JP5628224B2 - 基板表面を研磨するための方法 - Google Patents
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Description
本出願は、同時に係属する米国仮出願番号No.60/331,868の米国特許法第119条(e)の利益を主張し、それはLeo J. Schowalter、J. Carlos Rojo、Javier Martinez LopezおよびKenneth Morganにより、2001年11月20日に出願され、タイトルが“化学的機械的研磨(CMP)工程”であって、ここでは参考として内容が組み込まれている。
CMPは、典型的には、集積回路をつくる目的で、ウエハー表面を平坦化するために用いられる。CMPは、旧来の平坦化技術よりより広い範囲を平坦化することができるため、平坦化方法として浮上してきた。上記したように、CMPは化学的反応と機械的作用との組み合わせである。まず、スラリーがウエハー表面を弱め、スラリー粒子、付加的にパッド上の粒子、がウエハー表面からの物質除去を達成する。
本発明の一つの具体的な態様は、基板表面の下処理方法に対するものであり、該方法は、化学的機械的研磨(CMP)工程のために基板表面を下処理する行為、下処理された基板表面にCMP工程を施す行為、およびCMP工程が施された基板表面を仕上げる行為を含み、ここで、CMP工程を施す行為は、さらにCMP工程中研磨懸濁溶液を適用する行為を含む。本発明のある面においては、前記基板が窒化アルミニウム(AlN)である方法が提供される。
本発明は、付加したクレームで詳細に説明される。本発明の上記したおよび更なる利点は、類似する参照番号が同様または類似の要素を示すことを併せて、以下の記載を参照してより理解することができる。
本発明の一態様によれば、改善された基板表面の下準備工程が提供され、ここで該基板表面は、化学的機械的研磨(CMP)工程の為に下処理され、該CMP工程は下処理された基板上に施され、該基板表面は、CMP工程由来の活性要因が基板表面から除去されることで仕上げられる。また、該方法により製造された改善された基板も提供される。本発明の一態様によれば、特定の研磨物質および研磨手段を用いることができ、AlN基板表面の質を改善することを可能にする。
図1は、従来のCMP装置を示し、それは、本発明の一態様によるCMP工程において基板表面を研磨するために用いることができる。研磨されるウエハー101は、バックフィルム109を一般的に備えるウエハーキャリアー102上に乗せられ、該バックフィルム109は、ウエハー101とチャック108との間に配置され、該バックフィルム109はウエハーおよびウエハーキャリアー102を保持する。ウエハーキャリアー102は、支軸105により回転される。ウエハー101を1つまたは2つ以上の研磨パッド103A−103Bと接触させるために、ウエハーキャリアー102に力(force)が加えられる。1つまたは2つ以上の研磨パッド103A−103Bは、同じく回転する圧盤106に接着される。さらにスラリー107が、パッド103A−103Bに適用され、滴下速度が、例えばコントロールフローディスペンサー(control flow dispenser)(示されていない)により、調節される。
本発明の一態様によれば、CMP工程は、スラリーを用いて、基板を研磨することを含むことができる。該スラリーは研磨懸濁溶液を含み、基板表面をエッチングすること、およびエピタキシャル成長に適した仕上げ表面(finished surface)をつくることが可能である。例えば、シリカ研磨懸濁溶液を用いることができる。この溶液は、例えば、水酸化物溶液(塩基性)のシリカ懸濁液であることができる。そのようなスラリーは商業的に入手可能で、例えば、SS−25(Semi−Sperse 25)として当該分野で知られるKOHベースのCMPスラリーとして、カボット マイクロエレクトロニクス(Cabot Microelectronics)から入手可能であり、またシトン(Syton)スラリーとして、モンサント(Monsanto)から入手可能である。
本発明の一つの態様によれば、AlN基板はCMP工程のために下処理される。より詳しくは、周囲およびウエハーから可能な汚染物を取り除き、ウエハーに対して適当な研磨圧力を加えるために研磨装置を調整する。以下の例は、本発明の一つの態様により基板を下処理するための手段である。
