(57)【要約】【課題】化学機械研磨の新規なポリッシャを開する。【解決手段】ポリッシャの複数の設計を持つ。処理の開発及び消費材の評価のために、ＣＭＰ処理は、ウェハの単一ダイ又は部分に対して実行可能である。試験ウェハの大きさは２インチから１８インチである。さらに、幾つかの態様は、単一試験で、スラリーの静的エッチ速度、動的エッチ速度、材料除去速度及び粘度を測定する。製品レベルのウェハ処理のために、ウェハ表面の総てのダイの化学機械研磨は、ヘッドの底部に小さなパッドを備えた単一の研磨ヘッド又は複数アームの研磨ヘッドを使用することにより達成される。面内均一性が容易に制御でき、装置は簡易に拡張可能である。この独創的な設計は、研究及び開発レベルでの消費材の評価と、製品レベルでのウェハ処理のコストを著しく削減する。
2009536462.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
選択した部分を除去するために、基板表面を化学機械研磨する方法であって、
（i）基板表面の選択した部分が除去されるまで、基板表面の少なくとも１つの部分と、揺動する研磨パッドの部分的接触を維持し、
（ｉｉ）１つ以上のダイを含むブランケット／パターンウェハ上の１つの領域を、小さなサイズの商業用ＣＭＰパッド又は評価中のパッドを備えた、単一の研磨ヘッドで研磨し、
（ｉｉｉ）パターンウェハ上のダイに対応する複数の研磨アームを備えた研磨ヘッドでパターンウェハを研磨する、
ことを含む方法。
【請求項２】
パターンウェハ上の研磨対象であるダイが処理され、残りのダイはカバー又はマスクにより保護される、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
基板表面の１部分のみが、単一の研磨ヘッド又は複数パッドを備えた複数アームの研磨ヘッドにより研磨され、基板表面の残りの領域は保護される、
請求項１に記載の方法。
【請求項４】
選択した部分を除去する基板表面の化学機械研磨装置であって、
（i）ウェハホルダが交換可能であり、異なるサイズのウェハに適合するためにホルダサイズが調整可能である、研磨対象のウェハを保持する固定されたプラテンと、
（ｉｉ）研磨パッドを軌道運動させて、パッドの各点と研磨領域間の相対速度を等しくさせるために、モータ軸に対してオフセットしているカムと、
（ｉｉｉ）単一ダイの表面上において振動運動を提供する装置と、
（ｉｖ）複数アームの研磨ヘッドシステムを保持するディスクと、
（ｖ）パターンウェハ上の個々のダイに個別にスラリーを供給可能なスラリー供給システムと、
（ｖｉ）パッドを第１のモータと同じ回転方向に同じ回転速度で回転させる第２のモータと、第２のモータを保持するディスクを回転させる第１のモータとを含む２つのモータシステムであって、研磨対象領域とパッドの各点間の同じ相対速度を達成する２つのモータシステムと、
（ｖｉｉ）パターンウェハ上の総てのダイを研磨できる様にするために、研磨ヘッド及びウェハの位置を制御する２つのレバーを備えた調整システムと、
（ｖｉｉｉ）装置全体を傾けるための調整が可能な脚部と、
（ｉｘ）使用済みスラリーを集めるスラリー収集システムと、
（ｘ）交換可能なパッド調整ディスクと、
を備えている装置。
【請求項５】
スラリー供給システムのチューブは、並列に設置される、
請求項４に記載の装置。
【請求項６】
スラリーの能力及び特性の評価装置であって、
スラリーチャンバと、
垂直に設置され横方向には移動しない様に固定されている回転するウェハキャリアと、
その横の軸に沿って移動可能な回転するパッドキャリアと、
その場でフィルム厚の変化を測定するセンサと、
パッドキャリアの回転運動により生じる抵抗を測定するセンサと、
を備えている装置。
【請求項７】
パッド及びウェハキャリアの横方向及び回転運動は、直流モータにより実現されている、
請求項６に記載の装置。
【請求項８】
パッドキャリアの横方向及び回転運動は、磁気浮上システムにより実現されている、
請求項６に記載の装置。
【請求項９】
フィルム厚の変化は、金属膜の渦電流システム又は１４点のプローブにより測定される、
請求項６に記載の装置。
【請求項１０】
フィルムは誘電膜であり、測定は光センサにより行われる、
請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
金属及び非金属のフィルム厚の変化を測定する音響センサを平行して使用する、
請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
ＩＣウェハ処理のために研磨テープを利用するポリッシャであって、
スラリー供給システムと、
テープ管理システムと、
テープの案内システムと、
随意的に、テープ清掃、調整及び再利用システムと、
を備えているポリッシャ。
【請求項１３】
