特許 7177207 機能性チップを備える基板を研磨する方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-11-14

(45)【発行日】2022-11-22

(54)【発明の名称】機能性チップを備える基板を研磨する方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20221115BHJP

   B24B 37/013 20120101ALI20221115BHJP

   B24B 49/12 20060101ALI20221115BHJP

   B24B 49/10 20060101ALI20221115BHJP

   B24B 49/04 20060101ALI20221115BHJP

【ＦＩ】

H01L21/304 622S

B24B37/013

B24B49/12

B24B49/10

B24B49/04 Z

【請求項の数】 28

(21)【出願番号】P 2021053348

(22)【出願日】2021-03-26

(62)【分割の表示】P 2017170302の分割

【原出願日】2017-09-05

(65)【公開番号】P2021103789

(43)【公開日】2021-07-15

【審査請求日】2021-04-01

(73)【特許権者】

【識別番号】000000239

【氏名又は名称】株式会社荏原製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100106208

【弁理士】

【氏名又は名称】宮前 徹

(74)【代理人】

【識別番号】100146710

【弁理士】

【氏名又は名称】鐘ヶ江 幸男

(74)【代理人】

【識別番号】100186613

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邊 誠

(72)【発明者】

【氏名】戸川 哲二

(72)【発明者】

【氏名】曽布川 拓司

(72)【発明者】

【氏名】畠山 雅規

【審査官】鈴木 孝章

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－０００６４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１３／０３５６５５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００７－２１４４０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第４０５６８５４（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特開２０１３－４４７８２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

Ｂ２４Ｂ ３７／０１３

Ｂ２４Ｂ ４９／１２

Ｂ２４Ｂ ４９／１０

Ｂ２４Ｂ ４９／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

機能性チップを備える基板を化学機械的に研磨する方法であって、
基板に機能性チップを配置するステップと、
前記基板に、研磨目標位置よりも低い位置に終点検知要素を配置するステップと、
前記機能性チップおよび前記終点検知要素が配置された基板を絶縁材で封止するステップと、
前記絶縁材を前記研磨目標位置まで研磨するステップと、
前記絶縁材を研磨しているときに、前記終点検知要素に基づいて研磨の終点を検知するステップと、を有し、
前記終点検知要素は、蛍光材または蛍光材を含む樹脂を有する、
方法。

【請求項2】

請求項１に記載の方法であって、
前記基板に、研磨目標位置よりも低い位置に終点検知要素を配置するステップは、一番高い位置にある前記機能性チップの上側の表面に蛍光材または蛍光材を含む樹脂を塗布するステップを有する、
方法。

【請求項3】

機能性チップを備える基板を化学機械的に研磨する方法であって、
基板に機能性チップを配置するステップと、
前記基板に、研磨目標位置よりも低い位置に終点検知要素を配置するステップと、
前記機能性チップおよび前記終点検知要素が配置された基板を絶縁材で封止するステップと、
前記絶縁材を前記研磨目標位置まで研磨するステップと、
前記絶縁材を研磨しているときに、前記終点検知要素に基づいて研磨の終点を検知するステップと、を有し、
前記終点検知要素を、機能性チップの上面に設けるステップを有する、
方法。

【請求項4】

請求項３に記載の方法であって、
前記終点検知要素は、反射要素を有し、
前記反射要素に光を照射するステップと、
前記反射要素から反射された光を受光するステップと、を有する、
方法。

【請求項5】

請求項３に記載の方法であって、
前記終点検知要素は、蛍光材または蛍光材を含む樹脂を有する、
方法。

【請求項6】

請求項５に記載の方法であって、
前記基板に、研磨目標位置よりも低い位置に終点検知要素を配置するステップは、一番高い位置にある前記機能性チップの上側の表面に蛍光材または蛍光材を含む樹脂を塗布するステップを有する、
方法。

【請求項7】

機能性チップを備える基板を化学機械的に研磨する方法であって、
基板に機能性チップを配置するステップと、
前記基板に、研磨目標位置よりも低い位置に終点検知要素を配置するステップと、
前記機能性チップおよび前記終点検知要素が配置された基板を絶縁材で封止するステップと、
前記絶縁材を前記研磨目標位置まで研磨するステップと、
前記絶縁材を研磨しているときに、前記終点検知要素に基づいて研磨の終点を検知するステップと、を有し、
前記絶縁材の上に金属層を形成するステップと、
前記金属層を研磨するステップと、を有し、
前記金属層を研磨するときに、
（１）渦電流センサによる渦電流の変化、
（２）光学式センサにより金属層からの反射光の変化、
（３）研磨抵抗の変化、
の少なくとも１つに基づいて研磨の終点を検知する、
方法。

【請求項8】

機能性チップを備える基板を化学機械的に研磨する方法であって、
基板に機能性チップを配置するステップと、
前記基板に、研磨目標位置よりも低い位置に終点検知要素を配置するステップと、
前記機能性チップおよび前記終点検知要素が配置された基板を絶縁材で封止するステップと、
前記絶縁材を前記研磨目標位置まで研磨するステップと、
前記絶縁材を研磨しているときに、前記終点検知要素に基づいて研磨の終点を検知するステップと、を有し、
前記絶縁材の上にバリアモールド層を形成するステップと、
前記バリアモールド層の上に金属層を形成するステップと、
前記金属層を研磨するときに、
（１）渦電流センサによる渦電流の変化、
（２）光学式センサにより金属層からの反射光の変化、
（３）研磨抵抗の変化、
の少なくとも１つに基づいて研磨の終点を検知する、
方法。

【請求項9】

機能性チップを備える基板を化学機械的に研磨する方法であって、
基板に機能性チップを配置するステップと、
前記基板に、研磨目標位置よりも低い位置に終点検知要素を配置するステップと、
前記機能性チップおよび前記終点検知要素が配置された基板を絶縁材で封止するステップと、
前記絶縁材を前記研磨目標位置まで研磨するステップと、
前記絶縁材を研磨しているときに、前記終点検知要素に基づいて研磨の終点を検知するステップと、を有し、
絶縁材の研磨をした後に、絶縁材に配線用の加工を施すステップと、
加工された絶縁材の表面に、親水性を向上させるための表面処理を施すステップと、を有する、
方法。

【請求項10】

機能性チップを備える基板を化学機械的に研磨する方法であって、
基板は、機能性チップおよび、研磨目標位置よりも低い位置に終点検知要素が配置され、且つ、絶縁材で封止された状態であり、
前記方法は、
前記絶縁材を前記研磨目標位置まで研磨するステップと、
前記絶縁材を研磨しているときに、前記終点検知要素に基づいて研磨の終点を検知するステップと、を有し、
前記終点検知要素は、蛍光材または蛍光材を含む樹脂を有する、
方法。

【請求項11】

請求項１０に記載の方法であって、
前記蛍光材または蛍光材を含む樹脂は、一番高い位置にある前記機能性チップの上側の表面に塗布されている、
方法。

【請求項12】

機能性チップを備える基板を化学機械的に研磨する方法であって、
基板は、機能性チップおよび、研磨目標位置よりも低い位置に終点検知要素が配置され、且つ、絶縁材で封止された状態であり、
前記方法は、
前記絶縁材を前記研磨目標位置まで研磨するステップと、
前記絶縁材を研磨しているときに、前記終点検知要素に基づいて研磨の終点を検知するステップと、を有し、
前記終点検知要素は、機能性チップの上面に設けられている、
方法。

【請求項13】

請求項１２に記載の方法であって、
前記終点検知要素は、反射要素を有し、
前記反射要素に光を照射するステップと、
前記反射要素から反射された光を受光するステップと、を有する、
方法。

