(57)【要約】  半導体ウェハを研磨するための方法を提供する。半導体ウェハは、表面側および裏面側の両側で同時に、上側研磨プレート（１１）と下側研磨プレート（１２）との間で研磨される。上側研磨プレート（１１）および下側研磨プレート（１２）は研磨パッド（２１，２２）で覆われている。研磨パッド（２１，２２）の内縁（Ｂ）において半導体ウェハと接触する上側研磨パッド（２１）の表面と下側研磨パッド（２２）の表面との間の距離と、研磨パッド（２１，２２）の外縁（Ａ）において半導体ウェハと接触する上側研磨パッド（２１）の表面と下側研磨パッド（２２）の表面との間の距離と、の差に相当する研磨ギャップ（ｘ１＋ｘ２）のサイズが、研磨方法の実行中に、段階的に、または連続的に変化するように変更される。
2021513225.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウェハを研磨するための方法であって、前記半導体ウェハは、表面側および裏面側の両側が同時に、上側研磨プレート（１１）と下側研磨プレート（１２）との間で研磨され、前記上側研磨プレート（１１）および前記下側研磨プレート（１２）は研磨パッド（２１，２２）で覆われており、前記研磨パッド（２１，２２）の内縁（Ｂ）において前記半導体ウェハと接触する上側研磨パッド（２１）の表面と下側研磨パッド（２２）の表面との間の距離と、前記研磨パッド（２１，２２）の外縁（Ａ）において前記半導体ウェハと接触する前記上側研磨パッド（２１）の表面と前記下側研磨パッド（２２）の表面との間の距離と、の差に相当する研磨ギャップ（ｘ１＋ｘ２）のサイズが、前記方法の実行中に、段階的に、または連続的に変化するように変更される、方法。
【請求項２】
２段階の方法を含み、前記方法の開始時における第１の段階では研磨ギャップ（ｘ１＋ｘ２）がより大きく、前記方法の終了時における第２の段階では研磨ギャップ（ｘ１＋ｘ２）がより小さい、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
多段階の方法を含み、前記研磨ギャップ（ｘ１＋ｘ２）のサイズが段階的に小さくされる、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
少なくとも２つの研磨ステップを含み、第２の研磨ステップにおける前記研磨ギャップ（ｘ１＋ｘ２）は、第１の研磨ステップにおける前記研磨ギャップ（ｘ１＋ｘ２）の２５％〜７５％である、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記研磨ギャップ（ｘ１＋ｘ２）のサイズが連続的に変化するように小さくされる、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
第１の研磨ステップにおいて、前記研磨ギャップ（ｘ１＋ｘ２）のサイズが連続的に変化するように小さくされ、前記研磨ギャップ（ｘ１＋ｘ２）を小さくすることが終了すると、前記研磨ギャップ（ｘ１＋ｘ２）はプロセスの終了まで一定に保たれる、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記プロセスの開始時に、前記プロセスは、平行またはほぼ平行な研磨ギャップ（ｘ１＋ｘ２）が０に等しいかまたはほぼ０である状態から開始され、次に、前記研磨ギャップ（ｘ１＋ｘ２）を特定のサイズにまで大きくし、その後、前記研磨ギャップのサイズを段階的に、または連続的に変化するように小さくする、請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
複数の研磨ステップを含み、最後の研磨ステップは、最小の研磨ギャップ（ｘ１＋ｘ２）をもたらし、総研磨時間の少なくとも１０％を占める、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記最後の研磨ステップにおける前記研磨ギャップ（ｘ１＋ｘ２）が５０μｍ〜１１０μｍである、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記最後の研磨ステップにおける研磨圧力が１１０ｇ／ｃｍ２〜１５０ｇ／ｃｍ２である、請求項８または９に記載の方法。
【請求項１１】
前記研磨圧力の大きさが、研磨するための前記方法の実行中に、段階的に、または連続的に変化するように、変更される、請求項１から１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