テープは、天然材料、加工天然材料又は合成材料で生成されている、
請求項１２に記載のポリッシャ。
【請求項１４】
テープ管理システムは、テープ張力制御部、テープ移動制御部、テープ清掃器、テープ調整器、テープがウェハに到着する前に一時的なパターンをエンボス加工する加工器、テープのいずれの側の利用も可能にする反転機構を含むグループから選択されたものを含んでいる、
請求項１２に記載のポリッシャ。
【請求項１５】
テープ案内システムは、テープとウェハの距離を制御する固形ローラ又はブロックを含む、
請求項１２に記載のポリッシャ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
総ての先行する出願と、それらの中又はそれらの審査において引用されている総ての文献（出願引用文献）と、出願引用文献内において参照又は引用している総ての文献と、本願において参照又は引用している総ての文献（本引用文献）と、本引用文献において参照又は引用している総ての文献と、本願又は本願に組み込まれている総ての文献で述べられている総ての製品についての製造業者の取扱説明書、解説書、製品仕様及び製品シートは、参照することにより本願に含まれ、本発明の実施に際して使用され得るものである。
【０００２】
本発明は、マイクロエレクトロニクスに用いられる化学機械研磨（ＣＭＰ）方法に関する。詳しくは、本発明は、大型のパターン／ブランケットウェハ研磨に使用する化学機械研磨装置と、同時に個々のダイの研磨を可能にする処理、及び、化学機械研磨スラリーと処理の評価方法を対象とする。
【背景技術】
【０００３】
化学機械研磨は、ハードディスクドライブの記録ヘッドや、半導体装置の製造には必須の技術となっている。典型的な化学機械研磨（ＣＭＰ）処理において、研磨されるウェハは、回転キャリア又は研磨ヘッドに保持され、パッドが回転するプラテン又はテーブル上に取り付けられ、スラリーが、ウェハとパッドの間の空間に送られる。一般的に、ブランケット又はパターンウェハは、金属、酸化物、ポリシリコン又は他の材料の薄膜を含んでいる。表面に溝又は凹凸を有するポリウレタンパッドは、スラリーをウェハに接触させ、研磨ゾーンから残留物を取り除く。研磨剤、酸化剤、錯化剤、阻害剤、保護剤、界面活性剤を含み、適度なｐＨであるスラリーは、化学反応によりウェハ表面を柔らかくし、研磨粒子による反応層の機械的な除去を提供する。研磨剤のないスラリーも知られており（米国特許第６８００２１８号明細書及び６４５１６９７号明細書）、これらにおいては、コロイド系を安定化させるために使用する研磨粒子及び界面活性剤が除去されている。
【０００４】
ＣＭＰ装置又はＣＭＰポリッシャは、ＣＭＰ処理を実現する装置である。典型的なＣＭＰポリッシャは、キャリア、プラテン及びスラリー供給システムの、主に３つの部分から構成されている。ウェハを保持することに加えて、キャリアは、ウェハを回転させる機能と、下への力及び背圧を調整する機能も提供している。プラテンは、ウェハを研磨するパッドを回転させ、通常、研磨されるウェハの下に配置されている。軌道ＣＭＰポリッシャにおいては、パッドは軌道運動し、パッドの各点は、軌道に沿って円を描く。ウェハとパッドの相対的な運動が、ウェハ表面の各点から均一に材料を除去するために重要である。理想的には、ウェハの各点において、パッドに対して同じ又は同様の速度を達成することが期待され、これは、回転ポリッシャのキャリアとプラテンの両方が同じ又は似た回転速度と、同じ回転方向を維持することにより実現することができる。通常のポリッシャは、全ウェハを研磨する様に設計されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
製造環境において、要求された広範囲の平面性を達成するために、ウェハ全体の均一な研磨が必須条件であることは普通に認識されている。ＣＭＰ処理又はスラリーの様な消費材の簡易な評価のためには、ウェハの小さな部分のみを研磨し、単一の評価のために全ウェハを使用することによるコストを削減することが望ましい。これは、しばしば、大きなウェハ（例えば、８インチ）から切り出された小さなパターンウェハ（例えば、直径２インチ）と、小さな卓上ポリッシャを使用することにより達成される。エッジが滑らかな１つの２インチのウェハを製造することは現実的には難しいため、４又は５つの２インチウェハを、単一の８インチウェハからのみ製造することができる。さらに、この方法により製造された２インチウェハは、１つのダイのみ使用することができる。この方法を適用する他の動機は、全ウェハ又は製造ポリッシャのコスト及び複雑さの増加である。よって、ウェハを小さな部分に切ること無しに、ウェハの小さな部分を研磨できるポリッシャは、ＣＭＰ処理及び消費材の評価のための価値ある道具に必ずなる。この発明は、独創的なポリッシャの設計によりこの問題を解決するものである。
