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JPH07299736A - 研磨装置 - Google Patents

研磨装置

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Publication number
JPH07299736A
JPH07299736A JP23221293A JP23221293A JPH07299736A JP H07299736 A JPH07299736 A JP H07299736A JP 23221293 A JP23221293 A JP 23221293A JP 23221293 A JP23221293 A JP 23221293A JP H07299736 A JPH07299736 A JP H07299736A
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JP
Japan
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pad
polishing
grooves
slurry
substrate
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Application number
JP23221293A
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English (en)
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JP3811193B2 (ja
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Joseph R Breivogel
ジョセフ・アール・ブレイヴォーゲル
Loren R Blanchard
ローレンス・アール・ブランチャード
Matthew J Prince
マシュウ・ジェイ・プリンス
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Intel Corp
Original Assignee
Intel Corp
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Publication date
Application filed by Intel Corp filed Critical Intel Corp
Publication of JPH07299736A publication Critical patent/JPH07299736A/ja
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Publication of JP3811193B2 publication Critical patent/JP3811193B2/ja
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    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/304—Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting
    • 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
    • B24B53/00—Devices or means for dressing or conditioning abrasive surfaces
    • B24B53/017—Devices or means for dressing, cleaning or otherwise conditioning lapping tools
    • 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
    • B24B37/26—Lapping pads for working plane surfaces characterised by the shape of the lapping pad surface, e.g. grooved

