JP2000124173A

JP2000124173A - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JP2000124173A
Application number: JP29491198A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Kawamura; 喜雄河村; Souichi Katagiri; 創一片桐; Kan Yasui; 感安井; Akinari Kawai; 亮成河合; Masahiko Sato; 雅彦佐藤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-10-16
Filing date: 1998-10-16
Publication date: 2000-04-28

Abstract

(57)【要約】【課題】半導体基板上に形成された薄膜を研磨する
際、研磨面が平坦で且つ残膜の厚さむらが生じない半導
体装置の製造方法を提供する。【解決手段】半導体基板の基板表面上に形成された薄
膜の研磨に際し、前記基板表面が平坦な基板を用い、又
は平坦となるように矯正した後、研磨粉を含む砥石を用
いて研磨する。【効果】基板表面上に形成された薄膜に膜厚むらを生
じることなく、さらにパターンに対応した薄膜の凹部を
加工することなく、薄膜の凸部のみを平坦に加工できる
ので、高性能な半導体装置を高い歩留まりで製造し、安
価に提供できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板表面上
に形成された薄膜を砥石を用いて化学的機械研磨加工す
る半導体装置の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】集積度が２５６Ｍｂｉｔ以上のＤＲＡＭ
（ＤｙｎａｍｉｃＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅ
ｍｏｒｙ）等の高集積な半導体装置の製造工程では、最
小寸法が０．２μｍ以下の微細なパターンを形成するこ
とになる。光リソグラフィを用いてこのように微細なパ
ターンを高精度に形成するためには露光光の短波長化や
開口数の増大が必要となる。それに伴い、光リソグラフ
ィ工程で用いる縮小投影露光装置の許容焦点深度が浅く
なる。この工程において、基板表面に形成された薄膜上
の感光剤膜（ホトレジスト膜）に高い解像度で微細な回
路パターンを露光転写するためには、被露光面である感
光剤膜表面で０．３μｍ以下の平坦度が必要である。

【０００３】感光剤膜表面の平坦性を得る手法として、
特開平７−３１４２９８号公報には加熱により前記感光
剤膜が形成される下地となる絶縁膜を軟化させてリフロ
ーさせるリフロー平坦化法が開示されている。また、当
該絶縁膜の凸部を溶かして平坦化するエッチング法、さ
らに研磨粉を含むスラリーと研磨パッドを用いて化学的
機械的に当該絶縁膜を加工する化学的機械研磨加工（Ｃ
ＭＰ：ＣｈｅｍｉｃａｌＭｅｃｈａｎｉｃａｌＰｏ
ｌｉｓｈｉｎｇ）法が知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来のリ
フロー平坦化法やエッチング法では、段差部分を局所的
に平滑化できるものの、半導体基板の広い領域（直径３
０ｍｍ以上）にわたって露光装置の浅い焦点深度の許容
範囲を満たすほどの平坦度が得られないという問題があ
った。一方、従来の化学的機械研磨加工法はリフロー平
坦化法に比べて良い平坦性が得られる。しかしながら、
従来の化学的機械研磨加工法は基板表面上に形成された
薄膜面を柔軟な研磨布（例えば、ポリウレタンからなる
研磨パッドであり、縦弾性係数でいうと１０００ｋｇ／
ｃｍ²以下）に押し当てて基板表面を研磨する方法であ
るため、基板表面に数百μｍ以上の間隔で凹凸が存在す
ると当該凹凸に研磨布が倣ってしまう。半導体基板の表
面には数μｍ以下の凹凸が無数に存在するため当該半導
体基板表面を広い範囲に渡って高精度に平坦化すること
が困難であった。

【０００５】研磨部材への半導体基板の押しつけ力が大
きい程、すなわち加工面圧が高いほど、また、基板表面
の段差パターンの隣接する凸部の間隔が広いほど加工後
の基板表面の平坦性は悪化する。この現象を低減するた
め加工面圧を下げると、加工能率が低下して加工時間が
増大するという問題が生じる。

【０００６】研磨剤と研磨布とを用いる代わりに、研磨
砥粒を樹脂で固めた砥石を用いて基板表面を加工する技
術が特開平９−２３２２６０号に開示されている。砥石
は研磨布に比べて硬い（例えば、５０００ｋｇ／ｃｍ²
以上）ため、加工前の基板表面に凹凸が存在しても、加
工後の基板表面を平坦にすることができる。しかしなが
ら、砥石を用いると、新たに残膜の厚さが不均一となる
ことが判明した。残膜の厚さの不均一性は２つに分類さ
れる。第１は基板表面に同心円状に生じるものであり、
第２は基板表面に斑点状に生じるものである。発明者ら
が検討した結果、同心円状のものは基板の取り付け治具
を調整することにより低減できるが、斑点状のものは
０．１μｍ以下まで残膜の厚さむらを低減することが困
難であった。

【０００７】なお、加工中に半導体基板を遊星運動させ
て平坦性の加工むらを低減する加工方法が特開平７−１
３２８号に開示されている。

【０００８】また，真空吸着で半導体基板を保持して研
磨部材に押し付けた後、真空吸着を開放して研磨を行う
ことにより、平坦性の加工むらを低減する方法が特開平
５−２５１４１１号に開示されている。

【０００９】さらに、研磨屑を除去する複数の溝を有
し、曲げ剛性の高い研磨部材を用いて基板表面の半導体
装置の微細な凹凸構造の凹部を研磨せずに凸部のみを研
磨して平坦性を向上する方法が特開平７−３１４２９８
号に開示されている。

【００１０】また、研磨部材と半導体基板との間隙に研
磨材を十分に介在させることにより加工速度低下の低減
を狙って、研磨部材の外周を囲って研磨剤の懸濁液の液
溜まりを形成して加工する方法が特公平７−７７５５号
に記載されている。

【００１１】さらに、半導体基板を固定するチャック面
の曲率を任意に変化させることにより残膜厚さの同心円
状の不均一性を低減することを目的として半導体基板を
研磨する装置が特開平９−３８８５８号に記載されてい
る。

【００１２】また、研磨剤の懸濁液中の気泡除去のため
表面活性剤を添加して表面張力を低減したり脱気処理を
施した液体を固化手段とした冷凍チャックを用いて半導
体基板を凍結固定し、基板表面を砥石で研削する方法が
特開平９−００７９８６号に記載されている。

【００１３】さらに、半導体基板のチャックへの固定を
簡略化するため含水可能な吸着パッドに半導体基板を水
貼りにより吸着し、冷却固化させて、基板表面を研磨す
る方法が特開平９−１２３０５９号に記載されている。

【００１４】しかしながら、いずれの先行技術において
も残膜の厚さが斑点状に不均一となる問題やその対策に
関しては記載されていない。

【００１５】本発明の目的は、表面に起伏を有する半導
体基板上に形成された薄膜の凸部を砥粒を含む砥石を用
いて加工する際の当該薄膜の残膜の斑点状の厚さむらの
発生を低減あるいは防止することのできる半導体装置の
製造方法を提供することである。

【００１６】本発明の他の目的は、半導体基板表面に形
成された回路パターンの凸部分を平坦に加工し、凹部の
加工を低減或いは防止して研磨時間を低減し、スループ
ットを向上することのできる半導体装置の製造方法を提
供することである。

【００１７】また、本発明の他の目的は、半導体基板表
面に形成された薄膜の凸部分を平坦に加工し、凹部の加
工を低減あるいは防止し、かつ残膜の厚さむらの発生を
低減あるいは防止することのできる半導体装置の製造方
法を提供することである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明の一実施例によれ
ば、半導体基板の基板表面上に形成された薄膜を研磨す
る場合、前記基板表面が平坦な基板を用い、又は平坦と
なるように矯正した後、研磨粉を含む砥石を用いて研磨
することにより当該薄膜の斑点状の厚さむらの発生が低
減された半導体装置の製造方法が提供される。

【００１９】表面が平坦な、或いは平坦にされた該半導
体基板の研磨ホルダー（保持部材）への固定は、該基板
裏面と該半導体基板を保持する保持部材との非接触領域
に流動化した媒体を供給し、該媒体を固化させることに
より行うことができる。

【００２０】なお、基板表面を平坦にするということ
は、例えば、砥石表面の面粗さ曲線の山頂線と該基板表
面との距離が所定距離に保持された状態をいう。本発明
で述べた山頂線を説明するための部材の部分拡大した概
略断面図を図６に示す。なお、このようなデータは表面
粗さ計を用いることにより得ることができる。部材１０
０の表面の粗さ曲線１０１のうち最も突出した点を結ん
だ線を山頂線１０２、最も深い点を結んだ線を谷底線１
０３という。

【００２１】また、基板表面の矯正は、基板裏面側から
所望の箇所に局所的な力を加えることによりことにより
行うことができる。

【００２２】さらに、基板表面の矯正は、基板の表面側
から矯正用のジグ（矯正板）を押し当て、基板表面に形
成された薄膜の面粗さ曲線の山頂線と接触させることに
より行うことができる。

【００２３】半導体基板の基板表面形状が平坦になるよ
うに制御した後、基板裏面とホルダー（固定台）との非
接触領域を液状媒体を供給し、固化することにより該基
板を固定して化学的機械研磨加工するので、半導体基板
に化学的機械研磨加工時の砥石等の研磨手段からの反力
による基板表面の平坦度の劣化を生じない。そのため、
基板表面上に形成された薄膜に膜厚むらを生じることが
ない。すなわち、薄膜を有する基板表面と研磨板の面粗
さ曲線の山頂線との距離を一定の距離に保持して薄膜を
化学的機械研磨加工するので、半導体基板上の残膜の厚
さむらを生じることがない。これにより、特性が均一で
高性能な半導体装置を製造することができる。

【００２４】なお、発明者は、砥石（研磨板）を用いる
化学的機械研磨法による半導体装置の製造方法におい
て、斑点状で０．１μｍ以下の残膜の厚さむらが生じる
主要因が基板表面、すなわち、被加工物である薄膜の形
成された基板表面の平坦度の不良に起因することを実験
的に発見し検証した。すなわち、基板表面上に形成され
た薄膜の表面を研磨手段に押しつける加工方法では、薄
膜の表面の面粗さ曲線の山頂線が基準面となってしま
い、薄膜の底に存在する基板表面の数十ｎｍ以下の微小
な凹凸を平坦に矯正することができず、その状態で薄膜
の表面を研磨加工すると、薄膜の表面が平坦に加工され
た後には、基板表面の凹凸分だけ薄膜の膜厚が変動して
しまい、その結果残膜の厚さむらが生じることを見いだ
した。