【０００６】
半導体業界において、化学機械研磨がウェハ処理に最初に適用されたとき、ウェハサイズは、直径２から６インチであった。伝統的なシリコングラインダ／ポリッシャの設計は、基本的に、多くの修正なしに適用されるものであった。実際、基本プラットフォームは、誘電材料、金属及び銅の平坦化といったウェハ処理にＣＭＰを適用して以来、過去２０年の間、実質的に変更されていない。ウェハサイズの増加により、機能の追加についての多くの問題が明らかになっていることが広く認識されている。２００ｍｍより大きいウェハの面内均一性を維持するために、多くの努力が費やされ、複雑な方法が実施されている。スラリー残留時間の増加により、研磨の間におけるウェハ下部の温度プロファイルは、より小さなウェハのものとは大きく異なっている。局所的なレベルでの酷い過研磨無しに、全体的なレベルで平面性を最適化することの難しさが増大している。さらに、下位レベルでの妥協が、上位レベルでの欠陥性についての大きな脅威を引き起こしている。これは、４５０ｍｍ以上のウェハでは、より深刻になる。言い換えると、ウェハサイズの増加と、面内均一性及び欠陥性を維持するという課題により、従来の設計はもはや最適な選択ではない。本発明は、局所的及び全体的な平面性を維持しつつ、より大きなウェハ処理についての課題に対処できる新しいポリッシャの設計により、この問題を解決するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
従来のポリッシャの設計とは異なり、本発明で記述される新しい設計は、処理対象である個々のダイに焦点を置いている。つまり、その設計の１つにおいて、異なるダイそれぞれに並行して動作するたくさんの小さなアームが存在する。本発明によれば、上述した又は他の態様は、ウェハを保持するプラテンと、パッドを保持する研磨ヘッドを備えた複数アームシステムと、スラリー供給システムと、圧力制御システムと、個別のパッド調整ディスクと、使用済みスラリーを集る部分と、研磨ヘッド及び使用済みスラリー排出を駆動するモータを含むシステムとにより達成されるが、これに限定されない。上述した設計の変形として、幾つかのダイを含むウェハの小さな部分が同時に研磨される。幾つかのその様な部分が同時に研磨されるとき、全ウェハが同時に処理される。上述した設計の更なる修正として、ウェハのより大きな部分がウェハサイズに近いパッドにより研磨できる。その様な装置は、スラリーの粘度、静的エッチ速度、動的エッチ速度、低い下向きの力での研磨速度、パッド及びウェハの最初の接触での摩擦といった情報を報告するために必要なセンサを含んでいる。この装置の主なアプリケーションは、スラリー及びパッドといった消費材の特性及び能力についての有用な情報を提供することである。
【０００８】
本発明の他の態様は、半導体装置の製造方法である。本方法は、誘電層、酸化物、バリア層又はＣＭＰによるウェハ表面のロー材料の上にある銅又は銅合金フィルムといった、ウェハ上の薄膜を平坦化するスラリーと本発明により達成される。
【０００９】
本発明の第３の態様は、全ウェハ又はウェハ表面の選択領域を平坦化する効果的及び効率的な方法である。
【００１０】
図１に示す本発明の実施形態において、ウェハはプラテンに保持され、プラテンは研磨ヘッドを備えた複数のアームの下において固定されており、研磨ヘッドにはパッドが取り付けられている。パッドは、主に、研磨されるフィルム（銅、誘電体、バリア、金属等）で決定される。これら研磨ヘッドの複数の組がある。よって、１つの組が研磨に使用されている間、他の組を調整又は交換することができる。これは、道具のダウンタイムを除去又は著しく減少させる。必要に応じて、ウェハは、ウェハ上のダイと同じ数の窓を持つ特別に設計されたマスク（図２）により覆うことができる。研磨対象のダイに対応する窓は開けられ、閉じられた窓は薄膜を保護する。
【００１１】
この開示、特に請求項及び／又は段落において、備える、備えられている、備えているといった用語は、米国特許法による意味を持ち、それは、含む、含まれる、含んでいるの様な意味を持つ。必然的に成る、必然的に成っているといった用語は、米国特許法による意味を持ち、それらは、明確に列挙されていない要素を持つことが可能であるが、従来技術に見られる要素、あるいは、本発明の基本的な若しくは新規な特徴に影響する要素は除かれる。
【００１２】
本発明の更なる態様は、以下、図面を用いて行う、本発明を実行するための最良の実施形態の説明により当業者には明らかになる。本発明は、他の及び異なる実施形態も可能であり、幾つかの詳細は、種々の明確な視点により、本発明の範囲を逸脱しない修正が可能である。よって、図面は実際の説明のためのものであり、限定するものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明は、処理対象の個々のダイの平坦化と、簡易な面内均一性の制御能力により大型ウェハ（１２インチ、１８インチ及びそれ以上）の効果的かつ効率的な平坦化を可能にし、従来のＣＭＰポリッシャより優れている。本独創的な設計は、処理対象の個々のダイに重点を置くことにより、従来のポリッシャの設計からは大きく異なるものとなっている。