【請求項14】

請求項１２に記載の方法であって、
前記終点検知要素は、蛍光材または蛍光材を含む樹脂を有する、
方法。

【請求項15】

請求項１４に記載の方法であって、
前記蛍光材または蛍光材を含む樹脂は、一番高い位置にある前記機能性チップの上側の表面に塗布されている、
方法。

【請求項16】

機能性チップを備える基板を化学機械的に研磨する方法であって、
基板は、機能性チップおよび、研磨目標位置よりも低い位置に終点検知要素が配置され、且つ、絶縁材で封止された状態であり、
前記方法は、
前記絶縁材を前記研磨目標位置まで研磨するステップと、
前記絶縁材を研磨しているときに、前記終点検知要素に基づいて研磨の終点を検知するステップと、を有し、
前記基板は、前記絶縁材の上に金属層が形成された状態であり、
前記金属層を研磨するステップ、を有し、
前記金属層を研磨するときに、
（１）渦電流センサによる渦電流の変化、
（２）光学式センサにより金属層からの反射光の変化、
（３）研磨抵抗の変化、
の少なくとも１つに基づいて研磨の終点を検知する、
方法。

【請求項17】

機能性チップを備える基板を化学機械的に研磨する方法であって、
基板は、機能性チップおよび、研磨目標位置よりも低い位置に終点検知要素が配置され、且つ、絶縁材で封止された状態であり、
前記方法は、
前記絶縁材を前記研磨目標位置まで研磨するステップと、
前記絶縁材を研磨しているときに、前記終点検知要素に基づいて研磨の終点を検知するステップと、を有し、
前記基板は、前記絶縁材の上にバリアモールド層が形成され、さらに、前記バリアモールド層の上に金属層が形成された状態であり、
前記金属層を研磨するときに、
（１）渦電流センサによる渦電流の変化、
（２）光学式センサにより金属層からの反射光の変化、
（３）研磨抵抗の変化、
の少なくとも１つに基づいて研磨の終点を検知する、
方法。

【請求項18】

研磨対象となる基板であって、
機能性チップと、
前記機能性チップを覆う絶縁材と、
研磨目標位置よりも低い位置に設けられた終点検知要素と、を有し、
前記終点検知要素は、蛍光材または蛍光材を含む樹脂を有する、
基板。

【請求項19】

請求項１８に記載の基板であって、
前記蛍光材または蛍光材を含む樹脂は、一番高い位置にある前記機能性チップの上側の表面に塗布されている、
基板。

【請求項20】

研磨対象となる基板であって、
機能性チップと、
前記機能性チップを覆う絶縁材と、
研磨目標位置よりも低い位置に設けられた終点検知要素と、を有し、
前記終点検知要素は、前記機能性チップの上面に設けられている、
基板。

【請求項21】

請求項２０に記載の基板であって、
前記終点検知要素は、蛍光材または蛍光材を含む樹脂を有する、
基板。

【請求項22】

請求項２１に記載の基板であって、
前記蛍光材または蛍光材を含む樹脂は、一番高い位置にある前記機能性チップの上側の表面に塗布されている、
基板。

【請求項23】

研磨対象となる基板であって、
機能性チップと、
前記機能性チップを覆う絶縁材と、
研磨目標位置よりも低い位置に設けられた終点検知要素と、を有し、
前記絶縁材の上にバリアモールド層が形成されており、さらに、前記バリアモールド層の上に金属層が形成されている、
基板。

【請求項24】

請求項２３に記載の基板であって、
前記終点検知要素は、蛍光材または蛍光材を含む樹脂を有する、
基板。

【請求項25】

請求項２４に記載の基板であって、
前記蛍光材または蛍光材を含む樹脂は、一番高い位置にある前記機能性チップの上側の表面に塗布されている、
基板。

【請求項26】

機能性チップを備える基板を化学機械的に研磨する方法であって、
基板に機能性チップを配置するステップと、
前記基板に終点検知要素として、前記機能性チップの上面に蛍光材または蛍光材を含む樹脂を塗布するステップと、
前記機能性チップおよび前記終点検知要素が配置された基板を絶縁材で封止するステップと、
前記絶縁材を研磨するステップと、
前記絶縁材を研磨しているときに、前記終点検知要素に基づいて研磨の終点を検知するステップと、を有する、
方法。

【請求項27】

機能性チップを備える基板を化学機械的に研磨する方法であって、
基板は、機能性チップおよび、終点検知要素が配置され、且つ、絶縁材で封止された状態であり、前記終点検知要素は、機能性チップの上面に設けられた蛍光材または蛍光材を含む樹脂を有し、
前記方法は、
前記絶縁材を研磨するステップと、
前記絶縁材を研磨しているときに、機能性チップの上面に設けられた蛍光材または蛍光
材を含む樹脂に基づいて研磨の終点を検知するステップと、を有する、
方法。

【請求項28】

基板であって、
機能性チップと、
機能性チップの上面に設けられた蛍光材または蛍光材を含む樹脂を含む終点検知要素と、
前記機能性チップおよび前記終点検知要素を覆う絶縁材と、を有し、
前記終点検知要素は、前記絶縁材の研磨の終点を検知するためのものである、
基板。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願発明は、機能性チップを備える基板を研磨する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

エレクトロニクス製品の小型化、高性能化を実現するために、複数の半導体チップを多層に積上げて１つのパッケージとする三次元実装技術が注目されている。高集積化のために、同様の機能を有する薄板化した半導体チップ同士又は異なる機能を有する薄板化した半導体チップを積層し、各半導体チップ間の電気的接続をとることで、半導体チップの高密度実装を図る三次元実装技術も案出されている。三次元構造を備えるパッケージにおいて、半導体チップ間の電気的接続のためにインターポーザやインターコネクトチップが使用されることがある。また、三次元の配線構造を形成するために、半導体チップを配置した層を絶縁材で封止し、絶縁材の上に次の配線構造を形成することがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００７－２８７８０３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述のように、埋め込まれたチップを有する三次元の配線構造を形成するために、絶縁材の上に配線構造を形成することがある。そのため、絶縁材の表面を平坦にする必要がある。絶縁材の表面を平坦化するための化学機械研磨（ＣＭＰ）を使用することができる。絶縁材の研磨にＣＭＰを用いる場合、適切な位置で研磨を終了するために、研磨の終点位置を検知することが必要になる。そこで、本発明は、絶縁材を研磨する方法を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0005】

［形態１］形態１によれば、機能性チップを備える基板を化学機械的に研磨する方法が提供され、かかる方法は、基板に機能性チップを配置するステップと、前記基板に終点検知要素を配置するステップと、前記機能性チップおよび前記終点検知要素が配置された基板を絶縁材で封止するステップと、前記絶縁材を研磨するステップと、前記絶縁材を研磨しているときに、前記終点検知要素に基づいて研磨の終点を検知するステップと、を有する。

【0006】

［形態２］形態２によれば、形態１による方法において、前記終点検知要素は、反射要素を有し、前記反射要素に光を照射するステップと、前記反射要素から反射された光を受光するステップと、を有する。

【0007】

［形態３］形態３によれば、形態１または形態２に方法において、前記終点検知要素を、接着剤により機能性チップの上面に固定するステップを有する。

【0008】

［形態４］形態４によれば、形態１から形態３のいずれか１つの形態による方法において、前記終点検知要素は、基板上に構成される機能に無関係なダミー要素を有する。

【0009】

［形態５］形態５によれば、形態１から形態４のいずれか１つの形態による方法において、前記絶縁材の上に金属層を形成するステップと、前記金属層を研磨するステップと、を有し、前記金属層を研磨するときに、（１）渦電流センサによる渦電流の変化、（２）
光学式センサにより金属層からの反射光の変化、（３）研磨抵抗の変化、の少なくとも１つに基づいて研磨の終点を検知する。