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  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Grinding-Machine Dressing And Accessory Apparatuses (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ウェーハの種類とは無関係に、安定且つ高い
研磨効率で研磨が行われ、薄膜をプレーナ（平坦化）処
理する装置を提供することである。 【構成】 半導体基板上に形成された薄膜を研磨するに
当たり、研磨用パッドで被覆された回転可能なテーブル
を有する研磨措置。これらテーブルとパッドとを基板に
対して回転させる、研磨作業中、この基板を、パッドの
表面に対して押し下げる。この基板を研磨中に、複数個
の溝をこのパッド内に形成する手段を設ける。連続的に
形成された溝によって、スラリーを基板とパッドとの間
に導入することにより、研磨処理が実行されるのを援助
するようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体処理技術に関する
もので、特に、半導体基板上に形成された薄膜を平坦化
（プレーナ処理）する研磨方法ならびに装置に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、今日、製造されている集積回路
（ＩＣ）は、その半導体基板中に形成されている種々の
デバイスを相互接続するための金属に対する精巧なシス
テムに依存している。これら金属性相互接続体を形成す
るための技術は極めて高精度であると共に、この分野に
おける専門家によって熟知されている。
【０００３】一般に、アルミニウムまたは他の金属を堆
積し、次に、パターン化して、シリコン基板の表面に沿
って相互接続用通路を形成している。大部分のプロセス
過程では、次に、誘電層、即ち絶縁層をこの第１金属
（金属１）層上に堆積させ、この誘電層にエッチングで
開口を設けて第２金属層を堆積する。この第２金属層に
よって誘電層を被覆すると共に、これら開口を充填する
ことによって上述の金属１層との間で電気的に接触が確
立される。この誘電層を形成する目的は金属１と金属２
との間の絶縁体として作用させることである。通常、中
間金属誘電層は、約１ミクロンの厚さで形成されている
二酸化珪素の気相成長（ＣＶＤ）を有している（従来よ
り、下層金属１の配線部も同様に約１ミクロンの厚さで
形成されている）。二酸化珪素層によって金属１の配線
部を被覆すると、二酸化珪素層の上側表面が、一連のプ
レーナ処理されていない段差が生じる。これら段差の高
さおよび幅は、下側の金属１線のものに対応している。
【０００４】誘電体中間層の上側表面におけるこれら段
差の高さにおける変動によって、以下に説明する種々の
好ましくない点がもたらされる。先ず第１に、これらプ
レーナ処理されていない誘電体表面によって、後続する
フォトリソグラフ処理ステップの光学的解像度に干渉を
与えてしまう。これによって、高解像の線の印刷が極め
て困難となってしまう。第２の問題点としては、誘電体
中間層に金属２（第２金属）層による段差が存在する。
この段差の高さが高すぎる場合に、開回路が金属２層中
に形成される危険性が極めて高くなる。
【０００５】これらの問題点を解決するために、種々の
技術が開発されて、誘電体中間層（ＩＬＤ）の上側表面
を平坦化（プレーナ処理）する試みがなされた、その１
つの技術として、研磨剤による研磨技術が採用され、こ
の誘電体の上側表面に沿って突出している段差を除去し
ている。この研磨技術によれば、シリコン基板を、研磨
材（スラリー）が被覆されている平らなパッドを設けた
テーブル上に、面を下に向けて配置する。次にこのシリ
コンウェーハとテーブルを相対的に回転させて突出部分
を除去する。このような研磨剤研磨プロセスを、誘電体
層の上側表面の大部分が平坦化されるまで継続する。
【０００６】安定した高い研磨率を達成すると共にそれ
を保持する１つの要因としては、パッドの調整がある。
このパッドの調整とは、パッドの表面を次の研磨作業の
