JP2003511848A - 流体分配固定研磨つや出しパッド - Google Patents

流体分配固定研磨つや出しパッド

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JP2003511848A JP2001527952A JP2001527952A JP2003511848A JP 2003511848 A JP2003511848 A JP 2003511848A JP 2001527952 A JP2001527952 A JP 2001527952A JP 2001527952 A JP2001527952 A JP 2001527952A JP 2003511848 A JP2003511848 A JP 2003511848A
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アンドリュー、ブラック
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Abstract

(57)【要約】 この発明は、ウェハ表面上に研磨微粒子を懸濁させることなく流体を分配している間に、ウェハの層の一部分または全体を除去する固定研磨構成要素を用いる流体分配固定研磨つや出しパッドＣＭＰシステムおよび方法である。流体分配固定研磨つや出しパッドは、回転し固定されたつや出しパッドがウェハ表面を平面化する摩擦力を与える間に、ウェハの表面に対して押しつけられる。流体分配固定研磨つや出しパッドにより分配される流体は、ウェハの表面の掻き傷を最少にし、受けは表面を軟化させるために化学的に反応させ、粒子状の汚染物質の除去を支援することを含む多くのやり方によってウェハの平面化を達成する固定の構成要素を助けている。この発明における流体の流れは、研磨プロセス中にウェハの表面および固定研磨つや出しパッドから廃棄物（例えば、化学反応生成物、ウェハ掻き取り物質、微粒子状の汚染物質等）を除去するのに充分な強さである。この発明の１つの実施形態において、廃棄物微粒子は流体内に懸濁されるようになり、流体分配固定研磨つや出しパッドの流体分配ダクトを介して吸引される用になる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は半導体製造処理に関する。より詳細には、この発明は半導体ウェハ
をより効果的に研磨して平面化する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子システムおよび回路は、現代科学の向上に対して顕著な貢献を成し遂げる
と共に、有利な結果を達成するためのたくさんの応用例に用いられている。例え
ばディジタルコンピュータ、計算機、音響機器、映像装置、電話システム等の多
数の電子技術は、ビジネス、科学、教育および娯楽等の多くの分野でデータ、思
想および傾向を分析したり話し合ったりするために高められた生産力と低減され
たコストを容易にするプロセッサを含んでいる。これらの結果を提供するために
設計された電子システムは、しばしば、チップウェハ上の集積化回路（ＩＣｓ―
Integrated Circuits ―）を含んでいる。ウェハは通常、平滑化されたウェハ表
面を生成する研磨ステップを含むプロセスによって製造されている。効果的で能
率的なやり方により研磨ステップを行なうことは、ＩＣウェハを生産するために
は重要なことである。具体的なＩＣのための出発原料は、非常に高純度のシリコ
ンである。純粋なシリコン材料は、固相の円筒形状を呈する単結晶として成長さ
せられている。この結晶はその後、ウェハを製造するために（あたかもパンの塊
のように）、のこぎりで切断され、このウェハ上には、その後パターン転写プロ
セス（例えば、フォトリソグラフィ―photolithography―やＸ線リソグラフィ―
X-ray lithography―等）を介してウェハに多層膜を付与することにより、電子
構成要素が構成されている。詳細には、パターン転写はウェハ層に付着された異
なる電気的な特性の領域を備える電子構成要素を形成するために、用いられてい
る。複合的なＩＣは、前の相の表面に積層されたそれぞれの相を有し、多種類の
相互接続層を伴う多数の構成要素を有して、たくさんの異なる形成過程を経て製
造された層をしばしば有することができる。これらの複合的なＩＣが有する結果
としての表面の状態は、ＩＣの構成要素が複数のそうないに形成された後は、で
こぼこの状態である（例えば、それらはしばしば多数の小山または「丘」や、窪
みまたは「谷」を有する荒い地上の「山岳地帯」に似ている）。
【０００３】 パターン転写技術は通常、非常に精密な表面幾何学形状を生成することができ
ると共に、より大きな長所と有用性がいくつかの応用例で実現されており、その
応用例においては、多くの構成部品（例えば、抵抗器、ダイオード、トランジス
タ等）が、仮想に位置するチップまたはＩＣ内に集積化されている。チップ内に
より多くの構成要素を組み込むための主要なやり方は、各構成要素をより小さく
形成することである。写真によるパターン転写プロセスにおいては、焦点深度の
限界が、感光性の膜の表面にますます繊細な画像を投影させるのに影響を与える
ことである。焦点深度の問題は、荒れた表面形状によって悪化させられる（例え
ば、でこぼこの小山や窪みは、リソグラフィプロセスの間に製造された膜によっ
て起因する）。「でこぼこの」表面形状を有する複雑なＩＣｓは、焦点深度の限
界を狭くする結果をさらに悪化させており、これは次にはチップ上に組み込まれ
る構成要素の数を限定することにもなっている。したがって、単一のウェハ上に
最も多数の構成材を形成するように中間的な感光性の膜のそれぞれの上にサブミ
クロンの表面形状精度で定義される所望のマスク画像を結像させるためには、精
密に平坦な表面が求められている。精密に平坦または充分に平面化された表面は
非常に小さな深さと焦点合わせ動作とを容易にさせ、その後、非常に小さな構成
要素の限定およびそれに続く製造を容易にさせることになる。
