JP3500783B2 - 半導体基板の研磨装置 - Google Patents
半導体基板の研磨装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数の半導体集積
回路装置が形成されている半導体ウエハや貼り合わせＳ
ＯＩ（Silicon on insulator）基板のような半導体基板
の研磨装置に関するものである。
回路装置が形成されている半導体ウエハや貼り合わせＳ
ＯＩ（Silicon on insulator）基板のような半導体基板
の研磨装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】絶縁体の表面に薄膜単結晶シリコン層を
形成してなる所謂ＳＯＩ基板を用いて、超ＬＳＩを製造
する開発が進められている。各種のＳＯＩ基板の製造方
法の中でも最も結晶性が良く、特性面でも優れていると
考えられるものに貼り合わせ方式によるＳＯＩ基板の製
造方法がある。このＳＯＩ基板の製造方法の工程を図５
に示した。このＳＯＩ基板の製造方法を図５を参照しな
がら簡単に説明する。
形成してなる所謂ＳＯＩ基板を用いて、超ＬＳＩを製造
する開発が進められている。各種のＳＯＩ基板の製造方
法の中でも最も結晶性が良く、特性面でも優れていると
考えられるものに貼り合わせ方式によるＳＯＩ基板の製
造方法がある。このＳＯＩ基板の製造方法の工程を図５
に示した。このＳＯＩ基板の製造方法を図５を参照しな
がら簡単に説明する。
【０００３】図５Ａに示したように、表面が鏡面に仕上
げられた単結晶シリコンウエハである素子形成基板１の
その表面にフォトリソグラフィー技術を用いて、複数の
凹凸部２からなる所定のパターンが段差で形成されてい
る。これらの凹凸部２に上部絶縁膜３Ａと下部絶縁膜３
Ｂとが連続して形成されている絶縁膜３、例えば、Ｓｉ
Ｏ2 膜を形成し、更に段差を埋めるために全面に平坦化
用の層、例えば、多結晶シリコン層４を形成し、この多
結晶シリコン層４の表面を平坦研磨する。
げられた単結晶シリコンウエハである素子形成基板１の
その表面にフォトリソグラフィー技術を用いて、複数の
凹凸部２からなる所定のパターンが段差で形成されてい
る。これらの凹凸部２に上部絶縁膜３Ａと下部絶縁膜３
Ｂとが連続して形成されている絶縁膜３、例えば、Ｓｉ
Ｏ2 膜を形成し、更に段差を埋めるために全面に平坦化
用の層、例えば、多結晶シリコン層４を形成し、この多
結晶シリコン層４の表面を平坦研磨する。
【０００４】次に、図５Ｂに示したように、その平坦化
された多結晶シリコン層４の表面に、例えば、別の鏡面
に仕上げられたシリコンウエハの支持基板５を貼り合わ
せ、その支持基板５を所定の厚さまで研削した、素子形
成基板１と支持基板５との貼り合わせからなる貼り合わ
せ基板７を作製する。その後、図５Ｃに示したように、
図５Ｂの貼り合わせ基板７を上下反転させ、絶縁膜３の
内の上部絶縁膜３Ｂ（図５Ｂにおける下部絶縁膜３Ｂ）
を研磨ストッパーにして、単結晶シリコンウエハである
素子形成基板１を、その裏面から研磨し、ＳｉＯ2 の絶
縁膜３で分離された複数の島状シリコン薄層６を有する
貼り合わせＳＯＩ基板８を得ている。
された多結晶シリコン層４の表面に、例えば、別の鏡面
に仕上げられたシリコンウエハの支持基板５を貼り合わ
せ、その支持基板５を所定の厚さまで研削した、素子形
成基板１と支持基板５との貼り合わせからなる貼り合わ
せ基板７を作製する。その後、図５Ｃに示したように、
図５Ｂの貼り合わせ基板７を上下反転させ、絶縁膜３の
内の上部絶縁膜３Ｂ（図５Ｂにおける下部絶縁膜３Ｂ）
を研磨ストッパーにして、単結晶シリコンウエハである
素子形成基板１を、その裏面から研磨し、ＳｉＯ2 の絶
縁膜３で分離された複数の島状シリコン薄層６を有する
貼り合わせＳＯＩ基板８を得ている。
【０００５】ところで、前記貼り合わせＳＯＩ基板８の
製造工程において、支持基板５を貼り合わせた後の貼り
合わせ基板７の研磨は、ＳｉＯ2 膜の凹部内の島状シリ
コン薄層６を如何に凹部周辺のＳｉＯ2 膜の上部絶縁膜
３Ｂと同一平面に、平坦で且つ研磨ダメージがないよう
に仕上げられるかにかかっている。
製造工程において、支持基板５を貼り合わせた後の貼り
合わせ基板７の研磨は、ＳｉＯ2 膜の凹部内の島状シリ
コン薄層６を如何に凹部周辺のＳｉＯ2 膜の上部絶縁膜
３Ｂと同一平面に、平坦で且つ研磨ダメージがないよう
に仕上げられるかにかかっている。
【０００６】従来技術の研磨工程では、図６に示したよ
うな研磨装置１０を用いて貼り合わせ基板７の研磨が行
われていた。即ち、この研磨装置１０は、平坦な研磨面
１１Ａを備え、所定の回転速度で回転する研磨パッド１
１と、この研磨パッド１１の前記研磨面１１Ａと平行な
平坦面で研磨しようとする半導体基板である貼り合わせ
基板７を、その貼り合わせ基板７の素子形成基板１側を
研磨面１１Ａに対向させた状態で保持し、保持した貼り
合わせ基板７を回転軸１２を中心に回転させながら、同
時にこの回転軸１２を中心にして貼り合わせ基板７を前