ために適切な状態にする技術である。図１に示すよう
に、これらパッドの一調整方法によれば、研磨パッド１
２を溝１４で満たす。図１に示した研磨パッド１２は研
磨を行う部分に形成された実質的に円周状の一連の溝１
４を有している。これら溝１４によって、基板表面とこ
のパッドとの間でスラリーを導入することによって研磨
が促進される。これらの溝１４を、研磨作業に先立っ
て、フライス盤、旋盤、プレス機または類似の手段によ
って形成する。通常、研磨作業は、パッドの表面全体で
は行われないので、これら溝は、研磨作業が行われるパ
ッドの一部分のみに形成している。これが、図１におい
て、溝通路領域１６として図示されている。
【０００７】図２は、パッド１２上に形成された溝通路
領域１６の横断面図である。この図から明らかなよう
に、これら溝は、特徴のある三角形形状を有しており
（勿論、他の形状にすることも可能である）、更に、初
期深さを有している。この初期深さによって、研磨作業
中にスラリーが基板表面の下側に導入され得るようにな
っている。これら溝の深さは約３００ミクロンである。
これらの溝の間の間隔は、半径方向において１インチ当
たり約２つから１インチ当たり３２個の溝が形成される
離間距離である。
【０００８】このパッドを調整する従来技術における問
題点はオーバータイム、すなわち先に形成された溝が研
磨作業のために消耗してしまうことである。このことが
図２の破線１８で示されている。研磨作業が行われる
と、パッド１１はすり減っていくと共に、付加された溝
が平坦になってしまう。平坦化されたパッドの表面によ
って、ウェーハの下側へのスラリーの分配が減ってしま
う。時間経過によって、パッドの粗さが低下し、研磨効
率が低下し、不安定化し、更に、予測不可能となる。ま
た低い研磨効率によって、ウェーハのスループットが低
下してしまう。このような不安定且つ、予測不可能な研
磨効率によって、プレーナ処理が正しく実現できなくな
る。その理由としては、ウェーハからウェーハへ除去さ
れたＩＬＤ（誘電体中間層）の総量を見積ることができ
るだけだからである。更に、このパッドの粗さが時間経
過と共に「つややか」すなわち「滑らか」になった場合
に、粗いウェーハは滑らかなウェーハの研磨より、大き
く異なった高い効率で研磨する。即ち、例えば、レーザ
による線の粗い表面を有するウェーハは、研磨中それら
の表面がパッドの表面を粗くするのでより早く研磨す
る。これによって、これらウェーハの下側でのスラリー
の分配が増大してしまい、この結果として、研磨効率が
増大してしまうことになる。従って、前述した従来の方
法でウェーハを研磨した時の研磨効率は、ウェーハのタ
イプに依存してしまう。このように、ウェーハの種類が
異なることによる異なった研磨効率によって、研磨処理
が実行不可能となってしまう。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ウェ
ーハの種類とは無関係に、安定且つ高い研磨効率で研磨
が行われ、薄膜をプレーナ（平坦化）処理する装置を提
供することである。また、本発明の他の目的は、研磨中
に、パッド表面を継続的に調整することによって、研磨
用パッドと基板との間にスラリーを継続的、且つ、確実
に導入することを可能とすることである。また他の目的
としては、パッド表面を再度消耗させることなく、研磨
用パッドを継続的、且つ適切に調整する手段を提供する
ことである。更に、他の目的としては、研磨用パッドの
予め決められた部分を、他の部分以上に調整できるよう
にすることである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は半導体基板上に
形成された薄膜を研磨する装置である。この研磨装置に
は、回転テーブルと、このテーブルを回転させる手段と
が設けられている。研磨用パッドによってこのテーブル
を被覆する。このパッドには、深さが約３００ミクロン
で、周囲に予め形成された三角形状の溝が複数個形成さ
れている。これら予め形成された溝により、パッド／基
板表面に複数個の対応のポイントコンタクトを形成する
ことによって研磨処理が行われる。このパッドの上側表
面上に研磨用スラリーを堆積させる手段を設ける。ま
た、この基板をパッドに対して強制的に押圧する手段を
