(57)【要約】【課題】樹脂層等の研削を安定的に行うことができる研削方法及びその研削方法を用いた半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】基板１０上に形成された樹脂層３０の表層部を、複数の砥粒２が結合材４により保持された砥石３６により研削する工程を有し、樹脂層の表層部を研削する工程では、樹脂層のうちの少なくとも砥石により研削される部分を冷却した状態で、樹脂層の表層部を研削する。【選択図】  図２
2009283670.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成された樹脂層の表層部を、複数の砥粒が結合材により保持された砥石により研削する工程を有し、
前記樹脂層の前記表層部を研削する工程では、前記樹脂層のうちの少なくとも前記砥石により研削される部分を冷却した状態で、前記樹脂層の前記表層部を研削する
ことを特徴とする研削方法。
【請求項２】
請求項１記載の研削方法において、
前記樹脂層の前記表層部を研削する工程では、冷却した液体を前記樹脂層上に供給しながら、前記樹脂層の前記表層部を研削する
ことを特徴とする研削方法。
【請求項３】
請求項１記載の研削方法において、
前記樹脂層の前記表層部を研削する工程では、冷却した気体を前記樹脂層に吹きかけながら、前記樹脂層の前記表層部を研削する
ことを特徴とする研削方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の研削方法において、
前記樹脂層を研削する工程の前に、前記基板上に導電体を形成する工程と；前記導電体を埋め込むように、前記基板上に前記樹脂層を形成する工程とを更に有し、
前記樹脂層の表層部を研削する工程では、前記導電体の上部をも前記砥石により研削する
ことを特徴とする研削方法。
【請求項５】
半導体基板上に樹脂層を形成する工程と、
前記樹脂層の表層部を、複数の砥粒が結合材により保持された砥石により研削する工程とを有し、
前記樹脂層の前記表層部を研削する工程では、前記樹脂層のうちの少なくとも前記砥石により研削される部分を冷却した状態で、前記樹脂層の前記表層部を研削する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研削方法及び半導体装置の製造方法に関し、樹脂層を研削する研削方法及び半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置等の高集積化・高密度化には、多層配線の形成が有利である。
【０００３】
しかし、単に配線と絶縁層（層間絶縁膜）とを積層することにより多層配線構造を形成した場合には、絶縁層の表面に大きな段差、即ち、大きな凹凸が生じてしまう。
【０００４】
大きな段差が存在する絶縁層上には、微細な配線を狭いピッチで形成することは困難である。このため、絶縁層の表面を平坦化することが重要である。
【０００５】
絶縁層の表面を平坦化する技術としては、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing、化学的機械的研磨）法が広く知られている。
【特許文献１】特開２００８−４７６９４号公報
【特許文献２】特許第３３５９４６８号
【特許文献３】特開２００４−２００５２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、ＣＭＰ法による平坦化は、比較的コストが高い。また、研磨する厚さが数μｍと比較的厚い場合には、平坦化に長時間を要してしまう。ここで、絶縁層の表面を砥石により研削することも考えられる。砥石を用いれば、比較的短時間で絶縁層の表面を研削することが可能である。しかし、砥石を用いた研削では、絶縁層の材料として樹脂を用いた場合には、砥粒の間隙に樹脂が入り込み、目詰まりが生じてしまい、研削を安定的に行うことが困難である。
【０００７】
本発明の目的は、樹脂層等の研削を安定的に行うことができる研削方法及びその研削方法を用いた半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一観点によれば、基板上に形成された樹脂層の表層部を、複数の砥粒が結合材により保持された砥石により研削する工程を有し、前記樹脂層の前記表層部を研削する工程では、前記樹脂層のうちの少なくとも前記砥石により研削される部分を冷却した状態で、前記樹脂層の前記表層部を研削する研削方法が提供される。
【０００９】
また、本発明の他の観点によれば、半導体基板上に樹脂層を形成する工程と、前記樹脂層の表層部を、複数の砥粒が結合材により保持された砥石により研削する工程とを有し、前記樹脂層の前記表層部を研削する工程では、前記樹脂層のうちの少なくとも前記砥石により研削される部分を冷却した状態で、前記樹脂層の前記表層部を研削する半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、十分に冷却した状態の樹脂層等が研削されるため、樹脂層等の靭性や延性が十分に低下した状態で樹脂層等が研削される。樹脂層の靭性を十分に低くすることができるため、研削された樹脂が砥粒間のスペースに入り込むのを防止することができ、砥石に目詰まりが生じてしまうのを防止することができる。また、導体プラグを構成する金属の延性を十分に低くすることができるため、導体プラグの上部にバリが生じるのを防止することもできる。このため、本発明によれば、樹脂層等の研削を安定的に行うことができる研削方法及びその研削方法を用いた半導体装置の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、樹脂層の表層部を単に砥石で研削した場合を示す概略図である。図１（ａ）は、樹脂層の表層部を砥石により研削している状態を示す側面図である。図１（ｂ）は、目詰まりした砥石を示す側面図である。