【0010】

［形態６］形態６によれば、形態１から形態４のいずれか１つの形態による方法において、前記絶縁材の上にバリアモールド層を形成するステップと、前記バリアモールド層の上に金属層を形成するステップと、前記金属層を研磨するときに、（１）渦電流センサによる渦電流の変化、（２）光学式センサにより金属層からの反射光の変化、（３）研磨抵抗の変化、の少なくとも１つに基づいて研磨の終点を検知する。

【0011】

［形態７］形態７によれば、形態１から形態６のいずれか１つの形態による方法において、絶縁材の研磨をした後に、絶縁材に配線用の加工を施すステップと、加工された絶縁材の表面に、親水性を向上させるための表面処理を施すステップと、を有する。

【0012】

［形態８］形態８によれば、機能性チップを備える基板を化学機械的に研磨する方法が提供され、基板は、機能性チップおよび終点検知要素が配置され、且つ、絶縁材で封止された状態であり、前記方法は、前記絶縁材を研磨するステップと、前記絶縁材を研磨しているときに、前記終点検知要素に基づいて研磨の終点を検知するステップと、を有する。

【0013】

［形態９］形態９によれば、形態８による方法において、前記終点検知要素は、反射要素を有し、前記反射要素に光を照射するステップと、前記反射要素から反射された光を受光するステップと、を有する。

【0014】

［形態１０］形態１０によれば、形態８または形態９による方法において、前記終点検知要素は、接着剤により機能性チップの上面に固定されている。

【0015】

［形態１１］形態１１によれば、形態８から形態１０のいずれか１つの形態による方法において、前記終点検知要素は、基板上に構成される機能に無関係なダミー要素を有する。

【0016】

［形態１２］形態１２によれば、形態８から形態１１のいずれか１つの形態による方法において、前記基板は、前記絶縁材の上に金属層が形成された状態であり、前記金属層を研磨するステップ、を有し、前記金属層を研磨するときに、（１）渦電流センサによる渦電流の変化、（２）光学式センサにより金属層からの反射光の変化、（３）研磨抵抗の変化、の少なくとも１つに基づいて研磨の終点を検知する。

【0017】

［形態１３］形態１３によれば、形態８から形態１１のいずれか１つの形態による方法において、前記基板は、前記絶縁材の上にバリアモールド層が形成され、さらに、前記バリアモールド層の上に金属層が形成された状態であり、前記金属層を研磨するときに、（１）渦電流センサによる渦電流の変化、（２）光学式センサにより金属層からの反射光の変化、（３）研磨抵抗の変化、の少なくとも１つに基づいて研磨の終点を検知する。

【0018】

［形態１４］形態１４によれば、絶縁材で封止された機能性チップを備える基板を化学機械的に研磨する方法が提供され、かかる方法は、前記機能性チップの上面に前記絶縁材を通して光を照射するステップと、前記機能性チップの上面から反射した光を受信するステップと、受信した光の変化に基づいて基板の研磨の終点を決定するステップを有する。

【0019】

［形態１５］形態１５によれば、形態１４による方法において、さらに、前記機能性チップの上面から反射した光を分光するステップと、前記機能性チップの上面から反射した光の波長ごとの相対反射率の変化に基づいて基板の研磨の終点を決定するステップを有する。

【0020】

［形態１６］形態１６によれば、形態１５による方法において、照射する光は、可視光領域または赤外光領域の波長である。

【0021】

［形態１７］形態１７によれば、形態１４による方法において、受信した光の強度の変化に基づいて基板の研磨の終点を決定するステップを有する。

【0022】

［形態１８］形態１８によれば、絶縁材で封止された機能性チップを備える基板を化学機械的に研磨する方法が提供され、かかる方法は、基板の表面で光が全反射するように光を照射するステップと、基板の表面で全反射された光を受信するステップと、受信した光の変化に基づいて基板の研磨の終点を決定するステップを有する。

【0023】

［形態１９］形態１９によれば、基板研磨装置の動作を制御するための制御装置により実行されたときに、前記制御装置が前記基板研磨装置を制御して、形態１から形態１８の何れか１つの形態による方法を実行させるプログラムが記録された、コンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供される。

【0024】

［形態２０］形態２０によれば、コンピュータを含む制御装置に形態１からい形態１８の何れか１つの形態による方法を実行させるプログラムが提供される。

【0025】

［形態２１］形態２１によれば、基板が提供され、かかる基板は、機能性チップと、前記機能性チップを覆う絶縁材と、終点検知要素と、を有する。

【0026】

［形態２２］形態２２によれば、形態２１による基板において、前記終点検知要素は、反射要素を有する。

【0027】

［形態２３］形態２３によれば、形態２０または形態２１による基板において、前記終点検知要素は、接着剤により機能性チップの上面に固定されている。

【0028】

［形態２４］形態２４によれば、形態２１から形態２３のいずれか１つの形態による基板において、前記終点検知要素は、基板上に構成される機能に無関係なダミー要素を有する。

【0029】

［形態２５］形態２５によれば、形態２１から形態２４のいずれか１つの形態による基板において、前記絶縁材の上に金属層が形成されている。

【0030】

［形態２６］形態２６によれば、形態２１から形態２４のいずれか１つの形態による基板において、前記絶縁材の上にバリアモールド層が形成されており、さらに、前記バリアモールド層の上に金属層が形成されている。

【図面の簡単な説明】

【0031】

【図1】一実施形態による、基板の研磨方法を説明するための図である。

【図2】一実施形態による、基板の研磨方法を説明するための図である。

【図3】一実施形態による、基板の研磨方法を説明するための図である。

【図4】一実施形態による、基板の研磨方法を説明するための図である。

【図5】一実施形態による、基板の研磨方法を説明するための図である。

【図6】一実施形態による、基板の研磨方法を説明するための図である。

【図7】一実施形態による、基板の研磨方法を説明するための図である。

【図8】一実施形態による、基板の研磨方法を説明するための図である。

【図9】一実施形態による、基板の研磨方法を説明するための図である。

【図10】一実施形態による、基板の研磨方法を説明するための図である。

【図11】一実施形態によるＣＭＰ装置の構成を示す概念図である。

【図12】一実施形態による、光学的な終点検出機構を概略的に示す断面図である。

【図13】一実施形態による、基板の研磨方法を説明するための図である。

【図14】一実施形態による、光学的な終点検出機構を概略的に示す断面図である。

【図15】一実施形態による、光学的な終点検出機構を概略的に示す断面図である。

【図16】一実施形態による、光学的な終点検出機構を概略的に示す断面図である。

【図17A】一実施形態による、光学的な終点検出機構を概略的に示す断面図である。

【図17B】図１７Ａに示される光学的な終点検出機構のアダプタ付近を拡大した図である。

【図17C】図１７Ａに示される光学的な終点検出機構のアダプタ付近を拡大した図である。

【発明を実施するための形態】

【0032】

以下に、本発明に係る機能性チップを備える基板を研磨する方法の実施形態を添付図面とともに説明する。添付図面において、同一または類似の要素には同一または類似の参照符号が付され、各実施形態の説明において同一または類似の要素に関する重複する説明は省略することがある。また、各実施形態で示される特徴は、互いに矛盾しない限り他の実施形態にも適用可能である。

