JP3311116B2 - 半導体製造装置 - Google Patents
半導体製造装置Info
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、特に素子の平坦化に
使用して好適な半導体製造装置に関する。
使用して好適な半導体製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般にポリッシング材を用いて半導体基
板をポリッシング（研磨）する半導体製造装置は、従
来、図７に示すように構成され、図中の符号２１は吸着
板、２２は半導体基板（例えばウェ−ハ）、２３はテン
プレ−ト（template) 、２４は水張り布などのような層
間材である。このように、半導体基板２２を固定するに
は層間材２４で半導体基板２２を吸着固定するか、図示
しないがワックスで半導体基板２２を固定するか、ある
いは真空チャックにて吸着固定する方法が採用されてい
る。
板をポリッシング（研磨）する半導体製造装置は、従
来、図７に示すように構成され、図中の符号２１は吸着
板、２２は半導体基板（例えばウェ−ハ）、２３はテン
プレ−ト（template) 、２４は水張り布などのような層
間材である。このように、半導体基板２２を固定するに
は層間材２４で半導体基板２２を吸着固定するか、図示
しないがワックスで半導体基板２２を固定するか、ある
いは真空チャックにて吸着固定する方法が採用されてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の半
導体製造装置においては、ポリッシング中の半導体基板
２２の温度制御は不可能であった。即ち、ポリッシング
中において、半導体基板２２とポリッシング布との摩擦
および半導体基板２２とポリッシング材との化学反応に
よって半導体基板２２の温度が上昇し、半導体基板２２
の面内およびロット内の温度は一定にならなかった。そ
して、ポリッシングレ−ト（例えばPoly-Si)はポリッシ
ング時の温度に依存するため、半導体基板２２の面内お
よびバッチ間のポリッシングレ−トは一定にならなかっ
た。又、吸着板２１の半導体基板２２との接触面が平坦
な場合、半導体基板２２の中心部と周辺部のポリッシン
グレ−トに差が生じ、ポリッシング後の面内均一性が悪
かった。この発明は、上記事情に鑑みなされたもので、
半導体基板面内およびバッチ間の均一性を向上出来る半
導体製造装置を提供することを目的とする。
導体製造装置においては、ポリッシング中の半導体基板
２２の温度制御は不可能であった。即ち、ポリッシング
中において、半導体基板２２とポリッシング布との摩擦
および半導体基板２２とポリッシング材との化学反応に
よって半導体基板２２の温度が上昇し、半導体基板２２
の面内およびロット内の温度は一定にならなかった。そ
して、ポリッシングレ−ト（例えばPoly-Si)はポリッシ
ング時の温度に依存するため、半導体基板２２の面内お
よびバッチ間のポリッシングレ−トは一定にならなかっ
た。又、吸着板２１の半導体基板２２との接触面が平坦
な場合、半導体基板２２の中心部と周辺部のポリッシン
グレ−トに差が生じ、ポリッシング後の面内均一性が悪
かった。この発明は、上記事情に鑑みなされたもので、
半導体基板面内およびバッチ間の均一性を向上出来る半
導体製造装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この発明は、一面周縁部
にテンプレ−トを有する吸着板と、この吸着板の一面に
設けられ直接又は間接に半導体基板を固定する複数の袋
と、この袋の内部に充填された温度制御可能な液状充填
剤と、各袋にそれぞれ連通する充填剤導入管と、を具備
する半導体製造装置である。
にテンプレ−トを有する吸着板と、この吸着板の一面に
設けられ直接又は間接に半導体基板を固定する複数の袋
と、この袋の内部に充填された温度制御可能な液状充填
剤と、各袋にそれぞれ連通する充填剤導入管と、を具備
する半導体製造装置である。
【０００５】そして、必要に応じ、半導体基板の反りを
測定する測定手段と、この測定手段により測定された反
り量に対応して、各袋の圧力をそれぞれ調整する調整手