複数の研磨ステップを含み、前記方法が、総研磨時間の最大９０％を占める少なくとも１つの研磨ステップ中に、１３０μｍ〜２２０μｍの研磨ギャップ（ｘ１＋ｘ２）で実行される、請求項１から１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの研磨ステップにおける研磨圧力が１５０ｇ／ｃｍ２〜２００ｇ／ｃｍ２である、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
少なくとも２つの研磨ステップを含み、少なくとも１つの研磨ステップの期間が変更可能である、請求項１から１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
半導体ウェハの両面研磨中に、前記半導体ウェハの厚さが測定される、請求項１から１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
前記厚さの測定結果は、変更可能な期間を有する研磨ステップの期間を規定するために用いられる、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記半導体ウェハの表面側をＣＭＰ研磨することをさらに含む、請求項１から１６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
前記半導体ウェハのうちＣＭＰ研磨された前記表面側をエピタキシャルコーティングすることをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハを研磨するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体材料の単結晶から切り出されたウェハは、通常、さまざまな加工ステップで平坦化される。
【０００３】
ａ．機械加工（ラッピング、研削）
ｂ．化学処理（アルカリエッチングまたは酸性エッチング）
ｃ．化学機械処理：片面研磨、両面研磨（double-side polishing：ＤＳＰ）およびソフト研磨パッドを用いた片面ヘイズフリーまたは鏡面研磨（ＣＭＰ）。
【０００４】
半導体ウェハの機械加工は、主に半導体ウェハを全体的に平滑化するのに役立つとともに、結晶が破損した表面層や前の分離プロセスによって生じた処理トレース（鋸引き溝、切開マーク）を除去するのにも役立つ。
【０００５】
エッチングの場合、半導体ウェハの表面から汚染物質および／または自然酸化物が化学的に除去される。
【０００６】
半導体ウェハの表面の最終的な平坦化は最終的に化学機械研磨によって行われる。
本発明は、化学機械処理ステップの群からなる方法である両面研磨（double-side polishing：ＤＳＰ）に関する。
【０００７】
特許明細書ＥＰ０２０８３１５Ｂ１に開示される一実施形態によれば、適切に寸法決めされた切欠きを有する金属またはプラスチックからなるキャリアプレート内にある半導体ウェハが、研磨パッドで覆われた２つの回転する研磨プレート間で動かされる。この時、２つの回転する研磨プレート間には加工ギャップが設けられており、機械およびプロセスパラメータによって予め定められた経路上には研磨剤が載せられており、これにより、上記半導体ウェハが研磨される。
【０００８】
ＤＥ１０２０１３２０１６６３Ａ１が開示する両面研磨のための方法では、上側研磨パッドおよび下側研磨パッドを処理することによって設定される目標の加工ギャップにより、必要なウェハの幾何学的形状が実現される。この場合、上側研磨パッドと下側研磨パッドとの間の距離は、外側領域よりも内側領域の方が広くなっている。
【０００９】
加えて、ＤＥ１０２００６０３７４９０Ｂ４に開示される装置を用いることで、機械的に設けられたギャップとは別個に研磨ギャップを設定することができる。これは、上側研磨プレートの凸部または凹部を連続的に変化するように設けることができることにより可能となる。
【００１０】
ＤＥ１１２０１３００６０５９Ｔ５に従うと、加工ギャップは、ウェハの平坦度（処理済みウェハを測定）に基づいてベローズによって調整される。
【００１１】
ＤＥ１０２０１００２４０４０Ａ１に従うと、最適な加工ギャップを達成するために、２つの研磨プレートのうち一方の形状を機械的または熱的に変形させる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従来技術で提案されている解決策は、半導体ウェハの幾何学的形状を最適化することを目的としている。この目的のために、研磨プロセスのために適切な加工ギャップが設定される。
