JP3442772B2 - 半導体材料の中間層平坦化のための装置 - Google Patents
半導体材料の中間層平坦化のための装置Info
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- JP3442772B2 JP3442772B2 JP50664891A JP50664891A JP3442772B2 JP 3442772 B2 JP3442772 B2 JP 3442772B2 JP 50664891 A JP50664891 A JP 50664891A JP 50664891 A JP50664891 A JP 50664891A JP 3442772 B2 JP3442772 B2 JP 3442772B2
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- polishing pad
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
- B24B37/11—Lapping tools
- B24B37/20—Lapping pads for working plane surfaces
- B24B37/22—Lapping pads for working plane surfaces characterised by a multi-layered structure
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は研磨装置に係わるものである。さらに具体的
には、本発明は半導体ウエハの内部及び表面の下に微視
的な特徴部を形成し巨視的に平坦な表面で覆って形成さ
れた半導体ウエハの巨視的に平坦な表面を研磨して前記
特徴部を“露出化”し且つ平坦にするための装置に係る
ものである。
には、本発明は半導体ウエハの内部及び表面の下に微視
的な特徴部を形成し巨視的に平坦な表面で覆って形成さ
れた半導体ウエハの巨視的に平坦な表面を研磨して前記
特徴部を“露出化”し且つ平坦にするための装置に係る
ものである。
さらにより具体的に云えば、本発明は、半導体ウエハ
の表面から硬い材質部をも柔らかい材質部をも均等なレ
ートで除去する事ができるところの半導体研磨装置に係
るものである。
の表面から硬い材質部をも柔らかい材質部をも均等なレ
ートで除去する事ができるところの半導体研磨装置に係
るものである。
半導体材料を研磨するための複合パッドは文献によっ
て、例えば、ジェイコブセン他によるアメリカ合衆国特
許第3504457号によってよく知られている。このジェイ
コブセン特許は、一つの弾性ポリウレタンより成る研磨
層またはフィルム23と、弾性コルファムより成る中間層
20と、化学的に不活性でより剛いニトリルゴムの層35を
有する複合または多層構造の研磨パッドを発表してい
る。ジェイコブセンの複合研磨パッドにおいては、より
弾性の層が半導体に隣接し、剛いニトリルゴム層が研磨
される半導体からより遠くに設けられてている。
て、例えば、ジェイコブセン他によるアメリカ合衆国特
許第3504457号によってよく知られている。このジェイ
コブセン特許は、一つの弾性ポリウレタンより成る研磨
層またはフィルム23と、弾性コルファムより成る中間層
20と、化学的に不活性でより剛いニトリルゴムの層35を
有する複合または多層構造の研磨パッドを発表してい
る。ジェイコブセンの複合研磨パッドにおいては、より
弾性の層が半導体に隣接し、剛いニトリルゴム層が研磨
される半導体からより遠くに設けられてている。
ジェイコブセンパッドのような弾性パッドは長い年月
に亙って半導体研磨に使用され受け入れられてきたけれ
ども、旧来の弾性パッド構造では、半導体の大部分の全
体的な部分よりも高い（または低い）巨視的な領域を含
むか、あるいは軟質で半導体の他のより硬い領域よりも
速く摩耗して平坦化する領域を含む巨視的な半導体の表
面を容易に均一に平坦化するものではなかった。とりた
てて云えば、旧来のパッドは凹み易く高い領域の周囲部
分の角をまるめる傾向があり高い部分が丸まった丘形と
なり易い。半導体材料表面の平坦性はフォトリソグラフ
工程に於いて極めて重要である。典型的なフォトリソグ
ラフ工程に於いては、アルミニウム、タングステン、ポ
リシリコン、等の金属膜が半導体ウエハの表面に付着さ
せられる。フォトレジストの層がスプレイ等によって金
属膜にコートされる。フォトレジストは感光性である。
フォトレジスト層の上にマスクが置かれ、光が照射され
る。フォトレジストのマスクで隠れなかった部分は露光
されて硬化する。マスクが取り除かれて、薬品によって
フォトレジストの露光されず硬化しなかった部分が溶解
除去される。フォトレジストが溶解除去された跡の保護
されない金属膜を別の薬品で蝕刻する。さらにまた他の
薬品で平坦な半導体ウエハの表面に残った金属の線また
は条の上から露光硬化したフォトレジストを除去する。
こうして硬化したフォトレジストを除去した跡に残る金
属の線条の幅は、一般的に0.3乃至2.0ミクロンで好まし
くは0.5乃至1.0ミクロンである。金属線条の厚みもしく
は高さは、やはり0.3乃至2.0ミクロンの範囲、好ましく
は0.5乃至1.5ミクロンである。二酸化シリコンまたは他
の金属酸化物または絶縁材料を以て、平坦な半導体材料
の上の金属線条と残りの未架装領域を覆ってコーティン
グ付着される。この金属酸化物コーティングの厚みもし
くは深さは金属線条の高さ、例えば、0.3乃至2.0ミクロ
ンよりも大きい。この金属酸化物層は金属線条の頂部が
“露出化”するまで研磨される。この“露出化”は金属
線条の上の金属酸化物を全て研磨し去るまで、或いは極
く微小厚の金属酸化物層が残る程度にまで研磨し去るこ
とを謂う。金属線条はその間隙を埋めている絶縁コーテ
ィングよりは高い硬度をもたせ得るので、この様な場合
には、層間の誘電層平坦化プロセスや金属線条と絶縁材
の研磨プロセスに於いて、線条コーティングは金属線条
の間隙部が削り込まれるために平坦な表面が得られない
傾向がある。反対に金属線条がその間隙を埋めている絶
縁コーティング材料よりは低い硬度をもたせ得ることも
あり、このような場合には金属線条の上の絶縁物質を研
磨により全部除去された後も研磨を続けると、金属線条
が削り込まれてしまう傾向がある。
に亙って半導体研磨に使用され受け入れられてきたけれ
ども、旧来の弾性パッド構造では、半導体の大部分の全
体的な部分よりも高い（または低い）巨視的な領域を含
むか、あるいは軟質で半導体の他のより硬い領域よりも
速く摩耗して平坦化する領域を含む巨視的な半導体の表
面を容易に均一に平坦化するものではなかった。とりた
てて云えば、旧来のパッドは凹み易く高い領域の周囲部
分の角をまるめる傾向があり高い部分が丸まった丘形と
なり易い。半導体材料表面の平坦性はフォトリソグラフ
工程に於いて極めて重要である。典型的なフォトリソグ
ラフ工程に於いては、アルミニウム、タングステン、ポ