段とが設けられている。この発明は、裏面に凹部を有す
る保持体と、前記保持体の前記凹部内に設けられ、内部
に液体が充填されポリッシングすべき半導体基板を保持
する複数の袋体と、前記各袋体に前記液体を導く複数の
パイプと、前記各パイプに設けられ、前記半導体基板各
部のポリッシングレートの変化に応じて前記各袋体内の
液体の温度を調整する調整手段とを具備している。ま
た、この発明は、裏面に凹部を有する保持体と、前記保
持体の前記凹部内に配置され、内部に液体が充填されポ
リッシングすべき半導体基板を保持する複数の袋体と、
前記各袋体に前記液体を導く複数のパイプと、前記半導
体基板に光を照射し、前記半導体基板から反射光に応じ
て前記半導体基板の反り量を測定する測定手段と、前記
パイプに設けられ、前記測定手段によって測定された前
記半導体基板の反り量に応じて前記袋体内の液体の圧力
を調整する調整手段とを具備している。前記測定手段
は、レーザ光を発生する光源と、前記光源にから発生さ
れたレーザ光を前記半導体基板に導く手段と、前記半導
体基板によって反射されたレーザ光を検出する検出手段
とを具備している。
測定する測定手段と、この測定手段により測定された反
り量に対応して、各袋の圧力をそれぞれ調整する調整手
段とが設けられている。この発明は、裏面に凹部を有す
る保持体と、前記保持体の前記凹部内に設けられ、内部
に液体が充填されポリッシングすべき半導体基板を保持
する複数の袋体と、前記各袋体に前記液体を導く複数の
パイプと、前記各パイプに設けられ、前記半導体基板各
部のポリッシングレートの変化に応じて前記各袋体内の
液体の温度を調整する調整手段とを具備している。ま
た、この発明は、裏面に凹部を有する保持体と、前記保
持体の前記凹部内に配置され、内部に液体が充填されポ
リッシングすべき半導体基板を保持する複数の袋体と、
前記各袋体に前記液体を導く複数のパイプと、前記半導
体基板に光を照射し、前記半導体基板から反射光に応じ
て前記半導体基板の反り量を測定する測定手段と、前記
パイプに設けられ、前記測定手段によって測定された前
記半導体基板の反り量に応じて前記袋体内の液体の圧力
を調整する調整手段とを具備している。前記測定手段
は、レーザ光を発生する光源と、前記光源にから発生さ
れたレーザ光を前記半導体基板に導く手段と、前記半導
体基板によって反射されたレーザ光を検出する検出手段
とを具備している。
【０００６】
【作用】この発明によれば、半導体基板面内およびバッ
チ間の均一性が向上し、良好な平坦性が得られる。
チ間の均一性が向上し、良好な平坦性が得られる。
【０００７】
【実施例】以下、図面を参照して、この発明の一実施例
を詳細に説明する。この発明による半導体製造装置は図
１に示すように構成され、図中の符号１は吸着板であ
り、この吸着板１の一面周縁部には、ウェ−ハのような
半導体基板２の位置規制を行なうテンプレ−ト３が固着
されている。このテンプレ−ト３により、ポリッシング
中に半導体基板２の位置を一定に保っている。更に、吸
着板１の一面には、テンプレ−ト３で囲まれた内側に複
数の袋４が設けられている。この各袋４にはそれぞれ充
填剤導入管５が連通し、この充填剤導入管５の途中には
それぞれ恒温装置６が設けられている。この充填剤導入
管５を通じて各袋４内には、温度制御可能な液状充填剤
７が充填されている。更に、各袋４の外面には、水張り
布のような層間材８が張設されている。この層間材８は
各袋４と半導体基板２との間に位置するが、なくても良
い。
を詳細に説明する。この発明による半導体製造装置は図
１に示すように構成され、図中の符号１は吸着板であ
り、この吸着板１の一面周縁部には、ウェ−ハのような
半導体基板２の位置規制を行なうテンプレ−ト３が固着
されている。このテンプレ−ト３により、ポリッシング
中に半導体基板２の位置を一定に保っている。更に、吸
着板１の一面には、テンプレ−ト３で囲まれた内側に複
数の袋４が設けられている。この各袋４にはそれぞれ充
填剤導入管５が連通し、この充填剤導入管５の途中には
それぞれ恒温装置６が設けられている。この充填剤導入
管５を通じて各袋４内には、温度制御可能な液状充填剤
７が充填されている。更に、各袋４の外面には、水張り
