JP2003529924A - 固定研磨材基板の製造とウエハの研磨とを単一の処理経路中で行なう方法及び装置 - Google Patents

固定研磨材基板の製造とウエハの研磨とを単一の処理経路中で行なう方法及び装置

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Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 単一の処理経路（２６）を使用して、固定研磨材基板の製造とウエハの化学機械的な平坦化とを組合わせて行なうような方法及び装置が提供される。静電パターン形成装置（５８）は、所定のパターン及び密度である帯電を裏地（５２）の上に適用する。研磨材／結合剤の容器（６０）は、裏地（５２）の表面に研磨材／結合剤の混合物を堆積させる。混合物は帯電のパターンにて裏地（５２）に引付けられる。真空力発生装置（６２）は、裏地（５２）から余分な研磨材／結合剤の混合物を除去する。ＵＶ照射装置（６４）は、混合物を裏地（５２）に固定する。コンベア（７４）は、固定研磨材基板（５４）をＣＭＰステーション（６６）へと移動させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固定研磨材基板を用いて半導体ウエハを化学機械的に平坦化する技
術に関する。特に、本発明は、固定研磨材基板の製造が現場にて行なわれて、化
学機械的な平坦化の処理と同じ処理経路中に組入れられるような、改良された化
学機械的な平坦化のための装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に半導体ウエハは複数層に構成され、第１の階層に回路の一部分を作製
し、次の階層の回路と結合するために導電ヴァイアを作製する。ウエハにそれぞ
れの層の回路がエッチングされた後には、酸化物の層によって、ヴァイアは貫通
できるものの、前段の回路の階層の残り部分は被覆されるようにする。それぞれ
の層の回路はウエハに凸凹を形成ないし加えることがあって、次の回路の層を作
製するのに先だって、これを滑らかにしなければならない。
【０００３】 原材料の生ウエハや事後に付加された材料の各層を滑らかにしたり平坦化した
りするためには、化学機械的な平坦化（ＣＭＰ）の技術が使用される。入手可能
なＣＭＰ装置は、一般にウエハ研磨装置と称されていて、通常、回転するウエハ
ホルダを用いてウエハを研磨パッドに接触させており、この研磨パッドは平坦化
すべきウエハ表面の平面内にて回転する。研磨パッドには平坦化のための液体や
ＣＭＰスラリーを与えて、ウエハ表面からの材料の除去を促進させる。
【０００４】 研磨パッドは、遊離した研磨材を利用するか、又は、固定された研磨材を利用
する。遊離研磨材の事例では、研磨パッドは一般に非研磨性の材料から作られて
いて、平坦化のための液体は一般に、ウエハの表面から材料を除去するような研
磨粒子と化学薬品とを含んでなる、ＣＭＰスラリーである。固定研磨材の事例で
は、研磨パッドは一般に裏地ないし基板に固着された結合剤に研磨粒子を混合し
たもので作られていて、平坦化のための液体は一般に研磨粒子を含んでいない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
固定研磨材基板は、ＣＭＰ研磨処理に使用できるならば、どんな形態に製造し
ても良い。一般的に様々な形態が使用されており、それらには、連続ロールや、
閉ループ、環状のディスク、及び、丸いディスクが含まれる。ＣＭＰの処理に関
しては、固定研磨材基板は消耗品であると一般的に考えられている。固定研磨材
基板は通常は、第三者である供給元から購入されるが、非常に高価である。そう
した固定研磨材基板の一例は、３Ｍ社によって製造されて、Ｒｏｄｅｌ社が配給
している。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のひとつの観点では、単一の処理経路を使用して、固定研磨材基板の製
造とウエハの化学機械的な平坦化とを組合わせて行なうような方法及び装置を提
供する。 本発明の別の観点では、単一の処理経路を使用して、連続的な固定研磨材基板
の製造と連続的なウエハの研磨との双方を行なえるような方法及び装置を提供す
る。 本発明の他の観点では、固定研磨材基板の製造とウエハの研磨とを組合わせて
、固定研磨材基板の構成要素を回収及びリサイクルして、さらに固定研磨材基板
の製造処理に使用できるような方法及び装置を提供する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施形態によれば、以下に説明する装置は、固定研磨材基板
の製造を「現場」にて行ない、または、ＣＭＰモジュールと同じ処理経路の一部
