JP2969071B2 - 研摩装置 - Google Patents

研摩装置

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JP2969071B2 JP33578495A JP33578495A JP2969071B2 JP 2969071 B2 JP2969071 B2 JP 2969071B2 JP 33578495 A JP33578495 A JP 33578495A JP 33578495 A JP33578495 A JP 33578495A JP 2969071 B2 JP2969071 B2 JP 2969071B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体を製造する装
置に関し、特に、基板上に形成された誘電体層を研摩す
るための装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図1には、Morimotoらに付与さ
れた“APPARATUS FORPLANARIZI
NG A DIELECTRIC FORMED OV
ERA SEMICONDUCTOR SUBSTRA
TE”という名称の米国特許第5,127,196号明
細書に記述されているように、基板上に形成された誘電
体層を平坦化するための研摩装置の概略図が示されてい
る。この研摩装置100は、テーブル20、キャリア2
4、熱交換器26、第1及び第2パイプ32、36、冷
却ユニット35及びノズル38を含む。この研摩装置1
00では、平坦化(研摩)工程の際、半導体基板23は
テーブル20に対向するように(誘電体層が形成された
面を下にして)置かれる。テーブル20の上面には、多
孔性物質からなるパッド21が設けられている。このパ
ッド21が、半導体基板23に形成された誘電体層の上
面と接触する。多孔性物質からできているため、パッド
21はシリカなどの粒子状研摩物質を吸収することがで
きる。
【0003】キャリア24は、負圧によってまたは濡れ
た表面による表面張力によって下面に接触保持されてい
る半導体基板23の裏面に対して圧力F1を加えるのに
用いられる。キャリア24と半導体基板23との間でク
ッションとしての役割を果たすようにパッド30がそれ
らの間に挿入されていることが好ましい。また、通常の
保持リング29が、キャリア24に対し半導体基板23
が横にずれないよう保持するために用いられている。下
向きに加えられた圧力F1は、典型的には約3.45×
104Pa(5pound/inch2)であり、キャリ
ア24の上面に取り付けられた軸27を介して伝達され
る。この圧力F1は、誘電体層の上面の研摩を促進する
ように加えられる。
【0004】一方、冷却ユニット35は、第1パイプ3
2を通って流れる冷媒の温度を低下させる。第1パイプ
32がテーブル20の内部を貫通していることにより、
研摩工程の間、テーブル20の温度は室温より低く保た
れる。この研摩装置100では、冷媒は通常の水を含
み、その温度は、研摩工程の間テーブル20の温度が約
10℃に維持されるように、冷却ユニット35によって
調節される。また、冷却ユニット35は、冷媒が第1パ
イプ32及びテーブル20を循環するようにするための
手段も含んでいる。
【0005】研摩工程の間、第2パイプ36を通して研
摩物質がパッド21の表面に供給される。研摩工程をよ
り円滑にするため、研摩物質は「スラリー(slurr
y)」と呼ばれる懸濁液として供給されることが好まし
い。このスラリーは、第2パイプ36を通じてポンピン
グされた後、ノズル38からパッド21の上面に直接噴
射される。
【0006】研摩動作中、通常、キャリア24はテーブ
ル20に対して回転させられる。このような回転運動
は、一般に通常のモータを軸27に連結することによっ
て行われる。また、テーブル20は公知の機械的な手段
によって回転され、その結果、研摩装置100は半導体
基板23上に形成された誘電体層を平坦化することがで
きる。
【0007】しかしながら、上記の研摩装置では、研摩
時間や加える圧力を制御することによって研摩する誘電
体層の厚さを調節しているため、誘電体層の厚さを正確
に調節するのは容易ではない。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の主な
目的は、研摩される誘電体層の厚さを正確に調節し得る
研摩装置を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明によれば、半導体基板の上面に形成された誘
電体層の厚さを前記誘電体層を研摩することによって調
節するための研摩装置であって、粒子状物質を吸収し得
る多孔性物質からなる上面と、下面とを有するテーブル
と、前記半導体基板を固定するための基板固定手段であ
って、上面及び下面を有するキャリアと、前記キャリア
の上面に接続された軸と、前記キャリアの下面に取り付
けられたパッドと、前記半導体基板が横方向へずれない
ように保持するべく前記キャリアの下面の外周に設けら
れた保持リングとを含む基板固定手段と、前記基板固定
手段を前記テーブルの上面に向かって移動し、前記誘電
体層が前記テーブルの上面から予め定められた位置に置
かれるように前記基板固定手段を前記予め定められた位