【０００４】 研磨は、ウェハの層の充分な平面化を得るための好ましい方法である。これは
通常、ウェハの表面を研磨パッドで擦ることによって材料の犠牲的な部分を除去
することを含んでいる。ウェハの表面形状の高い領域（丘）は表面形状の低い領
域（谷）よりも高速で除去されるので、研磨はウェハの表面の高さの違いを平板
化させる。最も多くの研磨技術は、研磨の後に１度［の傾斜角度］よりもずっと
小さい最大角度を導き出すミリメートルを超える尺度の平坦化距離で表面形状を
平滑化させる貴重な可能性を有している。
【０００５】 最も一般的な研磨技術の１つは、化学的機械的研磨（ＣＭＰ―Chemical Mecha
nical Polishing ―）プロセスを含んでおり、このＣＭＰプロセスは、ウェハの
平滑化および予測可能な平坦化を支援するための研磨パッドに分配される研磨用
のスラリ［slurry―懸濁液―］を用いている。スラリの平坦化の属性は、具体的
には研磨用の摩擦構成要素および化学反応構成要素を備えている。研磨用の摩擦
構成要素は、スラリ内に浮遊している微粒子になるはずである。研磨用の微粒子
は、研磨用のパッドがウェハの表面との間で摩擦的な接触を及ぼすように、パッ
ドの研磨属性を付加している。化学的反応構成要素は、ウェハ層の材料に化学的
に相互に作用する研磨剤になるはずである。この研磨剤は、それと化学的に反応
することによって研磨されるべきウェハ層の表面を軟化または溶解させている。
研磨用の摩擦構成要素と科学構成要素は共に、ウェハの表面から材料を除去する
研磨用パッドを補助する。
【０００６】 スラリが研磨用パッドに分配されているやり方は、研磨を支援する際に、スラ
リの研磨的なおよび化学的な特性の有効性に対して顕著な影響を与えており、次
に除去割合にも影響を及ぼしている。従来のスラリ分配方法は研磨用パッドの表
面にスラリを分配するものであり、この研磨用のパッドはスラリをウェハの表面
まで運んでいる。研磨用パッドの材料は通常、研磨用パッドの表面に形成された
非常に小さいたくさんの窪みや穴を備える粗面を有している。粗面の窪みや溝は
研磨が行なわれているウェハ表面へおよび表面からのスラリの運搬のためにスラ
リを集めるポケットとして機能している。典型的な化学的機械的研磨プロセスに
用いられる研磨用のスラリが特定の利益を提供している間に、それらのスラリは
また有害な側の影響を結果する可能性もある。
【０００７】 典型的な研磨用のスラリにおける自由に流動している研磨用の微粒子は、しば
しばいくつかの問題を引き起こしている。典型的な研磨用ＣＭＰスラリに伴う１
つの問題は、多くのスラリにおける不充分な分散の持続性の結果としての不均一
な研磨である。パッドとウェハの表面にスラリを均一に分布させることによりウ
ェハ層の除去を均一に行なうことは重要なことである。多くのスラリに含まれる
固相の研磨用微粒子は、スラリ溶液内に沈降および／または集まる傾向にある。
もしもウェハの一部分が必要以上の量のスラリと接触するように露出されている
ならば、その一部分は通常より速い速度で除去されると共に充分なスラリに晒さ
れていない他の部分は通常より遅い速度で除去されて、平面化された表面の代わ
りに粗い表面の状態を形成してしまう。したがって、スラリ微粒子の凝集および
／または不均一な分散に依存する有害な不均一層の除去を避けることは好ましい
ことである。
【０００８】 従来のスラリ分散システムは、ウェハ表面にわたるスラリの均一な分散を典型
的には提供することがない。例えば、多くのスラリ分散システムは、新たなスラ
リをウェハの縁に供給して、その後そのスラリをウェハの中心に運ぶようにして
いる。しかしながら、スラリがウェハの中心にまで到達するのに要する時間によ
り、スラリの研磨特性のいくつかが消耗してしまう。したがって、新たなスラリ
は相対的に速い速度で材料を除去するウェハの周辺部分に対して研磨的な摩擦力
を提供し、消耗したスラリは相対的に緩い速度で材料を除去するウェハの中心部
分に対して弱い摩擦力を与えるので、研磨されたウェハ表面は不均一となるとい
う結果となる。
【０００９】 研磨プロセスの間に研磨用スラリが消費されるので、消耗された研磨用の微粒
子を含む使用済みの微粒子やウェハから「削り取られた」廃棄物が生成される。
消耗された研磨微粒子により結合された微粒子汚染物は、非常に有害な影響を有
している可能性があり、ＣＭＰ後の表面の清浄度に関して非常な重要性を有して
いる。消耗した研磨用の微粒子は通常、化学的な相互作用により容易に溶解する
ことができない。スラリの中に含まれる用済みの消耗した研磨用の微粒子は、ウ
ェハの表面に「汚染物の」微粒子が堆積されるであろうという蓋然性を増加させ
る傾向がある。さらに、消耗した研磨微粒子の残滓は、研磨用パッドの溝や窪み
に引っかかる傾向があり、これらの溝や窪みはとりもなおさず新たなスラリをウ
ェハの表面にまで運搬するのを助ける傾向もある。研磨用のパッドによる新たな
スラリの効果的な搬送を維持するために、新しくさせるために設けられる窪みや
溝が消耗した研磨用のスラリの微粒子によって充填されているので、周期的なパ
ッドの状態調節が求められる。パッドを状態調節する最も一般的な方法は、研磨
用パッドの表面を除去して、新たな窪みや溝を有する表面を再構成することであ
る。研磨用パッドを繰り返し状態調節することは、研磨プロセスを遅らせたり、
研磨パッドを使い切る割合を増加させたりする。
【００１０】 スラリからの研磨的な助力を必要としない研磨用パッドを有することが望まれ
ている。典型的なスラリの自由な研磨用のパッドは、ウェハの表面の一部分を除
去する、例えば固定された研磨材の研磨用構成要素または微粒子のような研磨的
な特性を備える表面を有している。固定された研磨材のような研磨用パッドが研
磨用のスラリの懸念を救ったとしても、微粒子の汚染は問題点として依然として
あり、これはＣＭＰプロセスの間に研磨用パッドとウェハの表面から生成される
汚染物質を除去するために充分に強力な流体の流れが制限されていることが理由