【００１２】
図１に示すように、砥石３６としては、複数の砥粒２が結合材４により固着されて成る砥石が用いられる。換言すれば、砥石３６として、砥粒２と結合材４との混練体より成る砥石が用いられる。このような砥石３６を用いて樹脂層３０の表層部を単に研削した場合には、図１に示すように、砥粒２間のスペースに樹脂３０が入り込み、砥石３６に目詰まりが発生してしまう。目詰まりが生じた砥石３６は、研磨能力が著しく低下し、研磨負荷を増大させてしまう。砥粒２間のスペースに入り込んだ樹脂３０は、除去することが容易ではない。このため、樹脂層３０の表層部を単に砥石３６により研削した場合には、樹脂層３０の表層部を安定的に研削することが困難であった。
【００１３】
本願発明者は、鋭意検討した結果、樹脂層３０のうちの少なくとも砥石により研削される部分を冷却した状態で、樹脂層の研削を行うことに想到した。
【００１４】
図２は、冷却した状態の樹脂層の表層部を砥石で研削した場合を示す概略図である。図２（ａ）は、樹脂層の表層部を砥石により研削している状態を示す側面図である。図２（ｂ）は、研削後における砥石の状態を示す側面図である。
【００１５】
樹脂は、常温においては靭性が比較的高いが、比較的低温においては靭性が低下し脆くなるという性質を有している（低温脆性）。このため、樹脂層３０を十分に冷却すれば、樹脂層３０の靭性を十分に低くすることが可能となり、研削された樹脂３０が砥粒２間のスペースに入り込むのを防止することができる。このため、樹脂層３０を十分に冷却した状態で研削を行えば、図２に示すように、砥石３６に目詰まりが生じてしまうのを防止することができ、樹脂層３０を安定的に研削することが可能となる。
【００１６】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態に研削方法及び半導体装置の製造方法を図３−１（ａ）乃至図３−５（ｌ）を用いて説明する。図３−１（ａ）乃至図３−５（ｌ）は、本実施形態による研削方法及び半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。図３−４（ｋ−２）は、図３−４（ｋ−１）の一部を拡大して示した断面図である。
【００１７】
まず、半導体基板１０を用意する（図３−１（ａ）参照）。半導体基板１０としては、例えばシリコンウェハを用いる。半導体基板１０には、トランジスタ等の能動素子（図示せず）及び／或いは容量素子等の受動素子（図示せず）などを用いて構成される論理回路及び／或いは記憶回路等（図示せず）が形成されている。かかる半導体基板１０上には、例えばシリコン酸化膜より成る層間絶縁膜１２が形成されている。層間絶縁膜１２は、例えばＣＶＤ法により形成されたものである。層間絶縁膜１２は、半導体基板１０上に複数層形成されている場合もあるが、図３−１（ａ）においては１層のみ示している。層間絶縁膜１２には、導体プラグ１４が埋め込まれている。導体プラグ１４は、上述した論理回路や記憶素子等に電気的に接続されている。
【００１８】
次に、図３−１（ｂ）に示すように、全面に、例えばスパッタ法により、膜厚８０ｎｍのＣｒ膜と例えば膜厚３００ｎｍのＣｕ膜とを順次形成する。こうして、Ｃｒ膜とＣｕ膜とから成るシード層１６が形成される。
【００１９】
次に、全面に、スピンコート法により、フォトレジスト膜１８を形成する。
【００２０】
次に、フォトリソグラフィ技術を用い、シード層１６に達する開口部２０をフォトレジスト膜１８に形成する（図３−１（ｃ）参照）。開口部２０は、配線２２（図３−１（ｄ）参照）を形成するためのものである。
【００２１】
次に、図３−１（ｄ）に示すように、電気めっき法により、開口部２０内にＣｕより成る配線２２を形成する。配線２２の高さ（層間絶縁膜１２の表面からの高さ）は、例えば５μｍ程度とする。この後、フォトレジスト膜１８を剥離する（図３−２（ｅ）参照）。
【００２２】
次に、全面に、スピンコート法により、フォトレジスト膜２４を形成する。
【００２３】
次に、フォトリソグラフィ技術を用い、配線２２に達する開口部２６をフォトレジスト膜２４に形成する（図３−２（ｆ）参照）。開口部２６は、導体プラグ２８（図３−２（ｇ）参照）を形成するためのものである。
【００２４】
次に、図３−２（ｇ）に示すように、電気めっき法により、開口部２６内にＣｕより成る導体プラグ（導電体）２８を形成する。導体プラグ２８の高さ（配線２２の上面からの高さ）は、例えば３０μｍ程度とする。この後、フォトレジスト膜２４を剥離する。
【００２５】
次に、図３−３（ｈ）に示すように、配線２２の周囲に表出している部分のシード層１６をウエットエッチングにより除去する。エッチング液としては、例えば１〜１０％程度の過硫酸アンモニウム水溶液を用いる。エッチング時間は、例えば２分程度とする。シード層１６をエッチング除去する際には、配線２２や導体プラグ２８の表面も若干エッチングされる。但し、シード層１６の厚さは、配線２２や導体プラグ２８のサイズと比較して十分に小さいため、短時間でエッチングすることが可能である。このため、シード層１６をエッチングする際に、配線２２や導体プラグ２８が過度にエッチングされてしまうことはない。
