JPH07130690A

JPH07130690A - 半導体装置の製造方法及び半導体製造装置

Info

Publication number: JPH07130690A
Application number: JP27580293A
Authority: JP
Inventors: Koji Hashizume; 幸司橋詰
Original assignee: Fujitsu VLSI Ltd; Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu VLSI Ltd; Fujitsu Ltd
Priority date: 1993-11-04
Filing date: 1993-11-04
Publication date: 1995-05-19
Anticipated expiration: 2017-04-08
Also published as: JP3272835B2

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は半導体装置における半導体基板の平
坦加工を行う場合の半導体装置の製造方法に関し、安定
した化学反応と研磨加工、及び処理時間、工数の削減に
よる低コスト化、制御の簡易化による低コスト化を図る
ことを目的とする。【構成】処理槽３２内に研磨布３４が設けられた定盤
３３が配置され、定盤３３の周囲に溶剤３８ａ，３８ｂ
を一旦保持するリング３５が設けられる。また、半導体
基板３７をチャッキングした回転ヘッド３６が定盤３３
上に配置され、その近傍に溶剤３８ａを供給する第１の
ノズル３９、温度調節された溶剤３８ｂを供給する第２
のノズル４０、及び化学反応による温度上昇を検出する
温度センサ４５を設ける構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造における半
導体基板の平坦加工を行う場合の半導体装置の製造方法
及び半導体製造装置に関する。

【０００２】近年、半導体装置の高性能化に伴い高集積
化、超微細化が進んで多層による立体積層配線が行わ
れ、その処理が複雑化している。この立体積層配線のた
めには積層する薄膜の各々で平坦化、平滑化する必要が
ある。

【０００３】

【従来の技術】従来より、半導体装置を構成する場合に
おいて半導体基板上に薄膜が形成され、薄膜には大別し
て配線層と絶縁層に分けられる。そして、積層配線構造
とする場合にはパターニングされた配線を各層で整列さ
せるための絶縁層の平坦性が特に重要となる。

【０００４】絶縁薄膜層の形成にはＣＶＤ（ケミカル・
ベーパー・デポジション）や回転コーティング方法等が
用いられ、これらを複合して成膜する場合には時間とコ
ストが累積される。

【０００５】また、配線層の平坦性も重要であり、パタ
ーンの凹凸がそのまま絶縁層の膜厚や複合プロセスに影
響を与える。配線薄膜層の形成にはＣＶＤやＰＶＤ（フ
ィジカル・ベーパー・デポジション）等が用いられる
が、微小な穴への埋め込みと膜厚確保を同時に行い、し
かも電気的特性の優れた金属薄膜の形成が困難であるこ
とから、配線薄膜層は平坦性よりもむしろステップカバ
レッジのカバレッジ率での膜厚比が重要視される。

【０００６】従来、半導体製造において平坦加工につい
ては機械研磨をベースとした化学研磨法が知られてい
る。これは、機械研磨の要素と化学反応とを組み合わせ
たものであるが、機械研磨に重点がおかれ、化学反応の
効果は補佐的なものとされている。

【０００７】ここで、図７に、従来の研磨方法の説明図
を示す。図７（Ａ）は概略斜視図であり、図７（Ｂ）は
概念断面図である。図７（Ａ），（Ｂ）において、処理
槽１１内に、平面精度を保証された回転自在の剛性円盤
（定盤）１２が設けられておた、該剛性円盤１２上には
研磨布１３が設けられる。この処理槽１１の底面には所
定数の廃液回収口１４ａ，１４ｂが形成されている。

【０００８】剛性円盤１２の上方には、試料としての半
導体基板１５が着脱自在に固定された回転ヘッド１６が
剛性円盤１２に対して上下動自在に配設され、回転ヘッ
ド１６は一方向の移動部１７に取り付けられた固定部１
８に固定されている。また、回転ヘッド１６の近傍であ
って、剛性円盤１２には噴射口が向けられた２つのノズ
ル１９，２０が配置される。例えば、ノズル１９は半導
体基板１５の研磨面と化学的な反応をする溶剤１９ａを
噴射するもので、ノズル２０は半導体基板１５に付着し
た溶剤１９ａや生成不純物を除去するための純水等の洗
浄水２０ａを噴射するものである。

