JPH07211676A - 半導体の研磨機、研磨台及び研磨方法 - Google Patents

半導体の研磨機、研磨台及び研磨方法

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JPH07211676A
JPH07211676A JP20678194A JP20678194A JPH07211676A JP H07211676 A JPH07211676 A JP H07211676A JP 20678194 A JP20678194 A JP 20678194A JP 20678194 A JP20678194 A JP 20678194A JP H07211676 A JPH07211676 A JP H07211676A
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wafer
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polishing surface
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Thomas G Debner
ジー．デブナー トーマス
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エル．オルムステッド デニス
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    • 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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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体ウェーハのエッジの望ましくない細片
化を阻止する。 【構成】 本発明は、研磨表面１９の部分１７及び１８
が除去された研磨表面１９を有する研磨台１４に関する
ものである。除去された領域１７及び１８は、研磨台１
４の外縁１５及び内縁１６の付近にある環状リングであ
る。非研磨表面１８及び１９は研磨表面１９から下方に
向けテーパー１７ａ及び１８ａを有している。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の分野】本発明は半導体材料に係り、そしてさら
に詳しくは、各半導体ウェーハを研磨するための研磨台
(polishing pad) 及び研磨方法に関する。
【０００２】
【発明の背景】各ウェーハの表面は、それらを、各デバ
イスがウェーハの表面に形成される色々な処理に対して
準備するために研磨される。研磨は、滑らかな表面を提
供し、そしてウェーハの表面を横切って一様な各デバイ
スを作るのに利用される色々な拡散及びマスキング処理
を妨げるでこぼこを除去する。研磨は、ウェーハ保持器
内の各開口内に幾つかの半導体ウェーハを設けそして研
磨台をその上に有する二つの研磨板の間に各ウェーハ及
び保持器を置くことにより達成される。そのウェーハ保
持器は研磨機の周囲を回り且つ回転させられ、研磨中そ
の各ウェーハの遊星運動を提供する。研磨台に対するそ
のウェーハの移動は微粒子の研磨スラリ(abrasive slur
ry) と共に使用されて所望の滑らかさを提供する。この
処理と出くわす一つの問題は、研磨に影響する色々な制
御可能な要素は制御され得るが、平らでない研磨が起こ
るということである。特に、非平坦さはウェーハのエッ
ジにおいて起こり、このウェーハエッジは、各中央部分
よりもより多くの研磨を受けて、「枕形状」のウェーハ
を結果として生ずる。これが、ウェーハのその中央から
その各エッジにかけての望ましくない先細化を提供す
る。
【０００３】
【発明の概要】本発明は、改定された研磨台及びその使
用方法を提供する。研磨台は、台(pad) の厚さを薄くす
ることで研磨表面の一部を除去した部分を有し、台の厚
みが薄くなっている非研磨部分を横切るウェーハ表面の