【００２５】また、含水可能な吸着パッドは、半導体基
板を水貼りにより吸着する吸着パッドの表面形状が荷重
下の研磨加工に伴って経時変化、すなわち研磨中に基板
の動きに応じて吸着パッド表面の動的な剛性が変化する
ので長期間に渡って加工荷重を均一に維持することが困
難なことを見いだした。すなわち、吸着パッド表面の山
頂線を一定に保持することが極めて困難であった。

【００２６】本発明で述べる残膜の厚さむらとは、半導
体基板上に点在状に配列し形成されたパターンの同一段
差部分の残膜の厚さ、すなわち、薄膜の表面と基板表面
との距離のばらつきのことを言う。

【００２７】特に、研磨板の剛性が高くなると、すなわ
ち研磨手段の縦弾性係数が１０００ｋｇ／ｃｍ²以上に
大きくなると、数ミリ〜数十ミリの周期または単独で存
在する±５０ｎｍ以下の基板表面の凹凸の形状が、従来
の化学的機械研磨加工法では、加工後の残膜の厚さむら
として顕著に現われることを見いだした。

【００２８】この残膜の厚さむらは剛性の高い砥石で化
学的機械研磨方法を用いる際の特有の現象であることが
判明し、半導体装置を製造する際に高精度化を図る上で
の障害となることが解った。その結果、基板表面形状の
影響を無くし、極めて高精度に半導体装置を製造する製
造方法の開発が必要とされた。本発明は、上記知見に基
づいて成されたものである。

【００２９】

【発明の実施の形態】（実施例１）以下、本発明の一実
施例を図を用いて説明する。なお、それぞれ図中におい
て、同一の機能の部分には同一の番号を付した。

【００３０】図１は本発明の一実施例の半導体装置の製
造方法を示す概略断面図である。

【００３１】図１（ａ）は半導体基板の化学的機械研磨
加工前の状態、図１（ｂ）はホルダー（本ホルダーは移
動手段に接続されている）に装着された半導体基板の加
工開始直前の状態、図１（ｃ）はホルダーに装着された
半導体基板の加工開始直後の状態、図１（ｄ）はホルダ
ーに装着された半導体基板の加工終了時の状態、図１
（ｅ）はホルダーから取り外した半導体基板の加工後の
状態を示す一例である。

【００３２】図１（ａ）に示すように、半導体基板１は
基板表面２上に半導体装置の機能要素の一部を形成した
複数のパターン３と、これらのパターン３およびパター
ン３の存在しない基板表面２の領域を覆う薄膜４とで主
に構成される。このような薄膜を有する半導体基板は、
通常、１００ｎｍ程度の小さな起伏や１０μｍ〜２００
μｍ程度の大きな反りを有している。また、パターン３
の配列間隔の大きさに応じて薄膜４の表面形状は、起伏
５が存在する。

【００３３】図１（ｂ）は、薄膜４を有する半導体基板
１の基板裏面８を移動手段７に設けた固定手段６で保持
し、基板表面２の形状を平坦に矯正した状態を示す。ホ
ルダー（固定手段）６としては、基板表面２の形状を平
坦に矯正可能なように、基板表面との接触支持部分を局
所的に押したり引いたりする動作の可能な構造が望まし
く、特願平９−３２２５４４号に記載されている半導体
基板の固定台の構造の応用が考えられる。

【００３４】図１（ｃ）は移動手段７と研磨板１０とを
図示していない純水を図示しない供給手段（例えば定量
供給ポンプと配管系）を介して供給し、研磨板１０と薄
膜４の間に介在させて化学的機械研磨加工を開始した直
後の状態を示す。なお、純水の代わりに、砥粒や分散剤
を含むスラリ液を用いることにより研磨速度を速めるこ
とができるが、砥粒の凝集を防止するための撹拌装置等
が必要になる。

【００３５】固定手段６に保持した半導体基板の加工時
の摩擦力による横ズレや脱落を防止するため、半導体基
板の外形と略同一の内周形状を有するガイド部材９（リ
テーナ）を備えている。

【００３６】なお、ガイド部材９と研磨板１０とを所定
荷重で押しつけ互いに接触させることにより、移動手段
７の研磨板１０に対する姿勢を常に一定に保持すること
を容易にしかも高精度に行なうことが可能である。その
結果、固定手段６に装着した半導体基板１の研磨板１０
に対する姿勢の矯正が容易になるという利点もある。

【００３７】図１（ｄ）は移動手段７により半導体基板
１と研磨板１０とを相対的に制御し運動させて行なう薄
膜４の化学的機械研磨加工の加工終了直前の状態を示
す。薄膜表面が研磨板１０により半導体基板の全領域に
おいて平坦に加工されており、加工初期に存在した薄膜
表面の起伏が無くなり平坦になっている。

【００３８】図１（ｂ）で示すように加工開始前に基板
表面２が平坦に矯正されているので、図１（ｄ）で示す
ように薄膜表面が平坦に加工された加工終了時には、半
導体基板全域に渡って配列点在しているパターンの反復
した配列のそれぞれの対応する位置における薄膜の表面
と基板表面との距離は半導体基板全域に渡って０．１μ
ｍ以下の所望の範囲内に納めることができる。±５０ｎ
ｍ以下にすることも可能である。すなわち、残膜の厚さ
むらの発生を低減あるいは防止することができる。

【００３９】図１（ｅ）は化学的機械研磨加工を終え、
固定手段６から取り外された半導体基板の状態である。
基板表面を平坦に矯正していた基板裏面への固定力が解
放されるため、基板表面２の平坦度は低下し、基板表面
上を覆っている薄膜の表面形状もその変化に対応した平
坦度に低下するものの、薄膜の表面と基板表面２との距
離は変わらないため残膜の厚さむらは生じない。

【００４０】なお、研磨板１０は適度な硬度の微細な研
磨砥粒を分散させた固定砥粒盤の砥石であり、研磨板の
縦弾性係数は３０００ｋｇ／ｃｍ²（２９４Ｍｐａ）以
上の値にするのが望ましいことが発明者により明らかに
なった。

【００４１】参考例として、図２と図３に従来技術の一
例の概略断面図を示し、本発明との違いを述べる。

【００４２】被研磨基板を図２（ａ）に示す。この基板
の構造は実施例１と同様である。

【００４３】図２（ｂ）は薄膜４を基板表面２に有する
半導体基板１の基板裏面１８を、移動手段７に設けたホ
ルダー（固定手段）１６で保持した状態を示す。固定手
段１６は柔軟で含水可能な弾性体で構成されており、容
易に伸縮可能な構造体であり、基板裏面１８の凹凸形状
に追従して半導体基板を保持できる。基板裏面１８を水
の表面張力を利用して水貼りして保持できる。

【００４４】図２（ｃ）は移動手段７とポリウレタンか
らなる研磨布２０とを図示していない純水または砥粒や
分散剤を純水に調合したスラリ液を、図示しない供給手
段経由で供給し、研磨布２０と薄膜４の間に介在させて
化学的機械研磨加工を開始した直後の状態を示す。固定
手段１６で保持した半導体基板の横ズレや脱落を防止す
るため、半導体基板の外形と略同一の内周形状を有する
ガイド部材９（リテーナ）を備えている。

【００４５】図２（ｄ）は移動手段により半導体基板と
研磨板２０との相対的な加工運動を制御して薄膜を化学
的機械研磨し、その加工終了直前の状態を示す。研磨布
２０は柔軟な硬度の弾性体である。研磨布の縦弾性係数
は１０００ｋｇ／ｃｍ²（９８Ｍｐａ）以下の値が薄膜
表面のうねりに追従し易い点から広く用いられていた。
しかし、研磨布の表面形状が半導体基板上のパターン凹
部の形状にも追従して加工してしまう。従って、加工時
間の経過につれ薄膜の平均的な厚さの値は小さくなるも
ののパターン凹部が加工されてしまうので、平坦化性能
が良くないと言う問題が生じる。

【００４６】図２（ｅ）は化学的機械研磨加工を終え固
定手段１６から取り外した薄膜付きの半導体基板の断面
概略図である。基板裏面を保持する手段が柔軟であり、
さらに、研磨手段も柔軟であるため、薄膜表面は凸部の
みならず凹部も半導体基板全域で研磨されてしまう。そ
のため、薄膜の表面と基板表面との距離、すなわち、残
膜の厚さが半導体基板全域に渡って不均一となり、残膜
の厚さむらが生じる。

【００４７】図３は従来技術の第２の参考例として、研
磨手段に縦弾性係数が大きい硬い砥石を用いた場合の一
例の断面概略図である。

【００４８】被研磨基板を図３（ａ）に示す。この基板
の構造は実施例１と同様である。

【００４９】図３（ｂ）は薄膜４を基板表面２に有する
半導体基板１の基板裏面１８を移動手段７に設けたホル
ダー（固定手段）１６で保持した状態を示す。固定手段
１６は柔軟で含水可能な弾性体で構成されており容易に
伸縮可能な構造体であり、水貼りにより基板裏面の凹凸
の形状に追従して半導体基板を保持する。

【００５０】図３（ｃ）は移動手段７と研磨板３０とを
図示していない純水または砥粒や分散剤を純水に調合し
たスラリ液を図示しない供給手段経由で供給し、研磨板
３０と薄膜４の間に介在させて化学的機械研磨加工を開
始した直後の状態を示す。固定手段１６に保持した半導
体基板の横ズレや脱落を防止するため、半導体基板の外
形と略同一の内周形状を有するガイド部材９（リテー
ナ）を備えている。研磨板３０の剛性が高くかつ平坦で
あるため薄膜の表面の突出した部分が選択的に早く研磨
加工でき、薄膜の凹部の加工の進行が少ない。

【００５１】図３（ｄ）は移動手段７により半導体基板
と研磨板との相対的な加工運動を制御して薄膜を化学的
機械研磨し、加工終了直前の状態を示す。研磨板３０は
縦弾性係数１００００ｋｇ／ｃｍ²（９８０Ｍｐａ）以
上と剛性が高く平坦な砥石である。従って、薄膜表面の
凸部のみ選択的に加工されるため、平坦な薄膜表面が形
成される。

