JP3150933B2 - 半導体ウエア研磨装置及び方法 - Google Patents
半導体ウエア研磨装置及び方法Info
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
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- H01L21/321—After treatment
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Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、研磨布で覆われて
いる研磨板に対してその一側面が特定の研磨圧で圧接さ
れて研磨され且つ支持板の表面に実装される半導体ウエ
ハの研磨方法に関する。本発明はまた、本方法の実施に
適した装置に関する。
いる研磨板に対してその一側面が特定の研磨圧で圧接さ
れて研磨され且つ支持板の表面に実装される半導体ウエ
ハの研磨方法に関する。本発明はまた、本方法の実施に
適した装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体ウエハを化学的／機械的研磨方法
で平面にする工程は、平坦で、欠陥がなく、平滑な半導
体ウエハを生産するプロセス・シーケンス中で重要な処
理工程である。多くの生産シーケンスにおいて、この研
磨工程は、最終の成形工程を成し、したがって、電気／
電子さらにマイクロエレクトロニクス部品の生産のため
の開始材料として半導体ウエハをさらに使用するに先立
ち、その表面特性を決定する工程である。
で平面にする工程は、平坦で、欠陥がなく、平滑な半導
体ウエハを生産するプロセス・シーケンス中で重要な処
理工程である。多くの生産シーケンスにおいて、この研
磨工程は、最終の成形工程を成し、したがって、電気／
電子さらにマイクロエレクトロニクス部品の生産のため
の開始材料として半導体ウエハをさらに使用するに先立
ち、その表面特性を決定する工程である。
【０００３】しかし、多くの要因により、半導体ウエハ
の望ましい平坦性及び並行性（以下、望ましいウエハ形
状と呼ぶ）を達成することが困難である。このウエハ形
状はその両面が互いに並行ではなく、むしろくさび形で
ある研磨済み半導体ウエハの場合は特に不満足なもので
ある。例えば、望ましいウエハ形状からの変位は、支持
板の裏面のわずかな不均等性によって最初から存在す
る。この不均等性は、不均一面とは反対側の半導体ウエ
ハ上の研磨摩損を増加したり、減少したりする。研磨に
よって引き起こされた半導体ウエハのくさび形状は究極
的には、半導体ウエハに対して不均一に作用する研磨圧
及び、結局必然的に不均等である材料摩損の結果であ
る。したがって、研磨圧はしばしば、半導体ウエハに対
して不均一に作用するが、この理由は、支持板が、それ
自身の重量のために研磨中に放射状に変形したり、ある
種の生産に関連した放射方向にくさび形状を持ったりす
るからである。同一設計の研磨ヘッドを用いても、研磨
圧の伝達が異なることが有り得るので、使用の研磨ヘッ
ドによる影響もまた、研磨結果に現れる。場合によって
は研磨布の初期摩耗もまた、ウエハ形状が、研磨プロセ
スをいくつも経過するうちに劣化する原因となる。
の望ましい平坦性及び並行性（以下、望ましいウエハ形
状と呼ぶ）を達成することが困難である。このウエハ形
状はその両面が互いに並行ではなく、むしろくさび形で
ある研磨済み半導体ウエハの場合は特に不満足なもので
ある。例えば、望ましいウエハ形状からの変位は、支持
板の裏面のわずかな不均等性によって最初から存在す
る。この不均等性は、不均一面とは反対側の半導体ウエ
ハ上の研磨摩損を増加したり、減少したりする。研磨に
よって引き起こされた半導体ウエハのくさび形状は究極
的には、半導体ウエハに対して不均一に作用する研磨圧
及び、結局必然的に不均等である材料摩損の結果であ
る。したがって、研磨圧はしばしば、半導体ウエハに対
して不均一に作用するが、この理由は、支持板が、それ
自身の重量のために研磨中に放射状に変形したり、ある
種の生産に関連した放射方向にくさび形状を持ったりす
るからである。同一設計の研磨ヘッドを用いても、研磨
圧の伝達が異なることが有り得るので、使用の研磨ヘッ
ドによる影響もまた、研磨結果に現れる。場合によって
は研磨布の初期摩耗もまた、ウエハ形状が、研磨プロセ
スをいくつも経過するうちに劣化する原因となる。
【０００４】望ましいウエハ形状を達成するという試み
において上記の問題を改善するために、欧州特許第４０
３３Ａ１号明細書に、研磨ヘッドと支持板裏面間に柔軟
で弾性のある本体を有する中間層を挿入することが提案
されている。この方法は自動化することが不可能であり
誤差を引き起こし易いが、この理由は、それが成功する
か否かはほとんど、中間層をその厚さに基づいて選択し
挿入する操作要員の経験と注意次第であるからである。
しかしながら、この操作でなんの誤差がなくても、研磨
された半導体ウエハのくさび形状はある特定の制限値を
超えて残留する。