にて行なう。図１に示すように、模式的に表わした装置１０は、固定研磨材基板
の製造ステーション２０と、化学機械的な平坦化ステーション２４とを備えてい
て、これらは単一の処理経路１２を使用している。在来の装置にあっては、第三
者から供給された消耗品である固定研磨材基板を使用してＣＭＰ処理を行なって
いたところであるが、開示した装置では、単一の処理経路１２に、固定研磨材基
板の製造とウエハの研磨とが組入れられている。固定研磨材基板は処理経路に沿
ったひとつのステーションにて製造されて、その後、処理経路に沿った次のステ
ーションにてＣＭＰ処理に使用される。開示した装置は、固定研磨材基板を作製
するのと同時に半導体ウエハを研磨する方法を提供する。
【０００８】 図１には、装置１０を示している。一般的に、コンベア１６は、固定研磨材基
板の製造ステーション２０からウエハの研磨ステーション２４へ向けて、処理経
路１２に沿って、基板ないし裏地１４を移動させる。未処理のままの裏地１４が
固定研磨材基板の製造ステーション２０へ搬送されて、このステーションにて研
磨材／結合剤の混合物が適用される。裏地１４が処理経路１２に沿って移動する
と、処理された裏地の部分２８、つまり固定研磨材基板２８はＣＭＰモジュール
に到達して、ウエハの研磨処理に使用される。裏地１４という用語は、特に固定
研磨材基板の基板ないし裏地の部分を称しているか、または、未処理の裏地を称
している。固定研磨材基板２８という用語は、処理された裏地、または、研磨材
／結合剤の混合物が適用された裏地を称している。
【０００９】 処理経路１２は、一般的には以下のように続く。裏地１４は、任意的である基
板洗浄ステーション１８にて洗浄されて、固定研磨材基板の製造のために準備さ
れる。次に、固定研磨材基板の製造ステーション２０にて、裏地１４に固定研磨
材を適用する。固定研磨材基板２８が製造された後には、コンベア１６が固定研
磨材基板２８をＣＭＰステーション２４へと移動させて、このステーションにて
固定研磨材基板２８はウエハの研磨処理に利用される。固定研磨材基板２８は、
ＣＭＰ処理に使用した後には、裏地１４と固定研磨材との双方を再生ステーショ
ン２６にて回収しないしリサイクルすると良く、これを固定研磨材基板の製造の
次の巡回期において使用する。
【００１０】 特定の用途のために要求される固定研磨材基板のタイプによっては、処理経路
１２に沿って２以上の固定研磨材基板の製造ステーション２０及び２２を設けて
も良くて、そうすれば固定研磨材を複数回、裏地１４に適用できる。
【００１１】 ＣＭＰの処理において半導体ウエハを有効かつ効率的に研磨するためには、ウ
エハと研磨材料との間には速度差を与えることが最適である。本発明による装置
を使用するほとんどの用途において、固定研磨材基板の製造の進行する速度は、
ウエハの研磨速度に比べて遅い。固定研磨材基板の製造は、約０．１インチ／分
〜約１インチ／分の速度で進行する。固定研磨材基板の製造の機能とＣＭＰの機
能との双方の連続的な動作を維持しながら、かかる速度差に適応するためには、
固定研磨材基板２８が処理経路１２に沿って進行するときに、ウエハ支持体３０
をコンベアに対して移動させ又回転させることが望ましい。重要なのは、ウエハ
支持体３０と固定研磨材基板２８との間に速度差を維持することである。速度差
は一般的には約５０フィート／分〜約４００フィート／分である。固定研磨材基
板２８は、その製造速度に対応した一定速度にて、処理経路１２に沿って進行す
る。ＣＭＰモジュール２４のウエハ支持体３０によって所定位置に保持されてい
るウエハを、固定研磨材基板２８に接触させるようにして、固定研磨材基板２８
に対して移動させ又回転させる。ウエハの運動の最適な速度は、平均速度が約５
０フィート／分〜約４００フィート／分の範囲に維持されるようにする。ウエハ
の運動経路は最適には、いくらかランダムな運動であって、そうした運動は固定
研磨材基板２８の実質的に全ての領域を使用する。かかるタイプの運動は、ウエ
ハからの均一な材料除去を提供して、規則的な欠陥を生じさせることがない。
【００１２】 図２は、本発明のひとつの好ましい実施形態を示している。概略的には、図２
に示した装置５０は閉ループの装置になっていて、単一のプラットホームを使用
して固定研磨材基板の製造とウエハの研磨とを行なうために、閉ループの裏地５
２を用いているが、この裏地は処理経路５６に沿って繰返して循環するような完
全なループを形成している。一般に、装置５０は静電パターン形成を利用して、
研磨材／結合剤の混合物の適用を案内するために裏地５２にパターンを作る。結
合剤はポリマー先駆物質であって、ＵＶの放射にさらすことで重合する。また、
この装置５０では、固定研磨材基板の製造とウエハの研磨との複数の巡回期にお
いて、裏地５２をリサイクルないし再使用できる。