【０００９】なお、剛性円盤１２及び溶剤１９ａは一般
的に温度調節器（図示せず）で温度管理される。

【００１０】図７に示す研磨は、剛性円盤１２が回転
し、その平面上を回転ヘッド１６（半導体基板１５）が
自転すると共に、移動部１７により移動しながら行われ
る。このとき、ノズル１９からは溶剤１９ａが供給され
る。溶剤１９は、平坦を得体面を構成する材料が選択さ
れる。供給される溶剤１９は剛性円盤１２の研磨箇所に
集中的に噴射され、処理槽１１の廃液回収口１４ａ，１
４ｂより回収される。

【００１１】研磨加工が終了すると、半導体基板１５は
ノズル２０からの洗浄水２０ａにより溶剤１９ａや生成
不純物が除去される。

【００１２】そして、回転ヘッド１６が半導体基板１５
を別ユニットに受け渡すために剛性円盤１２上から移動
し、移動後に研磨布１３を洗浄して状態維持を管理す
る。

【００１３】続いて、図８に、従来の他の研磨方法の説
明図を示す。図中、図７と同一構成部分には同一符号を
付す。図８において、一方向の移動部１７が他方向の移
動部２１に取り付けられており、移動部１７，２１によ
りＸＹロボットが構成される。また、処理槽１１の近傍
に、第２の処理槽２２が配置され、この第２の処理槽２
２内に回転自在な第２の剛性円盤２３が設けられる。第
２の剛性円盤２３上には粒度の小さい第２の研磨布２４
が設けられる。すなわち、剛性円盤１２（研磨布１３）
が荒加工用の定盤とし、第２の剛性円盤２３（台２の研
磨布２４）が荒仕上げ加工用の定盤とするものである。
なお、図中、ノズル２０は省略してある。

【００１４】図８に示す研磨は、回転ヘッド１６（半導
体基板１５）をＸＹロボット（移動部１７，２１）によ
り剛性円盤１２と第２の剛性円盤２３とに移動させて、
機械研磨による荒加工と荒仕上げ加工の別々の加工を行
って半導体基板１５のうねりを除去するものである。ま
た、更なる平面度を得たい場合には精密仕上げの工程に
移行される。すなわち、２つの粒度の異なる研磨布１
３，２４が設けられた剛性円盤１２，２３よりＣＶＤや
ＰＶＤで生じる膜表面のうねりを除去すると共に、平面
粒度を求めるものである。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図７に示すよ
うな研磨は、剛性円盤１２と溶剤１９ａが温度管理され
ているが、研磨部分での温度が把握されておらず温度管
理が十分とはいえない。一方、研磨中に溶剤１９ａが噴
射されて剛性円盤１２上では該溶剤１９ａが一瞬貯る状
態となるが、上述のように研磨部分での温度が把握され
ておらず、化学反応で発生する熱により熱エネルギが増
加する。これにより、溶剤１９ａによる化学研磨で発生
する汚染物質や液劣化により反応形態が変化し、安定し
た化学反応と研磨加工を行うことができず、歩留り低下
による低コスト化を図ることができないという問題があ
る。

【００１６】また、図８に示すように荒加工と荒仕上げ
加工等の複数の研磨工程を必要とする場合に、各工程の
ための処理槽２２をそれぞれ設置して行うことは、研磨
の処理時間や工数が増加すると共に、制御が複雑化しコ
スト高になるという問題がある。

【００１７】そこで、本発明は上記課題に鑑みなされた
もので、安定した化学反応と研磨加工、及び、処理時
間、工数の削減による低コスト化、制御の簡易化による
低コスト化を図る半導体装置の製造方法及び半導体製造
装置を提供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の製
造方法は、請求項１では配線層及び絶縁層が形成される
半導体基板であって、回転部に取り付けられ、処理槽内
の回転自在な定盤上の研磨部材で化学反応研磨のための
溶剤を供給しつつ機械的研磨が行われる該半導体基板を
使用するものであって前記半導体基板の前記研磨部材上
での研磨の際に、研磨部分で前記溶剤を所定量保持させ
つつ供給し、該研磨部分の温度を測定し、測定温度に応
じて、温度の異なる他の溶剤を供給する。

【００１９】請求項３では、前記溶剤に研磨砥粒を含ま
せて供給しつつ、前記半導体基板を前記研磨部材に所定
量の荷重で第１の研磨を行い、研磨砥粒を含まない前記
溶剤又は洗浄水を供給しつつ、該半導体基板の同一の該
研磨部材への荷重を解除して自由度をもたせて第２の研
磨を行う。

【００２０】請求項５では前記半導体基板を前記研磨部
材に当接させて研磨を行うと同時に、前記回転部及び前
記定盤の回転軸を所定角度に傾斜させた該研磨部材の高
位置より前記溶剤又は洗浄水を供給する。