【００１３】
１つの問題として、幾何学的形状を最適化する加工ギャップを選択すると、一般に、除去率が低くなり、これによりスループットが低くなる点が挙げられる。
【００１４】
本発明の目的は、従来技術を改善するとともに、特に、半導体ウェハの研磨中に最適化された幾何学的形状を実現すると同時に高い除去率を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、半導体ウェハを研磨するための方法に関する。当該半導体ウェハは、表面側および裏面側の両側が同時に、研磨パッド（２１，２２）で覆われた上側研磨プレート（１１）と下側研磨プレート（１２）との間で研磨される。当該研磨パッド（２１，２２）の内縁（Ｂ）において当該半導体ウェハと接触する上側研磨パッド（２１）の表面と下側研磨パッド（２２）の表面との間の距離と、当該研磨パッド（２１，２２）の外縁（Ａ）において当該半導体ウェハと接触する当該上側研磨パッド（２１）の表面と当該下側研磨パッド（２２）の表面との間の距離と、の差に相当する研磨ギャップ（ｘ１＋ｘ２）のサイズが、研磨するための本方法の実行中に、段階的に、または連続的に変化するように変更される。
【００１６】
この方法の実施形態は、以下の説明、添付の図面および添付の特許請求の範囲から集約され得る。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】研磨パッドで覆われた２つの研磨プレートと、研磨ギャップとを示す図である。
【図２】本方法の好ましい実施形態に従った、研磨プロセス終了までの研磨ギャップの経時的変化を示す図である。
【図３】本方法の好ましい実施形態に従った、研磨プロセス終了までの研磨ギャップの経時的変化を示す図である。
【図４】本方法の好ましい実施形態に従った、研磨プロセス終了までの研磨ギャップの経時的変化を示す図である。
【図５】本方法の好ましい実施形態に従った、研磨プロセス終了までの研磨ギャップの経時的変化を示す図である。
【図６】本方法の好ましい実施形態に従った、研磨プロセス終了までの研磨ギャップの経時的変化を示す図である。
【図７】本方法の好ましい実施形態に従った、研磨プロセス終了までの研磨ギャップの経時的変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
好ましくは、上側研磨パッド２１と下側研磨パッド２２との間の距離は、外側領域Ａよりも内側領域Ｂの方が広い。この実施形態を図１に示す。内縁Ａにおける距離と外縁Ｂにおける距離との差、または上側研磨ギャップｘ１と下側研磨ギャップｘ２との合計が研磨ギャップｘ１＋ｘ２となる。この場合、加工ギャップは楔形状を有する。
【００１９】
同様に、内側領域Ｂにおける上側研磨パッド２１と下側研磨パッド２２との間の距離は、外側領域Ａにおける上側研磨パッド２１と下側研磨パッド２２との間の距離とほぼ等しくすることができる。この場合、研磨ギャップｘ１＋ｘ２は非常に小さくゼロに近い。本方法の一実施形態では、研磨パスは、プロセスの開始時に、上側研磨プレート１１を下側研磨プレート２２上に可能な限り平行に載置し、これによりウェハの破損を回避し、プロセスを緩やかに開始するために、より小さい研磨ギャップｘ１＋ｘ２（ほぼ平行な加工ギャップ、すなわち研磨パッドの表面同士がほぼ平行である状態）で開始される。短い傾斜中に、研磨ギャップｘ１＋ｘ２をさらに大きくしてより大きな値にする。
【００２０】
本発明では、内側領域Ｂにおける上側研磨パッド２１と下側研磨パッド２２との間の距離と、外側領域Ａにおける上側研磨パッド２１と下側研磨パッド２２との間の距離との差として定義される研磨ギャップｘ１＋ｘ２を研磨中に変化させることが必須である。これは、１つ以上の段階で、または連続的に、すなわち連続的に変化するように、行なうことができる。
【００２１】
本発明に従った方法が基づく所見によれば、良好なウェハ幾何学的形状（たとえば、ＧＢＩＲ、ＥＳＦＱＲ）のために比較的小さい研磨ギャップｘ１＋ｘ２が必要であるが、この比較的小さい研磨ギャップｘ１＋ｘ２により除去率が比較的低くなってしまうのに対して、比較的大きい研磨ギャップｘ１＋ｘ２では除去率が比較的高くなるが、より不良な幾何学的形状になってしまう。
【００２２】