各部分がそのウェーハ表面の他の各部分程は研磨されな
いようになっている。研磨台と接触するウェーハ表面の
各経路は、予知可能で、従って、ウェーハ表面のどの部
分が最小の研磨を受けるかが分かる。台の表面の除去さ
れた各部分は、研磨がウェーハエッジの先細化を生じな
いように予め決定される。
【０００４】本発明の実施例においては、環状の円形の
台は、台の厚さを部分的に小さくすることによって研磨
表面が除去された２つのストリップを有し、一つのスト
リップは台の外縁の付近にあり、そしてもう一つのスト
リップは研磨台の内縁の付近にある。その台の周りの各
ウェーハの移動及びウェーハ保持器内の各ウェーハの回
転は、その各ウェーハのエッジが、各ウェーハの中央部
分よりもより頻繁に台の厚みが小さくされた部分上に置
かれるようにする。こうすることで、ウェーハの外側エ
ッジの表面をより少なく除去し、各ウェーハがリレグ状
の研磨表面の除去された部分を有しない台でもって研磨
されるとき生ずる非平坦さが生じないようにする。その
除去された各部分は、連続的なリング形状でもよいし、
研磨台に対しより多くの強度を付加する分割されたリン
グであってもよい。表面が除去されたストリップのエッ
ジにはテーパーがかけられ、ウェーハ保持器の歯の上で
引き裂かれたり、動かなくなったりしないようにされて
いる。
【０００５】本発明により提示される技術的な進歩は、
その各目的と同様、添付の各図面及び付属の各請求項に
て述べられる新規な特徴と関連して考慮されるとき、本
発明のより好ましい実施例の次の記述から明らかになる
であろう。
【０００６】
【実施例】図１は、半導体ウェーハ１０を例示してお
り、この半導体ウェーハ１０は、周辺部エッジ１２が平
らでない摩耗或いは先細化を示している。もしも完全な
研磨が達成されたならば、そのウェーハの表面は、本質
的には、符号１１にて示されるようにエッジまで平らで
あろう。
【０００７】図２は、本発明による研磨台の実施例を示
す。この形状においては、平らな平面状の研磨表面１９
を有する平らな平面状の台１４は、環状リングの形状で
あって、外側の外縁エッジ１５及び内側の内縁エッジ１
６を有する。台１４の厚みが部分的に小さくされて研磨
台表面が除去された二つのリング１７，１８が台１４の
中央領域に設けられている。厚さが小さい部分は非研磨
の弓形の溝あるいはチャンネルを中央領域に形成し、そ
れらはエッジ１５，１６の縁に沿って配置されている。
図２においては、各非研磨リング１７及び１８が研磨台
に対し強度を与えるように分割されている。しかしなが
ら、厚さの厚い研磨台を使用するなら連続的な非研磨リ
ングとしてもよい。
【０００８】図３は、研磨機の部分図の適所における研
磨台１４の上面図を例示する。台１４は、研磨板２６
（図４）上にある。研磨台１４上には、ウェーハ保持器
２０があり、このウェーハ保持器２０は、例示するよう
に、各開口２４内に４つのウェーハを保持する。ウェー
ハ保持器２０は、外側の歯車２１から成り立つ外側円周
を有する。歯車２１の各歯は研磨機上にて各歯車ピン２
２及び２３と互いに噛合している。研磨機が作動中であ
るとき、補助板２５及び研磨台１４は、矢印Ａにより示
すように、時計方向或いは反時計方向へ回転し得る。ピ
ン２２及び２３の各リングは異なる回転速度にて回転す
る。これらの回転運動は、ウェーハ保持器２０を、矢印
Ｂにより示されるように回転させ、そしてまた、矢印Ａ
により示される方向に研磨機の周りを移動させる。実際
には、そのウェーハは、それが研磨機上にて研磨表面１
９の周りをサイクロイド運動にて移動しながら、ウェー
ハ自身の軸の周りに回転させられる。ウェーハが回転す
るにつれて、その各ウェーハのエッジが、各矢印Ｃ及び
Ｄにて示されるように各非研磨ストリップ（リング）細
片１７及び１８上を移動する。研磨の処理中において
は、各ウェーハのエッジが非研磨ストリップを横切り、
各ウェーハエッジにおける研磨作用を制限し、従って、
その各ウェーハのエッジにてはウェーハ表面を多く除去
しないようにしている。これが、ウェーハエッジの先細
化或いは「枕化」を妨ぎ、そのウェーハ表面を平らに維