リシリコン、等の金属膜が半導体ウエハの表面に付着さ
せられる。フォトレジストの層がスプレイ等によって金
属膜にコートされる。フォトレジストは感光性である。
フォトレジスト層の上にマスクが置かれ、光が照射され
る。フォトレジストのマスクで隠れなかった部分は露光
されて硬化する。マスクが取り除かれて、薬品によって
フォトレジストの露光されず硬化しなかった部分が溶解
除去される。フォトレジストが溶解除去された跡の保護
されない金属膜を別の薬品で蝕刻する。さらにまた他の
薬品で平坦な半導体ウエハの表面に残った金属の線また
は条の上から露光硬化したフォトレジストを除去する。
こうして硬化したフォトレジストを除去した跡に残る金
属の線条の幅は、一般的に0.3乃至2.0ミクロンで好まし
くは0.5乃至1.0ミクロンである。金属線条の厚みもしく
は高さは、やはり0.3乃至2.0ミクロンの範囲、好ましく
は0.5乃至1.5ミクロンである。二酸化シリコンまたは他
の金属酸化物または絶縁材料を以て、平坦な半導体材料
の上の金属線条と残りの未架装領域を覆ってコーティン
グ付着される。この金属酸化物コーティングの厚みもし
くは深さは金属線条の高さ、例えば、0.3乃至2.0ミクロ
ンよりも大きい。この金属酸化物層は金属線条の頂部が
“露出化”するまで研磨される。この“露出化”は金属
線条の上の金属酸化物を全て研磨し去るまで、或いは極
く微小厚の金属酸化物層が残る程度にまで研磨し去るこ
とを謂う。金属線条はその間隙を埋めている絶縁コーテ
ィングよりは高い硬度をもたせ得るので、この様な場合
には、層間の誘電層平坦化プロセスや金属線条と絶縁材
の研磨プロセスに於いて、線条コーティングは金属線条
の間隙部が削り込まれるために平坦な表面が得られない
傾向がある。反対に金属線条がその間隙を埋めている絶
縁コーティング材料よりは低い硬度をもたせ得ることも
あり、このような場合には金属線条の上の絶縁物質を研
磨により全部除去された後も研磨を続けると、金属線条
が削り込まれてしまう傾向がある。
半導体ウエハの表面に金属または金属様物質を付着さ
せるのであるから、付着物質を研磨する主目的はこうし
た材料を平坦化或いは平面化する事であり、平滑化する
事ではない。これに反して金属を研磨する主目的は基本
的に金属の表面を平滑する事である。平滑な表面を目的
とする研磨と平坦な面を目的とする研磨との区別は重要
な事であり、選ばれる研磨装置の特性に影響する。滑ら
かな表面を得るのに効果的な研磨装置が必ずしも、半導
体材料に要求される高精度に平坦な平面を得るのに有用
ではないだろう。
せるのであるから、付着物質を研磨する主目的はこうし
た材料を平坦化或いは平面化する事であり、平滑化する
事ではない。これに反して金属を研磨する主目的は基本
的に金属の表面を平滑する事である。平滑な表面を目的
とする研磨と平坦な面を目的とする研磨との区別は重要
な事であり、選ばれる研磨装置の特性に影響する。滑ら
かな表面を得るのに効果的な研磨装置が必ずしも、半導
体材料に要求される高精度に平坦な平面を得るのに有用
ではないだろう。
従って、不同な被研磨性を持った複数種の物質を有す
る半導体の表面を精確に平坦化する事が出来るところの
改良された装置と方法を提供する事が強く望まれてい
る。
る半導体の表面を精確に平坦化する事が出来るところの
改良された装置と方法を提供する事が強く望まれてい
る。
それが故に、本発明の第一の目的は、平坦な表面を創
り出すことの出来る改良された装置と方法を提供する事
にある。
り出すことの出来る改良された装置と方法を提供する事
にある。
さらに本発明の第二の目的は、異なった硬度をもつ複
合物から成る半導体材料の表面を効率的に高い精度に平
坦化する事が出来るところの改良された研磨方法と装置
を提供する事にある。
合物から成る半導体材料の表面を効率的に高い精度に平
坦化する事が出来るところの改良された研磨方法と装置
を提供する事にある。
本発明の第三の目的は、異なる歪定数と異なる弾性係
数の材料層をもった複合材から成る改良された研磨パッ
ドを提供する事にある。
数の材料層をもった複合材から成る改良された研磨パッ
ドを提供する事にある。
さらに本発明の第四の目的は、弾性圧縮と回復のヒス
テリシスの影響を小さくしたところの改良された研磨パ
ッドを提供する事にある。
テリシスの影響を小さくしたところの改良された研磨パ
ッドを提供する事にある。
上記の本発明の目的および利点は、以下に記述する手
段によって明らかである。以下これを図に依って説明す
る： 第１図は、研磨パッドに作用する圧力と歪の関係を示
すグラフである； 第２図は、凹凸した微視的表面を有する半導体材料と
半導体材料表面を平坦化するために使用される複合研磨
パッドの側面をしめす図； 第３図は、第２図に示した半導体材料及び研磨パッド
の詳細な構造を示す部分断面側面図； 第４図は、半導体材料の巨視的に平坦な中央平面の状
態を示す断面図； 第５図は、本発明の複合研磨パッドが半導体材料の下
に移動して来たときの圧縮状態を示す断面図である； 第６図は、弾性研磨パッドが半導体材料の下に移動し
てきた最初からの時間経過と、パッドが半導体材料に及
ぼす圧力の関係を示すグラフ； 第７図は、第２図及び第５図に於ける研磨パッドとウ
エハ保持具を上から視た平面図である、そして； 第８図は、これに替わる研磨パッドの構造を示す断面
図である； 要約するに、本発明により、私は、材料部品を研磨す
る改良された装置を提供する。材料部品は、巨視的に平
坦な埋設表面と、少なくとも１対の特徴部と、を含み、
前記特徴部の各々は、前記埋設表面に連結され、前記特
徴部の各々は、前記埋設表面の上方に実質的に等しい距
離だけ延びており、前記対になった特徴部は、500ミク
ロンよりも小さい距離だけ互いに間隔を隔てて配置され
ており、前記材料部品は、前記特徴部および前記埋設表
面に亘って広がり、前記特徴部および前記埋設表面を覆
うコーティングをさらに含み、前記コーティングの表面
は、巨視的には平坦で、かつ、微視的には凹凸を有する
加工表面を構成している。改良された研磨装置は、前記
対になった特徴部を露出させるように前記加工表面を微
視的に平坦化し、研磨パッド手段を含む。該研磨パッド
手段は、ベースと、前記ベースに連結され、前記ベース
から間隔を隔てて配置された外側面を有し、約4psiを超
える所定の圧縮圧力を受けたときに６ミクロン/psiより
も大きい歪定数を有する弾性材料でできた第１の層と、
前記外側面の少なくとも一部に連結され、前記外側面か
ら間隔を隔てて配置された研磨面を有し、前記所定の圧
縮圧力を受けたときに前記第１の層の歪定数よりも小さ
い歪定数を有する弾性材料でできた第２の層と、前記第
２の層の前記研磨面上のスラリー研磨媒体と、を含む。
改良された研磨装置は、前記加工表面が前記研磨面に押
し付けられて配置されるように前記材料部品を保持する
保持手段と、前記研磨パッド手段と前記保持手段のうち
の少なくとも一方を前記研磨パッド手段と前記保持手段