一実施形態では、本発明は、大きな研磨ギャップｘ１＋ｘ２でプロセスを開始すること、または、小さな研磨ギャップｘ１＋ｘ２で緩やかに開始した後に大きな研磨ギャップｘ１＋ｘ２に移行することを提供する。この場合、プロセスの終わり頃に小さな研磨ギャップｘ１＋ｘ２が設定されている。低い除去率での最後の研磨ステップは幾何学的形状を最適化する役割を果たす一方で、それより前の研磨ステップは高い除去率で実施されている。小さい研磨ギャップでの研磨ステップは、半導体ウェハの所要の幾何学的形状を確実にするために必須である。
【００２３】
研磨ギャップｘ１＋ｘ２は、研磨プレート１を変形させることによって設定することができる。プロセスの開始前に、適宜、研磨パッド２が処理（ドレッシング）される。この場合、ドレッシング後の研磨パッド２の形状は、同様に、研磨ギャップｘ１＋ｘ２に寄与している。結果として、加工ギャップおよび研磨ギャップｘ１＋ｘ２の幾何学的形状は（内側区域および外側区域における距離同士の差として）研磨プレートの幾何学的形状と研磨パッドの幾何学的形状との組合わせに起因している。
【００２４】
本発明の一実施形態では、半導体ウェハを両面研磨する前に、このように研磨プレート１上に固定された研磨パッド２同士の間において、いわゆるパッドドレッシングを実行する。この場合、研磨プロセスの前に、研磨プレート１に接着された研磨パッド２を研磨機の個々の研磨プレート形状に適合させる。対応する方法が、基本的に従来技術から公知であり、たとえば、文献ＥＰ２３４５５０５Ａ２またはＵＳ６，６８２，４０５Ｂ２に記載されている。パッドドレッシングが有利であるが、これは、通常、研磨プレート１が有する可能性のある局所的な平坦度の差が最大で±５０μｍとなるからである。これは、所望の研磨パッド幾何学的形状と、これにより、所望の初期加工ギャップ幾何学的形状と、さらに、研磨パッド２のパッド表面の所望の特性とを、一般にダイヤモンド研磨体を含む適切な工具によって、研磨プレート１上に位置する研磨パッド２の機械加工によって、設定するのに役立つ。
【００２５】
本発明は、少なくとも１つの半導体ウェハの表面側および裏面側の同時研磨（ＤＳＰ）に関するものであって、半導体材料は、好ましくは、たとえばガリウムヒ素などの化合物半導体、または、主にシリコンだけでなくゲルマニウムなどの元素半導体、またはそれらの層構造である。
【００２６】
ＤＳＰ研磨パッド２は、通常、リング形状であり、回転駆動のための回転軸などの研磨機械機構のための円形の切欠きが、研磨パッド表面の中心に位置している。
【００２７】
ＤＳＰ中、一般に、ウェハエッジの不所望な丸み（エッジロールオフ（Edge-Roll-Off：ＥＲＯ））が発生する。不良なエッジ形状をもたらすこの丸みは、とりわけ、研磨中に半導体ウェハが上側研磨パッド２１、下側研磨パッド２２または両方の研磨パッド２にどれくらいまで沈み込むかに左右される。半導体ウェハが研磨パッド２に沈み込んだ結果、エッジに作用する材料除去力が、表面の残り部分に作用する材料除去力よりも高くなる。
【００２８】
研磨中に半導体ウェハが研磨パッド２に沈み込むのを最小限にするかまたは完全に回避するために、好ましくは、パッド硬度が高くパッド圧縮率が低い研磨パッド２が、本発明に従った方法において用いられる。
【００２９】
硬質の研磨パッド２は、好ましくは８０°〜１００°のショアー（Shore）Ａに準じた硬度を有することが好ましい。好適な市販の研磨パッド２の１つとして、たとえば、ニッタ・ハース株式会社（Nitta Haas Inc.）から市販されているとともにＪＩＳ−Ａに準じた８５°の硬度を有するＥＸＴＥＲＩＯＮ（登録商標）ＳＭ−１１Ｄがある。ニッタ・ハース株式会社製のＭＨ−Ｓ２４Ａ型のパッドは、たとえば最大８６ＪＩＳ−Ａ（ＪＩＳ  Ｋ６２５３Ａ）の硬度で特定される。ＪＩＳ−Ａに準じた硬度はショアーＡに準じた硬度に相当する。
【００３０】
特に指定のない限り、すべてのパラメータは、周囲雰囲気の圧力、すなわち約１０００ｈＰａで、かつ５０％の相対空気湿度で決定された。
【００３１】
ショアーＡに準じた硬度は、ＤＩＮ  ＥＮ  ＩＳＯ８６８に従って決定される。タイプＡデュロメータ（硬度検査装置Ｚｗｉｃｋ３１３０）が用いられる。硬化された鋼製ロッドの先端が材料に押し付けられる。窪みの深さは０〜１００の段階で測定される。鋼製ピンは円錐台の幾何学的形状を有する。いずれの場合も測定を５回行ない、その中央値を示す。測定時間は１５秒である。テストされる材料を標準条件（２３℃、５０％空気湿度）下で１時間保存した。デュロメータのプレスオン重量は１２．５Ｎ±０．５である。