において上記の問題を改善するために、欧州特許第４０
３３Ａ１号明細書に、研磨ヘッドと支持板裏面間に柔軟
で弾性のある本体を有する中間層を挿入することが提案
されている。この方法は自動化することが不可能であり
誤差を引き起こし易いが、この理由は、それが成功する
か否かはほとんど、中間層をその厚さに基づいて選択し
挿入する操作要員の経験と注意次第であるからである。
しかしながら、この操作でなんの誤差がなくても、研磨
された半導体ウエハのくさび形状はある特定の制限値を
超えて残留する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、特
に、複数の半導体ウエハを同時に研磨でき、かつウエハ
の表面の高度の平坦性とウエハ両面の並行性とを達成
し、前処理によって破損した表面層を除去し（「破損除
去」）、さらに、半導体ウエハの微小粗さを減少させる
ことにある。また、本発明の目的は、半導体ウエハの研
磨中の研磨摩損の均一性、特に研磨済み半導体ウエハの
くさび形状が微細なものとなるように片面研磨機械を用
いて向上させることである。
に、複数の半導体ウエハを同時に研磨でき、かつウエハ
の表面の高度の平坦性とウエハ両面の並行性とを達成
し、前処理によって破損した表面層を除去し（「破損除
去」）、さらに、半導体ウエハの微小粗さを減少させる
ことにある。また、本発明の目的は、半導体ウエハの研
磨中の研磨摩損の均一性、特に研磨済み半導体ウエハの
くさび形状が微細なものとなるように片面研磨機械を用
いて向上させることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の主題は、複数の
半導体ウエハを支持板の表面に実装し、その一側面を特
定の研磨圧で研磨布で覆われた研磨板に対して圧接研磨
して研磨する半導体ウエハの研磨方法において、 ａ）支持板の円周に対して同心状に配置され、それぞれ
特定のガス圧で独立に制御される複数の圧力チャンバに
研磨される半導体ウエハを装着し、 ｂ）研磨パスに先立ち、研磨される半導体ウエハの形状
データを求め、前記形状データから少なくとも１つの前
記圧力チャンバの位置を計算し、 ｃ）研磨に先立ち、計算により決定された前記圧力チャ
ンバに特定のガス圧を印加し、 ｄ）半導体ウエハの研磨中に、研磨圧を、ガス圧が印加
された圧力チャンバの弾性支持表面を介して該支持板の
裏面に伝達する 、ことを特徴とする方法である。本発明
の主題は、更に、裏面及び表面を有する支持板と、研磨
布で覆われた研磨板に対して前記支持板の表面上に固定
された半導体ウエハを特定の研磨圧で研磨時に圧接する
研磨ヘッドとを備え、複数の半導体ウエハを同時に研磨
する装置において、 ａ）ガス圧を変えて個別に印加可能であり、支持板の裏
面に面している研磨ヘッドの一方の側に同心状に配置さ
れ、さらに、半導体ウエハの研磨中に、該圧力チャンバ
にガス圧が印加されている間中、支持板の裏面に研磨圧
を伝達する複数の圧力チャンバと； ｂ）研磨パスに先立ち、ガス圧が印加される少なくとも
１つの圧力チャンバの位置を、研磨される半導体ウエハ
の形状データを基に計算する手段と； を備えたことを特徴とする装置である。
半導体ウエハを支持板の表面に実装し、その一側面を特
定の研磨圧で研磨布で覆われた研磨板に対して圧接研磨
して研磨する半導体ウエハの研磨方法において、 ａ）支持板の円周に対して同心状に配置され、それぞれ
特定のガス圧で独立に制御される複数の圧力チャンバに
研磨される半導体ウエハを装着し、 ｂ）研磨パスに先立ち、研磨される半導体ウエハの形状
データを求め、前記形状データから少なくとも１つの前
記圧力チャンバの位置を計算し、 ｃ）研磨に先立ち、計算により決定された前記圧力チャ
ンバに特定のガス圧を印加し、 ｄ）半導体ウエハの研磨中に、研磨圧を、ガス圧が印加
された圧力チャンバの弾性支持表面を介して該支持板の
裏面に伝達する 、ことを特徴とする方法である。本発明
の主題は、更に、裏面及び表面を有する支持板と、研磨
布で覆われた研磨板に対して前記支持板の表面上に固定
された半導体ウエハを特定の研磨圧で研磨時に圧接する
研磨ヘッドとを備え、複数の半導体ウエハを同時に研磨
する装置において、 ａ）ガス圧を変えて個別に印加可能であり、支持板の裏
面に面している研磨ヘッドの一方の側に同心状に配置さ
れ、さらに、半導体ウエハの研磨中に、該圧力チャンバ
にガス圧が印加されている間中、支持板の裏面に研磨圧
を伝達する複数の圧力チャンバと； ｂ）研磨パスに先立ち、ガス圧が印加される少なくとも
１つの圧力チャンバの位置を、研磨される半導体ウエハ
の形状データを基に計算する手段と； を備えたことを特徴とする装置である。
【０００７】本発明が奏功する理由は、例えば、研磨ヘ
ッドと支持板との間に配置された圧力チャンバにより、
支持板の裏面の不均等性または支持板の弾性変形の結果
として生じる位置の違いによる圧力の相違を補償するこ
とが可能であるからである。圧力が印加された圧力チャ
ンバによって支持板に伝達される圧力は、支持板上に円
周方向に置かれる弾性支持表面のすべての点で同一の値