【００１３】 コンベア７４は、裏地５２の処理経路５６に沿っての動きを制御する。コンベ
ア７４は通常は図２の矢印に示す方向へ裏地５２を移動させるのであるが、コン
ベア７４は逆方向に動くこともできる。これによれば、単一の固定研磨材基板の
製造ステーションによる研磨材／結合剤の混合物の適用に、裏地５２を複数回、
通過させることができるだろう。コンベア７４は、ベルトレス式のコンベアとし
て、固定研磨材基板の裏地５２をプラットホームとして働かせても良い。
【００１４】 本実施形態においては、（図１では符号２０及び２２にて示していた）固定研
磨材基板の製造ステーションは、図２に示す如く、パターン形成装置５８と、研
磨材／結合剤の容器６０と、研磨材／結合剤の混合物の除去装置６２と、固着装
置６４とを備えている。
【００１５】 本実施形態におけるパターン形成装置は、静電パターン形成装置５８であって
、電界を放射する。裏地５２を電界にさらすことで、裏地５２の上には所定のパ
ターン及び密度である帯電が生じる。静電パターン形成は、裏地５２に研磨材／
結合剤の混合物が適用されるパターンを定めるように働く。研磨材／結合剤の混
合物は、裏地５２における最大の電荷密度を有している領域に引付けられる。静
電パターン形成装置５８は、例えば一般に写真複写機や静電印刷などに使用され
ているタイプなど、数多くの機構のいずれでも良くて、そうした装置では、移動
する紙の上に電荷を配置してから帯電した領域にトナーを適用している。本事例
では、裏地５２に電荷を配置してから、帯電した領域に研磨材／結合剤の混合物
を適用する。
【００１６】 研磨材／結合剤の容器６０は、研磨材／結合剤の混合物を受入れて、収容して
、裏地５２の表面に堆積させる。本実施形態では、結合剤は、ポリアクリレート
タイプの化合物やポリウレタンタイプの化合物などのポリマー先駆物質である。
研磨材とポリマー先駆物質とは、実質的に均質な研磨材とポリマー先駆物質との
混合物の状態で研磨材／結合剤の容器６０に入れられる。変形例としては、成分
を別々に研磨材／結合剤の容器６０に加えてから、研磨材／結合剤の容器６０の
内部で混合しても良い。研磨材／結合剤の混合物、又は、研磨材／ポリマー先駆
物質の混合物は、容器６０から裏地５２に適用される。研磨材／ポリマー先駆物
質の混合物が容器６０から裏地５２に適用されると、裏地５２の上の帯電のパタ
ーンにて、裏地５２に引付けられる。
【００１７】 研磨材／結合剤の混合物が適用された裏地５２は、その後、処理経路５６に沿
って動いて、本実施形態では真空力発生装置６２である、研磨材／結合剤の混合
物の除去装置にさらされる。真空力発生装置６２は真空圧力を加えて、裏地５２
から余分な研磨材／結合剤の混合物を除去する。裏地５２に静電パターン形成さ
れたパターンの外部に、余分な研磨材の混合物が存在することがある。この余分
なものを除去してから研磨材の混合物を裏地５２に固定することで、所定のパタ
ーン及び密度になるように、研磨材は裏地５２に適用される。ひとつの例として
の真空力発生装置６２は、家庭用真空発生装置を使用したもので、分離器を内蔵
していて、回収した研磨材／結合剤の混合物を再生する。変形例としては、独立
型の装置によって真空力を提供しても良い。
【００１８】 次に、裏地５２と研磨材の混合物とを、固着装置６４にさらす。本実施形態に
おいては、固着装置はＵＶレーザーなどの照射装置６４であって、ＵＶを放射し
て、研磨材／結合剤の混合物に含まれているポリマー先駆物質を重合させること
で裏地５２に固着させる。こうして、研磨処理に使用するための固定研磨材基板
５４が作製される。
【００１９】 次に、固定研磨材基板５４は、コンベア７４によって支持されつつ処理経路５
６に沿って進行して、ＣＭＰステーション６６にて半導体ウエハの研磨に使用さ
れる。プラテン組立体６８は、固定研磨材基板５４の下方においてウエハ支持体
７６と対向するように配置されていて、基板５４を支持すると共に、その位置は
ウエハ支持体７６に対応して制御される。この処理に使用できるＣＭＰモジュー
ルの例には、カリフォルニア州のフリーモントの Lam Research Corp 社から入
手可能である TERESTM 研磨装置と、カリフォルニア州のサンタクララの Applie
d Materials 社から入手可能である Obsidian 装置とがある。ウエハ支持体の例
は、米国特許第５，８０３，７９９号と第５，８５７，８９９号とに開示されて
おり、これらの文献をここで参照して引用する。固定研磨材基板の製造の速度に
適応するために、例えば Obsidian 装置などの、固定研磨材基板に対してウエハ
を回転させるようなＣＭＰ装置を使用することが望ましい。
【００２０】 固定研磨材基板５４をＣＭＰ処理に使用した後には、追加的な固定研磨材基板
を作るために、裏地５２及び／又は研磨材を再生し及び再使用する。回収ステー