【００３２】
好ましくは、圧縮率の低い研磨パッド２は０．２％から３％未満の圧縮率を有する。特に好ましくは、研磨パッド２の圧縮率は２．５％未満である。極めて特に好ましくは、研磨パッド２の圧縮率は２．０％未満である。
【００３３】
材料の圧縮率は、体積の特定の変化をもたらすためにすべての面に対してどのような圧力変化が必要であるかを表わしている。圧縮率はＪＩＳ  Ｌ−１０９６（一般織物試験方法）に準じて算出される。
【００３４】
規定された圧力（たとえば、３００ｇ／ｃｍ２）をパッド表面に加えた後、１分後にパッド厚Ｔ１を測定する。その後、圧力を最初の圧力の６倍（ここでは１８００ｇ／ｃｍ２）に高めて、１分後にパッド厚Ｔ２を測定する。値Ｔ１および値Ｔ２に基づき、圧縮率［％］＝（Ｔ１−Ｔ２）／Ｔ１×１００の式を用いて、研磨パッドの圧縮率を計算する。
【００３５】
発泡研磨パッド２（発泡パッド）および繊維構造を有する研磨パッド２（不織布パッド）はともに、パッド硬度が高くパッド圧縮率の低い研磨パッド２として好適である。
【００３６】
好ましくは、研磨パッド２は多孔質母材を有する。好ましくは、研磨パッド２は、熱可塑性ポリマーまたは熱硬化性ポリマーからなり、多孔質母材（発泡パッド）を有する。
【００３７】
材料として、たとえばポリウレタン、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリアクリレート、ポリエステルなどの多数の材料を考慮に入れることが好ましい。
【００３８】
好ましくは、研磨パッド２は固体の微孔性ポリウレタンからなる。
ポリマーを含浸させたフェルトもしくは繊維基材または発泡プレートからなる研磨パッド２（不織布パッド）の使用も好ましい。
【００３９】
本発明に従った方法において、研磨パッド２の厚さは、好ましくは０．５ｍｍ〜１．３ｍｍの範囲であり、特に好ましくは０．５ｍｍ〜０．９ｍｍの範囲である。
【００４０】
半導体ウェハは、研磨のために、キャリアプレートに適切な寸法で設けられた切欠き内に配置される。好ましくは、研磨中に、研磨パッド２の加工層同士の間に形成される加工ギャップに液体を供給する。前記液体は好ましくは研磨剤スラリーである。研磨剤スラリーとして、適宜、たとえば炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯ３）、炭酸カリウム（Ｋ２ＣＯ３）、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、水酸化アンモニウム（ＮＨ４ＯＨ）、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）などの添加剤と共にコロイド状分散シリカを用いることが特に好ましい。
【００４１】
対応する２つの研磨プレート１（それぞれ研磨パッド２で覆われている）間の研磨ギャップｘ１＋ｘ２は０μｍ〜２２０μｍの範囲である。
【００４２】
本発明に従った方法では、２つの研磨プレート１のうち少なくとも１つを変形させることによって、さまざまな異なる距離（高さ）の研磨ギャップｘ１＋ｘ２が得られる。このため、本発明に従った方法には、研磨中に２枚の研磨プレート１１、１２のうち少なくとも一方を目標とする態様で変形させることができる両面研磨機が好適である。
【００４３】
一実施形態では、本方法は、１３０μｍから２２０μｍのサイズを有する大きな研磨ギャップｘ１＋ｘ２での研磨ステップと、５０μｍから１１０μｍのサイズを有する小さな研磨ギャップｘ１＋ｘ２での研磨ステップとを含む。
【００４４】
加工ギャップは、線形および非線形（凸状または凹状）構成にすることができる。
研磨ギャップｘ１＋ｘ２は、加工ギャップの内側研磨プレート縁Ｂにおける２つの対応する研磨プレート１の上側研磨パッド２１の表面と下側研磨パッド２２の表面との間の距離と、加工ギャップの外側研磨プレート縁Ａにおける２つの対応する研磨プレート１の上側研磨パッド２１の表面と下側研磨パッド２２の表面との間の距離と、の差に起因する。ここで、研磨プレート１の中心は、内側研磨プレート縁Ｂを形成する円形の（回転駆動の回転軸のための）切欠きを有する。
【００４５】
圧縮率の低い硬質研磨パッドを用いて半導体ウェハの両面を同時に研磨している間に、表面を片面につき１５μｍ以下ずつ除去することが好ましく、この点では４μｍ〜１０μｍの範囲が特に好ましい。