である。さらに、研磨用の材料はもはや流動性のあるものではないことを理由と
してかき落とすこともまた問題となっており、スラリを流すシステムにおいて、
固定された研磨用のパッドを状態調節することは容易なことではない。
【００１１】 求められていることは、ＩＣウェハの表面を研磨する能率の良い効果的なやり
方を円滑にするシステムおよび方法である。このシステムおよび方法は、自由に
流れる研磨用の微粒子を必要とするべきでないばかりでなく、ウェハの表面に過
度の微粒子の汚染を結果するべきでもない。また、継続的に使用されるためのパ
ッドを準備する状態調節プロセスを補佐するべきでもない。このシステムおよび
方法は、欠陥の低減（例えば、より低い欠陥密度）と、集積回路の製造における
信頼性を改善する、より清浄なＣＭＰプロセスと、を容易にするべきである。
【００１２】
【発明の概要】
この発明は、ＩＣウェハを能率的に研磨するために、固定研磨用パッドを備え
る流体分配装置および方法を含んでいる。この発明に係る固定研磨用パッドを備
える流体分配装置および方法は、固定研磨用パッドに設けられた穴を介して供給
される流体と共に固定研磨用パッドを用いることにより能率的なウェハ平面化を
達成するＣＭＰプロセスを補助することを目的とする。この発明は、研磨用スラ
リの微粒子に起因する有害な側の影響を被ることなく、矛盾のない除去レートと
円滑に研磨されたウェアの表面とを達成することができる。例えば、研磨用のス
ラリ微粒子の凝集に起因する不均一な層の除去、ウェハ表面に堆積された研磨用
スラリ微粒子の汚染、とりもなおさずウェハの表面に新たなスラリを供給するの
を補助するために設けられる研磨用パッドの溝や窪みに引っかけられる消耗され
た研磨用微粒子などが挙げられる。
【００１３】 この発明の１つの実施形態において、流体分配用固定研磨パッドは、固定の研
磨用構成要素と流体分散用ダクトを有する研磨用パッド本体を備えている。固定
研磨用構成要素は、スラリ内に引っかけられた研磨用の微粒子の助力を受けるこ
となくウェハの表面に対して擦られたときにウェハ層の一部分または全体を除去
し、それゆえ、研磨用のスラリに助けられた有害な側の影響を被ることがない。
この流体分配用ダクトは、流体分配用固定研磨用パッドの表面からウェハへの流
体の流れを許容している。流体分配用固定研磨用パッドは、研磨プロセスおよび
／または汚染微粒子の除去を助ける化学的な成分を含有する流体を含む、種々の
流体を分配することができる。さらに、この発明における流体の流れは、研磨プ
ロセスの間に、ウェハの表面および固定研磨用のパッドからの汚染（例えば反応
化合物、ウェハからの研削物、微粒子汚染物等）を除去するのに充分な強さであ
る。流体分配用固定研磨用パッドの１つの実施形態において、汚染微粒子は流体
分配ダクトを介して真空で吸引される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
この発明の好適な実施形態に係る流体分配用固定研磨用つや出しパッド方法お
よびシステムの参考説明が、添付図面に示された例を用いて、以下詳細に説明す
る。この発明が好適な実施形態と共に説明されているが、これらがこの発明をこ
れらの実施形態に限定することを目的とするものではないことは理解されるであ
ろう。その反対に、この発明は、この出願に含まれる特許請求の範囲により定義
されたようなこの発明の要旨や範囲に含まれるであろう選択的例、変形的例およ
び等価的例を包含することを目的としている。さらに、本発明の以下の詳細な説
明において、たくさんの特定の詳細は、この発明の全体的な理解を提供するため
に述べられている。しかしながら、この発明がこれらの特定の詳細を用いずに実
施できることはこの技術分野における熟練者にとっては明らかなことであろう。
他の例の中で、公知の方法、手順、構成要素および回路は、この発明の不必要で
不明瞭なアスペクトに関連しないように、詳細には説明されていない。
【００１５】 この発明は、研磨用パッドによって分配された流体の助力によりウェハの表面
を平面化するための研磨用パッドに関する固定の研磨用構成要素を実用化するＣ
ＭＰシステムおよび方法である。研磨の進行につれて、この発明に係るシステム
および方法は、研磨の際に生成される結果としての汚染微粒子を伴うウェハ表面
の一部分または全体の層の能率的な除去を容易にするために、研磨用パッドにお
ける近接するダクトを介して流体を分配している。この発明のシステムおよび方
法は、固定研磨を含む研磨用パッドを用い、研磨用スラリ微粒子に依存しないの
で、研磨用スラリ微粒子によって結果される有害な側面の影響を避けることがで
きる。この発明に係るシステムおよび方法による流体分配用固定研磨用つや出し
パッドの特徴は、ＩＣウェハの製造の際の短縮された製造時間と低減されたスラ
リ消費を許容することである。
【００１６】 図１Ａ、図１Ｂは、この発明の一実施形態に係る流体分配固定研磨用つや出し
パッド１００を示すそれぞれ側面図および平面図である。流体搬送固定研磨用つ
や出しパッド１００は、研磨用パッド本体１３０と、固定研磨用構成要素（例え
ば、固定研磨構成材１１５）と、流体分配用のダクト（例えば、流体分配ダクト
１２５）と、を備えている。研磨用パッド本体１３０は、固定研磨構成材１１５
および流体分配ダクト１２５に接続されている。研磨用パッド本体１３０は直径
と、その直径によって定義される平面に対して実質的に直交する表面の直径と外
側の半径とにより定義される平面に実質的に平行する下側の表面と、を有してい
る。上面は、底面に対向して配置されている。固定研磨用構成材１１５はウェハ
の表面に対して擦られたときにウェハの一部分を除去するように合わせられてい
る。流体分配ダクト１２５は、流体分配固定研磨つや出し用パッドの底面から上
面までを貫いて延長されており、このような構成において、流体分配ダクト１２
５は、流体分配固定研磨用つや出しパッド１００の表面からウェハに対して流体
が流れるのを許容するように合わせられている。流体分配固定研磨用つや出しパ