【００５２】図３（ｅ）は化学的機械研磨加工を終え固
定手段１６から取り外した薄膜付きの半導体基板であ
る。基板裏面を保持する手段が柔軟であるため、薄膜表
面が平坦に加工されているにも係わらず、薄膜表面と基
板表面との距離、すなわち、残膜の厚さが半導体基板全
域に渡って不均一となる領域が発生し、残膜の厚さむら
が生じる。

【００５３】以上図１で述べてきたように、本発明は薄
膜を有する基板表面の形状を、砥石表面の山頂線との距
離が一定となるように矯正して研磨加工するため、残膜
の厚さむらを解消することができる。なお、この距離は
０．１μｍ〜１０μｍの範囲内であれば実用上問題な
い。

【００５４】（実施例２）以下、本発明の別の実施例を
説明する。

【００５５】図４は本発明の第２の実施例の半導体装置
の製造方法を示す概略断面図である。

【００５６】被研磨基板を図４（ａ）に示す。この基板
の構造は実施例１と同様である。

【００５７】図４（ｂ）は、薄膜４を有する半導体基板
１の基板裏面３８を移動手段７に設けた固定手段３６で
保持した状態を示す。固定手段３６は突起部３５が数ｍ
ｍ以下の間隔で複数配列され、それぞれの突起部の先端
部分がほぼ平坦面をなす構造である。突起部の先端部分
は一辺が０．２ｍｍ以下の略矩形または直径０．２ｍｍ
以下の略円形をなしている。突起部３５の先端部分を基
板裏面に接触させることで形成される領域、すなわち、
突起部の周辺と基板裏面と囲まれた領域３９は配管系３
７につながった弁３１と吸引排気手段３３で吸引排気可
能な構造である。領域３９の吸引圧力を制御して、基板
裏面３８を吸引して突起部３５に接触保持して、研磨手
段３０上へ移動する。吸引力はゲージ圧で−２００ｍｍ
Ｈｇ以下であれば良い。

【００５８】図４（ｃ）は、固定手段３６に吸引固定し
た基板表面上に形成された薄膜を平坦な研磨手段３０の
表面に軽く押し当て接触させて、弁３１を切り換えて領
域３９の吸引圧力を解放し、固定手段３６と研磨手段３
０とで半導体基板１を挟んだ状態である。

【００５９】図４（ｄ）は、固定手段３６と基板裏面３
８とで囲まれた領域３９に供給手段３４から弁３２と配
管系３７を経由し、液体を供給して充満させ圧力を制御
して、基板表面上の薄膜面の山頂線と研磨手段の表面の
山頂線とを接触させ、基板裏面３８と突起部３５の先端
部分との隙間や領域３９を充満させた液体の温度を、弁
４４と循環系４６を経た液温制御手段４５で固定台の温
度を制御して、液体を固化させた後、所定の荷重を加え
て砥石３０によって薄膜４を研磨加工開始した直後の状
態である。基板裏面３８に液体を供給する圧力を制御す
ることにより、薄膜の表面を基準面として基板表面２を
平坦に矯正した状態で基板裏面全域を固化した媒体で固
定できる。その結果、基板裏面の凹凸形状や面粗さに依
存せずに基板表面２の微小な凹凸形状を矯正することが
できる。しかも、基板表面２の形状を矯正した状態のま
ま基板裏面３８と固定手段３６との間の空間領域３９を
固体化して保持するので、薄膜の表面に加工荷重が加わ
っても半導体基板を変形させずに研磨加工できる。な
お、空間領域３９は全て固化することが望ましい。

【００６０】図４（ｅ）は、基板表面上の薄膜の研磨加
工終了直前の状態を示す図であり、薄膜４の表面が砥石
３０の表面に倣って平坦に加工されている。

【００６１】図４（ｆ）は化学的機械研磨加工を終え固
定手段３６と基板裏面との間の領域３９で固化していた
媒体を、温度制御手段４５で固定手段（固定台）３６の
温度を制御して液化させ、必要に応じて配管系３７と弁
３１を経て、吸引排気手段３３で除去して、配管系３７
と弁３２を経て、供給手段３４から純水または空気や窒
素ガス等の気体を供給して、脱却させた半導体基板の状
態である。基板表面２の形状を平坦に矯正していた基板
裏面への固定力が解放されたため、基板表面２の平坦度
は低下し、基板表面上を覆っている薄膜表面もその変化
に対応した平坦度に低下しているものの、薄膜表面と基
板表面との距離は変わらず、残膜の厚さむらは許容範囲
まで低減される。なお、媒体の温度の制御方法とし
ては、温度制御した冷媒を温度制御手段経由で循環させ
る方法や、固定台にヒータを設けて温度制御する方法、
さらには、ペルチェ素子を内蔵させ電気的に加熱や冷却
を行なう方法等が応用できる。

【００６２】また、実施例１や２において、基板の表面
側と裏面側の平行度が高いほど表面側の平坦度を容易に
調整できる。

【００６３】（実施例３）図５は本発明の第３の一実施
例の半導体装置の製造方法を示す概略断面図である。特
に、半導体基板上の薄膜の山頂線が平坦面を成している
場合に適用するのが好ましい化学的機械研磨加工方法の
一実施例である。

【００６４】被研磨基板を図５（ａ）に示す。この基板
の構造は実施例１と同様である。

【００６５】図５（ｂ）は、加工前の半導体基板が第２
の固定手段４０に装着された状態である。第２の固定手
段４０は、配列間隔が２ｍｍ以下の複数の突起部４１を
有し、その突起部の先端部分４２は有効面積が約０．０
５ｍｍ²以下で、それぞれの面粗さの山頂線が全て同一
の平坦面を成し、薄膜４と固定台とで挾まれる領域４３
を配管系４７を経由して図示していない排気手段で負圧
にして吸引し、基板表面上の薄膜の表面の山頂線と先端
部分の山頂線とが接するように吸引圧力を制御可能な構
造である。

【００６６】なお、第２の固定手段として、本願と同一
出願人からの特願平９−３２２５４４号に示したような
吸着台を用いることができる。第２の固定手段を用いる
ことにより、被加工面である薄膜の表面の凸部の包絡面
を平坦な基準面とすることができ、その結果、薄膜の下
層にある基板表面２の形状を平坦に矯正することが容易
にできる。

【００６７】図５（ｃ）は、第２の固定手段４０を用い
て、基板表面２が平坦に矯正された基板裏面３８に移動
手段７に設けた固定手段２６を近接させ固定した状態で
ある。基板裏面３８に近接する固定手段２６の面は略平
坦な形状であれば良い。固定手段２６と基板裏面３８と
が近接して形成する非接触な領域３９に固化可能な液状
の媒体を供給し、図示していない温度制御手段により図
４（ｃ）の場合の一実施例と同様に液状の媒体を固化さ
せて、半導体基板１を固定手段２６に対して固定するこ
とができる。半導体基板１を固定手段２６に固定した後
に、第２の固定手段４０を薄膜の表面から離脱させる
と、基板表面２の凹凸形状が平坦な状態で半導体基板が
固定台２６に保持される。なお、半導体基板１が予め固
定手段４０で矯正されているので、固定手段２６と基板
表面３８とは接触せずに適度な隙間が存在していても良
い。従って、液状の媒体がその隙間に供給できれば良い
ので、特突起部の無い略平坦な金属板やセラミックス板
に液状の媒体の噴出孔とそれに繋がる配管系とを設けた
構造も可能である。当該隙間は媒体により充満されるこ
とが望ましい。

【００６８】図５（ｄ）は、固定台２６に基板表面２の
形状が平坦な状態で保持された基板表面２上の薄膜４を
表面の平坦な砥石２０に所定の荷重で押しつけ、図示し
ていない加工液または純水を薄膜４と砥石２０との間に
介在させて、化学的機械研磨加工を開始した直後の状態
である。

【００６９】図５（ｅ）は、基板表面上の薄膜４の化学
的機械研磨加工終了時の状態である。砥石２０により薄
膜４の表面が平坦に加工されている。

【００７０】図５（ｆ）は化学的機械研磨加工を終え固
定手段２６と基板裏面３８との間の領域３９で固化して
いる媒体の温度を、図示してない温度制御手段で図４
（ｆ）の場合の一実施例と同様に制御して液化させ、脱
却した半導体基板の状態である。基板表面２を平坦に矯
正していた基板裏面への固定力が解放されたため、基板
表面２の平坦度は低下し、基板表面上を覆っている薄膜
の表面もその変化に対応した平坦度に低下するものの、
薄膜表面と基板表面との距離は変わらず、０．１μｍ以
下の範囲内に残膜の厚さむらを低減することができる。

【００７１】なお、半導体基板と固定台の隙間である領
域３９に侵入させた液状の媒体は、その表面張力で領域
３９に滞留し、余分なものが隙間外へ流出するので、特
別なシール構造は不要であるが、必要に応じて柔軟なゴ
ム材等の弾性体を用いたシール機構を設けることも可能
である。

【００７２】（実施例４）図７は、本発明の第４の実施
例を示す断面の部分拡大概略図である。特に半導体基板
の表と裏の両面の平坦度が不十分な場合に適用するのが
好ましい化学的機械研磨加工方法の一実施例である。

【００７３】図７（ａ）は、半導体基板の断面図であ
る。半導体基板５１の中央部を切断線５９で省略し、そ
の左右に基板表面５２と基板裏面５３とを示した。基板
表面５２の面粗さは基板裏面５３の面粗さに比べて小さ
いものの、数ｍｍオーダ間隔で数〜数十ｎｍ台の凹凸形
状を成している。

【００７４】図７（ｂ）は、それぞれ複数の突起部を有
し、それぞれの突起部の先端部分が略平坦面をなす第１
の固定台６０と第２の固定台７０とで基板表面と基板裏
面とを挟み、固定台７０の突起部と基板裏面５３との非
接触の領域７２に固化可能な液状の媒体を供給し、実施
例２と同様の温度制御手段（図示せず）で液状の媒体の
温度を制御して固化させた状態である。

【００７５】図７（ｃ）は、固定台７０に対し基板裏面
５３を固定した状態で、表面５２を押さえていた固定台
６０を退避させた状態である。

【００７６】図７（ｄ）は、固定台７０に対し基板裏面
５３を固定した状態で、基板表面を微小な溝８１を有す
る砥石８０で研磨加工し、平坦な基板表面５４を形成し
ている状態を示す。

