专利名称：半导体装置、布线衬底的形成方法和衬底处理装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及衬底、特别是把LSI等电子器件与多层布线一起形成在半导体衬底上的方法、在由金属材料或绝缘材料构成的支承基体上形成多层布线层后，再除去支承基体来形成多层布线膜的方法、具有多层布线的半导体装置以及衬底处理装置。
背景技术：
近来，半导体装置的进一步小型化、高集成化的需求渐高，随之就必须使布线多层化，因此，需要高度平坦化技术。主要是以硅晶片为代表的半导体衬底适用该平坦化技术，另外，还有最近倍受关注的例如有适用于SiP(Siliconin Package封装硅)的膜状多层布线薄膜。
以往，作为使形成在硅半导体衬底上的绝缘层或布线层平坦化的方法，主要采用化学—机械研磨(Chemical Mechanical PolishingCMP)法。这种方法是预先形成比较平坦的成为被加工面的绝缘层或布线层，再押上平坦的研磨片，用研磨料浆(化学研磨材料)对表面进行化学—机械精细平坦加工。预先设置的硬的绝缘材料面或金属材料面构成为终止层，结束CMP。CMP是不取决于由半导体衬底的厚度的离散或半导体衬底的最大厚度与最小厚度之差定义的TTV(Total Thickness Variation总厚度变化)的一种方法。
除CMP方法之外，还提出有几种例如使用切削工具进行平坦化的方法(例如参照专利文献1、2、3、4)。但是，这些方法都是针对LSI上的局部区域的SOG膜的平坦化的方法，与CMP一样，都是以被切削面为基准切削方法，不取决于半导体衬底的TTV。
另一方面，为了形成得廉价且简便，考虑在实现SiP所要求的安装衬底上仅使用薄膜布线层作为转接层。以往，作为无通孔的薄膜多层布线衬底，开发出一种准备在一张树脂膜上形成了填充有导电焊剂的支承孔和布线的多片布线衬底，在最后的工序中，把它们层叠在一起的衬底。虽然这种布线衬底成本很低，但是支承孔直径约为120μm～200μm，L/S(线宽/间隔)约为100μm/100μm左右～200μm/200μm左右，很难作得微细。因此，为了同时实现微细化和低成本，有效的方法是把形成在衬底上的多层布线薄膜分离下来而作为衬底。
如果采用CMP法，虽然可以实现精致的平坦化，但是加工装置昂贵，生产率也低，为制造成本高的工艺。在同时对铜之类的金属和绝缘物进行平坦化的情况下，在图形稀疏的部分有可能出现被称之为“凹状扭曲”的坑洼。从避免这种凹状扭曲的发生必要性的角度来看，由于LSI等内的布线图形的尺寸被限定，所以要将其配置得不要形成图形的空白部分。
另一方面，在形成上述多层布线薄膜时，必须首先在支承基体上形成多层布线薄膜，再把支撑基体剥离或除掉。一种剥离的方法是利用多层布线薄膜的绝缘树脂与支承基体之间的附着性低的特性，仅在衬底的外周部涂敷附着性好的材料，在布线层形成结束之后，将涂敷附着性好的材料的部分与未涂敷的部分切分开，然后再将多层布线薄膜从支承基体上分离下来。可以说这种剥离的方法是对薄膜的拉离损伤，恐怕对电路会有伤害。另外，去除支承基体的方法是，例如在把支承基体作为半导体衬底的情况下，通过研磨和腐蚀将其除掉的方法。在以铝或铜之类的金属为支承基体的情况下，将其腐蚀掉。
不管采用哪种方法，支承基体本身都要计入成本，此外，用后者的方法将支承基体作为半导体衬底的情况下，由于研磨出来的残渣原样成为垃圾，所以处理中产生的垃圾很多，对环境的恶劣影响不容忽视。
专利文献1 特开平7-1326614号公报专利文献2 特开平8-11049号公报专利文献3 特开平9-82616号公报专利文献4 特开2000-173954号公报发明内容鉴于上述的问题，本发明的目的在于提供一种布线衬底的形成方法、半导体装置以及衬底处理装置。该布线衬底的形成方法考虑把作为平坦化方法的代表性的CMP以外的机械加工方法作为主要对象，使衬底(特别是半导体衬底或导体、绝缘衬底)的厚度离散均一化，不产生凹状扭曲等弊病，从而容易且廉价地实现无布线设计约束的高速平坦化。在最后除去衬底而得到单体多层布线薄膜的情况下，容易进行构成多层布线薄膜的各布线层的膜厚的精确控制，同时可以高效率低成本地容易除去铜板，而实现具有微细布线结构的布线薄膜。
本发明的布线衬底的形成方法是把布线形成在衬底上的方法，该方法包含如下工序以所述衬底的所述布线形成面为基准，通过第一机械加工对所述布线形成面的背面进行平坦化处理的工序；在所述布线形成面上形成所述布线和覆盖所述布线的绝缘膜的工序；以所述背面为基准，通过第二机械加工进行平坦化处理，以使所述布线的表面和所述绝缘膜的表面成连续平坦面的工序。
本发明的布线衬底的形成方法包含如下工序通过第一机械加工使支承基体的厚度均一的工序；在厚度被均一过的所述支承基体的表面上形成所述布线和覆盖所述布线的绝缘膜的工序；通过第二机械加工进行平坦化处理，以使所述布线的表面和所述绝缘膜的表面成连续平坦面的工序，形成由所述布线和所述绝缘膜构成的布线层的工序；除掉所述支承基体，从而形成具有所述布线层的厚度均一的布线薄膜的工序。
本发明的半导体装置包含有半导体衬底、形成在所述半导体衬底表面上的半导体元件、在绝缘物内与所述半导体元件一起叠层为多层而构成的多层布线；对所述半导体衬底的形成所述半导体元件而成的所述表面的背面侧实施以所述表面为基准的机械加工，使所述背面平坦和衬底厚度均一。
本发明的衬底处理装置是在衬底上形成布线时的衬底处理装置，包括衬底支座和刨刀；衬底支座具有平坦的支承面，并用衬底的一面将其吸附在所述支承面上，强行将衬底的所述一面作为基准面来支承固定住所述衬底；刨刀用来对被支承固定在所述衬底支座上的所述衬底的另一面进行切削加工；用所述刨刀对所述衬底的所述布线形成面进行切削加工，并实施平坦化处理，，以使所述布线的表面和绝缘膜的表面连续且平坦。
图1A～图1E是按工艺顺序表示本实施例的多层布线衬底的形成方法的概略断面图。
图2A～图2C是按工艺顺序表示第一实施例的多层布线衬底的形成方法的概略断面图。
图3A～图3C是按工艺顺序表示第一实施例的多层布线衬底的形成方法的概略断面图。
图4A～图4C是按工艺顺序表示第一实施例的多层布线衬底的形成方法的概略断面图。
图5是图2A、图3A和图4B的各平坦化工序的具体例的示意图。
图6是图2A、图3A和图4B的各平坦化工序的其它具体例的示意图。
图7是第一实施例的比较例的概略断面图。
图8A、图8B是研磨加工装置的构成图。
图9是研磨加工装置的构成框图。