持する。
【０００９】図４は、研磨装置の部分の断面図を示す。
ウェーハ保持器２０は、下部の研磨板２６及び研磨台１
４ａと上部の研磨板２５及び上部の研磨台１４との間に
ある。二つのウェーハが示されている。非研磨ストリッ
プ１８はテーパーのある各縁１８ａと共に示されてお
り、非研磨ストリップ１７はテーパーのある各縁１７ａ
を有する。研磨−非研磨界面の縁におけるテーパーの目
的は、各エッジがウェーハ保持器２０の歯と台１４の間
で結合し、引き裂かれたり或いは動かなくなったりする
のをを保護することにある。
【００１０】ウェーハを通して全ての道をカットするこ
とよりも非研磨領域における研磨台の厚さを減少させる
ことは、ウェーハとウェーハ保持器をより多く支持する
形状を提供する。その非研磨領域は、必ずしも円形のセ
グメントでなくてもよいが、ウェーハ表面の予知可能な
選択的研磨を提供するであろう何らかの形状であっても
よい。
【００１１】本発明の研磨台を使用する例は、半導体ウ
ェーハの両側を研磨するための装置を使用してなされた
が、片面を研磨する研磨機もまた研磨台を使用して所望
の研磨を提供できる。
【００１２】以上の説明に関して更に以下の項を開示す
る。 （１）半導体ウェーハの各部分を選択的に研磨するため
の研磨台であって、環状の形状を有し、そして外縁と内
縁を有する研磨台、前記台の一つの側面上の研磨表面、
そして前記研磨表面上の非研磨表面の各領域を含む研磨
台。
【００１３】（２）第１項記載の研磨台であって、前記
非研磨領域が前記研磨表面内における連続的なリングの
形状である研磨台。 （３）第１項記載の研磨台であって、前記非研磨領域が
前記研磨表面内にて少なくとも二つのリングを含む研磨
台。
【００１４】（４）第１項記載の研磨台であって、前記
研磨表面における前記非研磨領域が二つの非連続的な環
状リングの形状である研磨台。 （５）第１項記載の研磨台であって、前記非研磨領域が
二つの領域を含み、一つが前記外縁の付近に該外縁に間
隔をおいて設けられ、そして一つが前記内縁の付近に該
内縁に間隔をおいて設けられた研磨台。
【００１５】（６）第５項記載の研磨台であって、前記
各非研磨領域が非連続的な環状リングである研磨台。 （７）第１項記載の研磨台であって、前記非研磨表面が
前記研磨表面の下へ凹所を設けられ、そして前記非研磨
表面が前記研磨表面から下方へテーパーを有する研磨
台。
【００１６】（８）半導体ウェーハの各部分を選択的に
研磨するための研磨台であって、環状の形状を有し、そ
して外縁と内縁を有する研磨台、前記台の一つの側面上
の研磨表面、そして前記研磨及び非研磨の各表面の間に
てテーパーのある領域を有してなる前記研磨表面上の非
研磨表面の凹所を設けられた各領域を含む研磨台。 （９）第８項記載の研磨台であって、前記非研磨領域が
前記研磨表面における連続的なリングの形状である研磨
台。
【００１７】（１０）第８項記載の研磨台であって、前
記非研磨領域が前記研磨表面内にて少なくとも二つのリ
ングを含む研磨台。 （１１）第８項記載の研磨台であって、前記研磨表面に
おける前記非研磨領域が二つの非連続的な環状リングの
形状である研磨台。
【００１８】（１２）第８項記載の研磨台であって、前
記非研磨領域が二つの領域を含み、一つが前記外縁の付
近に該外縁に間隔をおいて設けられ、そして一つが前記
内縁の付近に該内縁に間隔をおいて設けられた研磨台。 （１３）第１２項記載の研磨台であって、前記各非研磨
領域が非連続的な環状リングである研磨台。
【００１９】（１４）半導体ウェーハの表面を選択的に
研磨するための方法であって、半導体ウェーハを回転さ
せ、一方、研磨及び非研磨の各領域をその上に有する表
面をもつ研磨台の周りに前記ウェーハを移動させ、そし
て前記ウェーハ上の所定の各場所にて各非研磨領域に亘
り前記ウェーハを移動させて前記ウェーハ表面の各部分
の研磨を選択的に妨ぐ各ステップを含む方法。 （１５）各半導体ウェーハの表面の選択的な研磨のため
の研磨台を作る方法であって、研磨表面を有する研磨台
を形成し、そして前記研磨表面内に各非研磨領域を形成
する各ステップを含む方法。