【００７７】図７（ｅ）は、基板表面５４を加工した
後、砥石を退避させて、基板表面５４を洗浄した後、固
定台６０を近接させた状態を示す。

【００７８】図７（ｆ）は、固定台６０と基板表面５４
との接触していない空間の領域６１に固化可能な液状の
第２の媒体を供給し、実施例２と同様の温度制御手段
（図示せず）で第２の液状の媒体の温度を制御して固化
させた状態である。

【００７９】図７（ｇ）は、固定台７０側の固化した媒
体の温度を制御し流動化させて除去し、半導体基板を固
定台７０から固定台６０に持ち換えた状態である。例え
ば、第１の媒体を１８℃以上で固化するものとし、第２
の媒体を２０℃以下で固化するものとすれば、図７
（ｂ）〜図７（ｅ）では固定台を２０℃以上に保ち、図
７（ｇ）では２０℃から１８℃以下に温度を下げて保
つ。図７（ｆ）では２０℃から１８℃に温度を遷移させ
る。なお、領域７２に供給する第１の媒体と領域６１に
供給する第２の媒体として、それぞれ固化温度を数度以
上異ならせた成分の媒体を用いることにより、一方の媒
体を固化した状態で他方の媒体を液化することができ
る。これにより、半導体基板の一方の面の境界を固化固
定した状態で半導体基板の他方の面の境界を液化し半導
体基板を固定台７０から離脱可能となり、固定台間で半
導体基板５１を持ち換える操作が容易になる。両者の媒
体の固化する温度が互いに近接ないしは同一な場合に
は、各領域を局所的に加熱冷却して半導体基板５１を介
して表裏で温度勾配を形成するように温度制御すること
ができる。これにより少なくとも半導体基板の片面が常
に固定されているので、半導体基板を矯正したままその
平坦度を崩さずに持ち換える操作を行なうことが可能で
ある。

【００８０】図７（ｈ）は、固定台６０に対し基板表面
５４を固定した状態で、基板裏面５３を微小な溝８６を
有する砥石８５で研磨加工している状態を示す。

【００８１】図７（ｉ）は、基板裏面を加工し、平坦な
基板裏面５５を形成した後、砥石を退避させて、裏面５
５を洗浄した後、固定台６０から離脱した半導体基板を
示す。半導体基板５１の基板表面５４と基板裏面５５と
両面が平坦に加工されている。

【００８２】図７（ｊ）は、基板表面５４上にアルミ等
の金属配線９０と下地カバー膜としてのＳｉＯ₂等の酸
化膜９１のパターンが形成され、その上に有機ＳＯＧ膜
９２が塗布されている状態の一例である。有機ＳＯＧ膜
９２の表面９３は基板表面上のパターン９０や９１等の
形状に応じて起伏が存在する。

【００８３】図７（ｋ）は半導体基板５１を固定台６０
と固定台７０とで挟み、基板表面５４を平坦に矯正した
状態を示す。図７（ｉ）で示したように基板表面５４と
基板裏面５５とが平坦面であるため、半導体基板５１の
基板裏面５５を平坦な包絡面を形成する突起部７１を有
する固定台７０に所定荷重で押しつけるか、固定台７０
に吸着することで、基板表面５４を平坦に保持すること
が容易に行なえる。すなわち、図７（ｉ）で示したよう
な半導体基板５１を用いた場合には基板裏面５５を基準
面として基板表面を平坦に保持できるという本発明の特
長がある。

【００８４】図７（ｌ）は、基板裏面５５と固定台７０
との互いに非接触な領域７２に、温度により液化や固化
する液状の媒体を供給して充満させ、実施例２と同様の
温度制御手段（図示せず）を用いて液状の媒体の温度を
制御して固化して半導体基板５１を固定した状態を示し
ている。

【００８５】図７（ｍ）は、固定台７０に半導体基板を
固定した後、固定台６０を退避させ、固定保持した基板
表面５４上に塗布した有機ＳＯＧ膜９２の表面を、微小
な溝８６を有する砥石８８で研磨加工している状態を示
す。

【００８６】図７（ｎ）は、有機ＳＯＧ膜９２の表面を
加工した後、砥石を退避させて、洗浄した後、固定台７
０から離脱した半導体基板を示す。半導体基板５１の表
面５４と加工後の有機ＳＯＧ膜９２の表面９５との距離
が半導体基板全域に渡って一定で残膜の厚さむらを０．
１μｍ以下まで低減することができた。

【００８７】なお、平坦性の精度は多少劣るが、基板表
面側のみを平坦化した基板を用いることもできる。ま
た、本実施例では基板を固定台６０と固定台７０で挟み
込んでから基板裏面側を保持して表面側を研磨している
が、固定台６０を使わず固定台７０だけを用いて基板を
保持し、基板表面を研磨することもできる。

【００８８】（実施例５）図１７は両面鏡面基板のよう
に半導体基板５１の基板表面５４と基板裏面５５とがそ
れぞれ平坦な場合の化学的研磨加工方法の第５の実施例
を示す。

【００８９】図１７（ａ）で示すような半導体基板５１
の基板表面５４と基板裏面５５とがそれぞれ平坦な場合
の半導体基板５１を用いる場合には基板裏面５５を基準
面として基板表面を平坦に保持できる。

【００９０】図１７（ｂ）は、基板表面５４上にアルミ
等の金属配線９０と下地カバー膜としてのＳｉＯ₂等の
酸化膜９１のパターンが形成され、その上に有機ＳＯＧ
膜９２が塗布されている状態の一例である。有機ＳＯＧ
膜９２の表面９３は基板表面上のパターン９０や９１等
の形状に応じて起伏が存在する。

【００９１】図１７（ｃ）は半導体基板５１を固定台６
０と固定台７０とで挟み、基板表面５４を平坦に矯正し
た状態を示す。基板表面５４と基板裏面５５とが平坦面
であるため、平坦な包絡面を形成する突起部７１を有す
る固定台７０に所定荷重で押しつけるか、固定台７０に
吸引することで、基板表面５４を平坦に保持することが
容易に行なえる。

【００９２】図１７（ｄ）は、基板裏面５５と固定台７
０との互いに非接触な領域７２に、温度により液化や固
化する液状の媒体を供給して充満させ、実施例２と同様
の温度制御手段（図示せず）を用いて液状の媒体の温度
を制御して固化して半導体基板５１を固定した状態を示
している。

【００９３】図１７（ｅ）は、固定台７０に半導体基板
を固定した後、固定台６０を退避させ、固定保持した基
板表面５４上に塗布した有機ＳＯＧ膜９２の表面を、微
小な溝８６を有する砥石８８で研磨加工している状態を
示す。

【００９４】図１７（ｆ）は、有機ＳＯＧ膜９２の表面
を加工した後、砥石を退避させて、洗浄した後、固定台
７０から離脱した半導体基板を示す。半導体基板５１の
表面５４と加工後の有機ＳＯＧ膜９２の表面９５との距
離が半導体基板全域に渡って一定で、残膜の厚さむらが
０．１μｍ以下の平坦面が得られた。

【００９５】上記実施例１〜５で示したように、基板裏
面を支持している固定台と基板裏面との非接触な隙間を
媒体でふさぎ固化することにより接触面積が増大する。
これにより、化学的機械研磨加工時の加工面に生じる反
力による半導体基板の不規則な変形を防止でき、加工荷
重の変動や偏りを解消できる。さらには、化学的機械研
磨加工時の加工面に生じる摩擦熱の伝導散逸を促進でき
るので、局所的な温度差による化学反応の不均一性を解
消できる。従って、本発明のように被加工物である半導
体基板の基板裏面と固定台の非接触な隙間領域を液状媒
体で埋め固化した状態で化学的機械研磨加工する方法
は、小面積の先端部が平坦面を形成しているピンチャッ
ク等の突起型の固定台で単に半導体基板を吸引固定して
化学的機械研磨加工する場合より、加工特性が格段に安
定し、加工精度が向上する大きな特長もある。

【００９６】さらに、被加工物である半導体基板の基板
裏面と固定台の非接触な隙間を液状媒体で埋めて固化し
た状態で、固定台全体すなわち固定台と一体となってい
る半導体基板共々数μｍ以下の微小量だけ凹形状または
凸形状等に変形させて、化学的機械研磨加工することに
より、半導体基板全体に数ｍｍ以上と比較的大きな間隔
または周期で、薄膜形成プロセス起因等で生じる同心円
状等の膜厚差を制御し化学的機械研磨加工して、所望の
膜厚形状にすることも可能である。

【００９７】さらには、部分的な領域のみを平坦に加工
することも容易である。

【００９８】また、薄膜形成プロセス起因等で生じる同
心円状等の膜厚差を有する半導体基板の薄膜面を平坦な
基準に押しつけて、基板裏面を固定台に固化固定する際
に生じる、半導体基板全体に渡る大きな基板面の逆変形
の現象も、固定台と一体となっている半導体基板共々数
μｍ以下の微小量だけ凹形状または凸形状等に制御変形
させて、化学的機械研磨加工することにより、所望の膜
厚形状にすることも可能である。これらの、半導体基板
の形状を固定台共々に変形させて化学的機械研磨加工す
る際には、被加工物の薄膜の膜厚をｉｎ−ｓｉｔｕでモ
ニタするとさらに精度向上とスループット向上をもたら
す効果がある。

【００９９】研磨手段である砥石の溝は砥石と基板表面
との間に介在する加工液を適度に逃がして、加工時の流
体の動圧力による隙間拡大を防止する役を担っている。
さらには、砥粒を固定した固定砥粒盤においては、加工
に伴って離脱して来る砥粒を溝内に滞留させて数％程度
の適度な懸濁濃度を維持することにより化学的反応効率
を向上する役を有している。また、固定砥粒盤である砥
石から離脱砥粒以外に外部より化学的研磨作用促進のた
めにスラリを滴下する場合にはこのスラリを溝内に滞留
させ化学的反応効率を向上する役も有している。なお、
この微小な溝は、砥石に形成される気孔を最適化するこ
とでも同等の役を得られる。

