JPH0760812B2 - 半導体ウェーハ研摩装置及び研摩方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウェーハを研摩
するためにパッド上に設計されたファイバであって、研
摩によってしだいに平坦になったファイバを回復すると
ともに、研摩による副産物及び消費された研摩物質をパ
ッドの表面から除去するための処理及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウェーハの製造プロセスでは、例
えば酸化物、ポリシリコン、及びアルミニウムなどの過
剰物質をウェーハの表面から選択的に除去するために、
ウェーハを研摩する必要がある。そのような研摩は、
「平坦化技術」と呼ばれ、ウェーハに適切なパターンを
提供するために埋込物質を残しながら、物質の外側の層
を表面から選択的に除去するために適切な化学薬品をウ
ェーハに供給する。

【０００３】ウェーハを研摩するために、ウェーハはキ
ャリアに支持され、通常では円形の研摩用パッドと接触
する。研摩用パッドはポリエチレンテレフタレート（例
えばＭＹＬＡＲ）の外表面と、表面から上方に延出して
いる延出ファイバとを有する。延長ファイバは適切な化
学薬品で表面処理され、そして半導体ウェーハの表面と
接触するようにされる。パッドが回転されるとともにフ
ァイバがウェーハの表面を横切って移動するので、不要
な物質はウェーハから除去される。

【０００４】研摩処理において、消費された研摩物質及
び副産物は、研摩用パッドのファイバに埋込まれること
になる。さらに、ファイバは結果としてパッドの表面
に”平滑化”効果を生じる研摩パッドに対して平坦にな
る傾向がある。平坦になったファイバ及び埋込まれ消費
された研摩物質及び副産物は、研摩プロセスの効率を減
少させ、ウェーハを研摩するのに必要な時間を拡張す
る。実際に、パッドは最終的には副産物で一杯になる
か、さもなければ非常に平滑になり、それ以上研摩の働
きを失う。

【０００５】研摩用パッドを再生するための処理が開発
されていることが知られている。例えば、ナイロンブラ
シ、サンドペーパー、またはダイアモンドで表面処理さ
れたブレードのように、直接的にパッドと接触する手段
が使用されている。しかしながら、これらのプロセス
は、概して、ウェーハの研摩プロセスを中断することを
必要とし、ある場合には、研摩用のアセンブリから研摩
用パッドを取り外すことを必要とする。さらに、これら
の処理はパッドの表面をすり減らすので、研摩用パッド
は依然として頻繁に交換しなければならず、ある場合に
は、たった数個（例えば１０個）の半導体ウェーハが研
摩された後に交換しなければならない。

【０００６】平板の表面から粒子を除去するために開発
された一つの技術がランスフォードに特許された米国特
許第３０３１１９５号に記載されている。この特許は、
音楽用レコードの表面から粒子を除去するための装置を
開示し、ここで空気がレコードの表面に向けてトーンア
ームを介して下方に吹き出され、その結果粒子を除去す
る。

【０００７】研摩用パッド上の残留物を除去するため
に、他の技術が開発されている。これらの技術は、ドゥ
ルツェヴィエッキの米国特許第３９０７２５７号及びス
キァンダレトスの米国特許第３７５４３５９号に示され
る。ドゥルツェヴィエッキの特許は、ハウジングの周囲
を巡って包まれた研摩用パッドを有するように設計され
た管状ハウジングを示している。複数の穴がハウジング
に形成されており、パッドを介して空気の通過を可能と
し、残留物を除去する。同様に、スキァンダレトスの特
許は、ディスクが回転される時、貫通口を介して空気流
を与えるように設計された穴あきフレキシブルディスク
を示している。空気流は、ディスクの表面上の残留物を
除去する。

【０００８】研摩用パッドから残留物または粒子を除去
するための技術を開示した上述の例は、概して、パッド
を介して通過する流体を必要とし、裏打用の支持部材を
有するパッドに作用できるものではなく、１）研摩用パ
ッドの平坦になったファイバを回復し、２）同時に、研
摩プロセスの間での副産物及び消費された研摩物質をパ
ッドの表面から除去し、３）研摩プロセスでの中断を伴
うことなくそれらのことを行うように、設計されていな
い。本発明は、これら全てを各半導体ウェーハの適切な
研摩をする間に実現するばかりでなく、同じ時間での研
摩用パッドの頻繁な交換及び研摩プロセスの中断なしに
それを行う。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、半導
体ウェーハを研摩するよう設計されたパッド上で平坦に
なったファイバを回復し、またウェーハの研摩プロセス
を中断しないで、研摩による副産物及び消費された研摩
物質をパッドから除去するための装置を提供することで
ある。