設け、これによって、基板に対して、スラリーと一緒に
テーブルを回転させることによって、薄膜のプレーナ処
理が行われるようにする。更に、ウェーハを研磨しなが
ら、パッド調整装置によって、複数個の半径方向のマイ
クロチャネル溝を形成する。これら溝の形状は三角形で
あり、それの深さは約４０ミクロンである。これらマイ
クロチャネル溝が形成されることにより、基板と研磨用
パッドとの間でスラリーを導入するので研磨作業が行わ
れる。このパッド調整装置にはダイヤモンドブロックホ
ルダが設けられており、このホルダは、このブロックの
ほぼ平坦な表面中に埋設されると共に複数個のネジ切り
され、ダイヤモンドが先端に設けられたシャンクを有し
ている。調整器アームの一端を、ダイヤモンドブロック
ホルダに結合させると共に、他端を可変速度発振モータ
に結合させる。このモータによって、上記アームを固定
ポイントの周りで回動させ、このアームによって、ダイ
ヤモンドホルダブロックを研磨用パッドの予め決められ
た部分を横切って半径方向に掃引する。上述の埋設され
た、ダイヤモンドが先端に形成されたネジ付きシャンク
によって、このホルダブロックがパッドの表面を横切っ
て掃引するように、マイクロチャネル溝を生成する。
【００１１】
【実施例】以下、半導体基板上に形成された薄膜の研磨
に利用される改良型の研磨装置が記載されている。以下
の説明において、本発明を十分に理解するために、特定
の設備および材料等のように極めて多くの特定の詳細な
データが開示されている。しかし、当業者にとって明ら
かなように、本発明は、これら特定のものを利用しなく
ても実施できる。また他の例においては、他の周知のマ
シーンや処理ステップを特定の詳細な例について記載し
ていないが、これは、本発明が不必要に不明確になるこ
とを回避するためである。
【００１２】図３には、本発明の研磨装置が図示されて
いる。この研磨装置を利用して、半導体基板上に形成し
た薄膜層をプレーナ（平坦化）処理する。この薄膜と
は、通常、半導体デバイスの２つの金属層間に形成され
た中間の誘電体の層（ＩＬＤと略称する）である。しか
しながら、この薄膜は、このＩＬＤである必要はなく、
例えば、金属層、有機層や更に半導体材料自身のような
半導体回路製造で用いられる多数の薄膜の一つにするこ
とも可能である（勿論、これら層に限定される必要はな
い）。実際上、一般に、本発明のパッド調整技術をあら
ゆる研磨処理に応用できるものであり、これら研磨処理
では類似の設備が利用されると共に、研磨用パッドの
「平滑化（粗さが無くなる）」によって研磨効率が低下
する、例えば、金属ブロック、プラスチックおよびガラ
ス板の製造に有効である。
【００１３】プレーナ処理中、シリコン基板２５をテー
ブル２０の上側表面に固定的に取り付けられたパッド２
１の上に面を下に向けて配置する。このような方法では
研磨すべき薄膜をこのパッド２１の上側表面に直接接触
させながら配置する。本発明によれば、このパッド２１
には、シリカ粒子のような、研磨用粒子状材料を運ぶこ
とができる比較的硬いポリウレタンまたはこれに類似し
た材料からなる。また本発明の一好適実施例によれば、
「ＩＣ６０」の名称で知られているＲｏｄｅｌ社製のパ
ッド（初期には穴があけていない）を採用する。本発明
の方法によれば、これと類似の特性を有するパッドを利
用することが可能である。
【００１４】また「キィール（ quill）」として知られ
ているキャリア２３を利用して、基板２５の背面側に対
して、下方向の押圧力Ｆ１を加えるようにする。またこ
の基板２５の背面を、真空圧または単に濡れによる表面
張力によってこのキャリア２３の底部に接触させて保持
する。挿入パッド２７を入れ、ウェーハ２５をキャリア
２３に対しするクッションとすることが好ましい。通常
の保持用リングを採用して、プレーナ処理中に、ウェー
ハ２５がキャリア２３の下から横方向にスリップするの
を防止する。一般に、加圧力Ｆ１は、１インチ平方当た
り５ポンド（ｌｂｓ）であり、キャリア２３の背面に取
り付けたシャフト２２によってその力を加える。この押
圧力を利用して、薄膜の上側表面の研磨作業を実行す
る。このシャフト２２を回転させて、基板２５に回転動
作を与えることもできる。このことによって研磨プロセ
スを促進できる。