ッド１００は、有効なやり方でウェハを能率的に研磨している。
【００１７】 流体分配用固定研磨つや出しパッド１００の固定研磨構成材は、ウェハの全体
層の一部分を除去するためにウェハの表面に対して擦られたときに充分な研磨動
作を提供している。流体分配用固定研磨つや出し用パッド１００の１つの実施形
態において、固定研磨構成材は、研磨用パッドの表面に付着された研磨用微粒子
を備えており、他の実施形態においては、この研磨用微粒子は、研磨用パッド本
体の容積の全体にわたってむらなく分散されるようにまた含まれている。この固
定研磨用構成要素（例えば、固定研磨用構成材１２５）は、流体分配固定研磨つ
や出しパッド１００の表面を覆ってむらなくかつ濃く分散されている。流体分散
固定研磨つや出しパッド１００のいくつかの実施形態において、各流体部分散ダ
クト間には固定研磨構成要素または微粒子が多数存在している。流体分配固定研
磨つや出しパッド１００の固定研磨構成要素は、研磨用スラリに含まれる研磨用
微粒子からの助力を必要としていないし、それゆえに、固定研磨つや出しパッド
１００を用いるシステムおよび方法は、研磨用スラリに助長された有害な側面に
おける影響に苦しまなくても済むことになる（例えば、パッド上の消耗された研
磨用スラリ微粒子の凝集や積層に起因する不均一な研磨）。
【００１８】 この発明は、多種類の流体を分配することができると共に、たくさんの状況に
に対して適用可能なものである。この発明の１つの実施形態において、流体分配
固定研磨つや出しパッドは水を分配すると共に、その他の実施形態においては、
このパッドは、固定研磨用構成要素からの助力によりウェハとの間で相互に作用
する特定の化学物質を含む溶液を分配している。例えば、化学物質（例えば、塩
基または酸）を含む流体は、時間が経つにつれて段々と、流体分配固定研磨つや
出しパッドの表面へと導かれる。その他の実施形態においては、ｐＨ［水素イオ
ン指数］の高い液体（例えば、ＮＨ４ＯＨ―水酸化アンモニウム―）が、流体分
配固定研磨つや出しパッドの表面へと流れて、微粒子がウェハの表面に付着した
り欠陥を形成したりすることを静電的に阻止している。さらに、この発明は、流
体分配固定研磨つや出しパッドの表面に対して供給される特定の流体の単純なオ
ン−オフ制御に加えて流体の化学成分の連続的な変化を許容する。このことは、
時間の消費や、１つの化学成分を含む「より古い」溶液を洗い流して異なる化学
成分を含む「より新しい」溶液を付加する（例えば、１ステップおよび１化学反
応よりも多いステップや化学反応を備える銅ＣＭＰの実施例）ような浪費的なプ
ロセスを避けることになる。
【００１９】 流体分配固定研磨つや出しパッド１００の分配された流体を通すダクト（例え
ば、流体分配ダクト１２５）は、固定構成要素を助力して、多くの通路を経てウ
ェハの平面化を達成している。この発明における流体の流れは、固定研磨構成要
素によるウェハ表面への引っ掻き疵を最少化するように調整されている。上述し
たように、１つの実施例において、流体の化学反応はウェハの表面を軟化させる
ように反応し、これにより、固定研磨つや出しパッド１００の固定研磨構成要素
によるウェハの平面化を、より容易にすることができる。パッドを介してウェハ
表面上に直接流体を分配することは、流体が非常に効果的にかつむらなくウェハ
との間で相互に作用することを許容している。加えて、この流体は、研磨用スラ
リ微粒子を含んでおらず、研磨用パッド流体分配ダクトの研磨用スラリ微粒子に
よる詰まりを避けさせている。さらに、流体分配固定研磨つや出しパッド１００
のダクトを介して分配される流体は、粒子状汚染物の除去を助けている。
【００２０】 ウェハの表面および流体分配固定研磨つや出しパッドの表面からの廃棄生成物
質を除去するために流体を用いることは、固定研磨つや出しパッドを単独で用い
るのに比べて顕著な長所を提供している。この発明による流体の流れは、研磨プ
ロセスの間に、ウェハおよび固定研磨つや出しパッドの表面から、廃棄物（例え
ば、化学反応生成物、ウェハ掻き取り物質、微粒子汚染物質等）を除去するのに
充分な強さである。廃棄物を除去することは、固定研磨つや出しパッドの研磨構
成要素が、廃棄物微粒子からの干渉を受けることなく、ウェハ表面に能率的に接
触して廃棄物を除去することを許容している。加えて、ウェハの表面から廃棄物
を除去することは、廃棄物の微粒子に起因してウェハ表面上に欠陥が発生する可
能性を低減させる。さらに、パッドの状態を調節することは、この発明による流
体分配固定研磨つや出しパッドについて、より簡単なものとなり、その理由は、
洗浄用の流体が流体分配ダクトを介して力を与えられて、流体分配用ダクトおよ
び固定研磨用抗生物質の周囲の空間から汚染廃棄物微粒子を排除するような力が
加えられるからである。したがって、パッドの状態を再調整することは、それほ
ど頻繁には求められることがなくなり、それは分配された流体が窪みや溝から廃
棄物微粒子を排除するような力を与えるからである。
【００２１】 この発明に係る流体分配ダクトが実用化されるためには、たくさんのやり方が
ある。この発明の１つの実施例において、流体分配固定研磨つや出しパッドは、
汚染物質微粒子が洗い流されている間およびその後の両方において、ウェハの表
面および流体分配固定研磨つや出しパッドを勢いよく洗い流している。この発明
の１つの実施形態において、流体分配ダクトは、ある特定の時間の間に流体を分
配して、多の所望の時間で研磨用副産物を収集することを実用化している。例え
ば、流体は最初に、流体分配固定研磨つや出しパッドの表面に分配され、排気物
質の微粒子と撹拌され、その後、流体および廃棄物の微粒子が流体分配ダクトを
介して廃棄物微粒子を真空引きすることにより除去される。この発明の１つの実
施形態において、微粒子の除去は、流体分配ダクトを介して微粒子を基板から真
空引きすることにより微粒子の除去を助けるために、ｐＨの高い液体または界面
活性剤を導入することにより、研磨プロセスの最後に達成される。