【００２６】
次に、図３−３（ｉ）に示すように、半導体基板１０上に樹脂フィルム（樹脂シート）２９を載置する。樹脂フィルム２９の材料としては、例えばエポキシ樹脂が用いられている。樹脂フィルム２９の厚さは、例えば４０μｍとする。
【００２７】
次に、真空プレス装置を用いて、層間絶縁膜１２等が形成された半導体基板１０上に樹脂フィルム２９を貼り付ける。真空プレスを行う際の条件は、例えば以下の通りとする。減圧時間は、例えば６０秒程度とする。真空プレスを行う際の温度は、例えば１２０℃程度とする。真空プレスの際の圧力は例えば１ＭＰａ程度とする。真空プレスにより成形する時間は例えば６０秒とする。こうして、半導体基板１０上に樹脂フィルム２９より成る樹脂層３０が形成される（図３−３（ｊ）参照）。
【００２８】
次に、熱処理を行うことにより、樹脂層３０を硬化させる。熱処理条件は、例えば、１９０℃、１時間とする。
【００２９】
次に、半導体基板１０を、超精密旋盤３２のチャックテーブル３４上に、例えば真空吸着により固定する（図３−４（ｋ−１）参照）。チャックテーブル３４とは、ウェハ等を加工する際に、ウェハ等を固定するための台のことである。半導体基板１０をチャックテーブル３４上に固定する際には、半導体基板１０の裏面側、即ち、樹脂層３０が形成されていない側の面をチャックテーブル３４に固定する。なお、半導体基板１０をチャックテーブル３４上に固定する際には、ピンチャックを用いることが好ましい。
【００３０】
次に、図３−４（ｋ−１）及び図３−４（ｋ−２）に示すように、超精密旋盤３２を回転させるとともに、グラインダ３８を回転させることにより、樹脂層３０の表層部及び導体プラグ２８の上部を砥石３６により研削する。砥石３６は、全体としてリング状に形成されている。砥石３６は、回転可能なグラインダ３８の下面側に取り付けられている。砥石３６としては、複数の砥粒２（図２参照）が結合材４（図２参照）により固着されて成る砥石を用いる。換言すれば、砥石３６として、砥粒２と結合材４との混練体より成る砥石を用いる。砥石３６の粒度は、例えば♯１０００とする。砥粒２の材料としては、例えばダイヤモンドが用いられている。結合材４の材料としては、例えばフェノール樹脂やポリイミド樹脂等が用いられている。
【００３１】
樹脂層３０の表層部及び導体プラグ２８の上部を研削する際には、樹脂層３０及び導体プラグ２８のうちの少なくとも砥石３６により研削される部分を冷却しながら、樹脂層３０の表層部及び導体プラグ２８の上部を研削する。本実施形態では、冷却した液体４２を樹脂層３０上に供給することにより、樹脂層３０及び導体プラグ２８を冷却する。冷却した液体４２としては、例えば液体窒素を用いる。液体窒素４２は、超精密旋盤３２の上方に設けられたノズル４０から供給される。樹脂層３０等のうちの少なくとも砥石３６により研削される部分を確実に冷却すべく、ノズル４０は複数の箇所に設けることが望ましい。液体窒素の温度は、例えば７７Ｋとする。樹脂層３０の表層部及び導体プラグ２８の上部を研削する際には、樹脂層３０の厚さが例えば２０μｍ程度になるまで、樹脂層３０の表層部及び導体プラグ２８の上部を研削する。
【００３２】
グラインダ３８の回転数は、例えば３０００ｒｐｍ程度とする。砥石３６の送り速度は、例えば２０μｍ／ｍｉｎとする。なお、送り速度とは、研削を行う際にチャックテーブル３４の半径方向、即ち、チャックテーブル３４における外縁の一点と回転中心とを結ぶ方向に砥石３６を進めていく速度のことである。
【００３３】
本実施形態において、冷却した液体４２を樹脂層３４上に供給しながら樹脂層３０の表層部及び導体プラグ２８の上部を研削するのは、以下のような理由によるものである。即ち、樹脂や金属は、常温においては靭性や延性が高いが、比較的低温においては靭性等が低く脆いという性質を有している（低温脆性）。このため、樹脂層３０を十分に冷却すれば、樹脂層３０の靭性等を十分に低くすることができるため、研削された樹脂が砥粒２間のスペースに入り込むのを防止することができ、砥石３６に目詰まりが生じてしまうのを防止することができる。また、十分に冷却しながら樹脂層３０及び導体プラグ２８を研削すれば、導体プラグ２８を構成する金属の延性を十分に低くすることができるため、導体プラグ２８の上部にバリが生じるのを防止することもできる。
【００３４】
こうして、図３−５（ｌ）に示すように、樹脂層３０ａの表面が平坦化される。なお、本明細書中においては、研削後の樹脂層を樹脂層３０ａと表示し、研削前の樹脂層３０と区別している。
【００３５】
この後、上記と同様にして、配線、導体プラグを適宜形成し、配線及び導体プラグを埋め込むように樹脂層を適宜形成し、樹脂層の表層部及び導体プラグの上部を上記と同様にして適宜研削する。
【００３６】
こうして、本実施形態による研削方法を用いて、本実施形態による半導体装置が製造される。
【００３７】
このように、本実施形態による研削方法及び半導体装置の製造方法は、樹脂層３０等を冷却しながら樹脂層３０等を研削することに主な特徴がある。
【００３８】