【００１４】
本発明の態様は、ウェハ表面の１つのダイ又は複数のダイを処理するため、パッドを備えた単一の研磨ヘッド又は研磨ヘッドを備えた複数のアームを使用することにより実現される。さらに、ウェハは動かない。従来のＣＭＰポリッシャは、大きな単一のパッドを使用するが、パッドの一部のみが研磨面として利用されている。このプラットフォームでは、パッドのサイズ及びポリッシャの設置面積を増加させることなく、より大きなウェハを処理することは難しい。本発明は、ウェハとパッドの相対位置を切り換え、各々に小さなパッドが取り付けられた一組の研磨ヘッドを使用することにより、この問題を解決している。よって、本発明のポリッシャの設置面積は、従来のポリッシャの大きさの約１／２０となる。さらに、ウェハホルダは、より大きなウェハに適合するために簡単にアップグレード可能である。より詳しくは、新しいポリッシャは、追加の投資なしに２インチウェハから１８インチウェハまで扱うことができる。その様な拡張性の結果、このポリッシャを所有するためのコストは、従来のポリッシャより著しく低くなる。大きなプラテン及び重いウェハキャリアの移動機構を設ける必要がないので、新しいポリッシャの消費エネルギーは、従来の設計の対応するものより著しく低くなる。
【００１５】
本発明の実施形態の１つは、図１に示す様に、低部に小さなパッドを備え、ダイに対して個々に並列に動作する多くの小さなアームにより実現されている。これらのアームは、図２に示す様に、ウェハのダイと同じ数の穴を有するディスクに固定されている。各アームは１つのホールに対応し、ホールに対応するダイの処理要求に応じて、アームは固定され、あるいは、取り除かれる。ディスクは、振動運動を行う様に、機械ロッドを備えたモータにより駆動される。よって、各パッドも、図３及び図４に示す様に、対応するダイ表面上において同様に運動する。図４は、典型的なダイ上の単一パッドの運動も示しており、パッドとウェハの相対速度及び中央位置は機械的に制御され、研磨中に変化する様にコンピュータにプログラムされている。これら変動の正味の平均的な効果は、全方向からの研磨テープを可能とするウェハの位置を実現することである。
【００１６】
スラリーは、パターンウェハ上の各ダイに独立して供給され、スラリーの供給は、図５に示す様に、必要に応じて停止可能となっている。スラリー収集システムは、使用済みスラリーを更なる解析のために収集する必要がある場合、使用済みスラリーを集めるために、ウェハホルダの周囲に設計される。本発明の研磨処理の操作は、ウェハ表面上においてより良いスラリー流体システムを提供するために、新しいポリッシャを傾けて使用するが、これに限定されない。本発明において傾きは、必要な高さに調整可能な脚部により提供されるがこれに限定されない。傾けられたウェハ表面の角度は、１０から４５度とすることができる。圧力制御は、各アームの端部にある圧力制御セルにより達成される。パッドの調整は、各作業の後、ウェハを同じサイズの調整ディスクに取替ることにより行うが、これに限定されない。
【００１７】
本発明の他の実施形態は、図６に示す様に単一の研磨ヘッド及びウェハホルダを使用する。研磨ヘッド及びウェハの位置は、それぞれ、Ｘ及びＹ方向の調整レバーにより調整することができる。２つの位置調整レバーの詳細設計を図１０及び１２に示す。２つの調整レバーを組み合わせることにより、研磨ヘッドを、ウェハ表面にある任意の研磨対象のダイの位置に合わせることができる。研磨ヘッドは、調整レバーに固定されたコンテナ内にあるモータと接続されている。図７に示す研磨ヘッド内部にある複数の圧力制御セルが、
研磨処理の間の下向きの力を制御する。図８に示す様に、パッドを保持しているディスクは、半径３〜１０ｍｍの小さな軌道に沿って移動し、これにより、パッドとウェハ表面の各位置の相対速度は同じになる。パッドとウェハの相対速度は、軌道半径とモータの速度を変更することにより調整できる。パッドの軌道運動は、図９に示す様に、モータ軸に対してオフセットした位置を中心とするカムにより達成されるが、これに限定されない。図１０に示す様に、ウェハホルダは交換可能であり、異なるウェハサイズに対応して異なる大きさが用意される。同様に、ウェハ及び研磨ヘッドのための調整レバーも、ウェハサイズに応じて取替え可能である。しかし、唯１つのポリッシャのみが使用される。パッドの調整は、ウェハホルダの近くに配置され、その位置が研磨ヘッド調整レバー（図１０）により決まる個別の調整ディスクにより達成される。ブランケットウェハの表面には、合計７つの研磨領域があり、パターンウェハには研磨領域が１０個ある。この様に、ウェハの利用は効果的及び効率的に改良される。研磨処理の間、ウェハ表面の研磨領域のみが剥き出しにされ、残りの領域は、特別に設計されたマスクにより覆われて保護される。また、使用済みスラリーを更なる解析用に集めるために、スラリー収集チャネルがウェハホルダに設けられる。本発明において傾斜は、要求する高さに調整可能な調整可能脚部により達成されるが、これに限定されない。
