(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ストップ・オン・フィーチャ半導体ウェーハのストップ・オン・フィーチャ層から、上層を選択的に除去する化学・機械的平坦化方法において、
ウェーハを、複数の凹みを有している研摩パッドの平坦化面上の溶液層に当接させて配置する工程と、
前記研磨パッド又は前記ウェーハの少なくとも一方を他方に対して該ウェーハと該研摩パッドとの間に実質的な連続溶液膜を形成する速度で互いに移動させる工程と、及び
前記溶液の所望の温度を維持しかつ前記研摩パッドを剛化させるべく該研磨パッドが置かれるプラテンの温度を制御する工程からなることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記制御する工程は、前記プラテンを２９．４〜４０．６℃の温度に維持することからなることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。
【請求項３】
前記制御する工程は、前記プラテンを３１．７〜３２．８℃の温度に維持することからなることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。
【請求項４】
前記移動する工程は、前記研磨パッドを２５〜３５回毎分の速度で回転させることからなることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。
【請求項５】
前記移動する工程は、前記研磨パッドを０．４３２〜０．５３３メートル毎秒の速度で移動させることからなることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。
【請求項６】
前記移動する工程が前記研磨パッドを０．４８３〜０．５０８メートル毎秒の速度で移動させることからなり、かつ前記制御する工程が前記プラテンを３１．７〜３２．８℃の温度に維持することからなることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。
【請求項７】
前記溶液は、砥粒を含有する研摩スラリからなることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。
【請求項８】
前記溶液は、砥粒を含有しない非摩削性研摩溶液からなることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。
【請求項９】
前記研摩パッドは、砥粒が含浸されたマトリックス材料からなることを特徴とする請求の範囲第８項に記載の方法。
【請求項１０】
前記移動する工程は、前記ウェーハを１０〜５０回毎分の速度で回転させることからなることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の方法。
【請求項１１】
前記移動工程は、ウェーハを１０〜５０回毎分の速度で回転させることからなることを特徴とする請求の範囲第４項に記載の方法。
【請求項１２】
前記上層がドープト酸化ケイ素から作られ、前記ストップ・オン・フィーチャ層が窒化ケイ素から作られていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。
【請求項１３】
ストップ・オン・フィーチャ半導体ウェーハのストップ・オン・フィーチャ層から、上層を選択的に除去する化学・機械的平坦化方法において、
ウェーハを、研摩面がウェーハと研磨パッドとの間の流体搬送を高めるように構成された該研摩パッドの平坦化面上に配置する工程と、
前記平坦化面を溶液で覆う工程と、
前記研磨パッド又は前記ウェーハの少なくとも一方を他方に対して該ウェーハと該研摩パッドとの間に実質的な連続溶液膜を形成する速度で互いに移動させる工程と、及び
前記溶液が前記ウェーハ上の除去すべき材料層を選択的に除去する所望の温度に維持されかつ前記研摩パッドを剛化させるように、該研磨パッドが置かれるプラテンの温度を制御する工程とからなることを特徴とする方法。
【請求項１４】
前記研摩パッドは、スラリ溶液を保持するための複数の凹みを有し、前記平坦化面は、表面領域を有しかつ各前記凹みは、該平坦化面に開領域を画定する孔を備え、