本実施形態によれば、樹脂層３０や導体プラグ２８を十分に冷却しながら樹脂層３０や導体プラグ２８を研削するため、樹脂層３０や導体プラグ２８の靭性や延性が十分に低下した状態で樹脂層３０及び導体プラグ２８が研削される。樹脂層３０の靭性を十分に低くすることができるため、研削された樹脂が砥粒２間のスペースに入り込むのを防止することができ、砥石３６に目詰まりが生じてしまうのを防止することができる。また、導体プラグ２８を構成する金属の延性を十分に低くすることができるため、導体プラグ２８の上部にバリが生じるのを防止することもできる。このため、本実施形態によれば、樹脂層３０等の研削を安定的に行うことができる研削方法及びその研削方法を用いた半導体装置の製造方法を提供することができる。
【００３９】
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態による研削方法及び半導体装置の製造方法を図４−１（ａ）及び図４−２（ｃ）を用いて説明する。図４−１（ａ）及び図４−２（ｃ）は、本実施形態による研削方法及び半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。図４−２（ｂ−２）は、図４−１（ｂ−１）の一部を拡大して示した断面図である。図１乃至図３−５（ｌ）に示す第１実施形態による研削方法及び半導体装置の製造方法と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。
【００４０】
本実施形態による研削方法及び半導体装置の製造方法は、冷却した気体４６を樹脂層３０上に供給しながら樹脂層３０等を研削することに特徴がある。
【００４１】
まず、半導体基板１０を用意する工程から半導体基板１０上に樹脂層３０を形成する工程までは、図３−１（ａ）乃至図３−３（ｊ）を用いて上述した第１実施形態による半導体装置の製造方法と同様であるので、説明を省略する（図４−１（ａ）参照）。
【００４２】
次に、半導体基板１０を、超精密旋盤３２のチャックテーブル３４（図４−１（ｂ−１）参照）上に、例えば真空吸着により固定する。
【００４３】
次に、図４−１（ｂ−１）及び図４−２（ｂ−２）に示すように、超精密旋盤３２を回転させるとともに、グラインダ３８を回転させることにより、樹脂層３０の表層部及び導体プラグ２８の上部を砥石３６により研削する。樹脂層３０の表層部及び導体プラグ２８の上部を研削する際には、樹脂層３０及び導体プラグ２８のうちの少なくとも砥石３６により研削される部分を冷却しながら、樹脂層３０の表層部及び導体プラグ２８の上部を研削する。本実施形態では、冷却した気体４６を樹脂層３０上に供給することにより、樹脂層３０及び導体プラグ２８を冷却する。冷却した気体４６としては、例えば冷却した空気を用いる。冷却した気体４６は、超精密旋盤３２の上方に設けられた吹き出し口４４から吹き出される。冷却した気体の温度は、例えば−４０℃とする。
【００４４】
樹脂層３０等のうちの砥石３６により研削される部分を確実に冷却すべく、吹き出し口４４を複数の箇所に設けることが望ましい。
【００４５】
また、幅の広い吹き出し口４４を設けるようにしてもよい。幅の広い吹き出し口４４を用いれば、吹き出し口４４を複数の箇所に設けなくても、樹脂層３０のうちの砥石３６により研削される部分を確実に冷却することが可能である。
【００４６】
十分に冷却した状態の樹脂層３０や導体プラグ２８を研削するため、靭性が十分に低下した状態の樹脂層３０や延性が十分に低下した状態の導体プラグ２８が研削されることとなる。このため、研削された樹脂３０が砥粒２間のスペースに入り込むのを防止することができ、砥石３６に目詰まりが生じてしまうのを防止することができる。また、導体プラグ２８の上部にバリが生じるのを防止することもできる。
【００４７】
樹脂層３０の表層部及び導体プラグ２８の上部を研削する際には、樹脂層３０の厚さが例えば１０μｍ程度になるまで、樹脂層３０の表層部及び導体プラグ２８の上部を研削する。グラインダ３８の回転数は、例えば２０００ｒｐｍ程度とする。砥石３６の送り速度は、例えば１０μｍ／ｍｉｎとする。
【００４８】
こうして、図４−２（ｃ）に示すように、樹脂層３０ａの表面が平坦化される。
【００４９】
この後、上記と同様にして、配線、導体プラグを適宜形成し（図示せず）、配線及び導体プラグを埋め込むように樹脂層を適宜形成し（図示せず）、樹脂層の表層部及び導体プラグの上部を上記と同様にして適宜研削する（図示せず）。
【００５０】
こうして、本実施形態による研削方法を用いて、本実施形態による半導体装置が製造される。
【００５１】
このように、本実施形態による研削方法及び半導体装置の製造方法は、冷却した気体４６を吹きかけることにより樹脂層３０等を冷却することに主な特徴がある。
【００５２】
本実施形態によっても、樹脂層３０及び導体プラグ２８のうちの少なくとも砥石３６により研削される部分が十分に冷却される。本実施形態によっても、樹脂層３０の靭性を十分に低くすることができるため、研削された樹脂が砥粒２間のスペースに入り込むのを防止することができ、砥石３６に目詰まりが生じてしまうのを防止することができる。また、本実施形態によっても、導体プラグ２８を構成する金属の延性を十分に低くすることができるため、導体プラグ２８の上部にバリが生じるのを防止することもできる。このため、本実施形態によっても、樹脂層３０等の研削を安定的に行うことができる研削方法及びその研削方法を用いた半導体装置の製造方法を提供することができる。
【００５３】
［第３実施形態］
本発明の第３実施形態による研削方法及び半導体装置の製造方法を図５−１（ａ）乃至図５−３（ｄ）を用いて説明する。図５−１（ａ）乃至図５−３（ｄ）は、本実施形態による研削方法及び半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。図５−２（ｂ−２）は、図５−１（ｂ−１）の一部を拡大して示した断面図である。図５−３（ｃ−２）は、図５−２（ｃ−１）の一部を拡大して示した断面図である。図１乃至図４−２（ｃ）に示す第１又は第２実施形態による研削方法及び半導体装置の製造方法と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。
【００５４】
本実施形態による研削方法及び半導体装置の製造方法は、冷却した固体４８を樹脂層３０上に載置することにより、樹脂層３０を冷却することに特徴がある。
【００５５】
まず、半導体基板１０を用意する工程から半導体基板１０上に樹脂層３０を形成する工程までは、図３−１（ａ）乃至図３−３（ｊ）を用いて上述した第１実施形態による半導体装置の製造方法と同様であるので、説明を省略する（図５−１（ａ）参照）。
【００５６】
次に、半導体基板１０を、超精密旋盤３２のチャックテーブル３４（図５−１（ｂ−１）参照）上に、例えば真空吸着により固定する。
【００５７】
次に、半導体基板１０上に形成された樹脂層３０上に冷却した固体４８を載置する（図５−１（ｂ−１）及び図５−２（ｂ−２）参照）。冷却した固体４８としては、例えばドライアイスを用いる。ドライアイスは、二酸化炭素（炭酸ガス）を固体にしたものである。冷却した固体４８の温度は、例えば−７８℃とする。
【００５８】
なお、ここでは、図５−１（ｂ−１）及び図５−２（ｂ−２）においては、板状に成形したドライアイスを樹脂層３０に接触させる場合を例に説明したが、樹脂層３０に接触させるドライアイスは板状に成形されているものに限定されるものではない。例えば、粉末状のドライアイスを樹脂層３０上に載置してもよい。
【００５９】
こうして、樹脂層３０が十分に冷却されることとなる。
【００６０】
次に、冷却した固体４８を樹脂層３０上から除去する。
【００６１】
なお、樹脂層３０の表層部を砥石３６により研削する際に、冷却した固体４８を樹脂層３０上から除去することも可能である。従って、冷却した固体４８をこの段階で樹脂層３０上から除去しなくてもよい。
【００６２】
次に、図５−２（ｃ−１）及び図５−３（ｃ−２）に示すように、超精密旋盤３２を回転させるとともに、グラインダ３８を回転させることにより、樹脂層３０の表層部及び導体プラグ２８の上部を砥石３６により研削する。
【００６３】
十分に冷却した状態の樹脂層３０や導体プラグ２８を研削するため、靭性が十分に低下した状態の樹脂層３０や、延性が十分に低下した状態の導体プラグ２８が研削されることとなる。このため、研削された樹脂３０が砥粒２間のスペースに入り込むのを防止することができ、砥石３６に目詰まりが生じてしまうのを防止することができる。また、導体プラグ２８の上部にバリが生じるのを防止することもできる。
【００６４】
樹脂層３０の表層部及び導体プラグ２８の上部を研削する際には、樹脂層３０の厚さが例えば２０μｍ程度になるまで、樹脂層３０の表層部及び導体プラグ２８の上部を研削する。グラインダ３８の回転数は、例えば３０００ｒｐｍ程度とする。砥石３６の送り速度は、例えば１５μｍ／ｍｉｎとする。
【００６５】
こうして、図５−３（ｄ）に示すように、樹脂層３０ａの表面が平坦化される。
【００６６】
この後、上記と同様にして、配線、導体プラグを適宜形成し（図示せず）、配線及び導体プラグを埋め込むように樹脂層を適宜形成し（図示せず）、樹脂層の表層部及び導体プラグの上部を上記と同様にして適宜研削する（図示せず）。
【００６７】
こうして、本実施形態による研削方法を用いて、本実施形態による半導体装置が製造される。
【００６８】
このように、本実施形態による研削方法及び半導体装置の製造方法は、冷却した固体４８を樹脂層３０に接触させることにより、樹脂層３０を冷却することに主な特徴がある。
【００６９】
本実施形態によっても、樹脂層３０及び導体プラグ２８のうちの少なくとも砥石３６により研削される部分が十分に冷却される。本実施形態によっても、樹脂層３０の靭性を十分に低くすることができるため、研削された樹脂が砥粒２間のスペースに入り込むのを防止することができ、砥石３６に目詰まりが生じてしまうのを防止することができる。また、本実施形態によっても、導体プラグ２８を構成する金属の延性を十分に低くすることができるため、導体プラグ２８の上部にバリが生じるのを防止することもできる。このため、本実施形態によっても、樹脂層３０等の研削を安定的に行うことができる研削方法及びその研削方法を用いた半導体装置の製造方法を提供することができる。
【００７０】
［第４実施形態］
本発明の第４実施形態による研削方法及び半導体装置の製造方法を図６−１（ａ）乃至図６−３（ｄ）を用いて説明する。図６−１（ａ）乃至図６−３（ｄ）は、本実施形態による研削方法及び半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。図６−２（ｃ−２）は、図６−２（ｃ−１）の一部を拡大して示した断面図である。図１乃至図５−３（ｄ）に示す第１乃至第３実施形態による研削方法及び半導体装置の製造方法と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。