【００１８】
本発明の実施形態において、単一のアームは複数種類のパッドを持つこと、例えば、銅研磨のための硬いパッドとバリア研磨のための柔らかいパッドを持つことができる。複数のプラテンを持つ必要はない。たいへん小型にでき、スループットは増大する。個々のダイを個別に研磨するので、ダイ間の相互汚染の問題はない。対象に生ずる欠陥は局所化される。従来のポリッシャでは通常生じる様な欠陥の伝搬は生じない。
【００１９】
研磨ヘッドの変形として、従来の硬い固体のパッドを、図１１に示す様に、より柔らかく、かつ、より曲げやすい研磨テープとすることができる。テープの使用は、研磨パッドに対して幾つかの利点がある。テープは、柔らかい研磨剤、除去可能な化学薬品、界面活性剤等の、種々の化学成分を含むように製造することができる。研磨能力は、これら成分の存在により改良できる。研磨テープの清掃、浄化及び再利用は大変容易である。研磨テープを使用するポリッシャの動作は、より自動化及び連続化できる。研磨テープを使用するとき、２つの変形が存在する。１つは、研磨テープを保持し、案内するためにローラを使用する形態である。下向きの力と、相対的な研磨速度は、ローラの横方向の運動により決定される。ローラとウェハ間の絶対的な接触領域が比較的小さいので、ローラは、表面の接触領域を増大させるために横方向に動かす必要がある。
【００２０】
回転速度は、ローラのサイズにより決定される。例えば、１．０ｍ／秒の線速度が必要であり、ローラの直径が１０ｍｍの場合、回転速度は約６００ｒｐｍである。ローラによる方法の代替案として、低摩擦な表面の固形ブロックを、ウェハに向けたテープの案内に利用できる。テープとウェハのギャップは、磁気浮上のための電流により調整できる。反発力がテープとウェハ間の実際のギャップを作ることができる。これは、スラリーの静的及び動的エッチ速度測定に特に有用である。引力は、テープ及びウェハ間の所望の圧力を与える。この下への力は、０．０１ｐｓａｉ〜１０ｐｓｉの範囲とすることができる。これは、柔らかく壊れやすい低誘電体材料を使用しているウェハの研磨に特に有用である。さらに、固形ブロックは、正の空気圧を印加できる多孔質材料に置換できる。材料の多孔性は、案内ブロックとテープ間の小さなギャップに導くことができる。ブロックとテープ間のギャップは、それらの間の摩擦により生じる問題を除去し、微小なレベルにおいてのテープとウェハのより密接な接触を提供する。
【００２１】
本発明の他の形態は、スラリーと、その研磨処理の能力の評価に前記装置を利用することである。図１２に示す一例では、量が調整可能であるスラリーチャンバは、研磨パッドのキャリアとウェハのキャリアを収容している。
【００２２】
図１２は、粘度、スラリーが存在するときのパッドとウェハ間の接触摩擦、種々の流体運動での静的エッチ速度、及び、パッド及びウェハ間が接触している間の種々の下向きの小さな力での除去速度といった、研磨スラリーの特性を調べるスラリー評価機を示す図である。パッドキャリアとウェハキャリア間の相対速度及び距離は機械的に制御され、研磨の間に変化する様にコンピュータによりプログラムされている。これら変化の正味の平均的な効果は、ウェハの各位置に対してパッドを総ての方向から当てることを可能にすることである。
【００２３】
両キャリアは垂直に配置され、調整可能な回転速度でお互いに逆向きに回転する。両キャリは、スラリーによる妨害を防ぐために効果的に密封された簡易な直流モータにより駆動することができる。ウェハキャリアの横方向の位置は通常固定される。パッドは、横方向に調整可能である。この調整は、モータＡに接続される第２のモータにより達成される。制御のためのより好ましい機構は磁気浮上である。米国特許第６７５０６２５号の様な幾つかの特許は、フォトリソグラフィの要求に適合する正確さでステージを制御する磁気浮上機構の設計と応用を教示している（図１３−Ｃ．Ｈ．Ｍｅｎｇ及びＺ．Ｐ．Ｚｈａｎｇにより刊行された、半導体業界のフォトリソグラフィへの応用のために設計された６軸磁気浮上ステージの機能の図）。
【００２４】