ション７０は、裏地５２から研磨材と結合剤とを除去するために使用される。回
収ステーション７０は、裏地５２から除去された研磨材／ポリマーの混合物から
研磨材の粒子を再生する。研磨材の再生は「現場」で行なわれるか、または、裏
地５２から除去した研磨材／ポリマーの混合物は処理経路５６から離れた場所で
再生される。裏地５２から除去された研磨材／ポリマーの混合物は、ポリマーを
溶解して研磨材の粒子を解放させるような化学混合物によって処理される。回収
のために使用可能である化学混合物の例には、硫酸／過酸化水素の混合物や、重
合マトリックスを溶解する溶媒が含まれる。こうして、研磨材の粒子は再生され
て、追加的な固定研磨材基板を作るために再使用することができる。
【００２１】 基板洗浄装置７２は、裏地５２を洗浄して再使用すべく準備するために、また
、新品の裏地を最初の使用のために洗浄するのに使用される。基板洗浄装置７２
は、新品の又はリサイクルされた裏地から破片を洗い落すと共に、裏地５２の帯
電その他の、パターン形成の処理や研磨材／結合剤の混合物の適用の処理に干渉
するおそれのある特性を取除く。
【００２２】 図２に示すように本発明によれば、固定研磨材基板の製造とウエハの研磨とを
単一の処理経路にて同時に行なうことができて、研磨材／結合剤の混合物を連続
移動する裏地に固着する作用と、固定研磨材基板を用いて半導体ウエハを研磨す
る作用とが、同時的に行なわれる。
【００２３】 図３には、単一のプラットホームを使用した、固定研磨材基板の製造モジュー
ルと化学機械的な平坦化モジュールとの他の実施形態を示している。図１におい
て符号２０及び２２にて示していた、固定研磨材基板の製造ステーションは、複
数の構成要素を有している。図１における固定研磨材基板の製造ステーション２
０は、図３に示す如く、パターン形成装置１０８と、研磨材／結合剤の容器１１
０と、研磨材／結合剤の混合物の除去装置１１２と、固着装置１１４とを備えて
いる。
【００２４】 図３を参照すると、コンベア１２６は基板ないし裏地１０２を処理経路１０６
に沿って移動させる。コンベア１２６は通常は図３の矢印に示す方向へ進むので
あるが、いずれの方向にも動かすように制御できる。例えば、要求される固定研
磨材基板を製造するために、研磨材の裏地１０２への適用が複数回必要とされる
としたならば、コンベアによって裏地１０２を前進させて研磨材の適用の１回目
のサイクルに通した後、逆転させてから再び前進させることで、次の巡回期の研
磨材の適用を裏地１０２の同一部分に行なうことができる。変形例として、上述
の如く、複数層の固定研磨材を裏地１０２に適用する別の方法では、処理経路に
沿って複数の固定研磨材の適用ステーションを含めても良い（図１の符号２０及
び２２を参照）。
【００２５】 コンベア１２６はベルトレス式のコンベアとしても良い。特に、使用する裏地
１０２が連続した供給ロールや閉ループである場合には、固定研磨材基板のため
の裏地１０２をプラットホームとして働かせることができるので、追加的なコン
ベアベルトは全く必要ない。コンベア１２６それ自体は、裏地１０２を受けるよ
うに適合してなる動力ローラとして構成される。コンベア１２６は、裏地１０２
を支持すると共に、裏地１０２を処理経路１０６に沿って移動させる。
【００２６】 固定研磨材基板は、ＣＭＰ処理に利用できるような、あらゆるタイプの裏地１
０２を用いて製造できる。例えば裏地１０２は、連続した供給ロールや、閉ルー
プ、又は、環状もしくは丸いディスクとして製造することができる。図３に示す
ように、連続式の供給では、裏地１０２は長いロールであって、処理経路１０６
に沿って直線的に進行する。図４に示すように、閉ループの裏地１５６は無端状
のベルトループを形成していて、この裏地は処理経路１６０に沿って繰返して循
環する。裏地として使用できる材料の例には、Ｋｅｖｌａｒや、ポリカーボネー
ト、ナイロン、及び、ポリウレタンが含まれる。
【００２７】 再び図３を参照すると、裏地１０２は、どんな材料から製造されているにして
も、１回だけ使用する製品として利用しても良いし、複数回使用する製品として
使用しても良い。複数回使用するためには、固定研磨材基板１０４をＣＭＰ処理
に使用した後で、裏地１０２から研磨材を除去して、裏地１０２をリサイクル及
び再使用して追加的な固定研磨材基板を作る。
【００２８】 固定研磨材基板の製造処理にて使用するための準備として、裏地１０２を基板
洗浄装置１２２によって洗浄することが望ましい。裏地１０２に研磨材を適用す
る前に、裏地１０２を洗浄してあらゆる破片や不要な物質を除去する。また、洗
浄処理では裏地１０２の上に存在するすべての帯電を除去すると良い。こうした
やり方で処理された裏地１０２によれば、裏地１０２に研磨材を適用する処理に