【００２０】（１６）第１５項記載の方法であって、前
記研磨台に非研磨表面の環状の各リングを形成するステ
ップを含む方法。 （１７）第１５項記載の方法であって、前記研磨台の前
記表面に各非研磨表面の非連続的な各リングを形成する
ステップを含む方法。
【００２１】（１８）第１７項記載の方法において、前
記非研磨表面が前記研磨表面から凹所を設けられ、そし
てそれから前記研磨及び非研磨の各表面の間の界面が前
記研磨表面から前記非研磨表面に向けてテーパーを有す
る方法。
【００２２】（１９）中央部及び周囲エッジを有する半
導体ウェーハを研磨するための研磨台であって、外周
縁、内周縁、及び前記外内周縁の中間に位置してなる各
対向側面を有する与えられた厚さの中央領域を有する環
状リング部材、前記外内周縁の縁にそれぞれ位置し、前
記厚さにおいて第１及び第２の局部的な減少を与えるた
めに除去された前記研磨表面の第１及び第２の部分を除
き、乱されていない平らな平面の研磨表面を規定する前
記各側面の少なくとも一つを含み、厚さにおける前記第
１及び第２の減少が、前記研磨表面内にて各非研磨ブレ
ーク(break) を確立し、そして前記研磨表面の周りに十
分に支持された位置にてサイクロイド状に移動されるウ
ェーハの周囲エッジが、そのウェーハの中央部が前記各
ブレークと出くわすよりもより多く前記各ブレークと出
くわすように、前記各ブレークが必要な大きさにされそ
して形成されている研磨台。 （２０）第１９項記載の台であって、前記第１及び第２
の除去された部分が各開口を有し、該開口に向け外方へ
テーパーのかかったエッジを有する溝である台。
【００２３】（２１）第１９項記載の台であって、前記
第１及び第２の除去された部分が、前記外内周縁の縁に
それぞれ位置する第１及び第２のリング状に配置された
第１及び第２の弓形の溝である台。 （２２）第１９項記載の台であって、前記第１及び第２
の除去された部分が、前記外内周縁の縁にそれぞれ位置
する第１及び第２の分割されてなるリング状に配置され
た第１及び第２の複数の弓形の溝である台。
【００２４】（２３）第２２項記載の台であって、前記
第１及び第２の除去された部分が各開口を有し、該開口
に向け外方ヘテーパーのかかったエッジを有する各溝で
ある台。
【００２５】（２４）中央部及び周囲エッジを有する半
導体ウェーハを研磨するための研磨機及び研磨台との組
み合わせにおいて、前記研磨台が、外周縁、内周縁、及
び前記外内周縁の中間の平らな平面研磨表面を規定する
与えられた厚さの中央領域を含み、前記研磨表面が、前
記外内周縁の縁にそれぞれ位置する前記厚さにおいて第
１及び第２の局部的な減少を与えるために除去される前
記研磨表面の第１及び第２の部分を除き、乱されておら
ず、前記第１及び第２の減少が前記研磨表面内に各非研
磨ブレークを確立し、そして前記研磨機が、その中にウ
ェーハを取り付けるためのウェーハ保持器、及び前記取
り付けられたウェーハの周囲エッジが、同取り付けられ
たウェーハの中央部が前記各ブレークと出くわすよりも
より多く前記各ブレークと出くわすように、前記研磨台
との関連にて前記ウェーハ保持器を移動させて十分に支
持された位置にて前記研磨表面の周りに前記取り付けら
れたウェーハをサイクロイド状に移動させる手段を含む
組み合わせ。
【００２６】（２５）第２４項記載の組み合わせであっ
て、前記ウェーハ保持器が歯車の各歯から成り立つ外周
を有し、そして前記第１及び第２の除去された部分が前
記各歯と各溝との間の結合を防止するためにテーパーの
かかったエッジを有する各溝である組み合わせ。 （２６）第２４項記載の組み合わせであって、前記第１
及び第２の除去された部分が、前記外内周縁の縁にそれ
ぞれ位置する第１及び第２の分割されてなるリング状に
配置された第１及び第２の複数の弓形の溝である組み合
わせ。
【００２７】（２７）第２６項記載の組み合わせであっ
て、前記ウェーハ保持器が歯車の各歯から成り立つ外周
を有し、そして前記研磨台との関連にて前記ウェーハ保
持器を移動させるための前記手段が、前記歯車の各歯と
噛合しそして前記台の外周縁の外側に位置する各ピンの