である。本発明の特に長所となる点は、圧力が印加され
る圧力チャンバは自動的に選択され、このチャンバに対
して圧力が自動的に印加されるのが望ましいという事実
に起因する。用いられる支持板及び配置される研磨ヘッ
ドの、研磨結果に影響する個別の特徴を、この選択を実
行するに際して考慮することが可能である。
ッドと支持板との間に配置された圧力チャンバにより、
支持板の裏面の不均等性または支持板の弾性変形の結果
として生じる位置の違いによる圧力の相違を補償するこ
とが可能であるからである。圧力が印加された圧力チャ
ンバによって支持板に伝達される圧力は、支持板上に円
周方向に置かれる弾性支持表面のすべての点で同一の値
である。本発明の特に長所となる点は、圧力が印加され
る圧力チャンバは自動的に選択され、このチャンバに対
して圧力が自動的に印加されるのが望ましいという事実
に起因する。用いられる支持板及び配置される研磨ヘッ
ドの、研磨結果に影響する個別の特徴を、この選択を実
行するに際して考慮することが可能である。
【０００８】片面または両面研磨方法は一般に用いられ
ている。本発明は、複数の半導体ウエハバッチの片面研
磨（「片面バッチ研磨」）に関する。本方法では、半導
体ウエハの一方の面は、支持板の前面側に、例えば、粘
着、接着、セメント付けまたは真空圧着によってその一
方の面とこの支持板間に正の圧力を発生させるように搭
載される。一般的に、半導体ウエハは支持板上に、両者
が一種の同心リングのパターンを形成するような仕方で
搭載される。この搭載に続いて、ウエハの自由側が、引
っ張り力を受けている研磨布で覆われている研磨板に対
して、研磨研削材の供給を伴い、ある特定の研磨圧で圧
接されて研磨される。このプロセスで、この支持板及び
研磨板は、別の速度で回転されるのが普通である。必要
な研磨圧は、以下の記述で研磨ヘッドと呼ばれる圧力パ
ンチによって支持板の裏面に伝達される。使用される多
数の研磨機械は、自由に動く研磨ヘッドを複数個持ち、
したがって複数の支持板を取り付けられるように設計さ
れている。
ている。本発明は、複数の半導体ウエハバッチの片面研
磨（「片面バッチ研磨」）に関する。本方法では、半導
体ウエハの一方の面は、支持板の前面側に、例えば、粘
着、接着、セメント付けまたは真空圧着によってその一
方の面とこの支持板間に正の圧力を発生させるように搭
載される。一般的に、半導体ウエハは支持板上に、両者
が一種の同心リングのパターンを形成するような仕方で
搭載される。この搭載に続いて、ウエハの自由側が、引
っ張り力を受けている研磨布で覆われている研磨板に対
して、研磨研削材の供給を伴い、ある特定の研磨圧で圧
接されて研磨される。このプロセスで、この支持板及び
研磨板は、別の速度で回転されるのが普通である。必要
な研磨圧は、以下の記述で研磨ヘッドと呼ばれる圧力パ
ンチによって支持板の裏面に伝達される。使用される多
数の研磨機械は、自由に動く研磨ヘッドを複数個持ち、
したがって複数の支持板を取り付けられるように設計さ
れている。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明を、図面を参照にして以下
に詳述する。図１は、本発明の装置の好ましい一実施形
態を示す。同図には、本発明を説明するに必要な特徴だ
けを示す。図２乃至図５は、本発明による半導体ウエハ
を研磨する場合にくさび形状を最小化する原理を示す略
図である。
に詳述する。図１は、本発明の装置の好ましい一実施形
態を示す。同図には、本発明を説明するに必要な特徴だ
けを示す。図２乃至図５は、本発明による半導体ウエハ
を研磨する場合にくさび形状を最小化する原理を示す略
図である。
【００１０】最初に図１を参照して、本方法を実行する
ための本発明による好ましい１つの実施形態を示す。研
磨ヘッド２の研磨機械の支持板１に面する側は、支持板
の円周に並行な同心状に配置された開口チャネル３を持
つ。各々のチャネル中には、圧力チャンバ４、例えば低
い固有剛性を持つ弾性材料でできたベローズまたは軟質
チューブが位置している。圧力が圧力チャンバに対し
て、それを気体で充満させることによって印加される
と、圧力チャンバの、支持板に面している支持表面５
は、支持板の裏面６に圧接される。研磨ヘッド２は真空
ツール１４を装備し、このツールの助けによって支持板
１は真空Ｖが印加されると吸引される。圧力チャンバを
気体で充満させるに必要な研磨ヘッドを通過するライン
は図示されていない。圧力チャンバにガス圧を印加する
ことを以下に、「圧力チャンバを活性化する」とも呼
び、さらに、その逆の操作を「不活性化する」と呼ぶ。
与えられる圧力チャンバの数は、用いられる支持板の直
径及び圧力チャンバの支持表面の幅によって異なる。望
ましくは２個から１０個、さらに、２個から７個の圧力
チャンバを使用するのが望ましく、圧力チャンバの活性
化された状態においては、その支持表面の幅は１０〜２
２０ｍｍ、特に１０〜３０ｍｍであるのが望ましい。
ための本発明による好ましい１つの実施形態を示す。研
磨ヘッド２の研磨機械の支持板１に面する側は、支持板