【0033】

図１は、一実施形態による、基板の研磨方法を説明するための図である。図１に示される実施形態において、基板はＣＣＬ（Copper Clad Laminate）ベース１００に、ＣＰＵやＧＰＵなどのロジックチップ１０２、および／またはメモリチップ１０４などが配置される。本明細書において、ロジックチップやメモリチップなどの所定の機能を備えるチップを機能性チップと称する。図１に示される実施形態においては、機能性チップ１０２、１０４の中で、ＣＣＬベース１００の表面から一番高い位置ある機能性チップの上側の表面に終点検知要素２００を配置する。図１の実施形態においては、終点検知要素２００は、反射膜２０２であり、メモリチップ１０４の上に配置されている。反射膜２０２は、たとえば機能性チップの上面に施した金属膜のコーティングとすることができる。ＣＣＬベース１００の上に機能性チップ１０２、１０４および終点検知要素２００を配置したら、機能性チップ１０２、１０４が実装されたＣＣＬベース１００を絶縁材１０６により封止する。絶縁材１０６は、たとえば、樹脂やガラス材料とすることができる。絶縁材１０６により封止したら、絶縁材１０６が平坦になるように絶縁材１０６を研磨する。絶縁材１０６の上には、その後に微細な横配線および／または縦配線が行われるので、絶縁材１０６を平坦に研磨することが重要となる。絶縁材１０６の研磨は、化学機械的に研磨（ＣＭＰ）することができる。ＣＭＰは、一般的なＣＭＰ装置を使用することができる。ＣＭＰ装置は任意のものとすることができ、たとえば公知のＣＭＰ装置を利用してもよい。絶縁材１０６をＣＭＰにより研磨するときに、終点検知要素２００を利用して研磨の終点を検知することができる。図１の実施形態においては、終点検知要素２００は、反射膜２０２であるので、光学式に終点検知を行うことができる。例えば、ＣＭＰ装置３００は、反射膜２０２にレーザーなどの光を照射するための光源３０２を備え、また、反射膜２０２からの反射光を受光するためのセンサ３０４を備える。反射膜２０２からの反射光により反射膜２０２からの距離を測定して、研磨目標位置１０８まで研磨をしたら、研磨を終了する。絶縁材１０６の終点位置は、たとえば研磨目標位置１０８から±１０μｍ以下にすることが望ましい。また、研磨目標位置１０８は、たとえば、反射膜２０２が設けられた最上位置にあるチップの上面から１０μｍ～５００μｍとすることができる。

【0034】

図１に示される上述の実施形態においては、終点検知要素２００として反射膜２０２を使用しているが、他の実施形態として、反射膜２０２に代えて、蛍光材または蛍光材を含
む樹脂等を使用することができる。蛍光材または蛍光材を含む樹脂は、図１に示されるようなＣＣＬベース１００の表面から一番高い位置ある機能性チップの上側の表面にだけ塗布してもよく、あるいは、ＣＣＬベース１００に機能性チップ１０２、１０４を配置した後に、基板の全面に塗布してもよい。機能性チップ１０２、１０４の上側の表面に蛍光材または蛍光材を含む樹脂を塗布する場合、表面の一部だけに塗布してもよく、表面の全面に塗布してもよい。蛍光材を塗布した後に、基板の全体を絶縁材１０６で封止する。かかる実施形態においては、光源３０２は、蛍光材に蛍光を生じさせる波長を含むものを選択する。センサ３０４は、一番高い位置にある機能性チップの上面に塗布された蛍光材からの蛍光の強度を測定する。蛍光の強度は、蛍光材の上に配置された絶縁材１０６の厚さにより変化する。そのため、検出された蛍光の強度により絶縁材１０６の厚さを検出することができ、絶縁材１０６の研磨の終点を検知することができる。なお、センサ３０４で蛍光波長だけを検出するために波長フィルタを使用することができる。あるいは、分光器を使用して蛍光波長の強度を検出してもよい。

【0035】

図２は、一実施形態による、基板の研磨方法を説明するための図である。図２の実施形態においては、終点検知要素２００として、機能性チップ１０２、１０４の中で、ＣＣＬベース１００の表面から一番高い位置ある機能性チップ１０２、１０４の上側の表面に反射板２０４を固定する。反射板２０４は、たとえば接着剤を使用して機能性チップ１０２、１０４の上面に固定することができる。反射板２０４は、たとえば、板状の部材に金属コーティングを施したものとすることができる。反射板２０４以外については、図１に示された実施形態と同様とすることができる。

【0036】

図３は、一実施形態による、基板の研磨方法を説明するための図である。図３に示される実施形態において、基板はＣＣＬ（Copper Clad Laminate）ベース１００に、ＣＰＵやＧＰＵなどのロジックチップ１０２、および／またはメモリチップ１０４などが配置される。図３に示される実施形態においては、機能性チップ１０２、１０４とは別に、基板に形成されるデバイスの機能に無関係なダミー要素２０６を終点検知要素２００として配置する。ダミー要素２０６は、上面が、ＣＣＬベース１００の表面から一番高い位置ある機能性チップの上面よりも高い位置になるように配置される。ダミー要素２０６の上面は、図１の実施形態のように反射膜２０２としてもよく、また、ダミー要素２０６の上面に図２の実施形態のような反射板２０４を取り付けてもよい。ダミー要素２０６は、接着剤によりＣＣＬベース１００に取り付けることができる。あるいは、ダミー要素２０６は、他の機能性チップ１０２、１０４と同様にバンプ接着してもよい。他の機能性チップ１０２、１０４と同一の工程でバンプ接着をすることで、機能性チップ１０２、１０４とダミー要素２０６との取り付けの誤差を小さくすることができる。ダミー要素２０６は、任意の場所に配置することができるが、他の機能性チップを邪魔しない場所に設ける必要がある。また、ダミー要素２０６は、複数配置してもよい。ＣＣＬベース１００の上に機能性チップ１０２、１０４およびダミー要素２０６を配置したら、機能性チップ１０２、１０４およびダミー要素２０６が実装されたＣＣＬベース１００を絶縁材１０６により封止する。絶縁材１０６は、たとえば、樹脂やガラス材料とすることができる。絶縁材１０６により封止したら、絶縁材１０６が平坦になるように絶縁材１０６を研磨する。絶縁材１０６の研磨は、化学機械的に研磨（ＣＭＰ）することができる。ＣＭＰは、一般的なＣＭＰ装置を使用することができる。ＣＭＰ装置は任意のものとすることができ、たとえば公知のＣＭＰ装置を利用してもよい。絶縁材１０６をＣＭＰにより研磨するときに、終点検知要素２００であるダミー要素２０６を利用して研磨の終点を検知することができる。図３の実施形態においては、ダミー要素２０６の上面は反射膜２０２または反射板２０４であるので、上述のように光学式に終点検知を行うことができる。研磨目標位置１０８として、たとえば図３に示されるように、ＣＣＬベース１００の表面から一番高い位置ある機能性チップの上面からの距離Ｌ１を定める。ＣＣＬベース１００の表面から一番高い位置ある機能性チップの上面と、ダミー要素２０６の上面との高さの差Ｌ３を測定しておく。かか
る高さの差Ｌ３は、機能性チップ１０２、１０４およびダミー要素２０６をＣＣＬベース１００に配置して、絶縁材１０６でモールドする前に、任意の位置センサや、共焦点顕微鏡などで測定することができる。そして、研磨目標位置１０８がＬ１になるように、ダミー要素２０６の上面から研磨目標位置１０８の距離Ｌ２を算出する。絶縁材１０６の研磨を行うときに、ダミー要素２０６の上面から絶縁材１０６の表面までの距離がＬ２になるまで絶縁材１０６の研磨を行うことで、研磨目標位置１０８まで絶縁材１０６の研磨を行うことができる。終点の研磨目標位置１０８は、たとえば、反射膜２０２が設けられた最上位置にあるチップの上面から１０μｍ～５００μｍとすることができる。

