JPH06132264A - 研磨による半導体基板の作成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、張り合わせ法等により基体上に形成
された半導体層を研磨により所定の膜厚にする半導体基
板の作成方法に関し、研磨前の膜厚が不均一な場合や研
磨速度のばらつき等が生じた場合でも、均一な膜厚の被
研磨体を残存することができる研磨による半導体基板の
作成方法の提供を目的とする。 【構成】被研磨体１４に溝１８を形成した後、研磨布と
の間の摩擦係数が前記被研磨体１４と異なり、かつ研磨
により残存すべき膜厚に等しい膜厚を有する研磨量調整
膜１９を該溝１８の底部に形成し、その後、前記被研磨
体１４と前記研磨布との間の摩擦力を監視しながら前記
被研磨体１４を研磨し、前記摩擦力の変化により研磨を
停止することを含み構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は研磨による半導体基板の
作成方法に関し、より詳しくは、張り合わせ法等により
基体上に形成された半導体層を研磨により所定の膜厚に
する半導体基板の作成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体装置の高速化，高密度化及
び高機能化等の要請に応えるため、絶縁体上に薄い膜厚
の半導体層を形成する必要がある。このため、張り合わ
せ法等により基体上に形成された半導体層を研磨により
所定の膜厚にする方法が用いられている。

【０００３】図４は研磨装置の構成図で、図中符号１は
回転可能な研磨板で、表面に研磨布２が張りつけられて
いる。３は回転可能な保持具で、研磨を行う際、研磨布
２に対向する面に被研磨体としての半導体基板４が保持
される。なお、半導体基板４は保持具３上で保持具３の
回転に関係なく、自由に回転しうるようになっている。

【０００４】次に、上記の研磨装置を用いて研磨により
薄い膜厚の半導体層を有する半導体基板を作成する方法
について図５（ａ），（ｂ）を参照しながら説明する。
図５（ａ）は研磨する前の半導体基板４の断面図で、よ
く知られた張り合わせ法により、第１の半導体基体５と
第２の半導体基体７とが絶縁膜６を介して張り合わせら
れている。

【０００５】まず、このような半導体基板４を第２の半
導体基体７を表向きにして保持具３の研磨布２に対向す
る面に保持する。続いて、研磨板１を回転させるととも
に、保持具３も研磨板１と同じ方向に回転させながら、
研磨板１と保持具３とを近づける。

【０００６】次いで、不図示のコロイダルシリカを含む
アルカリ溶液からなる研磨液を研磨布２上に滴下しなが
ら、研磨板１と保持具３とを更に近づけて、研磨布２に
半導体基板４を接触させ、保持具３を押圧する。これに
より、第２の半導体基体７が研磨されはじめる。

【０００７】次に、所定の研磨量になるように、所定の
時間この状態を保持する。これにより、所定の膜厚の半
導体層７ａが形成される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の従来例
の研磨による半導体基板の作成方法によれば、第２の半
導体基体７の研磨前の膜厚がばらついている場合や、研
磨時の押圧力の不均一等により研磨速度にばらつきが生
じた場合、図６に示すように、研磨された後の半導体層
７ｂの膜厚がばらついてしまう。現状ではこのばらつき
は１μｍ以上あるため、膜厚数μｍ程度の半導体層を得
ることは困難で、半導体層の薄膜化が要望されている今
日、改善が望まれている。

【０００９】本発明は、係る従来例の問題点に鑑みて創
作されたものであり、研磨前の膜厚が不均一な場合や研
磨速度のばらつき等が生じた場合でも、均一な膜厚の被
研磨体を残存することができる研磨による半導体基板の
作成方法の提供を目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題は、第１に、被
研磨体に溝を形成した後、研磨布との間の摩擦係数が前
記被研磨体と異なり、かつ研磨により残存すべき膜厚に
等しい膜厚を有する研磨量調整膜を該溝の底部に形成
し、その後、前記被研磨体と研磨布との間の摩擦力を監
視しながら前記被研磨体を研磨し、前記摩擦力の変化に
より研磨を停止することを特徴とする研磨による半導体
基板の作成方法によって達成され、第２に、前記研磨量
調整膜の摩擦力は、前記被研磨体の摩擦力よりも大きい
ことを特徴とする第１の発明に記載の研磨による半導体
基板の作成方法によって達成され、第３に、前記被研磨
体はシリコン層であり、前記研磨量調整膜はシリコン酸
化膜又はシリコン窒化膜であることを特徴とする第１又
は第２の発明に記載の研磨による半導体基板の作成方法
によって達成される。