【００２２】 この発明に係る流体分配固定研磨つや出しパッドの構成配置が多数あることは
正しく認識されるべきである。この発明の１つの実施形態において、流体は、流
体分配ダクトを介してプラテンの中心に導入され、その後、流体を分散させるた
めに流体分配固定研磨つや出しパッドの表面にダクトを用いて流体が導入されて
いる。この発明の流体分配固定研磨つや出しパッドの異なる実施形態は、個別の
状況における必要性に合致させるように配置された構成（例えば、流体分配ダク
トの配置）を有している。図１Ｃは、この発明に係る流体分配固定研磨つや出し
パッド１００Ａの一実施形態における流体分配ダクトおよび研磨構成要素の他の
構成を示している。流体分配固定研磨つや出し用パッド１００Ａは、研磨パッド
本体１７３と、固定研磨構成要素（例えば、固定研磨構成材１７２）と、流体分
配用ダクト（例えば、流体分配ダクト１７１）とを備えている。この発明の１つ
の実施形態において、流体分配ダクトの幅または直径は、１ミクロンから２００
ミクロンまでの値をとり、流体分配固定研磨つや出しパッドの製造の間に形成さ
れる。
【００２３】 図２Ａは、この発明の一実施形態に係る流体分配固定研磨つや出しパッドＣＭ
Ｐシステム２００Ａの平面図である。このＣＭＰシステム２００Ａは、ウェハホ
ルダ２２０と、流体分配固定研磨つや出しパッド構成部分２３０と、ＣＭＰ機械
２５０とを備えている。ＣＭＰ機械２５０は、ウェハホルダ２２０と流体分配固
定研磨つや出しパッド構成部分２３０とに連結されている。ＣＭＰシステム２０
０Ａのこれらの構成要素は、ＩＣウェハを平面化するために、協力して動作して
いる。ウェハホルダ２２０は、流体分配固定研磨つや出しパッド２３０に対して
ＩＣウェハを保持する。流体分配固定研磨つや出しパッド２３０は、ウェハの表
面に対して流体と物理的な摩擦力とを与えることにより、ＩＣウェハを研磨して
平面化している。ＣＭＰ機械２５０は、流体分配固定研磨つや出しパッドＣＭＰ
システム２００Ａを制御するためのインターフェース［接触面］を提供する。
【００２４】 図２Ｂは、流体分配固定研磨つや出しパッドＣＭＰシステム２００Ａの一実施
形態としての、流体分配固定研磨つや出しパッドＣＭＰシステム２００Ｂの側面
図を示している。流体分配固定研磨つや出しパッドＣＭＰシステム２００Ｂは、
ウェハホルダ２２０と、流体分配固定研磨つや出しパッド構成部分２３０と、Ｃ
ＭＰ機械２５０とを備えている。ＣＭＰ機械２５０は、ウェハホルダ２２０と流
体分配固定研磨つや出しパッド構成部分２３０とに連結されている。流体分配固
定研磨つや出しパッドＣＭＰシステム２００Ｂのこれらの構成要素は、集積回路
（ＩＣ）ウェハ２２４を研磨して平面化するために、協力して機能している。
【００２５】 流体分配固定研磨つや出しパッド構成部分２３０は、ウェハ（例えば、ウェハ
２２４）に流体を運ぶと共に、ウェハの表面に研磨用摩擦力を与えるために用い
られている。流体分配固定研磨つや出しパッド構成部分２３０は、流体分配固定
研磨つや出しパッド１００および回転テーブルプラテン２３１を備えている。流
体分配固定研磨つや出しパッド１００は、ウェハの表面を平面化させるために用
いられている。回転テーブルプラテン２３１は、流体分配固定研磨つや出しパッ
ド１００を所定の速度で回転させると共に、流体を流体分配固定研磨つや出しパ
ッド１００の流体分配ダクトに運ぶために用いられている。この発明の１つの実
施形態において、流体分配固定研磨つや出しパッド１００は、上述したようなス
ラリ内に懸濁されている研磨用微粒子を使用することなく研磨プロセスを助ける
固定研磨微粒子と流体分配ダクトを含む弾力性のある材料によって形成されてい
る。
【００２６】 図２Ｃは、流体分配固定研磨つや出しパッド構成要素２３０Ａの構成要素の１
つの実施形態の一部分を示す切り取り図である。図２Ｄは、回転テーブルプラテ
ン２３１Ａの一実施形態の上面図である。回転テーブルプラテン２３１Ａは、回
転テーブルプラテン本体２３７と、流体分配ダクトトレンチ（例えば、流体分配
ダクトトレンチ２３８または２３９）と、を備えている。流体分配ダクトトレン
チは、流体分配固定研磨つや出しパッド１００の流体分配ダクトへ流体を運ぶた
めに適用される。
【００２７】 ウェハホルダ２２０は、ウェハ（例えば、ウェハ２２４）を取り上げて、これ
を流体分配固定研磨つや出しパッド１００の上に載置して保持する。ウェハホル
ダ２２０は、ホルダアーム２２１と、キャリア２２２と、キャリアリング２２３
とを備えている。ホルダアーム２２１は、ＣＭＰ機械２５０と、キャリア２２２
に連結され、このキャリア２２２はキャリアリング２２３に連結されている。ウ
ェハ２２４の下面は、流体分配固定研磨つや出しパッド１００に置かれている。
ウェハ２２４の上面は、キャリア２２２の底面に対して保持されている。流体分
配固定研磨つや出しパッド１００が回転するので、所定量の下方への力により流
体分配固定研磨つや出しパッド１００上のウェハに面している間だけ、キャリア
２２２もまた所定の速度でウェハ２２４を回転させる。流体分配固定研磨つや出
しパッド１００およびウェハ２２４の両方の回転動作に起因して摩擦力によって
結果する研磨は、ウェハ２２４を研磨して平面化するために結合している。
【００２８】 流体分配固定研磨つや出しパッドＣＭＰシステム２００Ａの一実施形態は、つ
や出しパッドの研磨特性を維持するのを助けるつや出しパッドコンディショナを
含んでいる。このつや出しパッドコンディショナは、つや出しパッドの表面に満
たされ、つや出しパッドの表面に形成された溝や窪みに再構成された汚損および
／または廃棄物の除去を容易にしている。連続的な粗め処理を施されたつや出し
パッドは、相対的に、より速くよりコンスタントな除去速度を生成する。この発
明に係る流体分散固定研磨つや出しパッドは、コンディショニングプロセスを助
けている。この流体分散固定研磨つや出しパッドは、研磨用パッドの表面の溝や
窪みに詰まっている状態から研磨用パッドの表面に積層する種々の微粒子（例え
ば、消耗したスラリの微粒子、廃棄物のウェハの微粒子等）保持するのを助けて
いる。この発明の１つの実施形態において、この発明の流体分散固定研磨つや出
しパッドからの流体は、分離したコンディショナがつや出しパッドを正常にして
状態を整える必要性がない場合につや出しパッドの表面の窪みや溝から廃棄物の
微粒子を除去するのに充分な力を与えている。
【００２９】 ＣＭＰ機械５０は、流体分散固定研磨ＣＭＰシステム２００Ｂの主要インター
フェースおよびモータ機構として動作する。この発明の一実施形態において、Ｃ
ＭＰ機械２５０は、研磨パッド構成部分２５０を回転させる。流体分散固定研磨
ＣＭＰシステム２００Ｂの１つの例において、ＣＭＰ機械２５０は、例えば流体
の流れ速度、キャリア２２２の下方への力や回転速度、研磨用パッド構成部分２
３０の上方への力や回転速度のようなＣＭＰの動作を制御するコンピュータシス
テムを含んでいる。
【００３０】 図３は、この発明の１つの実施形態に係る流体分配固定研磨つや出しパッド方
法３００のステップのフローチャートである。流体分配固定研磨つや出しパッド
方法３００は、つや出し用の微粒子を用いずに流体を供給している間にウェハを
平面化する固定研磨を実現する。この発明による方法は、固定研磨つや出しおよ
び廃棄物の微粒子の除去を容易にすることにより、能率的なウェハの平面化処理
を達成するＣＭＰプロセスを助けている。この発明による流体分散固定研磨つや
出しパッド方法３００は、ＩＣウェハ製造の間に低減された製造時間と低減され
たスラリ消費を許容している。
【００３１】 ステップ３１０において、流体が分配される。この発明の１つの実施形態にお
いて、流体は、流体分配固定研磨つや出しパッドによって分配される。例えば、
流体分配固定研磨つや出しパッドが、流体分配用ダクト（例えば、流体分配ダク
ト１２５）を介して流体を分配している。ステップ３１０で分配された流体は、
固定された構成要素を助けて、たくさんのやり方によりウェハの平面化処理を達
成させる。この発明において流通している液体は、固定の研磨用の構成要素によ
りウェハの表面の疵を最少化するように調整されている。流体分配固定研磨つや
出しパッド方法３００の１つの実施形態において、流体は、流体分配固定研磨つ
や出しパッドを直接介して、ウェハの表面上に直接、非常に能率的に分配されて
いる。ステップ３１０で分配された流体は、研磨用のスラリ微粒子を含んでいな
いので、研磨用のスラリ微粒子により関連づけられる有害な横からの影響を避け
ることができる。さらに、流体分配固定研磨つや出しパッド１００のダクトを介
して分配される流体は、粒子状汚染物の除去を補佐している。例えば、分配され
た流体は、廃棄物の微粒子（例えば、化学反応生成物、ウェハ削りくず、個別の
汚染物等）を、流体分配固定研磨つや出しパッドに形成された溝、窪みおよび流
体分配用のダクトから排除するように強制力を与えている。
【００３２】 この発明は、種々の流体を分配することができるし、また、数多くの状況に適
用することができる。１つの実施形態において、化学物質（例えば、塩基または
酸化物）を含む流体が、流体分配固定研磨つや出しパッドの表面に徐々に導入さ
れて、粒子状の汚染物質がウェハの表面に付着したり欠陥を形成したりするのを
防止している。さらに、この発明は、流体分配固定研磨つや出しパッドの表面に
対して、ある特定の流体を単純に供給したりしなかったりするのに加えて、流体
の化学的な化合物の連続的な変性を許容している。
【００３３】 ステップ３２０において、ウェハは、ＣＭＰシステムの流体分配固定研磨つや
出しパッド上に配置される。流体分配固定研磨つや出しパッド方法３００の１つ
の実施形態において、ウェハ（例えば、ウェハ２２４）が、ウェハホルダ（例え
ば、ウェハホルダ２２０）により、流体分配固定研磨つや出しパッド上に配置さ
れている。ウェハホルダは、流体分配固定研磨つや出しパッドの表面上にウェハ
を強制的に向かわせるようなウェハ上に対する下方方向の圧力を与えながら、ウ
ェハを回転させている。
【００３４】 ステップ３３０において、流体分配固定研磨つや出しパッドは、ウェハの一部
の層または全体の層を除去するために用いられている。流体分配固定研磨つや出
しパッドは、所定の速度で回転し、固定された研磨構成要素に付着されるように
弾性材料により形成されている。ステップ３３０の１つの実施形態において、流
体分配固定研磨つや出しパッドの固定研磨構成要素（例えば、埋込まれた研磨微
粒子）は、ウェハ表面に対して摩擦力を付与することにより、ウェハの一部分の
層または全体の層を除去している。１つの実施形態において、流体分配固定研磨
つや出しパッドは、スラリ内に含まれる研磨用微粒子からの援助を受けることな
く、ウェハの表面を除去する。流体分配固定研磨つや出しパッド方法３００が続
けられるにつれて、誘電体材料がウェハの表面から連続的に除去され、これによ
って所望の平面性を達成することができる。
【００３５】 ステップ３４０において、ウェハが完全に平面化処理されてしまったときには
ウェハは流体分配固定研磨つや出しパッドから取り外される。流体分配固定研磨
つや出しパッド方法３００の１つの実施形態において、ＣＭＰ機械は引き続いて
ウェハ（ここでは、研磨された状態のもの）を処理の次のステップのための製造
ラインへ向けて供給し、待ち行列の中から次のウェハを準備する。
【００３６】 流体分配固定研磨つや出しパッド方法３００の１つの実施形態において、異な
るステップとして、流体および廃棄物の微粒子が、流体分配固定研磨つや出しパ
ッドを介して吸収し戻されるものがある。この発明の１つの実施形態において、
流体分配ダクトは、ある一定期間の間だけ流体を分配し、他の所望の期間で研磨
の副産物を集めている。例えば、流体はまず、流体分配固定研磨つや出しパッド
の表面上に分配され、その後、廃棄物の微粒子が流体内で懸濁されるようになっ
た後に、流体分配ダクトを介して流体が真空引きされている。この発明の他の実