布のような層間材８が張設されている。この層間材８は
各袋４と半導体基板２との間に位置するが、なくても良
い。
【０００８】このような半導体製造装置を用いて半導体
基板２をポリッシングするには、吸着板１に半導体基板
２を固定する。具体的には、吸着板１の各袋４に層間材
８を介して半導体基板２を固定する。この時、テンプレ
−ト３により半導体基板２の位置は規制される。そし
て、各袋４内には、充填剤導入管５を通じて温度制御可
能な液状充填剤７が充填されているが、この液状充填剤
７により半導体基板２が加熱される。更に、袋４はテン
プレ−ト３で囲まれた領域内で任意に分割されており、
個々の袋４の温度を恒温装置６によりそれぞれ個別の温
度に設定され、それにより半導体基板２に伝わる熱量は
個々の袋４のある領域で任意の温度に調整出来る。即
ち、半導体基板２面内でポリッシングレ−トの遅い部分
上の袋４の温度を上げることで、その部分の半導体基板
２に伝わる熱量が上がり、ポリッシングレ−トが増加す
る。これにより、半導体基板２面内のポリッシングレ−
トの均一性を向上させることが出来る。又、恒温装置６
で袋４の温度を常に一定にするため、バッチ間のポリッ
シング温度が安定し、その結果、バッチ間のポリッシン
グレ−トが一定になる。尚、図２に従来技術とこの発明
における半導体基板２面内のポリッシングレ−トを示
す。
基板２をポリッシングするには、吸着板１に半導体基板
２を固定する。具体的には、吸着板１の各袋４に層間材
８を介して半導体基板２を固定する。この時、テンプレ
−ト３により半導体基板２の位置は規制される。そし
て、各袋４内には、充填剤導入管５を通じて温度制御可
能な液状充填剤７が充填されているが、この液状充填剤
７により半導体基板２が加熱される。更に、袋４はテン
プレ−ト３で囲まれた領域内で任意に分割されており、
個々の袋４の温度を恒温装置６によりそれぞれ個別の温
度に設定され、それにより半導体基板２に伝わる熱量は
個々の袋４のある領域で任意の温度に調整出来る。即
ち、半導体基板２面内でポリッシングレ−トの遅い部分
上の袋４の温度を上げることで、その部分の半導体基板
２に伝わる熱量が上がり、ポリッシングレ−トが増加す
る。これにより、半導体基板２面内のポリッシングレ−
トの均一性を向上させることが出来る。又、恒温装置６
で袋４の温度を常に一定にするため、バッチ間のポリッ
シング温度が安定し、その結果、バッチ間のポリッシン
グレ−トが一定になる。尚、図２に従来技術とこの発明
における半導体基板２面内のポリッシングレ−トを示
す。
【０００９】（他の実施例）図３はこの発明の他の実施
例を示したもので、上記実施例と同様効果が得られる。
即ち、吸着板１に固定された半導体基板２の下方には、
半導体基板２の反り測定部９が配設されている。この反
り測定部９は、所定位置に設けられたレ−ザ−光源１
０，ミラ−１１，および検出器１２からなっており、矢
印方向に走査出来るようになっている。更に、各充填剤
導入管５の途中には、それぞれ圧力調整弁１３が設けら
れている。従って、この他の実施例では上記実施例のよ
うな恒温装置６はなく、又、層間材８もない。尚、上記
以外は上記実施例と同じ構成ゆえ、同一箇所には同一符
号を付して説明を省略する。
例を示したもので、上記実施例と同様効果が得られる。
即ち、吸着板１に固定された半導体基板２の下方には、
半導体基板２の反り測定部９が配設されている。この反
り測定部９は、所定位置に設けられたレ−ザ−光源１
０，ミラ−１１，および検出器１２からなっており、矢
印方向に走査出来るようになっている。更に、各充填剤
導入管５の途中には、それぞれ圧力調整弁１３が設けら
れている。従って、この他の実施例では上記実施例のよ
うな恒温装置６はなく、又、層間材８もない。尚、上記
以外は上記実施例と同じ構成ゆえ、同一箇所には同一符
号を付して説明を省略する。
【００１０】さて、ポリッシング時には、各袋４に半導
体基板２を固定するが、圧力調整弁１３により内部の液
状充填剤７の圧力を調整し、各袋４の高さを変える。そ
して、反り測定部９でレ−ザ−光源１０から発光された
レ−ザ−光がミラ−１１により半導体基板２のポリッシ
ング面に照射され、反射してきたレ−ザ−光は検出器１