の円周に並行な同心状に配置された開口チャネル３を持
つ。各々のチャネル中には、圧力チャンバ４、例えば低
い固有剛性を持つ弾性材料でできたベローズまたは軟質
チューブが位置している。圧力が圧力チャンバに対し
て、それを気体で充満させることによって印加される
と、圧力チャンバの、支持板に面している支持表面５
は、支持板の裏面６に圧接される。研磨ヘッド２は真空
ツール１４を装備し、このツールの助けによって支持板
１は真空Ｖが印加されると吸引される。圧力チャンバを
気体で充満させるに必要な研磨ヘッドを通過するライン
は図示されていない。圧力チャンバにガス圧を印加する
ことを以下に、「圧力チャンバを活性化する」とも呼
び、さらに、その逆の操作を「不活性化する」と呼ぶ。
与えられる圧力チャンバの数は、用いられる支持板の直
径及び圧力チャンバの支持表面の幅によって異なる。望
ましくは２個から１０個、さらに、２個から７個の圧力
チャンバを使用するのが望ましく、圧力チャンバの活性
化された状態においては、その支持表面の幅は１０〜２
２０ｍｍ、特に１０〜３０ｍｍであるのが望ましい。
【００１１】研磨ヘッドと支持板の裏面との間にはギャ
ップ７がある。活性化された圧力チャンバ内の圧力のレ
ベルは、研磨ヘッドがどのような状況下においてもこの
ギャップを越えることがなく、半導体ウエハの研磨中に
も支持板を破損しないように選択するのが望ましい。本
装置はさらに、制御可能バルブ８を有し、これによって
個々の圧力チャンバは他の圧力チャンバとは独立に活性
化したり不活性化したりでき、さらに、これによって活
性化された圧力チャンバ同士間での圧力補償を達成する
ことができる。さらに、圧力チャンバの活性化及び不活
性化を完全に自動的に制御するマスター・コンピュータ
９を装備することが特に望ましい。研磨パスに続いて、
このマスター・コンピュータには、ウエハ形状の決定さ
れた値、例えば決定されたくさび形状の値が供給され
る。これらの値に基づいて、マスター・コンピュータ
は、活性化される圧力チャンバの数及び位置を計算し、
対応する圧力チャンバが自動的に活性化または不活性化
されるようにする。マスター・コンピュータにとって
は、この計算で、生産に関連する細々としたことから発
する、個別に使用される支持板の影響及び個別に使用さ
れる研磨ヘッドが研磨結果に対して及ぼす影響を考慮す
ることが望ましい。使用中の支持板及び研磨ヘッドは、
例えばバー・コード認識によって識別可能である。次
に、マスター・コンピュータは、特定の支持板や研磨ヘ
ッド、さらにこれらの特定の組み合わせを用いる場合に
活性化または不活性化されるチャンバを指定するオフセ
ット値が格納されているデータベースをアクセスする。
このオフセット値は、複数の研磨パスが先行した後の研
磨結果が自動的に評価されると、所定の時間間隔で更新
される。
ップ７がある。活性化された圧力チャンバ内の圧力のレ
ベルは、研磨ヘッドがどのような状況下においてもこの
ギャップを越えることがなく、半導体ウエハの研磨中に
も支持板を破損しないように選択するのが望ましい。本
装置はさらに、制御可能バルブ８を有し、これによって
個々の圧力チャンバは他の圧力チャンバとは独立に活性
化したり不活性化したりでき、さらに、これによって活
性化された圧力チャンバ同士間での圧力補償を達成する
ことができる。さらに、圧力チャンバの活性化及び不活
性化を完全に自動的に制御するマスター・コンピュータ
９を装備することが特に望ましい。研磨パスに続いて、
このマスター・コンピュータには、ウエハ形状の決定さ
れた値、例えば決定されたくさび形状の値が供給され
る。これらの値に基づいて、マスター・コンピュータ
は、活性化される圧力チャンバの数及び位置を計算し、
対応する圧力チャンバが自動的に活性化または不活性化
されるようにする。マスター・コンピュータにとって
は、この計算で、生産に関連する細々としたことから発
する、個別に使用される支持板の影響及び個別に使用さ
れる研磨ヘッドが研磨結果に対して及ぼす影響を考慮す
ることが望ましい。使用中の支持板及び研磨ヘッドは、
例えばバー・コード認識によって識別可能である。次
に、マスター・コンピュータは、特定の支持板や研磨ヘ
ッド、さらにこれらの特定の組み合わせを用いる場合に
活性化または不活性化されるチャンバを指定するオフセ
ット値が格納されているデータベースをアクセスする。
このオフセット値は、複数の研磨パスが先行した後の研
磨結果が自動的に評価されると、所定の時間間隔で更新
される。
【００１２】図２乃至図５に、本方法がどのようにし
て、研磨済み半導体ウエハのくさび形状に関連する研磨
結果を向上させることが可能であるかを略図で示す。図
２は、支持板１の前面側１１上に搭載され、研磨布で覆
われた研磨板１３に対して特定の研磨圧で圧接された研
磨済み半導体ウエハ１０ａがくさび形状化された状況を
示す。半導体ウエハの厚さは支持板の中心方向に減少す
るが、これが正のくさび形状と呼ばれる理由である。図
４では、状況は逆である。図示された半導体ウエハ１０
は負のくさび形状を持っている。どちらの場合も、半導
