前記高粘度物質はポリプロピレングリコールを含み、 前記高粘度物質を前記非研磨剤溶液へ添加する工程は、前記ポリプロピレング
    リコールをアンモニアおよび水を含む非研磨剤溶液へ混合して少なくとも約4〜
    20cpの粘度を有する潤滑性平坦化溶液を形成する工程を包含する、方法。
  27. 【請求項27】 請求項25に記載の方法であって、 前記高粘度物質はポリエチレングリコールを含み、 前記高粘度物質を前記非研磨剤溶液へ添加する工程は、前記ポリエチレングリ
    コールをアンモニアおよび水を含む非研磨剤溶液へ混合して少なくとも約4〜2
    0cpの粘度を有する潤滑性平坦化溶液を形成する工程を包含する、方法。
  28. 【請求項28】 請求項24に記載の方法であって、 前記高粘度物質はポリビニルアルコールを含み、 前記高粘度物質を前記非研磨剤溶液へ添加する工程は、前記ポリビニルアルコ
    ールをアンモニアおよび水を含む非研磨剤溶液へ混合して少なくとも約4〜10
    0cpの粘度を有する潤滑性平坦化溶液を形成する工程を包含する、方法。
  29. 【請求項29】 請求項24に記載の方法であって、 前記高粘度物質はCARBOGELを含み、 前記高粘度物質を前記非研磨剤溶液へ添加する工程は、前記CARBOGEL
    をアンモニアおよび水を含む非研磨剤溶液へ混合して少なくとも約4〜100c
    pの粘度を有する潤滑性平坦化溶液を形成する工程を包含する、方法。
  30. 【請求項30】 請求項24に記載の方法であって、 前記高粘度物質はPOLYOXを含み、 前記高粘度物質を前記非研磨剤溶液へ添加する工程は、前記POLYOXをア
    ンモニアおよび水を含む非研磨剤溶液へ混合して少なくとも約4〜100cpの
    粘度を有する潤滑性平坦化溶液を形成する工程を包含する、方法。
  31. 【請求項31】 マイクロエレクトロニックデバイス基板アセンブリを平坦
    化する方法であって、 本体、前記本体上の平坦化表面、および前記平坦化表面において前記本体に固
    定して取り付けられた複数の研磨剤粒子を有する研磨パッド提供する工程と、 少なくとも約10〜20cpの粘度を有し、研磨剤粒子を含まない非研磨剤潤
    滑性平坦化溶液を研磨パッド上に堆積する工程と、 前記平坦化表面上の前記平坦化溶液に対して前記基板アセンブリの前面を押し
    付ける工程と、 前記研磨パッドまたは前記基板アセンブリの少なくとも一方を他方に対して動
    かし、前記基板アセンブリの前面と前記平坦化表面との間で相対的な運動を与え
    る工程と を包含する、方法。
  32. 【請求項32】 請求項31に記載の方法であって、 少なくとも水を含み、研磨剤粒子を含まない非研磨剤溶液を提供する工程と、 潤滑剤添加物を前記非研磨剤溶液に添加して研磨剤粒子を含まない前記非研磨
    剤潤滑性溶液を形成する工程と をさらに包含する、方法。
  33. 【請求項33】 前記潤滑性平坦化溶液が少なくとも約4〜20cpの粘度
    を有するまで、グリセロールをアンモニアおよび水を含む非研磨剤溶液へ混合す
    ることにより前記潤滑性平坦化溶液を形成する工程をさらに包含する、請求項3
    1に記載の方法。
  34. 【請求項34】 前記潤滑性平坦化溶液が少なくとも約4〜20cpの粘度
    を有するまで、ポリプロピレングリコールをアンモニアおよび水を含む非研磨剤
    溶液へ混合することにより前記潤滑性平坦化溶液を形成する工程をさらに包含す
    る、請求項31に記載の方法。
  35. 【請求項35】 前記潤滑性平坦化溶液が少なくとも約4〜20cpの粘度
    を有するまで、ポリエチレングリコールをアンモニアおよび水を含む非研磨剤溶
    液へ混合することにより前記潤滑性平坦化溶液を形成する工程をさらに包含する
    、請求項31に記載の方法。
  36. 【請求項36】 前記潤滑性平坦化溶液が少なくとも約4〜100cpの粘
    度を有するまで、ポリビニルアルコールをアンモニアおよび水を含む非研磨剤溶
    液へ混合することにより前記潤滑性平坦化溶液を形成する工程をさらに包含する
    、請求項31に記載の方法。
  37. 【請求項37】 前記潤滑性平坦化溶液が少なくとも約4〜100cpの粘