【００７１】
本実施形態による研削方法は、半導体基板１０を保持する基台３４に設けられた冷却手段５０により樹脂層３０を冷却することに主な特徴がある。
【００７２】
まず、半導体基板１０を用意する工程から半導体基板１０上に樹脂層３０を形成する工程までは、図３−１（ａ）乃至図３−３（ｊ）を用いて上述した第１実施形態による半導体装置の製造方法と同様であるので、説明を省略する（図６−１（ａ）参照）。
【００７３】
次に、図６−１（ｂ）に示すように、冷却手段５０が設けられた基台（チャックテーブル）３４上に半導体基板１０を載置する。冷却手段５０としては、例えばペルチェ素子が用いられている。半導体基板１０とチャックテーブル３４との間の水分を凍らせることにより、半導体基板１０をチャックテーブル３４に固定することが可能である（アイスチャック）。
【００７４】
次に、半導体基板１０を冷却手段５０により冷却する。冷却温度は、例えば−５０℃とする。冷却時間は、例えば５分とする。こうして、樹脂層３０が十分に冷却されることとなる。
【００７５】
次に、図６−２（ｃ−１）及び図６−２（ｃ−２）に示すように、超精密旋盤３２を回転させるとともに、グラインダ３８を回転させることにより、樹脂層３０の表層部及び導体プラグ２８の上部を砥石３６により研削する。
【００７６】
十分に冷却した状態の樹脂層３０や導体プラグ２８を研削するため、靭性が十分に低下した状態の樹脂層３０や、延性が十分に低下した状態の導体プラグ２８が研削されることとなる。このため、研削された樹脂３０が砥粒２間のスペースに入り込むのを防止することができ、砥石３６に目詰まりが生じてしまうのを防止することができる。また、導体プラグ２８の上部にバリが生じるのを防止することもできる。
【００７７】
樹脂層３０の表層部及び導体プラグ２８の上部を研削する際には、樹脂層３０の厚さが例えば２０μｍ程度になるまで、樹脂層３０の表層部及び導体プラグ２８の上部を研削する。グラインダ３８の回転数は、例えば２５００ｒｐｍ程度とする。砥石３６の送り速度は、例えば３０μｍ／ｍｉｎとする。
【００７８】
こうして、図６−３（ｄ）に示すように、樹脂層３０ａの表面が平坦化される。
【００７９】
この後、上記と同様にして、配線、導体プラグを適宜形成し（図示せず）、配線及び導体プラグを埋め込むように樹脂層を適宜形成し（図示せず）、樹脂層の表層部及び導体プラグの上部を上記と同様にして適宜研削する（図示せず）。
【００８０】
こうして、本実施形態による研削方法を用いて、本実施形態による半導体装置が製造される。
【００８１】
このように、本実施形態による研削方法及び半導体装置の製造方法は、半導体基板１０を保持する基台３４に設けられた冷却手段５０により樹脂層３０を冷却することに主な特徴がある。
【００８２】
本実施形態によっても、樹脂層３０及び導体プラグ２８のうちの少なくとも砥石３６により研削される部分が十分に冷却される。本実施形態によっても、樹脂層３０の靭性を十分に低くすることができるため、研削された樹脂が砥粒２間のスペースに入り込むのを防止することができ、砥石３６に目詰まりが生じてしまうのを防止することができる。また、本実施形態によっても、導体プラグ２８を構成する金属の延性を十分に低くすることができるため、導体プラグ２８の上部にバリが生じるのを防止することもできる。このため、本実施形態によっても、樹脂層３０等の研削を安定的に行うことができる研削方法及びその研削方法を用いた半導体装置の製造方法を提供することができる。
【００８３】
［第５実施形態］
本発明の第５実施形態による研削方法及び半導体装置の製造方法を図７−１（ａ）乃至図７−３（ｄ）を用いて説明する。図７−１（ａ）乃至図７−３（ｄ）は、本実施形態による研削方法及び半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。図７−２（ｃ−２）は、図７−２（ｃ−１）の一部を拡大して示した断面図である。図１乃至図６−３（ｄ）に示す第１乃至第４実施形態による研削方法及び半導体装置の製造方法と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。
【００８４】
本実施形態による研削方法は、冷却した室内５２で樹脂層３０の表層部を研削することに主な特徴がある。
【００８５】
まず、半導体基板１０を用意する工程から半導体基板１０上に樹脂層３０を形成する工程までは、図３−１（ａ）乃至図３−３（ｊ）を用いて上述した第１実施形態による半導体装置の製造方法と同様であるので、説明を省略する（図７−１（ａ）参照）。
【００８６】
次に、図７−１（ｂ）に示すように、冷却した室内５２に設けられた基台（チャックテーブル）３４上に半導体基板１０を載置する。半導体基板１０とチャックテーブル３４との間の水分を凍らせることにより、半導体基板１０をチャックテーブル３４に固定することが可能である（アイスチャック）。
【００８７】
次に、半導体基板１０を冷却する。冷却温度は、例えば−４０℃とする。冷却時間は、例えば１０分とする。こうして、樹脂層３０が十分に冷却されることとなる。
【００８８】
次に、図７−２（ｃ−１）及び図７−２（ｃ−２）に示すように、超精密旋盤３２を回転させるとともに、グラインダ３８を回転させることにより、樹脂層３０の表層部及び導体プラグ２８の上部を砥石３６により研削する。
【００８９】