【００２１】請求項７では、前記定盤を所定数に分割し
てそれぞれ異なる粒度の前記研磨部材が設けられた該粒
度の大な該研磨部材上で前記半導体基板の第１の研磨を
行い、以降、該研磨部材の該粒度の大より小の順に該半
導体基板の所定数の研磨を行う。

【００２２】また、本発明の半導体製造装置は、請求項
２では、配線層及び絶縁層が形成される半導体基板であ
って、回転部に取り付けられ、処理槽内の回転自在な定
盤上の研磨部材で化学反応研磨のための溶剤を供給しつ
つ機械的研磨が行われるものであって、前記半導体基板
の前記研磨部材での研磨部分に、前記溶剤を供給する第
１の液供給部と、前記定盤の周囲に設けられ、供給され
る該溶剤を該研磨部材上で所定量保持させる液保持部
と、該研磨部分での該溶剤の温度を検知する温度検知部
と、検知温度に応じて、該溶剤に混合させて所定温度と
するための他の溶剤の温度を調節する温度調節部と、該
温度調節された溶剤を供給する第２の液供給部とで構成
する。

【００２３】請求項６では、前記回転部及び前記定盤の
回転軸を所定角度に傾斜させ、該研磨部材の高位置部分
に前記溶剤又は洗浄水を供給する液供給部を設ける。

【００２４】請求項８では、前記定盤を駆動連結状態に
分割し、それぞれ異なる粒度の前記研磨部材を設けると
共に、該分割されたそれぞれの該定盤を回転させる駆動
手段を設ける。

【００２５】

【作用】上述のように請求項１及び２の発明では、研磨
部分での温度を温度検知部により検出して、常に温度が
一定になるように温度調節した他の溶剤を第２の液供給
部より供給する。これにより、熱エネルギの増加が回避
され、安定した化学反応と研磨加工を行うことが可能と
なり、歩留り向上による低コスト化を図ることが可能と
なる。

【００２６】請求項３の発明では、同一の定盤（研磨部
材）上で研磨砥粒の有無で複数回の研磨処理を行うこと
により、省スペース化が図られ、仕上げ加工まで処理時
間の削減、制御の簡易化による低コスト化を図ることが
可能となる。

【００２７】請求項５及び６の発明では、回転部及び定
盤の回転軸を所定角度に傾斜させて研磨部材の高位置の
該供給口より溶剤又は洗浄水を供給することにより、研
磨部分を常にクリーンな液が供給され、反応、研磨で発
生した汚染物質による再汚染が防止されて安定した化学
反応と研磨加工が可能となり、歩留り向上による低コス
ト化を図ることが可能となる。

【００２８】請求項７及び８の発明では、定盤を分離し
て駆動手段で回転させ、それぞれに粒度の異なる研磨部
材を設けて粒度の大きい順に研磨を行うことにより、省
スペース化が図られ、仕上げ加工まで処理時間の削減、
制御の簡易化による低コスト化を図ることが可能とな
る。

【００２９】

【実施例】図１に、本発明の第１実施例の構成図を示
す。図１は、半導体製造工程における半導体製造装置の
研磨装置３１を示したものであり、機械研磨の要素と化
学反応とを組み合わせて配線層と絶縁層が形成される半
導体基板の平坦研磨の処理を行うものである。

【００３０】図１において、底部に所定数の廃液回収口
３２ａ，３２ｂが形成された処理槽３２内に、剛性円盤
の定盤３３が回転自在（回転軸は省略する）に配置さ
れ、定盤３３上に研磨部材である研磨布３４が設けられ
る。そして、定盤の周囲には液保持部であるリング３５
（図２において説明する）が設けられる。

【００３１】定盤３３（研磨布３４）の上方には回転部
である回転ヘッド３６にチャッキングされた研磨試料で
ある半導体基板（半導体ウェハ）３７が位置される。こ
の回転ヘッド３６は、図示しないが、図７に示すような
固定部を介して一方向の移動部に取り付けられて研磨布
３４上で移動可能であると共に、定盤３３に対して上下
動自在に設けられる。

【００３２】また、この回転ヘッド３６の近傍には、研
磨部分に化学研磨を行うための溶剤３８ａ（例えば、過
酸化水素水、稀硝酸等）を供給するための第１の液供給
部である第１のノズル３９が配置されると共に、温度調
節された溶剤３８ｂ（後述する）を噴射させる第２のノ
ズル４０が配置される。また、研磨布３４の所定位置の
上方に温度調節された溶剤３８ｂを噴射する第３のノズ
ル４１が配置される。この第２及び第３のノズル４０，
４１により第２の供給部を構成する。