２により検出される。この時の検出角度１４で、ポリッ
シング面の反りを検出する。この反り量に対して最適な
吸着板高低差１５を調整する。
体基板２を固定するが、圧力調整弁１３により内部の液
状充填剤７の圧力を調整し、各袋４の高さを変える。そ
して、反り測定部９でレ−ザ−光源１０から発光された
レ−ザ−光がミラ−１１により半導体基板２のポリッシ
ング面に照射され、反射してきたレ−ザ−光は検出器１
２により検出される。この時の検出角度１４で、ポリッ
シング面の反りを検出する。この反り量に対して最適な
吸着板高低差１５を調整する。
【００１１】図４に、半導体基板２の反り量Ｈに対する
最適吸着板高低差Ｔの関係を示す。吸着板１は、半導体
製造装置の反り測定部９が検出した半導体基板２の反り
量に基づき、圧力調整弁１３の動作によって図４から示
される最適吸着板高低差に自動的に調整される。そし
て、最適吸着板高低差Ｔを持つ吸着板１によりポリッシ
ングされた半導体基板２は、面内のポリッシングレ−ト
ばらつきが抑えられ、又、バッチ間のばらつきも減少す
る。
最適吸着板高低差Ｔの関係を示す。吸着板１は、半導体
製造装置の反り測定部９が検出した半導体基板２の反り
量に基づき、圧力調整弁１３の動作によって図４から示
される最適吸着板高低差に自動的に調整される。そし
て、最適吸着板高低差Ｔを持つ吸着板１によりポリッシ
ングされた半導体基板２は、面内のポリッシングレ−ト
ばらつきが抑えられ、又、バッチ間のばらつきも減少す
る。
【００１２】図５にこの他の実施例でポリッシングした
ときのポリシリコンポリッシング量の面内マップを示
し、図６に従来の装置でポリッシングしたときのポリシ
リコンエッチング量の面内マップを示す。これらの図か
ら明らかなように、従来の装置でポリッシングを行なう
と、面内ばらつきが約１６％以上あったものが、この発
明の装置でポリッシングを行なうと、面内ばらつきが約
３％まで減少させることが可能となった。又、この発明
の装置でポリッシングしたときのポリッシングレ−トの
半導体基板間ばらつきは約３〜５％に減少させることが
可能となった。
ときのポリシリコンポリッシング量の面内マップを示
し、図６に従来の装置でポリッシングしたときのポリシ
リコンエッチング量の面内マップを示す。これらの図か
ら明らかなように、従来の装置でポリッシングを行なう
と、面内ばらつきが約１６％以上あったものが、この発
明の装置でポリッシングを行なうと、面内ばらつきが約
３％まで減少させることが可能となった。又、この発明
の装置でポリッシングしたときのポリッシングレ−トの
半導体基板間ばらつきは約３〜５％に減少させることが
可能となった。
【００１３】
【発明の効果】従来技術では、ポリッシングする半導体
基板の中央部と周辺部でポリッシングレ−トに差が発生
していた。又、バッチ間のポリッシングレ−トにばらつ
きが発生していた。しかし、この発明によれば、上記実
施例に示したように、ポリッシングレ−トの遅い部分の
温度を上げることが出来、その結果、半導体基板面内の
ポリッシングレ−トの均一性を大幅に向上することが出
来る。
基板の中央部と周辺部でポリッシングレ−トに差が発生
していた。又、バッチ間のポリッシングレ−トにばらつ
きが発生していた。しかし、この発明によれば、上記実
施例に示したように、ポリッシングレ−トの遅い部分の
温度を上げることが出来、その結果、半導体基板面内の
ポリッシングレ−トの均一性を大幅に向上することが出
来る。
【００１４】又、恒温装置で袋の温度を常に一定にする
ため、バッチ間のポリッシング温度が安定し、その結
果、バッチ間のポリッシングレ−トが一定になる。図２
に従来技術とこの発明における半導体基板面内のポリッ
シングレ−トを示すが、この図から理解出来るように、
この発明による装置を使用すると、半導体基板の中央部
と周辺部でポリッシングレ−トの差が少なくなり、面内
の均一性が向上する。
ため、バッチ間のポリッシング温度が安定し、その結
果、バッチ間のポリッシングレ−トが一定になる。図２
に従来技術とこの発明における半導体基板面内のポリッ
シングレ−トを示すが、この図から理解出来るように、
この発明による装置を使用すると、半導体基板の中央部