記研磨面１１Ａに加圧できるホルダ１３と、このホルダ
１３と前記研磨パッド１１との側方に在り、ホルダ１３
に保持された貼り合わせ基板７と研磨パッド１１の研磨
面１１Ａとの間に研磨液Ｌを供給するノズル１５を備え
た研磨液供給装置（不図示）などから構成されている。
なお、符号１４は自在継手であって、前記加圧はこの自
在継手１４を経由して貼り合わせ基板７に伝達される。
うな研磨装置１０を用いて貼り合わせ基板７の研磨が行
われていた。即ち、この研磨装置１０は、平坦な研磨面
１１Ａを備え、所定の回転速度で回転する研磨パッド１
１と、この研磨パッド１１の前記研磨面１１Ａと平行な
平坦面で研磨しようとする半導体基板である貼り合わせ
基板７を、その貼り合わせ基板７の素子形成基板１側を
研磨面１１Ａに対向させた状態で保持し、保持した貼り
合わせ基板７を回転軸１２を中心に回転させながら、同
時にこの回転軸１２を中心にして貼り合わせ基板７を前
記研磨面１１Ａに加圧できるホルダ１３と、このホルダ
１３と前記研磨パッド１１との側方に在り、ホルダ１３
に保持された貼り合わせ基板７と研磨パッド１１の研磨
面１１Ａとの間に研磨液Ｌを供給するノズル１５を備え
た研磨液供給装置（不図示）などから構成されている。
なお、符号１４は自在継手であって、前記加圧はこの自
在継手１４を経由して貼り合わせ基板７に伝達される。
【０００７】このような構成の研磨装置１０を用いて貼
り合わせ基板７の素子形成基板１を研磨するに場合に
は、先ず、貼り合わせ基板７をホルダ１３に装着し、次
に、研磨パッド１１を所定の回転速度で回転させ、ま
た、回転軸１２を中心に研磨パッド１１を回転させなが
ら同時に降下させ、研磨パッド１１の研磨面１１Ａに所
定の押圧力Ｆを掛けながら密着させて、研磨面１１Ａと
素子形成基板１の被研磨面との間に研磨液供給装置のノ
ズル１５から研磨液Ｌを、常時、噴射、供給すると、貼
り合わせ基板７の素子形成基板１の表面を研磨すること
ができる。
り合わせ基板７の素子形成基板１を研磨するに場合に
は、先ず、貼り合わせ基板７をホルダ１３に装着し、次
に、研磨パッド１１を所定の回転速度で回転させ、ま
た、回転軸１２を中心に研磨パッド１１を回転させなが
ら同時に降下させ、研磨パッド１１の研磨面１１Ａに所
定の押圧力Ｆを掛けながら密着させて、研磨面１１Ａと
素子形成基板１の被研磨面との間に研磨液供給装置のノ
ズル１５から研磨液Ｌを、常時、噴射、供給すると、貼
り合わせ基板７の素子形成基板１の表面を研磨すること
ができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記研
磨時に、研磨液供給装置のノズル１５から研磨面１１Ａ
と素子形成基板１の被研磨面との間に研磨液Ｌが噴射、
供給されると、研磨液Ｌの動圧と研磨パッド１１の沈み
込み作用により、研磨液Ｌが噴射、供給される入口側と
反対の出口側では、研磨液Ｌの膜厚が異なってくる。一
般に、入口側における研磨液Ｌの膜厚が厚くなり、出口
側では沈み込み、図６の矢印Ａで示したように貼り合わ
せ基板７が浮上し、この浮上で貼り合わせ基板７が傾斜
する。この貼り合わせ基板７の場所による浮上や沈み込
みは、研磨条件、例えば、研磨パッド１１の回転数、研
磨液Ｌの供給量、研磨液Ｌの粘性度、研磨圧力などによ
って変化するのである。この研磨状態に起因する研磨む
らが発生して、素子形成基板１の被研磨表面の面内均一
性を悪化させる要因となっている。
磨時に、研磨液供給装置のノズル１５から研磨面１１Ａ
と素子形成基板１の被研磨面との間に研磨液Ｌが噴射、
供給されると、研磨液Ｌの動圧と研磨パッド１１の沈み
込み作用により、研磨液Ｌが噴射、供給される入口側と
反対の出口側では、研磨液Ｌの膜厚が異なってくる。一
般に、入口側における研磨液Ｌの膜厚が厚くなり、出口
側では沈み込み、図６の矢印Ａで示したように貼り合わ
せ基板７が浮上し、この浮上で貼り合わせ基板７が傾斜
する。この貼り合わせ基板７の場所による浮上や沈み込
みは、研磨条件、例えば、研磨パッド１１の回転数、研
磨液Ｌの供給量、研磨液Ｌの粘性度、研磨圧力などによ
って変化するのである。この研磨状態に起因する研磨む
らが発生して、素子形成基板１の被研磨表面の面内均一
性を悪化させる要因となっている。
【０００９】通常は、このような不均一な研磨が行われ
ており、この不均一性を或る程度補正するために、前記
のように貼り合わせ基板７を回転させているのである
が、回転させるだけでは本質的な不均一性を補償するこ
とにはならず、不十分な研磨方法であった。また、貼り
合わせ基板７の前記浮上高さを正確に測定、検出して、
この浮上を抑制する手段は講じられていなかった。従っ
て、本発明は貼り合わせ基板である半導体基板の前記浮
上を正確に測定、検出し、その浮上高さに応じて半導体
基板の水平状態を制御し、半導体基板の浮上による研磨
の不均一性を取り除くことを目的とするものである。
ており、この不均一性を或る程度補正するために、前記
のように貼り合わせ基板７を回転させているのである