の他方に対して移動させ、前記研磨パッド手段と前記保
持手段のうちの前記一方の移動によって前記スラリー研
磨媒体および前記研磨面を前記加工表面に接触させて前
記加工表面を研磨するようにする動力手段と、をさらに
含む。
段によって明らかである。以下これを図に依って説明す
る： 第１図は、研磨パッドに作用する圧力と歪の関係を示
すグラフである； 第２図は、凹凸した微視的表面を有する半導体材料と
半導体材料表面を平坦化するために使用される複合研磨
パッドの側面をしめす図； 第３図は、第２図に示した半導体材料及び研磨パッド
の詳細な構造を示す部分断面側面図； 第４図は、半導体材料の巨視的に平坦な中央平面の状
態を示す断面図； 第５図は、本発明の複合研磨パッドが半導体材料の下
に移動して来たときの圧縮状態を示す断面図である； 第６図は、弾性研磨パッドが半導体材料の下に移動し
てきた最初からの時間経過と、パッドが半導体材料に及
ぼす圧力の関係を示すグラフ； 第７図は、第２図及び第５図に於ける研磨パッドとウ
エハ保持具を上から視た平面図である、そして； 第８図は、これに替わる研磨パッドの構造を示す断面
図である； 要約するに、本発明により、私は、材料部品を研磨す
る改良された装置を提供する。材料部品は、巨視的に平
坦な埋設表面と、少なくとも１対の特徴部と、を含み、
前記特徴部の各々は、前記埋設表面に連結され、前記特
徴部の各々は、前記埋設表面の上方に実質的に等しい距
離だけ延びており、前記対になった特徴部は、500ミク
ロンよりも小さい距離だけ互いに間隔を隔てて配置され
ており、前記材料部品は、前記特徴部および前記埋設表
面に亘って広がり、前記特徴部および前記埋設表面を覆
うコーティングをさらに含み、前記コーティングの表面
は、巨視的には平坦で、かつ、微視的には凹凸を有する
加工表面を構成している。改良された研磨装置は、前記
対になった特徴部を露出させるように前記加工表面を微
視的に平坦化し、研磨パッド手段を含む。該研磨パッド
手段は、ベースと、前記ベースに連結され、前記ベース
から間隔を隔てて配置された外側面を有し、約4psiを超
える所定の圧縮圧力を受けたときに６ミクロン/psiより
も大きい歪定数を有する弾性材料でできた第１の層と、
前記外側面の少なくとも一部に連結され、前記外側面か
ら間隔を隔てて配置された研磨面を有し、前記所定の圧
縮圧力を受けたときに前記第１の層の歪定数よりも小さ
い歪定数を有する弾性材料でできた第２の層と、前記第
２の層の前記研磨面上のスラリー研磨媒体と、を含む。
改良された研磨装置は、前記加工表面が前記研磨面に押
し付けられて配置されるように前記材料部品を保持する
保持手段と、前記研磨パッド手段と前記保持手段のうち
の少なくとも一方を前記研磨パッド手段と前記保持手段
の他方に対して移動させ、前記研磨パッド手段と前記保
持手段のうちの前記一方の移動によって前記スラリー研
磨媒体および前記研磨面を前記加工表面に接触させて前
記加工表面を研磨するようにする動力手段と、をさらに
含む。
此処に於いて、図面に即して本発明の実施例に就いて
説明するが実施例は本来本発明の説明の目的のために示
すもので、本発明をこれに限定するものでは無い。図中
各要素を示す番号は全図をとおして対応する同一要素を
示している。
説明するが実施例は本来本発明の説明の目的のために示
すもので、本発明をこれに限定するものでは無い。図中
各要素を示す番号は全図をとおして対応する同一要素を
示している。
第１図は、パッドにかかる圧力Ｐに応じた弾性パッド
の圧縮歪Ｄの関係を示すグラフである。第１図に於い
て、P2はP1より大きくD2はD1より大きい。ポリウレタン
材料では、一般的にD2はP1が4psiの時に約70ミクロンで
ある。グラフに於いて線13は直線部12と曲線部11を含ん
でいる。グラフに見られるように多くの弾性材料はパッ
ドにかかる圧力がある一定の値を超えると、歪Ｄと圧力
Ｐの関係はほぼ直線的なものとなる。直線部12の傾斜は
歪定数を示し、受けた圧力に応じた圧縮量を与える。曲
線部11は表面のけばが押しつぶされることによって現れ
るものであろう。
の圧縮歪Ｄの関係を示すグラフである。第１図に於い
て、P2はP1より大きくD2はD1より大きい。ポリウレタン
材料では、一般的にD2はP1が4psiの時に約70ミクロンで
ある。グラフに於いて線13は直線部12と曲線部11を含ん
でいる。グラフに見られるように多くの弾性材料はパッ
ドにかかる圧力がある一定の値を超えると、歪Ｄと圧力
Ｐの関係はほぼ直線的なものとなる。直線部12の傾斜は
歪定数を示し、受けた圧力に応じた圧縮量を与える。曲
線部11は表面のけばが押しつぶされることによって現れ
るものであろう。
第２図には、円筒状の研磨パッド24に半導体材料その
他の円筒状被加工物或いはウエハ23が取り付けられてい
る状態を示す。ヘッド24は円形の支持面24Aがありウエ
ハ23の巨視的に平坦な底面23Aを受けている。ここに謂
う“巨視的に平坦”とは目視的に平面であることを意味
し、“微視的に平坦”とは顕微鏡的に平面であることを
意味する。ウエハの上側の加工表面23Bは巨視的に平坦
であり面24Aと概ね平行である。加工表面23Bは顕微鏡的
には凹凸があり、概して完全な平面は無い。加工表面23
Bの凹凸は小さく、加工表面23Bの水準面に対して0.1乃
至4.0ミクロンの偏差の範囲内にある。例えば、第２図
のD5の寸法は一般的に2.0乃至3.0ミクロンのオーダーに
ある。
他の円筒状被加工物或いはウエハ23が取り付けられてい
る状態を示す。ヘッド24は円形の支持面24Aがありウエ
ハ23の巨視的に平坦な底面23Aを受けている。ここに謂
う“巨視的に平坦”とは目視的に平面であることを意味
し、“微視的に平坦”とは顕微鏡的に平面であることを
意味する。ウエハの上側の加工表面23Bは巨視的に平坦
であり面24Aと概ね平行である。加工表面23Bは顕微鏡的
には凹凸があり、概して完全な平面は無い。加工表面23
Bの凹凸は小さく、加工表面23Bの水準面に対して0.1乃
至4.0ミクロンの偏差の範囲内にある。例えば、第２図
のD5の寸法は一般的に2.0乃至3.0ミクロンのオーダーに
ある。
さらに第４図に於いて半導体ウエハの加工表面のウエ
ハ中央平面からの偏差について説明する。すなわち第４
図に於いて、ウエハ230は円筒形のヘッド24に装着され
ている、ヘッド24の円形の受け座面24Aはウエハ230の円
形の巨視的に平坦な底面230Aを受けている。ウエハ230
の上側の加工表面230Bもまた巨視的に平坦で概ね面24A
に平行である。加工表面230Bは顕微鏡的に視れば全面的
に凹凸がある。この全面的にある凹凸は、第２図の加工
表面23Bにもあるように、第４図に於いて加工表面230B
に示されている。この第４図の加工表面230B及び第２図
の加工表面23Bの凹凸は明らかに説明の為に誇張して表
している、第４図の１点鎖線15は中央平面を表してい
る。第４図の中央平面15は、概ね面24Aに平行でありま
た図の紙面に対して垂直である。中央平面15は加工表面
23Bと交わり、加工表面230Bの中央平面15の上下に存在
する全ての点と中央平面15との寸法の総和は零である。
中央平面15の下の点との寸法は負の値として扱われ、上
方の点との寸法は正の値として扱われる。従って、第４
図に於いて矢印Ｇで示される寸法は負の値となり、矢印
Ｆで示される寸法は正の値となる。実際に於いて、第４
図に於いて矢印Ｆ及びＧで示される寸法は約0.1ミクロ
ン乃至4.0ミクロンの範囲にあり、中央平面15は完全に
平面である。
ハ中央平面からの偏差について説明する。すなわち第４
図に於いて、ウエハ230は円筒形のヘッド24に装着され
ている、ヘッド24の円形の受け座面24Aはウエハ230の円
形の巨視的に平坦な底面230Aを受けている。ウエハ230
の上側の加工表面230Bもまた巨視的に平坦で概ね面24A
に平行である。加工表面230Bは顕微鏡的に視れば全面的
に凹凸がある。この全面的にある凹凸は、第２図の加工
表面23Bにもあるように、第４図に於いて加工表面230B
に示されている。この第４図の加工表面230B及び第２図
の加工表面23Bの凹凸は明らかに説明の為に誇張して表
している、第４図の１点鎖線15は中央平面を表してい
る。第４図の中央平面15は、概ね面24Aに平行でありま
た図の紙面に対して垂直である。中央平面15は加工表面
23Bと交わり、加工表面230Bの中央平面15の上下に存在
する全ての点と中央平面15との寸法の総和は零である。
中央平面15の下の点との寸法は負の値として扱われ、上
方の点との寸法は正の値として扱われる。従って、第４
図に於いて矢印Ｇで示される寸法は負の値となり、矢印
Ｆで示される寸法は正の値となる。実際に於いて、第４
図に於いて矢印Ｆ及びＧで示される寸法は約0.1ミクロ
ン乃至4.0ミクロンの範囲にあり、中央平面15は完全に
平面である。
第２図に戻って、研磨パッド手段19は、円形の表面20
Aを有する円筒形の金属ベース20を含んでおり、弾性パ
ッド21は巨視的に平坦な底面21Aでベースの表面20Aに一
般に接着剤層を介して付けられている。上側の巨視的に
平坦な表面21Bは可撓性パッドの巨視的に平坦な下面22A
に接している。通常この面21Bと22Aを接合するために接
着剤が用いられる。可撓性パッド22の上側の研磨面22B
は巨視的に平坦であり、表面20A、21A、21B、22A及び22
Bは任意の形状寸法を与えられる。
Aを有する円筒形の金属ベース20を含んでおり、弾性パ
ッド21は巨視的に平坦な底面21Aでベースの表面20Aに一
般に接着剤層を介して付けられている。上側の巨視的に
平坦な表面21Bは可撓性パッドの巨視的に平坦な下面22A
に接している。通常この面21Bと22Aを接合するために接
着剤が用いられる。可撓性パッド22の上側の研磨面22B
は巨視的に平坦であり、表面20A、21A、21B、22A及び22
Bは任意の形状寸法を与えられる。
第３図は、第２図に於ける研磨パッド手段19と半導体
ウエハ23のより詳細な構造を示すものである。ウエハ23
は巨視的に平坦な埋設表面35を包含している。特徴部3
1、32、33、34、36及び38が各々埋設表面35に連結さ
れ、埋設表面から離れるように実質的に等しい距離だけ
延びている。特徴部31−34は、前に述べたフォトリソグ
ラフ工程に於いて埋設表面35上に形成される金属線或い
は条をあらわすものである。埋設表面35に連結された特
徴部を形成する別の方法はトレンチ36および38を作るも
のである。第３図に於いて、コーティング30が特徴部31
から34及び36、38、を覆い埋設表面35を覆っている。コ
ーティング30の特徴部31から34を覆っている盛り上がっ
た領域は、特等部31と32、32と33のような中間領域とは
異なる速度で研磨される。矢印Ｔで示すコーティング30
の最小厚みは、各特徴部31−34が埋設表面35からの寸法
より大きい。各特徴部31−34は概ね同様な形状と寸法で
あるから加工物表面23Bはどの点に於いても埋設表面35
からの寸法は特徴部31−34の最上点と埋設表面35の寸法
よりも大きい。トレンチ36及び38は一般に特徴部31−34
と同様な形状寸法である。ここで特徴部31−34、36、38
には任意の形状寸法を与え得るものである。本発明の研
磨装置は、特徴部31−34の最上面の部分のみを“露出
化”させるために、コーティング30の充分な厚みを除去
して加工表面23Bを平坦化する必要がある場合に於い
て、得に有用である。このようにコーティング30の部分
を除去するに当たり望ましくは、研磨されたコーティン
グ30の表面が平坦化されており、巨視的に平坦な埋設表
面35に全般的に平行に倣うことである。第３図には、説
明のために埋設表面35及び加工表面23Bの凹凸を大きく
誇張して描いてある。
ウエハ23のより詳細な構造を示すものである。ウエハ23
は巨視的に平坦な埋設表面35を包含している。特徴部3
1、32、33、34、36及び38が各々埋設表面35に連結さ
れ、埋設表面から離れるように実質的に等しい距離だけ
延びている。特徴部31−34は、前に述べたフォトリソグ
ラフ工程に於いて埋設表面35上に形成される金属線或い
は条をあらわすものである。埋設表面35に連結された特
徴部を形成する別の方法はトレンチ36および38を作るも
のである。第３図に於いて、コーティング30が特徴部31
から34及び36、38、を覆い埋設表面35を覆っている。コ
ーティング30の特徴部31から34を覆っている盛り上がっ
た領域は、特等部31と32、32と33のような中間領域とは
異なる速度で研磨される。矢印Ｔで示すコーティング30
の最小厚みは、各特徴部31−34が埋設表面35からの寸法
より大きい。各特徴部31−34は概ね同様な形状と寸法で
あるから加工物表面23Bはどの点に於いても埋設表面35
からの寸法は特徴部31−34の最上点と埋設表面35の寸法
よりも大きい。トレンチ36及び38は一般に特徴部31−34
と同様な形状寸法である。ここで特徴部31−34、36、38
には任意の形状寸法を与え得るものである。本発明の研
磨装置は、特徴部31−34の最上面の部分のみを“露出
化”させるために、コーティング30の充分な厚みを除去
して加工表面23Bを平坦化する必要がある場合に於い
て、得に有用である。このようにコーティング30の部分
を除去するに当たり望ましくは、研磨されたコーティン
グ30の表面が平坦化されており、巨視的に平坦な埋設表
面35に全般的に平行に倣うことである。第３図には、説
明のために埋設表面35及び加工表面23Bの凹凸を大きく
誇張して描いてある。
第２図に於いて、弾性パッド22及び21が矢印Ｓの方向
に加工表面23Bに対して（または互いに逆に）押し付け
られるとき、パッド22と21は圧縮される。このときパッ
ド22と21によってＢ位置に於いて加工表面23Bに対して
発生する圧力はＡ位置に於いてパッド22と21によって加
工表面23Bに対して発生する圧力よりも小さい、それは
パッド22及び21が加工表面23Bに対してＡ位置に於いて
圧縮される量がＢ位置に於いてよりも大きく圧縮される
ことから明らかである。同様に第３図に於いて、加工表
面23Bに対して作用するF1及びF2はF3及びF4より大き
い、これも同様にパッドが力F1、F2を発生する場所のほ
うが力F3、F4を発生する場所よりも多く圧縮されている
からである。第３図に於いて、研磨パッドの研磨面22B
は加工表面23Bに対して摺動しながら回転する。シリ
カ、アルミナ、或いは他の研磨剤を懸濁させた水溶液が
研磨面22B上に供給され、加工表面23Bを緩やかに研磨し
平坦化する。研磨面22Bの加工表面23Bに対する回転の態
様に就いては第７図に示す。第７図に於いて、円形の面
22Bは矢印Ｗの方向に回転する。静止しているヘッド24
が加工表面23Bを研磨面22Bに対して押し付ける。ヘッド
24はそれ自身回転したり面22Bに対して移動したりする
事が出来る。
に加工表面23Bに対して（または互いに逆に）押し付け
られるとき、パッド22と21は圧縮される。このときパッ
ド22と21によってＢ位置に於いて加工表面23Bに対して
発生する圧力はＡ位置に於いてパッド22と21によって加
工表面23Bに対して発生する圧力よりも小さい、それは
パッド22及び21が加工表面23Bに対してＡ位置に於いて
圧縮される量がＢ位置に於いてよりも大きく圧縮される
ことから明らかである。同様に第３図に於いて、加工表
面23Bに対して作用するF1及びF2はF3及びF4より大き
い、これも同様にパッドが力F1、F2を発生する場所のほ
うが力F3、F4を発生する場所よりも多く圧縮されている
からである。第３図に於いて、研磨パッドの研磨面22B
は加工表面23Bに対して摺動しながら回転する。シリ
カ、アルミナ、或いは他の研磨剤を懸濁させた水溶液が
研磨面22B上に供給され、加工表面23Bを緩やかに研磨し
平坦化する。研磨面22Bの加工表面23Bに対する回転の態
様に就いては第７図に示す。第７図に於いて、円形の面
22Bは矢印Ｗの方向に回転する。静止しているヘッド24
が加工表面23Bを研磨面22Bに対して押し付ける。ヘッド
24はそれ自身回転したり面22Bに対して移動したりする
事が出来る。
研磨パッド手段19の目的は埋設表面35にほぼ平行な巨
視的に平坦な面を作ることであり、さらにまたコーティ
ング30を研磨して得られる加工表面23Bが、４ミリ角す
なわち16平方ミリメートルの方形のなかで、平面度偏差
（以下TIRと略記する）が＋或いは−200乃至500A゜の範
囲内にある微視的に実質的に平坦な研磨面を得ることで
ある。ここでTIR200A゜ということは、加工表面23Bの16
平方ミリメートルの範囲内が最高点と最低点の差が200A
゜あるということである。TIRが200乃至500A゜であると
いうことは、16平方ミリメートルの範囲内に於いて水準
面からの＋または−の偏差が100乃至250A゜の範囲内に
在るということである。本発明の装置は16平方ミリメー
トルの範囲でTIR200−500A゜を創り出すとき、この装置
は好ましくは加工表面23Bの少なくとも４平方ミリメー
トルの範囲内でTIR200−500A゜を得るのに使用される。
実際には本発明または改良された実施例では加工表面23
Bの20ミリメートル角すなわち400平方ミリメートルの範
囲内でTIR200−500A゜を得ることが望まれる。コーティ
ング30を研磨する際に問題に出会うのは、特徴部31−34
がしばしばコーティング30の材質とは異なる硬さと被研
磨性を有するからである。例えば、もしコーティング30
が特徴部31、32よりも被研磨性が大きければ特徴部31と
32の間のコーティング部分は削り込まれて31と32の間は
凹状の領域となる。特徴部31−34およびコーティング30
は、それぞれ、異なる速度で摩耗する第１および第２の
領域を構成する。コーティング30を研磨する上でもう一
つの重大な問題は、コーティングが非常に薄く一般に２
乃至３ミクロンであることで、重要なことはパッドの研
磨面22Bがコーティング30の加工表面23Bの全体的な凹凸
に倣う性質が在るということである。その様な全体的な
凹凸は第４図の矢印Ｇで示すように中央平面15から0.1
−4.0ミクロンのオーダーにある。高い点は素子31−34
に起因し加工表面23Bの全体的な凹凸のうちで極く小さ
い部分を占める。コーティング30は概ね均等な厚みであ
るから、加工表面23Bの全体的な凹凸は埋設表面35の全
体的な凹凸に概ね平行に倣う。もし表面22Bが完全に平
坦で且つ完全に剛体であれば、第３図に於ける特徴部31
を覆っているコーティング30は、特徴部33や34の上のコ
ーティングが全く除去されないでも特徴部31の辺りは埋
設表面35まで研磨し去られるだろう。本発明の研磨装置
は半導体材料上の軟質部が削り込まれることを最小に防
止するもので、重要な点は、半導体材料の加工表面内に
ある全体的凹凸面から高い（あるいは低い）点の材料を
削りとることを防止或いは最小にとどめることにある。
例えば、高い特徴部31および32の間の距離が500乃至600
ミクロンまでであり、31と32は金属線であり、コーティ
ング30が金属酸化物絶縁材料または他の金属であって特
徴部31及び32より硬い或いは柔らかい或いは同等の硬さ
であるとき、本発明の研磨装置は特徴部31と32の頂点の
間に展開する表面にまで平坦化し、200−300A゜以内に
平坦化する。
視的に平坦な面を作ることであり、さらにまたコーティ
ング30を研磨して得られる加工表面23Bが、４ミリ角す
なわち16平方ミリメートルの方形のなかで、平面度偏差
（以下TIRと略記する）が＋或いは−200乃至500A゜の範
囲内にある微視的に実質的に平坦な研磨面を得ることで
ある。ここでTIR200A゜ということは、加工表面23Bの16
平方ミリメートルの範囲内が最高点と最低点の差が200A
゜あるということである。TIRが200乃至500A゜であると
いうことは、16平方ミリメートルの範囲内に於いて水準
面からの＋または−の偏差が100乃至250A゜の範囲内に
在るということである。本発明の装置は16平方ミリメー
トルの範囲でTIR200−500A゜を創り出すとき、この装置
は好ましくは加工表面23Bの少なくとも４平方ミリメー
トルの範囲内でTIR200−500A゜を得るのに使用される。
実際には本発明または改良された実施例では加工表面23
Bの20ミリメートル角すなわち400平方ミリメートルの範
囲内でTIR200−500A゜を得ることが望まれる。コーティ
ング30を研磨する際に問題に出会うのは、特徴部31−34
がしばしばコーティング30の材質とは異なる硬さと被研
磨性を有するからである。例えば、もしコーティング30
が特徴部31、32よりも被研磨性が大きければ特徴部31と
32の間のコーティング部分は削り込まれて31と32の間は
凹状の領域となる。特徴部31−34およびコーティング30
は、それぞれ、異なる速度で摩耗する第１および第２の
領域を構成する。コーティング30を研磨する上でもう一
つの重大な問題は、コーティングが非常に薄く一般に２
乃至３ミクロンであることで、重要なことはパッドの研
磨面22Bがコーティング30の加工表面23Bの全体的な凹凸
に倣う性質が在るということである。その様な全体的な
凹凸は第４図の矢印Ｇで示すように中央平面15から0.1
−4.0ミクロンのオーダーにある。高い点は素子31−34
に起因し加工表面23Bの全体的な凹凸のうちで極く小さ
い部分を占める。コーティング30は概ね均等な厚みであ
るから、加工表面23Bの全体的な凹凸は埋設表面35の全
体的な凹凸に概ね平行に倣う。もし表面22Bが完全に平
坦で且つ完全に剛体であれば、第３図に於ける特徴部31
を覆っているコーティング30は、特徴部33や34の上のコ
ーティングが全く除去されないでも特徴部31の辺りは埋
設表面35まで研磨し去られるだろう。本発明の研磨装置
は半導体材料上の軟質部が削り込まれることを最小に防
止するもので、重要な点は、半導体材料の加工表面内に
ある全体的凹凸面から高い（あるいは低い）点の材料を
削りとることを防止或いは最小にとどめることにある。
例えば、高い特徴部31および32の間の距離が500乃至600
ミクロンまでであり、31と32は金属線であり、コーティ
ング30が金属酸化物絶縁材料または他の金属であって特
徴部31及び32より硬い或いは柔らかい或いは同等の硬さ
であるとき、本発明の研磨装置は特徴部31と32の頂点の
間に展開する表面にまで平坦化し、200−300A゜以内に
平坦化する。
本発明の実施例に於いて、研磨パッド手段19の弾性層
22は層21より剛いもので、歪定数Ｄは層21に対して４乃
至20psiの圧力が加えられたとき0.25−3.0ミクロン/psi
の範囲にあるもので、層21の歪定数は6.0ミクロン/psi
またはそれ以上のものである。層21の歪定数はここでは
４−20psiの圧力の時好ましくは6.0−12.0ミクロン/psi
である。普通は、歪定数は第１図に於ける線13の概ね直
線となる部分12の傾斜角を示す。層21の大きい歪定数は
コーティング30の高低に従って弾性的に圧縮変形するこ
とを可能ならしめる。
22は層21より剛いもので、歪定数Ｄは層21に対して４乃
至20psiの圧力が加えられたとき0.25−3.0ミクロン/psi
の範囲にあるもので、層21の歪定数は6.0ミクロン/psi
またはそれ以上のものである。層21の歪定数はここでは
４−20psiの圧力の時好ましくは6.0−12.0ミクロン/psi
である。普通は、歪定数は第１図に於ける線13の概ね直
線となる部分12の傾斜角を示す。層21の大きい歪定数は
コーティング30の高低に従って弾性的に圧縮変形するこ
とを可能ならしめる。
層22の低い歪定数は、加工表面23Bから軟質の部分例
えば特徴部31と32の中間の部分を削り込むのを防止す
る。層22の低い歪定数Ｄは特徴部31と32の間の様な領域
に層22に依って橋掛けするような作用を助長する。さき
に述べたようにパッド22は第３図に於いて矢印Ｅで示し
たような距離を以て、それは約500乃至600ミクロンまで
であるが、離れた領域を効果的に橋掛けを行う。本発明
の実施にあたっては発泡ポリウレタンその他の発泡或い
は弾性体等望ましい歪定数を持った材料が使用できる。
えば特徴部31と32の中間の部分を削り込むのを防止す
る。層22の低い歪定数Ｄは特徴部31と32の間の様な領域
に層22に依って橋掛けするような作用を助長する。さき
に述べたようにパッド22は第３図に於いて矢印Ｅで示し
たような距離を以て、それは約500乃至600ミクロンまで
であるが、離れた領域を効果的に橋掛けを行う。本発明
の実施にあたっては発泡ポリウレタンその他の発泡或い
は弾性体等望ましい歪定数を持った材料が使用できる。
本発明の複合研磨パッドに於いて、達成さるべき研磨
の態様とパッドに使用される材料が重要である、第１
に、コーティング30を研磨する第１の目的は平坦化であ
る、これは多くの研磨作業が面を平滑にする事を第１目
的としているのとは対庶的である。第２に、本発明の研
磨装置は、加工物の巨視的に平坦な表面の全てもしくは
大部分の点に同時に接触して表面を研磨し平坦化する。
このタイプの研磨は，他の加工物の限定された範囲のみ
を研磨する従って点接触型研磨と言われるものとは異な
るものである。第３に、本発明複合パッドの重要な特性
はパッドに用いられる弾性層材料の歪定数Ｄである。し
ばしば材料の歪定数は融点、密度、柔軟性、硬さ、その
他の物性に依存するとされるけれども、こうした仮定は
正しく無い、以下次に表１に物性比較表によって示す。
の態様とパッドに使用される材料が重要である、第１
に、コーティング30を研磨する第１の目的は平坦化であ
る、これは多くの研磨作業が面を平滑にする事を第１目
的としているのとは対庶的である。第２に、本発明の研
磨装置は、加工物の巨視的に平坦な表面の全てもしくは
大部分の点に同時に接触して表面を研磨し平坦化する。
このタイプの研磨は，他の加工物の限定された範囲のみ
を研磨する従って点接触型研磨と言われるものとは異な
るものである。第３に、本発明複合パッドの重要な特性
はパッドに用いられる弾性層材料の歪定数Ｄである。し
ばしば材料の歪定数は融点、密度、柔軟性、硬さ、その
他の物性に依存するとされるけれども、こうした仮定は
正しく無い、以下次に表１に物性比較表によって示す。
上の表に於いてフェノールホルムアルデヒドはフルフ
リルアルコールと硬さが同じであるのに弾性係数ははっ
きりと差がある。また、塩化ビニールはフルフリルアル
コールよりも比重が小さいのに硬さが高い。
リルアルコールと硬さが同じであるのに弾性係数ははっ
きりと差がある。また、塩化ビニールはフルフリルアル
コールよりも比重が小さいのに硬さが高い。
弾性係数とは、歪と応力の比であり物体のそれを歪ま
そうとする力に抵抗する度合いである。
そうとする力に抵抗する度合いである。
第７図に於いて、パッド22の運動経路P1は経路P2に比
してパッドの１回転中にウエハ23の下で圧接されている
時間が長い。しかしながらパッド22の経路のP1、P2に関
係なくパッド21及び22（第３図及び第４図をも参照）が
ウエハ23の下で圧縮される時間はおおよそ同じである。
これは第５図にさらに詳細に示される、すなわち、研磨
パッド手段19を構成する弾性パッドが圧縮されるに要す
る時間はパッド21および22がD4の距離を移動するに要す
る時間で示される。研磨面22Bがウエハ23の丸みを帯び
た縁50に接触してからウエハの下を矢印D4で示す距離を
移動することにより研磨パッド手段19は矢印D3で示す寸
法だけ圧縮される。表面22BがD3の寸法だけ圧縮される
に要する時間は一般的に0.001乃至0.003秒で標準的には
0.002秒である。しかしながらその様な時間は0.003秒程
度以下である。現在は距離D3は約70ミクロンである。0.
002秒の間に70ミクロンを圧縮することは圧縮変形速度
が約１吋毎秒ということになる。材料を早い速度で圧縮
変形させれば材料は剛さを増すので圧縮に要する力も増
加する。第６図のグラフはこの現象を説明するものであ
る。第６図に於いて、時間軸の０秒に於いて第５図の点
60がウエハ23の加工表面23Bの下に進入しようとして丁
度ウエハ23の外縁の位置に来ている。時間軸の0.002秒
の位置ではパッド手段19の点60がウエハ23の下へ距離D4
だけ移動し寸法D3だけ圧縮されている。理論上、点60が
ウエハの下へ距離D4だけ移動した時点に於いて、パッド
手段19がウエハ23に対して及ぼす力が第６図のグラフの
点61で示す最大値を採る。パッド手段19上の点60がウエ
ハ23の下をさらに進んで行くと、圧縮されたパッド21及
び22がウエハ23に及ぼす力は次第に減少して行き、力の
大きさは点60がウエハ23の下に移動して0.1秒の後にな
って第６図のグラフの点62で示す大きさにまで減少す
る。このパッド21及び22の圧縮変形速度に基づくパッド
手段19がウエハ23に対して及ぼす力の増加現象は高い歪
定数を持つしたがって厚みの大きい弾性材料の効用を減
殺する。また一方高い歪定数は、それがウエハ23の加工
表面23Bの凹凸に対して迅速に反応しそしてウエハ23に
対してより均一な圧力を維持しながらウエハ23の加工面
23Bの凹凸に対して良く順応するパッド21の性能を高め
るのに望ましいのである。
してパッドの１回転中にウエハ23の下で圧接されている
時間が長い。しかしながらパッド22の経路のP1、P2に関
係なくパッド21及び22（第３図及び第４図をも参照）が
ウエハ23の下で圧縮される時間はおおよそ同じである。
これは第５図にさらに詳細に示される、すなわち、研磨
パッド手段19を構成する弾性パッドが圧縮されるに要す
る時間はパッド21および22がD4の距離を移動するに要す
る時間で示される。研磨面22Bがウエハ23の丸みを帯び
た縁50に接触してからウエハの下を矢印D4で示す距離を
移動することにより研磨パッド手段19は矢印D3で示す寸
法だけ圧縮される。表面22BがD3の寸法だけ圧縮される
に要する時間は一般的に0.001乃至0.003秒で標準的には
0.002秒である。しかしながらその様な時間は0.003秒程
度以下である。現在は距離D3は約70ミクロンである。0.
002秒の間に70ミクロンを圧縮することは圧縮変形速度
が約１吋毎秒ということになる。材料を早い速度で圧縮
変形させれば材料は剛さを増すので圧縮に要する力も増
加する。第６図のグラフはこの現象を説明するものであ
る。第６図に於いて、時間軸の０秒に於いて第５図の点
60がウエハ23の加工表面23Bの下に進入しようとして丁
度ウエハ23の外縁の位置に来ている。時間軸の0.002秒
の位置ではパッド手段19の点60がウエハ23の下へ距離D4
だけ移動し寸法D3だけ圧縮されている。理論上、点60が
ウエハの下へ距離D4だけ移動した時点に於いて、パッド
手段19がウエハ23に対して及ぼす力が第６図のグラフの
点61で示す最大値を採る。パッド手段19上の点60がウエ
ハ23の下をさらに進んで行くと、圧縮されたパッド21及
び22がウエハ23に及ぼす力は次第に減少して行き、力の
大きさは点60がウエハ23の下に移動して0.1秒の後にな
って第６図のグラフの点62で示す大きさにまで減少す
る。このパッド21及び22の圧縮変形速度に基づくパッド
手段19がウエハ23に対して及ぼす力の増加現象は高い歪
定数を持つしたがって厚みの大きい弾性材料の効用を減
殺する。また一方高い歪定数は、それがウエハ23の加工
表面23Bの凹凸に対して迅速に反応しそしてウエハ23に
対してより均一な圧力を維持しながらウエハ23の加工面
23Bの凹凸に対して良く順応するパッド21の性能を高め
るのに望ましいのである。
発泡体その他を使用した弾性パッドに生ずるもう一つ
の問題はヒステリシスである。ヒステリシスとは、パッ
ドの圧縮圧力を除いた後も元の形状に弾性的に回復しな
い傾向をいうものである。
の問題はヒステリシスである。ヒステリシスとは、パッ
ドの圧縮圧力を除いた後も元の形状に弾性的に回復しな
い傾向をいうものである。
ヒステリシスの問題を軽減するために、そして弾性材
料の圧縮応力の圧縮速度による増加の問題を軽減するた
めに、発明者は第８図に示す複合パッドを発見した。こ
のパッドは、その下に配置したところのガスを内包した
気泡状中空体70と、気泡状中空体よりは非常に小さい歪
定数を有する弾性発泡材料22とより成るものである。空
気、窒素、その他任意のガスが個々の気泡状中空体70に
充填される。気泡状中空体70は相互に連結されても良い
しまた１個ずつ積み重ねあるいは詰め込まれても良い
し、１個、或いはもっと多くの気泡状中空体が使用され
ても良い。個々の気泡状中空体70はガスまたは他の流体
を完全に密封してある。またもし望むならば、一つの気
泡状中空体は隣の気泡状中空体と連通しておりガスが相
互に流通し得るようになってどの気泡状中空体も単独に
密封はされていないようにする事もできる、したがって
一つの気泡状中空体が圧縮されるとき、ガスは隣の気泡
状中空体のほうへ圧入される。このように気泡状中空体
70の中のガスは圧縮変形速度に起因する圧力の増加及び
ヒステリシスの影響を最小にすることが出来る。本発明
の実施技術の態様の一つとして、気泡状中空体70を円筒
状の室71から取り除き、パッド22を室71の上部に気密的
に且つ摺動可能にピストンのようにはめ込み、室71をガ
スを満たし、パッド22が矢印Ｘの方向に圧縮されたと
き、室71内の空気が圧縮されてパッドの研磨面22Bをウ
エハ表面の全体的凹凸に実質的に平行に倣う力を及ぼす
ようにすることができる。
料の圧縮応力の圧縮速度による増加の問題を軽減するた
めに、発明者は第８図に示す複合パッドを発見した。こ
のパッドは、その下に配置したところのガスを内包した
気泡状中空体70と、気泡状中空体よりは非常に小さい歪
定数を有する弾性発泡材料22とより成るものである。空
気、窒素、その他任意のガスが個々の気泡状中空体70に
充填される。気泡状中空体70は相互に連結されても良い
しまた１個ずつ積み重ねあるいは詰め込まれても良い
し、１個、或いはもっと多くの気泡状中空体が使用され
ても良い。個々の気泡状中空体70はガスまたは他の流体
を完全に密封してある。またもし望むならば、一つの気
泡状中空体は隣の気泡状中空体と連通しておりガスが相
互に流通し得るようになってどの気泡状中空体も単独に
密封はされていないようにする事もできる、したがって
一つの気泡状中空体が圧縮されるとき、ガスは隣の気泡
状中空体のほうへ圧入される。このように気泡状中空体
70の中のガスは圧縮変形速度に起因する圧力の増加及び
ヒステリシスの影響を最小にすることが出来る。本発明
の実施技術の態様の一つとして、気泡状中空体70を円筒
状の室71から取り除き、パッド22を室71の上部に気密的
に且つ摺動可能にピストンのようにはめ込み、室71をガ
スを満たし、パッド22が矢印Ｘの方向に圧縮されたと
き、室71内の空気が圧縮されてパッドの研磨面22Bをウ
エハ表面の全体的凹凸に実質的に平行に倣う力を及ぼす
ようにすることができる。
以上、本発明について述べ、実施例に於いてその技術
の特徴を説明したところに依り、次の通り特許の権利を
請求する：
の特徴を説明したところに依り、次の通り特許の権利を
請求する：
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭48−62380（ＪＰ，Ａ)
米国特許4132037（ＵＳ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 21/304
B24B 37/00 - 37/04
Claims (4)
- 【請求項１】半導体ウエハであって、該半導体ウエハ
は、 巨視的に平坦な埋設表面と、 少なくとも１対の金属の線条と、を含み、 前記金属の線条の各々は、前記埋設表面に連結され、 前記金属の線条の各々は、前記埋設表面から離れるよう
に実質的に等しい距離だけ延びており、 前記対になった金属の線条は、500ミクロンよりも小さ
い距離だけ互いに間隔を隔てて配置されており、 前記半導体ウエハは、前記金属の線条および前記埋設表
面に亘って広がり、前記金属の線条および前記埋設表面
を覆うコーティングをさらに含み、前記コーティングの
上面が、巨視的には平坦で、かつ、微視的には凹凸を有
する加工表面を構成している半導体ウエハを研磨する装
置であって、 該研磨装置は、前記対になった金属の線条を露出させる
ように前記加工表面を微視的に平坦化し、前記研磨装置
は、 （ａ）研磨パッド手段を含み、該研磨パッド手段は、 （ｉ） ベースと、 （ii） 前記ベースに連結され、前記ベースから間隔を
隔てて配置された外側面を有し、約4psiを超える所定の
圧縮圧力を受けたときに６ミクロン/psiよりも大きい歪
定数を有する弾性材料でできた第１の層と、 （iii） 前記外側面の少なくとも一部に連結され、前
記外側面から間隔を隔てて配置された研磨面を有し、前
記所定の圧縮圧力を受けたときに前記第１の層の歪定数
よりも小さい歪定数を有する弾性材料でできた第２の層
と、 （iv） 前記第２の層の前記研磨面上のスラリー研磨媒
体と、を含み、 （ｂ）前記加工表面が前記研磨面に押し付けられて配置
されるように前記半導体ウエハを保持する保持手段と、 （ｃ）前記研磨パッド手段と前記保持手段のうちの少な
くとも一方を前記研磨パッド手段と前記保持手段の他方
に対して移動させ、前記研磨パッド手段と前記保持手段
のうちの前記一方の移動によって前記スラリー研磨媒体
および前記研磨表面を前記加工表面に接触させて前記加
工表面を研磨するようにする動力手段と、をさらに含
み、 前記研磨装置は、前記金属の線条および前記コーティン
グが、すべての点で前記金属の線条および前記コーティ
ングを通る中央平面から500オングストロームよりも小
さい量の偏差を有するように研磨することを特徴とする
研磨装置。 - 【請求項２】半導体ウエハであって、該半導体ウエハ
は、 巨視的に平坦な加工表面と、 前記加工表面にある隣接した金属の線条およびコーティ
ングと、を含み、前記金属の線条は、前記コーティング
と異なる速度で摩耗する半導体ウエハを研磨する装置で
あって、 該研磨装置は、 （ａ）研磨パッド手段を含み、該研磨パッド手段は、 （ｉ） ベースと、 （ii） 前記ベースに連結され、前記ベースから間隔を
隔てて配置された外側面を有し、約4psiを超える所定の
圧縮圧力を受けたときに６ミクロン/psiよりも大きい歪
定数を有する弾性材料でできた第１の層と、 （iii） 前記外側面の少なくとも一部に連結され、前
記外側表面から間隔を隔てて配置された研磨面を有し、
前記所定の圧縮圧力を受けたときに約３ミクロン/psiよ
りも小さい歪定数を有する弾性可撓性材料でできた第２
の層と、 （iv） 前記第２の層の前記研磨面上のスラリー研磨媒
体と、を含み、 （ｂ）前記加工表面が前記研磨面に押し付けられて配置
されるように前記半導体ウエハを保持する保持手段と、 （ｃ）前記研磨パッド手段と前記保持手段のうちの少な
くとも一方を前記研磨パッド手段と前記保持手段の他方
に対して移動させ、前記研磨パッド手段と前記保持手段
のうちの前記一方の移動によって前記スラリー研磨媒体
および前記研磨表面を前記加工表面に接触させて前記加
工表面を研磨するようにする動力手段と、をさらに含
み、 前記研磨装置は、前記金属の線条および前記コーティン
グが、すべての点で前記金属の線条および前記コーティ
ングを通る中央平面から500オングストロームよりも小
さい量の偏差を有するように研磨することを特徴とする
研磨装置。 - 【請求項３】半導体ウエハの加工表面であって、該加工
表面は、 巨視的に平坦でかつ、前記加工表面がすべての点で、前
記加工表面を通る中央平面から４ミクロンよりも小さい
量の偏差を有する概して微視的に平坦である加工表面を
研磨する装置であって、 該研磨装置は、前記加工表面を平坦化し、前記研磨装置
は、 （ａ）研磨パッド手段を含み、該研磨パッド手段は、 （ｉ） ベースと、 （ii） 前記ベースに連結され、前記ベースから間隔を
隔てて配置された外側面を有し、約4psiを超える所定の
圧縮圧力を受けたときに６ミクロン/psiよりも大きい歪
定数を有する弾性材料でできた第１の層と、 （iii） 前記外側面の少なくとも一部に連結され、前
記外側表面から間隔を隔てて配置された研磨面を有し、
前記所定の圧縮圧力を受けたときに前記第１の層の歪定
数よりも小さい歪定数を有する弾性材料でできた第２の
層と、 （iv） 前記第２の層の前記研磨面上のスラリー研磨媒
体と、を含み、 （ｂ）前記加工表面が前記研磨面に押し付けられて配置
されるように前記半導体ウエハを保持する保持手段と、 （ｃ）前記研磨パッド手段と前記保持手段のうちの少な
くとも一方を前記研磨パッド手段と前記保持手段の他方
に対して移動させ、前記研磨パッド手段と前記保持手段
のうちの前記一方の移動によって前記スラリー研磨媒体
および前記研磨表面を前記加工表面に接触させて前記加
工表面を研磨するようにする動力手段と、をさらに含
み、 前記研磨装置は、前記金属の線条および前記コーティン
グが、すべての点で前記金属の線条および前記コーティ
ングを通る中央平面から500オングストロームよりも小
さい量の偏差を有するように研磨することを特徴とする
研磨装置。 - 【請求項４】前記金属の線条および前記コーティングを
合わせた全領域は、16平方ミリメートルよりも小さいこ
とを特徴とする請求項２に記載の研磨装置。
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