、不要な破片や帯電が干渉しないことが確かになる。
【００２９】 任意的には、基板パターン形成装置１０８を使用して、裏地１０２に研磨材／
結合剤の混合物を適用するためのパターン形成ないし準備をする。例えば、ひと
つの実施形態では、基板パターン形成装置１０８は同装置にさらされている裏地
１０２へ電界を放射することで、裏地１０２に静電的に帯電させる。裏地１０２
は所定のパターン及び密度になるように静電的に帯電する。静電パターンの形成
は、研磨材／結合剤の混合物を引付けるように働いて、裏地１０２へのその適用
パターンは制御される。帯電のパターン及び密度は、裏地１０２の上の研磨材に
要求されるパターンに応じて、裏地１０２の適用されるように選択される。
【００３０】 他の実施形態においては、基板パターン形成装置１０８は、裏地１０２に接着
剤を塗布することによって、研磨材／結合剤の混合物を裏地１０２に適用する準
備を行なう。これに続いて、裏地１０２に研磨材／結合剤の混合物が適用される
と、研磨材／結合剤の混合物は接着剤に接着する。
【００３１】 基板パターン形成装置１０８を使用することは任意的な事項であって、本発明
は、研磨材／結合剤の混合物を適用するのに先だって裏地１０２にパターン形成
をする必要が無いような実施形態をも含んでいる。
【００３２】 研磨材／結合剤の容器１１０は、研磨材／結合剤の混合物を受入れて、研磨材
／結合剤の混合物を収容して、研磨材／結合剤の混合物を裏地１０２の表面に堆
積させる。研磨材／結合剤の容器１１０は、裏地１０２に適用する準備ができて
いるような形態である、研磨材／結合剤の混合物を受入れても良い。変形例とし
ては、研磨材／結合剤の容器１１０に研磨材と結合剤とを別々に入れ、成分を混
合して実質的に均質な研磨材／結合剤の混合物を製造してから、これを裏地１０
２に適用しても良い。
【００３３】 他の実施形態においては、研磨材と結合剤とのフィルムないし層膜の形態であ
るような研磨材／結合剤の混合物を基板１０２の上に被覆する。研磨材／結合剤
の容器１１０は、フィルムないし層膜である研磨材／結合剤の混合物を基板１０
２の上に配置するために使用される。詳しくは後述するように、基板１０２の上
に配置されたフィルムないし層膜の研磨材／結合剤の混合物は、その後、レーザ
ーやその他の放射源を用いてパターン形成され、その結果、研磨材／結合剤の混
合物は裏地１０２に重合化したり溶融したりする。
【００３４】 研磨材の粒子は、処理と生産するウエハのタイプとに基づいて選択する。研磨
材は、研磨環境に耐えられると共に、平坦化の処理におけるウエハからの材料の
除去のための、十分な硬度を備えている必要がある。しかしながら、研磨材は、
研磨しているウエハの表面を損傷することの無いための、柔らかさを備えている
必要がある。ＣＭＰ研磨装置で一般的に使用されている研磨材の粒子には、酸化
アルミニウム、酸化セリウム、酸化マンガン、シリカ、及び、ダイヤモンドが含
まれる。
【００３５】 結合剤は、その中に研磨材を懸濁させると共に、研磨材を裏地１０２に固着さ
せるような物質である。結合剤は、ポリマーや、ポリマー先駆物質、又は、研磨
材を裏地１０２に固着させるようなその他の薬剤とすることができる。結合剤の
例としては、アクリレート又は他のポリエステルタイプの化合物、及び、例えば
ペンシルバニア州のラトローブの Saint-Gobain Industrial Ceramics Inc.社の
Norton 事業部から入手可能であるような、様々な他のポリマーが含まれる。ポ
リマー先駆物質の事例では、先駆物質の重合化はある種の環境条件にさらすこと
で生じる。例えば、タイプの異なるポリマー先駆物質は、紫外線放射（ＵＶ）や
、赤外線放射（ＩＲ）、レーザー光、又は、熱にさらされたときに重合化する。
【００３６】 研磨材／結合剤の混合物としては、自己ドレスの可能なものを選択するのが最
適である。研磨材は、結合剤ないし基材の内部に均質に分布する。固定研磨材基
板の表面は、研磨中に半導体ウエハに接触することで、摩耗して滑らかになる。
固定研磨材基板の表面が滑らかになったときには、より多くの研磨材を露出させ
る必要がある。自己ドレスとは、研磨処理の結果として、研磨部材の表面に研磨
材を露出させる作用である。
【００３７】 研磨材／結合剤の除去装置１１２は、研磨材／結合剤の混合物が裏地１０２に
固着されるのに先だって、裏地１０２から余分な研磨材／結合剤の混合物を除去
する。研磨材／結合剤の除去装置１１２のひとつの例は、真空力発生装置である
。真空力発生装置に併せて分離器を使用して、未結合である余分な研磨材／結合
剤の混合物を収集すると良い。別のタイプの研磨材／結合剤の除去装置１１２と
しては、空気やその他の圧縮ガスを吹付ける方法が含まれる。送風装置を使用し
て、ウエハの表面にわたって空気を押し進めることで、未結合である研磨材／結