第１リング、前記歯車の各歯と噛合しそして前記台の内
周縁の内側に位置する各ピンの第２リング、及び前記各
ピンの第１リングとの関連で前記各ピンの第２リングを
回転させるための手段を含む組み合わせ。 （２８）第２７項記載の組み合わせであって、前記各溝
が各開口を有し、該開口に向け外方へテーパーのかかっ
たエッジを有する組み合わせ。
【００２８】（２９）中央部及び周エッジを有する半導
体ウェーハを研磨するための方法であって、外周縁、内
周縁、及び前記外内周縁の中間に位置する各対向側面を
有する中央領域を有する平らな平面環状リング研磨台を
提供し、前記各側面の一つが、前記外内周縁の縁にてそ
れぞれ位置する第１及び第２の溝を有する研磨表面を規
定し、前記各溝が前記研磨表面内に各非研磨ブレークを
確立し、ウェーハ保持器上にウェーハを取り付け、そし
て前記取り付けられたウェーハの周囲エッジが、そのウ
ェーハの中央部が前記各溝と出くわすよりも多く前記各
溝と出くわすように、前記研磨台との関連にて前記ウェ
ーハ保持器を移動させて前記研磨表面の周りに前記取り
付けたウェーハをサイクロイド状に移動させる各ステッ
プを含む方法。
【００２９】（３０）第２９項記載の方法であって、前
記各溝がテーパーを有する溝であって、前記ウェーハ保
持器が歯車の各歯から成り立つ外周を有し、そして、前
記移動ステップが前記歯車の各歯を使用する前記研磨表
面に亘り前記ウェーハ保持器を回転させることを含む方
法。
【００３０】（３１）第３０項記載の方法であって、前
記各溝が、前記外内周縁の縁にそれぞれ位置する第１及
び第２の分割されてなるリング状に配置された第１及び
第２の複数の弓形の溝であり、そして前記移動ステップ
が、前記台の外周縁の外側及び前記台の内周縁の内側に
てそれぞれ位置する相対的に移動する各ピンの第１及び
第２のリングとの相互作用を介して前記歯車の各歯を駆
動することにより、前記ウェーハ保持器をそれ自身の周
り及び前記研磨台の中央の周りに回転させることを含む
方法。
【００３１】（３２）複数の前記ウェーハを研磨するた
めの第２９項記載の方法であって、前記第１研磨台と同
様に第２研磨台を提供し、第１及び第２の板上にそれぞ
れ前記第１及び第２の台を取り付ける各ステップをさら
に含み、前記取り付けステップにおいて、前記各ウェー
ハが前記ウェーハ保持器のそれぞれの開口内に取り付け
られそして前記ウェーハ保持器が前記各板上に取り付け
られた前記研磨台の前記各研磨表面の間に配置され、そ
して前記移動ステップにおいて、すべての取り付けられ
た各ウェーハの周エッジが、前記中央部が前記各溝と出
くわすよりも多く両研磨表面の前記各溝と出くわすよう
に、前記取り付けられた各ウェーハが前記各研磨表面の
周りをサイクロイド状にすべて移動される方法。
【００３２】（３３）本発明は、研磨表面１９の部分１
７及び１８が除去された研磨表面１９を有する研磨台１
４に関するものである。除去された領域１７及び１８
は、研磨台１４の外縁１５及び内縁１６の付近にある環
状リングである。非研磨表面１８及び１９は研磨表面１
９から下方に向けテーパー１７ａ及び１８ａさを有す
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】半導体ウェーハ上の先細にされた摩耗を示す図
である。
【図２】本発明の研磨台の一実施例を示す図である。
【図３】補助板及び表面の一部が除去された研磨台を有
するウェーハ研磨機の上面図である。
【図４】研磨するときのウェーハ研磨機の一部の断面図
である。
【符号の説明】
１０ 半導体ウェーハ １４ 研磨台 １５ 外縁 １６ 内縁 １９ 研磨表面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 トーマス ジー．デブナー アメリカ合衆国テキサス州ホーウェ，ボッ クス 929，ルート １ (72)発明者 デニス エル．オルムステッド アメリカ合衆国テキサス州シャーマン，キ ャリッジ イーステイツ 52

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 中央部及び周囲エッジを有する半導体ウ