と周辺部でポリッシングレ−トの差が少なくなり、面内
の均一性が向上する。
【図１】この発明の一実施例に係る半導体製造装置を示
す断面図。
す断面図。
【図２】この発明と従来例におけるポリッシングレ−ト
を示す特性曲線図。
を示す特性曲線図。
【図３】この発明の他の実施例に係る半導体製造装置を
示す断面図。
示す断面図。
【図４】半導体基板の反り量に対する最適吸着板高低差
の関係を示す特性曲線図。
の関係を示す特性曲線図。
【図５】この発明の他の実施例に係る半導体製造装置で
ポリッシングした時のポリシリコンポリッシング量の面
内マップを示す図。
ポリッシングした時のポリシリコンポリッシング量の面
内マップを示す図。
【図６】従来例に係る半導体製造装置でポリッシングし
た時のポリシリコンポリッシング量の面内マップを示す
図。
た時のポリシリコンポリッシング量の面内マップを示す
図。
【図７】従来の半導体製造装置を示す断面図。
１…吸着板、２…半導体基板、３…テンプレ−ト、４…
袋、５…充填剤導入管、６…恒温装置、７…液状充填
剤、８…層間材、９…反り測定部。
袋、５…充填剤導入管、６…恒温装置、７…液状充填
剤、８…層間材、９…反り測定部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 月原 徹也 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株式会社東芝多摩川工場内 (56)参考文献 特開 平２−257630（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−60637（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/304 B24B 37/00
Claims (5)
- 【請求項１】 一面周縁部にテンプレートを有する吸着
板と、 この吸着板の上記一面に設けられ直接又は間接に半導体
基板を固定する複数の袋と、 この袋の内部に充填された温度制御可能な液状充填剤
と、 上記各袋にそれぞれ連通する充填剤導入管とを具備する
ことを特徴とする半導体製造装置。 - 【請求項２】 一面周縁部にテンプレートを有する吸着
板と、 この吸着板の上記一面に設けられ直接又は間接に半導体
基板を固定する複数の袋と、 この袋の内部に充填された液状充填剤と、 前記各袋にそれぞれ連通され、前記充填剤を前記袋内に
導入する充填剤導入管と、 前記 半導体基板の反りを測定する測定手段と、 前記充填剤導入管にそれぞれ設けられ、前記各袋内の前
記充填剤の圧力を調整する複数の調整手段とを具備し、 前記調整手段は前記測定手段 により測定された前記半導
体基板の反り量に対応して上記各袋内の前記充填剤の圧
力を調整することを特徴とする半導体製造装置。 - 【請求項３】 裏面に凹部を有する保持体と、 前記保持体の前記凹部内に設けられ、内部に液体が充填
されポリッシングすべき半導体基板を保持する複数の袋
体と、 前記各袋体に前記液体を導く複数のパイプと、 前記各パイプに設けられ、前記半導体基板各部のポリッ
シングレートの変化に応じて前記各袋体内の液体の温度
を調整する調整手段とを具備することを特徴とする半導
体製造装置。 - 【請求項４】 裏面に凹部を有する保持体と、 前記保持体の前記凹部内に配置され、内部に液体が充填
されポリッシングすべき半導体基板を保持する複数の袋
体と、 前記各袋体に前記液体を導く複数のパイプと、 前記半導体基板に光を照射し、前記半導体基板から反射
光に応じて前記半導体基板の反り量を測定する測定手段
と、 前記パイプに設けられ、前記測定手段によって測定され
た前記半導体基板の反り量に応じて前記袋体内の液体の
圧力を調整する調整手段とを具備することを特徴とする
半導体製造装置。 - 【請求項５】 前記測定手段は、 レーザ光を発生する光源と、 前記光源にから発生されたレーザ光を前記半導体基板に
導く手段と、 前記半導体基板によって反射されたレーザ光を検出する
検出手段とを具備することを特徴とする請求項４記載の
半導体製造装置。
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