【００１０】本発明の他の目的は、研摩による副産物及
び消費された研摩物質を研摩用パッドから除去し、パッ
ドに接触しないでパッド上で平坦になったファイバを回
復する多目的装置を提供することである。

【００１１】本発明の更に他の目的は、研摩による副産
物及び消費された研摩物質を研摩用パッドから除去し、
パッド上の平坦になった研摩用パッドファイバを回復す
る有効な装置を提供することである。この装置は簡単で
操作性が良く、さらに研摩用パッドの交換が必要になる
までに研摩されることができる半導体ウェーハの数を増
大させる。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、研摩用パッド
の平坦になったファイバを起こすための処理及び装置を
提供するものであり、また、適切な半導体ウェーハの研
摩のために研摩用パッドから研摩による副産物及び消費
された研摩物質を除去することに関するものである。こ
の装置は、研摩用パッドの上に支持されている延長パイ
プを有するジェットアセンブリから成る。ジェットアセ
ンブリは、空気のような気体の下方に向けられた流れを
研摩用パッドに向けて与える。空気の流れは、パッド上
の平坦になったファイバを回復し、研摩プロセスの間で
の研摩による副産物及び消費された研摩物質を除去す
る。

【００１３】研摩用パッドは回転可能なプラテン上に支
持され、正常では研摩用パッドの上面に対してほぼ垂直
に延出する複数のファイバから構成される。ファイバ
は、適切な化学物質で覆われるように設計され、半導体
ウェーハの表面と接触し、よってプラテンが回転される
時に、化学的、機械的にウェーハを研摩する。

【００１４】空気ジェットアセンブリの延長パイプは、
研摩用パッドの上に支持され、研摩用パッドの回転軸に
向かって放射状に内方に延びている。パイプの一端は、
空気供給源に結合された入口を有する。連続する出口が
パイプの長さに沿って形成され、研摩用パッドの表面に
対して角度を持って下方に向けられている。空気の供給
が作動されると、空気は出口を通って押し出され、回転
している研摩用パッドの表面に向けられる。空気の流れ
は、平坦になったパッドファイバを正規の方向に回復
し、同時に消費された研摩物質及び副産物をパッドから
除去する。

【００１５】

【実施例】最初に図１〜図３を参照すると、通常、１０
で示される研摩用パッドは、ウェーハ製造プロセスで半
導体ウェーハの表面（１１で示す）を研摩するように設
計されている。研摩プロセス及び本発明の装置の操作
は、本発明の譲受人に譲渡された米国特許第４７９３８
９５号に示すように、化学的及び機械的平たん化（ＣＭ
Ｐ）処理に関連していることが示される。しかし、本発
明の装置や処理は、酸化物、ポシリコン、及びアルミニ
ウムなどの異なった物質を半導体ウェーハの表面から除
去する他の処理にも使われることがわかるだろう。

【００１６】パッド１０は、平面はほぼ円形で、回転可
能なプラテン１２上に支持されている。パッド１０は概
ね多くの延出ファイバ１４によって構成され、正常で
は、半導体ウェーハの表面と接触し研摩するために、パ
ッドの表面の上面へほぼ垂直に延びている。パッド１０
はポリエチレンテレフタレート（例えばＭＹＬＡＲ）の
ような不通気面１３で裏打ちされる。研摩プロセスの
間、研摩される物質に適し研摩剤を加えた化学物質が、
スラリーの形で連続的にパッドへ加えられ、不要な物質
をウェーハから除去する。

【００１７】半導体ウェーハ製造プロセスの間におい
て、ファイバ１４は研摩プロセス（図３参照）の間に平
坦になる傾向にある。さらに、研摩による副産物及び消
費された研摩物質はパッドのファイバに埋め込まれる傾
向にある。また、”平滑化効果”が研摩用パッドの表面
上にはっきり現れてくる。平坦になったファイバ及び、
埋込まれた研摩による副産物と消費された研摩物質は、
パッドの研摩効率を低下させる。

【００１８】本発明によれば、１６で概ね示される空気
ジェットアセンブリは、研摩用パッドの表面に空間を有
する関係で支持されている。空気ジェットアセンブリ１
６は、空気供給源２４にフレキシブルチューブ２０で結
合される延長パイプ１８を有している。

【００１９】延長パイプ１８は、緊固なプラスチックま
たは他の適切な物質により形成され、好ましくは、研摩
用パッドの回転軸に向かって内方に放射状に伸びてい
る。パイプ１８の一端はフレキシブルチューブ２０に接
続される入口２５を有し、他端はキャップ２６で閉塞さ
れている。空気ジェットアセンブリのパイプ１８は、自
在継手ブロック（図示せず）で、プラテンの支持機構に
枢着できる。従って、研摩用パッドの交換の間、パイプ
１８はプラテンから離れるように動かせる。

