JPH0825214A - ラッピング方法および平面研磨装置 - Google Patents

ラッピング方法および平面研磨装置

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JPH0825214A
JPH0825214A JP16507994A JP16507994A JPH0825214A JP H0825214 A JPH0825214 A JP H0825214A JP 16507994 A JP16507994 A JP 16507994A JP 16507994 A JP16507994 A JP 16507994A JP H0825214 A JPH0825214 A JP H0825214A
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JP
Japan
Prior art keywords
head
lapping
workpiece
convex portion
polishing apparatus
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Withdrawn
Application number
JP16507994A
Other languages
English (en)
Inventor
Fumitoshi Sugimoto
文利 杉本
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH0825214A publication Critical patent/JPH0825214A/ja
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  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 表面に凹凸を有する被加工物を装着し凸部を
選択的に除去するラッピング方法および平面研磨装置に
関し、凹部との差が小さい凸部も容易に除去できるラッ
ピング方法および平面研磨装置の提供を目的とする。 【構成】 平面研磨装置のヘッド6に装着された被加工
物1を回転テーブル3上のラップ2に押し付けると共
に、ラップ2を回転させることによって被加工物1表面
の凸部を選択的にラッピングする方法であって、ヘッド
6にラッピングに際し被加工物1の凸部表面における温
度を他の領域の温度より高くする手段を設け、凸部のラ
ッピング速度を他の領域より速くして選択的なラッピン
グが容易になるように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造におい
て表面に凹凸を有する層間絶縁膜等を平坦化する設備に
係り、特に被加工物を装着し凸部を選択的に除去するラ
ッピング方法および平面研磨装置に関する。
【0002】半導体装置は一般に基板上に交互に積層さ
れた配線層と層間絶縁層を具えているが層間絶縁層の表
面に凹凸があると、その上に更に形成された配線層に断
線等が生じやすいため層間絶縁層の表面は常に平坦化さ
れていなければならない。
【0003】しかるに、一般にCVD法によって配線層
の上に層間絶縁膜を堆積させると配線が密な領域におい
ては膜厚が厚くなり、粗なる領域では膜厚が薄くなるた
めかかる層間絶縁膜上に配線層を形成するには凸部を選
択的に除去する必要がある。
【0004】かかる層間絶縁膜を平坦化する手段に半導
体基板を回転するラップに押し付け凸部を除去するラッ
ピングがある。しかし、柔軟なラップに半導体基板を押
し付け凸部を除去する従来のラッピングは凹部との差が
小さい凸部は除去できない。
【0005】そこで、凹部との差が小さい凸部も容易に
除去できるラッピング方法および平面研磨装置の開発が
要望されている。
【0006】
【従来の技術】図6は被加工物の一例を示す側断面図、
図7は従来の平面研磨装置を示す斜視図である。
【0007】半導体装置は図6に示す如く半導体基板11
の上に微細な導体からなる配線層12と層間絶縁層13とが
交互に積層されており、層間絶縁層13の形成は通常、C
VD法(気相成長法)によってSiO2等からなる膜が半導
体基板11の上に堆積される。
【0008】しかし、CVD法によって半導体基板11上
にSiO2等を堆積させると配線が密なる領域では層間絶縁
層13の膜厚が厚く、配線が粗なる領域では層間絶縁層13