合剤の混合物を除去する。送風装置に併せて捕捉器を使用して、未結合である余
分な研磨材／結合剤の混合物を収集すると良い。
【００３８】 固着装置１１４は、結合剤が裏地１０２に固着するような適切な条件に、裏地
１０２をさらす。ひとつの実施形態では、固着装置は、上述したＵＶレーザーな
どの、ＵＶの照射を提供する。裏地１０２にシートないし層膜であるような研磨
材／結合剤の混合物を適用する事例では、研磨材／結合剤の混合物は事前にパタ
ーン形成されることは無いが、それは、例えば静電的な方法よりもむしろ、全面
をおおうような適用が行なわれるからである。全面をおおって適用する場合には
、固着装置１１４は固定研磨材基板の上に所望のパターンを作製するのが望まし
い。例えば、固着装置１１４はＵＶ放射源であって、フォトマスク技術を用いて
、研磨材／結合剤の混合物にパターンを作成する。
【００３９】 結合剤は、裏地１０２の上で重合化して又は溶融して、裏地１０２に固着され
るようになる。例えば、使用する結合剤がポリマー先駆物質である場合には、照
射装置は、適用された研磨材／ポリマー先駆物質の混合物を適切な条件にさらし
て、ポリマー先駆物質を重合化させ、研磨材／ポリマーの混合物を裏地１０２に
固着させることで、固定研磨材基板１０４を作製する。そうした重合化のための
条件としては、例えば、紫外線放射（ＵＶ）や、赤外線放射（ＩＲ）、レーザー
光、又は、熱にさらすことが含まれる。
【００４０】 化学機械的な平坦化（ＣＭＰ）装置１１６又はウエハ研磨装置を使用して、半
導体ウエハを平坦化又は研磨する。本発明においては、ＣＭＰ装置１１６は、固
定研磨材基板の製造装置と「直列（インライン）」になっていて、単一の処理経
路１０６の一部分をなしている。プラテン組立体１１８は、固定研磨材基板１０
４の下方においてウエハ支持体１２４と対向するように配置されていて、基板を
支持すると共に、その位置はウエハ支持体に対応して制御される。この処理に使
用できるＣＭＰモジュールの例には、カリフォルニア州のフリーモントの Lam R
esearch Corp 社から入手可能である TERESTM 研磨装置と、カリフォルニア州の
サンタクララの Applied Materials 社から入手可能である Obsidian 装置とが
ある。
【００４１】 図４は、閉ループの裏地１５２を使用してなる、本発明の実施形態を示してい
る。閉ループの裏地１５２は、処理経路に沿って繰返して循環するような完全な
ループを形成している。ひとつの実施形態による閉ループ装置では、閉ループの
裏地１５２を固定研磨材基板の製造とＣＭＰの処理との複数の巡回期に使用する
。固定研磨材基板の製造とＣＭＰの処理との継続的な巡回期の間に、基板洗浄装
置１６２は固定研磨材基板の裏地１５２を洗浄する。裏地１５２の洗浄は、裏地
１５２に固着されていた研磨材／結合剤の混合物を除去することで、または、使
用済みの固定研磨材基板に追加的な研磨材／結合剤の混合物を適用できるように
他の処理を施すことで行なわれる。
【００４２】 図４に示している閉ループの実施形態では、ウエハ研磨装置を連続動作させる
ことができる。固定研磨材基板は連続的に作り直されて、ＣＭＰモジュールで使
用すべく供給される。
【００４３】 必須事項ではないけれども、上述した各実施形態においては、研磨中に非研磨
性の液体を利用しても良く、例えば脱イオン水などを用いて研磨処理を促進させ
る。非研磨性の液体は、固定研磨材基板におけるウエハと接触させる領域へ、ノ
ズル３２（図１参照）を介して適用する。
【００４４】 以上、本発明による、単一の処理経路を使用して固定研磨材基板の製造とウエ
ハの研磨とを行なうための方法及び装置について開示した。本発明について、そ
の特定の例示的な実施形態を参照して説明し図示したけれども、本発明をそうし
た例示的な実施形態に限定する意図はない。本発明の精神から逸脱すること無く
、変形及び改変を行なうことが可能であることを当業者は認識するだろう。従っ
て、そうしたあらゆる変形及び改変であって、特許請求の範囲に含まれるもの及
びその均等物は、本発明の範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、単一の処理経路を用いている、固定研磨材基板の製造ステーションと
化学機械的な平坦化ステーションとを示している。
【図２】 図２は、閉ループ装置のひとつの実施形態を示している。
【図３】 図３は、単一の処理経路を用いている、固定研磨材基板の製造ステーションと
化学機械的な平坦化ステーションとの他の実施形態を示している。
【図４】 図４は、閉ループ基板を使用した装置の他の実施形態を示している。