施形態において、ｐＨ濃度の高い流体または界面活性剤が、廃棄物粒子を除去す
ることを補助するために導入されている。
【００３７】 したがって、この発明に係る流体分配固定研磨つや出しパッドシステムおよび
方法は、ＩＣウェハの表面を研磨つや出しするのに能率的で効果的なやり方を容
易にしている。このシステムおよび方法は、自由に浮遊する研磨用の微粒子を必
要とせず、例えば、スラリ微粒子の凝集に起因する不均一な層の除去、ウェハ表
面に堆積された研磨用スラリ微粒子の汚染物、研磨用パッドの溝や窪み内に詰ま
っている消耗した研磨用微粒子等のような、研磨用スラリ微粒子に原因する有害
な側部からの影響を被ることがない。このシステムおよび方法は、ウェハの表面
の中心に対する流体の均一な分散を容易にし、これによってウェハ表面の中心に
比べてウェハの周縁部における不均一な研磨を避けることができる。また、連続
的な使用のためのパッドを準備することが、状態調整プロセスを補助することに
なる。このシステムおよび方法は、欠陥の低減（例えば、より低い欠陥密度）を
容易にすると共に、集積回路製造の際の信頼性を向上させるような、より清浄な
ＣＭＰプロセスを容易にしている。この発明を実現するＣＭＰプロセスは、ウェ
ハの表面を汚染させる消耗した研磨用の微粒子が存在していないので、研磨用微
粒子を構成しているスラリに対して依存するプロセスに比べてより清浄なものと
なる。このようなより清浄なＣＭＰの手段を維持する可能性は、ウェハを処理す
る手段の有用性を向上させ、その結果として予防的な保守を少なくしてウェハ当
たりのコストをより低いものにすることができる。
【００３８】 この発明の上述した特定の実施形態は、図に表示し説明を行なうことだけを目
的として提供されたものである。これらの図や説明は、開示された正確な形態に
この発明を網羅的にしたり限定したりすることを意図するものではなく、多数の
変形例および変更例が上述した教示内容の観点から可能であることは明らかであ
る。これらの実施形態は、この発明の原理およびその実用的な適用を説明する最
善のものとして選択され、かつ、説明されており、これによりこの技術分野の熟
練者をして、熟慮された個別的使用に適する種々の変形例のように、この発明お
よび種々の実施形態を実用化するのに最善なようにさせることができる。この発
明の範囲がこの明細書に添付されたおよびその均等の範囲により定義されること
は意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】 この発明の一実施形態に係る流体分配用固定研磨用つや出しパッドの概略を示
す側面図である。
【図１Ｂ】 この発明の一実施形態に係る流体分配用固定研磨用つや出しパッドの概略を示
す平面図である。
【図１Ｃ】 この発明の一実施形態における流体分配用ダクトおよび研磨構成要素の一構成
例を示す平面図である。
【図２Ａ】 この発明の一実施形態に係る流体分配用研磨つや出し用パッドＣＭＰシステム
を示す平面図である。
【図２Ｂ】 個お初名の一実施形態に係る流体分配用研磨つや出し用パッドＣＭＰシステム
の一構成例を示す側面図である。
【図２Ｃ】 この発明の一実施形態に係る流体分配用研磨つや出し用パッド要素における構
成要素の一部分を示す断面図である。
【図２Ｄ】 この発明の一実施形態に係る回転テーブルプラテンを示す上面から眺めた斜視
図である。
【図３】 この発明の一実施形態に係る流体分配用固定研磨つや出し用パッド方法の動作
ステップを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１００ 流体分配固定研磨つや出しパッド １１５ 固定研磨用構成要素 １２５ 流体分配用のダクト １３０ 研磨用パッド本体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 リミン、ツアン アメリカ合衆国カリフォルニア州、サニー ベール、グレコ、アベニュ、ナンバービー 214、1069 (72)発明者 アンドリュー、ブラック アメリカ合衆国テキサス州、サン、アント ニオ、シャドー、ラン、6751 (72)発明者 ランドン、バインズ アメリカ合衆国テキサス州、サン、アント ニオ、セント、アイブス、9211 Ｆターム(参考） 3C058 AA07 DA17

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 その直径により定義される平面にそれぞれが実質的に平行となると共に、双方
    が対向する底面および上面を備え、これらの両方の面が流体分配ダクトを有し、
    この流体分配ダクトは流体分配固定研磨つや出しパッドからウェハへの流体の流
    通を許容するつや出しパッド本体と、 前記つや出しパッド本体に結合され、前記ウェハの表面に対して擦られたとき
    に前記ウェハの位置部分を除去するよう適合された固定研磨構成要素と、 を備える流体分配固定研磨つや出しパッド。
  2. 【請求項２】 前記固定研磨構成要素は、研磨用スラリ内の研磨用微粒子からの補助を必要と
    しない請求項１に記載の流体分配固定研磨つや出しパッド。
  3. 【請求項３】 前記固定研磨構成要素はさらに、前記上面および底面にわたって均一かつ密度
    が分散されたやり方で前記つや出しパッドの上面および底面に付着された研磨用
    微粒子を含む請求項１に記載の流体分配固定研磨つや出しパッド。
  4. 【請求項４】 化学物質を含む流体が、前記上面へと徐々に導入される請求項１に記載の流体
    分配固定研磨つや出しパッド。
  5. 【請求項５】 前記流体の流れが、研磨プロセスの間に、ウェハの表面および固定研磨つや出
    しパッドから廃棄物を除去するのに充分な強さである請求項１に記載の流体分配
    固定研磨つや出し用パッド。
  6. 【請求項６】 前記流体は、前記流体分配ダクトを介して力を付与される洗浄流体を含み、前
    記洗浄流体は前記流体分配ダクトおよび固定研磨構成要素の回りの空間から排除