【００１５】更に、パッド調整アッセンブリ３０を用い
て、パッド２１中にマイクロチャネル溝５０を生成す
る。これらマイクロチャネル溝５０はウェーハをプレー
ナ処理中に生成される。このパッド調整アッセンブリ３
０には、調整用アーム３２が設けられており、ここで
は、このアーム３２の一端をボール／ソケットジョイン
ト３４によってダイヤモンドホルダブロック３６に連結
する。このボール／ソケットジョイント３４は、波状起
伏が現れた時に、ホルダブロック３６の底部表面３７が
パッド２１に均一的に接触できるように機能する。本例
においては、このダイヤモンドホルダブロック３６に
は、５個のネジ切りされ、且つ、ダイヤモンドが先端に
設けられたステンレススチールのシャンク３８が設けら
れており、これらシャンク３８は、ホルダブロック３６
の底面３７に埋設されている。このシャンク３８のダイ
ヤモンド先端部は、このホルダの底面３７から４０ミク
ロンだけ突出している。この調整アッセンブリ３０の重
量によって約１６オンスの下方向の力Ｆ２を与えるもの
である。このような下方向の押圧力Ｆ２は、ステンレス
スチール製のシャンク３８のダイヤモンド先端部４４を
パッド２１の中に埋設させるのに適当なものである。こ
のダイヤモンドホルダブロック３６の底面３７は、メカ
ニカルストップとして作用して、これらダイヤモンド先
端部４４が、パッド２１中の４０ミクロンの深さに適切
に埋設されるように機能する。
【００１６】図４は、本発明の研磨装置全体を表す図で
ある。一実施例においては、研磨作業に先立って、研磨
用パッド２１の表面を、複数個の周辺溝４７で満たすこ
とによって、この研磨用パッド２１の初期調整を行う。
また、これら周辺溝の他に溝を用いることも可能であ
る。フライス盤、旋盤、プレス機またはこれに類似した
手段によって、溝を前もって形成する。これら溝は、半
径方向に１インチ当たり２〜３２個の間の個数で形成さ
れる。これら溝４７の寸法を適切に設計することによっ
て、パッド／基板の界面においてポイント接触が確立
し、これによって研磨処理が実行される。これら溝によ
って利用可能なパッド領域が増大すると共に、更に単位
面積当たりより多くのスラリーがこの基板に与えられる
ようになる。本発明の一実施例では、研磨作業に先立っ
て、パッド２１に溝を予め形成して調整しているが、こ
のようにパッド２１を予め調整する必要は無い。即ち、
平滑なパッド２１を本発明で利用することも可能であ
り、その理由としては、本発明のパッド調整装置３０に
よって、プレーナ処理中にパッドの表面を適切に調整で
きるからである。
【００１７】通常、研磨作業中、キャリア２３はテーブ
ル２０に対して、約４０ｒｐｍの回転速度で、円形状に
回転する。この回転動作は、通常のモータをシャフト２
２に連結することによって容易に得られる。一好適実施
例によれば、このテーブル２０も、基板の動きに関連し
て同一方向に約１５ｒｐｍの回転速度で回転する。この
テーブルの回転動作も、周知の機械的手段によって実現
される。テーブル２０とキャリア２３とが回転するの
で、シリカを基材とした溶液（「スラリー」と称されて
いる）が、パイプ２８を経てパッド２１の上側表面上に
分散またはポンプアップされる。現在、このスラリーと
して、Ｃａｂｏｔ社製のＳＣ３０１０として知られてい
る溶液を利用する。研磨処理中に、このスラリー粒子が
パッド２１の上側表面中に埋設されるようになる。次
に、このキャリア２３とテーブル２０との相対回転動作
によって、薄膜の研磨が実行される。研磨剤による研磨
作業が、高度に平坦な上側表面が形成されると共に、所
望の厚さに到達するまでこのような方法で継続される。
【００１８】図５ａは、パッド調整装置３０のダイヤモ
ンドブロックホルダ３６の横断面図である。このダイヤ
モンドブロックホルダ３６は実質的に平坦な底面３７を
有する。この底面３７には、このホルダ３６内に孔開け
された２つのシリコンカーバイド消耗板３９が設けら
れ、これら板３９の面が、底面３７と同一高さになって
いる。このシリコンカーバイド消耗板３９によって、連
続研磨作業中に、ダイヤモンドブロックホルダ３６が消
耗してしまうのを防止できる。複数個のステンレススチ
ール製のネジ付きシャンク３８をこのホルダ３６中に埋
設する。これらネジ付きシャンク３８の頂部が、ホルダ