さらに、米国特許第６５５９５６７号の様な特許は、電磁回転駆動の設計及び応用を教示している。より具体的には、Ｓｃｈｏｂ他は、粘度の様な流体の特性を測定するための、電磁回転装置のセンサ配置の使用を教示している（米国特許第６３５５９９８号）。この独創的な装置において、パッドキャリアの横及び回転運動を制御するために、電磁的な設計が実装されている。パッド及びウェハが十分に遠い距離に保たれるとき、ウェハフィルム上のパッドの運動により生じる妨害が最小となる。その様な状態で測定された除去速度は、静的エッチ速度又はそれに近いものと考えることができる。パッドキャリアの運動による抵抗は、主に、スラリーの粘度によるものである。パッドとウェハキャリアの距離が小さくなるとき、ウェハ表面でのパッドの運動により生じる妨害は、流体移動のかなりの助けとなる。この状況にて測定された除去速度は、動的エッチ速度と見なされる。パッド及びウェハの表面が接触するとき、ウェハ表面の材料の除去が著しく増加する。ウェハとパッド間の相対圧力が増加するに従い、材料の除去が増加する。除去速度は、最終的に、図１４に示す様に安定状態に達する（Ｌｅｖｉｔｒｏｎｉｘにより刊行された、流体の粘度測定技術の図、米国特許第６６４０６１７号）。
【００２５】
初期の傾斜と遮断は、スラリーの静的エッチ特性を記述している。２番目の傾斜と遮断は、ウェハフィルムに対するスラリーの研磨特性を記述している。これら２組の情報の組合せは、このスラリーの平坦化特性についての価値ある本質を提供している。この情報は、現在のポリッシャ及びブランケットウェハの使用では直接得ることができないものである。
【００２６】
図１６に示すポリッシャは、研磨パッドに代えてテープを使用しており、テープの中心とウェハ上のダイの相対速度及び位置は、機械的に制御され、研磨の間に変化させるためにコンピュータでプログラムされている。これら変動の正味の平均的な効果は、研磨テープを総ての方向からウェハにあてることを可能にすることである。
【００２７】
本発明の他の利点は、以下のものを含むが、これに制限されない。
（１）完全なＥ−ＣＭＰを簡易に実現。電気的な接触損失の問題はなく、よって、ＥＣＭの利点を完全に利用できる。
（２）終点検出システムの総ての種類を使用可能。従来のポリッシャと異なり、光、電気又は摩擦終点検出システムの実装が簡単である。スラリー干渉の問題はない。各ダイは、独自の終点検出システムを持つことができる。フィードバックループ制御が存在する場合、各ダイは終点に達すると直ぐ研磨を止めることができるので、過研磨の必要はない。
（３）層間絶縁層研磨のためには、広範囲な平面性の訂正を持つことが望ましい。ウェハが、依然、静止している間、単一軌道ポリッシャのウィ−ルが進む。この研磨ウィールの特異な設計が、領域の大部分において、アームの下で同じ線速度を持つ。適切にプログラムされるとき、単一研磨ヘッドで広範囲な平面性を達成する。
（４）素晴らしい生産性。パッド調整、パッド変更及び現場でのパッド調整によりダウンタイムが発生しない。ウェハの変更の間、パッドは同時に調整される。
（５）小さなパッドにより、パッドのコストが、従来のポリッシャでのコストより著しく低い。調整によりパッド内の不均一性が無視できる。パッドは、ウェハ交換の間に簡単に変更できる。
【００２８】
本発明は、さらに、以下の番号付けた各段落により記述される。
【００２９】
１  選択した部分を除去するために、基板表面を化学機械研磨する方法であって、
（i）基板表面の選択した部分が除去されるまで、基板表面の少なくとも１つの部分と、揺動する研磨パッドの部分的接触を維持し、
（ｉｉ）１つ以上のダイを含むブランケット／パターンウェハ上の１つの領域を、小さなサイズの商業用ＣＭＰパッド又は評価中のパッドを備えた、単一の研磨ヘッドで研磨し、
（ｉｉｉ）パターンウェハ上のダイに対応する複数の研磨アームを備えた研磨ヘッドでパターンウェハを研磨する、
ことを含む方法。
【００３０】
２  パターンウェハ上の研磨対象であるダイが処理され、残りのダイはカバー又はマスクにより保護される番号１の方法。
【００３１】
３  基板表面の１部分のみが、単一の研磨ヘッド又は複数パッドを備えた複数アームの研磨ヘッドにより研磨され、基板表面の残りの領域は保護される番号１の方法。
【００３２】
４  選択した部分を除去する基板表面の化学機械研磨装置であって、
（ｉ）ウェハホルダが交換可能であり、異なるサイズのウェハに適合するためにホルダサイズが調整可能である、研磨対象のウェハを保持する固定されたプラテンと、
（ｉｉ）研磨パッドを軌道運動させて、パッドの各点と研磨領域間の相対速度を等しくさせるために、モータ軸に対してオフセットしているカムと、
（ｉｉｉ）単一ダイの表面上において振動運動を提供する装置と、
（ｉｖ）複数アームの研磨ヘッドシステムを保持するディスクと、
（ｖ）パターンウェハ上の個々のダイに個別にスラリーを供給可能なスラリー供給システムと、
（ｖｉ）パッドを第１のモータと同じ回転方向に同じ回転速度で回転させる第２のモータと、第２のモータを保持するディスクを回転させる第１のモータとを含む２つのモータシステムであって、研磨対象領域とパッドの各点間の同じ相対速度を達成する２つのモータシステムと、