が、回転させるだけでは本質的な不均一性を補償するこ
とにはならず、不十分な研磨方法であった。また、貼り
合わせ基板７の前記浮上高さを正確に測定、検出して、
この浮上を抑制する手段は講じられていなかった。従っ
て、本発明は貼り合わせ基板である半導体基板の前記浮
上を正確に測定、検出し、その浮上高さに応じて半導体
基板の水平状態を制御し、半導体基板の浮上による研磨
の不均一性を取り除くことを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】それ故、本発明の半導体
基板の研磨装置では、回転可能な研磨パッドと、半導体
基板を保持し、保持した半導体基板を回転させながら前
記研磨パッドに加圧するホルダと、前記ホルダに保持さ
れた半導体基板にその上方から押圧力を与えることがで
きる押圧装置とを備えた研磨装置であって、前記押圧装
置は、前記ホルダの上面に同心円的に配設されるととも
に同一極性に揃えられた複数の環状磁石と、該環状磁石
と同極で向き合う磁石とを備え、前記環状磁石と前記磁
石の反発力により、前記半導体基板が前記研磨パッドに
押圧されるように構成されており、その押圧位置は前記
ホルダの回転半径方向に可変であることで、前記課題を
解決した。
基板の研磨装置では、回転可能な研磨パッドと、半導体
基板を保持し、保持した半導体基板を回転させながら前
記研磨パッドに加圧するホルダと、前記ホルダに保持さ
れた半導体基板にその上方から押圧力を与えることがで
きる押圧装置とを備えた研磨装置であって、前記押圧装
置は、前記ホルダの上面に同心円的に配設されるととも
に同一極性に揃えられた複数の環状磁石と、該環状磁石
と同極で向き合う磁石とを備え、前記環状磁石と前記磁
石の反発力により、前記半導体基板が前記研磨パッドに
押圧されるように構成されており、その押圧位置は前記
ホルダの回転半径方向に可変であることで、前記課題を
解決した。
【００１１】また、上記の研磨装置において半導体基板
の浮上高さを測定し、この浮上高さに応じて前記押圧装
置が出力する押圧力および押圧位置を制御する浮上高さ
測定装置を備えていることで、前記課題を解決した。
の浮上高さを測定し、この浮上高さに応じて前記押圧装
置が出力する押圧力および押圧位置を制御する浮上高さ
測定装置を備えていることで、前記課題を解決した。
【００１２】従って、本発明の半導体基板の研磨装置を
採れば、浮上高さを検出し、高さに応じて加圧するの
で、半導体基板を、その面内で均一に高精度で研磨仕上
することができる。
採れば、浮上高さを検出し、高さに応じて加圧するの
で、半導体基板を、その面内で均一に高精度で研磨仕上
することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】次に、図を参照しながら、本発明
の半導体基板の研磨方法及びその装置を説明する。図１
は本発明の第１の実施例である半導体基板の研磨装置の
断面模式図であり、図２は本発明の第２の実施例である
半導体基板の研磨装置の断面模式図であり、図３は本発
明の半導体基板の研磨装置に用いることができる半導体
基板の浮上高さ測定装置の平面図であり、そして図４は
図３のＡ−Ａ線上における断面模式図である。なお、従
来の半導体基板の研磨装置の構成部分と同一の構成部分
には同一の符号を付して説明する。
の半導体基板の研磨方法及びその装置を説明する。図１
は本発明の第１の実施例である半導体基板の研磨装置の
断面模式図であり、図２は本発明の第２の実施例である
半導体基板の研磨装置の断面模式図であり、図３は本発
明の半導体基板の研磨装置に用いることができる半導体
基板の浮上高さ測定装置の平面図であり、そして図４は
図３のＡ−Ａ線上における断面模式図である。なお、従
来の半導体基板の研磨装置の構成部分と同一の構成部分
には同一の符号を付して説明する。
【００１４】図１において、符号１０Ａは本発明の第１
の実施例である半導体基板の研磨装置（以下、単に「研
磨装置」と略記する）を指す。この研磨装置１０Ａは、
平坦な研磨面１１Ａを備え、所定の回転速度で回転する
研磨パッド１１と、この研磨パッド１１の前記研磨面１
１Ａと平行な平面で研磨しようとする半導体基板である
貼り合わせ基板７を、その貼り合わせ基板７の素子形成
基板１側を研磨面１１Ａに対向させた状態で保持し、保
持した貼り合わせ基板７を回転軸１２を中心に回転させ
ながら、同時にこの回転軸１２を中心にして貼り合わせ
基板７を前記研磨面１１Ａに加圧できるホルダ１３と、
このホルダ１３と前記研磨パッド１１との側方に在り、
ホルダ１３に保持された貼り合わせ基板７と研磨パッド
１１の研磨面１１Ａとの間に研磨液Ｌを供給するノズル
１５を備えた研磨液供給装置（不図示）などから構成さ
れていることは、従来技術の研磨装置１０と同様であ
る。符号１４は自在継手であって、前記加圧はこの自在
継手１４を経由して貼り合わせ基板７に伝達される。な
お、前記ホルダ１３の全体の厚みは極めて均一に寸法取
りされて加工されており、また、その上面全体は極めて