置に移動させる基板移動手段と、前記テーブルの上面に
研摩物質を供給する研摩物質供給手段と、前記研摩物質
と前記誘電体層との間に摩擦が生じるように、前記基板
固定手段を回転させる回転手段と、前記テーブルの下面
に設けられ、前記テーブルの垂直方向位置を制御する垂
直方向位置制御手段と、前記垂直方向位置制御手段を取
り囲むとともに、熱絶縁性物質からなり、内部温度を概
ね一定に保持することができる空胴とを含むことを特徴
とする研摩装置が提供される。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適実施例につい
て図面を参照しながら詳細に説明する。
【0011】図2には、本発明の好適実施例である研摩
装置200の概略図が示されている。図示されているよ
うに、研摩装置200は、上面221及び下面222を
有するテーブル220と、パッド230及び保持リング
229が設けられた、半導体基板300を保持するため
のキャリア224と、パイプ236と、ノズル238
と、アクチュエータアセンブリ280とを含む。アクチ
ュエータアセンブり280は、ベース240、熱膨張物
質250、空胴254、加熱コイル256及び電源26
0を有する。
【0012】本発明の研摩装置200では、研摩工程の
間、半導体基板300は、誘電体層等が形成された面が
下を向くように、テーブル220の上に配置される。半
導体基板300上に形成された誘電体層と接触するテー
ブル220の上面221は多孔性物質からなり、シリカ
などの粒子状研摩物質を吸収することができる。
【0013】半導体基板300は、上面及び下面を有す
るキャリア224によって保持される。半導体基板30
0は負圧または濡れた表面による表面張力によりキャリ
ア224の下面に固着される。半導体基板300がキャ
リア224に対し横にずれないように保持するために、
保持リング229がキャリア224の下面の外周に設け
られている。パッド230は、キャリア224の下面の
保持リング229内に付着されており、半導体基板30
0とキャリア224の下面との間でクッションの役目を
する。軸227によってキャリア224の上面とモータ
270が連結されており、キャリア224は軸227に
沿ってテーブル220の上面へ向かって予め定められた
位置まで動くことができる。予め定められた位置に移動
した後、キャリア224は、公知の機械的手段(図示せ
ず)により、そこに固定される。
【0014】一方、研摩工程の間、パイプ236を通し
てテーブル220の上面221に研摩物質が供給され
る。研摩工程をより円滑に実行するため、研摩物質は
「スラリー」と呼ばれる懸濁液として供給されることが
好ましい。スラリーはパイプ236を通じてポンピング
された後、ノズル238を介してテーブル220の上面
221に直接噴射される。
【0015】研摩動作中、研摩物質と誘電体層との間に
摩擦を生じさせるために、通常、キャリア224はテー
ブル220に対して回転させられる。このような回転運
動は、一般にモータ270を軸227に連結することに
よって行われる。
【0016】テーブル220の軸方向(垂直方向)の移
動を制御するためのアクチュエータアセンブリ280
は、テーブル220の下面222に接続されている。熱
膨張物質250は、ベース240とテーブル220の下
面222との間に設けられている。図3中の記号hは、
研摩装置200により研摩されるべき誘電体層の厚さを
表している。
【0017】下記の表1は、テーブル220の軸方向の
移動距離と熱膨張物質250との間の関係を表す。例え
ば、熱膨張物質250がジルコニウム(Zr)からな
り、その厚さが1cmである場合、テーブル220は、温
度が1℃変化する毎に420Åずつ軸方向へ動く。
【0018】
【表1】
【0019】加熱コイル256に接続された電源260
によって、加熱コイル256に電流を流し、熱膨張物質
250を加熱することができる。熱膨張物質250は、
加熱コイル256により加えられた熱量に応じて膨張す
る。熱膨張物質250は、断熱材(熱絶縁性物質)から
なる空胴254によって取り囲まれている。断熱材でで
きていることによって熱の放出が防がれ、加熱コイル2
56に電流が流れていないとき、空胴254の内部温度
は概ね一定に維持される。
【0020】図3には、研摩工程前の、誘電体層330
が蒸着された直後の半導体基板の断面図が示されてい
る。ここまでの過程を説明すると、まず金属線320が
基板310の平坦な上面に設けられる。この金属線32
0は、通常のフォトリソグラフィー法を用いて形成され
る。次の過程において、誘電体層330(例えば、酸化
シリコン)が、例えば、化学蒸着(CVD)法を用い
て、基板310及び金属線320の上部に形成される。
誘電体層330の厚さは、金属線320の厚さより厚い
ことが好ましい。基板310の上面に金属線320が形
成されているため、誘電体層330は平坦に形成されな
い。即ち、金属線320のため誘電体層330には若干
の突出部が形成される。このため、次の過程へ進む前に
誘電体層330を研摩しなければならない。
【0021】図4には、本発明の好適な実施例に基づい
て、図3の誘電体層330が研摩工程を終えて平坦化さ
れた様子を表す断面図が示されている。
【0022】以上述べたように、従来の研摩装置100