体ウエハのくさび形状は、例えば、放射方向にくさび形
状に変形した支持板または放射方向に異なって摩耗した
研磨布が使用され（図示されていない）、矢印で示され
た研磨圧の伝達の焦点がこの状況に適用された位置にな
かったために起こったものである。
て、研磨済み半導体ウエハのくさび形状に関連する研磨
結果を向上させることが可能であるかを略図で示す。図
２は、支持板１の前面側１１上に搭載され、研磨布で覆
われた研磨板１３に対して特定の研磨圧で圧接された研
磨済み半導体ウエハ１０ａがくさび形状化された状況を
示す。半導体ウエハの厚さは支持板の中心方向に減少す
るが、これが正のくさび形状と呼ばれる理由である。図
４では、状況は逆である。図示された半導体ウエハ１０
は負のくさび形状を持っている。どちらの場合も、半導
体ウエハのくさび形状は、例えば、放射方向にくさび形
状に変形した支持板または放射方向に異なって摩耗した
研磨布が使用され（図示されていない）、矢印で示され
た研磨圧の伝達の焦点がこの状況に適用された位置にな
かったために起こったものである。
【００１３】図２に示すように、利用可能な６つの全て
の圧力チャンバ４は活性化されており、これらのチャン
バ同士間の圧力補正によって同一圧力を受けている。研
磨圧の伝達の焦点は、半導体ウエハの中心の略上方に位
置している。図４に従って、半導体ウエハを負のくさび
形状にした研磨の際に、３つの外部の圧力チャンバが活
性化され、これによって研磨圧の伝達の焦点が、半導体
ウエハのエッジ領域の上に位置されている。
の圧力チャンバ４は活性化されており、これらのチャン
バ同士間の圧力補正によって同一圧力を受けている。研
磨圧の伝達の焦点は、半導体ウエハの中心の略上方に位
置している。図４に従って、半導体ウエハを負のくさび
形状にした研磨の際に、３つの外部の圧力チャンバが活
性化され、これによって研磨圧の伝達の焦点が、半導体
ウエハのエッジ領域の上に位置されている。
【００１４】次の研磨パスで半導体ウエハの両側がより
高い均等性及び並行性を持つような位置決めをするため
に、研磨圧伝達焦点は圧力チャンバ４の助けでずらされ
る。この様子は、図３及び図５にそれぞれ示されてい
る。次に研磨される半導体ウエハ１０ｂの別の正のくさ
び形状は、これら半導体ウエハの研磨に先立ち、図示さ
れた例では３つの内方の圧力チャンバをスイッチ・オフ
することによって中和される。その結果、圧力伝達焦点
は放射方向の外方にずらされて、半導体ウエハ１０ｂの
エッジ領域（図３）の上に位置される。次いで、研磨さ
れる半導体ウエハ１０ｂの負のくさび形状は、これら半
導体ウエハの研磨に先立ち内方の、図示されている例で
は３つの圧力チャンバを活性化することによって中和さ
れる。その結果、圧力伝達焦点は放射方向内方にずらさ
れて、半導体ウエハ１０ｂの中心（図５）上に位置され
る。
高い均等性及び並行性を持つような位置決めをするため
に、研磨圧伝達焦点は圧力チャンバ４の助けでずらされ
る。この様子は、図３及び図５にそれぞれ示されてい
る。次に研磨される半導体ウエハ１０ｂの別の正のくさ
び形状は、これら半導体ウエハの研磨に先立ち、図示さ
れた例では３つの内方の圧力チャンバをスイッチ・オフ
することによって中和される。その結果、圧力伝達焦点
は放射方向の外方にずらされて、半導体ウエハ１０ｂの
エッジ領域（図３）の上に位置される。次いで、研磨さ
れる半導体ウエハ１０ｂの負のくさび形状は、これら半
導体ウエハの研磨に先立ち内方の、図示されている例で
は３つの圧力チャンバを活性化することによって中和さ
れる。その結果、圧力伝達焦点は放射方向内方にずらさ
れて、半導体ウエハ１０ｂの中心（図５）上に位置され
る。
【００１５】前述の説明から明かなように、本方法は、
様々な形態で構成することが可能である。唯一の前提条
件は、これら圧力チャンバの内の少なくとも１つが半導
体ウエハ研磨中に活性化され、研磨圧を支持板の裏面に
伝達することである。活性化された圧力チャンバ間で圧
力調整することは望ましいが絶対的に必要というわけで
はない。図２乃至図５に図示する活性化された圧力チャ
ンバのシーケンスも一例にすぎない。また、望ましいウ
エハ形状を実現するために、活性化された圧力チャンバ
が、１つまたは複数の不活性化された圧力チャンバの隣
にだけ存在するようなシーケンスを選択することもまた
適宜必要である。さらに、研磨中、１つまたは複数の外
方の圧力チャンバを不活性化することも必要かもしれな
い。
様々な形態で構成することが可能である。唯一の前提条
件は、これら圧力チャンバの内の少なくとも１つが半導
体ウエハ研磨中に活性化され、研磨圧を支持板の裏面に
伝達することである。活性化された圧力チャンバ間で圧
力調整することは望ましいが絶対的に必要というわけで
はない。図２乃至図５に図示する活性化された圧力チャ
ンバのシーケンスも一例にすぎない。また、望ましいウ
エハ形状を実現するために、活性化された圧力チャンバ
が、１つまたは複数の不活性化された圧力チャンバの隣
にだけ存在するようなシーケンスを選択することもまた
適宜必要である。さらに、研磨中、１つまたは複数の外