───────────────────────────────────────────────────── 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，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＯ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ， ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，Ｉ Ｓ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ， ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，Ｐ Ｔ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ， ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ

Claims (26)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体ウエハを研磨するための装置であって、この装置が、 処理経路に沿って裏地を移動させるように適合してなるコンベアと、 パターン形成装置であって、裏地上への研磨材の堆積を案内すべく裏地にパタ
    ーンを適用するようにデザインされてなる上記パターン形成装置と、 処理経路に沿ってパターン形成装置に隣接するように配置されてなる第１の容
    器であって、研磨材／結合剤の混合物を裏地上に堆積させるようにデザインされ
    てなる上記第１の容器と、 処理経路に沿って第１の容器の下流側に配置されてなる固着ステーションであ
    って、研磨材／結合剤の混合物を上面に堆積させられている裏地を、研磨材／結
    合剤の混合物が裏地に固着するような条件下にさらして、それにより固定研磨材
    基板を作製するように構成されてなる上記固着ステーションと、 処理経路に沿って固着ステーションの下流側に配置されてなるウエハ研磨ステ
    ーションであって、半導体ウエハを支持すると共にウエハを基板へ向けて移動さ
    せてウエハを固定研磨材基板の表面に接触させるようなウエハ支持体組立体と、
    ウエハ支持体と対向するように固定研磨材基板の下方に配置されている基板支持
    体と、を備えてなる上記ウエハ研磨ステーションと、 を備えていることを特徴とする装置。
  2. 【請求項２】 パターン形成装置は所定のパターン及び密度である帯電を裏
    地上に適用することを特徴とする請求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】 パターン形成装置は裏地に接着剤を塗布することを特徴とす
    る請求項１に記載の装置。
  4. 【請求項４】 固着ステーションは紫外線を放射することを特徴とする請求
    項１に記載の装置。
  5. 【請求項５】 固着ステーションはＵＶレーザーを備えていることを特徴と
    する請求項４に記載の装置。
  6. 【請求項６】 固着ステーションはＵＶフォトマスク装置を備えていること
    を特徴とする請求項４に記載の装置。
  7. 【請求項７】 固着ステーションは赤外線を放射することを特徴とする請求
    項１に記載の装置。
  8. 【請求項８】 固着ステーションは熱を放射することを特徴とする請求項１
    に記載の装置。
  9. 【請求項９】 処理経路に沿って第１の容器に隣接するように配置されてな
    る研磨材／結合剤除去ステーションをさらに備え、除去ステーションは裏地の表
    面から余分な研磨材／結合剤の混合物を除去するようにデザインされていること
    を特徴とする請求項１に記載の装置。
  10. 【請求項１０】 研磨材／結合剤除去ステーションは真空力発生装置から構
    成されていることを特徴とする請求項９に記載の装置。
  11. 【請求項１１】 研磨材／結合剤除去ステーションは圧縮気体送風装置から
    構成されていることを特徴とする請求項９に記載の装置。
  12. 【請求項１２】 半導体ウエハを研磨するための装置であって、この装置が
    、 処理経路に沿って裏地を移動させるように適合してなるコンベアと、 静電パターン形成装置であって、所定のパターン及び密度である静電界を裏地
    上に適用するようにデザインされてなる上記静電パターン形成装置と、 処理経路に沿って静電パターン形成装置に隣接するように配置されてなる第１
    の容器であって、研磨材／結合剤の混合物を裏地上に堆積させるようにデザイン
    されてなる上記第１の容器と、 処理経路に沿って第１の容器の下流側に配置されてなる重合化ステーションで