    度を有するまで、CARBOGELをアンモニアおよび水を含む非研磨剤溶液へ
    混合することにより前記潤滑性平坦化溶液を形成する工程をさらに包含する、請
    求項31に記載の方法。
  38. 【請求項38】 前記潤滑性平坦化溶液が少なくとも約4〜100cpの粘
    度を有するまで、POLYOXをアンモニアおよび水を含む非研磨剤溶液へ混合
    することにより前記潤滑性平坦化溶液を形成する工程をさらに包含する、請求項
    31に記載の方法。
  39. 【請求項39】 潤滑性平坦化溶液を作製する方法であって、 少なくとも水を含み、研磨剤粒子を含まない非研磨剤溶液を提供する工程と、 潤滑剤添加物を前記非研磨剤溶液に添加して研磨剤粒子を含まない非研磨剤潤
    滑性平坦化溶液を形成する工程と を包含する、方法。
  40. 【請求項40】 前記潤滑剤添加物を前記非研磨剤溶液に添加する工程は、
    前記潤滑性平坦化溶液が少なくとも約4cpの粘度を有するまで前記潤滑剤添加
    物を前記非研磨剤溶液と混合する工程を包含する、請求項39に記載の方法。
  41. 【請求項41】 前記潤滑剤添加物を前記非研磨剤溶液に添加する工程は、
    グリセロールを水およびアンモニアを含む非研磨剤溶液と混合して少なくとも4
    cpの粘度を有する潤滑性平坦化溶液を形成する工程を包含する、請求項39に
    記載の方法。
  42. 【請求項42】 前記潤滑剤添加物を前記非研磨剤溶液に添加する工程は、
    ポリプロピレングリコールを水およびアンモニアを含む非研磨剤溶液と混合して
    少なくとも4cpの粘度を有する潤滑性平坦化溶液を形成する工程を包含する、
    請求項39に記載の方法。
  43. 【請求項43】 前記潤滑剤添加物を前記非研磨剤溶液に添加する工程は、
    ポリエチレングリコールを水およびアンモニアを含む非研磨剤溶液と混合して少
    なくとも4cpの粘度を有する潤滑性平坦化溶液を形成する工程を包含する、請
    求項39に記載の方法。
  44. 【請求項44】 前記潤滑剤添加物を前記非研磨剤溶液に添加する工程は、
    ポリビニルアルコールを水およびアンモニアを含む非研磨剤溶液と混合して少な
    くとも10cpの粘度を有する潤滑性平坦化溶液を形成する工程を包含する、請
    求項39に記載の方法。
  45. 【請求項45】 前記潤滑剤添加物を前記非研磨剤溶液に添加する工程は、
    CARBOGELを水およびアンモニアを含む非研磨剤溶液と混合して少なくと
    も10cpの粘度を有する潤滑性平坦化溶液を形成する工程を包含する、請求項
    39に記載の方法。
  46. 【請求項46】 前記潤滑剤添加物を前記非研磨剤溶液に添加する工程は、
    POLYOXを水およびアンモニアを含む非研磨剤溶液と混合して少なくとも1
    0cpの粘度を有する潤滑性平坦化溶液を形成する工程を包含する、請求項39
    に記載の方法。
  47. 【請求項47】 前記潤滑剤添加物を前記非研磨剤溶液に添加する工程は、
    約10重量%のグリセロールを水およびアンモニアを含む約90重量%の非研磨
    剤溶液と混合する工程を包含する、請求項39に記載の方法。
  48. 【請求項48】 前記潤滑剤添加物を前記非研磨剤溶液に添加する工程は、
    約5重量%のポリプロピレングリコールを水およびアンモニアを含む約95重量
    %の非研磨剤溶液と混合する工程を包含する、請求項39に記載の方法。
  49. 【請求項49】 前記潤滑剤添加物を前記非研磨剤溶液に添加する工程は、
    約10重量%のポリエチレングリコールを水およびアンモニアを含む約90重量
    %の非研磨剤溶液と混合する工程を包含する、請求項39に記載の方法。
  50. 【請求項50】 前記潤滑剤添加物を前記非研磨剤溶液に添加する工程は、
    約10重量%のポリビニルアルコールを水およびアンモニアを含む約90重量%
    の非研磨剤溶液と混合する工程を包含する、請求項39に記載の方法。
  51. 【請求項51】 前記潤滑剤添加物を前記非研磨剤溶液に添加する工程は、
    約0.25重量%のCARBOGELを水およびアンモニアを含む約99.75