【0037】

図４は、一実施形態による、基板の研磨方法を説明するための図である。図４は、平坦化された絶縁材１０６の上に配線層を形成し、配線層を研磨するときの手法を示している。図４に示される実施形態においては、図１～図３に示される実施形態と同様の手法で、絶縁材１０６を研磨目標位置１０８まで研磨する。図４に示される実施形態においては、その後、平坦化された絶縁材１０６に対して、配線のためのパターン形成が行われる。配線のためのパターンとして、縦配線のためのビア１１０の形成、横配線のパターン１１２の形成などが、露光やエッチングなどにより行われる。その後、たとえば銅などの金属層１１４がパターン形成された絶縁材１０６の上に成膜される（図４に示される状態）。その後、金属層１１４の不要な部分を研磨除去する。この金属層１１４の研磨は、ＣＭＰにより行うことができる。金属層１１４の研磨において、金属層１１４の研磨をした後の研磨面に金属が残留しないようにすることが重要である。研磨後の表面に残留金属があると、リーク電流や素子の劣化を引き起こすことがある。そのため、研磨目標位置１０８は、金属層１１４を除去して、絶縁材１０６の一部を研磨するように研磨目標位置１０８を定めることができる。たとえば、研磨目標位置１０８は、金属層１１４と絶縁材１０６の層との境界面から５μｍ～１０μｍほど絶縁材１０６側に設定することができる。金属層１１４をＣＭＰにより研磨するとき、研磨の終点検知は、金属層１１４に発生する渦電流を検出する渦電流センサにより渦電流の変化を観察することにより行うことができる。あるいは、終点検知は、光学式のセンサにより金属層１１４からの反射光の変化を観察することにより行ってもよい。あるいは、終点検知は、金属層１１４から絶縁材１０６に材料が変化するところで生じる研磨抵抗の変化や、ＣＭＰ装置の駆動機構のトルク変化を観察することで行うことができる。なお、研磨後の表面に残留金属が生じないように、研磨により層の変化による層の境界を検知してから所定時間だけ研磨を行い、上述の研磨目標位置１０８まで研磨を行うようにしてもよい。他にも、公知の終点検知を採用してもよい。

【0038】

図５は、一実施形態による、基板の研磨方法を説明するための図である。図５に示される実施形態においては、図１～図３に示される実施形態と同様の手法で、絶縁材１０６を研磨目標位置１０８まで研磨する。図５に示される実施形態においては、その後、平坦化された絶縁材１０６の上にバリアモールド層１１６を形成する（図５の上の図の状態）。バリアモールド層１１６は、絶縁性の材料から形成される。バリアモールド層１１６は、その下の絶縁材１０６とは重量密度が異なる材料を使用し、研磨時の摩擦力がバリアモールド層１１６と絶縁材１０６とで異なるようにする。また、バリアモールド層１１６は、絶縁材１０６の層と比べて薄い層とすることができる。たとえば、バリアモールド層１１６は、１０ｎｍ～１０μｍ程度の厚さとすることができる。バリアモールド層１１６を形成したら、その上の配線のためのパターン形成が行われる。配線のためのパターンとして、縦配線のためのビア１１０の形成、横配線のパターン１１２の形成などが、露光やエッチングなどにより行われる。その後、たとえば銅などの金属層１１４がパターン形成された絶縁材１０６の上に成膜される。その後、金属層１１４の不要な部分を研磨除去する。図５の下の図は、金属層１１４が除去された状態を示す図である。この金属層１１４の研磨は、ＣＭＰにより行うことができる。金属層１１４をＣＭＰにより研磨するとき、金属層１１４が除去されてバリアモールド層１１６が露出するときに、研磨抵抗が変化する。そこで、研磨抵抗の変化をＣＭＰによる金属層１１４を除去する研磨の終点検知に使用す
ることができる。また、過研磨によりバリアモールド層１１６が除去されてしまうと、さらに下の絶縁材１０６が露出し、さらに研磨抵抗が変化することになる。そこで、バリアモールド層１１６から絶縁材１０６へ変化する時の研磨抵抗の変化から、過研磨の検知を行うことができる。

【0039】

図６は、一実施形態による、基板の研磨方法を説明するための図である。図５に示される実施形態においては、図１～図３に示される実施形態と同様の手法で、絶縁材１０６を研磨目標位置１０８まで研磨する。図６に示される実施形態においては、その後、平坦化された絶縁材１０６に対して、配線のためのパターン形成が行われる。配線のためのパターンとして、縦配線のためのビア１１０の形成、横配線のパターン１１２の形成などが、露光やエッチングなどにより行われる（図６の状態）。その後、光やレーザーを露光することにより絶縁材１０６の表面の親水性を向上させる。この処理により、その後に行われる、導電材である金属層１１４の密着性を向上させることができる。これ以降の、金属層１１４の形成などは図４で説明した実施形態と同様とすることができる。また、図５で説明した実施形態、または他の実施形態に親水性を向上させる処理を追加してもよい。

【0040】

図７は、一実施形態による、基板の研磨方法を説明するための図である。図７の実施形態において、基板は、貫通配線１５０を備えるＣＣＬ（Copper Clad Laminate）ベース１００を有する。貫通配線１５０を備えるＣＣＬベース１００は、ＣＭＰなどにより平坦化されている。平坦化されているＣＣＬベース１００の上面に終点検知要素２００を配置する。図７の実施形態においては、終点検知要素２００は、反射板２０４である。反射板２０４は、たとえば接着剤を使用してＣＣＬベース１００の上に固定することができる。その後、反射板２０４が配置されたＣＣＬベース１００を絶縁材１０６により封止する。絶縁材１０６は、既述のように、たとえば樹脂やガラス材料とすることができる。絶縁材１０６により封止したら、絶縁材１０６が平坦になるように絶縁材１０６を研磨する。絶縁材１０６の研磨の終点検知に関しては、図１、２などで既述のように、光またはレーザーの反射光をセンサで検出して行うことができる。図７の実施形態において、反射板２０４の位置は任意であるが、他の機能性チップ等を邪魔しない位置にする必要がある。また、反射板２０４は複数設けてもよい。また、図７の実施形態において、反射板２０４に代えて、図３で示されるダミー要素２０６を設けるようにしてもよい。

【0041】

図８は、一実施形態による、基板の研磨方法を説明するための図である。図８は、平坦化された絶縁材１０６の上に配線層を形成し、配線層を研磨するときの手法を示している。図８に示される実施形態においては、図７に示される実施形態と同様の手法で、絶縁材１０６を研磨目標位置１０８まで研磨する。図８に示される実施形態においては、その後、平坦化された絶縁材１０６に対して、配線のためのパターン形成が行われる。配線のためのパターンとして、縦配線のためのビア１１０の形成、横配線のパターン１１２の形成などが、露光やエッチングなどにより行われる。その後、たとえば導電材料である銅などの金属層１１４がパターン形成された絶縁材１０６の上に成膜される（図８の上の図に示される状態）。その後、金属層１１４の不要な部分を研磨除去する。この金属層１１４の研磨は、ＣＭＰにより行うことができる。金属層１１４の研磨は、図４の実施形態で説明したものと同様とすることができる。

【0042】

図９は、一実施形態による、基板の研磨方法を説明するための図である。図９は、配線層を備える複数の絶縁材１０６の層を形成するときの手法を示している。ＣＣＬベース１００の上に形成される絶縁材１０６の第１層Ｃ１は、図８で示される実施形態と同様の手法で形成することができる。その後、平坦化された第１層Ｃ１の上面に反射板２０４を固定する。反射板２０４は、たとえば接着剤を使用して第１層Ｃ１の上面に固定することができる。その後、絶縁材１０６を成膜し、図８で説明したようにさらに配線のパターン形成、金属層１１４の形成、金属層１１４の研磨を行い、第２層Ｃ２を形成する。また、同
様に第３層Ｃ３を形成することができる。配線層を備える絶縁材１０６の層は任意の数だけ形成することができる。図９に示される実施形態においては、第３層Ｃ３の上に、ロジックチップ１０２およびメモリチップ１０４などの機能性チップが配置される。図９に示されるように、これらの機能性チップの間の配線をインターコネクトチップ１１８やインターポーザにより行ってもよい。図９には、ＣＣＬベース１００の片側の面にだけ配線や機能性チップを実装する例を示しているが、他の実施形態として、ＣＣＬベース１００の両方の面に実装してもよい。また、インターポーザやインターコネクトチップ１１８からパッケージモールド外部に配線を取り出すための縦配線の形成を行ってもよい。縦配線の形成は、任意の方法で行うことができ、たとえば本明細書で開示される方法で行ってもよい。図１０は、ＣＣＬベース１００の両方の面に配線や機能性チップを実装した例を示しており、また、インターコネクトチップ１１８からパッケージモールド外部に配線を取り出すための縦配線１２０を備える。図１０に示されるパッケージは、本明細書で開示された方法を合わせることで形成することができる。