高精度な平面に仕上げられている。
の実施例である半導体基板の研磨装置（以下、単に「研
磨装置」と略記する）を指す。この研磨装置１０Ａは、
平坦な研磨面１１Ａを備え、所定の回転速度で回転する
研磨パッド１１と、この研磨パッド１１の前記研磨面１
１Ａと平行な平面で研磨しようとする半導体基板である
貼り合わせ基板７を、その貼り合わせ基板７の素子形成
基板１側を研磨面１１Ａに対向させた状態で保持し、保
持した貼り合わせ基板７を回転軸１２を中心に回転させ
ながら、同時にこの回転軸１２を中心にして貼り合わせ
基板７を前記研磨面１１Ａに加圧できるホルダ１３と、
このホルダ１３と前記研磨パッド１１との側方に在り、
ホルダ１３に保持された貼り合わせ基板７と研磨パッド
１１の研磨面１１Ａとの間に研磨液Ｌを供給するノズル
１５を備えた研磨液供給装置（不図示）などから構成さ
れていることは、従来技術の研磨装置１０と同様であ
る。符号１４は自在継手であって、前記加圧はこの自在
継手１４を経由して貼り合わせ基板７に伝達される。な
お、前記ホルダ１３の全体の厚みは極めて均一に寸法取
りされて加工されており、また、その上面全体は極めて
高精度な平面に仕上げられている。
【００１５】そして、前記ホルダ１３の回転軸１２と前
記ノズル１５との間に押圧装置２０が設けられている。
この押圧装置２０は矢印Ｙの上下方向に可動できるロー
ラ支持装置２１と、このローラ支持装置２１の下端部に
形成された軸受け２２に回転自在に軸支されたローラ２
３とから構成されている。このローラ２３の回転軸は回
転するホルダ１３の接線方向に対して垂直な線上に在
る。また、ローラ２３はホルダ１３の上面に接触し、前
記回転軸１２に平行な押圧力Ｆａをホルダに加え、従っ
て貼り合わせ基板７の上方から押圧力を与えることがで
きるように構成されている。更にまた、この押圧装置２
０はホルダ１３の回転軸１２の中心とノズル１５とを結
ぶ線上の任意の位置で押圧できるように、矢印Ｘで示し
たホルダ１３の直径方向の前記線上で可動できるように
構成されている。
記ノズル１５との間に押圧装置２０が設けられている。
この押圧装置２０は矢印Ｙの上下方向に可動できるロー
ラ支持装置２１と、このローラ支持装置２１の下端部に
形成された軸受け２２に回転自在に軸支されたローラ２
３とから構成されている。このローラ２３の回転軸は回
転するホルダ１３の接線方向に対して垂直な線上に在
る。また、ローラ２３はホルダ１３の上面に接触し、前
記回転軸１２に平行な押圧力Ｆａをホルダに加え、従っ
て貼り合わせ基板７の上方から押圧力を与えることがで
きるように構成されている。更にまた、この押圧装置２
０はホルダ１３の回転軸１２の中心とノズル１５とを結
ぶ線上の任意の位置で押圧できるように、矢印Ｘで示し
たホルダ１３の直径方向の前記線上で可動できるように
構成されている。
【００１６】このような押圧装置２０を備えた研磨装置
１０Ａを用いて貼り合わせ基板７の素子形成基板１を研
磨する場合には、先ず、貼り合わせ基板７をホルダ１３
に装着し、次に、研磨パッド１１を所定の回転速度で回
転させ、また、回転軸１２を中心に研磨パッド１１を回
転させながら同時に降下させ、研磨パッド１１の研磨面
１１Ａに所定の押圧力Ｆを掛けながら密着させて、研磨
面１１Ａと素子形成基板１の被研磨面との間に研磨液供
給装置のノズル１５から研磨液Ｌを、常時、噴射、供給
し、また、前記押圧装置２０を降下させて、そのローラ
２３をホルダ１３の上面に当接させ、前記浮上を抑制で
きる補助押圧力Ｆａをホルダ１３に、そして貼り合わせ
基板７に与える。そうすると、貼り合わせ基板７の素子
形成基板１の被研磨面が研磨パッド１１の研磨面１１Ａ
に均一に面接触させることができるので、素子形成基板
１の被研磨面を均一に研磨することができる。
１０Ａを用いて貼り合わせ基板７の素子形成基板１を研
磨する場合には、先ず、貼り合わせ基板７をホルダ１３
に装着し、次に、研磨パッド１１を所定の回転速度で回
転させ、また、回転軸１２を中心に研磨パッド１１を回
転させながら同時に降下させ、研磨パッド１１の研磨面
１１Ａに所定の押圧力Ｆを掛けながら密着させて、研磨
面１１Ａと素子形成基板１の被研磨面との間に研磨液供
給装置のノズル１５から研磨液Ｌを、常時、噴射、供給
し、また、前記押圧装置２０を降下させて、そのローラ
２３をホルダ１３の上面に当接させ、前記浮上を抑制で
きる補助押圧力Ｆａをホルダ１３に、そして貼り合わせ
基板７に与える。そうすると、貼り合わせ基板７の素子
形成基板１の被研磨面が研磨パッド１１の研磨面１１Ａ
に均一に面接触させることができるので、素子形成基板
１の被研磨面を均一に研磨することができる。
【００１７】貼り合わせ基板７を研磨面１１Ａに押圧す
る主な押圧力はホルダ１３の回転軸１２による押圧力Ｆ
で付与されるので、前記押圧装置２０による補助押圧力
Ｆａは軽圧でよい。押圧装置２０の補助押圧力Ｆａ及び
押圧位置は、研磨パッド１１及びホルダ１３の回転速
度、研磨液Ｌの供給量、研磨液Ｌの粘性、貼り合わせ基