とは異なり、本発明の研摩装置200は、テーブル20
0の高さ(垂直方向位置)を正確に調節し得るアクチュ
エータアセンブリ280が設けられていることによっ
て、研摩される誘電体層の厚さを容易にかつ正確に調節
することができる。このような厚さ調節は、熱膨張物質
250を用いることによって可能となっている。
【0023】上記において、本発明の特定の実施例につ
いて説明したが、本明細書に記載した特許請求の範囲を
逸脱することなく、当業者は種々の変更を加え得ること
は勿論である。
【0024】
【発明の効果】従って、本発明によれば、熱膨張物質を
用いてテーブルの高さを正確に調節することができるた
め、誘電体層を最適な厚さに研摩することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の研摩装置を示す概略図である。
【図2】本発明の研摩装置を示す概略図である。
【図3】半導体基板上に誘電体層を蒸着した直後の断面
図である。
【図4】本発明により研摩工程を行った後の、平坦化さ
れた半導体基板の断面図である。
【符号の説明】
20 テーブル 21 パッド 23 半導体基板 24 キャリア 26 熱交換器 27 軸 29 保持リング 30 パッド 32 第1パイプ 35 冷却ユニット 36 第2パイプ 38 ノズル 100 研摩装置(従来技術) 200 研摩装置 220 テーブル 221 上面 222 下面 224 キャリア 227 軸 229 保持リング 230 パッド 236 パイプ 238 ノズル 240 ベース 250 熱膨張物質 254 空胴 256 加熱コイル 260 電源 270 モータ 280 アクチュエータアセンブリ 300 半導体基板 310 基板 320 金属線 330 誘電体層 F1 圧力
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−53671(JP,A) 特開 平3−142162(JP,A) 特開 平2−257630(JP,A) 実開 昭56−62851(JP,U) 実開 平5−31867(JP,U) 実開 平2−126751(JP,U) 米国特許5127196(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B24B 37/04 H01L 21/304 622

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板の上面に形成された誘電体
    層の厚さを前記誘電体層を研摩することによって調節す
    るための研摩装置であって、 粒子状物質を吸収し得る多孔性物質からなる上面と、下
    面とを有するテーブルと、 前記半導体基板を固定するための基板固定手段であっ
    て、上面及び下面を有するキャリアと、前記キャリアの
    上面に接続された軸と、前記キャリアの下面に取り付け
    られたパッドと、前記半導体基板が横方向へずれないよ
    うに保持するべく前記キャリアの下面の外周に設けられ
    た保持リングとを含む基板固定手段と、 前記基板固定手段を前記テーブルの上面に向かって移動
    し、前記誘電体層が前記テーブルの上面から予め定めら
    れた位置に置かれるように前記基板固定手段を前記予め
    定められた位置に移動させる基板移動手段と、 前記テーブルの上面に研摩物質を供給する研摩物質供給
    手段と、 前記研摩物質と前記誘電体層との間に摩擦が生じるよう
    に、前記基板固定手段を回転させる回転手段と、 前記テーブルの下面に設けられ、前記テーブルの垂直方
    向位置を制御する垂直方向位置制御手段と、 前記垂直方向位置制御手段を取り囲むとともに、熱絶縁
    性物質からなり、内部温度を概ね一定に保持することが
    できる空胴とを含むことを特徴とする研摩装置。
  2. 【請求項2】 前記垂直方向位置制御手段が、 ベースと、 前記ベースと前記テーブルの下面との間に設けられた熱
    膨張物質と、 前記熱膨張物質に熱を加える加熱手段とを有することを
    特徴とする請求項1に記載の研摩装置。
  3. 【請求項3】 前記加熱手段が、電源及び加熱コイル
    を有することを特徴とする請求項2に記載の研摩装置。
  4. 【請求項4】 前記熱膨張物質が、酸化アルミニウム
    (Al23)からなることを特徴とする請求項2に記載
    の研摩装置。
  5. 【請求項5】 前記熱膨張物質が、ジルコニウム(Z
    r)からなることを特徴とする請求項2に記載の研摩装
    置。
  6. 【請求項6】 前記熱膨張物質が、炭化シリコン(S
    iC)からなることを特徴とする請求項2に記載の研摩
    装置。
  7. 【請求項7】 前記熱膨張物質が、石英ガラス(fuse
    d silica glass)からなることを特徴とする請求項2に
    記載の研摩装置。
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JPH08229806A JPH08229806A (ja) 1996-09-10
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