【００３３】一方、溶剤３８ａが流量調整器４２，４３
に供給される。流量調整器４２からは第１のノズル３９
に供給されると共に、温度調節器４４により設定温度で
調節（冷却）される調節部４４ａを介して第３のノズル
４１に供給されて温度調節された溶剤３８ｂを噴射す
る。また、流量調整器４３からは調節部４４ａを介して
第２のノズル４０に供給されて温度調節された溶剤３８
ｂを噴射する。

【００３４】また、研磨部分の近傍には温度センサ４５
が配置され、温度測定器４６を介して、温度データが制
御装置４７に送る。この温度センサ４５及び温度測定器
４６により温度検知部を構成する。制御装置４７は、そ
れぞれの流量調整器４２，４３をコントロールする。

【００３５】ここで、図２に、図１の処理槽の部分断面
図を示す。図２（Ａ）において、回転軸３３ａにより回
転される定盤３３の側部周囲に外壁となるリング３５が
設けられており、リング３５はその側面及び底部に所定
数の液抜き孔３５ａが形成される。すなわち、このリン
グ３５は第１〜第３のノズル３９〜４１より噴射される
溶剤３８ａ，３８ｂを一定時間貯えておくもので、液抜
き孔３５ａより一定量排出する。排出は処理槽３２内で
行われ、廃液回収口３２ａ，３２ｂより排水される。

【００３６】また、図２（Ｂ）は他のリング形状の場合
を示したもので、定盤３３の外周に、処理槽３２の底部
まで円筒状のリング４８を設けたものである。この場
合、リング４８は廃液回収口３２ａ，３２ｂの内側に配
置される。そして、リング４８７の上方部分に所定数の
液抜き溝４８ａが形成される。すなわち、リング４８内
で溶剤３８ａ，３８ｂを一定時間、一定量貯えておき、
液抜き溝４８ａより一定量排出して廃液回収口３２ａ，
３２ｂより排水されるものである。

【００３７】なお、定盤３３と流量調整器４２，４３に
供給される溶剤３８ａとは一般的に温度管理がなされて
いる。

【００３８】図１に戻り、このような研磨装置３１は、
回転する定盤３３の研磨布３４上に回転ヘッド３６によ
り自転する半導体基板３７が当接して研磨される際、第
１のノズル３８より溶剤３８ａが当接して研磨される
際、第１のノズル３９より溶剤３８ａが噴射されて供給
される。溶剤３８ａはリング３５内で液抜き孔３５ａよ
り一定量排出されながら貯まり、研磨布３４上で一定時
間保持される。すなわち、一定量保持された後にはリン
グ３５の底部及び側面の液抜き孔３５ａで供給量と排出
量とが一定となり、研磨布３４上では常にクリーンな溶
剤３８ａが供給されることになる。

【００３９】これにより半導体基板３７は、研磨布３４
による機械的研磨と溶剤３８ａによる化学反応研磨とが
行われる。溶剤３８ａと基板との化学反応では熱が発生
し、この熱が温度差のある溶剤３８ａに吸収されると反
応時に与えられる熱エネルギが増加して反応形態が変化
することから、温度上昇を温度センサ４５により検出す
る。この温度上昇の信号が温度測定器４６より制御装置
４７に送られると、制御装置４７が流量調整器４２，４
３を制御して、温度上昇分に相当する溶剤３８ａの流量
を増加させる。

【００４０】これにより、増加した流量が温度調節器４
４により所定の設定値で温度調節された調節部４４ａを
通って温度調節された溶剤３８ｂが、回転ヘッド３６の
近傍の第２のノズル４０及び定盤３３の周辺の第３のノ
ズル４１より噴射されて供給される。このため、研磨部
分の温度上昇を回避することができる。

【００４１】このように、溶剤３８ａを研磨布３４上に
一定量供給すると同時に一定量廃液させることにより、
化学反応によって生じる汚染物質や劣化液を常に洗い流
すことができると共に、化学反応部分の温度の検出が容
易となって温度上昇を回避することができ、安定した化
学反応と研磨加工を同時に行うことができる。従って、
半導体製造における歩留りが向上し、低コスト化を図る
ことができるものである。