    する力を、汚染物質廃棄物微粒子に対して与える請求項１に記載の流体分配固定
    研磨つや出しパッド。
  7. 【請求項７】 この流体分散固定研磨つや出しパッドＣＭＰシステムを制御するためのインタ
    ーフェースを提供するために設けられたＣＭＰ機械と、 前記ＣＭＰ機械に連結すると共に、ＩＣウェハの表面に流体および物理的摩擦
    力を供給することにより前記ＩＣウェハを研磨し平面化するために設けられた流
    体分配固定研磨つや出しパッド構成要素と、 前記ＣＭＰ機械に連結されると共に、前記流体分配固定研磨つや出しパッド構
    成要素に対して前記ＩＣウェハを保持するウェハホルダと、 を備える流体分配固定研磨つや出しパッド化学的機械的研磨（ＣＭＰ）システ
    ム。
  8. 【請求項８】 前記流体分配固定研磨つや出しパッド構成要素は、 前記ウェハの表面を平面化するために設けられた流体分配固定研磨つや出しパ
    ッドと、 前記流体分配固定研磨つや出しパッドに設けられると共に、この流体分配固定
    研磨つや出しパッドを所定の速度で回転させて、前記流体分配固定研磨つや出し
    パッドに流体を送る回転テーブルプラテンと、 を備える請求項７に記載の流体分配固定研磨つや出しパッド化学的機械的研磨
    （ＣＭＰ）システム。
  9. 【請求項９】 前記流体分配研磨つや出しパッドは、 その直径により定義される平面にそれぞれが実質的に平行となると共に、双方
    が対向する底面および上面を備え、これらの両方の面が流体分配ダクトを有し、
    この流体分配ダクトは流体分配固定研磨つや出しパッドからウェハへの流体の流
    通を許容するつや出しパッド本体と、 前記つや出しパッド本体に結合され、前記ウェハの表面に対して擦られたとき
    に前記ウェハの位置部分を除去するよう適合された固定研磨構成要素と、 を備える請求項８に記載の流体分配固定研磨つや出しパッド化学的機械的研磨
    （ＣＭＰ）システム。
  10. 【請求項１０】 前記固定研磨構成要素は、前記つや出しパッド本体の上面および下面に均一に
    密度が分散されたやり方で付着された研磨微粒子をさらに備える請求項９に記載
    の流体分配固定研磨つや出しパッド化学的機械的研磨（ＣＭＰ）システム。
  11. 【請求項１１】 前記研磨構成要素は、前記つや出しパッド本体の容積の全体に均一に分散され
    た研磨微粒子をさらに備える請求項９に記載の流体分配固定研磨つや出しパッド
    化学的機械的研磨（ＣＭＰ）システム。
  12. 【請求項１２】 前記流体分配固定研磨つや出しパッドは、スラリ内に懸濁された研磨用微粒子
    を用いることなく、研磨プロセスを支援する固定研磨微粒子と流体分配ダクトと
    を備える弾性材料により形成されている請求項８に記載の流体分配固定研磨つや
    出しパッド化学的機械的研磨（ＣＭＰ）システム。
  13. 【請求項１３】 前記回転テーブルプラテンは、前記流体分配固定研磨つや出しパッドの流体分
    配ダクトに対して流体を送るために設けられた流体分配ダクトトレンチを有する
    回転テーブルプラテン本体を備える請求項８に記載の流体分配固定研磨つや出し
    パッド化学的機械的研磨（ＣＭＰ）システム。
  14. 【請求項１４】 前記流体の流れは、前記研磨プロセスの間に、前記ウェハの表面および前記固
    定研磨つや出しパッドから廃棄物を除去するのに充分な強さである請求項８に記
    載の流体分配固定研磨つや出しパッド化学的機械的研磨（ＣＭＰ）システム。
  15. 【請求項１５】 化学的機械的研磨（ＣＭＰ）システムにおける流体分配固定研磨つや出しパッ
    ド上にウェハを配置し、 前記ウェハの一部分のまたは全体の層を除去するために流体分配固定研磨つや
    出しパッドを用い、 流体を分配し、 前記ウェハが完全に平面化されたときに、前記流体分配固定研磨つや出しパッ
    ドから前記ウェハを取り出す、 各ステップを備える流体分配固定研磨つや出しパッド方法。
  16. 【請求項１６】 所定の速度で固定研磨構成要素を付着させた弾性材料から形成された前記流体
    分配固定研磨つや出しパッドを回転させ、 スラリ内の研磨微粒子からの支援を受けることなく、所望の平面度を達成する
    ために前記ウェハの一部分のまたは全体の層を除去するためにウェハの表面に対
    して摩擦力を与える、 各ステップをさらに備える請求項１５に記載の流体分配固定研磨つや出しパッ
    ド方法。
  17. 【請求項１７】 前記流体は、流体分配固定研磨つや出しパッドの流体分配ダクトを介して分配
    されている請求項１５に記載の流体分配固定研磨つや出しパッド方法。
  18. 【請求項１８】 固定研磨構成要素による前記ウェハ表面の疵を最少にするために前記流体の流
    れを調整するステップをさらに備える請求項１５に記載の流体分配固定研磨つや
    出しパッド方法。
  19. 【請求項１９】 前記流体分配固定研磨つや出しパッドの溝、窪みおよび流体分配ダクトから廃
    棄物の微粒子を排出させる力を与えるステップをさらに備える請求項１５に記載
    の流体分配固定研磨つや出しパッド方法。
  20. 【請求項２０】 前記流体分配固定研磨つや出しパッドの表面に徐々に流体を導入し、 粒子状廃棄物がウェハの表面に付着したり欠陥を形成したりするのを静電的に
    防止する、 ステップをさらに備える請求項１５に記載の流体分配固定研磨つや出しパッド
    方法。
  21. 【請求項２１】 前記流体分配固定研磨つや出しパッドを介して廃棄物の微粒子を吸引するステ
    ップをさらに備える請求項１５に記載の流体分配固定研磨つや出しパッド方法。
  22. 【請求項２２】 流体分配ダクトを介して廃棄物微粒子を真空引き戻すステップをさらに備える
    請求項１５に記載の流体分配固定研磨つや出しパッド方法。
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