【００４６】
本方法は、結果として全体的に除去率が極めて高くなることで所要の幾何学的形状を有する半導体ウェハが実現されるので、公知のＤＳＰプロセスと比べて高い経済的実行可能性を有する。
【００４７】
本方法の一実施形態では、小さな研磨ギャップｘ１＋ｘ２と大きな研磨ギャップｘ１＋ｘ２との比は好ましくは１：４〜３：４である。
【００４８】
別の言い方をすれば、大きな研磨ギャップｘ１＋ｘ２が１００％である場合、小さな研磨ギャップｘ１＋ｘ２は好ましくは２５％〜７５％である。
【００４９】
大きな研磨ギャップｘ１＋ｘ２は、好ましくは１５０μｍ〜２２０μｍ、特に好ましくは１５０μｍ〜１９０μｍであり、小さな研磨ギャップｘ１＋ｘ２は、好ましくは０μｍ〜１３０μｍ、７０μｍ〜１２０μｍ、特に好ましくは５０μｍ〜１１０μｍである。
【００５０】
一実施形態では、２段階の方法が含まれる。２段階の方法は、当該方法の開始時における第１の段階では研磨ギャップｘ１＋ｘ２がより大きく、当該方法の終了時における第２の段階では研磨ギャップｘ１＋ｘ２がより小さくなっていることに基づく。ここで、第１のステップは、好ましくは、研磨時間の８０％〜９０％に相当する長さだけ続けられ、第２のステップは研磨時間の１０％〜２０％に相当する長さだけ続けられる。研磨ギャップｘ１＋ｘ２のサイズは、第１の段階から最後の段階までに、好ましくは６０％〜２０％だけ小さくなる。
【００５１】
大きな研磨ギャップｘ１＋ｘ２での研磨ステップは、可能な限り高い除去率を達成するために、可能な限り長く続けられるように意図されている。しかしながら、小さい研磨ギャップｘ１＋ｘ２でのステップは、良好な幾何学的形状を確保するために十分な長くなければならない。
【００５２】
一実施形態では、多段階の方法が含まれる。多段階の方法は、当該方法の開始時における第１の段階では研磨ギャップｘ１＋ｘ２が大きく、当該方法の終了時におけるさらに別の段階では研磨ギャップｘ１＋ｘ２がさらにより小さくなっていることに基づく。多段階の方法では、研磨ギャップｘ１＋ｘ２は、それより前のより大きな研磨ギャップｘ１＋ｘ２を基準として１００％から始まって、好ましくは直前の研磨ギャップｘ１＋ｘ２の１０％〜４０％だけ小さくなる。
【００５３】
一例として、最初の研磨ギャップｘ１＋ｘ２は１００％であり、次の研磨段階では、研磨ギャップｘ１＋ｘ２は、第１の研磨ギャップｘ１＋ｘ２の７５％であり、このため２５％小さくなっているか、または、次の研磨段階では、研磨ギャップｘ１＋ｘ２は、第１の研磨ギャップｘ１＋ｘ２の大きさの６０％であり、合計で４０％小さくなっている。
【００５４】
一例として、研磨ギャップｘ１＋ｘ２は最初に２００μｍであってもよい。第１の段階では、研磨ギャップｘ１＋ｘ２を１０％小さくして１８０μｍにする。さらに別の段階では、研磨ギャップを３３％小さくして１２０μｍにする。最後の段階では、研磨ギャップｘ１＋ｘ２を１６．７％小さくして１００μｍにする。
【００５５】
一実施形態では、４段階の研磨方法において、大きな研磨ギャップｘ１＋ｘ２での最初の３つの段階は研磨時間のうち合計８０％〜９０％を占めており、最小の研磨ギャップｘ１＋ｘ２での最後の段階は好ましくは研磨時間のうち１０％〜２０％を占めている。原則的に、最初の３つの段階が占める研磨時間はそれぞれ異なっていてもよい。この点に関して、たとえば、総研磨時間のうち、第１の段階は４０％、第２の段階は３０％、第３の段階は２０％、および最後の段階は１０％を占めていてもよい。
【００５６】
第１の段階で研磨ギャップｘ１＋ｘ２のサイズが１００％である場合、次の研磨段階（好ましくは第２の段階）での研磨ギャップのサイズは、最大研磨ギャップである最初の１００％の大きさのうちの７５％であり、第３の段階での研磨ギャップｘ１＋ｘ２のサイズは、好ましくは、最大研磨ギャップである最初の１００％の大きさのうちの６０％であり、最後の段階での研磨ギャップｘ１＋ｘ２のサイズは、好ましくは、最大研磨ギャップである最初の１００％の大きさのうちの５０％である。個々の段階における研磨ギャップｘ１＋ｘ２のサイズは、好ましくは、互いに異なる値を取ることができる。
【００５７】