    ェーハを研磨するための研磨台であって、 外周縁、内周縁、及び前記外内周縁の中間に位置してな
    る各対向側面を有する与えられた厚さの中央領域を有す
    る環状リング部材、 前記外内周縁の縁にそれぞれ位置し、前記厚さにおいて
    第１及び第２の局部的な減少を与えるために除去された
    前記研磨表面の第１及び第２の部分を除き、乱されてい
    ない平らな平面の研磨表面を規定する前記各側面の少な
    くとも一つを含み、 厚さにおける前記第１及び第２の減少が、前記研磨表面
    内にて各非研磨ブレーク(break) を確立し、そして前記
    研磨表面の周りに十分に支持された位置にてサイクロイ
    ド状に移動されるウェーハの周囲エッジが、そのウェー
    ハの中央部が前記各ブレークと出くわすよりもより多く
    前記各ブレークと出くわすように、前記各ブレークが必
    要な大きさにされそして形成されている研磨台。
  2. 【請求項２】 中央部及び周囲エッジを有する半導体ウ
    ェーハを研磨するための研磨機及び研磨台との組み合わ
    せにおいて、 前記研磨台が、外周縁、内周縁、及び前記外内周縁の中
    間の平らな平面研磨表面を規定する与えられた厚さの中
    央領域を含み、 前記研磨表面が、前記外内周縁の縁にそれぞれ位置する
    前記厚さにおいて第１及び第２の局部的な減少を与える
    ために除去される前記研磨表面の第１及び第２の部分を
    除き、乱されておらず、前記第１及び第２の減少が前記
    研磨表面内に各非研磨ブレークを確立し、そして前記研
    磨機が、その中にウェーハを取り付けるためのウェーハ
    保持器、及び前記取り付けられたウェーハの周囲エッジ
    が、同取り付けられたウェーハの中央部が前記各ブレー
    クと出くわすよりもより多く前記各ブレークと出くわす
    ように、前記研磨台との関連にて前記ウェーハ保持器を
    移動させて十分に支持された位置にて前記研磨表面の周
    りに前記取り付けられたウェーハをサイクロイド状に移
    動させる手段を含む組み合わせ。
  3. 【請求項３】 中央部及び周エッジを有する半導体ウェ
    ーハを研磨するための方法であって、 外周縁、内周縁、及び前記外内周縁の中間に位置する各
    対向側面を有する中央領域を有する平らな平面環状リン
    グ研磨台を提供し、前記各側面の一つが、前記外内周縁
    の縁にてそれぞれ位置する第１及び第２の溝を有する研
    磨表面を規定し、前記各溝が前記研磨表面内に各非研磨
    ブレークを確立し、 ウェーハ保持器上にウェーハを取り付け、そして前記取
    り付けられたウェーハの周囲エッジが、そのウェーハの
    中央部が前記各溝と出くわすよりも多く前記各溝と出く
    わすように、前記研磨台との関連にて前記ウェーハ保持
    器を移動させて前記研磨表面の周りに前記取り付けたウ
    ェーハをサイクロイド状に移動させる各ステップを含む
    方法。
JP20678194A 1993-08-31 1994-08-31 半導体の研磨機、研磨台及び研磨方法 Expired - Fee Related JP3561538B2 (ja)

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US08/114,532 US5394655A (en) 1993-08-31 1993-08-31 Semiconductor polishing pad
US114532 1993-08-31

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Publication Number Publication Date
JPH07211676A true JPH07211676A (ja) 1995-08-11
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