【0043】

図１１は、一実施形態によるＣＭＰ装置３００の構成を示す概念図である。ＣＭＰ装置３００は、基板保持ヘッド２１、ベアリングボール３、ヘッド軸２、研磨盤３８、研磨布３９、第１空気供給ライン３６、第２空気供給ライン６２、第１エアレギュレータＲ１、第２エアレギュレータＲ２、純水供給ライン４６、純水レギュレータＲ４を備える。研磨装置１は、さらにヘッド固定部材４、連結軸４８、エアシリンダ５、ピストン１４、第３空気供給ライン５１、第３エアレギュレータＲ３、回転筒６、タイミングプーリ７、タイミングベルト８、タイミングプーリ１０、モータ９、砥液供給ノズル１３等を備える。

【0044】

基板保持ヘッド２１は、ベアリングボール３を介してヘッド軸２に係合されている。ヘッド軸２は、ヘッド固定部材４に昇降自在及び回転自在に図示しない軸受を介して係合され、連結軸４８、連結棒６１を介してエアシリンダ５内のピストン１４に連結されている。エアシリンダ５は、第３空気供給ライン５１に接続されている。第３空気供給ライン５１は、第３バルブＶ３、第３エアレギュレータＲ３を介して圧縮空気源４２に接続される。エアシリンダ５の圧力は、第３エアレギュレータＲ３によって所定の圧力に制御される。

【0045】

エアシリンダ５の圧力によって、ピストン１４は上下動し、ピストン１４の上下動により、連結軸４８、基板保持ヘッド軸２は、連結棒６１を介し上下動し、基板保持ヘッド２１の下面に保持された基板Ｗを研磨盤３８から離し、あるいは研磨盤３８向かって押し付ける。また、基板保持ヘッド２１の上面とヘッド軸２の下端面は、ベアリングボール３を収容するボール軸受を形成しており、基板保持ヘッド２１はベアリングボール３を介して研磨盤３８に対してまた研磨布３９に対してベアリングボール３を中心に傾動可能になっている。なお、ベアリングボール３はヘッド軸２の中心に位置する。

【0046】

また、ヘッド軸２には回転筒６が取り付けられており、回転筒６はその外周にタイミングプーリ７を備えている。そして、タイミングプーリ７は、タイミングベルト８を介して、ヘッド固定部材４（アームともいう）に固定されたモータ９に設けられたタイミングプーリ１０に接続されている。したがって、モータ９を回転駆動することによって、タイミングベルト８およびタイミングプーリ７を介して回転筒６およびヘッド軸２が一体に回転し、ヘッド軸２の回転により基板保持ヘッド２１が回転する。また、ヘッド固定部材４の一端は、揺動軸６４により支持され、揺動自在となっている。なお、連結軸４８へは、ヘッド軸２からの回転は伝達されない。

【0047】

ＣＭＰ装置３００は、制御装置９００を有し、ＣＭＰ装置３００に設けられる各種センサや動作機構は制御装置９００により制御されるように構成することができる。制御装置９００は、入出力装置、演算装置、記憶装置などを備える一般的なコンピュータから構成
することができる。制御装置には、本明細書で説明した方法を動作させるためのコンピュータプログラムがインストールされる。このコンピュータプログラムは不揮発性の記録媒体に格納されていてもよく、また、各種通信技術によるコンピュータにプログラムを配信してもよい。

【0048】

図１１に示されるＣＭＰ装置３００において、研磨される基板は、基板保持ヘッド２１の下面に真空吸着により保持される。図１１に示されるように、基板保持ヘッド２１の鉛直方向下側には、研磨盤３８が配置される。研磨盤３８の上面には研磨布３９が貼り付けられている。研磨布３９は、基板の被研磨面が接触するよう構成されている。研磨布３９は、基板Ｗの被研磨面と接触する面が、研磨面である。

【0049】

図１１に示されるように、基板保持ヘッド２１は、空気供給ライン６２に接続されている。空気供給ライン６２は、バルブＶ２、エアレギュレータＲ２を介して圧縮空気源４２に接続され、バルブＶ０を介して真空排気源４９に接続されている。バルブＶ０を閉として第２バルブＶ２を開にした状態で、基板保持ヘッド２１に保持された基板の裏面（被研磨面の反対側の面）に所望の圧力を付与することができ、この圧力により基板は研磨盤３８に向かって押し付けられる。また、バルブＶ２を閉とした状態で、バルブＶ０を開とすることで、基板保持ヘッド２１に保持される基板の裏面を真空とし、基板Ｗを基板保持ヘッド２１に真空吸着させることができる。

【0050】

図１１に示されるＣＭＰ装置３００において、研磨盤３８は、基板の研磨の終点を検知するためのセンサ１００を備えることができる。図１２は、一実施形態による、光学的な終点検出機構を概略的に示す断面図である。図１２は、研磨盤３８のセンサ３０４が設けられる部分を示している。図１２に示されるセンサ３０４は、光学式センサであり、研磨盤３８にはさらに光源３０２が配置されている。センサ３０４および光源３０２は、有線または無線により制御装置９００（図１１）と連絡可能に構成される。図１２に示される実施形態において、研磨布３９の一部に切欠き３９－２を設けられている。切欠き３９－２の位置にビューポート３０６を配置する。ビューポート３０６を介して、光源３０２から光を研磨中の基板に向けて照射し、基板からの反射光をセンサ３０４により検知することができる。研磨中の基板の反射率の変化などから、基板の研磨の終点を検知することができる。一実施形態として、センサ３０４は、たとえばファブリ・ペロー分光器などの分光器を備えるものとすることができる。また、センサ３０４としてファイバーセンサを用いる場合、センサ３０４および光源３０２は、研磨盤３８に複数配置してもよい。たとえば、研磨盤３８の中心部と周辺部に配置し、両方のセンサ３０４および光源３０２からの信号を監視して、基板Ｗの研磨の終点を決定してもよい。また、複数のセンサ３０４および光源３０２を用いることで、基板Ｗの複数の領域の研磨面の膜厚を監視することができる。基板Ｗの複数の領域の研磨の終点が同時期になるように、複数のセンサ３０４からの信号に基づき研磨条件を制御することができる。

【0051】

図１１に示されるＣＭＰ装置３００および図１２に示される終点検知センサは、上述の基板を研磨する方法および基板研磨の終点を検知する方法に使用することができる。また、図１１に示されるＣＭＰ装置３００および図１２に示される終点検知センサは、他の方法による基板研磨の終点を検知する方法にも使用できる。以下に、基板研磨の終点を検知する方法をいくつか説明する。