方の圧力チャンバを不活性化することも必要かもしれな
い。
【００１６】（実施例）数百の研磨工程が、４つの研磨
ヘッドを持つ市販の片面研磨機械を用いて実行された。
各研磨工程の後で、研磨された半導体ウエハのくさび形
状が好ましい方向と共に決定された。以下の表１に、く
さび形状のばらつきの平均値を、さらに表２及び表３
に、同心リングの形態の支持板の前面側上に搭載された
半導体ウエハのくさび形状の平均値を示す。一連の研磨
工程（比較工程）において、欧州特許出願公開第４０３
３Ａ１号明細書で説明されているように、中間層を挿入
することによって研磨結果を向上させる試みがなされ
た。本発明は、他のすべての研磨工程で用いられた（テ
スト・シリーズＡ、テスト・シリーズＢ＋、Ｂ−、Ｃ
＋、Ｃ−）。使用される支持板の個別の特徴を考慮した
オフセット（テスト・シリーズＢ＋及びＢ−）ならびに
配置された研磨ヘッドが研磨結果に対して及ぼす影響も
また試験された（”＋”はオフセットを伴なう研磨工程
を意味し、”−”はオフセット無しの研磨工程を意味す
る）。これらの表はそれぞれ、ゼロに設定された目標値
からのばらつき（正のまたは負のくさび形状）の平均値
を示す。
ヘッドを持つ市販の片面研磨機械を用いて実行された。
各研磨工程の後で、研磨された半導体ウエハのくさび形
状が好ましい方向と共に決定された。以下の表１に、く
さび形状のばらつきの平均値を、さらに表２及び表３
に、同心リングの形態の支持板の前面側上に搭載された
半導体ウエハのくさび形状の平均値を示す。一連の研磨
工程（比較工程）において、欧州特許出願公開第４０３
３Ａ１号明細書で説明されているように、中間層を挿入
することによって研磨結果を向上させる試みがなされ
た。本発明は、他のすべての研磨工程で用いられた（テ
スト・シリーズＡ、テスト・シリーズＢ＋、Ｂ−、Ｃ
＋、Ｃ−）。使用される支持板の個別の特徴を考慮した
オフセット（テスト・シリーズＢ＋及びＢ−）ならびに
配置された研磨ヘッドが研磨結果に対して及ぼす影響も
また試験された（”＋”はオフセットを伴なう研磨工程
を意味し、”−”はオフセット無しの研磨工程を意味す
る）。これらの表はそれぞれ、ゼロに設定された目標値
からのばらつき（正のまたは負のくさび形状）の平均値
を示す。
【００１７】
【表１】
【００１８】
【表２】
【００１９】
【表３】
【００２０】以下に本発明の好ましい実施形態を列挙す
る。 （１）複数の半導体ウエハを支持板の表面に実装し、そ
の一側面を特定の研磨圧で研磨布で覆われた研磨板に対
して圧接研磨して研磨する半導体ウエハの研磨方法にお
いて、 ａ）支持板の円周に対して同心状に配置され、それぞれ
特定のガス圧で独立に制御される複数の圧力チャンバに
研磨される半導体ウエハを装着し、 ｂ）研磨パスに先立ち、研磨される半導体ウエハの形状
データを求め、前記形状データから少なくとも１つの前
記圧力チャンバの位置を計算し、 ｃ）研磨に先立ち、計算により決定された前記圧力チャ
ンバに特定のガス圧を印加し、 ｄ）半導体ウエハの研磨中に、研磨圧を、ガス圧が印加
された圧力チャンバの弾性支持表面を介して該支持板の
裏面に伝達する、 ことを特徴とする方法。 （２）ガス圧が印加された圧力チャンバ同士間の圧力補
償が、複数の該圧力チャンバにガス圧が印加されると実
行される、ことを特徴とする上記（１）記載の方法。 （３）ガス圧が印加された該圧力チャンバが、研磨パス
に先立ち、コンピュータの助けで自動的に選択される、
ことを特徴とする上記（１）又は（２）記載の方法。 （４）圧力チャンバを選択するときに、使用される支持
板及び配置される研磨ヘッドに関してどの圧力チャンバ
を前もって選択するかを予め決定するオフセット値が設
定される、ことを特徴とする上記（３）記載の方法。 （５）裏面及び表面を有する支持板と、研磨布で覆われ
た研磨板に対して前記支持板の表面上に固定された半導
体ウエハを特定の研磨圧で研磨時に圧接する研磨ヘッド
とを備え、複数の半導体ウエハを同時に研磨する装置に
おいて、 ａ）ガス圧を変えて個別に印加可能であり、支持板の裏
面に面している研磨ヘッドの一方の側に同心状に配置さ
れ、さらに、半導体ウエハの研磨中に、該圧力チャンバ
にガス圧が印加されている間中、支持板の裏面に研磨圧
を伝達する複数の圧力チャンバと； ｂ）研磨パスに先立ち、ガス圧が印加される少なくとも
１つの圧力チャンバの位置を、研磨される半導体ウエハ
の形状データを基に計算する手段と； を備えた、ことを特徴とする装置。 （６）ガス圧が印加された圧力チャンバ同士間での圧力
補償を実行するための装置を備えた、ことを特徴とする
上記（５）記載の装置。 （７）幅１０乃至２２０ｍｍの支持表面を持つ圧力チャ
ンバを２個乃至１０個有する、ことを特徴とする上記
（５）又は（６）記載の装置。 （８）研磨パスに先立ち、ガス圧が印加される予定の圧
力チャンバを選択し、さらに、これらのチャンバにガス
圧を自動的に印加するマスター・コンピュータを有す
る、ことを特徴とする上記（５）乃至（７）のいずれか
一項に記載の装置。
る。 （１）複数の半導体ウエハを支持板の表面に実装し、そ