【００４２】なお、上記第１実施例において、溶剤３８
ａに砥粒を含ませてもよく、この場合に例えば第１及び
第３のノズル３９，４１より砥粒入の溶剤３８ａ，３８
ｂを供給し、第２のノズル４０より砥粒を含まない溶剤
３８ｂを供給してもよい。また、上記実施例では第１の
ノズル３９と第２及び第３のノズル４０，４１とからの
溶剤供給のタイミングを温度センサ４５、温度測定器器
４６によって異ならせているが、化学反応による温度上
昇分が予め把握できるものであれば、第１〜第３のノズ
ル４９〜４１の溶剤供給を同時にし、温度センサ４５に
より誤差監視させるようにしてもよい。

【００４３】次に、図３に、本発明の第２実施例の研磨
方法の説明図を示す。ここで、図３（Ａ）〜（Ｃ）に示
す回転ヘッド３６は、上下動自在な固定側５１のヘッド
固定部５２に球面軸受５３（エアバッグ等でもよい）を
介して回転ヘッド３６が取り付けられる。ヘッド固定部
５２は、回転ヘッド３６に対して固定及び解除が自在で
あり、解除時に回転ヘッド３６が自由度を有する状態と
なる。なお、回転ヘッド３６のチャッキング面と定盤３
３面とは０．１〜１μｍの平行度を有するものである。

【００４４】また、回転ヘッド３６近傍には第１及び第
２の給液ノズル５４，５５が配置される。第１の給液ノ
ズル５４は例えば砥粒を含む温度管理された溶剤５４ａ
（ケミカル液、酸、アルカリ、有機、水等）を噴射し、
第２の給液ノズル５５は例えば砥粒を含まない温度管理
された溶剤５５ａ（ケミカル液、酸、アルカリ、有機、
水等）を噴射する。さらに、回転ヘッド３６にチャッキ
ングされた半導体基板３７に洗浄水５６ａを噴射する第
３の給液ノズル５６が配置されると共に、研磨布３４に
洗浄水５７ａを噴射する第４の給液ノズル５７が配置さ
れる。なお、他の構成は従来構成と同様である。

【００４５】この場合の研磨方法は、まず図３（Ａ）に
示すように、回転ヘッド３６がヘッド固定部５２により
固定されており、回転する定盤３３（研磨布３４）上に
自転しながら所定圧力で荷重されて半導体基板３７が当
接する。これと同時に第１の給液ノズル５４より砥粒を
含む温度管理された溶剤５４ａが供給されることによ
り、半導体基板３７上の膜形成で生じるうねりを平坦化
する荒加工研磨（第１の研磨）が行われる。

【００４６】荒加工研磨が終了すると、図３（Ｂ）に示
すように、ヘッド固定部５２（回転ヘッド３６）が上昇
し、第３の給液ノズル５６より半導体基板３７の研磨面
に洗浄溝５６ａを噴射して洗浄すると共に、ウェット状
態を保持させる。これと同時に、第４の給液ノズル３７
より研磨布３４に洗浄水５７ａを噴射してクリーニング
を行う。なお、半導体基板３７をウェット状態とする方
法及び手順は本実施例に限られるものではない。

【００４７】そして、図３（Ｃ）に示すように、ヘッド
固定部５２が回転ヘッド３６の固定を解除して、回転ヘ
ッド３６を固定側５１に対して球面軸受５３により自由
に動作できるように自由度をもたせた状態とする。そし
て、回転ヘッド３６に所定の圧力を加えながら半導体基
板３７を研磨布３４に当接させると同時に、第２の給液
ノズル５５より砥粒を含まない溶剤５５ａを供給して平
面粗度研磨（第２の研磨）が行われる。

【００４８】このように、同一の定盤３３上で２回（こ
れ以上でもよい）の研磨加工を行っており、省スペース
であると共に、仕上げ加工までの処理時間が短縮され、
また制御するパラメータ数が減少することから制御が簡
易化されて低コスト化を図ることができるものである。

【００４９】次に、図４に、本発明の第３実施例におけ
る研磨方法の構成図を示す。図４において、処理槽３２
内に配置される定盤３３の回転軸（図示せず）を垂直方
向に対して角度θ（０＜θ≦９０°）に傾け、これに対
応させて回転ヘッド３６の回転軸３６ａを同方向に同角
度のθに傾けて配設したものである。

【００５０】そして、定盤３３の高位置に第１のノズル
３９を配設する。この場合、処理槽３２の底部には該定
盤３３の低位置方向に廃液回収口３２ａが形成されてい
れば十分である。なお、他の構成は従来構成と同様であ
る。

【００５１】研磨は、半導体基板３７を研磨布３４に当
接させて機械的研磨を行うと同時に、第１のノズル３９
より溶剤３８ａを供給して化学反応研磨を行う。研磨布
３４を流れ落ちた溶剤３８ａは廃液回収口３２ａより排
出される。なお、化学反応研磨を行わない場合には第１
のノズル３９より洗浄水（純水等）を供給すればよい。

【００５２】このように、定盤３３と回転ヘッド３６を
傾けることは、半導体基板３７に加えられる圧力は定盤
３３面に対して斜方向の成分分力がかけられることとな
り、研磨時に研磨布３４をドレッシングさせることとな
る。また、定盤３３の高位置より常にクリーンな溶剤３
８ａ又は洗浄水を供給することになると共に、必要量の
み研磨面に残り、過剰量が定盤３３のてい位置へ流れる
ことになる。

【００５３】これにより、反応、研磨で発生した汚染物
質による再汚染が防止された安定した化学反応と研磨加
工が可能となり、歩留り向上による低コスト化を図るこ
とができるものである。

【００５４】なお、上記第３実施例では、研磨布３４を
定盤３３の上部とした場合を基準とし傾斜させた場合を
示したが、これを１８０°回転させた研磨布３４を定盤
３３の下部とした場合を基準としてもよい。また、第１
のノズル３９の位置は、液自体を一定方向に流れるよう
にすればよく、定盤３３の何れの位置に配置してもよ
い。

【００５５】次に、図５に、本発明の第４実施例におけ
る定盤の構成図を示す。図５（Ａ）は定盤の平面図、図
５（Ｂ）は処理槽内の側部断面図である。

【００５６】図５（Ａ），（Ｂ）において、処理槽３２
内配設される定盤３３を、回転軸３３ａを有する単一の
第１の円盤６１、該第１の円盤６１の外周に所定のギア
比でギア結合された所定数（図５では８個）の第２の円
盤６２₁〜６２₈、及び第２の円盤６２₁〜６２₈の外
周にそれぞれ所定のギア比でギア結合された単一の第３
の円盤６３に分割したものである。この場合、第２の円
盤６２₁〜６２₈は遊星歯車の役割をなす。そして、駆
動手段である駆動ローラ６４によりベルト６５を介して
第３の円盤６３を回転させるものである。

【００５７】また、第１〜第３の円盤６１，６２₁〜６
２₈，６３上にはそれぞれ粒度の異なる研磨布６６，６
７₁〜６７₈，６８が設けられる。また、第２の円盤６
２₁〜６２₈に対する第１及び第３の円盤６１，６３間
には給排水口６９がそれぞれ形成される。

【００５８】このような定盤３３は、駆動ローラ６４に
よりベルト６５を介して第３の円盤６３が回転され、こ
れにより個々の第２の円盤６２₁〜６２₈が回転され、
さらにこれにより第１の円盤６１が回転される。これら
の回転が同速になるようにギア比が設定される。

【００５９】すなわち、同一の定盤３３上には粒度の異
なる研磨布６６，６７₁〜６７₈，６８が回転されるこ
ととなり、粒度の粗い研磨布より順次研磨を行う。この
とき給排水口６９の何れかより溶剤を供給し、又排水す
ることにより化学反応研磨をも行うものである。

【００６０】これにより、荒加工から仕上げ加工まで同
一の定盤３３上で行うことができ、省スペース化できる
と共に、処理時間の削減、制御の簡易化による低コスト
化を図ることができるものである。

【００６１】なお、第２の円盤を第１の円盤６１の同心
円上に一体のものとし、その下面に所定数の遊星歯車の
軸を嵌合させることにより、それぞれの遊星歯車の回転
で単一の第２の円盤を回転させてもよい。この場合にお
いても第１〜第３の円盤間には給排水口が形成されるも
のである。

【００６２】続いて、図６に、第４実施例の他の実施意
における定盤の構成図を示す。図６（Ａ）は定盤の平面
図、図６（Ｂ）は処理槽内の側部断面図である。

【００６３】図６（Ａ），（Ｂ）において、処理槽３２
内で定盤３３を、同心円状に第１〜第４の円盤７１〜７
４にそれぞれ所定のギア比でギア結合させて分割し、第
１〜第４の円盤７１〜７４上には粒度の異なる研磨布７
５〜７８をそれぞれ設けたものである。この場合、第１
〜第４の円盤７１〜７４間には給破水口７９が形成され
る。