板７の面積などにより異なってくるので、これらの設定
は経験的に行ってもよい。しかし、後記する前記浮上高
さを測定、検出する浮上高さ測定装置を用いて設定する
ことが望ましい。
る主な押圧力はホルダ１３の回転軸１２による押圧力Ｆ
で付与されるので、前記押圧装置２０による補助押圧力
Ｆａは軽圧でよい。押圧装置２０の補助押圧力Ｆａ及び
押圧位置は、研磨パッド１１及びホルダ１３の回転速
度、研磨液Ｌの供給量、研磨液Ｌの粘性、貼り合わせ基
板７の面積などにより異なってくるので、これらの設定
は経験的に行ってもよい。しかし、後記する前記浮上高
さを測定、検出する浮上高さ測定装置を用いて設定する
ことが望ましい。
【００１８】次に、本発明の第２の実施例である研磨装
置１０Ｂを図２を参照しながら説明する。前記研磨装置
１０Ａにおける押圧装置２０はローラ２３がホルダ１３
の上面の任意な位置で機械的に接触してホルダ１３に補
助押圧力Ｆａを付与するように構成したが、この実施例
の研磨装置１０Ｂにおける押圧装置３０はホルダ１３に
非接触な手段で補助押圧力Ｆａを付与するように構成さ
れている。即ち、この研磨装置１０Ｂの押圧装置３０
は、磁石支持装置３１と、この下端部に装着、固定され
た磁石３２と、ホルダ１３の上面に装着され、厚さが均
一に仕上げられた磁石支持円板３３と、この磁石支持円
板３３の外周部上面に前記磁石３２と対向して同心円的
に埋設された、前記磁石３２の極性と同一極性の複数本
の環状磁石３４とから構成されている。この押圧装置３
０も矢印Ｙの方向に上下動し、また、ホルダ１３の回転
軸１２の中心とノズル１５とを結ぶ線上の任意の位置で
押圧できるように、矢印Ｘで示したホルダ１３の直径方
向の前記線上で可動できるように構成されている点は前
記押圧装置２０の構成と同一である。
置１０Ｂを図２を参照しながら説明する。前記研磨装置
１０Ａにおける押圧装置２０はローラ２３がホルダ１３
の上面の任意な位置で機械的に接触してホルダ１３に補
助押圧力Ｆａを付与するように構成したが、この実施例
の研磨装置１０Ｂにおける押圧装置３０はホルダ１３に
非接触な手段で補助押圧力Ｆａを付与するように構成さ
れている。即ち、この研磨装置１０Ｂの押圧装置３０
は、磁石支持装置３１と、この下端部に装着、固定され
た磁石３２と、ホルダ１３の上面に装着され、厚さが均
一に仕上げられた磁石支持円板３３と、この磁石支持円
板３３の外周部上面に前記磁石３２と対向して同心円的
に埋設された、前記磁石３２の極性と同一極性の複数本
の環状磁石３４とから構成されている。この押圧装置３
０も矢印Ｙの方向に上下動し、また、ホルダ１３の回転
軸１２の中心とノズル１５とを結ぶ線上の任意の位置で
押圧できるように、矢印Ｘで示したホルダ１３の直径方
向の前記線上で可動できるように構成されている点は前
記押圧装置２０の構成と同一である。
【００１９】このような押圧装置３０を備えた研磨装置
１０Ｂを用いて貼り合わせ基板７の素子形成基板１を研
磨する場合には、先ず、貼り合わせ基板７をホルダ１３
に装着し、次に、研磨パッド１１を所定の回転速度で回
転させ、また、回転軸１２を中心に研磨パッド１１を回
転させながら同時に降下させ、研磨パッド１１の研磨面
１１Ａに所定の押圧力Ｆを掛けながら密着させて、研磨
面１１Ａと素子形成基板１の被研磨面との間に研磨液供
給装置のノズル１５から研磨液Ｌを、常時、噴射、供給
し、また、前記押圧装置３０を降下させて、その磁石３
２と環状磁石３４とを接近させ、反発させる。そうする
と、この反発力による補助押圧力Ｆａが下向きに働き、
ホルダ１３の、そして貼り合わせ基板７の浮上を抑制す
ることができる。従って、貼り合わせ基板７の素子形成
基板１の被研磨面が研磨パッド１１の研磨面１１Ａに均
一に面接触させることができるので、素子形成基板１の
被研磨面を均一に研磨することができ、従って、所望の
貼り合わせＳＯＩ基板８を得ることができる。
１０Ｂを用いて貼り合わせ基板７の素子形成基板１を研
磨する場合には、先ず、貼り合わせ基板７をホルダ１３
に装着し、次に、研磨パッド１１を所定の回転速度で回
転させ、また、回転軸１２を中心に研磨パッド１１を回
転させながら同時に降下させ、研磨パッド１１の研磨面
１１Ａに所定の押圧力Ｆを掛けながら密着させて、研磨
面１１Ａと素子形成基板１の被研磨面との間に研磨液供
給装置のノズル１５から研磨液Ｌを、常時、噴射、供給
し、また、前記押圧装置３０を降下させて、その磁石３
２と環状磁石３４とを接近させ、反発させる。そうする
と、この反発力による補助押圧力Ｆａが下向きに働き、
ホルダ１３の、そして貼り合わせ基板７の浮上を抑制す
ることができる。従って、貼り合わせ基板７の素子形成
基板１の被研磨面が研磨パッド１１の研磨面１１Ａに均
一に面接触させることができるので、素子形成基板１の
被研磨面を均一に研磨することができ、従って、所望の
貼り合わせＳＯＩ基板８を得ることができる。
【００２０】前記いずれの実施例においても、貼り合わ
せ基板７の被研磨面が研磨パッド１１の研磨面１１Ａに