【0052】

図１３は、一実施形態による、基板の研磨方法を説明するための図である。図１３に示される実施形態において、基板はＣＣＬ（Copper Clad Laminate）ベース１００に、ＣＰＵやＧＰＵなどのロジックチップ１０２、および／またはメモリチップ１０４などが配置される。図１３に示される基板は、図１に示される基板と異なり反射膜２０２などの終点検知要素２００が配置されない。図１３に示される実施形態においては、ＣＣＬベース１
００の上に機能性チップ１０２、１０４を配置したら、機能性チップ１０２、１０４が実装されたＣＣＬベース１００を絶縁材１０６により封止する。絶縁材１０６は、たとえば、樹脂やガラス材料とすることができる。絶縁材１０６により封止したら、絶縁材１０６が平坦になるように絶縁材１０６を研磨する。絶縁材１０６の研磨は、化学機械的に研磨（ＣＭＰ）することができ、たとえば図１２に示される光学式の終点検知センサを備えるＣＭＰ装置３００を用いて研磨することができる。図１３の実施形態においては、機能性チップ１０２、１０４の中で一番高い位置にあるチップの表面に光源３０２から光を照射し、センサ３０４で反射光を受光する。図１３に示される実施形態においては、反射光を分光して、反射光の波長ごとの相対反射率から絶縁材１０６の厚さを測定することができる。光源３０２から基板の絶縁材１０６に向けて照射された光は、絶縁材１０６の表面で反射し、また、一番高い位置にある機能性チップ（図１３の例ではメモリチップ１０４）の表面で反射することになる。異なる位置で反射された光が干渉することで、センサ３０４で検出される光の波長ごとの相対反射率が絶縁材１０６の厚さに応じて変化する。そのため、相対反射率を検出することで機能性チップ１０２、１０４上の絶縁材１０６の厚さを測定することができる。予め予備実験により絶縁材１０６の厚さが研磨目標位置１０８となるときの相対反射率を測定しておくことで、図１２に示される光源３０２およびセンサ３０４を研磨中の基板の終点検知センサとして利用することができる。絶縁材１０６の厚さが研磨目標位置１０８に到達したら研磨を終了する。絶縁材１０６の終点位置は、たとえば研磨目標位置１０８から±１０μｍ以下にすることが望ましい。また、研磨目標位置１０８は、たとえば、最上位置にあるチップ１０４の上面から１０μｍ～５００μｍとすることができる。なお、分光器は、ファブリ・ペロー分光器などを使用することができる。また、光源３０２は、レーザダイオード、ＬＥＤなど任意の光源を使用することができる。光源３０２の波長範囲は、たとえば、５００ｎｍ～８００ｎｍを含むものとすることができる。また、光源３０２の波長は、照射対象の絶縁材１０６などの膜厚や膜種に応じて、短波長である２００ｎｍ～５００ｎｍの波長範囲を使用することも可能である。

【0053】

図１３に関して、上述の方法は反射光の相対反射率の変化から基板研磨の終点を検知しているが、光の強度を測定することにより基板研磨の終点を検知することもできる。かかる方法において、光源３０２から基板上の一番高い位置にある機能性チップ１０２、１０４に光を照射し、反射光をセンサ３０４で検知する。機能性チップ１０２、１０４の上に配置されている絶縁材１０６の厚さによって反射光の強度が変化するので、予め予備実験により、絶縁材１０６の厚さが研磨目標位置１０８となるときの反射光の強度を測定しておくことで、図１２に示される光源３０２およびセンサ３０４を研磨中の基板の終点検知センサとして利用することができる。反射光の強度を測定して基板研磨の終点を検知する場合、前述の相対反射率を測定して終点検知する場合と異なり分光器が必要ない。この場合、反射光の強度は全ての波長成分を積分したものが測定される。ただし、分光器を使用して特定の波長（たとえば５００ｎｍ以下の任意の波長）の反射光の強度を測定してもよい。反射光の強度を測定する場合において、光源３０２はレーザダイオード、ＬＥＤなど任意の光源を使用することができる。なお、光源３０２は、機能性チップ１０２、１０４の表面（たとえばシリコン）での反射率の高い波長範囲（たとえば、５００ｎｍ以下の波長）を含むことが好ましい。また、光源３０２として、特定の波長の（たとえば５００ｎｍ以下の任意の波長）の単色光源を使用してもよい。

【0054】

図１３に示される基板研磨方法において、光源３０２として赤外光（たとえば波長は１μｍ～３μｍ）を用い、また赤外分光器を使用して絶縁材１０６の厚さおよび研磨の終点を検知することもできる。機能性チップ１０２、１０４の表面での赤外光の反射率と絶縁材１０６（たとえば樹脂）の表面での赤外光の反射率とは異なる。そのため、機能性チップ１０２、１０４の上に形成されている絶縁材１０６の厚さによって、センサ３０４で受光する反射光のスペクトル強度が変化する。そのために、反射光のスペクトル変化により絶縁材１０６の厚さを検出することができる。

【0055】

図１４は、一実施形態による、光学的な終点検出機構を概略的に示す断面図である。図１４は、研磨盤３８のセンサ３０４が設けられる部分を示している。図１４に示される終点検出機構は、２つの光源３０２ａ、３０２ｂを備えている。各光源３０２ａ、３０２ｂは研磨中の基板（図示せず）の表面に向かって光を照射するように位置決めされている。センサ３０４は、基板に照射された光の散乱光を受光するように位置決めされている。図１４に示される実施形態による終点検出機構は、分光器を備えるものとしてもよい。センサ３０４および光源３０２は、有線または無線により制御装置９００（図１１）と連絡可能に構成される。図１４に示される実施形態において、研磨布３９の一部に切欠き３９－２を設けられている。切欠き３９－２の位置にビューポート３０６を配置する。図１４に示される実施形態において、ビューポート３０６を介して、光源３０２から光を研磨中の基板に向けて照射し、基板からの散乱光をセンサ３０４により検知することができる。なお、図１４に示される実施形態において、ビューポート３０６は無くてもよく、その場合、光源３０２ａ、３０２ｂおよびセンサ３０４が配置される研磨盤３８の凹部に純水を供給しながら検出を行うことができる。図１４に示される実施形態による終点検出機構は、上述の研磨方法および終点検知に使用することができる。

【0056】

図１５は、一実施形態による、光学的な終点検出機構を概略的に示す断面図である。図１５は、研磨盤３８のセンサ３０４が設けられる部分を示している。図１５に示される終点検出機構は、１つの光源３０２、第１センサ３０４ａ、および第２センサ３０４ｂを備えている。光源３０２は基板の表面で全反射するような角度で基板に光を照射するように位置決めされる。また、第２センサ３０４ｂは、全反射した光を受光するように位置決めされる。第１センサ３０４ａは、基板の表面で散乱した光を受光するように位置決めされている。図１５の実施形態において、光源３０２および第２センサ３０４ｂは、基板の表面に対する光の入射角度を調整可能な駆動機構（図示せず）を備えることができる。図１５に示される全反射を利用した終点検出機構は、目標とする研磨位置において材質が変化する場合に利用可能である。たとえば、図４、図８とともに説明したように、絶縁材１０６の上に積層された金属層１１４を除去する場合に利用することができる。金属層１１４での全反射角度と、金属層１１４が除去されて下にある絶縁材１０６が露出したときの全反射角度が異なるので、受光した光強度の変化から金属層１１４が除去されたことを検出することができる。この場合、第２センサ３０４ｂで全反射した光を測定してもよく、また散乱光を第１センサ３０４ａで測定してもよく、また両方を測定してもよい。なお、図１５に示される実施形態においては、図１４に示されるようなビューポート３０６は存在しない。これは、ビューポート３０６の表面で光が全反射することを防止するためである。また、図１５に示される実施形態においては、ビューポート３０６を使用しないので、光源３０２、センサ３０４ａ、３０４ｂが配置される研磨盤３８の凹部に純水を供給しながら検出を行うことができる。

【0057】

なお、全反射条件は、水または純水などの研磨対象の表面に接触する媒体の屈折率Ａと絶縁材１０６などの基板表面の屈折率Ｂの関係が、屈折率Ａ＞屈折率Ｂを満たす必要がある。