前記孔の開領域と前記パッド全体の前記平坦化面の前記領域との間に一定の比率をもたらすべく該孔が互いに離間されて配置されることを特徴とする請求の範囲第１３項に記載の方法。
【請求項１５】
前記研摩パッドは、前記平坦化面に形成された溝を有することを特徴とする請求の範囲第１３項に記載の方法。
【請求項１６】
ストップ・オン・フィーチャウェーハの設計の１つの層から材料を選択的に除去するスラリ溶液を選択する工程を更に有することを特徴とする請求の範囲第１３項に記載の方法。
【請求項１７】
前記孔は、ウェーハが前記凹みの上を通るときに当該凹みに隣接する前記スラリに低圧領域を生成するようなサイズを有し、それにより前記ウェーハ表面の全体に実質的に一定量のスラリ溶液を分散させるべく前記凹み中の該スラリ溶液の一部が該凹みから吸引されて該ウェーハと接触することを特徴とする請求の範囲第１４項に記載の方法。
【請求項１８】
前記制御する工程は、プラテンの温度を２９．４〜４０．６℃に維持することからなることを特徴とする請求の範囲第１３項に記載の方法。
【請求項１９】
前記制御する工程は、プラテンの温度を３１．７〜３２．８℃に維持することからなることを特徴とする請求の範囲第１３項に記載の方法。
【請求項２０】
前記移動する工程は、前記研磨パッドを２５〜３５回毎分の速度で移動させることからなることを特徴とする請求の範囲第１３項に記載の方法。
【請求項２１】
前記移動する工程は、前記研磨パッドを０．４８３〜０．５０８メートル毎秒の速度で移動させることからなることを特徴とする請求の範囲第１３項に記載の方法。
【請求項２２】
前記移動する工程は、前記ウェーハを１０〜５０回毎分の速度で回転させることからなることを特徴とする請求の範囲第２０項に記載の方法。
【請求項２３】
ストップ・オン・フィーチャ半導体ウェーハのストップ・オン・フィーチャ層から、上層を選択的に除去する化学・機械的平坦化方法において、
ウェーハを研摩パッドの平坦化面上の溶液に当接させて配置する工程と、
前記ウェーハと前記研摩パッドとを互いに移動させる工程であり、該ウェーハが１０〜３０回毎分の速度で回転しかつ該研磨パッドが０．３８１〜０．７６２メートル毎秒の速度で移動する工程と、
前記研磨パッドの温度を２９．４〜３５．０℃に維持する工程と、を有することを特徴とする方法。
【請求項２４】
前記溶液は、砥粒を含有しない非摩削性研摩溶液からなることを特徴とする請求の範囲第２３項に記載の方法。
【請求項２５】
ストップ・オン・フィーチャ半導体ウェーハのストップ・オン・フィーチャ層から、上層を選択的に除去する化学・機械的平坦化方法において、ウェーハを研摩パッドの平坦化面上の水酸化アンモニウムを含有している溶液に当接させて配置する工程と、
前記ウェーハと前記研摩パッドとを互いに移動させる工程であり、該ウェーハが１０〜３０回毎分の速度で回転しかつ該研磨パッドが０．３８１〜０．７６２メートル毎秒の速度で移動する工程と、
前記研磨パッドの温度を２９．４〜３５．０℃に維持する工程と、
を有することを特徴とする方法。
【請求項２６】
前記研摩パッドには砥粒が含浸されていることを特徴とする請求の範囲第２３項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は半導体ウェーハの化学・機械的平坦化（chemical-mechanical planarization:ＣＭＰ）法に関し、より詳しくは、ストップ・オン・フィーチャ（Stop-On-Feature:ＳＯＦ）ウェーハの全表面に亘って均一な表面を形成する化学・機械的平坦化法に関する。
発明の背景
ＣＭＰ法は、超高密度集積回路を製造するウェーハの表面層を平坦化するのにしばしば使用されている。多くの現行のＣＭＰ法では、ウェーハは、調節された化学的条件、圧力条件、速度条件および温度条件下でＣＭＰ媒体に露出される。慣用的なＣＭＰ媒体として研摩パッドおよびスラリがあり、より詳しくは、微小砥粒および反応性薬剤を含有するスラリ溶液が、研摩パッドの平坦化面を覆っている。次に、ウェーハおよび／または研摩パッドが相対移動され、ＣＭＰ媒体がウェーハの表面を除去することを可能にする。