【００１１】

【作用】本発明の研磨による半導体基板の作成方法にお
いては、研磨布との間の摩擦係数が被研磨体と異なる研
磨量調整膜を被研磨体に形成された溝の底部に形成して
被研磨体を研磨している。従って、研磨布に対して研磨
量調整膜の摩擦力が被研磨体の摩擦力よりも大きい場
合、例えば、被研磨体としてシリコン層を用い、研磨量
調整膜としてシリコン酸化膜又はシリコン窒化膜を用い
た場合、被研磨体が研磨されて研磨量調整膜が現れる
と、前記摩擦力が大きくなるので、半導体基板の自転速
度や自転方向に影響を与え、このため、研磨量調整膜の
周辺部では研磨速度が小さくなり、他の部分と比較して
研磨量が減る。これにより、被研磨体の全面にわたり研
磨量が均一化するため、研磨後に残存する被研磨体の膜
厚も均一化する。

【００１２】また、研磨量調整膜は残存すべき膜厚に等
しい膜厚を有するので、所定の膜厚の被研磨体が残存す
る。例えば、研磨量調整膜を絶縁膜により形成した場
合、残存すべき絶縁膜の膜厚のばらつきは膜形成時の絶
縁膜の膜厚のばらつきとほぼ等しくなり、極めて高い精
度で加工することができる。

【００１３】更に、前記摩擦力の変化を監視することに
より研磨終了時が検出可能であるので、過剰な研磨を行
うことがない。

【００１４】

【実施例】次に、図面を参照しながら本発明の実施例に
ついて説明する。 （Ａ）本発明の実施例に用いられる研磨装置 図４は本発明の実施例に用いられる研磨装置について説
明する斜視構成図で、図中符号１１は回転可能な研磨板
で、表面に研磨布１２が張りつけられている。１３は回
転可能な保持具で、研磨を行う際、研磨布１２に対向す
る面に被研磨体としての半導体基板１４が保持される。
なお、半導体基板１４は保持具１３上で保持具１３に関
係なく、自由に回転しうるようになっている。

【００１５】（Ｂ）本発明の実施例の研磨による半導体
基板の作成方法 次に、上記の研磨装置を用いて研磨により薄い膜厚の半
導体層を有する半導体基板を作成する方法について図１
（ａ）〜（ｃ），図２（ａ），（ｂ），図３（ａ），
（ｂ）を参照しながら説明する。図１（ｃ），図２
（ｂ）は平面図で、図１（ｂ）は図１（ｃ）のＡ−Ａ線
断面図、図２（ａ）は図２（ｂ）のＢ−Ｂ線断面図であ
る。

【００１６】図１（ａ）は研磨する前の半導体基板（被
研磨体）１４の断面図で、よく知られた張り合わせ法に
より、シリコン酸化膜からなる絶縁膜が形成されたシリ
コンからなる第１の半導体基体１５とシリコンからなる
第２の半導体基体１７とがシリコン酸化膜からなる絶縁
膜１６を介して張り合わせられている。

【００１７】まず、このような半導体基板１４の第２の
半導体基体１７を選択的にエッチング・除去して幅約２
０μｍ，間隔約８０μｍの溝１８を形成する（図１
（ｂ），（ｃ））。

【００１８】次いで、ＣＶＤ法（化学気相成長法）によ
り溝１８を被覆して膜厚約０．５μｍのシリコン酸化膜
を形成した後、パターニングし、溝１８の底部に研磨量
調整膜１９を残存する（図２（ａ），（ｂ））。なお、
研磨布１２に対して研磨量調整膜１９としてのシリコン
酸化膜の摩擦力は半導体基板１４の摩擦力よりも大き
い。

【００１９】次に、第２の半導体基体１７を表向きにし
て保持具１３上の研磨布１２に対向する面に保持する。
続いて、研磨板１１を回転数約９０ｒｐｍで回転させる
とともに、保持具１３も研磨板１１と同じ方向に回転数
約９０ｒｐｍで回転させながら、研磨板１１と保持具１
３とを近づける。

【００２０】次いで、不図示のコロイダルシリカを含む
アルカリ溶液からなる研磨液を研磨布１２上に滴下しな
がら、研磨板１１と保持具１３とを更に近づけて、研磨
布１２に半導体基板１４を接触させ、保持具１３を押圧
する。これにより、第２の半導体基体１７が研磨されは
じめる。なお、第２の半導体基体１７の研磨前の膜厚が
ばらついている場合や、研磨時の押圧力の不均一等によ
り研磨速度にばらつきが生じた場合、研磨量調整膜１９
が表出するまで、研磨量が不均一になる（図３
（ａ））。

【００２１】続いて、研磨を続けていき、研磨量調整膜
１９が表出すると、研磨布１２との間の摩擦力が大きく
なるため、半導体基板１４の自転速度や自転方向に影響
を与え、これにより、この周辺部で研磨速度が落ちる。
このため、この部分では他の部分に比較して研磨量が少
なくなるので、残存膜厚は均一化していく。このように
して研磨していき、摩擦力が所定の値に達した時に研磨
を終了する。これにより、所定の膜厚の半導体層17ｂが
形成される（図３（ｂ））。