【００６４】そして、第４の円盤７４を駆動手段である
駆動ギア８０により回転させると共に、第１の円盤７１
を回転軸３３ａを介して逆回転させることにより、第１
及び第３の円盤７１，７３と、第２及び第４の円盤７
２，７４とが回転される。この場合のギア比は、各第１
〜第４の円盤７１〜７４の周速が同じなる数値で設定さ
れる。

【００６５】この定盤３３による研磨加工は図５と同様
に粒度の大きな研磨布より小さい順に行うもので、これ
により荒加工から仕上げ加工まで同一の定盤３３上で行
うことができ、省スペース化できると共に、処理時間の
削減、制御の簡易化による低コスト化を図ることができ
るものである。

【００６６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、請求項１
及び２の発明では、研磨部分での温度を温度検知部によ
り検出して、常に温度が一定になるように温度調節した
他の溶剤を第２の液供給部より供給することにより、熱
エネルギの増加が回避され、安定した化学反応と研磨加
工を行うことができ、歩留り向上による低コスト化を図
ることができる。

【００６７】請求項３の発明では、同一の定盤（研磨部
材）上で研磨砥粒の有無で複数回の研磨処理を行うこと
により、省スペース化が図られ、仕上げ加工まで処理時
間の削減、制御の簡易化による低コスト化を図ることが
できる。

【００６８】請求項５及び６の発明では、回転部及び定
盤の回転軸を所定角度に傾斜させて研磨部材の高位置の
該供給口より溶剤又は洗浄水を供給することにより、研
磨部分を常にクリーンな液が供給され、反応、研磨で発
生した汚染物質による再汚染が防止されて安定した化学
反応と研磨加工ができ歩留り向上による低コスト化を図
ることができる。

【００６９】請求項７及び８の発明では、定盤を分離し
て駆動手段で回転させ、それぞれに粒度の異なる研磨部
材を設けて粒度の大きい順に研磨を行うことにより、省
スペース化が図られ、仕上げ加工まで処理時間の削減、
制御の簡易化による低コスト化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の構成図である。

【図２】図１の処理槽の部分断面図である。

【図３】本発明の第２実施例の研磨方法の説明図であ
る。

【図４】本発明の第３実施例における研磨方法の構成図
である。

【図５】本発明の第４実施例における定盤の構成図であ
る。

【図６】第４実施例の他の実施例における定盤の構成図
である。

【図７】従来の研磨方法の説明図である。

【図８】従来の他の研磨方法の説明図である。

【符号の説明】

３１研磨装置３２処理槽３２ａ，３２ｂ廃液回収口３３定盤３４研磨布３５，４８リング３６回転ヘッド３７半導体基板３８，３８ａ，３８ｂ溶剤３９第１のノズル４０第２のノズル４１第３のノズル４２，４３流量調整器４４温度調節器４４ａ調節部４５温度センサ４６温度測定器４７制御装置５２ヘッド固定部５３球面軸受６１，６１₁〜６２₈，６３第１の円盤６９，７９給排水口７１〜７４第１〜第４の円盤