の膜厚が薄くなって次の配線層12の下地になる層間絶縁
層13の表面に凹凸が生じる。
【0009】このように下地となる層間絶縁層13に凹凸
が介在するとその上に形成される配線層12に断線等が発
生しやすくなる。そこで、配線層12上にSiO2等を堆積さ
せ層間絶縁層13を形成する都度、表面に生じた凸部を選
択的に除去する必要がある。
【0010】半導体装置の製造工程では層間絶縁層13の
形成時に生じた凸部を選択的に除去する手段としてラッ
ピングが行われる。以下、半導体装置の製造工程等にお
いて平面研磨装置を用いて行われる従来のラッピング方
法について詳細に説明する。
【0011】平面研磨装置は図7に示す如くラップ2が
貼着された回転テーブル3と回転テーブル3に対向させ
たヘッド4とを有し、回転テーブル3の上方のヘッド4
は装置のフレーム5によって上下方向に移動可能でかつ
回転自在に支持されている。
【0012】ヘッド4は回転テーブル3に対向し被加工
物1を装着する面に被加工物1を取り囲むテンプレート
41が固着されており、被加工物1は例えば、テンプレー
ト41によって取り囲まれた領域に嵌め込むことによって
ヘッド4に吸着固定される。
【0013】コロイダルシリカ等の遊離研磨材を含む液
を回転テーブル3上のラップ2に散布して被加工物1を
ラップ2に押し付け、回転テーブル3を駆動することに
よってラップ2が回転すると共にヘッド4も回転し被加
工物1がラッピングされる。
【0014】なお、被加工物1をラップ2に押し付ける
力、即ち、加圧力を得る手段として被加工物の材質やラ
ッピング条件により、例えばヘッドの自重、ヘッド上に
重置された円盤の重量、フレーム4に固定したエヤシリ
ンダの推力等が利用される。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】しかし、柔軟性を有す
るラップ2に被加工物1を押し付けて一様な条件でラッ
ピングする従来の方法には限界があり、限界を超すと凸
部と凹部とが同時にラッピングされるため凸部を選択的
に除去することができないという問題があった。
【0016】本発明の目的は凹部との差が小さい凸部も
容易に除去できるラッピング方法および平面研磨装置を
提供することにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】図1は本発明になる平面
研磨装置を示す側断面図である。なお全図を通し同じ対
象物は同一記号で表している。
【0018】上記課題は平面研磨装置のヘッド6に装着
された被加工物1を回転テーブル3上のラップ2に押し
付けると共に、ラップ2を回転させることによって被加
工物1表面の凸部を選択的にラッピングする方法であっ
て、ヘッド6にラッピングに際し被加工物1の凸部表面
における温度を他の領域の温度より高くする手段を設
け、凸部のラッピング速度を他の領域より速くして選択
的なラッピングを容易にする本発明になるラッピング方
法によって達成される。
【0019】
【作用】図1において被加工物1を装着するヘッド6が
被加工物1上の凸部と対応する位置に設けられた空洞61
を具えており、被加工物1の凸部表面における温度を他
の領域の温度より高くする手段としてヒータ62が空洞61
内に埋め込まれている。
【0020】ラッピングによる研磨速度は被加工物表面
の温度に比例し他の条件が同じでも温度の高い領域の方
が速く除去される。即ち、被加工物1の凸部表面におけ
る温度を他の領域の温度より高くすることによって極め
て容易に凸部が除去される。
【0021】その結果、凹部との差が小さい凸部も容易
に除去できるラッピング方法および平面研磨装置を実現
することができる。
【0022】
【実施例】以下添付図により本発明の実施例について説
明する。なお、図2は表面温度とラッピングによる研磨
速度の相関を示す図、図3は本発明になる平面研磨装置
の実施例を示す斜視図、図4は本発明になる研磨装置の
第1の変形例を示す側断面図、図5は本発明になる研磨
装置の第2の変形例を示す側断面図である。
【0023】図2に示す如く表面温度とラッピングによ
る研磨速度は比例し表面温度が上昇するとラッピング速
度は加速される。例えば温度が10℃であればラッピング
速度は10nm/minであるが温度が20℃になるとラッピング
速度は30nm/min以上になる。
【0024】即ち、その他の領域における表面温度が10
℃のときに加熱することによって凸部表面における温度
が20℃に上昇すると、その他のラッピング条件が全く同
じであっても凸部がその他の領域に比べて3倍以上の速
さで除去されることになる。
【0025】言い換えれば、被加工物の凸部と凹部とが
同じ力でラップに押し付けられ同じ速度で同時にラッピ
ングされたとき、表面温度が10℃の凹部に比べ表面温度
が20℃の凸部は3倍以上の速さで研磨されるため凸部の
削除が極めて容易になる。
【0026】本発明になる平面研磨装置は図1に示す如
く上面にラップ2が貼着された回転テーブル3とヘッド
6を具えており、被加工物1を装着したときに裏面が当
接するヘッド6には被加工物1上の凸部と対応する位置
に空洞61が設けられている。
【0027】ヘッド6は回転テーブル3に対向し被加工
物1を装着する面に被加工物1を取り囲むテンプレート
41が固着されており、被加工物1は例えば、テンプレー
ト41によって取り囲まれた領域に嵌め込むことによって
ヘッド6に吸着固定される。
【0028】コロイダルシリカ等の遊離研磨材を含む液
を回転テーブル3上のラップ2に散布して被加工物1を
ラップ2に押し付け、回転テーブル3を駆動することに
よってラップ2が回転すると共にヘッド6も回転し被加
工物1がラッピングされる。
【0029】空洞61の内部にはヒータ62が埋め込まれて
おりヒータ62に通電することによって被加工物1上の凸
部が加熱される。例えば、Si等からなる半導体基板11は
熱伝導度が高くヒータ62により裏面が加熱されると凸部
の表面温度は直ぐ上昇する。
【0030】一方、その他の領域では半導体基板11がセ
ラミック等の比較的熱伝導度の低い材料からなるヘッド
6に当接しており、ヒータ62により加熱された凸部の熱
がその他の領域に伝わってもヘッド6により冷却され著
しい温度上昇は発生しない。
【0031】即ち、被加工物1の凸部表面における温度
を他の領域の温度より高くすることによって極めて容易
に凸部が除去される。その結果、凹部との差が小さい凸
部も容易に除去できるラッピング方法および平面研磨装
置を実現することができる。
【0032】図3に示す本発明の実施例はマイクロプロ
セッサ(MPU)15が形成された半導体基板を被加工物
1とするもので、MPU15は演算回路部16と特に緻密な
配線を有するメモリ部17を有しメモリ部17における層間
絶縁層13の膜厚が厚くなる。
【0033】そこで平面研磨装置のヘッド6は被加工物
1のメモリ部17の裏面と当接する部分にそれぞれ空洞61
が形成されており、図示省略されているが凸部を加熱す
るヒータ62が被加工物1の裏面に当接可能なよう空洞61
の内部に埋め込まれている。
【0034】一方、回転テーブル3と共に回転するポリ
ウレタンからなるラップ2にはコロイダルシリカを含む
液が散布されており、上記ヘッド6に装着された被加工
物1をラップ2に押し付けることでメモリ部17の層間絶
縁層13がラッピングされる。
【0035】なお、ヘッド6に装着された被加工物1は
ヒータ62によって凸部における表面温度が20℃になるよ
う加熱されており、ラッピング中は10℃になるように温
度制御されたヘッド6によりその他の領域における表面
温度は10℃に保たれている。
【0036】例えば、表面に高さ 0.5μm 、大きさ数百
μm 平方の凸部が形成された被加工物1を本発明になる
平面研磨装置を用い、上記条件でラッピングすると凸部
のみが選択的に研磨されて層間絶縁層13の表面がほぼ平
坦になることが確認された。
【0037】本発明になる研磨装置の第1の変形例は図
4に示す如く熱伝導度の高い材料からなるヘッド6に空
洞61が形成され、ヒータ62に代えて比較的熱伝導度の低
い材料からなる保温素子63が被加工物1に当接するよう
空洞61に埋め込まれている。
【0038】ラッピング中は互いに押し付けられた状態
で被加工物1とラップ2が相対的に移動しているため摩
擦熱が発生するが、裏面がヘッド6に当接している部分
の熱はヘッド6を介して放熱されるためラッピング中に
表面温度は殆ど上昇しない。
【0039】一方、熱伝導度の低い材料からなる保温素
子63に裏面が当接している凸部に生じた熱は放熱される
までに時間が掛り、加熱された場合と同様に被加工物1
の凸部とその他の領域との間に温度差が生じ凸部のみが
選択的にラッピングされる。
【0040】また、本発明になる研磨装置の第2の変形
例は上記実施例と異なり図5に示す如くヘッド6に浅い
空洞61が形成され、通電すると湾曲し電圧により曲率半