ＣＭＰ法は、所望の終点でウェーハの均一で平らな表面を一貫的にかつ正確に平坦化しなければならない。数百のマイクロ電子デバイスは、一般に、種々の材料からなる層をウェーハ上に蒸着し、かつウェーハおよび他の材料層を、写真平版法、エッチング法およびドーピング法で処理することにより製造される。超高密度集積回路を製造するには、ＣＭＰ法は、ダイの構成部品の幾何学的形状がウェーハの全表面に亘って正確に配置される高度に平坦化された表面を形成できなくてはならない。例えば現行の写真平版技術は、回路パターンを、約0.1〜0.5μmの公差内で合焦しなければならない。ウェーハの表面が高度に平坦化されていない場合には、回路パターンが幾つかの領域内で充分に合焦されず、欠陥デバイスが製造されてしまう。従って、ウェーハの均一で平らな表面を一貫的にかつ正確に平坦化することが重要である。
しかしながら、現行のＣＭＰ法は、ウェーハの全表面に亘って充分に均一で平らな表面を一貫的に形成することはできない。ウェーハの表面から材料が除去される速度（「研摩速度」）は、ウェーハ上の一領域から他領域にかけて異なるため、得られる表面の均一性に影響を与える。幾つかの理由から、研摩速度は、ウェーハの全表面で異なってしまう。これらの幾つかの理由として、（１）ウェーハの中心から縁部までの、ウェーハ表面と研摩パッドとの間の相対速度の差、（２）ウェーハの全表面に亘るスラリの分布および流速の差、（３）ウェーハ全体にわたる材料の組成の何らかの変化、（４）ウェーハの活版印刷（typography）の不均一性の度合い、（５）ＣＭＰ加工中にウェーハ表面と研摩パッド表面とが互いに平行でないこと、（６）ウェーハの全表面に亘る温度変化、及び（７）研摩パッドの均一性を低下させる研摩パッドの変化条件、がある。従って、ウェーハの研摩速度がウェーハの一領域から他領域にかけて変化するので、現行のＣＭＰ法は、得られるウェーハに充分に平らな表面を一貫的に形成することはできない。
ウェーハ表面の均一性および平坦性を高めるための、ＣＭＰ法の比較的新しい１つの方法は、ストップ・オン・フィーチャウェーハ（ＳＯＦウェーハ）の設計である。一般的なＳＯＦウェーハでは、第１材料層が、ウェーハ基板上および該基板上に設けられるフィーチャ上に蒸着され、かつ第２材料層が第１材料層上に蒸着される。第１層は比較的低い研摩速度をもつ材料から作られ、一方、第２層は比較的高い研摩速度をもつ材料から作られる。研摩作業では、第１層が露出するまで第２層が平坦化される。第１層の研摩速度は第２層の研摩速度より低いため、第１層の露出部分より速く、第２層の大きな領域が除去される。従って、ＳＯＦ設計はウェーハ表面の均一性および平坦性を高めることができる。なぜならば、ＳＯＦ設計は、ＣＭＰ加工が、ウェーハ表面に沿って低い点よりも速く高い点を除去することを可能にするからである。
現行のＣＭＰ酸化物加工法（CMP oxide processes）によるＳＯＦウェーハの平坦化に付随する１つの問題は、或るマイクロ電子デバイスについては、得られるウェーハ表面が、依然として充分に均一には平坦化されないことである。例えば、慣用的なＣＭＰ法は、一般に、第１層の材料と第２層の材料との間の界面に2,000〜3,000Åの段差（step heights）をもつＳＯＦウェーハの仕上げ面を形成する。ＳＯＦウェーハの平坦化された表面は充分に均一にはならない。なぜならば、現行のＣＭＰ法は主として研摩パッドおよびスラリ中の砥粒の機械的摩削性（mechanical abrasiveness）に基づいており、従って、ウェーハの表面と研摩パッドの表面とが互いに平行でないときまたはスラリがウェーハの下で均一に分散されないときに、第１層の幾つかの領域が他の領域より前に露出されるされるであろう。
慣用的なＣＭＰ法によるＳＯＦウェーハの平坦化に付随する他の問題は、研摩パッドの均一性が低下し、除去速度がパッドの一領域から他領域にかけて大きく変化することである。第１層は硬いので、ウェーハ上の最初に露出した２成分領域がパッドの局部領域を摩削（abrade）し、これにより、パッドの局部領域に高除去速度をもたせるようになる。逆に、ウェーハ上の柔らかい第２層は、パッドの他の領域を「つるつる」にしてしまい、これにより、パッドのつるつる領域に低除去速度をもたせるようになる。かくして、慣用的なＳＯＦウェーハ平坦化技術は、研摩パッドの均一性に大きな開きを引き起こす。