【０１００】さらに、半導体基板上のパターンの凹凸や
間隔、周期が種々の場合が有り、さらには、化学的機械
研磨加工の進行に伴い凹凸形状が変化して加工効率が変
化するのに対応するため、代表的な回路パターンの段差
形状よりは数倍〜十数倍程度の大きさの段差構造と等価
な溝や気孔を固定砥粒盤である砥石に形成しておくこと
により安定した加工特性が得られる。なお、ここで用い
る半導体基板の表と裏の各表面はそれぞれ平坦で有れば
良く互いの平行度は問題とならない。すなわち、半導体
基板の表面と研磨手段の表面とが常に平行に接するよう
に半導体基板を固定した固定台を取り付けた移動手段の
姿勢を制御することで安定した化学的機械研磨加工が行
なえる。

【０１０１】なお、両面鏡面状の半導体基板を用いる場
合には、半導体基板表面上の薄膜に膜厚むらが存在して
いても、実施例２で示したような固定台３６の突起部３
５の山頂線に半導体基板の平坦な裏面を接触させ液状媒
体を介して固化固定した後、平坦な研磨手段でこの薄膜
を化学的機械研磨加工することにより、当初存在した薄
膜の膜厚むらを解消して、膜厚むらのない薄膜に加工で
きるという特長もある。

【０１０２】（実施例６）図８、９は本発明の第６の実
施例の概略断面図である。球面座を有する取付台１７２
に、複数の独立に伸縮可能な電歪部材１７０を介して設
置した固定台１７１に半導体基板１６０が固定してあ
る。半導体基板１６０と研磨手段１６２とで挟まれ加工
液１６３の介在する隙間は、周知の複数の電歪部材１７
０の伸縮量を制御することにより２μｍ以下の範囲で制
御され、大口径の半導体基板の主要な領域を残膜の厚さ
むら０．１μｍ以下の範囲内で研磨加工することができ
る。

【０１０３】図８は複数の電歪部材１７０に電圧を印加
していない状態を示し、図９は複数の電歪部材１７０の
うち、中央部に配置した電歪部材程伸び量が大きくなる
ように電圧を制御した場合の一例を示している。

【０１０４】半導体基板１６０と砥石（研磨手段）１６
２とで挟まれた加工液１６３の介在する隙間を２μｍ以
下の範囲で随時制御するように複数の電歪部材１７０の
伸縮量を随時制御することにより、半導体基板１６０と
研磨手段１６２との隙間に存在する加工液の、半導体基
板加工時の動圧による圧力の上昇や吸引作用などの加工
速度の不安定要因を低減し、また加工残さの排出を促進
して、スクラッチ等の傷や欠陥の発生を防止する効果が
極めて大きいことが認められた。

【０１０５】なお、この制御量は必要に応じて大きくし
てもよい。特に、平坦度の良い研磨手段１６２を用いる
場合、研磨手段１６２と半導体基板１６０上の薄膜との
間に介在する加工液中の遊離砥粒の懸濁濃度が加工効率
に影響することが発明者により見いだされた。加工液中
の遊離砥粒の懸濁濃度が０．０５〜０．５重量％の時に
２００〜１０００ｇ／ｃｍ²の加工面圧で研磨する場合
に化学的研磨作用を効率よく併用できるので、薄膜の研
磨効率が向上する。研磨手段の平坦度がよく、さらに適
当な微細溝が有していない場合に、半導体基板上の薄膜
を単に研磨手段に押し続けていると隙間に介在する加工
液が排除されて遊離砥粒の濃度や量が減少してしまい、
化学的研磨効果の利用効率が低下してしまうことが実験
的に見いだされた。従って、このような場合には、加工
液の介在する隙間を周期的にあるいは波状に変化移動さ
せて、遊離砥粒を供給することが研磨効率向上の点で有
効で、その手法の一つとして半導体基板を固定した固定
台の形状を微小量変形制御させながら化学的機械研磨加
工する方法が望ましい。

【０１０６】また、電歪部材での伸縮で固定台１７１を
変形する代わりに、固定台１７１と取付台１７２との間
に流体圧を加えて固定台１７１を変形制御することも可
能である。特に固定台の面形状を略球面上の凹面や凸面
に微小変形する場合に固定台の背面に圧力封入空間を設
けてその空間の内圧を上げることにより凸面に制御し、
負圧に下げることにより凹面に制御することが可能であ
る。

【０１０７】また、研磨手段に接近させる前に、あらか
じめレーザー光を用いた干渉平坦度測定器で基板表面の
平坦度をモニタし、半導体基板１６０の面取り加工済み
の外周端部分を除く基板表面の全域を円周方向に１０ｍ
ｍ当たり±５０ｎｍ以下の平坦度に制御し保持して、研
磨加工手段１６２に接近させ加工することも可能であ
る。

【０１０８】さらに、半径方向の同心円状の凹凸形状が
半導体基板に存在していても、半導体基板全体のを中心
部が数μｍから数十μｍ程度までの凸状な略球面に保持
し歳差運動するように軸の傾き角を変えるように固定台
の姿勢を制御して加工することにより、半径方向の同心
円状の半導体基板の凹凸の影響を解消して、薄膜を部分
的に化学的機械研磨加工できるので、残膜の厚さむらの
ない研磨加工が可能である。

【０１０９】（実施例７）図１０、１１は、本発明の第
７の実施例の概略断面図である。半導体基板と研磨手段
との境界面を回転中心とする自由度を有した構造の一例
である。取付台４００に設けた円弧部材４０１と円弧部
材４０２、４０３の回転案内手段およびスチールベルト
等の巻部材４０４、４０５の拘束手段により、図１０の
紙面に垂直な軸周りの回転自由度を有し、さらに、円弧
部材４１１と円弧部材４１２、４１３の回転案内手段お
よびスチールベルト等の巻部材４１４、４１５の拘束手
段により、図１１の紙面に垂直な軸周りの回転自由度を
有し、両者により半導体基板１６０と研磨手段１６２と
の境界面を回転中心とする球面転動の自由度を有した構
造の一例である。

【０１１０】円弧部材４０１と４１１の円弧の空間上の
中心位置を半導体基板１６０と研磨部材１６２との境界
面位置となるように設計することにより加工処理中の固
定台の動きを安定化できる。本構造は、すき間や摺動抵
抗の微妙な管理をすることなく、軸４０６方向の案内剛
性を大きく保ちながら、半導体基板１６０の表面の歳差
運動を滑らかに実現できるので、高精度な化学的研磨加
工処理が行える特長がある。

【０１１１】本発明は固定台の山頂線が常に平坦に規定
されており、その固定台の山頂線に半導体基板の裏面の
山頂線を接触させることにより、半導体基板のたわみが
矯正される。その後、互いに接触していない領域を液体
で充満させて固化することにより、加工時の砥石と半導
体基板の表面側の隙間に介在する加工液を介した反力を
半導体基板裏面全域で受けることができるので、半導体
基板の内側領域でのたわみ変形の抑制と、半導体基板の
周辺領域の支持力低下による反力の偏る領域でのたわみ
変形の抑制とが可能なので、半導体基板の局所的変形が
まったく生じないという特長がある。従って、半導体の
種々のプロセスを経て生じる半導体基板の面内の残留応
力による半導体基板の湾曲を矯正して半導体基板上の薄
膜を平坦に研磨加工である。

【０１１２】さらに、平坦な半導体基板上に不均一な膜
厚の薄膜が形成されている場合には、固定台の山頂線に
半導体基板の裏面の山頂線を接触させ半導体基板のたわ
みを矯正し、互いに接触していない領域に液体を供給
し、固化して研磨手段に一定荷重で押しつけて化学的機
械研磨加工することにより、残膜の厚さむらのない研磨
加工が可能である。

【０１１３】両面鏡面の半導体基板のように、表面と裏
面とが平坦な仕上げ加工の施された半導体基板を用いる
場合には、固定台の山頂線に半導体基板の裏面の山頂線
を接触させ半導体基板のたわみを矯正し、互いに接触し
ていない領域を液体で充満させて固化して、研磨手段に
一定荷重で押しつけて化学的機械研磨加工することによ
り、半導体基板全域に局所的変形を生じることが無いの
で、半導体基板の厚さが５００μｍ以下から１０μｍ程
度までの板厚の薄い場合でも、その半導体基板上に形成
された薄膜を化学的機械研磨加工して、残膜の厚さむら
が±５０ｎｍ以内となるように研磨加工することが可能
である。

【０１１４】また、ＳＴＩ（ＳｈａｌｌｏｗＴｒｅｎ
ｃｈＩｎｓｕｌａｔｏｒ）素子のように被研磨加工材
である薄膜の厚さが１００ｎｍ以下と極めて薄い場合に
は、固定台の山頂線に半導体基板の裏面の山頂線を接触
させ半導体基板のたわみを矯正し、互いに接触していな
い領域を液体で充満させて固化して、研磨手段に一定荷
重で押しつけて化学的機械研磨加工することにより、残
膜の厚さむらのない研磨加工が可能である。

【０１１５】固定台を支えている移動台に設けたガイド
部材の研磨手段側の端面の位置を、固定台に固定した半
導体基板上の薄膜の表面と略同一の構造として、研磨手
段で化学的機械研磨加工なう際に、ガイド部材の端面と
研磨手段の表面とが常に接触する状態で化学的機械研磨
加工することにより、移動手段の研磨手段に対する相対
的な姿勢を一定に保持可能となるため、半導体基板の裏
面を固定した固定台を移動手段内で研磨手段表面に垂直
な方向のみに移動可能な構造として、化学的機械研磨加
工することにより、残膜の厚さむらのない研磨加工が可
能である。

【０１１６】（実施例８）図１２は本発明の第８の実施
例の半導体装置の製造方法の断面概略図である。通常、
半導体基板段差形成、ウェル形成、アイソレーション、
トランジスタ形成、ビット線形成、キャパシタ形成、配
線形成を反復することにより、ＤＲＡＭ等の半導体装置
の機能が形成される。これらのプロセスは露光処理、エ
ッチング処理、熱処理（酸化、アニール、拡散）、イオ
ン注入処理、薄膜形成処理（ＣＶＤ、スパッタリング、
蒸着）、洗浄処理（レジスト除去、溶液による洗浄）、
検査処理等を適宜組み合わせて構成される。