平行平面になるように補助押圧力Ｆａをホルダ１３に加
える実施例を示したが、研磨条件によっては、研磨パッ
ド１１の研磨面１１Ａと平行平面になる面から特定方向
に傾斜させた方が、より均一に研磨できる場合もあり、
このような場合には、いずれの押圧装置２０、３０にお
いても、その補助押圧力Ｆａを貼り合わせ基板７の被研
磨面を意識的に特定方向に傾斜させるために用いること
もできる。
せ基板７の被研磨面が研磨パッド１１の研磨面１１Ａに
平行平面になるように補助押圧力Ｆａをホルダ１３に加
える実施例を示したが、研磨条件によっては、研磨パッ
ド１１の研磨面１１Ａと平行平面になる面から特定方向
に傾斜させた方が、より均一に研磨できる場合もあり、
このような場合には、いずれの押圧装置２０、３０にお
いても、その補助押圧力Ｆａを貼り合わせ基板７の被研
磨面を意識的に特定方向に傾斜させるために用いること
もできる。
【００２１】次に、図３及び図４を参照しながら、本発
明の半導体基板の浮上高さ測定装置（以下、単に「浮上
高さ測定装置」と略記する）４０を説明する。これらの
図は、図を簡素化するため、前記押圧装置２０、３０及
び研磨液供給装置を省略して示した。この浮上高さ測定
装置４０は、２本の先端部と基部が研磨しようとする貼
り合わせ基板７の周辺部に位置する二股に分かれた測定
素子ホルダ４１と、この二股の先端部分と二股の基部と
に装着、固定された測定素子４２と、これらの測定素子
４２の出力を計測し、所要の押圧力Ｆａを発生させるコ
ンピュータからなる制御装置（不図示）と、浮上高さを
測定する場合には、測定素子ホルダ４１を貼り合わせ基
板７の外方の非測定位置から貼り合わせ基板７の上方の
測定位置に、そしてこの測定終了後は測定素子ホルダ４
１を貼り合わせ基板７の上方の測定位置から貼り合わせ
基板７の外方の非測定位置に後退させる駆動装置（矢印
４３）とから構成されている。
明の半導体基板の浮上高さ測定装置（以下、単に「浮上
高さ測定装置」と略記する）４０を説明する。これらの
図は、図を簡素化するため、前記押圧装置２０、３０及
び研磨液供給装置を省略して示した。この浮上高さ測定
装置４０は、２本の先端部と基部が研磨しようとする貼
り合わせ基板７の周辺部に位置する二股に分かれた測定
素子ホルダ４１と、この二股の先端部分と二股の基部と
に装着、固定された測定素子４２と、これらの測定素子
４２の出力を計測し、所要の押圧力Ｆａを発生させるコ
ンピュータからなる制御装置（不図示）と、浮上高さを
測定する場合には、測定素子ホルダ４１を貼り合わせ基
板７の外方の非測定位置から貼り合わせ基板７の上方の
測定位置に、そしてこの測定終了後は測定素子ホルダ４
１を貼り合わせ基板７の上方の測定位置から貼り合わせ
基板７の外方の非測定位置に後退させる駆動装置（矢印
４３）とから構成されている。
【００２２】次に、このような構成の浮上高さ測定装置
４０を用いて、貼り合わせ基板７の浮上高さを測定する
方法を説明する。先ず、研磨パッド１１及びホルダ１３
の回転を停止させた状態で、貼り合わせ基板７を研磨パ
ッド１１上に載せる。次に、駆動装置４３が作動し、測
定素子ホルダ４１が貼り合わせ基板７の外方の非測定位
置から貼り合わせ基板７の上方の測定位置に移動し、セ
ットされる。このセット状態で、各測定素子４２とホル
ダ１３の上面との間隔で、３個の測定素子４２の出力を
全て０μｍにリセットする。
４０を用いて、貼り合わせ基板７の浮上高さを測定する
方法を説明する。先ず、研磨パッド１１及びホルダ１３
の回転を停止させた状態で、貼り合わせ基板７を研磨パ
ッド１１上に載せる。次に、駆動装置４３が作動し、測
定素子ホルダ４１が貼り合わせ基板７の外方の非測定位
置から貼り合わせ基板７の上方の測定位置に移動し、セ
ットされる。このセット状態で、各測定素子４２とホル
ダ１３の上面との間隔で、３個の測定素子４２の出力を
全て０μｍにリセットする。
【００２３】次に、研磨液Ｌを規定量供給した状態で、
研磨パッド１１及びホルダ１３を定常回転させ、回転軸
１２で規定の押圧力Ｆを貼り合わせ基板７に加えた後、
再度、各測定素子４２とホルダ１３の上面との間隔測定
を行う。この時、各測定素子４２との間隔は０μｍの値
より＋または−に変位するのが普通である。従って、停
止時と同一の平行平面とするための補正を行う必要があ
るが、そのためには、この変位量が３点共に同一値とな
る貼り合わせ基板７の位置を押圧してバランスを取る。
即ち、各測定素子４２の出力を制御装置に入力し、演算
して、測定素子４２の出力に応じた制御信号を発生さ
せ、この制御信号に応じた押圧力Ｆａを図１及び図２に
示した押圧装置２０で発生させ、この押圧力Ｆａで貼り
合わせ基板７の浮上している部分を押圧するようにす
る。
研磨パッド１１及びホルダ１３を定常回転させ、回転軸
１２で規定の押圧力Ｆを貼り合わせ基板７に加えた後、
再度、各測定素子４２とホルダ１３の上面との間隔測定
を行う。この時、各測定素子４２との間隔は０μｍの値
より＋または−に変位するのが普通である。従って、停