３６の頂部面４２で受入れ可能となる。このような方法
によって、これらネジ付きシャンク３８のダイヤモンド
先端部４４がこの表面３７から突出する長さを容易に制
御することが可能となる。本発明の実施例によれば、こ
れらダイヤモンド先端部４４は、この表面３７から約４
０ミクロン突出するようになる。
【００１９】図５ｂは、ダイヤモンドブロックホルダ３
６の底面３７を表す。同図には、ダイヤモンドが先端に
設けられた５個のネジ付きシャンクが所望のパターンで
配列されているのが図示されている。これら５個のシャ
ンク３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄの内の４個が、底
面３７の中心軸４０の周りに平行四辺形形状で配置され
ている。シャンク３８ａ、３８ｂ、３８ｃおよび３８ｄ
は、約０．１５インチの距離で互いに離間されている。
５番目のシャンク３８ｅが、シャンク３８ｄから約１イ
ンチ離間して、中心軸４０上に配置されている。これら
シャンクの正確な数量および配置を図示の状態にする必
要もなく、実際に、極めて適当に選択することができる
が、現在の数量および配置作業によって、パッド２１中
にマイクロチャネル溝５０を適切に離間して配列できる
効果がある。このような数量および配列によって得られ
たマイクロチャネル溝５０によって、パッド２１の過度
の消耗を生じることなく。ウェーハの下側にスラリーを
継続して導入するために、パッド２１に適度の粗さが得
られるようになる。
【００２０】図５ｃは、本発明で利用されるステンレス
スチール製の、ダイヤモンドが先端に設けられたネジ付
きシャンク３８を詳細に示す。本例によるシャンク３８
は約０．４インチの長さを有し、約１／８インチの直径
を有している。このシャンクはステンレススチールで製
造されている。このシャンク３８は、約０．０５インチ
の円錐形の基部４２が設けられている。クラックまたは
大きなキズを有しないグレードＡまたはＡＡクラスのダ
イヤモンド先端部４４をこのシャンク３８の基部４２中
に溶接する。このダイヤモンド先端部４４の先端を９０
゜に研磨する。このシャンク３８にネジ切りをすること
によって、シャンク３８がホルダ３６から突出する長さ
を可変することができると共に、このシャンク３８をホ
ルダ３６内に確実に係止することができる。本発明のダ
イヤモンド先端部付きシャンク３８は、周知の技術を駆
使してダイヤモンド工具メーカにより製造されている。
【００２１】図４に戻って、ウェーハを研磨し、これに
よって薄膜層を平坦化するために、テーブル２０とパッ
ド２１とをキィール２３と同様に時計方向に回転させ
る。ウェーハが研磨されているとき、調整アッセンブリ
３０が揺動して、ダイヤモンドブロックホルダ３６は、
一定の下方向押圧力の下で、予め形成された溝４７を横
切って手前および後方に掃引される。このホルダ３６中
に配置されたシャンク３８のダイヤモンド先端部４１に
よって、マイクロチャネル溝５０がパッド２１中に形成
され、これによってパッドによりスラリーが最大状態で
運搬されるようにこのパッド２１を調整する。本例によ
れば、これらマイクロチャネル溝５０が半径方向に、溝
４７の通路領域４２の全体を横切って形成される。この
ダイヤモンドブロックホルダによって、パッド２１の一
回転当たり、約３．５サイクル掃引動作するようにな
る。この比率を適切に選択することによって、パッド２
１によるスラリー運搬が最適状態となるように調整でき
るが、パッド２１の劣化が過度にならないようにする。
また、サイクルの分数部分を適切に選択することによっ
て、ダイヤモンドブロックホルダ３６によって、パッド
２１の同一領域を何度も継続して調整しないようにな
る。このような方法によって、溝通路領域４２全体をマ
イクロチャネル溝で時間経過と共に均一に調整するよう
になる。
【００２２】回動点５２で調整用アーム３２に連結され
た振動モータによって、このホルダ３６をパッド２１を
横切って掃引させる。本例におけるモータは、可変速度
型振動モータである。可変速度型モータによってこのホ
ルダ３６が異なった速度でパッド２１のそれぞれ異なっ
た半径で横切って移動する。これによって、ホルダ３６
は、パッド２１の或る半径の位置において、他の半径に
おける位置より多くの時間だけ滞在することができ、こ