【００２２】本発明の実施例に係る研磨による半導体基
板の作成方法においては、研磨布１２との間の摩擦係数
が半導体基板１４よりも大きいシリコン酸化膜からなる
研磨量調整膜１９を半導体基板１４に形成された溝１８
の底部に形成して半導体基板１４を研磨している。従っ
て、半導体基板１４が研磨されて研磨量調整膜１９が現
れると、研磨量調整膜１９の周辺部では摩擦力の増加に
より研磨速度が小さくなり、他の部分と比較して研磨量
が減る。これにより、半導体基板１４の全面にわたり研
磨量が均一化するため、研磨後に残存する半導体層17ｂ
の膜厚も均一化する。

【００２３】また、研磨量調整膜１９は残存すべき膜厚
に等しい膜厚を有するので、所定の膜厚の半導体層17ｂ
が残存する。例えば、研磨量調整膜１９をシリコン酸化
膜により形成しているので、残存すべき膜厚のばらつき
は膜形成時のシリコン酸化膜の膜厚のばらつきとほぼ等
しくなり、極めて高い精度で加工することができる。

【００２４】更に、摩擦力の変化を監視することにより
研磨終了時が検出可能であるので、過剰な研磨を行うこ
とがない。なお、上記の実施例では、研磨調整膜１９と
してシリコン酸化膜を用いているが、シリコン窒化膜を
用いることもできる。

【００２５】また、研磨調整膜１９としてシリコン酸化
膜やシリコン窒化膜等、半導体基板１４よりも摩擦係数
の大きいものを用いているが、摩擦係数の小さいものを
用いてもよい。この場合、例えば、Ａｌ等の金属を研磨
調整膜１９として形成すると、Ａｌ等の金属はシリコン
に比べて研磨速度が非常に遅いため、研磨調整膜１９付
近の研磨速度が低下する。従って、より均一な膜厚を得
ることができる。

【００２６】更に、溝１８はウエハをチップ化する際の
切除領域（スクライブライン）として用いることもでき
る。また、溝の配置は、実施例のような格子状に限ら
ず、同心円状や同心多角形状等種々の配置が可能であ
る。

【００２７】

【発明の効果】以上のように、本発明の研磨による半導
体基板の作成方法においては、研磨布との間の摩擦係数
が被研磨体と異なる研磨量調整膜を被研磨体に形成され
た溝の底部に形成して被研磨体を研磨している。従っ
て、研磨布に対して研磨量調整膜の摩擦力が被研磨体の
摩擦力よりも大きい場合、被研磨体が研磨されて現れる
研磨量調整膜の摩擦力により研磨速度が調整されて、被
研磨体の全面にわたり研磨量が均一化するため、研磨後
に残存する被研磨体の膜厚も均一化する。

【００２８】また、研磨量調整膜は残存すべき膜厚に等
しい膜厚を有するので、所定の膜厚の被研磨体が残存
し、極めて高い精度で加工することができる。更に、前
記摩擦力の変化を監視することにより研磨終了時が検出
可能であるので、過剰な研磨を行うことがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る研磨による半導体基板の
作成方法についての説明図（その１）である。

【図２】本発明の実施例に係る研磨による半導体基板の
作成方法についての説明図（その２）である。

【図３】本発明の実施例に係る研磨による半導体基板の
作成方法についての説明図（その３）である。

【図４】研磨装置について説明する斜視構成図である。

【図５】従来例に係る研磨による半導体基板の作成方法
についての説明図である。

【図６】従来例に係る問題点について説明する断面図で
ある。

【符号の説明】

１１ 研磨板、 １２ 研磨布、 １３ 保持具、 １４ 半導体基板（被研磨体）、 １５ 第１の半導体基体、 １６ 絶縁膜、 １７，17ａ 第２の半導体基体、 17ｂ 半導体層、 １８ 溝、 １９ 研磨量調整膜。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基体上の被研磨体に溝を形成した後、研磨
   布との間の摩擦係数が前記被研磨体と異なり、かつ研磨
   により残存すべき膜厚に等しい膜厚を有する研磨量調整
   膜を該溝の底部に形成し、その後、前記被研磨体と前記
   研磨布との間の摩擦力を監視しながら前記被研磨体を研
   磨し、前記摩擦力の変化により研磨を停止することを特
   徴とする研磨による半導体基板の作成方法。
2. 【請求項２】前記研磨量調整膜の摩擦力は、前記被研磨
   体の摩擦力よりも大きいことを特徴とする請求項１記載
   の研磨による半導体基板の作成方法。
3. 【請求項３】前記被研磨体はシリコン層であり、前記研
   磨量調整膜はシリコン酸化膜又はシリコン窒化膜である
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の研磨によ
   る半導体基板の作成方法。