1.サンプル表面およびマウンティングブロックから、実質的にすべての可能な汚染粒子(例えば、ワックス、汚れ、およびより大きな機械的粗粒子)が取り除かれるべきである。これは典型的には、例えば有機溶媒(例えば、アセトンおよび/またはメタノールによる)洗浄がブロック302で施される。また、前工程から残存する如何なる粒子(例えばCMP流動性残留物)も、研磨領域と接触する全表面から取り除かれ、それにより、研磨表面を汚染する可能性、および基板表面にダメージを与えことになりかねない可能性を低下させる。
以下は、本発明の一つの態様による、AlN基板表面を準備するためのステップの詳細な順序、および本発明の一つの態様によるCMP工程のための滴下速度である。
新規の“Multitex1000”精密研磨パッドまたは他の適切な精密研磨パッドを研磨テーブル(圧盤)に適用すべきである。一般的に、そのような研磨パッドは、圧盤表面に接着するための自己吸着裏地を有する。ブロック305において、研磨パッドは、圧盤表面に接着される。最も良い結果のために、研磨パッドは、パッドに起伏を引き起こす空間をパッドの裏に作らないことを確実にするように、研磨デッキに適用されるべきである。例えば、研磨パッドは、洗浄された棒を用いて先頭の端から他方の端までテーブル上で転がされることで、パッドの裏の空間を避けることができる。
この段階の典型的な工程時間(研磨時間)は約1時間であるが、表面を十分に研磨するためには5分〜100時間の範囲の工程時間が例示される。本発明は特定の工程時間に限定されず、むしろ例のつもりで、前記工程時間の範囲が提供されると理解すべきである。
本発明の一つの態様によれば、サンプルは洗浄され、CMP工程からの如何なる汚染物も除去され、および基板との残留反応を阻止するため基板表面からの微量の反応性化学物質を除去する。
1.ブロック309において、サンプルはリンスされる。CMP工程の最後に、サンプルは研磨表面から降ろされ、例えば蒸留水で即座にリンスされる。これは、AlNとスラリー中の活性原料との間の反応を阻止するのを確実にし、処理された表面まで乾燥してしまう研磨剤を除去するために、施される。
図4は、本発明の一つの態様による研磨を施した後の、c面基板のAl―極性のAFMイメージを示す。基板表面の法線は、c−軸の方向から約5°離れて配向する。表面がほぼ原子レベルで平坦なことがわかる。広範囲の分析は、全ての機械的ダメージが除去されているのを示している。同様に、滑らかな表面は、c−面基板のN−極性に対しても得ることができる。
図5は、本発明の一つの態様による研磨を施した後の基板のAFMイメージを示す。表面はc−軸方向に関し45°傾いている。基板表面がほぼ原子レベルで平坦であることを観察することができる。機械的ダメージの痕跡が除去されている。中央の交差したボックスは、統計分析の為のイメージから除去されている。
Claims (6)
- AlN基板表面に対する法線と、AlN基板のc−軸との角度を決定する工程と、
前記角度が0°以上20°未満の場合において、配向に基づいて除去時間を決定する工程と、
前記工程で定まる時間で前記AlN基板表面をスラリーを用いて化学的機械的研磨する工程と、
を備える整備されたAlN基板の製造方法。 - 前記角度が0°以上20°未満、かつ、AlN基板の表面の極性がAl−極性の場合、前記スラリーのpHが10.5以上である請求項1に記載の整備されたAlN基板の製造方法。
- 前記角度が0°以上20°未満、かつ、AlN基板の表面の極性がAl−極性の場合、前記化学的機械的研磨をする工程の前に、AlN基板表面に対して、平坦度を高めるための精密機械研磨工程を更に備える請求項1または2に記載の整備されたAlN基板の製造方法。
- 前記精密機械研磨工程における研磨厚みが50〜100μmである請求項3に記載の整備されたAlN基板の製造方法。
- 請求項1〜4の何れか一項に記載の方法により製造された整備されたAlN基板。
- 請求項1〜4の何れか一項に記載の方法により製造された整備されたAlN基板を有するデバイス。
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