【0058】

図１６は、一実施形態による、光学的な終点検出機構を概略的に示す断面図である。図１６は、研磨盤３８のセンサ３０４が設けられる部分を示している。図１６に示される終点検出機構は、図１５に示される実施形態と同様に全反射を利用する。図１６に示される実施形態においては、光源３０２から照射された光は、第１ミラー３０８ａにより反射されて基板の表面に導かれる。第１ミラー３０８ａは、基板の表面で全反射するような角度で基板に光を向けるように位置決めされる。図１６に示される終点検出機構は、第２ミラー３０８ｂを備える。第２ミラー３０８ｂは、研磨中の基板の表面で全反射した光を第２センサ３０４ｂに導くように位置決めされている。第１ミラー３０８ａおよび第２ミラー
３０８ｂは、基板の表面に対する光の入射角度を調整可能な駆動機構（図示せず）を備えることができる。図１６の終点検出機構は、他の構成は図１５に示される終点検出機構と同様とすることができる。図１６に示される全反射を利用した終点検出機構は、図１５に示される終点検出機構と同様に、目標とする研磨位置において材質が変化する場合に利用可能である。

【0059】

図１７Ａは、一実施形態による、光学的な終点検出機構を概略的に示す断面図である。図１７Ａは、研磨盤３８のセンサ３０４が設けられる部分を示しているが、明瞭化のために研磨盤３８とパッド３９は図示していない。図１７Ａに示される終点検出機構は、他の光学的な終点検出機構と同様に、光源３０２およびセンサ３０４を備える。図１７Ａに示される終点検出機構は、さらにアダプタ３１０を備える。アダプタ３１０は、たとえば光学プラスチックなどの高屈折率材料から形成することができる。アダプタ３１０の屈折率は、研磨対象である基板表面の絶縁材１０６の屈折率よりも大きいことが望ましい。アダプタ３１０は、概ね直方体形状のブロックとすることができる。アダプタ３１０は、研磨対象である基板の表面に接触ないし近接するように配置することができる。また、アダプタ３１０には、第１光ファイバ３１２ａおよび第２光ファイバ３１２ｂが設けられている。第１光ファイバ３１２ａおよび光源３０２は、光源３０２からの光を第１光ファイバ３１２ａが受け取るように配置される。第２光ファイバ３１２ｂは、第１光ファイバ３１２ａから出た光がアダプタ３１０と基板の表面との境界で反射した光を受け取るように配置される。第２光ファイバ３１２ｂおよびセンサ３０４は、第２光ファイバ３１２ｂから出た光をセンサ３０４が受け取るように配置される。第１光ファイバ３１２ａおよび第２光ファイバ３１２ｂは、同一の口径の光ファイバとしてもよいし、異なる口径の光ファイバとしてもよい。たとえば、第２光ファイバ３１２ｂは、収率を上げるために第１光ファイバ３１２ａよりも口径の大きな光ファイバとしてもよい。また、第２光ファイバ３１２ｂの代わりにアレイ型光センサ（たとえばフォトダイオードアレイ）をアダプタ３１０に内蔵させてもよい。光源３０２、センサ３０４、およびアダプタ３１０は、相対的な位置を保持したまま、基板の表面に垂直な方向に移動可能に構成される。たとえば、これらは図示しない移動機構により研磨盤３８に取り付けられる。

【0060】

図１７Ｂは、図１７Ａに示される光学的な終点検出機構のアダプタ３１０付近を拡大した図である。図１７Ｂに示されるように、第１光ファイバ３１２ａは、第１光ファイバ３１２ａから出た光がアダプタ３１０の境界面に入射角θで入射するように配置される。かかる入射角θは、アダプタ３１０の屈折率と水または純水の屈折率とから定まる臨界角θ１よりも大きく、且つ、アダプタ３１０の屈折率と、研磨対象である基板表面の材料（たとえば絶縁材１０６）の屈折率とから定まる臨界角θ２よりも小さくなるように設定される。

【0061】

図１７Ａに示される光学的な終点検出機構を用いて以下のように基板研磨の終点を検出することができる。一例として、図１７Ａに示されるように、研磨対象である基板はＣＣＬ（Copper Clad Laminate）ベース１００に、ＣＰＵやＧＰＵなどのロジックチップ１０２および／またはメモリチップ１０４などの機能性チップが配置されている。これらの機能性チップ１０２、１０４が配置されたＣＣＬベース１００を絶縁材１０６により封止されている。絶縁材１０６は、たとえば、樹脂やガラス材料とすることができる。ここで、図１７Ａに示される終点検知機構を用いて、絶縁材１０６を研磨目標位置１０８まで研磨する方法を説明する。

【0062】

まず、アダプタ３１０が基板の表面に接触するまで基板の方向に移動させる。アダプタ３１０が基板に接触したら、アダプタ３１０の基板表面に垂直な方向の位置を固定する。この状態で基板の表面を粗研磨して、基板の表面を平坦化する。基板の表面を平坦化したら、アダプタ３１０を再び基板の方に移動させてアダプタ３１０を平坦化した基板の表面
に密着させる。粗研磨による研磨量は、アダプタ３１０の移動距離から算出することができる。あるいは、粗研磨開始時のアダプタ３１０の位置と、平坦化した基板表面との間の距離を他の方法で測定して粗研磨の研磨量を算出してもよい。

【0063】

次に、アダプタ３１０を平坦化した基板の表面に密着させたらアダプタ３１０の基板表面に垂直な方向の位置を固定する。図１７Ａ、Ｂはかかる状態を示している。この状態でさらに研磨を行う。このとき、光源３０２から光を第１光ファイバ３１２ａを通して基板の表面に向けて照射する。第２光ファイバ３１２ｂを通して反射光をセンサ３０４で検出することで、基板の研磨量を測定することができる。図１７Ｂに示されるように、研磨を開始する状態においては、アダプタ３１０が基板の表面の絶縁材１０６に接触している。上述したように、光は入射角θでアダプタ３１０から絶縁材１０６に入射する。入射角θは、上述したように、アダプタ３１０の屈折率と絶縁材１０６の屈折率とから定まる臨界角θ２よりも小さいので、光が絶縁材１０６の表面で全反射することはない。研磨が進むと図１７Ｃに示されるように、基板の表面の絶縁材１０６とアダプタ３１０との間に隙間が生じる。研磨が進むとこの隙間に研磨液や純水が入りこむことになる。上述のように、光の入射角θは、アダプタ３１０の屈折率と水または純水の屈折率とから定まる臨界角θ１よりも大きいので、光はアダプタ３１０と純水との境界で全反射する。そのため、研磨が進むと、センサ３０４で検出される反射光の強度が大きくなる。部分反射から全反射へ遷移するとき研磨量と反射光の強度との関係を予め校正しておくことで、センサ３０４で検出される反射光の強度の変化から研磨量を決定することができる。このようにして、絶縁材１０６を研磨目標位置１０８まで研磨することができる。なお、研磨対象は、上述のような絶縁材１０６だけでなく、ＳｉやＳｉＯ_２のような半導体材料の場合にも上述の研磨の終点検出を同様に適用することができる。

【0064】

以上、いくつかの例に基づいて本発明の実施形態について説明してきたが、上記した発明の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明には、その均等物が含まれることはもちろんである。また、上述した課題の少なくとも一部を解決できる範囲、または、効果の少なくとも一部を奏する範囲において、特許請求の範囲および明細書に記載された各構成要素の任意の組み合わせ、または、省略が可能である。

【符号の説明】

【0065】

１００…ＣＣＬベース
１０２…ロジックチップ
１０４…メモリチップ
１０６…絶縁材
１０８…研磨目標位置
１１４…金属層
１１６…バリアモールド層
１１８…インターコネクトチップ
２００…終点検知要素
２０２…反射膜
２０４…反射板
２０６…ダミー要素

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17A】

【図17B】

【図17C】