れによってパッド２１の特定の半径位置を、他の半径位
置より多く調整することが可能となる。このことは、パ
ッド２１の特定の半径位置が他の半径位置より消耗した
場合に、有効なものとなる。このような方法によって、
パッド調整アッセンブリ３０を、パッド２１の領域で、
他の領域より早く消耗または平滑化されてしまった領域
を、より多くの調整のために滞在させることができる。
また、可変速度モータによって、パッド調整器アッセン
ブリ３０が異なったテーブルの回転速度に同期して作動
するようになる。
【００２３】図６は、パッド２１の横断面図である。予
め形成した溝４７が図示されており、これら溝４７は三
角形形状を有しており、約３００ミクロンの深さを有し
ている。これら溝４７は三角形の横断面形状を有してい
るが、Ｕ字状や鋸歯状のような他の形状を採用できるこ
とは明らかである。ウェーハのプレーナ処理中にシャン
ク３８のダイヤモンド先端部４４によって形成されたマ
イクロチャネル溝５０が図示されており、これらマイク
ロチャネル溝５０は、深さが約４０ミクロンの三角形形
状を有し、約０．１５インチの離間距離となっている。
また、本例では、これらマイクロチャネル溝５０は半径
方向に形成されているが、他の方向に形成することもで
きることは明らかである。しかし、半径方向にマイクロ
チャネル溝５０を形成することが好ましいものである。
その理由は、この方向に形成することによって、予め形
成された溝４７中にスラリーを分配しやすくなるからで
ある。しかしながら、最も重要なことはマイクロチャネ
ル溝５０を連続的に形成することである。そのマイクロ
チャネル溝５０によって、ウェーハのプレーナ処理中に
パッド２１を適切に且つ連続的に調整するようになる。
この結果、スラリーをプレーナ処理中のウェーハと、パ
ッド２１との間に容易に、且つ連続的に供給できる。
【００２４】ウェーハをプレーナ処理しながら、このパ
ッド調整アッセンブリ３０によってパッド２１をマイク
ロチャネル溝５０を駆使して調整する。このようなマイ
クロチャネル溝５０を連続的に形成することによって、
ウェーハの研磨効率を増大すると共に安定化することが
できる。本発明によれば、ウェーハの誘電体層を毎分約
２，５００オングストロームの割合で除去できる。この
除去割合は、ウェーハのスループットを良好にできる除
去割合である。更に、重要なことは、本発明による研磨
装置を用いることによって、研磨割合をあるウェーハか
ら他のウェーハまで安定に保持でき、これによって本発
明による研磨技術を、従来の技術に比べて更に良好に工
業化できる。パッド２１をマイクロチャネル溝５０によ
って連続的に調整するために、スラリーを、プレーナ処
理中のウェーハとパッド２１との間に、連続的に且つ確
実に配送することができる。これに対して前述した従来
の研磨方法では、予め形成した溝４７が時間経過に併っ
て「滑らか」または「つやつや」となってしまい、この
結果として、スラリーの分配能力が低下して、研磨効率
が低下および不安定化する。さらに、本発明によれば、
この研磨効率は、研磨すべきウェーハのタイプに依存し
なくなる。即ち、粗い表面（つまり、凹凸のある表面ま
たはレーザによるマーク付きの表面）を有するウェーハ
は、平坦なウェーハによる研磨効率と、実質的に同一効
率を有する。この理由は、本発明によれば、パッド調整
アッセンブリ３０によってパッド２１の連続的な調整の
ために、すべてのウェーハは、ほぼ同一量のスラリーの
分配を受けるからである。また、本発明の研磨装置によ
る研磨効率は、実質的にウェーハのタイプとは独立なも
のであるので、この研磨装置は、従来の装置に比べて信
頼性が向上し、且つ工業化に役立つものである。
【００２５】以上、半導体デバイスの薄膜をプレーナ
（平坦化）処理する方法および装置を説明した。ウェー
ハを研磨中に、この研磨装置によってマイクロチャネル
溝を研磨用パッド表面に連続的に形成させる。このよう
に形成されたマイクロチャネル溝によって、これらウェ
ーハと研磨用パッドとの間にスラリーが確実に供給さ
れ、これによって研磨効率が向上すると共に安定化し、
更に、ウェーハのタイプに依存しなくなる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】溝で初期調整された研磨用パッドの全体を示
す。