    重量%の非研磨剤溶液と混合する工程を包含する、請求項39に記載の方法。
  52. 【請求項52】 前記潤滑剤添加物を前記非研磨剤溶液に添加する工程は、
    約0.25重量%のPOLYOXを水およびアンモニアを含む約99.75重量
    %の非研磨剤溶液と混合する工程を包含する、請求項39に記載の方法。
  53. 【請求項53】 潤滑性平坦化溶液であって、4cp未満の粘度を有し、研
    磨剤粒子を含まない非研磨剤溶液と、 前記非研磨剤溶液と混合された潤滑剤添加物であって、前記潤滑剤添加物は約
    4cpより大きい粘度を有する非研磨剤化合物であり、ここで前記潤滑性平坦化
    溶液は研磨剤粒子を含まず、少なくとも4cpより大きい粘度を有する、潤滑剤
    添加物と を含む、潤滑性平坦化溶液。
  54. 【請求項54】 請求項53に記載の潤滑性平坦化溶液であって、前記非研
    磨剤溶液は水およびアンモニアを含み、前記潤滑剤添加物はグリセロールを含む
    、潤滑性平坦化溶液。
  55. 【請求項55】 請求項53に記載の潤滑性平坦化溶液であって、前記非研
    磨剤溶液は水およびアンモニアを含み、前記潤滑剤添加物はポリプロピレングリ
    コールを含む、潤滑性平坦化溶液。
  56. 【請求項56】 請求項53に記載の潤滑性平坦化溶液であって、前記非研
    磨剤溶液は水およびアンモニアを含み、前記潤滑剤添加物はポリエチレングリコ
    ールを含む、潤滑性平坦化溶液。
  57. 【請求項57】 請求項53に記載の潤滑性平坦化溶液であって、前記非研
    磨剤溶液は水およびアンモニアを含み、前記潤滑剤添加物はポリビニルアルコー
    ルを含む、潤滑性平坦化溶液。
  58. 【請求項58】 請求項53に記載の潤滑性平坦化溶液であって、前記非研
    磨剤溶液は水およびアンモニアを含み、前記潤滑剤添加物はCARBOGELを
    含む、潤滑性平坦化溶液。
  59. 【請求項59】 請求項53に記載の潤滑性平坦化溶液であって、前記非研
    磨剤溶液は水およびアンモニアを含み、前記潤滑剤添加物はPOLYOXを含む
    、潤滑性平坦化溶液。
  60. 【請求項60】 マイクロエレクトロニックデバイス基板アセンブリを平坦
    化するための平坦化機器であって、 支持テーブルと、 本体、前記本体上の平坦化表面、および前記平坦化表面において前記本体に固
    定して取り付けられた複数の研磨剤粒子を有する、前記支持テーブル上の研磨パ
    ッドと、 基板アセンブリを保持するように構成されたキャリアヘッド、および前記研磨
    パッドに対してキャリアを動かすために前記キャリアヘッドに取り付けられた駆
    動機構を有するキャリアアセンブリと、 前記研磨パッド上に研磨剤粒子を含まない、少なくとも約4〜100cpの粘
    度を有する非研磨剤潤滑性平坦化溶液と を含む、平坦化機器。
  61. 【請求項61】 マイクロエレクトロニックデバイス基板アセンブリを平坦
    化するための平坦化機器であって、 支持テーブルと、 本体、前記本体上の平坦化表面、および前記平坦化表面において前記本体に固
    定して取り付けられた複数の研磨剤粒子を有する、前記支持テーブル上の研磨パ
    ッドと、 基板アセンブリを保持するように構成されたキャリアヘッド、および前記研磨
    パッドに対してキャリアを動かすために前記キャリアヘッドに取り付けられた駆
    動機構を有するキャリアアセンブリと、 第1の容器および前記第1の容器中の非研磨剤溶液の供給と、 第2の容器および前記第2の容器中の潤滑剤添加物の供給と、 前記第1および第2の容器に接続した混合部位であって、前記潤滑剤添加物が
    前記混合部位で前記非研磨剤溶液と混合されて潤滑性平坦化溶液を生成し、前記
    混合部位は前記研磨パッドへ前記潤滑性平坦化溶液を分配するためのノズルに結
    合されている、混合部位と を含む、平坦化機器。
JP2001510625A 1999-07-20 2000-07-19 マイクロエレクトロニック基板アセンブリを平坦化する方法および装置 Pending JP2003504223A (ja)

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