慣用的なＣＭＰ法は、第１層の材料よりも高速で第２層の材料を化学的に除去する選択的スラリ（selective surries）を用いることによりＳＯＦウェーハ上の段差を低減させることを試みている。生産性を高めるため、慣用的なＣＭＰ法はまた、パッドとウェーハとの間の高い相対速度およびパッド−ウェーハ界面の高い温度を使用している。しかしながら、高温ではスラリの選択性が低下する。なぜならば、熱によってスラリ中の薬剤が第１層の材料と一層活発に反応するからである。従って、スラリが第２層に対して選択されたものであっても、仕上げ面は、第１層の最初に露出された領域に低い点を有するであろう。また、第１層の部分が露出されるため、研摩サイクル中に研摩パッドに不均一性が発生し、このため非露出領域に不均一研摩が生じる。
従って、（１）第１層の最初に露出された領域から除去される材料の量を減少させることができ、（２）材料を第２誘電体層から迅速に平坦化でき、（３）第１層の露出部分が研摩パッドに作用する効果および第２層の同時研摩効果を最少にできるＣＭＰ法の開発が望まれている。
発明の要約
本発明による半導体ウェーハの化学・機械的平坦化法では、ウェーハは、研摩パッドの平坦化面上の溶液層に当接させて配置される。ウェーハと研摩パッドとの間に実質的な連続溶液膜を形成すべく、パッドまたはウェーハの少なくとも一方は、制御された比較的低い速度で互いに移動される。プラテンの温度は、溶液の所望の温度を維持しかつ研摩パッドを剛化させるべく制御される。
本発明の一実施形態では、ウェーハは、平坦化面を備えた高スラリ搬送パッド上に配置され、平坦化面にはスラリ溶液を保持するための複数の凹みが形成されている。各凹みは平坦化面に孔を有し、該孔は平坦化面上に開領域を形成する。孔は、孔の開領域とパッド全体の平坦化面の面領域とが実質的に一定の比率をもつように、孔が互いに間隔を隔てて配置するのが好ましい。凹みにはスラリ溶液が充満され、ウェーハおよびパッドは選択性スラリの存在下で互いに移動されて凹みからスラリを吸引し、ウェーハの表面上の層を選択的に平坦化する。
【図面の簡単な説明】
第１図は、従来技術による慣用的な研摩パッド上のウェーハを示す概略平面図である。
第２図は、第１図のウェーハおよび研摩パッドを示す概略断面図である。
第３図は、本発明によるストップ・オン・フィーチャ半導体ウェーハの化学・機械的平坦化法を示すフローチャートである。
第４図は、本発明の方法により平坦化されたウェーハを示す断面図である。
第５Ａ図は、本発明の方法に使用される研摩パッドを示す平面図である。
第５Ｂ図は、第５Ａ図の研摩パッドを示す断面図である。
第６図は、本発明の方法に使用される他の研摩パッドを示す平面図である。
第７図は、本発明の方法に使用される他の研摩パッドを示す平面図である。
第８図は、本発明の方法に使用される他の研摩パッドを示す平面図である。
第９Ａ図は、或る時点で作動中の本発明の方法に使用される研摩パッドを示す概略断面図である。
第９Ｂ図は、次の時点で作動中の第９Ａ図の研摩パッドを示す概略断面図である。
発明の詳細な説明
本発明は、研摩停止層が露出された後でもＳＯＦウェーハの平坦化された表面の均一性を高めることができるＣＭＰ加工法である。本発明の一実施形態では、本発明の方法は、ＳＯＦ設計の第１層の最初に露出された領域から材料が平坦化されることを実質的に防止すると同時に、第２外側材料層から材料が平坦化されることを許容するのに非常に適している。本発明の重要な特徴は、ウェーハと研摩パッドとを比較的低い速度で移動させ、ウェーハとパッドとの間に実質的に連続的な溶液膜を維持してパッド−ウェーハ界面の温度を低下させることである。本発明の他の重要な特徴は、プラテン温度を制御して、溶液の温度を、溶液がＳＯＦウェーハの第２外側層に高度に選択的になる範囲内に維持することである。ウェーハとパッドとの間の実質的に連続的な液体膜は、ウェーハの全体に亘ってより均一な溶液分布を与え、これがパッド−ウェーハ界面の温度を低下させ、溶液中の薬剤がウェーハから材料をより選択的に除去することを可能にする。また、プラテン温度が低いと、パッド−ウェーハ界面の温度が低下され、これにより溶液の選択的除去特性が更に高められかつパッドが剛化される。