一実施形態では、第１のステップにおいて、研磨ギャップｘ１＋ｘ２を連続的に小さくする。第２のステップの開始時に、研磨ギャップｘ１＋ｘ２を連続的に小さくすることを終了し、さらに、機械がこの時点で達成する研磨ギャップｘ１＋ｘ２で、特定の期間だけ研磨方法が継続され、最後に終了する。研磨ギャップｘ１＋ｘ２が１００％から始まって、最初の研磨ギャップｘ１＋ｘ２の５０％で終了する場合、研磨ギャップｘ１＋ｘ２は、総研磨時間の８０％〜９０％の期間にわたり、たとえば２００μｍから１００μｍまで連続的に小さくされる。最後のステップにおいて、総研磨時間の１０％〜２０％の期間にわたり、最初の研磨ギャップｘ１＋ｘ２（１００μｍ）の５０％で研磨が行われる。
【００５８】
研磨ギャップｘ１＋ｘ２の大きさの縮小率は、好ましくは線形または非線形に、好ましくは総研磨時間の８０％〜９０％に達し得る。最後の研磨ステップは好ましくは個別の段階を形成することもでき、これは、好ましくは総研磨時間の１０％〜２０％となる。
【００５９】
さらに別の実施形態では、本方法は、より大きな研磨ギャップｘ１＋ｘ２で開始されて、いずれの場合も複数の段階を経てから、より小さな研磨ギャップｘ１＋ｘ２での段階へと進められる。いずれの場合も、各々の研磨段階において、研磨ギャップｘ１＋ｘ２をそれぞれの段階中に再び大きくする。この場合、それぞれの次の段階で研磨ギャップｘ１＋ｘ２を最初に小さくしてから、次に再び大きくする。
【００６０】
別の実施形態では、プロセスは２つの対応する研磨プレート間において研磨ギャップｘ１＋ｘ２が平行またはほぼ平行な状態で開始される。この場合、内側領域Ｂにおける２つの研磨プレート１間の距離と、外側領域Ａにおける２つの研磨プレート１間の距離との差は０μｍに等しいかまたはほぼ０μｍであり、次に、大きな研磨ギャップｘ１＋ｘ２（たとえば２００μｍ）で研磨方法が続けられるようになっている。ここで、研磨ギャップｘ１＋ｘ２は、上述の実施形態のいずれかと同様に、その後、段階的または連続的に小さくされる。
【００６１】
最後の研磨ステップ、すなわち最小研磨ギャップｘ１＋ｘ２での研磨ステップは、総研磨時間のうち少なくとも１０％を占めていなければならない。ここで、小さな研磨ギャップｘ１＋ｘ２は、好ましくは１２０μｍ〜７０μｍ、特に好ましくは１１０μｍ〜８０μｍである。
【００６２】
比較的小さい研磨ギャップｘ１＋ｘ２での研磨ステップは、約１１０ｇ／ｃｍ２〜約１５０ｇ／ｃｍ２の比較的低い研磨圧力で実行することができる。
【００６３】
比較的大きな研磨ギャップｘ１＋ｘ２での除去ステップは、たとえば１５０ｇ／ｃｍ２〜２００ｇ／ｃｍ２の研磨圧力で実行されなければならない。
【００６４】
一実施形態では、研磨圧力は、研磨ギャップｘ１＋ｘ２と同様に調節される。
本方法の一実施形態では、研磨ステップの期間を変更することができる。好ましくは、この研磨ステップは最後から２番目の研磨ステップである。
【００６５】
一実施形態では、半導体ウェハは現位置（in-situ）で厚さが測定される。研磨機での現位置での厚さ測定に好適なセンサが公知である。
【００６６】
一実施形態では、現位置で厚さ測定が実行される。この場合、研磨ステップ（特に、大きな研磨ギャップｘ１＋ｘ２での除去ステップのうちの１つ）を時間の経過に応じて変更するために、当該測定の結果が用いられる。時間の経過に応じて変更可能な研磨ステップは、プロセスの終わりに半導体ウェハが所望の目標厚を有するように、その期間が適合される（すなわち、延長または短縮される）。
【００６７】
最後の幾何学的形状最適化研磨ステップも、その期間が変更可能であり得る。この期間は、プロセス中の半導体ウェハの現位置での厚さ測定結果に左右される。最後の研磨ステップは、半導体ウェハの所望の厚さに達するのに必要な期間だけ延長または短縮することができる。
【００６８】
さらなる処理プロセスとして、たとえばＤＥ１０２００８０４５５３４Ｂ４から公知であるように、半導体ウェハの表面側のみの化学機械研磨（いわゆる、ＣＭＰ：chemical mechanical polishing）が検討される。この場合、半導体ウェハは、キャリアによって（研磨プレート上に配置され得る）研磨パッド上に押し当てられ、その後、通常、加圧下で回転式に動かされる。次いで、半導体ウェハの表面側が、適切な研磨剤または研磨剤スラリーを用いて研磨される。表面側のＣＭＰは１つ以上のステップで行なうことができる。ＣＭＰは（半導体材料を大幅に除去することのない）１つ以上の平滑化ステップを含む。
【００６９】