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】配線層及び絶縁層が形成される半導体基
板（３７）であって、回転部（３６）に取り付けられ、
処理槽（３２）内の回転自在な定盤（３３）上の研磨部
材（３４）で化学反応研磨のための溶剤（３８ａ，３８
ｂ）を供給しつつ機械的研磨が行われる該半導体基板
（３７）を使用する半導体装置の製造方法において、前記半導体基板（３７）の前記研磨部材（３４）上での
研磨の際に、研磨部分で前記溶剤（３８ａ，３８ｂ）を
所定量保持させつつ供給する工程と、該研磨部分の温度を測定する工程と、測定温度に応じて、温度の異なる他の溶剤を供給する工
程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】配線層及び絶縁層が形成される半導体基
板（３７）であって、回転部（３６）に取り付けられ、
処理槽（３２）内の回転自在な定盤（３３）上の研磨部
材（３４）で化学反応研磨のための溶剤（３８ａ，３８
ｂ）を供給しつつ機械的研磨が行われる半導体製造装置
において、前記半導体基板（３７）の前記研磨部材（３４）での研
磨部分に、前記溶剤（３８ａ）を供給する第１の液供給
部（３９）と、前記定盤（３３）の周囲に設けられ、供給される該溶剤
（３８ａ）を該研磨部材（３４）上で所定量保持させる
液保持部（３５）と、該研磨部分での該溶剤（３８ａ）の温度を検知する温度
検知部（４５，４６）と、検知温度に応じて、該溶剤（３８ａ）に混合させて所定
温度とするための他の溶剤（３８ｂ）の温度を調節する
温度調節部（４４，４４ａ）と、該温度調節された溶剤（３８ｂ）を供給する第２の液供
給部（４０，４１）と、を有することを特徴とする半導体製造装置。
【請求項３】配線層及び絶縁層が形成される半導体基
板（３７）であって、回転部（３６）に取り付けられ、
処理槽（３２）内の回転自在な定盤（３３）上の研磨部
材（３４）で化学反応研磨のための溶剤（５４ａ，５５
ｂ）を供給しつつ機械的研磨が行われる該半導体基板
（３７）を使用する半導体装置の製造方法において、前記溶剤（５４ａ）に研磨砥粒を含ませて供給しつつ、
前記半導体基板（３７）を前記研磨部材（３４）に所定
量の荷重で第１の研磨を行う工程と、研磨砥粒を含まない前記溶剤（５５ａ）又は洗浄水を供
給しつつ、該半導体基板（３７）の同一の該研磨部材
（３４）への荷重を解除して自由度をもたせて第２の研
磨を行う工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】前記第２の研磨の前段階で、前記半導体
基板（３７）及び前記研磨部材（３４）の少くとも何れ
か一方を洗浄することを特徴とする請求項３記載の半導
体装置の製造方法。
【請求項５】配線層及び絶縁層が形成される半導体基
板（３７）であって、回転部（３６）に取り付けられ、
処理槽（３２）内の回転自在な定盤（３３）上の研磨部
材（３４）で化学反応研磨のための溶剤（３８ａ）を供
給しつつ機械的研磨が行われる該半導体基板（３７）を
使用する半導体装置の製造方法において、前記半導体基板（３７）を前記研磨部材（３４）に当接
させて研磨を行うと同時に、前記回転部（３６）及び前
記定盤（３３）の回転軸（３３ａ，３６ａ）を所定角度
に傾斜させた該研磨部材（３４）の高位置より前記溶剤
（３８ａ）又は洗浄水を供給することを特徴とする半導
体装置の製造方法。
【請求項６】配線層及び絶縁層が形成される半導体基
板（３７）であって、回転部（３６）に取り付けられ、
処理槽（３２）内の回転自在な定盤（３３）上の研磨部
材（３４）で化学反応研磨のための溶剤（３８ａ）を供
給しつつ機械的研磨が行われる半導体製造装置におい
て、前記回転部（３６）及び前記定盤（３３）の回転軸（３
３ａ，３６ａ）を所定角度に傾斜させ、該研磨部材（３
４）の高位置部分に前記溶剤（３８ａ）又は洗浄水を供
給する液供給部（３９）を設けることを特徴とする半導
体製造装置。
【請求項７】配線層及び絶縁層が形成される半導体基
板（３７）であって、回転部（３６）に取り付けられ、
処理槽（３２）内の回転自在な定盤（３３）上の研磨部
材（３４）で化学反応研磨のための溶剤（３８ａ）を供
給しつつ機械的研磨が行われる半導体基板（３７）を使
用する半導体装置の製造方法において、前記定盤（３３）を所定数に分割（６１，６２，６２₁
〜６２₈，６３）してそれぞれ異なる粒度の前記研磨部
材（６６，６７，６７₁〜６７₆，６８）が設けられた
該粒度の大な該研磨部材（６６，６７，６７₁〜６
７₈，６８）上で前記半導体基板（３７）の第１の研磨
を行う工程と、以降、該研磨部材（６６，６７，６７₁〜６７₈，６
８）の該粒度の大より小の順に該半導体基板（３７）の
所定数の研磨を行う工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項８】配線層及び絶縁層が形成される半導体基
板（３７）であって、回転部（３６）に取り付けられ、
処理槽（３２）内の回転自在な定盤（３３）上の研磨部
材（３４）で化学反応研磨のための溶剤（３８ａ）を供
給しつつ機械的研磨が行われる半導体製造装置におい
て、前記定盤（３３）を駆動連結状態に分割（６１，６２，
６２₁〜６２₈，６３）し、それぞれ異なる粒度の前記
研磨部材（６６，６７，６７₁〜６７₈，６８）を設け
ると共に、該分割されたそれぞれの該定盤（６１，６
２，６２₁〜６２ ₈，６３）を回転させる駆動手段（６
４，６５，７０）を設けることを特徴とする半導体製造
装置。
【請求項９】前記分割された定盤（６１，６２，６２
₁〜６２₈，６３）の間に、前記溶剤（３８ａ）を給排
水する給排水口（６９）が形成されることを特徴とする
請求項８記載の半導体製造装置。