の一側面を特定の研磨圧で研磨布で覆われた研磨板に対
して圧接研磨して研磨する半導体ウエハの研磨方法にお
いて、 ａ）支持板の円周に対して同心状に配置され、それぞれ
特定のガス圧で独立に制御される複数の圧力チャンバに
研磨される半導体ウエハを装着し、 ｂ）研磨パスに先立ち、研磨される半導体ウエハの形状
データを求め、前記形状データから少なくとも１つの前
記圧力チャンバの位置を計算し、 ｃ）研磨に先立ち、計算により決定された前記圧力チャ
ンバに特定のガス圧を印加し、 ｄ）半導体ウエハの研磨中に、研磨圧を、ガス圧が印加
された圧力チャンバの弾性支持表面を介して該支持板の
裏面に伝達する、 ことを特徴とする方法。 （２）ガス圧が印加された圧力チャンバ同士間の圧力補
償が、複数の該圧力チャンバにガス圧が印加されると実
行される、ことを特徴とする上記（１）記載の方法。 （３）ガス圧が印加された該圧力チャンバが、研磨パス
に先立ち、コンピュータの助けで自動的に選択される、
ことを特徴とする上記（１）又は（２）記載の方法。 （４）圧力チャンバを選択するときに、使用される支持
板及び配置される研磨ヘッドに関してどの圧力チャンバ
を前もって選択するかを予め決定するオフセット値が設
定される、ことを特徴とする上記（３）記載の方法。 （５）裏面及び表面を有する支持板と、研磨布で覆われ
た研磨板に対して前記支持板の表面上に固定された半導
体ウエハを特定の研磨圧で研磨時に圧接する研磨ヘッド
とを備え、複数の半導体ウエハを同時に研磨する装置に
おいて、 ａ）ガス圧を変えて個別に印加可能であり、支持板の裏
面に面している研磨ヘッドの一方の側に同心状に配置さ
れ、さらに、半導体ウエハの研磨中に、該圧力チャンバ
にガス圧が印加されている間中、支持板の裏面に研磨圧
を伝達する複数の圧力チャンバと； ｂ）研磨パスに先立ち、ガス圧が印加される少なくとも
１つの圧力チャンバの位置を、研磨される半導体ウエハ
の形状データを基に計算する手段と； を備えた、ことを特徴とする装置。 （６）ガス圧が印加された圧力チャンバ同士間での圧力
補償を実行するための装置を備えた、ことを特徴とする
上記（５）記載の装置。 （７）幅１０乃至２２０ｍｍの支持表面を持つ圧力チャ
ンバを２個乃至１０個有する、ことを特徴とする上記
（５）又は（６）記載の装置。 （８）研磨パスに先立ち、ガス圧が印加される予定の圧
力チャンバを選択し、さらに、これらのチャンバにガス
圧を自動的に印加するマスター・コンピュータを有す
る、ことを特徴とする上記（５）乃至（７）のいずれか
一項に記載の装置。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
半導体ウエハを同時に研磨する際の研磨摩損の均一性、
特に研磨済み半導体ウエハのくさび形状が微細なものと
なるように、片面研磨機械を用いて向上させることがで
きる。
半導体ウエハを同時に研磨する際の研磨摩損の均一性、
特に研磨済み半導体ウエハのくさび形状が微細なものと
なるように、片面研磨機械を用いて向上させることがで
きる。
【図１】本方法を実施するための装置の好適な実施形態
を示した図である。
を示した図である。
【図２】本発明の方法を説明するための概略図である。
【図３】本発明の方法を説明するための概略図である。
【図４】本発明の方法を説明するための概略図である。
【図５】本発明の方法を説明するための概略図である。
１ 支持板 ２ 研磨ヘッド ３ 開口チャンバ ４ 圧力チャンバ ５ 支持表面 ６ 裏面 １０ 半導体ウエハ １３ 研磨板 １４ 真空ツール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 トーマス・ブシュハルト ドイツ連邦共和国 ブルクハオゼン，ア ム・フォルシュトポイント 18 (72)発明者 ハインリヒ・ヘンヘーファー ドイツ連邦共和国 アルテティング，ス ル−エディト−シュタイン−シュトラー セ ５ (72)発明者 ノルベルト・ジックマン ドイツ連邦共和国 ブルクハオゼン，ピ ラヒエル・シュトラーセ 19 (72)発明者 ライナー・ノイマン ドイツ連邦共和国 キルヒドルフ，グラ フ−フォン−ベルヒィム−シュトラーセ 82 (72)発明者 フランツ・マングス ドイツ連邦共和国 ティトモニング，ラ ンハルティング ８ (72)発明者 マンフェルト・トウルナー オーストリア国 アヒ，ホルツガッゼン ５ (72)発明者 クラウス・レートガー ドイツ連邦共和国 シュナイツェ，ラト アウスシュトラーセ ３ (56)参考文献 特開 平７−122523（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−193003（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−165849（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B24B 37/00 B24B 37/04 H01L 21/304 622
Claims (2)