【００２０】図２及び図４に示すように、２８で示され
る複数の貫通口がパイプ１８の壁に形成されている。そ
れぞれの貫通口２８は、直径がＤである。貫通口は、好
ましくは、パイプ１８の長さ方向に沿って等しい間隔ｄ
とされる。貫通口の縁部の間の距離ｄと送り穴の直径
は、好ましくは、等しい。以上の処理のために、直径Ｄ
と距離ｄは、約１／８インチ（０．３２ｃｍ）にすべき
であることが決定された。あるいは、貫通口の代わり
に、パイプの長さ方向に沿って伸びる細い溝を設けるこ
とも、この発明の範囲に包含される。

【００２１】空気供給源２４は通常の設計のもので、パ
イプ１８の入口２５にフレキシブルチューブ２０を介し
て圧縮空気（または他の適切な気体）を与える。空気は
パイプを満たし、貫通口２８を介してほぼ均一な流れで
押し出される。貫通口２８は研摩用パッド上のファイバ
に対して角度φで下方に向かうように空気を導き（図
３）、その角度は、プラテンの回転の方向でほぼ４５°
である。

【００２２】図３でより明確に示されるように、プラテ
ン１２が回転する時、破線２９で概ね示されるように、
化学物質が研摩用パッドのファイバにアプリケータを介
して加えられる。研摩用パッドが回転する時、ファイバ
はウェーハの表面を横切って移動する。ファイバ上の化
学物質は、研摩による副産物と共に、パッドのファイバ
に埋め込まれることになる研摩された研摩物質を除去す
る。さらに、ウェーハの表面と接触する間に、パッド上
のファイバは平坦になる。下方に向けられた空気の流れ
は、研摩用パッド１０上の平坦になったファイバに対し
て角度φをもって供給される。空気は研摩による副産物
及び消費された研摩物質をパッドから吹き飛ばすように
なり、平坦になったファイバを研摩用パッドの表面に対
してほぼ垂直になるような正規の方向に起こす。さら
に、研摩の間でのファイバの”平滑化”は、この物質及
び研摩による副産物の吹き飛ばしにより回避される。プ
ラテンが回転し続ける間、持ち上げられたファイバは再
び化学物質で表面処理され、半導体ウェーハの表面と接
触し、研摩する。

【００２３】８インチの半導体ウェーハが研摩される研
摩用パッドの上に支持される空気ジェットアセンブリを
使用してテストが行われた。パッドは３５ｒｐｍの割合
でプラテン上を回転された。パイプの貫通口は、研摩用
パッド上の平坦になったファイバに対し４５°の角度で
回転方向にゲージ圧で４．４気圧（６５ＰＳＩＧ）で空
気を与える。空気ジェットアセンブリは消費された研摩
物質及び副産物をパッドから除去し、平坦になったパッ
ドファイバを起こすことが確定された。さらに、空気ジ
ェットアセンブリは、ウェーハ研摩処理での研摩用パッ
ドの寿命を長くすることも確定された。特に、空気ジェ
ットアセンブリが稼働された時には、一つの研摩用パッ
ドは、交換までに５００の半導体ウェーハを研摩するこ
とができたことが確定された。これに対して、空気ジェ
ットアセンブリが稼働されなかった時には、研摩用パッ
ドは、たった４０のウェーハが研摩されただけで交換し
なければならなくなることが分かった。パッドの寿命の
増大は、従って、１２５０％である。

【００２４】本発明はある好ましい実施例に関して示さ
れ、説明されたが、明細書の理解に基づく方法において
他の同様な技術へも変形できる。

【００２５】

【発明の効果】よって、本発明は、簡単で操作性が良
く、研摩用パッドの表面から消費された研摩物質及び副
産物を効率的に除去する空気ジェット装置を提供する。
さらに、この装置は、ウェーハ製造プロセスでの半導体
ウェーハの適切な研摩のために、研摩用パッドの平坦に
なったファイバを正規の方向に起こすことを提供する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる研摩用パッド上に配置された、
空気ジェット装置の平面図である。

【図２】空気ジェット装置及び研摩用パッドの図１の線
分２−２の縦断面図である。

【図３】空気ジェット装置及び研摩用パッドの図１の線
分３−３の横断面図である。

【図４】図２に示される空気ジェット装置の部分の拡大
図である。

【符号の説明】

１０ 研摩用パッド １１ ウェーハ １２ プラテン １４ ファイバ １６ 空気ジェットアセンブリ １８ パイプ ２４ 空気供給源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェイムズ・リチャード・デイ アメリカ合衆国、ヴァーモント州サウスヘ ロ、サウスストリート アールアール１ ボックス311−３ (56)参考文献 特開 平３−228569（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−119136（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−199832（ＪＰ，Ａ)