    あって、研磨材／結合剤の混合物を上面に堆積させられている裏地を、研磨材／
    結合剤の混合物が裏地に固着するような条件下にさらして、固定研磨材基板を作
    製するように構成されてなる上記重合化ステーションと、 処理経路に沿って重合化ステーションの下流側に配置されてなるウエハ研磨ス
    テーションであって、半導体ウエハを支持すると共にウエハを基板へ向けて移動
    させてウエハを固定研磨材基板の表面に接触させるようなウエハ支持体組立体と
    、ウエハ支持体と対向するように固定研磨材基板の下方に配置されている基板支
    持体と、を備えてなる上記ウエハ研磨ステーションと、 を備えていることを特徴とする装置。
  13. 【請求項１３】 処理経路に沿って第１の容器に隣接するように配置されて
    なる研磨材／結合剤除去ステーションをさらに備え、除去ステーションは裏地の
    表面から余分な研磨材／結合剤の混合物を除去すべく真空力を適用するようにデ
    ザインされてなる真空力発生装置を有していることを特徴とする請求項１２に記
    載の装置。
  14. 【請求項１４】 固定研磨材基板を作製するのと同時に半導体ウエハを研磨
    する方法であって、この方法が、 研磨材／結合剤の混合物と連続移動する裏地とを提供する段階と、 研磨材／結合剤の混合物を連続移動する裏地に適用する段階と、 研磨材／結合剤の混合物を連続移動する裏地に固着させて、それにより固定研
    磨材基板を作製する段階と、 固定研磨材基板を用いた化学機械的な平坦化処理で半導体ウエハを研磨する段
    階と、を備え、研磨材／結合剤の混合物を連続移動する裏地に固着させる段階と
    固定研磨材基板を用いて半導体ウエハを研磨する段階とが同時的に実行される、 ことを特徴とする方法。
  15. 【請求項１５】 研磨材は、酸化アルミニウム、酸化セリウム、酸化マンガ
    ン、シリカ、及び、ダイヤモンドからなるグループから選択されていることを特
    徴とする請求項１４に記載の方法。
  16. 【請求項１６】 研磨材はシリカから構成されていることを特徴とする請求
    項１５に記載の方法。
  17. 【請求項１７】 結合剤はポリマーであることを特徴とする請求項１４に記
    載の方法。
  18. 【請求項１８】 結合剤はポリマー先駆物質であることを特徴とする請求項
    １４に記載の方法。
  19. 【請求項１９】 研磨材／結合剤の混合物を連続移動する裏地に固着させる
    段階は、連続移動する裏地を熱にさらす段階を備えていて、それにより研磨材／
    結合剤の混合物を連続移動する裏地に固着させることを特徴とする請求項１４に
    記載の方法。
  20. 【請求項２０】 研磨材／結合剤の混合物を連続移動する裏地に固着させる
    段階は、連続移動する裏地を赤外線の照射にさらす段階を備えていて、それによ
    り研磨材／結合剤の混合物を連続移動する裏地に固着させることを特徴とする請
    求項１４に記載の方法。
  21. 【請求項２１】 研磨材／結合剤の混合物を連続移動する裏地に固着させる
    段階は、連続移動する裏地を紫外線の照射にさらす段階を備えていて、それによ
    り研磨材／結合剤の混合物を連続移動する裏地に固着させることを特徴とする請
    求項１４に記載の方法。
  22. 【請求項２２】 裏地は連続した供給ロールから構成されていることを特徴
    とする請求項１４に記載の方法。
  23. 【請求項２３】 裏地は閉ループから構成されていることを特徴とする請求
    項１４に記載の方法。
  24. 【請求項２４】 研磨材／結合剤の混合物は除去可能なように裏地に固着さ
    れることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
  25. 【請求項２５】 方法がさらに、 第１の固定研磨材基板の裏地から研磨材／結合剤の混合物の少なくとも一部分
    を除去する段階と、 研磨材から結合剤の少なくとも一部分を除去すべく、研磨材／結合剤の混合物
    を処理する段階と、 研磨材の少なくとも一部分を再生する段階と、 第２の固定研磨材基板の準備において再生した研磨材を使用する段階と、 を備えていることを特徴とする請求項２４に記載の方法。
  26. 【請求項２６】 方法がさらに、 第１の固定研磨材基板の裏地から研磨材／結合剤の混合物の少なくとも一部分
    を除去する段階と、 第１の固定研磨材基板の裏地を再生する段階と、 再生した裏地を含んでなる第２の固定研磨材基板を準備する段階と、 を備えていることを特徴とする請求項２４に記載の方法。
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