径が変化するバイメタル64が被加工物1の裏面に当接可
能なように嵌着されている。
【0041】既述の如くヘッド6の面が平坦な場合は凸
部と凹部とが同時にラッピングされて凸部の選択的な除
去は困難であるが、バイメタル64に通電することにより
凸部が更に押し出されて凹部との差が増大し凸部のみが
選択的にラッピングされる。
【0042】しかも、バイメタル64を介してヘッド6に
当接する凸部とヘッド6に直接当接するその他の領域と
で放熱時間が異なり、凸部に発生した熱の放熱を遅らせ
ることでその他の領域との間に温度差が生じ凸部のみが
選択的にラッピングされる。
【0043】このように被加工物の凸部表面における温
度を他の領域の温度より高くすることによって極めて容
易に凸部が除去され、その結果、凹部との差が小さい凸
部も容易に除去できるラッピング方法および平面研磨装
置を実現することができる。
【0044】
【発明の効果】上述の如く本発明によれば凹部との差が
小さい凸部も容易に除去できるラッピング方法および平
面研磨装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明になる平面研磨装置を示す側断面図で
ある。
【図2】 表面温度とラッピングによる研磨速度の相関
を示す図である。
【図3】 本発明になる平面研磨装置の実施例を示す斜
視図である。
【図4】 本発明になる研磨装置の第1の変形例を示す
側断面図である。
【図5】 本発明になる研磨装置の第2の変形例を示す
側断面図である。
【図6】 被加工物の一例を示す側断面図である。
【図7】 従来の平面研磨装置を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 被加工物 2 ラップ 3 回転テーブル 6 ヘッド 11 半導体基板 12 配線層 13 層間絶縁層 15 MPU 16 演算回路部 17 メモリ部 41 テンプレート 61 空洞 62 ヒータ 63 保温素子 64 バイメタル

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 平面研磨装置のヘッド(6) に装着された
    被加工物(1) を回転テーブル(3) 上のラップ(2) に押し
    付けると共に、該ラップ(2) を回転させることによって
    該被加工物(1) 表面の凸部を選択的にラッピングする方
    法であって、 該ヘッド(6) にラッピングに際し該被加工物(1) の凸部
    表面における温度を他の領域の温度より高くする手段を
    設け、該凸部のラッピング速度を他の領域より速くして
    選択的なラッピングを容易にすることを特徴とするラッ
    ピング方法。
  2. 【請求項2】 上面にラップ(2) が貼着された回転テー
    ブル(3) と該回転テーブル(3) に対向させたヘッド(6)
    を有し、該ヘッド(6) に装着された被加工物(1) を該ラ
    ップ(2) に押し付けラッピングする平面研磨装置であっ
    て、 該被加工物(1) の裏面に当接する該ヘッド(6) が該被加
    工物(1) 上の凸部と対応する位置に設けられた空洞(61)
    を有し、該被加工物(1) の該凸部を加熱するヒータ(62)
    が該空洞(61)内部に埋め込まれてなることを特徴とする
    平面研磨装置。
  3. 【請求項3】 前記ヒータ(62)に代えてヘッド(6) を構
    成する材料に比べ熱伝導率の低い材料からなる保温素子
    (63)が、該ヘッド(6) に設けられた空洞(61)内部に埋め
    込まれてなる請求項2記載の平面研磨装置。
  4. 【請求項4】 前記ヒータ(62)に代えて通電すると湾曲
    し電圧によって曲率半径が変化するバイメタル(64)が、
    該ヘッド(6) に設けられた空洞(61)の内部に嵌着されて
    なる請求項2記載の平面研磨装置。
JP16507994A 1994-07-18 1994-07-18 ラッピング方法および平面研磨装置 Withdrawn JPH0825214A (ja)

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JPH0825214A true JPH0825214A (ja) 1996-01-30

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