（ｖｉｉ）パターンウェハ上の総てのダイを研磨できる様にするために、研磨ヘッド及びウェハの位置を制御する２つのレバーを備えた調整システムと、
（ｖｉｉｉ）装置全体を傾けるための調整が可能な脚部と、
（ｉｘ）使用済みスラリーを集めるスラリー収集システムと、
（ｘ）交換可能なパッド調整ディスクと、
を備えている装置。
【００３３】
５  スラリー供給システムのチューブは、並列に設置される番号４の装置。
【００３４】
６  スラリーの能力及び特性の評価装置であって、スラリーチャンバと、垂直に設置され横方向には移動しない様に固定されている回転するウェハキャリアと、その横の軸に沿って移動可能な回転するパッドキャリアと、その場でフィルム厚の変化を測定するセンサと、パッドキャリアの回転運動により生じる抵抗を測定するセンサを備えている装置。
【００３５】
７  パッド及びウェハキャリアの横方向及び回転運動は、直流モータにより実現されている番号６の装置。
【００３６】
８  パッドキャリアの横方向及び回転運動は、磁気浮上システムにより実現されている番号６の装置。
【００３７】
９  フィルム厚の変化は、金属膜の渦電流システム又は１４点のプローブにより測定される番号６の装置。
【００３８】
１０  フィルムは誘電膜であり、測定は光センサにより行われる番号９の装置。
【００３９】
１１  金属及び非金属のフィルム厚の変化を測定する音響センサを平行して使用する番号１０の装置。
【００４０】
１２  ＩＣウェハ処理のために研磨テープを利用するポリッシャであって、スラリー供給システムと、テープ管理システムと、テープの案内システムと、随意的に、テープ清掃、調整及び再利用システムとを備えているポリッシャ。
【００４１】
１３  テープは、天然材料、加工天然材料又は合成材料で生成されている番号１２のポリッシャ。加工天然材料は、シルク、コットン及び紙を含むが、これに限定されない。テープは、ポリエチレン、プリプロピレン及びポリスチレンの様な、完全な合成材料で作成することができる。テープ材料は、疎水性又は親水性であっても良い。材料は、多孔性であっても、非多孔性であっても良い。さらに、テープは、錯化剤、触媒、界面活性剤、滑剤及び／又は研磨粒子の様な、容易に放出できる材料を含むことができる。テープは、スラリー及びウェハフィルムと化学的に反応する機能グループも含むことができる。
【００４２】
１４  テープ管理システムは、番号１２のポリッシャにおいて、テープ張力、テープ移動、テープ清掃、調整、及び、テープがウェハに到着する直前に一時的なパターンをエンボス加工する制御部、並びに、テープのいずれの側をも随意に利用することを可能にする反転機構を含むことができるが、これに限定されない。
【００４３】
１５  テープ案内システムは、テープとウェハの距離を制御する固形ローラ又はブロックを含む番号１２のポリッシャ。固形ブロックがウェハとテープの相対距離の案内に利用されるとき、ブロックは、テープとウェハ間のギャップを作る浮上用の電流に反応する磁気材料を含むことができる。電磁力は、テープとウェハ間の相対的な圧力も制御することができる。他の好ましい実施形態において、案内ブロックも多孔性とすることができ、空気の通過を可能にする。結果、励起された空気の流れが、ブロックとテープ間に小さなギャップを生成する。このギャップは調整可能である。
【００４４】
本発明は、他の様々な組合せで使用することができ、変更可能であり、明細書に記載された本発明の概念の範囲内における修正が可能であることを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】複数の研磨ヘッドを備えたポリッシャ全体の構造を示す図である。
【図２】研磨ヘッドを示す図である。
【図３】ウェハホルダとパターンウェハのためのマスクを示す図である。
【図４】典型的なダイの上の単一のアームドパッドを示す図である。
【図５】スラリー供給システムを示す図である。
【図６】単一の研磨ヘッドを備えたポリッシャの全体の構造を示す図である（平面図）。
【図７】単一の研磨ヘッドを備えたポリッシャの全体の構造を示す図である（側面図）。
【図８】単一の研磨ヘッドを示す図である。
【図９】研磨パッドを保持したディスクを示す図である。
【図１０】パッドホルダを駆動するカムを示す図である。
【図１１】８インチのウェハホルダを示す図である。
【図１２】スラリー評価機を示す図である。
【図１３】フォトリソグラフィーへの応用のために設計された６軸の磁気浮上ステージの機能を示す図である。
【図１４】流体の粘度を測定するための浮上技術の使用の基本原理を示す図である。
【図１５】材料の除去速度と、パッド及びウェハ間のインタプレート距離のシミュレーションを示す図である。