【０１１７】図１２には、ＤＲＡＭの製造プロセスの
うち、ビット線形成とキャパシタ形成の一例を示した。
特に、素子構造が変化する工程での断面構造の概略図を
示した。各図の右側にメモリセル部の断面構造を示し、
左側に周辺ＣＭＯＳ部の断面構造を示した。製造プロセ
スは図１２（ａ）から図１２（ｇ）へと進行する。

【０１１８】まず、半導体基板２０１に素子分離のため
の溝を形成する。その後、溝を有する基板上に化学気相
成長法によりシリコン酸化膜を形成する。次に、実施例
２で示した方法によりこのシリコン酸化膜表面を研磨
し、溝内にシリコン酸化膜を埋め込む。その後、ゲート
酸化膜及びゲート電極２０４、ソースやドレインとなる
不純物ドープ層を形成する。更に、シリコン酸化膜を形
成する。この酸化膜上にレジスト膜２０２を形成、露光
することによりメモリセル部においてソース領域となる
不純物ドープ層上に開口部を有するレジストパターンを
形成する。このレジストパターンをマスクにしてメモリ
セル部において不純物ドープ層上のシリコン酸化膜をエ
ッチングする（図１２（ａ））。

【０１１９】次に、レジスト膜２０２を除去した後、多
結晶シリコン膜及びシリコン酸化膜を形成し、加工して
ビット線を形成する（図１２（ｂ））。次に、シリコン
酸化膜、シリコン窒化膜２０９及びシリコン酸化膜２１
０を堆積する（図１２（ｃ））。その後、リソグラフィ
ー及びドライエッチング技術を用いてメモリセル部にお
いてドレインとなる不純物ドープ層上の絶縁膜に開口部
を形成し、蓄積容量の第１の下部電極（蓄積電極）とな
る多結晶シリコン膜を２１１を形成する。さらに、ドレ
インとなる不純物ドープ層上の多結晶シリコン上に開口
部を有するシリコン酸化膜２１２を形成する（図１２
（ｄ））。その後、蓄積容量の第２の下部電極となる多
結晶シリコン膜（第１の下部電極の内側）を形成する
（図１２（ｅ））。次に、上部表面の多結晶シリコン膜
の除去、シリコン酸化膜２１２及びシリコン窒化膜２０
９の除去を行う（図１２（ｆ））。その後、酸化タンタ
ル膜（Ｔａ₂Ｏ₅膜）２１５の形成（キャパシタ絶縁
膜）、蓄積容量の上部電極となるタングステン膜（Ｗ
膜）２１６又は多結晶シリコン膜を形成する（図１２
（ｇ））。

【０１２０】なお、図１２に示した符号は次の通りであ
る。すなわち、半導体基板２０１、レジスト膜２０２、
ＳｉＯ₂膜（パッシベーション膜）２０３、Ｓｉ₃Ｎ₄膜
２０４、ｎ＋層２０５、ｐ＋層２０６、ｐｏｌｙ−Ｓｉ
膜（ポリサイド）２０７、ＳｉＯ₂膜２０８、Ｓｉ₃Ｎ₄
膜２０９、ＳｉＯ₂膜２１０、ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜２１
１、ＳｉＯ₂膜２１２、ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜２１３、２１
４、Ｔａ₂Ｏ₅膜２１５、Ｗ（ｐｏｌｙ−Ｓｉ）２１６で
ある。

【０１２１】ＳｉＯ₂膜堆積、ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜堆積、
Ｓｉ₃Ｎ₄膜堆積、ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜エッチング、ＳｉＯ
₂膜エッチング、Ｓｉ₃Ｎ₄膜エッチング、Ｔａ₂Ｏ₅膜形
成、Ｗ膜形成等の各処理に先だって、実施例１〜７のい
ずれかの化学的機械研磨加工の工程を行って、露光装置
でアライメント誤差なく露光処理を行うことにより、高
性能で高信頼性を特徴とする半導体装置を容易に提供可
能となった。なお、ＳｉＯ₂膜（パッシベーション膜）
等の化学的機械研磨加工の際には加工液等の研磨雰囲気
をアルカリ性にして、半導体基板上の薄膜の被加工面を
化学的に活性にして機械研磨加工することにより加工効
率を飛躍的向上できる。

【０１２２】（実施例９）図１３は本発明の第９の実施
例の半導体装置の製造方法の断面鳥瞰概略図である。本
発明の化学的機械研磨処理により平坦化処理した半導体
基板上に配線層に相当する膜厚でＳｉＯ₂膜等の層間絶
縁膜２２１を堆積する。なお、半導体基板にはトランジ
スタが形成されている。さらに、配線溝のエッチング深
さ制御の精度を得るためＳｉＮ膜等のエッチストップ層
２２０を堆積する（図１３（ａ））。レジスト膜２２２
を塗付処理した後、本発明の固定台に半導体基板を載せ
配線溝パターンを露光転写する（図１３（ｂ））。レジ
ストを現像処理後、残存形成されたレジスト膜をマスク
にエッチング処理をして配線形成領域２２３を形成する
（図１３（ｃ））。再度、半導体基板にレジスト膜２２
４を塗付して、本発明の固定台に半導体基板を載せ接続
孔パターンを露光転写し、レジスト膜を現像処理後、残
存形成されたレジスト膜をマスクにエッチング処理をし
て接続孔２２５を形成する（図１３（ｄ））。レジスト
膜除去後にＷないしはＣｕ等の金属を埋め込み、この基
板表面を本発明の化学的機械研磨加工の工程により平坦
化処理することにより、配線２２６と、図示していない
下層の配線に接続する配線プラグ２２７とが形成できる
（図１３（ｅ））。以上の工程を必要に応じて応用して
反復することで、微細な多層配線層を有する半導体装置
を高精度かつ容易に製造可能となる。

【０１２３】なお、図１３（ｄ）に示すような金属の化
学的機械研磨加工の際には加工液等の研磨雰囲気を酸性
にして、半導体基板上の金属薄膜の被加工面を化学的に
腐食して機械研磨加工することにより加工効率を飛躍的
向上できる。酸化剤としては過酸化水素や硝酸鉄等が利
用できる。また、砥粒としてはＡｌ₂Ｏ₃ ＭｎＯ₂等が
利用できる。さらには、化学的選択性を利用した加工終
了点の制御のためＢＴＡ等の酸化抑止剤を併用すること
も有効である。

【０１２４】（実施例１０）図１４は本発明の第１０の
一実施例の半導体装置の製造方法の断面概略図である。
配線間容量を小さくするための低誘電率絶縁膜の一つの
有機ＳＯＧ膜を用いる工程である。半導体基板上にＡｌ
等の金属配線２３０を形成し、下地カバー膜としてＳｉ
Ｏ₂等の酸化膜２３１を成膜する（図１４（ａ））。有
機ＳＯＧ膜２３２を塗付する（図１４（ｂ））。この基
板表面を本発明の化学的機械研磨加工の工程により平坦
な表面２３３を形成する（図１４（ｃ））。酸素プラズ
マ耐性を付与するためキャップの酸化膜２３４を成膜す
る（図１４（ｄ））。この半導体基板にレジスト膜２３
５を塗付後、本発明の固定台に半導体基板を載せ接続孔
パターンを露光転写し、レジスト膜を現像処理後、残存
形成されたレジスト膜をマスクにエッチング処理をして
接続孔２３６を形成する（図１４（ｅ））。この後、低
圧の酸素ＲＩＥ処理２３７で接続孔２３６下方の有機Ｓ
ＯＧ層の孔であるビア２３９の表面に１０ｎｍの厚さの
酸化層２３８を形成する。この後、レジスト膜２３５を
除去し、ビア２３９に金属を埋めた後に、本発明の化学
的機械研磨処理により平坦化処理等を行う。なお、有機
ＳＯＧ膜は酸化膜２３４や酸化層２３８で覆われている
ため、酸素プラズマ処理に耐えることが可能となる。さ
らに、化学的機械研磨処理により平坦化処理を行う際の
ストッパの効果もあるので平坦化加工処理精度が向上す
る。その結果、より高性能な半導体装置が容易に製造可
能となった。

【０１２５】（実施例１１）図１５は本発明の第１１の
一実施例の概略断面図である。高精度に回転可能な取付
台３３０に設置した固定台３０１に半導体基板１６０を
固定する（図１５（ａ））。固定台３０１の突起部や壁
部と半導体基板１６０の裏面との接触していない間隙に
流動化した媒体３５０を供給し、間隙に充満したこの媒
体３５０を所定の温度に冷却または昇温して固化させ半
導体基板１６０の裏面の固定力を増加させる。次に、軸
３３３を中心に高精度に回転させる（図１５（ｂ））。
高精度に回転可能な取付台３３５に設置した砥石などの
研磨手段３３４を軸３３６を中心に高速高精度に回転さ
せながら、軸３３６方向に高精度に移動させ半導体基板
１６０の表面に接近させ、かつ半径方向に揺動させて半
導体基板１６０の表面を加工処理する（図１５
（ｃ））。加工処理に際しては、図示していない供給手
段により所定の加工液が供給され研磨手段３３４および
その表面が加工液で湿潤し、加工処理中に半導体基板１
６０と研磨手段３３４との接触する界面や隙間が加工液
で満たされる。

【０１２６】冷却して固化する媒体としては、特開平９
−７９８６号に記載されているようなステアリン酸カリ
ウム、ステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸アンモニ
ウム、オクチル酸カリウム、オクチル酸ナトリウム、オ
クチル酸アンモニウム、ラウリル酸カリウム、ラウリル
酸ナトリウム、ラウリル酸アンモニウム等の界面活性剤
を２０〜６０体積％含む脱気水が利用できる。また、昇
温により固化する媒体としては特開平９−２０８９２４
号に記載されているような側鎖結晶可能ポリマーや主鎖
結晶可能ポリマー等を用いることが可能である。さらに
は、磁性粒子等の粉体を用いて磁場でその流動性を制御
したり、電場で粘度の変化する媒体を電界で制御するこ
とも可能である。

【０１２７】このように固化可能な流動性媒体を用いる
ことにより、固定台の突起部に十分に接触できない基板
裏面の数十ｎｍ程度の凹凸と固定台との空間を充填固体
化できるようになる。その結果、基板表面からの負荷に
より半導体基板が微小変形することを防止できるので、
面取り加工済みの外周端部分を除く基板表面全域を円周
方向に高い平坦度に保持することが可能となり、基板表
面の処理精度が向上する。なお、平坦化加工処理を経た
後は、上記の固化温度以外に温度を上げたり冷やすこと
により媒体を流動化させて半導体基板を固定台から離脱
させ搬送できる。また、媒体の固化温度は、加工液に用
いる純水やスラリ液の固化する氷点（０℃）より数℃以
上高い温度とすることが望ましい。また、供給される加
工液の熱容量の点から温度変化の時定数を配慮して、供
給直後の媒体の固化を防ぐことが可能な場合には、加工
液と媒体の固化温度の値が近接していても使用可能であ
る。