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転可能なプラテンと、 上記プラテン上に支持される研摩用パッドと、 上記研摩用パッドの表面にほぼ垂直に延び半導体ウェー
   ハの研摩の間に該表面に対して平坦になる傾向があるフ
   ァイバと、 上記研摩用パッドに対して空間を持って支持され、気体
   が流入する入口と該気体を噴射して平坦になったファイ
   バを上記研摩用パッドの表面に対してほぼ垂直に起こす
   ように上記研摩用パッドの表面に向けられた出口とを有
   する延長パイプと、 上記延長パイプの入口に上記気体を供給する気体供給源
   と を備えた半導体ウェーハを研摩する半導体ウェーハ研摩
   装置。
2. 【請求項２】 消費された研摩物質及び副産物は半導体
   ウェーハの研摩の間に上記研摩用パッドに埋め込まれる
   傾向にあり、上記延長パイプの上記出口は上記研摩用パ
   ッドの表面から上記消費された研摩物質及び副産物を吹
   き飛ばすための気体を与えるようにした請求項１記載の
   半導体ウェーハ研摩装置。
3. 【請求項３】 上記延長パイプの上記出口は上記研摩用
   パッドの表面に対して角度をもって向けられており、上
   記角度は上記プラテンの回転方向で約４５°である請求
   項１記載の半導体ウェーハ研摩装置。
4. 【請求項４】 上記延長パイプは上記研摩用パッド上に
   枢支されている請求項１記載の半導体ウェーハ研摩装
   置。
5. 【請求項５】 上記気体供給源は上記延長パイプを介し
   てゲージ圧で約４．４気圧（約６５ＰＳＩＧ）で空気を
   供給する請求項１記載の半導体ウェーハ研摩装置。
6. 【請求項６】 ファイバを有する研摩用パッドを回転す
   るステップと、 入口及び出口を有する延長パイプを上記研摩用パッドの
   表面に対して空間を持って支持するステップと、 気体を上記入口を介して上記延長パイプに送り込み上記
   出口を介して出すステップとから成り、 上記出口は平坦になった上記ファイバを上記研摩用パッ
   ドの表面に対してほぼ垂直に起こすために気体を研摩用
   パッドに対して向けるようにした半導体ウェーハ研摩方
   法。
7. 【請求項７】 上記気体は上記研摩用パッドの回転方向
   で約４５°の角度で上記延長パイプの上記出口中の複数
   の穴を介して押し出される請求項６記載の半導体ウェー
   ハ研摩方法。
8. 【請求項８】 回転可能なプラテンと、 上記プラテン上に支持される研摩用パッドと、 上記研摩用パッドに対して空間を持って支持される延長
   パイプとから成り、 上記研摩用パッドは通常では上記研摩用パッドの表面に
   対してほぼ垂直に延びそして不要物を取り去る物質で覆
   われるに適したファイバを有し、上記研摩用パッドの上
   記表面処理されたファイバは半導体ウェーハの研摩の間
   に物質を選択的に除去するために半導体ウェーハの表面
   に接触するようになされ、上記研摩用パッドは消費され
   た研摩物質及び副産物を上記パッドに埋め込む傾向があ
   り、上記ファイバは半導体ウェーハの表面との接触の間
   に上記研摩用パッドの表面に対して平坦になる傾向があ
   り、 上記延長パイプは入口及び出口を有し、上記入口は気体
   供給源に結合され、上記出口は上記ファイバ研摩用パッ
   ドの上面に向けられ、上記気体供給源は平坦になったフ
   ァイバを上記研摩用パッドに対してほぼ垂直に起こし、
   そして研摩用パッドから研摩物質及び副産物を吹き飛ば
   すために上記出口を介して気体が与えられるようにされ
   た表面に物質の層を有する半導体ウェーハを研摩する半
   導体ウェーハ研摩装置。
9. 【請求項９】 通常では研摩用パッドの表面に対してほ
   ぼ垂直に延び、半導体ウェーハの研摩の間に表面に対し
   て平坦になる傾向のあるファイバを上面に有する研摩用
   パッドと、 上記研摩用パッドの表面に対して空間を持って支持され
   る気体分配装置とから成り、 上記気体分配装置は入口及び出口を有し、上記入口は気
   体発生手段に結合され、上記出口は上記研摩用パッドの
   表面に向けられ、上記気体発生手段は上記研摩用パッド
   上の平坦になったファイバを上記パッドの表面に対して
   ほぼ垂直に起こすために上記出口を介して気体を与えら
   れるようにされた半導体ウェーハを研摩する半導体ウェ
   ーハ研摩装置。