【図２】溝で初期調整された研磨用パッドの横断面図
で、研磨作業による平滑化が起った溝が見られる。
【図３】本発明によるウェーハ研磨装置の側面図。
【図４】本発明の研磨装置の全体を示す図。
【図５】本発明によるパッド調整アッセンブリのダイヤ
モンドブロックホルダの横断面図と底面図およびシャン
クを表す図。
【図６】初期形成された溝と、本発明のパッド調整アッ
センブリによって形成されたマイクロチャネル溝とを有
する研磨用パッドの横断面図。
【符号の説明】
１０、２０ テーブル １１、２１ 研磨用パッド １４、４７ 溝 １６ 溝通路領域 ２３ キャリア ２５ ウェーハ基板 ３０ パッド調整アッセンブリ ３２ 調整アーム ３６ ダイヤモンドブロックホルダ ３８ シャンク ４２ マイクロチャネル溝通路領域 ４４ ダイヤモンド先端部 ５０ マイクログルーブ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ローレンス・アール・ブランチャード アメリカ合衆国 97123 オレゴン州・ヒ ルズボロ・サウスイースト アンソニイ・ 1462 (72)発明者 マシュウ・ジェイ・プリンス アメリカ合衆国 97219 オレゴン州・ポ ートランド・サウスウエスト マリゴール ド・4212

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体基板上に形成された薄膜を研磨す
    る装置において、 回転可能なテーブルと；このテーブルを回転させる手段
    と；複数個の溝が予め形成された上側表面を有し、これ
    ら予め形成された溝によって、パッドと基板との界面で
    の複数個の点接触を形成することによって研磨処理を促
    進する、前記テーブルを被覆するパッドと、；前記パッ
    ドの上側表面上に研磨用スラリーを堆積させる手段と；
    前記スラリーを用いた前記基板と前記テーブルとの相対
    的な回転が前記薄膜をプレーナ処理するように、この基
    板を前記パッドに対して強制的に押圧する手段と；前記
    基板を研磨中に、複数個のマイクロチャネル溝を前記パ
    ッドの上側表面中に形成する手段とを具え、これらマイ
    クロチャネル溝によって、前記基板とパッドとの間に前
    記スラリーを導入することにより前記研磨処理を促進さ
    せることをことを特徴とする研磨装置。
  2. 【請求項２】 研磨用スラリーを堆積したパッドで被覆
    された回転可能なテーブルと、このテーブルを回転させ
    る手段と、この研磨用スラリーが存在中に、基板に対し
    て前記テーブルを回転させることによって、半導体基板
    上に形成された薄膜のプレーナ処理が実行されるよう
    に、この基板を前記パッドの表面に対して押圧する手段
    とを有するタイプの半導体基板研磨装置において、 前記基板を研磨中に、前記パッドに複数個の溝を形成す
    る手段を具え、これらの溝によって、前記基板とパッド
    との間にスラリーの通路を形成させて前記研磨処理の実
    行を促進させ、研磨効率を安定的に向上させることを特
    徴とする半導体基板研磨装置。
  3. 【請求項３】 材料の表面を研磨する装置において、 回転可能なテーブルと；このテーブルを回転させる手段
    と；複数個の溝が予め形成された上側表面を有し、これ
    ら予め形成された溝によって、パッドと材料との界面で
    の複数個の点接触を形成することによって研磨処理を促
    進する、前記テーブルを被覆するパッドと、；前記パッ
    ドの上側表面上に研磨用スラリーを堆積させる手段と；
    前記スラリーを用いた前記材料と前記テーブルとの相対
    的な回転が前記薄膜をプレーナ処理するように、この材
    料を前記パッドに対して強制的に押圧する手段と；前記
    基板を研磨中に、複数個のマイクロチャネル溝を前記パ
    ッドの上側表面中に形成する手段とを具え、これらマイ
    クロチャネル溝によって、前記材料とパッドとの間に前
    記スラリーを導入することにより前記研磨処理を促進さ
    せることをことを特徴とする研磨装置。
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