十分に冷却した状態の樹脂層３０や導体プラグ２８を研削するため、靭性が十分に低下した状態の樹脂層３０や、延性が十分に低下した状態の導体プラグ２８が研削されることとなる。このため、研削された樹脂３０が砥粒２間のスペースに入り込むのを防止することができ、砥石３６に目詰まりが生じてしまうのを防止することができる。また、導体プラグ２８の上部にバリが生じるのを防止することもできる。
【００９０】
樹脂層３０の表層部及び導体プラグ２８の上部を研削する際には、樹脂層３０の厚さが例えば２５μｍ程度になるまで、樹脂層３０の表層部及び導体プラグ２８の上部を研削する。グラインダ３８の回転数は、例えば３０００ｒｐｍ程度とする。砥石３６の送り速度は、例えば２０μｍ／ｍｉｎとする。
【００９１】
こうして、図７−３（ｄ）に示すように、樹脂層３０ａの表面が平坦化される。
【００９２】
この後、上記と同様にして、配線、導体プラグを適宜形成し（図示せず）、配線及び導体プラグを埋め込むように樹脂層を適宜形成し（図示せず）、樹脂層の表層部及び導体プラグの上部を上記と同様にして適宜研削する（図示せず）。
【００９３】
こうして、本実施形態による研削方法を用いて、本実施形態による半導体装置が製造される。
【００９４】
このように、本実施形態による研削方法及び半導体装置の製造方法は、冷却した室内５２で樹脂層３０の表層部を研削することに主な特徴がある。
【００９５】
本実施形態によっても、樹脂層３０及び導体プラグ２８のうちの少なくとも砥石３６により研削される部分が十分に冷却される。本実施形態によっても、樹脂層３０の靭性を十分に低くすることができるため、研削された樹脂が砥粒２間のスペースに入り込むのを防止することができ、砥石３６に目詰まりが生じてしまうのを防止することができる。また、本実施形態によっても、導体プラグ２８を構成する金属の延性を十分に低くすることができるため、導体プラグ２８の上部にバリが生じるのを防止することもできる。このため、本実施形態によっても、樹脂層３０等の研削を安定的に行うことができる研削方法及びその研削方法を用いた半導体装置の製造方法を提供することができる。
【００９６】
［変形実施形態］
本発明は上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
【００９７】
例えば、上記実施形態では、半導体基板１０上に形成された樹脂層３０を砥石３６により研削する場合を例に説明したが、本発明の原理は、半導体基板１０上に形成された樹脂層３０を研削する場合に限定されるものではない。例えば、回路基板上に形成された樹脂層３０を砥石３６により研削する場合にも、本発明の原理を適用することができる。
【００９８】
また、上記実施形態では、樹脂層３０の材料としてエポキシ樹脂を用いる場合を例に説明したが、樹脂層３０の材料はエポキシ樹脂に限定されるものではない。例えば、フェノール樹脂等を樹脂層３０の材料として用いてもよい。
【００９９】
以上詳述した通り、本発明の特徴をまとめると以下のようになる。
【０１００】
（付記１）
基板上に形成された樹脂層の表層部を、複数の砥粒が結合材により保持された砥石により研削する工程を有し、
前記樹脂層の前記表層部を研削する工程では、前記樹脂層のうちの少なくとも前記砥石により研削される部分を冷却した状態で、前記樹脂層の前記表層部を研削する
ことを特徴とする研削方法。
【０１０１】
（付記２）
付記１記載の研削方法において、
前記樹脂層の前記表層部を研削する工程では、冷却した液体を前記樹脂層上に供給しながら、前記樹脂層の前記表層部を研削する
ことを特徴とする研削方法。
【０１０２】
（付記３）
付記１記載の研削方法において、
前記樹脂層の前記表層部を研削する工程では、冷却した気体を前記樹脂層に吹きかけながら、前記樹脂層の前記表層部を研削する
ことを特徴とする研削方法。
【０１０３】
（付記４）
付記１記載の研削方法において、
前記樹脂層の前記表層部を研削する工程の前に、冷却した固体を前記樹脂層上に載置することにより、前記樹脂層を冷却する工程を更に有する
ことを特徴とする研削方法。
【０１０４】
（付記５）
付記１記載の研削方法において、
前記樹脂層の前記表層部を研削する工程では、前記基板を保持する基台に設けられた冷却手段により前記樹脂層を冷却しながら、前記樹脂層の前記表層部を研削する
ことを特徴とする研削方法。
【０１０５】
（付記６）
付記１記載の研削方法において、
前記樹脂層の前記表層部を研削する工程では、冷却された室内で前記樹脂層の前記表層部を研削する
ことを特徴とする研削方法。
【０１０６】
（付記７）
付記２、３、５又は６記載の研削方法において、
前記樹脂層の前記表層部を研削する工程の前に、前記基板上に導電体を形成する工程と；前記導電体を埋め込むように、前記基板上に前記樹脂層を形成する工程とを更に有し、
前記樹脂層の前記表層部を研削する工程では、前記導電体の上部をも前記砥石により研削する
ことを特徴とする研削方法。
【０１０７】
（付記８）
付記４記載の研削方法において、
前記樹脂層を冷却する工程の前に、前記基板上に導電体を形成する工程と；前記導電体を埋め込むように、前記基板上に前記樹脂層を形成する工程とを更に有し、
前記樹脂層の前記表層部を研削する工程では、前記導電体の上部をも前記砥石により研削する
ことを特徴とする研削方法。
【０１０８】
（付記９）
半導体基板上に樹脂層を形成する工程と、
前記樹脂層の表層部を、複数の砥粒が結合材により保持された砥石により研削する工程とを有し、