【０１２８】（実施例１２）図１６は本発明の第１２の
実施例の概略断面図である。図１６（ａ）は側面断面
図、図１６（ｂ）は正面断面図である。研磨手段に砥粒
を保持した研磨テープ３７０を用いる半導体装置の製造
方法を示している。高精度に回転可能な取付台３３０に
設置した固定台３０１に半導体基板１０を吸引固定す
る。固定台３０１の突起部や壁部と半導体基板１６０の
基板裏面との非接触の領域に流動化した媒体３５０を供
給し、間隙に充満したこの媒体３５０を所定の温度に冷
却して固化させ半導体基板１６０の固定保持力を増加さ
せる。次に、軸３３３を中心に高精度に回転させる。研
磨テープ３７０は適当な張力で図示していない送りだし
巻取り機構で所定の速度で順次送りだし巻取られて行
く。研磨テープの背面から回転ローラ３７１により、半
導体基板に対する加工加重が加えられる。研磨テープを
用いることにより研磨手段のドレッシング工程が簡略化
でき均一で安定な化学的機械研磨による半導体装置の製
造が可能となる。

【０１２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る半導
体装置の製造方法により、基板表面上に形成された薄膜
に傷や加工むらを生じることなく、さらにパターンに対
応した薄膜の凹部を加工することなく、薄膜の凸部のみ
を平坦に加工できるので、高性能な半導体装置を高い
歩留まりで製造し、安価に提供できるという効果を得
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る研磨工程を示す装
置主要部断面図である。

【図２】従来技術の一例に係る研磨工程を示す装置主要
部断面図である。

【図３】従来技術の一例に係る研磨工程を示す装置主要
部断面図である。

【図４】本発明の第２の実施例に係る研磨工程を示す装
置主要部断面図である。

【図５】本発明の第３の実施例に係る研磨工程を示す装
置主要部断面図である。

【図６】本発明の実施例説明を補足する概略図である。

【図７】本発明の第４の実施例に係る研磨工程を示す装
置主要部断面図である。

【図８】本発明の第６の実施例に係る研磨装置主要部断
面図である。

【図９】本発明の第６の実施例に係る研磨装置主要部断
面図である。

【図１０】本発明の第７の実施例に係る研磨装置主要部
断面図である。

【図１１】本発明の第７の実施例に係る研磨装置主要部
断面図である。

【図１２】本発明の第８の実施例に係る研磨工程を示す
半導体装置主要部断面図である。

【図１３】本発明の第９の実施例に係る研磨工程を示す
半導体装置主要部斜視図である。

【図１４】本発明の第１０の実施例に係る研磨工程を示
す半導体装置主要部断面図である。

【図１５】本発明の第１１の実施例に係る研磨工程を示
す装置主要部断面図である。

【図１６】本発明の第１２の実施例に係る研磨装置主要
部断面図である。

【図１７】本発明の第５の実施例に係る研磨工程を示す
半導体装置主要部断面図である。

【符号の説明】

１…半導体基板、２…基板表面、３…パターン、４…薄
膜、５…起伏、６…固定手段、７…移動手段、８…基板
裏面、９…ガイド部材、１０…研磨板、１６…固定手
段、１８…基板裏面、２０…研磨布、２６…固定手
段、３０…研磨板、３１．３２…弁、３３…吸引排気手
段、３４…供給手段、３５…突起部、３６…固定手段、
３７…配管系、３８…基板裏面、３９…領域、４０…
第２の固定手段、４１…突起部、４２…先端部分、４３
…領域、４４…弁、…４５液温制御手段、４６…管路
系、４７…配管系、５１…半導体基板、５２…基板表
面、５３…基板裏面、５４…基板表面、５５…基板裏
面、６０…固定台、６１…領域、６２…突起部、７０…
固定台、７１…突起部、７２…領域、８０…砥石、８１
…溝、８６…溝、８８…砥石、９０…金属配線、９１…
酸化膜、９２…有機ＳＯＧ膜、９３…表面、９５…表
面、１００…部材、１０１…粗さ曲線、１０２…山頂
線、１０３…谷底線、１６０…半導体基板、１６２…研
磨手段、１６３…加工液、１７０…電歪部材、１７１…
固定台、１７２…取付台、２０１…半導体基板、２０
２…レジスト、２０３…ＳｉＯ₂、２０４…Ｓｉ₃Ｎ₄、
２０５…ｎ＋層、２０６…ｐ＋層、２０７…ｐｏｌｙ−
Ｓｉ、２０８…ＳｉＯ₂、２０９…Ｓｉ₃Ｎ₄、２１０…
ＳｉＯ₂、２１１…ｐｏｌｙ−Ｓｉ、２１２…ＳｉＯ₂、
２１３、２１４…ｐｏｌｙ−Ｓｉ、２１５…Ｔａ₂Ｏ₅、
２１６…Ｗ、２２０…エッチストップ層、２２１…層間
絶縁膜、２２２…レジスト、２２３…配線形成領域、２
２４…レジスト、２２５…接続孔、２２６…配線、２２
７…配線プラグ、２３０…金属配線、２３１…酸化膜、
２３２…有機ＳＯＧ膜、２３３…表面、２３４…酸化
膜、２３５…レジスト、２３６…接続孔、２３７…酸素
ＲＩＥ処理、２３８…酸化層、２３９…ビア、３３０…
取付台、３０１…固定台、３３３…軸、３３４…研磨手
段、３３５…取付台、３３６…軸、３５０…媒体、３７
０…研磨テープ、３７１…回転ローラ、４０１、４０
２、４０３…円弧部材、４０４、４０５…巻部材、４０
６…軸、４１１、４１２、４１３…円弧部材、４１
４、４１５…巻部材。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者安井感東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者河合亮成東京都千代田区神田駿河台四丁目６番地株式会社日立製作所内 (72)発明者佐藤雅彦東京都千代田区神田駿河台四丁目６番地株式会社日立製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面に薄膜が形成された基板を準備する工
程と、前記基板の裏面側をホルダーで保持する工程と、前記基板の裏面側の所望の箇所を局所的に加圧すること
により前記基板表面を平坦に矯正する工程と、前記基板の裏面と前記ホルダーとの隙間に流動化した媒
体を供給する工程と、前記媒体を固化する工程と、その後、砥石を用いて前記基板表面に形成された薄膜を
研磨する工程とを有することを特徴とする研磨方法。
【請求項２】前記ホルダーは電極部材を有し、前記電極
部材により前記基板裏面側の所望の箇所を局所的に加圧
することを特徴とする請求項１記載の研磨方法。
【請求項３】表面に薄膜が形成された基板を準備する工
程と、前記薄膜を研磨するための砥石を準備する工程と、前記基板表面の面粗さ曲線の山頂線と前記砥石表面の面
粗さ曲線の山頂線とが接触するように、前記基板表面を
平坦に矯正する工程と、その後、砥石を用いて前記基板表面に形成された薄膜を
研磨する工程とを有することを特徴とする研磨方法。
【請求項４】表面に薄膜が形成された基板を準備する工
程と、表面に突起部を有するホルダーを用い、真空吸引するこ
とにより前記基板の裏面側から前記基板を保持する工程
と、前記基板の裏面と前記ホルダーとの隙間に流動化した媒
体を供給する工程と、前記媒体を固化する工程と、その後、砥石を用いて前記基板表面に形成された薄膜を
研磨する工程とを有することを特徴とする研磨方法。
【請求項５】前記砥石の縦弾性係数が３０００Ｋｇ／ｃ
ｍ²以上であることを特徴とする請求項４記載の研磨方
法。
【請求項６】前記砥石を用いて研磨を行う際、砥粒を含
むスラリーを前記砥石表面に供給することを特徴とする
請求項４又は５記載の研磨方法。
【請求項７】前記研磨は、前記基板の平坦度をモニター
しながら行われることを特徴とする請求項４乃至６のい
ずれかに記載の研磨方法。
【請求項８】前記媒体は容器から供給され、研磨終了後
前記容器に回収されることを特徴とする請求項４乃至７
のいずれかに記載の研磨方法。
【請求項９】前記薄膜は有機ＳＯＧ薄膜であることを特
徴とする請求項４乃至８のいずれかに記載の研磨方法。
【請求項１０】表面に薄膜が形成された基板を準備する
工程と、前記基板の裏面側をホルダーで保持する工程と、前記基板の表面側に前記基板の表面を平坦にするための
矯正板を押し当てる工程と、前記基板の裏面と前記ホルダーとの隙間に流動化した媒
体を供給する工程と、前記媒体を固化する工程と、その後、砥石を用いて前記基板表面に形成された薄膜を
研磨する工程とを有することを特徴とする研磨方法。
【請求項１１】表面に薄膜が形成された基板を準備する
工程と、前記基板を裏面側からホルダーで保持する工程と、前記基板の表面側に突起部を有する矯正板を押し当て、
前記突起部の隙間を排気して前記基板の表面を吸引する
工程と、前記基板の裏面と前記ホルダーとの隙間に流動化した媒
体を供給する工程と、前記媒体を固化する工程と、その後、砥石を用いて前記基板表面に形成された薄膜を
研磨する工程とを有することを特徴とする研磨方法。
【請求項１２】基板を準備する工程と、表面に突起を有するホルダーで前記基板の裏面側を保持
する工程と、前記基板の裏面と前記ホルダーとの隙間に流動化した媒
体を供給する工程と、前記媒体を固化する工程と、砥石を用いて前記基板表面を研磨する工程と、前記ホルダーから基板を取り外す工程と、表面を研磨された前記基板表面に薄膜を形成する工程
と、その後、砥石を用いて前記基板表面に形成された薄膜を
研磨する工程とを有することを特徴とする研磨方法。
【請求項１３】表面の凹凸が±５０ｎｍ以下に平坦化さ
れた基板を準備する工程と、前記基板表面に薄膜を形成する工程と、前記基板の裏面側をホルダーで保持する工程と、前記基板の裏面と前記ホルダーとの隙間に流動化した媒
体を供給する工程と、前記媒体を固化する工程と、その後、砥石を用いて前記基板表面に形成された薄膜を
研磨する工程とを有することを特徴とする研磨方法。
【請求項１４】基板を準備する工程と、表面に突起を有する第１のホルダーで前記基板の裏面側
を保持する工程と、前記基板の裏面と前記第１のホルダーとの隙間に流動化
した第１の媒体を供給する工程と、前記第１の媒体を固化する工程と、砥石を用いて前記基板表面を研磨する工程と、その後、表面に突起を有する第２のホルダーで前記基板
の表面側をも保持する工程と、前記基板の裏面と前記第２のホルダーとの隙間に、固化
温度が前記第１の媒体と異なる流動化した第２の媒体を
供給する工程と、前記第２の媒体を固化する工程と、前記第１の媒体を液化させ、前記第１のホルダーを取り
外す工程と、その後、砥石を用いて前記基板の裏面側を研磨する工程
とを有することを特徴とする研磨方法。
【請求項１５】基板を準備する工程と、表面に突起を有する第１のホルダーで前記基板の裏面側
を保持する工程と、前記基板の裏面と前記第１のホルダーとの隙間に流動化
した第１の媒体を供給する工程と、前記第１の媒体を固化する工程と、砥石を用いて前記基板表面を研磨する工程と、その後、表面に突起を有する第２のホルダーで前記基板
の表面側をも保持する工程と、前記基板の裏面と前記第２のホルダーとの隙間に、固化
温度が前記第１の媒体と異なる流動化した第２の媒体を
供給する工程と、前記第２の媒体を固化する工程と、前記第１の媒体を液化させ、前記第１のホルダーを取り
外す工程と、砥石を用いて前記基板の裏面側を研磨する工程と、前記第２の媒体を液化させ、前記第２のホルダーを取り
外す工程と、前記基板に薄膜を形成する工程と、その後、砥石を用いて前記基板に形成された薄膜を研磨
する工程とを有することを特徴とする研磨方法。
【請求項１６】表面及び裏面の凹凸が±５０ｎｍ以下に
平坦化された基板を準備する工程と、前記基板表面に薄膜を形成する工程と、前記基板の裏面側をホルダーで保持する工程と、前記基板の裏面と前記ホルダーとの隙間に流動化した媒
体を供給する工程と、前記媒体を固化する工程と、その後、砥石を用いて前記基板表面に形成された薄膜を
研磨する工程とを有することを特徴とする研磨方法。
【請求項１７】電荷蓄積用の容量と前記容量への電荷の
出し入れ用のスイッチトランジスタとを備えた半導体装
置の製造方法であって、半導体基板上部に薄膜を形成する工程と、表面に突起部を有するホルダーを用い、真空吸引するこ
とにより前記半導体基板の裏面側から前記半導体基板を
保持する工程と、前記半導体基板の裏面と前記ホルダーとの隙間に流動化
した媒体を供給する工程と、前記媒体を固化する工程と、その後、砥石を用いて前記薄膜を研磨する工程とを有す
ることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１８】スイッチング用トランジスタと容量とを
備えた半導体装置の製造方法であって、半導体基板表
面に溝を形成する工程と、前記溝を有する半導体基板表面に絶縁膜を形成する工程
と、表面に突起部を有するホルダーを用い、真空吸引するこ
とにより前記半導体基板の裏面側から前記半導体基板を
保持する工程と、前記半導体基板の裏面と前記ホルダーとの隙間に流動化
した媒体を供給する工程と、前記媒体を固化する工程と、その後、前記溝内に前記絶縁膜を残すように、砥石を用
いて前記絶縁膜を研磨する工程とを有することを特徴と
する半導体装置の製造方法。
【請求項１９】スイッチング用トランジスタと容量とを
備えた半導体装置の製造方法であって、半導体基板表
面にトランジスタを形成する工程と、前記トランジスタを覆うように絶縁膜を形成する工程
と、表面に突起部を有するホルダーを用い、真空吸引するこ
とにより前記半導体基板の裏面側から前記半導体基板を
保持する工程と、前記半導体基板の裏面と前記ホルダーとの隙間に流動化
した媒体を供給する工程と、前記媒体を固化する工程と、砥石を用いて前記絶縁膜を研磨する工程と、その後、前記絶縁膜に、前記トランジスタと容量とを電
気的に接続するための開口部を形成する工程とを有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２０】トランジスタと容量とを備えた半導体装
置の製造方法であって、半導体基板表面に容量及びトランジスタを形成する工程
と、前記容量及びトランジスタを覆うように絶縁膜を形成す
る工程と、表面に突起部を有するホルダーを用い、真空吸引するこ
とにより前記半導体基板の裏面側から前記半導体基板を
保持する工程と、前記半導体基板の裏面と前記ホルダーとの隙間に流動化
した媒体を供給する工程と、前記媒体を固化する工程と、砥石を用いて前記絶縁膜を研磨する工程と、その後、前記絶縁膜を有する前記半導体基板上に配線層
となる金属層を形成する工程とを有することを特徴とす
る半導体装置の製造方法。
【請求項２１】トランジスタを備えた半導体装置の製造
方法であって、半導体基板上にトランジスタを形成する工程と、前記トランジスタ上に絶縁膜を形成する工程と、表面に突起部を有するホルダーを用い、真空吸引するこ
とにより前記半導体基板の裏面側から前記半導体基板を
保持する工程と、前記半導体基板の裏面と前記ホルダーとの隙間に流動化
した媒体を供給する工程と、前記媒体を固化する工程と、その後、砥石を用いて前記絶縁膜を研磨する工程とを有
することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２２】前記砥石の縦弾性係数が３０００Ｋｇ／
ｃｍ²以上であることを特徴とする請求項２１記載の半
導体装置の製造方法。
【請求項２３】前記絶縁膜は有機ＳＯＧ膜であることを
特徴とする請求項２１又は２２記載の半導体装置の製造
方法。
【請求項２４】トランジスタを備えた半導体装置の製造
方法であって、半導体基板上にトランジスタを形成する工程と、前記トランジスタ上に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜に開口部を形成する工程と、前記開口部を有する半導体基板上に金属層を形成する工
程と、表面に突起部を有するホルダーを用い、真空吸引するこ
とにより前記半導体基板の裏面側から前記半導体基板を
保持する工程と、前記半導体基板の裏面と前記ホルダーとの隙間に流動化
した媒体を供給する工程と、前記媒体を固化する工程と、その後、前記開口部内に金属層が残るように、砥石を用
いて前記金属層を研磨する工程とを有することを特徴と
する半導体装置の製造方法。
【請求項２５】トランジスタを備えた半導体装置の製造
方法であって、半導体基板上にトランジスタを形成する工程と、前記トランジスタ上にコンタクトホール用の開口部を有
する第１の絶縁膜と配線用の溝部を有する第２の絶縁膜
を形成する工程と、前記第１及び第２の絶縁膜を有する半導体基板上に金属
層を形成する工程と、表面に突起部を有するホルダーを用い、真空吸引するこ
とにより前記半導体基板の裏面側から前記半導体基板を
保持する工程と、前記半導体基板の裏面と前記ホルダーとの隙間に流動化
した媒体を供給する工程と、前記媒体を固化する工程と、その後、前記コンタクトホール及び溝内に金属層が残る
ように、砥石を用いて前記金属層を研磨する工程とを有
することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２６】半導体基板の表面上に形成された薄膜を
研磨する半導体装置の製造方法において、前記半導体基板の表面が露出するように前記基板を裏面
側から保持する工程と、前記半導体基板の裏面と該半
導体基板を保持する保持部材との非接触領域に流動化し
た媒体を供給し、前記非接触領域に充満した前記媒体を
固化し前記半導体基板の固定力を増加させる工程と、砥粒を固定した固定砥粒盤を用いて前記基板表面上の薄
膜を化学的機械研磨加工する工程を含むことを特徴とす
る半導体装置の製造方法。
【請求項２７】基板表面上に形成された薄膜を砥粒を固
定した固定砥粒盤を用いて研磨する半導体装置の製造方
法において、前記砥粒を固定した固定砥粒盤の表面の面粗さ曲線の山
頂線と該基板表面との距離を所定距離に保持して、前記
薄膜を化学的機械研磨加工する工程を有することを特徴
とする半導体装置の製造方法。
【請求項２８】前記固定砥粒盤は、縦弾性係数が３００
０ｋｇ／ｃｍ²以上であることを特徴とする請求項２６
記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２９】前記媒体を固化する前に、前記固定砥粒
盤の表面の面粗さ曲線の山頂線と該基板表面との距離が
所定距離となるように基板表面を矯正する工程を有する
ことを特徴とする請求項２６記載の半導体装置の製造方
法。
【請求項３０】前記矯正する工程は、前記基板表面を同
心円状の略球面に矯正する工程であることを特徴とする
請求項２８記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３１】前記矯正する工程は、薄膜が形成された
前記基板表面の平坦度を計測して所定形状に前記基板表
面形状を矯正する工程であることを特徴とする請求項２
８記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３２】薄膜が形成された半導体基板の表面側と
前記基板裏面側とをそれぞれ第１の固定手段と第２の固
定手段で挟み、前記基板表面を平坦に矯正する工程と、前記基板裏面側の第２の固定手段と前記基板裏面との非
接触領域に流動性媒体を介在させて固化する工程と、前記基板の表側の第１の固定手段を除去して、前記薄膜
を化学的機械研磨加工する工程とを少なくとも有するこ
とを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３３】半導体基板表面に形成された薄膜の面粗
さ曲線の山頂線と接触して前記基板の表側を保持する工
程と、前記基板裏面の保持手段に前記基板裏面を近接させ、前
記保持手段と前記基板裏面との非接触領域に流動性媒体
を介在させて固化する工程と、前記基板の表側の保持を解除して、前記薄膜を化学的機
械研磨加工する工程とを有することを特徴とする半導体
装置の製造方法。
【請求項３４】前記基板表面上に形成された薄膜と前記
固定砥粒盤との隙間を随時制御して、前記薄膜と前記固
定砥粒盤との間に介在する加工液の量を制御する工程を
有することを特徴とする請求項２６記載の半導体装置の
製造方法。