ＣＭＰの後に、適宜、コーティングプロセスが行われる。コーティングプロセスでは、半導体ウェハのうちＣＭＰで研磨された表面側に層をエピタキシャルに堆積させる。このステップは、気相成長（化学気相成長：chemical vapor deposition（ＣＶＤ））によって半導体ウェハの表面側にエピタキシャル層を堆積させるステップを含む。標準圧力（大気圧）下で単一ウェハ反応器内で行われるＣＶＤが特に適している。特許明細書ＵＳ５３５５８３１Ａは、このような方法の典型的な方法パラメータを公開しており、これら方法パラメータは一例と見なすことができる。
【００７０】
上述の発明に従った方法の実施形態に関して特定された特徴は、本発明の実施形態として、別個にまたは組合わせて実現され得る。さらに、これら特徴は、独立して保護可能である有利な実施形態を表わし得る。
【００７１】
研磨ギャップという語および本発明に従った方法のいくつかの実施形態を添付の図面に関連付けて以下に説明する。
【００７２】
図
図１は研磨ギャップのサイズを示す。上側研磨プレート１１および下側研磨プレート１２が図示されている。ここで、上側研磨プレート１１の研磨パッド２１は内縁Ｂよりも外縁Ａの方が厚い。対照的に、下側研磨プレート１２の研磨パッド２２の厚さは外縁Ａと内縁Ｂとで同じである。変形させた研磨プレート１１および１２を組合わせると、結果として、サイズｘ１＋ｘ２を有する研磨ギャップが得られる。
【００７３】
図２は、本方法の一実施形態に従った、研磨プロセス終了までの研磨ギャップｘ１＋ｘ２の経時的変化を示す。研磨ギャップｘ１＋ｘ２が最初は一定であり、特定の時点で小さくされ、その後、プロセス終了まで再び一定に保たれるという２段階の方法が関係している。
【００７４】
図３は、本方法のさらなる実施形態に従った、研磨プロセス終了までの研磨ギャップｘ１＋ｘ２の経時的変化を示す。３つの時点において研磨ギャップが小さくされ、これらの時点の前後ではいずれの場合も研磨ギャップが一定に保たれるという多段階の方法が関係している。このプロセスは、それぞれ一定の研磨ギャップを有する４つの局面を含む。
【００７５】
図４は、本方法のさらなる実施形態に従った、研磨プロセス終了までの研磨ギャップの経時的変化を示す。これは、連続的に変動する遷移を伴わない連続的な方法である。この方法は、研磨ギャップを連続的に小さくするさまざまな研磨ステップを含む。プロセスの終わり頃に、研磨ギャップを一定に保つ研磨ステップが設けられている。
【００７６】
図５は、本方法のさらなる実施形態に従った、研磨プロセス終了までの研磨ギャップの経時的変化を示す。これも同様に、連続的に変動する遷移を伴わない連続的な方法である。この方法は、研磨ギャップを連続的に小さくする１つの研磨ステップだけを含む。
【００７７】
図６は、本方法のさらなる実施形態に従った、研磨プロセス終了までの研磨ギャップの経時的変化を示す。
【００７８】
これは、最初に０μｍの研磨ギャップで開始される多段階の方法である。
図７は、本方法のさらなる実施形態に従った、研磨プロセス終了までの研磨ギャップの経時的変化を示す。この方法は、いずれの場合も、より大きな研磨ギャップで開始され、複数の段階を経てから、より小さな研磨ギャップでの段階へと進められる。いずれの場合も、各々の研磨段階において、研磨ギャップをそれぞれの段階中に再び大きくする。この場合、次の段階における研磨ギャップを、最初に小さくしてから、次に再び大きくする。次の段階では、研磨ギャップを再び小さくしてから、次に、この段階中に大きくする。
【００７９】
例示的な実施形態の上述の説明は一例として理解されるべきである。したがって、提供された開示は、第１に、本発明およびそれに関連する利点を当業者が理解することを可能にし、第２に、当業者の理解の範囲内で、記載された構造および方法の明白な変更および修正も包含する。したがって、このようなすべての変更例および修正例ならびに同等例は、添付の特許請求の保護範囲によって包含されるよう意図されている。
【符号の説明】
【００８０】
使用される参照符号のリスト
１  研磨プレート
１１  上側研磨プレート
１２  下側研磨プレート
２  研磨パッド
２１  上側研磨パッド
２２  下側研磨パッド
Ａ  外縁／研磨プレートの領域／研磨パッド
Ｂ  内縁／研磨プレートの領域／研磨パッド
ｘ１  上側研磨ギャップ
ｘ２  下側研磨ギャップ
【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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【国際調査報告】
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