第１図は、従来技術の慣用的な研摩法により平坦化されているウェーハ３０を示す平面図である。研摩パッド１０は矢印Ｐで示す方向に約４０rpmで回転され、ウェーハ３０は矢印Ｒで示す方向に約１０〜３０rpmで回転される。また、ウェーハ３０は、該ウェーハ３０が回転する間に、研摩パッド１０を横切る方向に直線運動する。スラリ２０は、パイプ２１を通って研摩パッド１０の上面に放出される。ウェーハ３０は研摩パッド１０からスラリ２０を掻き取り、かくして、スラリ２０は、ウェーハ３０の外周の回りで進行方向前方縁３３に沿ってほぼ内側点３２から外側点３４まで延びているハイゾーン（high zone）２２に蓄積される傾向を有する。研摩パッド１０が進行方向後方縁３５に向かってウェーハ３０の下を進行するとき、ハイゾーン２２内の過剰のスラリ２０は、ウェーハ３０の中心から進行方向後方縁３５にかけてスラリを欠乏させる。従ってウェーハ３０には中心−縁部間の不均一スラリ分布が生じ、これがウェーハ表面の不均一性を低下させる。
第２図は、慣用的なＣＭＰ法により平坦化されているＳＯＦウェーハ３０を示す概略断面図である。ウェーハ３０は、その表面上に多数のフィーチャ３７を有している。フィーチャ３７およびウェーハ３０上には第１誘電体層４０が蒸着され、該第１誘電体層４０上には第２誘電体層４２が蒸着される。上記「発明の背景」の項で説明したように、第１誘電体層４０の研摩速度は第２誘電体層４２の研摩速度より低く、得られる誘電体層の平坦性を高める。ウェーハ３０は、第２誘電体層４２がスラリ２０に当接するようにして、研摩パッド１０に対面して配置される。第２図に最も良く示すように、スラリ２０のハイゾーン２２は進行方向前方縁３３に隣接する領域に沿って蓄積されるが、ローゾーン（low zone）２４は、ウェーハ３０のほぼ中心から進行方向後方縁３５にかけて、スラリ２０が実質的に欠乏している。従って、ウェーハ３０の全面に亘ってスラリが均一に分散されないので、得られる表面の機械的除去および化学的除去の両方とも不均一なものとなる。
第３図は、ＳＯＦ半導体ウェーハの化学・機械的平坦化法の一実施形態のステップを示す。この方法の第１ステップ１８０では、ウェーハを、研摩パッドの平坦化面上の溶液に当接させて配置する。溶液は、材料を砥粒によりウェーハから機械的に除去しかつエッチング剤および／または酸化剤により材料を化学的に除去する慣用的なＣＭＰスラリを使用できる。好ましい実施形態では、砥粒は、ＣｅＯ2のような酸化ケイ素に対して選択的な材料で作られる。溶液は、窒化ケイ素の下層から酸化ケイ素を選択的に除去するための活性剤としての水酸化アンモニウムを含有する溶液のような、砥粒を含まない無砥粒溶液でもよい。無砥粒溶液の場合には、研摩パッドに砥粒を含浸させ、パッドに研摩面を形成するのが好ましい。
本発明の方法の次に続くステップ１８２では、パッドとウェーハとを比較的低速で相対移動させ、ウェーハとパッドとの間に溶液の実質的な連続膜を形成する。一般に、直径２０〜２４インチのパッドが、約２５〜３５rpm（好ましくは、約３０rpm）の速度で回転される。ウェーハは、約１０〜３０rpm（好ましは、約１５rpm）の速度で回転される。パッドとウェーハとの間の相対速度は、溶液上でウェーハを水上飛行（hydroplane）させかつウェーハとパッドとの間に溶液の実質的な連続膜を形成するように制御される。特定の実施形態では、Rodel Corporation（Newark、デラウェア州）の製造に係る標準穿孔形Rodel IC-1000穿孔パッドがRodel ILD-1300スラリ（これもRodel Corporationの製造に係る）で覆われる。この実施形態でパッドとウェーハとの間に実質的な連続溶液膜を形成するためには、パッドは２５〜３５rpmで回転され、ウェーハは１０〜３０rpmで回転されるのが好ましく、またウェーハ押圧力は５psiが好ましい。