前記樹脂層の前記表層部を研削する工程では、前記樹脂層のうちの少なくとも前記砥石により研削される部分を冷却した状態で、前記樹脂層の前記表層部を研削する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】樹脂層の表層部を単に砥石で研削した場合を示す概略図である。
【図２】冷却した状態の樹脂層の表層部を砥石で研削した場合を示す概略図である。
【図３−１】本発明の第１実施形態による研削方法及び半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その１）である。
【図３−２】本発明の第１実施形態による研削方法及び半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その２）である。
【図３−３】本発明の第１実施形態による研削方法及び半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その３）である。
【図３−４】本発明の第１実施形態による研削方法及び半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その４）である。
【図３−５】本発明の第１実施形態による研削方法及び半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その５）である。
【図４−１】本発明の第２実施形態による研削方法及び半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その１）である。
【図４−２】本発明の第２実施形態による研削方法及び半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その２）である。
【図５−１】本発明の第３実施形態による研削方法及び半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その１）である。
【図５−２】本発明の第３実施形態による研削方法及び半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その２）である。
【図５−３】本発明の第３実施形態による研削方法及び半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その３）である。
【図６−１】本発明の第４実施形態による研削方法及び半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その１）である。
【図６−２】本発明の第４実施形態による研削方法及び半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その２）である。
【図６−３】本発明の第４実施形態による研削方法及び半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その３）である。
【図７−１】本発明の第５実施形態による研削方法及び半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その１）である。
【図７−２】本発明の第５実施形態による研削方法及び半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その２）である。
【図７−３】本発明の第５実施形態による研削方法及び半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その３）である。
【符号の説明】
【０１１０】
２…砥粒
４…結合材
１０…半導体基板
１２…層間絶縁膜
１４…導体プラグ
１６…シード層
１８…フォトレジスト膜
２０…開口部
２２…配線
２４…フォトレジスト膜
２６…開口部
２８…導体プラグ
２９…樹脂フィルム
３０…研削前の樹脂層
３０ａ…研削後の樹脂層
３２…超精密旋盤
３４…チャックテーブル
３６…砥石
３８…グラインダ
４０…ノズル
４２…冷却した液体
４４…吹き出し口
４６…冷却した気体
４８…冷却した固体
５０…冷却手段
５２…冷却した室内
【図１】
2009283670.tif 000003
【図２】
2009283670.tif 000004
【図３−１】
2009283670.tif 000005
【図３−２】
2009283670.tif 000006
【図３−３】
2009283670.tif 000007
【図３−４】
2009283670.tif 000008
【図３−５】
2009283670.tif 000009
【図４−１】
2009283670.tif 000010
【図４−２】
2009283670.tif 000011
【図５−１】
2009283670.tif 000012
【図５−２】
2009283670.tif 000013
【図５−３】
2009283670.tif 000014
【図６−１】
2009283670.tif 000015
【図６−２】
2009283670.tif 000016
【図６−３】
2009283670.tif 000017
【図７−１】
2009283670.tif 000018
【図７−２】
2009283670.tif 000019
【図７−３】
2009283670.tif 000020