- 【請求項１】 複数の半導体ウエハを支持板の表面に実
装し、その一側面を特定の研磨圧で研磨布で覆われた研
磨板に対して圧接研磨して研磨する半導体ウエハの研磨
方法において、 ａ）支持板の円周に対して同心状に配置され、それぞれ
特定のガス圧で独立に制御される複数の圧力チャンバに
研磨される半導体ウエハを装着し、 ｂ）研磨パスに先立ち、研磨される半導体ウエハの形状
データを求め、前記形状データから少なくとも１つの前
記圧力チャンバの位置を計算し、 ｃ）研磨に先立ち、計算により決定された前記圧力チャ
ンバに特定のガス圧を印加し、 ｄ）半導体ウエハの研磨中に、研磨圧を、ガス圧が印加
された圧力チャンバの弾性支持表面を介して該支持板の
裏面に伝達する、 ことを特徴とする方法。 - 【請求項２】 裏面及び表面を有する支持板と、研磨布
で覆われた研磨板に対して前記支持板の表面上に固定さ
れた半導体ウエハを特定の研磨圧で研磨時に圧接する研
磨ヘッドとを備え、複数の半導体ウエハを同時に研磨す
る装置において、 ａ）ガス圧を変えて個別に印加可能であり、支持板の裏
面に面している研磨ヘッドの一方の側に同心状に配置さ
れ、さらに、半導体ウエハの研磨中に、該圧力チャンバ
にガス圧が印加されている間中、支持板の裏面に研磨圧
を伝達する複数の圧力チャンバと； ｂ）研磨パスに先立ち、ガス圧が印加される少なくとも
１つの圧力チャンバの位置を、研磨される半導体ウエハ
の形状データを基に計算する手段と； を備えた、 ことを特徴とする装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19651761A DE19651761A1 (de) | 1996-12-12 | 1996-12-12 | Verfahren und Vorrichtung zum Polieren von Halbleiterscheiben |
| DE196-51-761-3 | 1996-12-12 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10180617A JPH10180617A (ja) | 1998-07-07 |
| JP3150933B2 true JP3150933B2 (ja) | 2001-03-26 |
Family
ID=7814521
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33894397A Expired - Lifetime JP3150933B2 (ja) | 1996-12-12 | 1997-12-09 | 半導体ウエア研磨装置及び方法 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5980361A (ja) |
| EP (1) | EP0847835B1 (ja) |
| JP (1) | JP3150933B2 (ja) |
| KR (1) | KR100278027B1 (ja) |
| CN (1) | CN1123423C (ja) |
| DE (2) | DE19651761A1 (ja) |
| SG (1) | SG60162A1 (ja) |
| TW (1) | TW411525B (ja) |
Families Citing this family (47)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5700180A (en) | 1993-08-25 | 1997-12-23 | Micron Technology, Inc. | System for real-time control of semiconductor wafer polishing |
| KR20010030567A (ko) * | 1997-08-21 | 2001-04-16 | 헨넬리 헬렌 에프 | 반도체 웨이퍼의 가공방법 |
| US5975998A (en) * | 1997-09-26 | 1999-11-02 | Memc Electronic Materials , Inc. | Wafer processing apparatus |
| DE19756536A1 (de) * | 1997-12-18 | 1999-07-01 | Wacker Siltronic Halbleitermat | Verfahren zum Polieren von scheibenförmigen Werkstücken und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
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| JP2000006005A (ja) * | 1998-06-22 | 2000-01-11 | Speedfam Co Ltd | 両面研磨装置 |
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