【図１６】研磨テープを使用するポリッシャを示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年1月7日(2009.1.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
選択した部分を除去するために、基板表面を化学機械研磨する方法であって、
（ｉ）基板表面の選択した部分が除去されるまで、基板表面の少なくとも１つの部分と、揺動する研磨パッドの部分的接触を維持し、
（ｉｉ）１つ以上のダイを含むブランケット／パターンウェハ上の１つの領域を、小さなサイズの商業用ＣＭＰパッド又は評価中のパッドを備えた、単一の研磨ヘッドで研磨し、
（ｉｉｉ）パターンウェハ上のダイに対応する複数の研磨アームを備えた研磨ヘッドでパターンウェハを研磨する、
ことを含み、
パターンウェハ上の研磨対象であるダイが処理され、残りのダイはカバー又はマスクにより保護される方法。
【請求項２】
基板表面の１部分のみが、単一の研磨ヘッド又は複数パッドを備えた複数アームの研磨ヘッドにより研磨され、基板表面の残りの領域は保護される、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
選択した部分を除去する基板表面の化学機械研磨装置であって、
（ｉ）ウェハホルダが交換可能であり、異なるサイズのウェハに適合するためにホルダサイズが調整可能である、研磨対象のウェハを保持する固定されたプラテンと、
（ｉｉ）研磨パッドを軌道運動させて、パッドの各点と研磨領域間の相対速度を等しくさせるために、モータ軸に対してオフセットしているカムと、
（ｉｉｉ）単一ダイの表面上において振動運動を提供する装置と、
（ｉｖ）複数アームの研磨ヘッドシステムを保持するディスクと、
（ｖ）パターンウェハ上の個々のダイに個別にスラリーを供給可能なスラリー供給システムと、
（ｖｉ）パッドを第１のモータと同じ回転方向に同じ回転速度で回転させる第２のモータと、第２のモータを保持するディスクを回転させる第１のモータとを含む２つのモータシステムであって、研磨対象領域とパッドの各点間の同じ相対速度を達成する２つのモータシステムと、
（ｖｉｉ）パターンウェハ上の総てのダイを研磨できる様にするために、研磨ヘッド及びウェハの位置を制御する２つのレバーを備えた調整システムと、
（ｖｉｉｉ）装置全体を傾けるための調整が可能な脚部と、
（ｉｘ）使用済みスラリーを集めるスラリー収集システムと、
（ｘ）交換可能なパッド調整ディスクと、
を備えている装置。
【請求項４】
スラリー供給システムのチューブは、並列に設置される、
請求項３に記載の装置。
【請求項５】
スラリーの能力及び特性の評価装置であって、
スラリーチャンバと、
垂直に設置され横方向には移動しない様に固定されている回転するウェハキャリアと、
その横の軸に沿って移動可能な回転するパッドキャリアと、
その場でフィルム厚の変化を測定するセンサと、
パッドキャリアの回転運動により生じる抵抗を測定するセンサと、
を備えている装置。
【請求項６】
パッド及びウェハキャリアの横方向及び回転運動は、直流モータにより実現されている、
請求項５に記載の装置。
【請求項７】
パッドキャリアの横方向及び回転運動は、磁気浮上システムにより実現されている、
請求項５に記載の装置。
【請求項８】
フィルム厚の変化は、金属膜の渦電流システム又は１４点のプローブにより測定される、
請求項５に記載の装置。
【請求項９】
フィルムは誘電膜であり、測定は光センサにより行われる、
請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
金属及び非金属のフィルム厚の変化を測定する音響センサを平行して使用する、
請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
ＩＣウェハ処理のために研磨テープを利用するポリッシャであって、
スラリー供給システムと、
テープ管理システムと、
テープの案内システムと、
随意的に、テープ清掃、調整及び再利用システムと、
を備えているポリッシャ。
【請求項１２】
テープは、天然材料、加工天然材料又は合成材料で生成されている、
請求項１１に記載のポリッシャ。
【請求項１３】
テープ管理システムは、テープ張力制御部、テープ移動制御部、テープ清掃器、テープ調整器、テープがウェハに到着する前に一時的なパターンをエンボス加工する加工器、テープのいずれの側の利用も可能にする反転機構を含むグループから選択されたものを含んでいる、
請求項１１に記載のポリッシャ。
【請求項１４】
テープ案内システムは、テープとウェハの距離を制御する固形ローラ又はブロックを含む、
請求項１１に記載のポリッシャ。
【国際調査報告】
2009536462.tif 000019