止時と同一の平行平面とするための補正を行う必要があ
るが、そのためには、この変位量が３点共に同一値とな
る貼り合わせ基板７の位置を押圧してバランスを取る。
即ち、各測定素子４２の出力を制御装置に入力し、演算
して、測定素子４２の出力に応じた制御信号を発生さ
せ、この制御信号に応じた押圧力Ｆａを図１及び図２に
示した押圧装置２０で発生させ、この押圧力Ｆａで貼り
合わせ基板７の浮上している部分を押圧するようにす
る。
【００２４】また、押圧装置３０のように押圧力Ｆａが
一定の場合には、この制御信号に応じて押圧装置３０
を、矢印Ｘの貼り合わせ基板７の直径方向に移動させ、
その押圧位置で押圧力Ｆａにより貼り合わせ基板７を押
圧するように制御することができる。この制御は押圧装
置２０にも適用することができる。
一定の場合には、この制御信号に応じて押圧装置３０
を、矢印Ｘの貼り合わせ基板７の直径方向に移動させ、
その押圧位置で押圧力Ｆａにより貼り合わせ基板７を押
圧するように制御することができる。この制御は押圧装
置２０にも適用することができる。
【００２５】前記測定素子４２としては、高さの変化を
μｍのオーダーで検出できるものであればよいが、非接
触型の検出素子である方が望ましい。そのような測定素
子４２としては、レーザー光の反射を用いた光マイクロ
メータや静電容量の変化を用いる静電容量センサーが最
適である。前者の光マイクロメータとしては安立株式会
社製のＫＬ１３０Ｂがあり、後者の静電容量センサーと
してはＡＤＥ社製を挙げることができる。
μｍのオーダーで検出できるものであればよいが、非接
触型の検出素子である方が望ましい。そのような測定素
子４２としては、レーザー光の反射を用いた光マイクロ
メータや静電容量の変化を用いる静電容量センサーが最
適である。前者の光マイクロメータとしては安立株式会
社製のＫＬ１３０Ｂがあり、後者の静電容量センサーと
してはＡＤＥ社製を挙げることができる。
【００２６】前記研磨液Ｌとしては、素子形成基板１の
単結晶シリコン層を研磨することから、砥粒を殆ど含ま
ないアルカリ系研磨液、例えば、エチレンジアミンやア
ンモニアなどを用いるとよい。
単結晶シリコン層を研磨することから、砥粒を殆ど含ま
ないアルカリ系研磨液、例えば、エチレンジアミンやア
ンモニアなどを用いるとよい。
【００２７】以上の説明では、半導体基板として貼り合
わせ基板７を例示し、その素子形成基板１を研磨する研
磨装置及びこの研磨装置を用いた研磨方法を説明した
が、半導体基板としては、表面に多数のＩＣが形成され
た単板のシリコンウエハをも挙げることができ、その裏
面研磨を行う場合に、本発明の研磨装置を利用すること
ができる。また、半導体基板としては半導体ウエハに限
定されるものではないことを付言しておく。
わせ基板７を例示し、その素子形成基板１を研磨する研
磨装置及びこの研磨装置を用いた研磨方法を説明した
が、半導体基板としては、表面に多数のＩＣが形成され
た単板のシリコンウエハをも挙げることができ、その裏
面研磨を行う場合に、本発明の研磨装置を利用すること
ができる。また、半導体基板としては半導体ウエハに限
定されるものではないことを付言しておく。
【００２８】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明の半導体
基板の研磨装置によれば、被研磨板である半導体基板の
面内均一性が向上し、薄膜の高精度研磨が可能となる。
また、基準面に対する研磨状態の変位量を定量化、数値
化できるので、自動平面補佐などの自動化が可能となる
など、数々の優れた効果が得られる。
基板の研磨装置によれば、被研磨板である半導体基板の
面内均一性が向上し、薄膜の高精度研磨が可能となる。
また、基準面に対する研磨状態の変位量を定量化、数値
化できるので、自動平面補佐などの自動化が可能となる
など、数々の優れた効果が得られる。
【図１】 本発明の第１の実施例である半導体基板の研
磨装置の断面模式図である。
磨装置の断面模式図である。
【図２】 本発明の第２の実施例である半導体基板の研
磨装置の断面模式図である。
磨装置の断面模式図である。
【図３】 本発明の半導体基板の研磨装置に用いること
ができる半導体基板の浮上高さ測定装置の平面図であ
る。
ができる半導体基板の浮上高さ測定装置の平面図であ
る。
【図４】 図３のＡ−Ａ線上における断面模式図であ
る。
る。
【図５】 従来技術の貼り合わせＳＯＩ基板の製造方法
を説明するための製造工程図である。
を説明するための製造工程図である。
【図６】 従来技術の半導体基板の研磨装置の断面模式
図である。
図である。
１ 素子形成基板
７ 貼り合わせ基板
１０Ａ 本発明の第１実施例である研磨装置
１０Ｂ 本発明の第２実施例である研磨装置
１１ 研磨パッド
１１Ａ 研磨面
１２ 回転軸
１３ ホルダ
１５ ノズル
２０ 押圧装置
２３ ローラ
３０ 押圧装置
３２ 磁石
３３ 磁石支持円板
３４ 磁石
４０ 本発明の半導体基板の浮上高さ測定装置
４１ 測定素子ホルダ