ウェーハからの材料の選択的除去を高めるため、ウェーハとパッドとの間の相対速度は、慣用的なＣＭＰ技術に比べて全体的に低い。相対速度が低いとウェーハ表面を摩耗する砥粒数が少ないため、ウェーハ材料の非選択的な機械的除去（non-selective mechanical removal）が低減される。また、相対速度が低いことにより、より均一な溶液膜がウェーハ表面を覆いかつパッド−ウェーハ界面の温度が低下するので、材料の化学的な選択的除去（chemically selective remo-val）が高められる。
本発明の方法の次に続くステップ１８４では、パッドの温度が制御され、ウェーハからの材料の選択的除去が更に高められる。パッド温度は、プラテンの温度を約８５〜１０５0F（好ましくは約８９〜９１0F）に維持することにより制御される。プラテンを約１１５0Fに加熱する慣用的なＣＭＰ法に比べ、本発明の方法ではプラテン温度がかなり低い。プラテン温度が低いほど、スラリ中の薬剤が材料と反応する速度が低下され、１つの材料層の選択的除去が更に高められる。
第４図を参照すると、第３図に関連して上述した方法により平坦化されるSOFウェーハ３０が示されている。パッドは２５〜３５rpmで回転し、プラテンは約８５〜１０５0Fに加熱される。スラリ２０は、ウェーハ３０上の第１誘電体層４０から材料を大きく除去することなく、第２誘電体層４２から材料を除去する。かくして、第２層４２が完全に平坦化される前に第１層４０の一部が露出される場合でも、ウェーハ３０が更に平坦化されるときに、第１層４０の露出部分から最少量の材料が除去される。
第３図および第４図に示す方法は、ＳＯＦウェーハ上に、より均一な表面を形成する。なぜならば、この方法はウェーハの機械的摩耗を低減させ、第２誘電体層４２の選択的除去を高めるからである。本発明は、パッドとウェーハとの間に薄い実質的な連続溶液膜を形成する相対速度でパッドとウェーハとを互いに移動させることにより、材料の機械的除去を低減させる。従って本発明は、低いパッド速度、低いパッド−ウェーハ界面温度および小さい摩耗作用によって、スラリ薬剤が第１誘電体層４０を多量に除去することなく第２誘電体層４２を活発に除去することを可能にするため、第２誘電体層４２の選択的除去を高めることができる。この結果、第３図に示す方法は、２００〜３００Åの段差をもつウェーハを製造できる。
また第３図および第４図に示す方法は、研摩パッドの表面が実質的に均一に劣化するので、ウェーハ上により好ましくは均一な平坦面を形成できる。パッドとウェーハとの間の実質的な連続溶液膜は、パッドとウェーハとの間の接触を低減させる。この結果、ウェーハ上の最初に露出される２成分領域がパッド上の局部領域を摩削することを防止する。従って、本発明によれば、パッドの全体に亘る研摩速度の空間分化（spatial differentiations）が大きく低減される。
本発明の方法は、ウェーハの全面に亘って溶液の搬送を高める研摩パッドを用いて実施するのが好ましい。溶液はＣＭＰスラリが好ましく、以後スラリについていうときは、砥粒を含有する（または含有しない）溶液を含むものとする。第５Ａ図および第５Ｂ図は、適当な高スラリ搬送研摩パッド１００を示し、該パッド１００は、本体１０１と、該本体１０１内に形成された多数の凹み１０２とを有している。本体１０１の上面は平坦化面１０６を形成しており、各凹み１０２は平坦化面１０６に孔１０４を有している。各孔１０４は開領域（円形孔の場合には、各孔１０４の直径「ｄ」により決定される）を有している。孔１０４は、平坦化面１０６の面領域に対する孔１０４の開領域の比がパッド１００の全面に亘って実質的に一定になるような均一パターンで互いに間隔を隔てている。例えば、領域１１０における面領域１０６に対する孔１０４の開領域の比は、他の領域１１２におけるこれらの比に実質的に等しい。
第６図〜第８図には、高スラリ搬送研摩パッドの他の実施形態が示されている。第６図は、凹み１０２を備えた研摩パッド２００を示し、凹み１０２は、パッド２００の全表面領域に亘って互いに等距離を隔てて配置された均一パターンに形成されている。第７図は、矩形孔３０４を備えた凹み３０２を有する他の研摩パッド３００を示し、第８図は、楕円孔４０４を備えた凹み４０２を有する他の研摩パッド４００を示す。好ましい実施形態では、第５Ａ図および第５Ｂ図に示すパッド１００、２００の孔１０４のような円形孔を備えたパッドが本発明の方法に使用される。
本発明の方法および高スラリ搬送パッドの作動および長所が、第９Ａ図および第９Ｂ図に最も良く示されている。第９Ａ図は、第１時点でパッド１００により研摩されているＳＯＦウェーハ３０を概略的に示すものである。パッド１００は２５〜３５rpmの速度でＰ方向に回転し、かつウェーハ３０は１０〜３０rpmの速度でＲ方向に回転して、ウェーハ３０を、実質的に連続的なスラリ膜上に載せる。一般に、パッド１００はウェーハ３０より非常に大きい半径を有し、従ってパッド１００の線速度はウェーハ３０の線速度より非常に大きい。
作動に際し、スラリ２０は、凹み１０２（ｊ）〜１０２（ｍ）で示すように、凹み１０２がウェーハ３０の下を通過する前に、凹み１０２を充満している。パッド１００とウェーハ３０との間の速度差により、パッドの平坦化面１０６に沿う低圧領域が形成され、この低圧領域が凹み１０２からスラリ２０を吸引する。かくして、ウェーハの進行方向前方縁３３が丁度通過したばかりの凹み102（j）および１０２（ｋ）は依然としてスラリ２０で充満されている。これに対し、凹み１０２（ｈ）は、平坦化面１０６上の低圧領域が凹み１０２（ｈ）から幾分かのスラリを吸引しているので、スラリ２０の下方レベル１０８により画定される空間１０９（ｈ）を有している。パッド１００がウェーハ３０の下で移動するとき、スラリは、これがウェーハ３０の進行方向後方縁３５を通過するまで、凹みから連続的に吸引される。従って、凹み１０２（ａ）では、スラリの下方レベル１０８は、その孔１０４（ａ）の直ぐ下に位置している。
第９Ｂ図は、凹み１０２（ｌ）が進行方向前方縁３３から進行方向後方縁３５まで移動した後の時点のパッド１００を示す。凹み１０２（ａ）と同様に、凹み１０２（ｌ）内のスラリは、該凹みから、第２誘電体層４２と平坦化面１０６との間の空間内に吸引されている。
孔１０４のサイズは、凹み１０２からスラリ２０を連続的に吸引すべく平坦化面１０６に充分大きな圧力差を発生させることができれば充分なほど小さくする。一実施形態では、円形孔は１〜３mmの間の直径を有するが、パッド１００とウェーハ３０との間の速度差に従って、他の孔サイズも本発明の範囲内にある。凹み１０２の深さおよび幅は、凹み１０２がウェーハ３０の進行方向後方縁３５を通過するまでは凹み１０２からスラリ２０が完全に排出されてしまわないようにする充分な体積のスラリ２０を保持できる大きさを有する。
第９Ａ図および第９Ｂ図に示すパッド１００のような高スラリ搬送パッドは、第２誘電体層４２に対して選択的なスラリを用いてＳＯＦウェーハを平坦化する本発明の方法に特に有効である。パッド１００は、ウェーハ３０とパッド１００との間に実質的な連続スラリ膜を形成する能力を高める。かくして、本発明の方法に使用すると、高スラリ搬送パッドは、第１誘電体層４０の最初の露出領域からの材料の除去を更に低減させる。
本発明は、スラリの選択性に基づいているため、平坦化面の均一性を大幅に高め、かつ機械的平坦化を最小にすると同時に化学的平坦化を最大にすることによりこのような選択性を高めるものである。スラリ溶液の選択性は、本発明の方法の次のような特徴、すなわち（１）パッドとウェーハとの間に実質的な連続スラリ膜を形成しかつパッド−ウェーハ界面の温度を低下させる低い相対速度でウェーハとパッドとを互いに移動させること、および（２）パッド−ウェーハ界面の温度を低下させるため、比較的低いプラテン温度を用いることにより高められる。スラリの選択性を更に高めるには、本発明の方法に高スラリ搬送パッドを用いるのが好ましい。従って本発明は、第１誘電体層の最初の露出領域から材料が除去されることを実質的に防止すると同時に、第２誘電体層からの材料の除去は依然として可能にする。
以上、例示の目的で本発明の特定の実施形態を説明したが、本発明の精神および範囲を逸脱することなく種々の変更を行ない得ることは理解されよう。従って、本発明は、請求の範囲の記載を除き制限されるものではない。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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