图10A～图10G是表示切削加工装置的构成的概略构成图。
图11是表示切削加工装置的各部分的配置构成的概略构成图。
图12是切削加工工艺的流程图。
图13是表示适用本发明的半导体装置的外观概略立体图。
图14是表示适用本发明的本实施例展示的半导体装置的外观的概略平面图。
图15A～图15D是按工艺顺序表示包含第二实施例的多层布线衬底的半导体装置的制造方法的概略断面图。
图16A～图16C是按工艺顺序表示包含第二实施例的多层布线衬底的半导体装置的制造方法的概略断面图。
图17A～图17C是按工艺顺序表示包含第二实施例的多层布线衬底的半导体装置的制造方法的概略断面图。
图18A～图18C是按工艺顺序表示包含第二实施例的多层布线衬底的半导体装置的制造方法的概略断面图。
图19A～图19C是按工艺顺序表示包含第二实施例的多层布线衬底的半导体装置的制造方法的概略断面图。
图20A、图20B是把MOS晶体管形成在元件区内的情况的概略断面图。
图21是表示包含第二实施例的多层布线衬底的半导体装置的制造方法的变形例中的主要工序的概略断面图。
图22A～图22C是按工艺顺序表示第三实施例的多层布线衬底的形成方法的概略断面图。
图23A～图23C是按工艺顺序表示第三实施例的多层布线衬底的形成方法的概略断面图。
图24A～图24C是按工艺顺序表示第四实施例的多层布线衬底的形成方法的概略断面图。
图25A、图25B是按工艺顺序表示第四实施例的多层布线衬底的形成方法的概略断面图。
具体实施例方式
—本发明的基本要点—首先说明本发明的基本要点。
在本发明中，前提是作为平坦化方法以例如使用刨刀的切削加工为代表的CMP以外的机械加工方法为主要对象。铜、铝、镍等金属或聚酰亚胺等绝缘材料是容易用刨刀切削的材料，采用切削的方法可以容易且高速地使在半导体衬底上由这些材料构成的布线和绝缘膜平坦化。而且，采用切削手段不会产生凹状扭曲。
在将切削加工用于以硅晶片为代表的半导体衬底的平坦化时的问题在于要以衬底的背面(背面)为基准进行切削。一般，硅衬底的TTV在1μm～5μm范围内，在LSI的处理过程中，大约5μm的TTV对光刻法没有影响，通常，不去考虑。但是，在切削加工的情况下，TTV的值影响很大，切削的平坦精度达不到TTV值以下，因此，在将切削加工用于半导体衬底的平坦化的情况下，首先必须把衬底的TTV控制在目标的切削精度以下。
针对上述情况，本发明的发明人想到在形成布线和绝缘膜之前，首先以构成布线形成面的表面为基准研磨其背面，从而将半导体衬底的TTV抑制到目标切削精度以下。这种情况下，理想的是TTV小，而且各个半导体衬底的厚度离散也能抑制到切削精度以下。但是，只要TTV小就可以，在切削时能够检测出各个半导体衬底的厚度，可以检测出各个半导体衬底的厚度来控制切削量。
另外，在本发明中，在形成膜状的多层布线薄膜时，使用上述的切削加工技术，即，在由绝缘材料或导电材料构成的支承基体上把布线层层叠起来形成多层布线薄膜之后，除掉支承基体，在仅把多层布线薄膜用作转接层(インタポ一ザ)的情况下使用上述的切削加工技术。这种情况下，因为把金属板或绝缘板用作支承基体，所以，能够采用切削加工进行作为形成布线层的前工序的相应支承基体的平坦化(厚度均一化)。而且，用切削加工来进行各布线层形成时的平坦化处理，还可以在除去支承基体的工序中也用切削除掉支承基体。这样，就能够全部采用使用刨刀的切削来进行支承基体的平坦化、各布线层形成时的平坦化以及支承基体的一连串的切削，能够容易且高速地实现各布线层的高精度的平坦化和基体除去。
另外，在支承基体为绝缘板的情况下，利用切削加工所具备的容易、高速、高精度的平坦化控制性，在除掉支承基体时，就能够将支承基体留下任意厚度并平坦化，同时可以将其供给绝缘层。在支承基体为金属板的情况下，将切削所产生的切削屑收集起来，还可以再用于支承基体的形成。
—本发明的具体实施方式
—以下，根据上述的基本要点，用附图来说明本发明的具体实施例。
(第一实施例)这里示例硅半导体衬底(硅晶片)作为衬底，展示出在该半导体衬底上形成在绝缘物内把各布线层叠为多层而构成的多层布线。
图1A～图1E、图2A～图2C、图3A～图3C、图4A～图4C是按工艺顺序表示本实施例的多层布线衬底的形成方法的概略断面图。
首先，如图1A所示，准备硅半导体衬底1。通常，硅半导体衬底像图示的那样，其厚度是不一样的，且呈伴有起伏的状态。
因此，作为对半导体衬底1的一个主面即这里的衬底表面(布线形成面1a)实施用后述刨刀的切削加工的前工序，使半导体衬底1的另一个主面即这里的(布线形成面1a的)背面1b平坦化。
具体地说，如图1B所示，准备已使支承面201a平坦了的衬底支座201，例如通过真空吸附使布线形成面1a吸附在该支承面201a上，将半导体衬底1固定在衬底支座201上。这时，布线形成面1a因吸附在支承面201a上而被强制平坦化，这样，布线形成面1a就成为背面1b的平坦化的基准面。这种状态下，对背面1b进行机械加工，这里是进行研磨加工，磨掉背面1b的凸部12来进行平坦化处理。这时，最好依据距布线形成面1a的距离来控制背面1b的切削量。这样，就能使半导体衬底1的厚度为一定，具体地说，将TTV(衬底的最大厚度与最小厚度之差)控制在规定值以下，再具体一点，就是将TTV控制在1μm以下。
接着，如图1C所示，将半导体衬底1从衬底支座201上取下来，然后在半导体衬底1的布线形成面1a上涂敷例如感光性聚酰亚胺13，再用光刻法加工该感光性聚酰亚胺13，由此形成预定的电极图形13a。
接下来，如图1D所示，在布线形成面1a上，以覆盖感光性聚酰亚胺13的方式，例如用溅射法形成金属、例如铜膜，从而形成根层2。
接着，如图1E所示，以根层2为电极，用电镀法堆积铜，使其膜厚埋住感光性聚酰亚胺13，从而形成接地(GND)电极3。
接下来，对布线形成面1a实施用刨刀的切削加工，使其平坦化。
具体地说，如图2A所示，通过真空吸附将半导体衬底1的背面1b吸附在衬底支座11的支承面11a上，从而将半导体衬底1固定在衬底支座11上。这时，通过图1B的平坦化处理使半导体衬底1的厚度为一定的状态，另外，图2A的吸附强制性的使其成为无起伏等的状态，所以，背面1b就成为布线形成面1a的平坦化的基准面。在该状态下，对布线形成面1a的GND电极3的表层进行机械加工，这里是用由金刚石等构成的刨刀10进行切削加工，使其平坦化。
接着，如图2B所示，在已经平坦化了的GND电极3上涂敷光刻胶14，用光刻法加工光刻胶14，开口形成预定的支柱图形14a。并用电镀法将铜等埋入支柱图形14a的开口部内形成支柱部4。
接下来，如图2C所示，例如将光刻胶14剥离掉之后，在布线形成面1a上形成绝缘树脂5，以覆盖支柱部4并将其埋入。
接着，再对布线形成面1a实施用刨刀的切削加工，进行平坦化。
具体地说，如图3A所示，通过例如真空吸附将背面1b吸附在衬底支座11的支承面11a上，将半导体衬底1固定在衬底支座11上。与上述一样，这时，背面1b就成为布线形成面1a的平坦化的基准面。在该状态下，对布线形成面1a上的支柱部4和绝缘树脂5的表层进行机械加工，这里是使半导体衬底1以例如约800rpm～1600rpm的转速旋转，用刨刀10对其进行切削加工，使它们平坦化。该平坦化处理使支柱部4的上面露出来，同时形成支柱部4被埋设在绝缘树脂5内的厚度均一化的支柱层21。
接下来，如图3B所示，在平坦化好的支柱部4和绝缘树脂5的表面上用溅射法堆积铜膜形成根层6之后，涂敷第一光刻胶15，用光刻法加工该第一光刻胶15形成预定的布线图形15a。然后以根层6为电极用电镀法，把第一光刻胶15的布线图形15a部分埋入，形成布线7。
接着，如图3C所示，用例如碱性的剥离液除掉第一光刻胶15之后，在布线7上以将其埋入的方式涂敷第二光刻胶16，用光刻法加工该第二光刻胶16，开口形成预定的支柱图形16a。然后，通过电镀法，用铜等埋入支柱图形16a，形成支柱部8接下来，如图4A所示，用例如碱性的剥离液除掉第二光刻胶16以及根层6之后，在布线形成面1a上形成绝缘树脂9，覆盖布线7和支柱部8，将它们埋入。
接着，再对布线形成面1a实施用刨刀的切削加工，进行平坦化。
具体地说，如图4B所示，通过例如真空吸附将背面1b吸附在衬底支座11的支承面11a上，将半导体衬底1固定在衬底支座11上。与上述一样，这时，背面1b就成为布线形成面1a的平坦化的基准面。在该状态下，对布线形成面1a上的支柱部8和绝缘树脂9的表层进行机械加工，使它们平坦化。这里，作为机械加工的一例是用刨刀进行切削加工。通过该平坦化处理使支柱部8的上面露出来，同时形成布线7和与其连接的支柱部8被埋设在绝缘树脂9内的厚度均一化的第一布线层22。
然后，如图4C所示，与形成第一布线层22时一样，即经过多次与图3B、图3C、图4A、图4B一样的一系列工序，形成布线和与其连接的支柱部被埋设在绝缘树脂内而构成的叠层结构。在图示中，示例出布线31和与其连接的支柱部32被埋设在绝缘树脂33内的厚度均一化的第二布线层23，以及形成在该第二布线层23上的布线34。
然后，经覆盖半导体衬底1的整个面的保护膜(未示出)的形成等，在半导体衬底1上就完成了多层布线结构。
在本实施例中，说明了一片半导体衬底，但是对于构成批量的多片半导体衬底来说，也可以进行本实施例的各工序而使各半导体衬底的厚度同一地均一化。这样，就能够对例如同一批量内的各衬底在同一条件下进行切削等处理。
在图2A、图3A和图4B的各平坦化工序内，以背面1b为基准进行半导体衬底1的平行露出，同时检测出布线形成面1a的位置，再从所检测出的布线形成面1a计算出切削量，来控制刨刀10。
具体地说，如图5所示，这样来进行所谓“平行露出”，即在检测出布线形成面1a的位置时，用激光照射装置17对布线形成面1a的周边部位的多个地方例如在3个地方A、B、C处的绝缘树脂5、9和感光性聚酰亚胺13(根据情况是根层2)照射激光17a，将它们加热散逸，从而使布线形成面1a的一部分露出来。
在该情况下，如图6所示，在检测出布线形成面1a的位置时，也可以将半导体衬底1吸附固定在形成了开口11b的衬底支座11上，再用红外激光照射器18从开口11b对背面1b照射红外激光，用该红外激光照射器18(或设置在其附近的激光测定器)检测出来自布线形成面1a的反射光也可。
这里，图7中示出了本实施例的比较例，在该比较例中，所示例的是在半导体衬底201上形成多层布线结构202而不进行本实施例的平坦化处理。这样，在不进行平坦化处理的情况下，随着布线层数的增加，上面的凹凸就会显著，会妨害多层布线化。
与此相比，在本实施例中，所采取的结构是，首先，以布线形成面1a为基准对半导体衬底1的背面1b进行平坦化处理之后，在此基础上以背面1b为基准在布线形成面1a上顺序形成厚度均一的支柱层21和各布线层22、23，所以，即使层叠更多层布线层也不会损害平坦性，能够抑制凹凸的发生而实现微细的布线结构。
如以上之说明，按照本实施例，半导体衬底1的厚度离散均一化，并且不会发生凹状扭曲等弊病。其结果，可以容易且廉价地进行无布线设计的约束的高速平坦化。另外，还可以容易且精致地实现微细的多层布线结构。
这里，对用图1B说明的研磨加工工序的具体装置构成进行说明。
图8所表示的是研磨加工装置的构成，图8A是平面图，图8B是侧面图。
该研磨加工装置具有收容半导体衬底(半导体晶片)1的收容部202、将半导体衬底1传送到各处理部的机械手部203、装载固定研磨时的半导体衬底1的转盘204和研磨半导体衬底1的研磨机部205。
收容部202具有收容多片半导体衬底1的收容盒211，如图8B所示，收容各半导体衬底1。
机械手部203具有传送手212，机械手部203从收容盒211中取出半导体衬底1，在图示的例子中，将半导体衬底1传送到转盘204，并把处理后的半导体衬底1从转盘204传送到收容部202。
转盘204具备多个(这里是3个)将半导体衬底1卡紧在表面上的卡盘213，转盘204例如可沿图8B的箭头M所示的方向自如地旋转。
研磨机部205的下面装卸自如地设置有砂片214，使砂片214与卡紧在卡盘213上的半导体衬底1的表面接触，例如沿图8B的箭头N所示的方向进行研磨，这里，使用例如粗细度不同的两种砂片作为砂片214。
在使用该研磨加工装置进行研磨加工时，首先用机械手部203的传送手212从收容部202把半导体衬底1取出来，装载固定在转盘204的卡盘213上；然后，使研磨机部205的砂片214接触半导体衬底1的表面，研磨该表面。这时，首先用粗砂片研磨，再用精加工用的极细度的砂片进行研磨。然后用传送手212把精加工研磨好的半导体衬底1从卡盘213上取下来，收容到收容部202内。
这里，来说明进行用图2A、图3A、图4B说明的切削加工工序的具体的装置构成。
图9是切削加工装置的构成框图，图10A～图10G是同样的概略构成图该切削加工装置具有收容半导体衬底(半导体晶片)1的收容部101(图9、图10A)、将半导体衬底1传送到各处理部的机械手部102(图9、图10B、图10C)、卡紧切削时的半导体衬底1的卡盘部103(图9、图10D)、进行半导体衬底1的定位的感测部104(图9、图10E)、进行半导体衬底1的平坦化切削的切削部105(图9、图10F)、进行切削后的洗净的洗净部106(图9、图10G)、拍摄切削状态的光传感器部107(图9、图10D)和对这些部分进行控制的控制部108(图9)。图10A～图10G是各部的部件图，为方便起见，设置方向和缩尺等不准确。
收容部101具有收容多片半导体衬底1的收容盒111、将半导体衬底1升降至传送手114的取出高度的升降机构112和进行该升降机构的升降驱动的Z轴驱动部113。
机械手部102具有从收容盒111把半导体衬底1取出来并真空吸附着传送到感测部104的传送手114、用Θ1轴(第一旋转轴)～Θ3轴(第三旋转轴)驱动该传送手114的Θ1轴驱动部115a、Θ2轴(第二旋转轴)驱动部115b和Θ3轴驱动部115c以及驱动Z轴的Z轴驱动部115d。传送手114被作成标量型机械手，可以容易地向各处理部进行传递。传送手114的机械手机构不被限定于此，例如也可以是XY正交型机械手。
卡盘部103具有衬底支座(转盘)11和驱动该衬底支座11的旋转驱动部116，衬底支座11用例如真空吸附来装载固定半导体衬底1，并以规定的旋转速度使半导体衬底1自如地旋转。衬底支座11用真空机构固定半导体衬底1，该衬底支座11就成为加工基准面。因此，为保持固定时和加工时的平面精度，夹持面(支承固定面)最好使用多孔材料夹持半导体衬底1的整个面。包含夹持面的部分材料采用金属系、陶瓷系、树脂系等材料。本实施例中，在对半导体衬底1的表面进行切削加工时，使装载固定在衬底支座11上的半导体衬底1以约800rpm～1600rpm的转数的旋转速度旋转来进行切削。
感测部104具有CCD摄影机117、装载固定半导体衬底1并以规定的旋转速度使半导体衬底1自如地旋转的转盘118以及驱动该转盘118的旋转驱动部119；用CCD摄影机117拍摄设置在转盘118上的半导体衬底1的外周。
切削部105具备由金刚石等构成的作为切削工具的硬质刨刀10，并具有设置有该刨刀10的X轴刀座120和Y轴刀座121、用X轴刀座120沿X方向(图10E中的箭头M所示的方向)驱动刨刀10的X轴驱动部122、用Y轴刀座121沿Y方向(图10E中的箭头N所示的方向)驱动刨刀10的Y轴驱动部123。
洗净部106具有真空固定半导体衬底1并使其以规定转速旋转的转盘124、旋转驱动该转盘124的旋转驱动部125和将洗净水喷到半导体衬底1的表面上的喷嘴126；在将半导体衬底1真空固定好的状态下，用转盘124使半导体衬底1旋转，同时从喷嘴126将洗净水喷到半导体衬底1的表面上，洗掉加工后的表面残留物。然后，一面吹气，一面用转盘124使半导体衬底1高速旋转，将残存在衬底表面的洗净水甩干而使之干燥。
光传感器107具有面对装载固定在卡盘部103的衬底支座11上的半导体衬底1配置的投光部127和受光部128，一侧配置投光部127，另一侧配置受光部128。
控制部108具有驱动控制部129、检测出光传感器107的投射光和接受光的检测部130、运算部131、总体控制驱动控制部129、检测部130和运算部131的主控制部132、显示主控制部132的控制状态的显示部133以及对主控制部132赋予种种驱动指令的移动指令部134；驱动控制部129分别控制收容部101的Z轴驱动部113、机械手部102的Θ1轴～Θ3轴驱动部115a～115c和Z轴驱动部115d、卡盘部103的旋转驱动部116、感测部104的旋转驱动部119、切削部105的X轴驱动部122和Y轴驱动部123、洗净部106的旋转驱动部125；运算部131用感测部104的CCD摄影机117的拍摄结果计算半导体衬底1的中心位置，再与光传感器107一起测定并计算半导体衬底1的尺寸。
用图11和图12来说明切削加工过程。
图11是表示以机械手部102为中心的收容部101、卡盘部103、感测部104、切削部105和洗净部106的配置状态的示意图。这里，省略图示光传感器107和控制部108。
图12是该切削加工的工艺流程图。
首先，机械手部102的传送手114从收容半导体衬底1的收容部101的收容盒111中把半导体衬底1取出来(步骤S1)；用收容部101的升降机构112把传送手114升降到取出半导体衬底1的高度。
然后，传送手114真空吸附半导体衬底1，并将其传送到感测部104；在感测部104，转盘118使半导体衬底1转动360°，用CCD摄影机112拍摄该半导体衬底1的外周，控制部108的运算部131处理其拍摄结果，计算出半导体衬底1的中心位置(步骤S2)。
接着，传送手114根据中心位置的计算结果修正中心位置，并把半导体衬底1传送到卡盘部103，衬底支座11用真空固定住半导体衬底1(步骤S3)。该衬底支座11就成为加工基准面。因此，为保持固定时和加工时的平面精度，夹持面最好使用多孔材料夹持半导体衬底1的整个面，采用金属系、陶瓷系、树脂系等材料。面对被夹持住的半导体衬底1的上下面分别配置投光部114和受光部115，并与控制部108一起测定并计算半导体衬底1的尺寸，将其结果反馈到切削部105的X轴驱动部112，并指令切削移动量。这里，在切削面是布线形成面的情况下，具体地说，如图5所示，最好照射激光，加热光刻掩膜使其散逸，将表面显露出来，并且用如图6所示的那种采用红外激光的反射型传感器来计量位置。在前述的位置计量中也可以使用透过型传感器。
然后根据上述的运算结果(衬底尺寸)用X轴刀座120在与图10F相同的箭头M的方向上移动进行切削的刨刀10，开始切削(步骤S4)。这样，如果切削量达到设定值，就完成了直到设定尺寸为止的切削(步骤S5)。
接下来，传送手114从衬底支座11上把半导体衬底1取下来(步骤S6)，并传送到洗净部106。在洗净部106，把半导体衬底1真空固定在转盘124上，一面旋转一面用从喷嘴126喷出的洗净水把加工后的半导体衬底1的表面残留异物清洗掉。然后，边吹气边高速旋转，把洗净水甩干来使之干燥(步骤S7)。干燥结束之后，传送手再把半导体衬底1取出来，最后收容到收容部101的收容盒111内(步骤S8)。
在本实施例中，使用上述的研磨加工装置，以形成有布线和绝缘膜的布线形成面为基准面研磨好其背面后，再用上述的研磨加工装置，以背面为基准对各布线的表面和绝缘膜的表面进行平坦化处理。
(第二实施例)这里所示例的是以硅半导体衬底作为衬底，制造LSI时形成在绝缘物内叠层多层由各布线构成的布线层而构成的多层布线层的情况。
作为包含多层布线层的半导体装置，有图13和图14所示的那种形式的器件。图13的半导体装置在硅半导体衬底101中形成有电极63a，电极63a围在形成有多个半导体元件(MOS晶体管等)的元件区102的周围，各半导体元件和电极63a电气连接。另一方面，图14的半导体装置在硅半导体衬底101中将多个电极63a形成为矩阵状，在各电极63a之间形成多个半导体元件。即，在图14的情况下，电极63a之间的区域成为元件区103。本发明可适用于图13和图14的半导体装置双方，但是在以下的说明中，为方便起见，示例出图14所示的形式的半导体装置，例如，在图15以后示出沿图14的点划线I-I的概略断面。
图15A～图15D、图16A～图16C、图17A～图17C、图18A～图18C、图19A～图19C是按工艺顺序表示按照本实施例的包含多层布线的半导体装置的制造方法的概略断面图。
如图15A所示，首先准备硅半导体衬底1，在衬底表面(布线形成面1a)上顺序形成构成半导体元件的杂质扩散层的杂质扩散区61、在杂质扩散区61上埋入例如由无机物构成的绝缘层62内的LSI布线63和在LSI布线63上以露出LSI布线63的电极63a的表面的方式保护膜64。在图示的例子中，相邻接的电极63a(和LSI布线63)之间的区域构成图14的元件区103。这种情况下，元件区103总合起各个邻接的电极63a之间的区域。
这里，为方便起见，图15中省略了各半导体元件的图示。更准确地如图20A所示，在元件区103内形成有多个半导体元件，这里形成有MOS晶体管104。如图20B所示，各MOS晶体管104在元件区103的表面经栅绝缘膜111图形形成栅极112，把杂质导入该栅极112两侧的杂质扩散区61，形成构成为源极/漏极的一对杂质扩散层113。另外，在元件区103的表面上，使布线114图形形成，与各杂质扩散层113连接起来，这些布线114构成LSI布线63的一部分。杂质扩散区61是形成多个MOS晶体管的多层杂质扩散层的区域，实际上有存在杂质扩散层的地方和不存在杂质扩散层的地方，但是为方便起见，一并都是呈现为杂质扩散区的区域。
即使邻接的电极63a之间的仅仅一个区域也形成非常多的MOS晶体管104，所以，为方便起见，在图15及其以下的各图中都省略MOS晶体管104的图示。
而且，如上所述，作为对形成了MOS晶体管104或LSI布线63、保护膜64等的布线形成面1a实施用后述的刨刀的切削加工的前工序，对布线形成面1a的背面1b进行平坦化。
具体地说，如图15B所示，准备已经使支承面201a平坦了的衬底支座201，将布线形成面1a吸附在该支承面201a上，例如通过真空吸附吸住布线形成面1a，从而将半导体衬底1固定在衬底支座201上。这时，向支承面201a的吸附将布线形成面1a强行平坦化，这样，布线形成面1a就成为背面1b的平坦化基准面，在该状态下，对背面1b进行机械加工，这里，是进行研磨加工，研磨除去背面1b的凸部12，使背面1b平坦化。这种情况下，最好依据距该背面1b的距离来控制背面1b的切削量。这样，就将半导体衬底1的厚度控制为一定，具体地说，将TTV(衬底的最大厚度与最小厚度之差)控制在1μm以下。
接着，如图15C所示，把半导体衬底1从衬底支座201上取下来，在半导体衬底1的布线形成面1a上涂敷感光性树脂例如感光性聚酰亚胺13，用光刻法对该感光性聚酰亚胺13进行加工，形成露出来几个LSI布线63的电极63a形状的布线图形13b。
接着，如图15D所示，用例如溅射法在布线形成面1a上形成金属如铜膜(金膜等也可以，以下以铜为例予以说明)，覆盖住感光性聚酰亚胺13，形成根层2。
接着，如图16A所示，在布线形成面1a上涂敷光刻胶92，用光刻法对光刻胶92进行加工，在光刻胶92上使规定的图形开口之后，用根层2作为电极电镀堆积铜。
接着，如图16B所示，把光刻胶92剥离下来之后，以堆积的铜为掩膜蚀刻根层2，将其除掉。
接下来，如图16C所示，以埋住布线41的方式涂敷并固化绝缘树脂42。也可以在形成绝缘树脂42时，除掉露出来的根层2。
接着，对布线形成面1a实施用刨刀的切削加工，进行平坦化。
具体地说，如图17A所示，用例如真空吸附将背面1b吸附在衬底支座11的支承面11a上，将半导体衬底1固定在衬底支座11上。这时，对背面1b的图15B的平坦化处理使半导体衬底1的厚度成为一定的状态，向支承面11a的吸附还强行使背面1b成为无起伏等的状态。这样，背面1b就成为布线形成面1a的平坦化的基准面。在该状态下，对布线形成面1a内的布线41和绝缘树脂42的表层进行机械加工，这里，是使半导体衬底1以转数800rpm～1600rpm左右的旋转速度旋转，用刨刀10进行切削加工，使其平坦化。用该平坦化处理使布线41露出其上面，来形成被埋设在绝缘树脂42内的第一布线层51。且，为方便起见，在图17A中所图示出的是将布线41和绝缘树脂42的表层作成连续的平坦面。
接着，如图17B所示，在已经被平坦化了的第一布线层51上溅射形成构成电镀电极的根层19之后，涂敷光刻胶14，用光刻法对光刻胶14进行加工，使规定的支柱图形14a形成开口。然后，用电镀法用铜等埋入支柱图形14a，形成支柱部4。
接着，如图17C所示，把光刻胶14剥离下来之后，用例如采用氟酸的湿蚀刻把根层19除掉，以把支柱部4覆盖并埋入的方式在布线形成面1a上形成绝缘树脂5。
接着，再对布线形成面1a实施用刨刀的切削加工，进行平坦化。
具体地说，如图18A所示，用例如真空吸附将背面1b吸附在衬底支座11的支承面11a上，将半导体衬底1固定在衬底支座11上。这时，与上述一样，背面1b成为布线形成面1a的平坦化的基准面。在该状态下，对布线形成面1a内的支柱部4和绝缘树脂5的表层进行机械加工，这里，用刨刀10进行切削加工，使其平坦化。用该平坦化处理使支柱部4露出其上面，来形成被埋设在绝缘树脂5内的厚度被均一化了的支柱层21。实际上，虽然从用刨刀的切削开始使支柱部4和绝缘树脂5的表层平坦化，但是为方便起见，在图18A中所图示出的是也将刨刀10还未通过的支柱部4和绝缘树脂5的表层作成连续的平坦面。
接着，如图18B所示，在已经被平坦化了的支柱部4和绝缘树脂5的表面上电镀堆积铜膜形成根层6之后，涂敷光刻胶15，用光刻法对该光刻胶15进行加工，形成规定的布线图形15a。然后，用根层6作为电极用电镀法形成埋入光刻胶15的布线图形15a的布线7。
接着，如图18C所示，用例如碱性剥离液把光刻胶15除掉之后，在布线7上涂敷光刻胶16，将其埋入，再用光刻法对该光刻胶16进行加工，使规定的支柱图形16a形成开口。然后，用电镀法用铜等埋住支柱图形16a，形成支柱部8。
接着，如图19A所示，把光刻胶16剥离下来之后，用例如采用氟酸的湿蚀刻把根层6除掉，在布线形成面1a上形成绝缘树脂9，把布线7和支柱8覆盖并埋入。
接着，再对布线形成面1a实施用刨刀的切削加工，进行平坦化。
具体地说，如图19B所示，用例如真空吸附将背面1b吸附在衬底支座11的支承面11a上，将半导体衬底1固定在衬底支座11上。这时，与上述一样，背面1b成为布线形成面1a的平坦化的基准面。在该状态下，对布线形成面1a内的支柱部8和绝缘树脂9的表层进行机械加工，这里，用刨刀10进行切削加工，使其平坦化。用该平坦化处理使支柱部8的上面露出来，形成布线7和与该布线7相连接的支柱部8被埋设在绝缘树脂9内的厚度被均一化了的第二布线层52。为方便起见，在图19B中所图示出的是把支柱部8和绝缘膜9的表层作为连续的平坦面。
然后，如图19C所示，与第二布线层52形成时一样，即，经过多次与图18B、图18C、图19A、图19B一样的一系列工序，形成布线和与其连接的支柱部被埋设在绝缘树脂内而构成的叠层结构。在图示中，示例出布线31和与其连接的支柱部32被埋设在绝缘树脂33内的厚度均一化的第三布线层53，以及形成在该第三布线层53上的布线34。
然后，经覆盖半导体衬底1的整个面的保护膜(未示出)的形成等，就完成了在半导体衬底1上具有元件区103(包含多个MOS晶体管104)和多层布线结构的半导体装置。
在本实施例中，首先以布线形成层1a为基准对半导体衬底1的背面1b进行平坦化处理，之后，在此基础上，以背面1b为基准在布线形成层1a上顺次形成厚度均一的支柱层21和布线层51～53。由于采用这样的结构，所以即使叠层更多层布线层也不会损伤平坦性，而能够抑制凹凸图形的发生，实现微细的布线结构。
像以上所说明的那样，按照本实施例，能够使半导体衬底1的厚度离散均一化，不发生凹状扭曲等不适的情况，能够容易且廉价地进行无布线设计约束的高速平坦化，从而容易且精致地实现具备微细的多层布线结构的半导体装置。
在本实施例中，说明了一片半导体衬底，但是对于构成批量的多片半导体衬底来说，也可以进行本实施例的各工序而使各半导体衬底的厚度同一地均一化。这样，就能够对例如同一批量内的各衬底在同一条件下进行切削等处理。
(变形例)以下说明本实施例的变形例。
在该变形例中，在第二实施例中说明过的用刨刀的切削加工工序内附加切削面的扫屑处理，以下在图21上示出本扫屑处理的概要。
在按照第二实施例的用刨刀的切削加工中，能够以低成本短时间极高精度地(以纳米量级的平坦粗细度)进行宽范围的切削。
可是，这种情况下，伴随切削加工产生切削屑，这种切削屑有可能附着在切削面上。因为静电只是把成为切削对象的绝缘层和布线(包含支柱部)中的绝缘材料的切削屑附着在切削面上，所以可以在切削后将其除掉。相对于此，一旦布线材料特别是Au的切削屑附着在切削面上，会与切削面相结合，用洗净等方法就不容易将其除掉。结果，就成为纳米量级的粗细度的平坦性高的切削面上附着数μm～十几μm大小的切削屑的表面形状，可能会妨害平坦化处理。如上所述，布线材料是Au的情况下这种现象特别显著，但是，即使是Cu或其合金等也有同样问题。
在本变形例中，在使用刨刀的切削加工工序中，通过切削形成平坦的切削面之后，再用该刨刀以与所述切削同位置(零吃刀量)对切削面扫屑。由于是零吃刀量，所以几乎不会产生新的切削屑，但能够确实地除掉附着在切削面上的切削屑。
但是，考虑到扫屑处理除掉的切削屑会再次附着在切削面上，为了防止发生这种情况，在进行该扫屑处理时，在刨刀的送进方向上喷空气或水或切削油剂是有效的方法。这里，因为刨刀接触整个切削面，所以刨刀的送进速度必须与切削时相同或在其以下。
具体地说，在图17A所示的切削加工工序中，使用刨刀10对布线形成面的布线41和绝缘树脂42的表层进行切削加工，平坦化处理之后，如图21所示，在将半导体衬底1固定在衬底支座11上的状态下，以与平坦化处理精加工时的吃刀量位置相同的刨刀位置(零吃刀量)用刨刀10扫屑。这时的进给量与精加工时相同，例如取10μm/转。这时，沿与刨刀10的进给方向相同的方向从空气送出部93对切削面吹气，来防止切削屑94的再次附着。这里，特别是在切削屑容易附着的状况下，也可以高压喷水或切削油剂来代替空气。
本变形例的扫屑处理同样也可以适用于图18A的切削加工工序和图19B的切削加工工序。
按照本变形例，使半导体衬底1的厚度离散均一化的同时，防止了起伏或弯曲的发生，不会发生凹状扭曲等弊病，并能够容易且廉价地进行无布线设计约束的高速精致的平坦化，而且能确实地除掉平坦化时的切削屑，保持切削面的平坦性，能够容易且精致地实现具备微细的多层布线结构的半导体装置。
(第三实施例)这里所示出的是用支承基体作为衬底，具体地说是用铜板作为衬底，来形成用作转接层等的膜状的多层布线薄膜的情况。
图22A～图22C和图23A～图23C是按工艺顺序表示本实施例的多层布线衬底的形成方法的概略断面图。
首先，如图22A所示，把例如厚度略大于1mm、直径8英寸的铜板71吸附在例如上述的切削加工装置的卡盘部104上，用金刚石制的刨刀10进行切削，直到刨刀10接触到铜板71的整个表面为止，使铜板71的厚度均一化。回收这时所产生的切削屑，用于铜板的再生。
接着，如图22B所示，将光刻胶涂敷在铜板71的表面，用光刻法进行加工，形成第一层布线图形。这时的布线图形的L/S是例如5μm/5μm。然后，以铜板71为根层用电解镀形成布线72。这里，将保护膜(未示出)贴在铜板71的背面，防止电镀附着，然后除掉光刻胶。
接下来，用光刻胶形成支柱图形，与上述一样，以铜板71为根层用电解镀形成例如高度约12μm直径约12μm的支承柱73。这时，在铜板71的背面也贴上保护膜(未示出)来防止电镀附着，然后除掉光刻胶。
接着，用旋涂法涂敷聚酰亚胺前体(HDマイクロシステム公司生产的产品名P12611)以把布线72和支承柱73埋入，然后，以2℃/min升温速度在例如370℃下加热硬化，形成树脂膜74。此后，在树脂膜74的一部分上用激光开出到达铜板71表面的孔。
接下来，将铜板71的背面朝下装在卡盘部104上，测定所述孔的深度，从铜板71的表面开始用刨刀10进行切削加工直到约10μm高度为止，使其平坦化，在膜厚均一的树脂膜74上形成埋入布线72和支承柱73而构成的第一层布线层81。这里，支承柱73的上面从布线层81的表面露出来。这时的切削条件是例如转数为1000rpm、进给速度为3mm/min、刨刀10的前角为10°、吃刀量为1μm。
接着，用溅散法形成根层(Cr/Cu叠层膜，膜厚100nm/300nm)之后，如图22C所示，与上述一样，图形形成布线75和支承柱76。除掉光刻胶之后，再腐蚀除去根层。
接下来，同样，用旋涂法涂敷上述的聚酰亚胺前体，把布线75和支承柱76埋入，然后，以2℃/min升温速度在例如370℃下加热硬化，形成树脂膜77。此后，在树脂膜77的一部分上用激光开出到达铜板71表面的孔。
接着，将铜板71的背面朝下装在卡盘部104上，测定所述孔的深度，从铜板71的表面开始用刨刀10进行切削加工直到约10μm高度为止，使其平坦化，在膜厚均一的树脂膜77上形成埋入布线75和支承柱76而构成的第二层布线层82。这里，支承柱76的上面从布线层82的表面露出来。
如图23A所示，重复进行上述的布线层的形成工序，形成由所希望的层数的布线层构成的多层布线薄膜。而后，形成由聚酰亚胺构成的厚约13μm的保护层。用激光在任意地方形成支柱78之后，用刨刀切削加工保护层达到约10μm厚度，使其平坦化。在图示的例子中，所示例的多层布线薄膜80由4层布线层构成，在最上层的布线层上，通过用刨刀10的上述切削加工仅形成支柱78。在图示的例子中，用虚线表示切削达约10μm厚度的保护层部分。
接着，如图23B所示，使保护层朝下装在卡盘部104上，用刨刀10切削除掉铜板71，仅其留下例如约0.5μm的厚度。这时，回收所产生的切削屑，用于铜板的再生。
如图23C所示，腐蚀除去残留的铜板71，从而作成膜状的多层布线薄膜80。
在本实施例中，切削铜板71之前，也可以预先从布线层切割适当深度，使布线层芯片化。
如以上的说明，按照本实施例，在最后除掉支承基体来得到单体多层布线薄膜的情况下，容易进行构成多层布线薄膜80的各布线层的膜厚的精致的控制，同时能够有效且低成本地容易除掉铜板71，从而可以实现具有例如支柱直径约5μm～10μm、L/S为5μm/5μm～20μm/20μm的微细布线结构的多层布线薄膜。
这里，与第三实施例一样，所展示的是用支承基体为衬底，具体地说是以铜板为衬底，形成用作转接片等的膜状多层布线薄膜，但各布线层的形成方法不同。
图24A～图24C和图25A～图25C是按工艺顺序表示本实施例的多层布线衬底的形成方法的概略断面图。
首先，如图24A所示，把例如厚度略大于1mm、直径8英寸的铜板71吸附在例如上述的切削加工装置的卡盘部104上，用金刚石制的刨刀10进行切削，直到刨刀10接触到铜板71的整个表面为止，使铜板71的厚度均一化。这时，回收所产生的切削屑，用于铜板的再生。
接着，如图24B所示，在铜板71的表面上形成由感光性环氧树脂构成的膜厚约20μm的叠层膜83，曝光、显影形成直径约20μm的支柱孔84。用氧化剂使叠层膜83的表面粗化之后，用无电解镀形成根层。
接下来，用膜厚约10μm的光刻胶形成布线图形(L/S＝10μm/10μm左右)。用电镀法形成布线层85的同时，填充支柱孔84。这时，电镀也可以外伸至光刻胶上。
接下来，将铜板71的背面朝下装在卡盘部104上，从叠层膜83的表面开始用刨刀10进行切削加工直到高度为约5μm为止，使其平坦化，在膜厚均一的叠层膜83上形成埋入被电镀填充的支柱孔84和布线层85而构成的第一层布线层91。这时的切削条件是例如转数为1000rpm、进给速度为3mm/min、刨刀10的前角为0°、吃刀量为1μm。而后，除掉光刻胶，再腐蚀除去根层。
如图24C所示，重复进行上述的布线层的形成工序，形成由所希望的层数的布线层构成的多层布线薄膜。而后，形成由聚酰亚胺构成的厚约13μm的保护层。用激光在任意地方形成支柱78之后，用刨刀10切削加工保护层达到约10μm厚度，使其平坦化。在图示的例子中，所示例的多层布线薄膜90由3层布线层构成，在最上层的布线层，通过用刨刀10的上述切削加工表面仅形成支柱78。在图示的例子中，用虚线表示切削达约10μm厚度的保护层部分。
接着，如图25A所示，使保护层朝下装在卡盘部104上，用刨刀10切削除掉铜板71，仅留下例如约5μm的厚度。这时，回收所产生的切削屑，用于铜板的再生。
如图25B所示，把残留的铜板71作成图形，形成规定的布线82，从而作成膜状的多层布线薄膜90。
如以上的说明，按照本实施例，在最后除掉支承基体得到单体多层布线薄膜的情况下，容易进行构成多层布线薄膜的各布线层的膜厚的精致的控制，同时能够有效且低成本地容易除掉铜板71，从而可以实现具有例如支柱直径约5μm～10μm、L/S为5μm/5μm～20μm/20μm的微细布线结构的多层布线薄膜。
在本实施例和变形例中，示例出将导电体衬底(铜板)作为支承基体，但是也可以用树脂等绝缘衬底构成支承基体。这种情况下，与本实施例一样，通过使用刨刀的切削加工使支承基体的厚度均一之后，用切削加工使布线层平坦化·膜厚均一化，同时叠层起来形成多层布线薄膜，再从背面进行切削加工除掉支承基体。在该切削加工时，也可以使支承基体留下任意厚度并使其平坦化，用作绝缘层。
在像上述那样的成为加工对象的树脂的弯曲程度、所谓韧性大的情况下，最好将刨刀的前角取为5°以上，这样就能够减小精加工面的粗度。
按照本发明，作为平坦化方法，考虑以切削加工为代表的CMP以外的机械加工方法为主要对象，使衬底(特别是半导体衬底)的厚度离散均一化，不会发生凹状扭曲等弊病，能够容易且廉价地实现无布线设计约束的高速平坦化。
按照本发明，在最后除掉支承基体而得到单体多层布线薄膜的情况下，容易进行构成多层布线薄膜的各布线层的膜厚的精致的控制，同时能够有效、低成本容易地除掉铜板，而实现具有微细布线结构的多层布线薄膜。
权利要求
1.一种布线衬底的形成方法，在被处理衬底的一个主面上形成布线，其特征在于，包含如下工序第一工序以应形成所述布线的所述衬底的一个主面为基准，对所述衬底的另一个主面实施第一机械加工，将所述衬底的另一个主面平坦化；第二工序在所述衬底的一个主面上，形成所述布线和覆盖所述布线的绝缘膜；第三工序以所述衬底的另一个主面为基准，对所述衬底的一个主面实施第二机械加工，使所述衬底的一个主面平坦化，以使所述布线的表面和所述绝缘膜的表面连续且平坦。
2.根据权利要求1所述的布线衬底的形成方法，其特征在于，所述衬底是半导体衬底。
3.根据权利要求2所述的布线衬底的形成方法，其特征在于，在所述第一工序之前，包含在所述半导体衬底的所述一个主面上，形成半导体元件的工序。
4.根据权利要求1所述的布线衬底的形成方法，其特征在于，通过多次重复由所述第二工序和所述第三工序构成的一系列工序，在所述绝缘膜内形成所述各布线叠层多层而构成的多层布线。
5.根据权利要求1所述的布线衬底的形成方法，其特征在于，所述第一机械加工是研磨加工。
6.根据权利要求1所述的布线衬底的形成方法，其特征在于，所述第二机械加工是使用刨刀的切削加工。
7.根据权利要求2所述的布线衬底的形成方法，其特征在于，通过所述第一机械加工，将所述半导体衬底的最大厚度与最小厚度之差控制在1μm或其以下。
8.根据权利要求2所述的布线衬底的形成方法，其特征在于，对多片所述半导体衬底进行所述各工序，使所述各半导体衬底的厚度均一化为同一厚度。
9.根据权利要求2所述的布线衬底的形成方法，其特征在于，在所述第三工序中，以所述另一个主面为基准，进行所述半导体衬底的平行露出，同时检测出所述一个主面的位置，从检测出的所述一个主面计算并控制切削量。
10.根据权利要求9所述的布线衬底的形成方法，其特征在于，在检测出所述一个主面的位置时，对所述一个主面的周边部位的多处绝缘膜照射激光，使所述绝缘膜的绝缘物加热散逸，从而露出所述一个主面的一部分。
11.根据权利要求9所述的布线衬底的形成方法，其特征在于，在检测出所述一个主面的位置时，对所述另一个主面照射红外激光，并测定来自所述一个主面的反射光。
12.根据权利要求1所述的布线衬底的形成方法，其特征在于，所述一个主面是所述衬底的布线形成面；所述另一个主面是所述衬底的背面。
13.一种布线衬底的形成方法，其特征在于，包含如下工序第一工序用第一机械加工使支承基体的厚度均一化；第二工序在厚度被均一化了的所述支承基体的表面上，形成布线和覆盖所述布线的绝缘膜；第三工序用第二机械加工进行平坦化处理，使所述布线的表面和所述绝缘膜的表面连续且平坦，形成由所述布线和所述绝缘膜构成的布线层；第四工序除掉所述支承基体，由此形成具有所述布线层的厚度均一的布线薄膜。
14.根据权利要求13所述的布线衬底的形成方法，其特征在于，在由所述第二机械加工进行所述平坦化处理时，使所述支承基体和所述各布线层的整体厚度均一，同时多次重复进行由所述第二工序和所述第三工序构成的一系列工序，由此形成多层所述布线层层叠而成的厚度均一的所述布线薄膜。
15.根据权利要求13所述的布线衬底的形成方法，其特征在于，所述第二机械加工是使用刨刀的切削加工。
16.根据权利要求15所述的布线衬底的形成方法，其特征在于，所述切削加工之后，使用所述刨刀，在与所述平坦化处理相同的刨刀位置上，对所述平坦化处理过的切削面进行再扫屑。
17.根据权利要求13所述的布线衬底的形成方法，其特征在于，所述第一机械加工是使用刨刀的切削加工。
18.根据权利要求13所述的布线衬底的形成方法，其特征在于，在所述第四工序中，用刨刀从背面对所述支承基体进行切削加工，除掉所述支承基体。
19.根据权利要求18所述的布线衬底的形成方法，其特征在于，所述支承基体是由导电材料构成的基体。
20.根据权利要求19所述的布线衬底的形成方法，其特征在于，用所述第四工序回收切削所述支承基体时产生的切削屑，用于再形成所述支承基体。
21.根据权利要求20所述的布线衬底的形成方法，其特征在于，在所述第四工序中，将所述支承基体残留任意厚度并使之平坦化之后，还包含将作为导电层而残留下来的所述支承基体加工成任意图形的第五工序。
22.一种半导体装置，包含有半导体衬底、形成在所述半导体衬底的一个主面上的半导体元件，以及在绝缘物内各布线叠层为多层而构成的多层布线；其特征在于，在所述半导体衬底的另一个主面侧，实施以所述一个主面为基准的机械加工，进行所述半导体衬底的另一个主面的平坦化和衬底厚度的均一化。
23.根据权利要求22所述的半导体装置，其特征在于，所述半导体衬底的所述衬底厚度的最大厚度与最小厚度之差被控制在1μm或其以下。
24.一种衬底处理装置，为在被处理衬底上形成布线时的衬底处理装置，其特征在于，包含衬底支座，以及对被支承固定在所述衬底支座上的所述衬底的一个主面进行切削加工的刨刀；该衬底支座具有平坦的支承面，并用其另一个主面把在一个主面上形成了所述布线的所述衬底吸附在所述支承面上，将所述衬底的另一个主面强制性的作为平坦的基准面而支承固定；用所述刨刀切削加工所述衬底的一个主面，以使所述布线的表面和绝缘膜的表面连续平坦的方式进行平坦化处理。
25.根据权利要求24所述的衬底处理装置，其特征在于，所述衬底是半导体衬底。
26.根据权利要求25所述的衬底处理装置，其特征在于，平坦化处理在所述一个主面上形成了半导体元件的所述半导体衬底的所述背面。
27.根据权利要求24所述的衬底处理装置，其特征在于，以所述另一个主面为基准进行所述半导体衬底的平行露出，同时检测出所述一个主面的位置，从检测出的所述一个主面计算并控制切削量。
28.根据权利要求27所述的衬底处理装置，其特征在于，具备激光照射装置；在检测出所述一个主面的位置时，所述激光照射装置对所述一个主面周边部位的多处绝缘膜照射激光，使所述绝缘膜的绝缘物加热散逸，从而露出所述一个主面的一部分。
29.根据权利要求28所述的衬底处理装置，其特征在于，具备红外激光照射测定装置；在检测出所述一个主面的位置时，所述红外激光照射测定装置对所述另一个主面照射红外激光，并测定来自所述一个主面的反射光。
30.根据权利要求24所述的衬底处理装置，其特征在于，所述衬底是支承基体。
全文摘要
准备已经使支承面(201a)平坦了的衬底支座(201)，用例如真空吸附把布线形成面(1a)吸附在该支承面(201a)上，从而把半导体衬底(1)固定在衬底支座(201)上。这时，向支承面(201a)的吸附就使布线形成面(1a)强制性的平坦化，这样，布线形成面(1a)成为背面(1b)的平坦化基准面。在该状态下，对背面(1b)进行机械研磨，将背面(1b)的凸部(12)研磨除去来进行平坦化处理。这样，就能够使衬底(特别是半导体衬底)的厚度离散均一化，不会发生凹凸扭曲等不适当的情况，能够容易且廉价地实现无布线设计约束的高速平坦化。
文档编号H01L21/304GK1708835SQ20038010228
公开日2005年12月14日 申请日期2003年12月10日 优先权日2002年12月10日
发明者中川香苗, 水越正孝, 手代木和雄 申请人:富士通株式会社