４２ 測定素子
４３ 駆動装置
Ｌ 研磨液
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 21/304
H01L 27/12
Claims (4)
- 【請求項１】 回転可能な研磨パッドと、半導体基板を
保持し、保持した半導体基板を回転させながら前記研磨
パッドに加圧するホルダと、前記ホルダに保持された半
導体基板にその上方から押圧力を与えることができる押
圧装置とを備えた研磨装置であって、 前記押圧装置は、前記ホルダの上面に同心円的に配設さ
れるとともに同一極性に揃えられた複数の環状磁石と、
該環状磁石と同極で向き合う磁石とを備え、前記環状磁
石と前記磁石の反発力により、前記半導体基板が前記研
磨パッドに押圧されるように構成されており、その押圧
位置は前記ホルダの回転半径方向に可変であることを特
徴とする研磨装置。 - 【請求項２】 前記半導体基板の浮上高さを測定し、こ
の浮上高さに応じて前記押圧装置が出力する押圧力およ
び押圧位置を制御する浮上高さ測定装置を備えているこ
とを特徴とする請求項１記載の研磨装置。 - 【請求項３】 前記ホルダと前記研磨パッドとの側方に
あり、当該ホルダに保持された半導体基板と前記研磨パ
ッドの研磨面との間に研磨液を供給する研磨液供給装置
を備えており、 前記押圧装置が前記ホルダの回転軸と前記研磨液供給装
置との間に在ることを特徴とする請求項１記載の研磨装
置。 - 【請求項４】 前記浮上高さ測定装置が、平面内で回転
する半導体基板の周辺部における複数点で浮上高さを無
接触状態で測定する測定素子を保持する測定素子ホルダ
と、 浮上高さを測定する場合には、該測定素子ホルダを前記
半導体基板の外方の非測定位置から半導体基板の上方の
測定位置に、そして該測定終了後は測定素子ホルダを前
記半導体基板の上方の測定位置から前記半導体基板の外
方の非測定位置に後退させる駆動装置とで構成されてい
る ことを特徴とする請求項２記載の研磨装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19056795A JP3500783B2 (ja) | 1995-07-26 | 1995-07-26 | 半導体基板の研磨装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19056795A JP3500783B2 (ja) | 1995-07-26 | 1995-07-26 | 半導体基板の研磨装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0945642A JPH0945642A (ja) | 1997-02-14 |
| JP3500783B2 true JP3500783B2 (ja) | 2004-02-23 |
Family
ID=16260217
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19056795A Expired - Fee Related JP3500783B2 (ja) | 1995-07-26 | 1995-07-26 | 半導体基板の研磨装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3500783B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11204468A (ja) * | 1998-01-09 | 1999-07-30 | Speedfam Co Ltd | 半導体ウエハの表面平坦化装置 |
| JP3977800B2 (ja) * | 2003-12-10 | 2007-09-19 | Ｔｄｋ株式会社 | 研磨装置及び研磨方法 |
| JP2006175534A (ja) * | 2004-12-21 | 2006-07-06 | Nippon Quality Links Kk | 研磨方法及び研磨装置 |
| JP4814677B2 (ja) * | 2006-03-31 | 2011-11-16 | 株式会社荏原製作所 | 基板保持装置および研磨装置 |
| KR20210006550A (ko) | 2019-07-08 | 2021-01-19 | 삼성전자주식회사 | 회전체 모듈 및 이를 구비하는 화학 기계적 연마 장치 |
| CN113084622B (zh) * | 2021-02-27 | 2023-01-13 | 深圳市新显科技有限公司 | 一种显示器基板生产用化学抛光机及其抛光方法 |
-
1995
- 1995-07-26 JP JP19056795A patent/JP3500783B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0945642A (ja) | 1997-02-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |