DE60320227T2

DE60320227T2 - Verfahren und einrichtung zum polieren

Info

Publication number: DE60320227T2
Application number: DE60320227T
Authority: DE
Inventors: Yutaka Ohta-ku WADA; Tomohiko Ohta-ku AKATSUKA; Tatsuya Ohta-ku SASAKI
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2002-02-20
Filing date: 2003-02-20
Publication date: 2009-05-20
Anticipated expiration: 2023-02-21
Also published as: EP1478011A1; DE60315257T2; US20040248415A1; EP1478012B1; CN1533595A; WO2003071592A1; DE60315257D1; CN100369210C; EP1478012A1; JPWO2003071592A1; CN100347827C; EP1478011B1; EP1478011A4; US20040235301A1; EP1478012A4; JPWO2003071593A1; DE60320227D1; CN1537324A; WO2003071593A1; US7108579B2

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Polierverfahren und insbesondere auf ein Polierverfahren zum Polieren eines Werkstückes, wie beispielsweise eines Halbleiter-Wafers mit einem festen Abriebsmittel.
Hintergrund
Da Halbleitervorrichtungen in den letzten Jahren immer integrierter werden, sind Schaltungsverbindungen feiner geworden, und die Distanz zwischen diesen Schaltungsverbindungen wird kleiner. Im Fall der Fotolithographie, die Verbindungen bilden kann, die bis zu 0,5 μm breit sind, ist es erforderlich, dass Oberflächen, auf denen Musterbilder durch einen Schrittmotor zu fokussieren sind, so flach wie möglich sein sollten, weil eine Tiefenschärfe eines optischen Systems relativ klein ist. Eine Poliervorrichtung zum Ausführen eines chemisch-mechanischen Poliervorgangs (CMP) ist zum Einebnen eines Halbleiter-Wafers verwendet worden.
Diese Art von chemisch-mechanischer Poliervorrichtungen weist einen Poliertisch mit einem daran angebrachten Polierkissen und einen Topring auf. Ein zu polierendes Werkstück ist zwischen dem Polierkissen und dem Topring angeordnet und wird gegen den Poliertisch durch den Topring gedrückt, während eine Polierflüssigkeit (Schlemmung) auf das Polierkissen geliefert wird, und daher wird das Werkstück zu einer flachen spiegelartig endbearbeiteten Oberfläche poliert.
Die CMP-Vorrichtung wird in einem STI-Formgebungsprozess (STI = shallow trench isolation = Isolation durch niedrige Einsenkungen) zum Formen von beispielsweise einer Transistorschaltung auf einer untersten Schicht einer Halbleiter-Vorrichtung verwendet. 3A bis 3F sind schematische Querschnittsansichten, die ein Beispiel des STI-Formgebungsprozesses zeigen. Ein Nitridfilm 110 (im Allgemeinen ein Film aus Siliziumnitrid Si₃N₄) wird auf einem Siliziumsubstrat 100 geformt (siehe 3A), und das Siliziumsubstrat 100 wird unter Verwendung des Nitridfilms 110 als Maske geätzt, was somit eine Vertiefung (Nut) 120 formt (siehe 3B). Dann wird ein Siliziumoxidfilm 130, der aus einem isolierenden Material gemacht ist, in der Vertiefung 120 eingebettet (siehe 3C).
Wenn der Siliziumoxidfilm 130 in die Vertiefung 120 eingebettet ist, wird die übrige Schicht des Siliziumoxidfilms 130 durch den chemisch-mechanischen Poliervorgang entfernt, da eine überschüssige Schicht aus Siliziumoxidfilm 130 auf der Oberfläche zurückbleibt, wie in 3C gezeigt, wodurch die Oberfläche des Nitridfilms 110 freigelegt wird (siehe 3D). Dann wird der Nitridfilm 110 weggeätzt, wobei sich somit eine Nut 130a des Siliziumoxidfilms bildet (siehe 3E). Ein Transistor 140 wird dann unter Verwendung einer solchen Nut 130 des Siliziumoxidfilms geformt (siehe 3F).
Bei dem oben beschriebenen STI-Formgebungsprozess ist der Zweck des Polierschrittes unter Verwendung des chemisch-mechanischen Poliervorgangs, vollständig den überschüssigen Siliziumoxidfilm zu entfernen, der auf dem Nitridfilm ausgebildet ist. Wenn der überschüssige Siliziumoxidfilm nicht vollständig entfernt wird, dann wird der darauf folgende Ätzvorgang des Nitridfilms beeinträchtigt. Jedoch setzt der Polierschritt bei dem oben erwähnten herkömmlichen STI-Formgebungsprozess ein Polyurethan basiertes Polierkissen ein, und eine Schlemmung mit darin verteilten abrasiven Siliziumoxidpartikeln. Da der Nitridfilm 110 weniger wahrscheinlich poliert wird als der Siliziumoxidfilm 130, wird der Siliziumoxidfilm 130 übermäßig stark poliert, was somit Auswaschungen entwickelt, wie in 4 gezeigt. Weiterhin wird der Nitridfilm tendenziell ungleichmäßig poliert, was eine unzureichende Gleichförmigkeit über den Wafer hinweg zur Folge hat. Bei dem STI-Formgebungsprozess ist es nötig, streng die Dicke des Nitridfilms und des Siliziumoxidfilms in der Vertiefung zu steuern, d. h., die Filmdicke über die Oberfläche des Wafers hinweg gleichförmig zu machen, und es ist wichtig, Auswaschungen zu unterdrücken, damit über den Wafer hinweg Gleichförmigkeit vorherrscht.
In letzter Zeit ist versucht worden, die obigen Probleme durch Polieren von Wafern unter Verwendung eines Polyurethan basierten Polierkissens und einer Schlemmung mit darin verteilten abrasiven Ceroxidpartikeln zu verwenden, während ein oberflächenaktives Mittel in hoher Konzentration hinzugefügt wird. Wenn das Ausmaß der entwickelten Auswaschung unter Verwendung von Siliziumoxidschlämmung beispielsweise 500 Å ist, dann kann die Größe der Auswaschung durch diesen Prozess auf einen Bereich von 200 bis 300 Å verringert werden. Jedoch kann dieser Prozess nicht vollständig die obige Auswaschung eliminieren, weil sie auch das weiche Polierkissen verwendet. Ein weiteres Problem bei diesem Verfahren ist, dass das oberflächenaktive Mittel mit hoher Konzentration bewirkt, dass sich Ceroxid ansammelt und dass das angesammelte Ceroxid den Wafer verkratzt.
In einer Bemühung, die Probleme der Polierprozesse unter Verwendung einer abrasiven Flüssigkeit (Schlemmung), die abrasive Partikel enthält, und eines weichen Polierkissens zu lösen, ist ein Polierprozess vorgeschlagen worden, der ein festes Abriebsmittel verwendet, wie in dem offengelegten japanischen Patent mit der Veröffentlichungsnr. 2000-173955 offenbart. Insbesondere in dem offengelegten japanischen Patent mit der Veröffentlichungsnr. 2000-173955 ist ein Verfahren zum Polieren eines Wafers mit einem festen Abriebsmittel vorgeschlagen worden, welches Ceroxid enthält, und mit einer Polierflüssigkeit, die 1 Gewichtsprozent Ammoniumpolyacrylat mit einem Molekulargewicht von 10.000 enthält und einen alkalischen pH-Wert hat. Der Zweck dieses Prozesses ist es, die Polierrate zu steigern, indem der pH-Wert alkalisch gemacht wird, um ausreichend die Verteilung von abgefallenen abrasiven Partikeln zu vergrößern. Jedoch erwähnt die Veröffentlichung nichts über eine Optimierung des Polierprozesses, der einen mehrstufigen Poliervorgang, Abricht- bzw. Aufbereitungsvorgang und Nachbehandlungsvorgang aufweist.
Bezüglich des Standes der Technik sei weiterhin hingewiesen auf EP-A-1 148 538 und US-A-2002/0028581 , einem Familienmitglied der zuvor veröffentlichten JP-A-2002-43256 .
US-A-2002/0028581 offenbart einen Herstellungsprozess für eine Halbleiter-Vorrichtung, die einen Schritt des Einebnens eines Halbleiter-Wafers aufweist, auf dem mindestens zwei unterschiedliche Filme belichtet worden sind, und zwar durch Polieren mit einem Schleifstein und mit einem Lösungsmittel enthaltenden Verarbeitungsströmungsmittel.
EP-A-1 148 538 offenbart ein Verfahren zum Polieren eines Substrates, welches aufweist, ein Substrat mit einem darauf ausgeformten zu polierenden Film gegen ein Polierkissen einer Polierplatte zu halten, und zwar gefolgt durch Drücken und bewegen des Substrates und der Polierplatte, während ein chemisch-mechanisches Polierabriebsmittel geliefert wird. Dieses Abriebsmittel weist eine Ceroxidschlemmung auf, die Ceroxidpartikel, ein Lösungsmittel und Wasser enthält, und ein flüssiges Additiv bzw. Zusatzmittel. Das chemisch-mechanische Polierverfahren kann zum Polieren einer zu polierenden Oberfläche verwendet werden, wie beispielsweise für einen Siliziumoxidfilm oder einen Siliziumnitridfilm, und zwar ohne die zu polierende Oberfläche mit einem Alkalimetall zu verunreinigen.
Die vorliegende Erfindung sieht ein Polierverfahren zum Polieren eines Werkstückes nach Anspruch 1 und Anspruch 2 vor. Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden in den Unteransprüchen offenbart.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung ist in Hinsicht auf die obigen Probleme beim Stand der Technik gemacht worden. Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Polierverfahren und eine Poliervorrichtung vorzusehen, die Auswaschungen in einem Werkstück mit einem Nitridfilm und einem Oxidfilm unterdrücken kann, der auf dem Nitridfilm ausgeformt ist und um eine Gleichförmigkeit über den Wafer hinweg zu erreichen.
Um die Probleme beim Stand der Technik zu lösen, ist gemäß der vorliegenden Erfindung das Polierverfahren vorgesehen, welches in Anspruch 1 definiert ist.
Das Polierverfahren weist Folgendes auf: einen ersten Schritt des Polierens des Werkstückes, während eine Polierflüssigkeit geliefert wird, die ein anionisches oberflächenaktives Mittel enthält, und einen zweiten Schritt des Polierens des Werkstückes, während eine Polierflüssigkeit geliefert wird, die ein kationisches oberflächenaktives Mittel enthält. Das kationische oberflächenaktive Mittel sollte vorzugsweise zumindest eine organische Verbindung enthalten, die irgendeine Struktur aus aliphatischem Aminsalz, aliphatischem quaternären Ammoniumsalz, Benzalkoniumsalz, Benzethoniumchlorid, Pyridinsalz oder Imidazolinsalz hat.
Die Konzentration des anionischen oberflächenaktiven Mittels in der Polierflüssigkeit ist vorzugsweise 0,001 Gewichtsprozent bis 5 Gewichtsprozent, und der pH-Wert der Polierflüssigkeit ist vorzugsweise 5 bis 10. Weiterhin enthält das anionische oberflächenaktive Mittel vorzugsweise eine organische Verbindung mit einer hydrophilen Gruppe, die aus einer COO^–-Gruppe und einer SO₃ ^–-Gruppe ausgewählt ist. Weiterhin hat das Werkstück vorzugsweise einen Nitridfilm und einen Siliziumoxidfilm, der auf dem Nitridfilm abgelagert ist.
Im neutralen bis sauren pH-Bereich der Polierflüssigkeit sind die Oberflächen der abrasiven Partikel des festen Abriebsmittels und der Oberfläche des Nitridfilms prinzipiell positiv geladen (obwohl ein Teil der Oberflächen eine negative Ladung besitzt, ist eine positive Ladung vorherrschend). Entsprechend haftet das anionische oberflächenaktive Mittel, welches auf das feste Abriebsmittel geliefert wird, stark elektrisch an den Oberflächen der abrasiven Partikel des festen Abriebsmittels und an der Oberfläche des Nitridfilms. Daher sind die abrasiven Partikel des festen Abriebsmittels und der Nitridfilm beide mit dem anionischen oberflächenaktiven Mittel bedeckt, um abstoßend zusammenzuwirken. Daher ist der Poliervorgang des Nitridfilms schwer auszuführen, und die Polierrate des Nitridfilms wird extrem niedrig. Die Polierselektivität ist beispielsweise Oxidfilm:Nitridfilm = 10 oder mehr:1, und der Nitridfilm wirkt als Polierstopper. Da die Polierrate des Nitridfilms extrem verringert wird und die Materialentfernung abnimmt, kann verhindert werden, dass der daraus resultierende Nitridfilm ungleichmäßig in seiner Filmdicke wird, und eine Gleichförmigkeit des Nitridfilms über den Wafer kann erreicht werden.
An diesem Punkt kann in Betracht gezogen werden, dass, wegen der oben beschriebenen Selektivität beim Poliervorgang, der Nitridfilm nicht poliert wird und nur der Siliziumoxidfilm poliert wird, und die oben beschriebene Auswaschung voranschreiten wird. Tatsächlich schreitet die Auswaschung nicht voran und die Tiefe des Ausmaßes der Auswaschung kann beispielsweise innerhalb von 100 Å oder weniger gesteuert werden. Es wird angenommen, dass dies aus den folgenden Gründen auftritt:

(1) Das anionische oberflächenaktive Mittel haftet nicht nur an der Oberfläche des Nitridfilms an, sondern auch an dem Siliziumoxidfilm in kleinen Mengen, wodurch eine Schicht des anionischen oberflächenaktiven Mittels auf der Oberfläche des Siliziumoxidfilms gebildet wird. Wenn ein Oberflächendruck mit einem gewissen Wert oder mehr auf das Siliziumoxid aufgebracht wird, bricht eine Beschichtung auf der Oberfläche des Siliziumoxidfilms oder wird brüchig, und daher schreitet der Poliervorgang des Siliziumoxidfilms voran. Wenn der Poliervorgang zu einem gewissen Ausmaß voranschreitet, wird jedoch das Niveau der Oberfläche des Siliziumoxidfilms niedriger als jenes des Nitridfilms. Entsprechend sinkt der Oberflächendruck auf dem Siliziumoxidfilm, und daher wird eine Beschichtung des anionischen oberflächenaktiven Mittels dick auf dem Siliziumoxidfilm geformt, und der Fortschritt des Poliervorgangs wird verzögert.
(2) Da das hier verwendete anionische oberflächenaktive Mittel ein Polymer ist, bedeckt das anionische oberflächenaktive Mittel, welches an dem Nitridfilm angehaftet, einen Teil oder einen beträchtlichen Bereich des Vertiefungsteils, und daher wird der Poliervorgang des Siliziumoxidfilms durch die abrasiven Partikel in dem festen Abriebsmittel behindert.

Weiterhin verwendet die vorliegende Erfindung ein festes Abriebsmittel als eine Polierfläche. Ein festes Abriebsmittel sieht eine harte Polierfläche vor, die sich kaum elastisch verformt. Eine solche Polierfläche wird im Vergleich zu einem herkömmlichen Polierkissen mit Elastizität weniger wahrscheinlich eine Auswaschung bewirken und kann eine flachere endbearbeitete Oberfläche vorsehen. Wenn jedoch ein hartes Polierkissen verwendet wird, welches eine Härte hat, die einem festen Abriebsmittel äquivalent ist, dann kann das Polierkissen, eine Schlämmung und ein oberflächenaktives Mittel verwendet werden.
Somit wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Poliervorgang eines Werkstückes ausgeführt, während die Polierflüssigkeit, die ein anionisches oberflächenaktives Mittel enthält und nicht abrasive Partikel enthält, auf das feste Abriebsmittel geliefert wird, wodurch beispielsweise gestattet wird, dass ein Nitridfilm als ein Polierstopper wirkt. Entsprechend kann das Polierverfahren der vorliegenden Erfindung die Polierrate eines Nitridfilms verringern, um eine Gleichförmigkeit des Nitridfilms über den Wafer hinweg zu erhalten, und kann eine Auswaschung unterdrücken, was somit eine Polierwirkung mit weniger Kratzern und hoher bzw. genauer Flachheit ermöglicht.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Ansicht, die einen Gesamtaufbau einer Poliervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist eine Frontansicht der Polierkammer der 1;
3A bis 3F sind schematische Ansichten, die ein Beispiel eines STI-Formgebungsprozesses zeigen;
4 ist eine schematische Ansicht, die eine Auswaschung zeigt, die durch eine herkömmliche Poliervorrichtung bewirkt wird;
5 ist eine Teilquerschnittsansicht eines Substrates, die ein Polierverfahren zeigt, in dem ein abrasiver Poliervorgang bei einen STI-Formgebungsprozess angewandt wird;
6 ist eine Teilquerschnittsansicht eines Substrates, die ein Polierverfahren zeigt, bei dem ein fester abrasiver Poliervorgang bzw. Poliervorgang mit festem Abriebsmittel bei einem Gate-Formgebungsprozess angewandt wird;
7A und 7B sind Ansichten, die eine Poliervorrichtung zeigen, wobei 7A eine Ansicht eines Poliertisches der Poliervorrichtung ist, und wobei 7B eine Querschnittsansicht der Poliervorrichtung ist;
8 ist eine Ansicht, die eine Konzentrationseinstelleinrichtung zeigt, die außerhalb einer CMP-Vorrichtung angeordnet ist;
9 ist eine Ansicht, die eine Konzentrationseinstelleinrichtung zeigt, die innerhalb einer CMP-Vorrichtung angeordnet ist;
10 ist eine Ansicht, die eine Konzentrationseinstelleinrichtung zeigt, die außerhalb einer CPM-Vorrichtung angeordnet ist;
11 ist eine Ansicht, die eine Konzentrationseinstelleinrichtung zeigt, die innerhalb einer CMP-Vorrichtung angeordnet ist; und
12 ist eine Ansicht, die ein Beispiel eines Layouts einer Rohflüssigkeitslösungs- und Reinwasserversorgungsquelle zeigt, die außerhalb einer CMP-Vorrichtung angeordnet ist, und von anderen Einrichtungen, die innerhalb der CMP-Vorrichtung angeordnet sind.
Bester Weg zur Ausführung der Erfindung
Eine Poliervorrichtung, die zum Ausführen der vorliegenden Erfindung nützlich ist, wird unten im Detail mit Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. 1 ist eine Ansicht, die eine gesamte Anordnung einer Poliervorrichtung zeigt.
Wie in 1 gezeigt, weist die Poliervorrichtung vier Lade/Entlade-Stufen 2 auf, und zwar jeweils zum Aufnehmen einer Wafer-Kassette 1, die eine Anzahl von Halbleiter-Wafern aufnimmt. Die Lade/Entlade-Stufen 2 können einen Hub- und Absenkungsmechanismus haben. Ein Transferroboter 4 ist auf Schienen 3 vorgesehen, sodass der Transferroboter 4 auf die jeweiligen Wafer-Kassetten 1 auf den jeweiligen Lade/Entlade-Stufen 2 zugreifen kann.
Der Transferroboter 4 hat obere und untere Hände. Die untere Hand des Transferroboters 4 ist eine Hand der mit Vakuum ansaugenden Bauart zum Erhalten eines Halbleiter-Wafers unter Vakuum und wird nur zum Entfernen des Halbleiter-Wafers aus einer Wafer-Kassette 1 verwendet. Die Hand der mit Vakuum anziehenden Bauart kann den Halbleiter-Wafer halten und transportieren, auch wenn der Halbleiter-Wafer aufgrund einer geringfügigen Verschiebung nicht in der normalen Position in der Wafer-Kassette zugegen ist. Die obere Hand des Transferroboters 4 ist eine Hand der Bauart mit Tragausnehmung zum Tragen einer Um fangskante eines Wafers und wird nur zum Zurücklegen des Halbleiter-Wafers in die Wafer-Kassette 1 verwendet. Die Hand der Bauart mit Tragausnehmung kann den Halbleiter-Wafer transportieren, während sie den Halbleiter-Wafer rein hält, weil kein Staub gesammelt wird, anders als bei der Hand der mit Vakuum anziehenden Bauart. Da ein reiner Wafer, der gereinigt worden ist, von der oberen Hand gehalten wird, wird in dieser Weise der reine Halbleiter-Wafer nicht weiter verunreinigt.
Zwei Reinigungseinheiten 5, 6 zum Reinigen eines Halbleiter-Wafers werden an einer gegenüberliegenden Seite der Wafer-Kassetten 1 bezüglich der Schienen 3 des Transferroboters 4 angeordnet. Die Reinigungseinheiten 5, 6 sind an Positionen angeordnet, die für die Hände des Tranferroboters 4 zugänglich sind. Jede der Reinigungseinheiten 5, 6 hat einen Schleudertrocknungsmechanismus zum Trocknen eines Wafers durch Drehen bzw. Schleudern des Wafers mit hoher Geschwindigkeit, und daher können eine zweistufige Reinigung und eine dreistufige Reinigung eines Wafers ausgeführt werden, ohne irgendein Reinigungsmodul zu ersetzen.
Zwischen den zwei Reinigungseinheiten 5 und 6 ist eine Wafer-Station 12 mit vier Halbleiter-Wafer-Trägern 7, 8, 9 und 10 an einer Position angeordnet, die für den Transferroboter 4 zugänglich ist. Ein Transferroboter 14 mit zwei Händen ist an einer Position angeordnet, wo Hände des Transferroboters 14 auf die Reinigungseinheit 5 und die drei Träger 7, 9 und 10 zugreifen können. Ein Transferroboter 15 mit zwei Händen ist an einer Position angeordnet, wo die Hände des Transferroboters 15 auf die Reinigungseinheit 6 und die drei Träger 8, 9 und 10 zugreifen können.
Der Träger 7 wird verwendet, um einen Halbleiter-Wafer zwischen dem Transferroboter 4 und dem Transferroboter 14 zu transportieren und der Träger 8 wird verwendet, um einen Halbleiter-Wafer zwischen dem Transferroboter 4 und dem Transferroboter 15 zu transportieren. Diese Träger 7, 8 haben Sensoren 16, 17 zum Detektieren der Anwesenheit eines jeweiligen Halbleiter-Wafers.
Der Träger 9 wird verwendet, um einen Halbleiter-Wafer vom Transferroboter 15 zum Transferroboter 14 zu übertragen, und der Träger 10 wird verwendet, um einen Halbleiter-Wafer vom Transferroboter 14 zum Transferroboter 15 zu transportieren. Diese Träger 9, 10 haben Sensoren 18, 19, um die Anwesenheit eines Halbleiter-Wafers zu detektieren, und Spüldüsen 20, 21, um zu verhindern, dass der Halbleiter-Wafer trocken wird, oder zum Spülen des Wafers.
Die Träger 9 und 10 sind in einer gemeinsamen Abdeckung zum Verhindern von Wasserspritzern angeordnet, die eine darin definierte Öffnung zum Transportieren von Wafern dort hindurch hat. An der Öffnung ist ein Verschluss 22 vorgesehen. Der Träger 9 ist über dem Träger 10 angeordnet. Der obere Träger 9 dient zum Tragen eines Wafers, der gereinigt worden ist, und der untere Träger 10 dient zum Tragen eines Wafers, der zu reinigen ist. Bei dieser Anordnung wird verhindert, dass der Wafer durch Spülflüssigkeit verunreinigt wird, die sonst darauf fallen könnte. Die Sensoren 16, 17, 18 und 19, die Spüldüsen 20, 21 und der Verschluss 22 sind schematisch in 1 gezeigt, und ihre Positionen und Formen sind nicht genau veranschaulicht.
Eine Reinigungseinheit 24 ist an einer Position benachbart zur Reinigungseinheit 5 angeordnet und ist für die Hände des Transferroboters 14 zugänglich. Weiterhin ist eine Reinigungseinheit 25 an einer Position benachbart zur Reinigungseinheit 6 angeordnet und ist für die Hände des Transferroboters 15 zugänglich. Diese Reinigungseinheiten 24 und 25 können beide Oberflächen eines Wafers reinigen.
Die jeweiligen oberen Hände des Transferroboters 14 und des Transferroboters 15 werden verwendet, um einen Halb-Wafer, der gereinigt worden ist, zu den Reinigungseinheiten oder den Trägern der Wafer-Station 12 zu transportieren. Andererseits werden die jeweiligen unteren Hände des Transferroboters 14 und des Transferroboters 15 zum Transportieren eines Halbleiter-Wafers verwendet, der nicht gereinigt worden ist, oder eines Halbleiter-Wafers, der zu polieren ist. Da die unteren Hände verwendet werden, um einen Wafer zu und von einer (später beschriebenen) Umdrehvorrichtung zu transportieren, werden die oberen Hände nicht durch Tröpfchen von Spülflüssigkeit verunreinigt, die von einer oberen Wand der Umdrehvorrichtung herunterfallen.
Wie in 1 gezeigt, haben die Reinigungseinheiten 5, 6, 24 und 25 Shutter bzw. Verschlüsse oder Tore 5a, 6a, 24a und 25a an jeweiligen Wafereingängen jeweils zum Transportieren von Wafern dort hindurch. Die Verschlüsse bzw. Tore 5a, 6a, 24a und 25a werden nur geöffnet, wenn die Wafer durch die Tore 5a, 6a, 24a und 25a transportiert werden.
Die Poliervorrichtung hat ein Gehäuse 26 zum Einschließen von verschiedenen Komponenten darin. Ein Innenraum des Gehäuses 26 ist in eine Vielzahl von Bereichen aufgeteilt (einschließlich Bereichen A und B), und zwar durch Einteilungswände 28, 30, 32, 34 und 36.
Der Bereich A, in dem die Wafer-Kassetten 1 und der Transferroboter 4 angeordnet sind, und der Bereich B, in dem die Reinigungseinheiten 5 und 6 und die Träger 7, 8, 9 und 10 angeordnet sind, werden durch die Unterteilungswand 28 unterteilt, sodass die Reinheit des Bereiches A und des Bereiches B voneinander getrennt werden können. Die Unterteilungswand 28 hat eine Öffnung zum Transportieren von Halbleiter-Wafern zwischen dem Bereich A und dem Bereich B, und ein Verschluss bzw. ein Tor 38 ist an der Öffnung der Unterteilungswand 28 vorgesehen. Alle Reinigungseinheiten 5, 6, 24 und 25, die Träger 7, 8, 9 und 10 der Wafer-Station 12 und die Transferroboter 14 und 15 sind im Bereich B angeordnet. Der Druck im Bereich B ist so eingestellt, dass er niedriger als der Druck im Bereich A ist.
Wie in 1 gezeigt, ist im Bereich C, der vom Bereich B durch die Unterteilungswand 34 abgetrennt ist, eine Umkehrvorrichtung 40 zum Umkehren eines Halbleiter-Wafers vorgesehen, und zwar an einer Position, die für die Hände des Transferroboters 14 zugänglich ist. Der Halbleiter-Wafer wird zur Umdrehvorrichtung 40 durch den Transferroboter 14 transportiert. Weiterhin ist im Bereich C eine Umdrehvorrichtung 41 zum Umdrehen eines Halbleiter-Wafers an einer Position vorgesehen, die für die Hände des Transferroboters 15 zugänglich ist. Der Halblei ter-Wafer wird zur Umdrehvorrichtung 41 durch den Transferroboter 15 transportiert. Jede der Umdrehvorrichtungen 40 und 41 hat einen Spannmechanismus zum Spannen eines Halbleiter-Wafers, einen Umdrehmechanismus zum Umdrehen des Halbleiter-Wafers und einen Detektionssensor zum Detektieren, ob der Spannmechanismus den Halbleiter-Wafer spannt oder nicht.
Die Unterteilungswand 34 formt eine Polierkammer, die vom Bereich B getrennt ist. Die Polierkammer ist weiter in zwei Bereiche C und D durch die Unterteilungswand 36 aufgeteilt. Die Unterteilungswand 34 zwischen dem Bereich B und den Bereichen C, D hat Öffnungen zum Transportieren der Halbleiter-Wafer dort hindurch. Die Verschlüsse 42, 43 für die Umdrehvorrichtungen 40, 41 sind jeweils an den Öffnungen der Unterteilungswand 34 vorgesehen.
Wie in 1 gezeigt, hat jeder der Bereiche C und D zwei Poliertische und eine Topring zum Halten und Drücken des Halbleiter-Wafers gegen die Poliertische, um den Wafer zu polieren. Insbesondere hat der Bereich C einen Topring 44, Poliertische 46, 48, eine Polierflüssigkeitslieferdüse 50 zum Liefern einer Polierflüssigkeit auf den Poliertisch 46, einen Zerstäuber 52 mit einer Vielzahl von (nicht gezeigten) Ausstoßdüsen, die mit einer Stickstoffgasquelle und einer Flüssigkeitslieferquelle verbunden sind, eine Abrichtvorrichtung bzw. Aufbereitungsvorrichtung 54 zum Abrichten bzw. Aufbereiten des Poliertisches 46 und eine Abrichtvorrichtung 56 zum Abrichten des Poliertisches 48. In ähnlicher Weise hat der Bereich D einen Topring 45, Poliertische 47, 49, eine Polierflüssigkeitslieferdüse 51 zum Liefern einer Polierflüssigkeit auf den Poliertisch 47, einen Zerstäuber 53 mit einer Vielzahl von (nicht gezeigten) Ausstoßdüsen, die mit einer Stickstoffgasversorgungsquelle und einer Flüssigkeitsversorgungsquelle verbunden sind, mit einer Abrichtvorrichtung 55 zum Abrichten des Poliertisches 47 und mit einer Abrichtvorrichtung 57 zum Abrichten bzw. Aufbereiten des Poliertisches 49. Die Poliertische 48, 49 haben beispielsweise Polytex-Kissen (Rodel) zur Poliermaschinenreinigung, die daran angebracht sind, und haben Flüssigkeitslieferdüsen 58-2, 59-2.
Die Polierflüssigkeitslieferdüsen 50, 51, 58-1, 59-1 liefern Polierflüssigkeiten, die für einen Polierprozess verwendet werden, und Abricht- bzw. Aufbereitungsflüs sigkeiten (beispielsweise Wasser), die für den Abrichtprozess verwendet werden, auf die Poliertische 46 bzw. 47. Die Zerstäuber 52, 53 stoßen Flüssigkeiten aus, die aus einer Mischung aus Stickstoffgas mit reinem Wasser oder aus einer chemischen Flüssigkeit zusammengesetzt sind, und zwar auf die Poliertische 46 bzw. 47. Stickstoffgas aus der Stickstoffgaslieferquelle und reines Wasser oder eine chemische Flüssigkeit aus der Flüssigkeitslieferquelle werden durch einen Regler oder durch ein (nicht gezeigtes) luftbetätigtes Ventil geleitet, um deren Druck auf einen vorbestimmten Wert zu regeln, und werden zu den Ausstoßdüsen in den Zerstäubern 52, 53 in einem gemischten Zustand geliefert. In diesem Zustand sollte die Flüssigkeit vorzugsweise aus den Ausstoßdüsen der Zerstäuber 52, 53 zu den Außenumfangskanten der Poliertische 46, 47 ausgestoßen werden. Andere inerte Gase können statt dem Stickstoffgas verwendet werden. Weiterhin können die Zerstäuber 52, 53 nur eine Flüssigkeit aus reinem Wasser oder einer chemischen Flüssigkeit ausstoßen. Die Poliertische 48, 49 können Zerstäuber haben, wie die jeweiligen Poliertische 46, 47. Mit den Zerstäubern für die Poliertische 48, 49 können die Oberflächen der Poliertische 48, 49 reingehalten werden.
Die Mischung von Stickstoffgas und reinem Wasser oder der chemischen Flüssigkeit wird in einem Zustand von (1) flüssigen feinen Partikeln, (2) festen feinen Partikeln als ein Ergebnis einer Verfestigung der Flüssigkeit oder (3) Gas als einem Ergebnis der Verdampfung der Flüssigkeit geliefert. Diese Zustände (1), (2) und (3) werden als Zerstäubung bezeichnet. In diesen Zuständen wird die Mischung aus den Ausstoßdüsen der Zerstäuber 52, 53 zu den Poliertischen 46, 47 hin ausgestoßen. Beispielsweise bestimmen Druck oder Temperatur des Stickstoffgases und/oder des reinen Wassers oder der chemischen Flüssigkeit oder die Form der Düsen in welchem Zustand die Flüssigkeit auszustoßen ist, d. h. die flüssigen feinen Partikel, die festen feinen Partikel oder Gas. Daher kann der Zustand der auszustoßenden Flüssigkeit beispielsweise durch ordnungsgemäßes Einstellen des Druckes oder der Temperatur des Stickstoffgases und/oder des reinen Wassers oder der chemischen Flüssigkeit unter Verwendung eines Reglers oder Ähnlichem oder durch ordnungsgemäße Einstellung der Form der Düsen variiert werden.
Die Poliertische 48, 49 können mit Nassdickenmessvorrichtungen ersetzt werden, um die Dicke eines Films zu messen, der auf einem Wafer gebildet wird. Mit solchen Nassdickenmessvorrichtungen kann die Dicke eines Films, der auf dem Wafer ausgebildet ist, sofort gemessen werden, nachdem der Wafer poliert wurde, und daher ist es möglich, weiter den polierten Wafer zu polieren oder den Polierprozess zum Polieren eines darauf folgenden Wafers basierend auf den gemessenen Ergebnissen zu steuern.
Ein Drehtransporter 60 ist unter den Umdrehvorrichtungen 40 und 41 und den Topringen 44 und 45 angeordnet, um Wafer zwischen der Reinigungskammer (Bereich B) und der Polierkammer (Bereiche C, D) zu übertragen. Der Drehtransporter 60 hat vier Stufen bzw. Ablageflächen zum Anordnen von Wafern W in gleichen Winkelintervallen und kann eine Vielzahl von Wafern darauf zur gleichen Zeit halten.
Ein Wafer, der zur Umdrehvorrichtung 40 oder 41 transportiert worden ist, wird zum Drehtransporter 60 durch Anheben und Absenken einer Hubvorrichtung 62 oder 63 transportiert, die unter dem Drehtransporter 60 angeordnet ist, wenn eine Mitte einer Stufe bzw. Ablage des Drehtransporters 60 mit einer Mitte des Wafers ausgerichtet ist, der von der Umdrehvorrichtung 40 oder 41 gehalten wird. Ein Wafer, der auf der Stufe des Drehtransporters 60 angeordnet ist, wird zu einer Position unter dem Topring 44 oder dem Topring 45 durch Drehen des Drehtransporters 60 um einen Winkel von 90° transportiert. Zu dieser Zeit ist der Topring 44 oder der Topring 45 über dem Drehtransporter 60 zuvor positioniert, und zwar durch eine Schwenkbewegung des Toprings. Ein Wafer, der auf der Stufe des Drehtransporters 60 gehalten wird, wird auf den Topring 44 oder 45 durch Anheben und Absenken eines Pushers bzw. Hebers 64 oder 65 transportiert, der unter dem Drehtransporter 60 angeordnet ist, wenn die Mitte des Toprings 44 oder 45 mit einer Mitte des Wafers ausgerichtet ist.
Als nächstes wird die Polierkammer unten beschrieben. Obwohl nur der Bereich C unten beschrieben wird, kann die folgende Beschreibung auch auf den Bereich D angewandt werden. 2 zeigt eine Beziehung zwischen dem Topring 44 und den Poliertischen 46, 48 im Bereich C.
Wie in 2 gezeigt, wird der Topring 44 von einem Topringkopf 72 durch eine Topringantriebswelle 70 getragen, die drehbar ist. Der Topringkopf 72 wird durch eine Tragwelle 74 getragen, die in Winkelrichtung positioniert werden kann, und der Topring 44 kann auf die Poliertische 46 und 48 zugreifen.
Die Aufbereitungs- bzw. Abrichtvorrichtung 54 wird von einem Abrichtvorrichtungskopf 78 durch eine Abrichtvorrichtungsantriebswelle 76 getragen, die drehbar ist. Der Abrichtvorrichtungskopf 78 wird von einer Tragwelle 80 getragen, die in Winkelrichtung positioniert werden kann, und die Abrichtvorrichtung 54 kann zwischen einer Standby- bzw. Warteposition und einer Abrichtposition über dem Poliertisch 46 bewegt werden. Die Abrichtvorrichtung 56 wird in ähnlicher Weise von einem Abrichtvorrichtungskopf 84 durch eine Abrichtvorrichtungsantriebswelle 82 getragen, die drehbar ist. Der Abrichtvorrichtungskopf 84 wird von einer Tragwelle 86 getragen, die in Winkelrichtung positioniert sein kann, und die Abrichtvorrichtung 56 kann zwischen einer Standby- bzw. Warteposition und einer Abrichtposition über dem Poliertisch 48 bewegt werden. Die Abrichtvorrichtung weist eine Diamantabrichtvorrichtung mit Diamantpartikeln, die an einem Metall oder einer Keramikplatte befestigt sind, oder eine Nylon-Bürste oder eine Keramikplatte mit Oberflächenunregelmäßigkeiten oder eine Kohlefaser-Bürste, ein festes abrasives Material, einen Wasserstrahlstrom, einen Kavitationsstrahlstrom, einen Ultraschalloszillator, ultraviolette Strahlen oder einen Laserstrahl, oder eine Kombination daraus auf.
Der Poliertisch 46 hat eine Oberseite, die aus einem festen Abriebsmittel 46a mit Abriebspartikeln und Poren oder einem Porenmittel zusammengesetzt ist, die durch einen Binder (Harz) fixiert sind. Die festen Abriebsmittel 46a dienen als eine Polierfläche zum Polieren eines Halbleiter-Wafers, der von dem Topring 44 gehalten wird. Ein solches festes Abriebsmittel 46a kann beispielsweise durch Sprühtrocknen einer gemischten Flüssigkeit erhalten werden, die eine Mischung aus einer Schlämmung aus Abriebsmitteln (Verteilung von abrasiven Partikeln in einer Flüssigkeit) und einer Harzemulsion ist, durch Füllen des daraus resultierenden gemischten Pulvers in eine Gussform und indem das gemischte Pulver einer Druck/Wärme-Behandlung ausgesetzt wird. Ceroxid (CeO₂) oder Siliziumoxid (SiO₂) mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von nicht mehr als 0,5 μm wird vorzugsweise als Abriebspartikel verwendet. Ein thermoplastisches Harz oder ein thermisch aushärtendes Harz bzw. Duromer kann als der Binder verwendet werden. Das thermoplastische Harz wird vorzugsweise verwendet.
Der Poliertisch 48 hat eine Oberseite, die aus einem weichen nicht gewebten Stoff zusammengesetzt ist. Der nicht gewebte Stoff dient als eine Reinigungsfläche zum Reinigen eines Halbleiter-Wafers nach einem Polierprozess, um abrasive Partikel zu entfernen, die an einer Oberfläche des Halbleiter-Wafers anhaften.
Als nächstes wird unten ein Polierprozess zum Polieren eines Halbleiter-Wafers unter Verwendung einer Poliervorrichtung beschrieben. Obwohl ein Polierprozess nur im Bereich C unten beschrieben wird, kann die folgende Beschreibung auf einen Polierprozess im Bereich D angewandt werden. Obwohl die folgende Beschreibung die Anwendung der vorliegenden Erfindung auf einen Polierschritt in einer STI-Formgebung beschreibt, ist weiterhin die vorliegende Erfindung auch beispielsweise auf das Polieren eines Halbleiter-Wafers mit einem Muster von Zwischenlagendielektrizitäten (ILD = interlayer dielectrics) anwendbar.
Im Fall eines Musters mit niedriger Dichte oder eines Films (wie beispielsweise eines BPSG-Films), der wahrscheinlich leicht poliert wird, tendiert beispielsweise ein Siliziumoxidfilm in einer Vertiefung dazu, eine Auswaschung zu entwickeln, weil ein Nitridfilm durch Polieren in einer kurzen Zeitperiode erreicht werden kann. In diesem Fall wird ein Ex-situ-Abrichtprozess eingesetzt (unten beschrieben).
1) Ex-situ-Abrichtprozess
Der Poliertisch 46 und die Abrichtvorrichtung 54 werden jeweils um ihre eigenen Achsen gedreht und die Abrichtvorrichtung 54 wird gegen den Poliertisch 46 gedrückt, um das feste Abriebsmittel 46a abzurichten bzw. aufzubereiten. Zu diesem Zeitpunkt stößt der Zerstäuber 52 eine Mischung aus DIW (reinem Wasser) und Stickstoffgas auf das feste Abriebsmittel 46a aus.
2) Poliervorgang
Während der Poliertisch 46 und der Topring 44 jeweils um ihre eigene Achse gedreht werden, wird ein Halbleiter-Wafer gegen den Poliertisch 46 gedrückt, um dadurch einen Siliziumoxidfilm auf dem Halbleiter-Wafer zu polieren, bis das feste Abriebsmittel einen Nitridfilm erreicht. Während des Polierens wird eine Polierflüssigkeit, die ein anionisches oberflächenaktives Mittel enthält und keine abrasiven Partikel enthält, von der Polierflüssigkeitslieferdüse 50 auf das feste Abriebsmittel 46a geliefert. Die Konzentration des anionischen oberflächenaktiven Mittels ist vorzugsweise 0,001 Gewichtsprozent bis 5 Gewichtsprozent.
Der pH-Wert der Polierflüssigkeit ist vorzugsweise im Bereich von 5 bis 10.
Das anionische oberflächenaktive Mittel enthält vorzugsweise eine organische Verbindung mit einer hydrophilen Gruppe, die entweder eine COO^–-Gruppe oder eine SO₃ ^–-Gruppe ist.
In dieser Weise wird es durch Polieren eines Substrates, während eine Polierflüssigkeit, die ein anionisches oberflächenaktives Mittel enthält und keine abrasiven Partikel enthält, geliefert wird, möglich, zu gestatten, dass ein Nitridfilm als ein Stopper wirkt, wie oben beschrieben. Entsprechend kann die Polierrate des Nitridfilms verringert werden, um dadurch eine Gleichförmigkeit des Nitridfilms über den Wafer hinweg zu erhalten, und eine Auswaschung eines Oxidfilms kann unterdrückt werden. Ein Poliervorgang mit genau flacher Ausbildung mit weniger Kratzern kann somit bewirkt werden.
3) Wasserpoliervorgang
Nach dem Poliervorgang werden der Poliertisch 46 und der Topring 44 jeweils um ihre eigene Achse gedreht, und der Halbleiter-Wafer wird gegen den Poliertisch 46 zum Wasserpolieren gedrückt. Zu dieser Zeit liefert die Polierflüssigkeitslieferdüse 50 einen Polierflüssigkeit oder DIW bzw. reines Wasser auf das feste Abriebsmittel 46a. Die Druckkraft, die in diesem Vorgang auf den Wafer aufgebracht wird. ist kleiner als die Druckkraft, die auf den Wafer im vorhergehenden Polierprozess aufgebracht wurde.
Wie oben beschrieben, wird der obige Ex-situ-Poliervorgang eingesetzt, wenn ein Halbleiter-Wafer, der wahrscheinlich leicht zu polieren ist und eine hohe Polierrate hat, poliert wird. Wenn eine hohe Musterdichte oder ein Film, der weniger empfindlich für Polieren ist, einbezogen ist, dann wird, da der Film kaum poliert wird, ein In-Situ-Abrichtvorgang (unten beschrieben) für eine gesteigerte Polierrate eingesetzt. Teile, die identisch sind wie jene, die oben beschrieben wurden, werden unten nicht im Detail beschrieben.
1) In-Situ-Abrichtprozess
Der Poliertisch 46, die Abrichtvorrichtung 54 und der Topring 44 werden jeweils um ihre eigene Achse gedreht, und der Halbleiter-Wafer wird poliert, während das feste Abriebsmittel 46a abgerichtet wird. Zu dieser Zeit liefert die Polierflüssigkeitslieferdüse 50 reines Wasser oder eine alkalische Flüssigkeit auf das feste Abriebsmittel 46a, und der Zerstäuber 52 stößt eine Mischung aus DIW bzw. reinem Wasser und Stickstoffgas auf das feste Abriebsmittel 46a aus. Wenn die Dicke des Siliziumoxidfilms auf dem Nitridfilm gleich oder geringer als beispielsweise 1000 Å wird, stoppt danach die Abrichtvorrichtung 54 das Abrichten des festen Abriebsmittels 46a, und der Halbleiter-Wafer wird kontinuierlich poliert. Zu diesem Zeitpunkt liefert die Polierflüssigkeitslieferdüse 50 eine Polierflüssigkeit, die ein anionisches oberflächenaktives Mittel enthält und keine abrasiven Partikel enthält. Insbesondere wird der Halbleiter-Wafer poliert, während das feste Abriebsmittel 46a abgerichtet wird, und zwar bis zu einem Zeitpunkt direkt bevor der Nitridfilm des Halbleiter-Wafers erreicht ist (bis die restliche Dicke des Siliziumoxidfilms auf dem Nitridfilm ungefähr 1000 Å wird) (In-Situ-Abrichtvorgang). Danach wird das Abrichten des festen Abriebsmittels gestoppt und der Halbleiter-Wafer wird kontinuierlich poliert, bis der Nitridfilm erreicht ist. In dieser Weise wirkt der Nitridfilm als ein Polierstopper, wie oben beschrieben. Daher wird die Polierrate des Nitridfilms verringert, um eine Gleichförmigkeit des Nitridfilms über den Wafer hinweg zu erreichen, und auch um eine Auswaschung zu verhindern. Der Halbleiter-Wafer wird so für genaue ebene Ausführung mit wenigen Kratzern darauf poliert.
2) Wasserpolierprozess
Nach dem Polierprozess werden der Poliertisch 46 und der Topring 44 jeweils um ihre eigenen Achsen gedreht, und der Halbleiter-Wafer wird gegen den Poliertisch 46 zum Wasserpolieren gedrückt. Zu diesem Zeitpunkt liefert die Polierflüssigkeitslieferdüse 50 eine Polierflüssigkeit oder reines Wasser auf das feste Abriebsmittel 46a. Die Druckkraft, die in diesem Prozess auf den Halbleiter-Wafer aufgebracht wird, ist kleiner als die Druckkraft, die im vorhergehenden Polierprozess auf den Wafer aufgebracht wird.
Im obigen Beispiel wird der Halbleiter-Wafer poliert, während eine Polierflüssigkeit, die ein anionisches oberflächenaktives Mittel enthält und keine abrasiven Partikel enthält, auf das feste Abriebsmittel 46a geliefert wird, und der Nitridfilm wirkt als ein Polierstopper. Wenn der Nitridfilm poliert werden muss, dann kann der Halbleiter-Wafer kontinuierlich poliert werden, während eine Polierflüssigkeit, die ein kationisches oberflächenaktives Mittel enthält und keine abrasiven Partikel enthält, auf das feste Abriebsmittel 46a geliefert wird. Das kationische oberflächenaktive Mittel sollte vorzugsweise mindestens eine organische Verbindung aufweisen, und zwar mit irgendeiner Struktur aus aliphatischem Aminsalz, aus aliphatischem quaternären Ammoniumsalz, aus Benzalkonium(chlorid)salz, aus Benzenthoniumchlorid, aus Pyridiniumsalz oder aus Imidazoliniumsalz.
Da die Polierselektivität (das Verhältnis zwischen den Polierraten des Nitridfilms und des Oxidfilms) der Polierflüssigkeit, die das anionische oberflächenaktive Mittel enthält, zu dem Zeitpunkt gesteigert wird, wenn der Nitridfilm und der Oxidfilm gleichzeitig der polierten Oberfläche ausgesetzt werden, ist dies gemäß der vorliegenden Erfindung wirksam, um die Polierflüssigkeit gemäß der vorliegenden Erfindung in der späteren Stufe des Polierprozesses hinzuzufügen. Die Polierflüs sigkeit kann auf die Polierflüssigkeit umgeschaltet werden, die das anionische oberflächenaktive Mittel enthält, und zwar zu der Zeit, wenn der Teil des Nitridfilms beginnt freigelegt zu werden, oder direkt davor. Vor dieser Zeit, während nur der Oxidfilm poliert wird, wird der Halbleiter-Wafer poliert, während eine Polierflüssigkeit, die eine niedrige Konzentration von anionischem oberflächenaktiven Mittel oder reinem Wasser enthält, geliefert wird.
Dann werden der Zeitpunkt des Lieferns der Polierflüssigkeit, die das anionische oberflächenaktive Mittel enthält, und der Zeitpunkt des Lieferns der Polierflüssigkeit, die das kationische oberflächenaktive Mittel enthält, genau unten beschrieben. Der Poliervorgang gemäß der vorliegenden Erfindung, der das feste Abriebsmittel einsetzt, hat bessere Einebnungscharakteristiken als der herkömmliche CMP-Prozess bzw. chemisch-mechanische Polierprozess, und die Anforderungen zur Verbesserung der Einebnungscharakteristiken bei dem STI-Formgebungsprozess und dem Metall-Gate-Formgebungsprozess sind sehr hoch.
5 zeigt eine Polierabfolge, bei der ein Polierprozess mit festem Abriebsmittel auf einen STI-Formgebungsprozess angewandt wird. Der Zweck zum Polieren eines mit STI-Formgebung hergestellten Wafers ist, einen Siliziumoxidfilm 130 zu entfernen, der einen Siliziumnitridfilm 110 bedeckt, um den Siliziumnitridfilm 110 freizulegen (erste und zweite Polierschritte). Gewöhnlicherweise wird der Poliervorgang beendet, wenn der Siliziumnitridfilm freigelegt ist. Jedoch kann der Polierprozess fortgeführt werden, bis der Siliziumnitridfilm 110 zu einer vorbestimmten Filmdicke poliert ist (dritter Polierschritt).
Das zu erreichende Ziel zu dem Zeitpunkt, wenn der zweite Polierschritt beendet ist, ist, eine Auswaschung einer Vertiefung 120 zu unterdrücken, um Unregelmäßigkeiten der restlichen Filmdicke des Siliziumnitridfilms 110 zu minimieren. Wenn der Poliervorgang unter Verwendung von reinem Wasser ausgeführt wird, dann schreitet die Auswaschung des Siliziumoxidfilms 130 in der Vertiefung 120 voran, und der Siliziumnitridfilm 110 wird allmählich poliert, was gesteigerte Unregelmäßigkeiten der restlichen Filmdicke davon zur Folge hat. Um eine solche Auswaschung zu unterdrücken, wird der zweite Polierschritt ausgeführt, während eine Polierflüssigkeit geliefert wird, die ein anionisches oberflächenaktives Mittel enthält, welches zu einer vorbestimmten Konzentration gelöst ist. Wenn eine solche Polierflüssigkeit verwendet wird, dann wird der Siliziumnitridfilm 110 nicht wesentlich poliert, und er dient daher als Stopper zum Stoppen des Polierprozesses. Daher können Unregelmäßigkeiten der restlichen Filmdicke des Siliziumnitridfilms 110 auf ein niedriges Niveau unterdrückt werden. Aus den oben beschriebenen Gründen kann auch eine Auswaschung des Siliziumoxidfilms 130 in der Vertiefung 120 verringert werden.
Wenn die obige Polierflüssigkeit verwendet wird, wird auch die Polierrate des Siliziumoxidfilms 130 verringert. Wenn der Siliziumoxidfilm 130 poliert wird, während eine Polierflüssigkeit, die ein anionisches oberflächenaktives Mittel enthält, welches zu einer vorbestimmten Konzentration gelöst ist, vom Beginn des ersten Polierschrittes geliefert wird, dann wird die Produktivität verringert, da die Polierzeit vergrößert wird. In dem ersten Polierschritt, wobei nur der Siliziumoxidfilm 130 poliert wird (der Siliziumnitridfilm 110 wird nicht poliert), ist es im Grunde genommen unnötig, die Polierflüssigkeit hinzuzufügen, die das anionische oberflächenaktive Mittel enthält. Wenn jedoch das anionische oberflächenaktive Mittel hinzugefügt wird, dann wird, auch wenn das anionische oberflächenaktive Mittel von niedriger Konzentration ist, das anionische oberflächenaktive Mittel in Hohlräumen der nicht flachen Oberfläche (unebenen Oberfläche) des Siliziumoxidfilms 130 abgelagert und schützt die Hohlräume vor dem Polieren, was somit die Einebnungscharakteristiken verbessert. Das anionische oberflächenaktive Mittel ist auch dahingehend wirksam, dass es die Dispersion bzw. Verteilung der abrasiven Partikel verbessert, die zum Polierprozess beitragen. Das anionische oberflächenaktive Mittel einer niedrigen Konzentration senkt nicht wesentlich die Polierrate des Siliziumoxidfilms 130.
Wie oben beschrieben, wird im zweiten Polierschritt die Polierrate verringert, und die Polierzeit wird entsprechend vergrößert. Daher ist es wünschenswert, die Polierzeit im ersten Polierschritt so weit wie möglich zu verkürzen. Folglich ist es im ersten Polierschritt vorzuziehen, die Polierflüssigkeit zu liefern, deren Konzentration des anionischen oberflächenaktiven Mittels so gering wie möglich ist (zumin dest niedriger als die Konzentration, die im zweiten Polierschritt verwendet wird), um den Siliziumoxidfilm 130 mit einer gesteigerten Polierrate zu polieren, und um den Siliziumoxidfilm 130 herunter auf eine Position so nahe wie möglich an dem Siliziumnitridfilm 110 zu polieren. Der ersten Polierschritt wird auf zeitlicher Basis auf den zweiten Polierschritt umgeschaltet oder durch Detektieren einer gegenwärtigen Veränderung des Tischdrehmomentes oder durch Detektieren der restlichen Filmdicke des Siliziumoxidfilms 130. Vom Standpunkt dessen, dass man die restliche Filmdicke des Siliziumoxidfilms 130 auf dem Siliziumnitridfilm 110 so klein wie möglich machen möchte, sollte das von dem ersten Polierschritt zu erreichende Ziel vorzugsweise zumindest eine eingeebnete Oberfläche sein, oder sollte vorzugsweise sein, dass die restliche Filmdicke des Siliziumoxidfilms 130 kleiner als 100 nm oder vorzugsweise 50 nm ist. Der Endpunkt von jedem der Polierschritte wird durch einen Prozess des Detektierens eines Bearbeitungsendpunktes basierend auf einer Veränderung des Drehmomentstroms bzw. Versorgungsstroms eines Tischantriebsmotors für den Poliertisch detektiert, oder basierend auf einem Prozess des Aufbringens von Licht auf den Wafer und des Detektierens der Intensität des reflektierten Lichtes, um eine Veränderung der Filmdicke des Siliziumoxidfilms 130 oder des Siliziumnitridfilms 110 zu lesen, oder basierend auf einem Prozess des Aufbringens von Licht auf den Wafer und des Lesens einer Veränderung der optischen Reflektivität des Materials der gerade polierten Oberfläche, um den Endpunkt zu detektieren, oder basierend auf einer Kombination von diesen.
Wenn der Siliziumnitridfilm 110 auf eine vorbestimmte Filmdicke poliert werden muss, dann kann er durch Hinzugeben eines gewissen kationischen oberflächenaktiven Mittels poliert werden, welches auf eine vorbestimmte Konzentration eingestellt worden ist. Wenn das kationische oberflächenaktive Mittel hinzugefügt wird, können der Siliziumoxidfilm 130 und der Siliziumnitridfilm 110 im Wesentlichen mit der gleichen Polierrate poliert werden, obwohl die Gesamtpolierrate relativ gering ist. Da die Polierrate gering ist, kann der Siliziumnitridfilm 110 poliert werden, während Filmdickenveränderungen davon verringert werden. Da die Polierraten des Siliziumoxidfilms 130 und des Siliziumnitridfilms 110 ungefähr die Gleichen sind, wird verhindert, dass der Siliziumoxidfilm 130 übermäßig stark po liert wird (d. h. Auswaschungen entwickelt). Jedoch kann der Prozess des Polierend eines STI-Wafers, wie oben beschrieben, im zweiten Polierschritt beendet werden. Der dritte Polierschritt ist erforderlich, wenn der chemisch-mechanische Polierprozess bzw. CMP-Prozess beispielsweise auf einen Gate-Formgebungsprozess angewandt wird, wie in 6 gezeigt. Beim Gate-Formgebungsprozess müssen der Siliziumnitridfilm 110 und der Siliziumoxidfilm 130 gleichzeitig poliert werden, weil der Siliziumnitridfilm 110 direkt über dem Gate vollständig entfernt werden muss, um die untere Schicht freizulegen. Daher ist es nötig, den gesamten Polierprozess während der ersten und zweiten Polierschritte bis zum letztendlichen dritten Polierschritt auszuführen.
Die drei Schritte können auf einem einzigen Poliertisch ausgeführt werden oder können auf jeweiligen Tischen ausgeführt werden. Die Polierflüssigkeit kann von jeweiligen Polierflüssigkeitslieferdüsen in den jeweiligen drei Schritten geliefert werden, oder kann von einer einzigen Polierflüssigkeitslieferdüse in den drei Schritten geliefert werden. Wenn beispielsweise das Werkstück zum Zwecke der Formgebung einer STI poliert wird, dann können zuerst die ersten und zweiten Schritte an einem einzigen Poliertisch ausgeführt werden oder können an jeweiligen Tischen ausgeführt werden. Wenn der Polierprozess bis zum dritten Schritt ausgeführt werden muss, dann sollten die zweiten und dritten Schritte vorzugsweise auf jeweiligen Tischen ausgeführt werden, und zwar aus dem Grund, dass unterschiedliche oberflächenaktive Mittel in diesen Schritten verwendet werden. Es dauert eine gewissen Zeit, um das anionische oberflächenaktive Mittel zu entfernen, welches auf der Oberfläche des festen Abriebsmittels nach dem zweiten Schritt zurückbleibt, und dieses mit dem kationischen oberflächenaktiven Mittel zu ersetzen, welches im dritten Polierschritt zu verwenden ist. Um zu verhindern, dass die Produktivität aufgrund der gesteigerten Ersatzzeit verringert wird, ist es wünschenswert, einen Tisch im dritten Schritt zu verwenden, der ein anderer ist als der Tisch, der im zweiten Schritt verwendet wird.
Aus den obigen Gründen ist es vorzuziehen, dass im ersten Polierschritt die Polierrate vergrößert wird (um schneller als zumindest die Polierrate im zweiten Schritt zu sein), und zwar durch die Notwendigkeit der Verkürzung einer Polierzeit.
Die Konzentration des anionischen oberflächenaktiven Mittels, welches in der Polierflüssigkeit enthalten ist, die im ersten Polierschritt verwendet wird, sollte vorzugsweise geringer sein als die Konzentration des anionischen oberflächenaktiven Mittels, welches im zweiten Polierschritt verwendet wird. Die Polierflüssigkeit kann reines Wasser sein. Zum Vergrößern der Polierrate im ersten Polierschritt ist es im Allgemeinen effektiv, den Polierflächendruck höher zu machen, die Relativgeschwindigkeit höher zu machen oder einen Grad der Abrichtung (Aufbereitung) des festen Abriebsmittels höher als im zweiten Polierschritt zu machen. Der Grad des Abrichtens kann durch Vergrößerung der Abrichtzeit, durch Vergrößerung der Druckkraft der Abrichtvorrichtung, durch Aufbringen von Licht mit einer gesteigerten Intensität oder durch Vergrößern der Bestrahlungszeit mit Licht erhöht werden. Jedoch sollte Acht auf die Tatsache gegeben werden, dass abhängig von der Art des festen Abriebsmittels die Polierrate verringert werden kann, wenn die Relativgeschwindigkeit auf einen gewissen Wert oder mehr gesteigert wird. Der Abrichtmechanismus (Aufbereitungsmechanismus) ist nicht auf den veranschaulichten Mechanismus eingeschränkt, sondern kann irgendeines von einer Vielzahl von anderen Mitteln sein.
Gemäß dem Polierprozess unter Verwendung des festen Abriebsmittels werden die abrasiven Polierpartikel, die zum Polieren verwendet werden, von dem festen abrasiven (Kissen) selbst geliefert. Die abrasiven Partikel sind im Allgemeinen von dem festen abrasiven (Kissen) selbst aufgrund einer Last freigesetzt, die im Polierprozess aufgebracht wird, oder durch Gleitreibung, die im Polierprozess verursacht wird. Wenn die Freigabe der abrasiven Partikel schwach bzw. gering ist, dann wird die feste abrasive Oberfläche abgerichet (aufbereitet), um die Freigabe der abrasiven Partikel zu begünstigen. Abrasive Partikel, die so von dem festen abrasiven Mittel bzw. Kissen abgetrennt werden, weisen größere Partikel auf, als jene, die lose in Agglomeraten bzw. Ansammlungen verbunden sind oder fest in Ansammlungen verbunden sind. Diese größeren Partikel sind ein Hauptfaktor bei der Beschädigung der Wafer-Oberfläche. Diese größeren Partikel können effektiv von dem festen abrasiven Mittel durch Ausstoßen eines unter Druck gesetzten Strömungsmittels (Zerstäuber) entfernt werden, welches eine Mischung aus Gas und einer Flüssigkeit aufweist, und zwar auf die Oberfläche des festen Abriebsmit tels während oder nach dem Abrichten. Das Gas, das in dem Zerstäuber verwendet wird, sollte vorzugsweise ein inertes Gas sein, wie beispielsweise ein Stickstoffgas. Die Flüssigkeit, die in dem Zerstäuber verwendet wird, kann gewöhnlicher Weise reines Wasser sein, kann jedoch eine chemische Flüssigkeit sein, die ein anionisches oberflächenaktives Mittel enthält, und zwar zum Zwecke der Verteilung von angesammelten abrasiven Partikeln, die aus abrasiven Partikeln gebildet werden, die lose miteinander verbunden sind. Diese Mittel sollten vorzugsweise in dem ersten Polierschritt verwendet werden, können jedoch auch im zweiten oder dritten Polierschritt verwendet werden. Die Flüssigkeit, die im zweiten Polierschritt verwendet wird, kann ein anionisches oberflächenaktives Mittel aufweisen, welches auf eine vorbestimmte Konzentration eingestellt ist, und die Flüssigkeit, die im dritten Polierschritt verwendet wird, kann ein kationisches oberflächenaktives Mittel aufweisen, welches auf eine vorbestimmte Konzentration eingestellt ist.
Der Halbleiter-Wafer, der so durch das feste Abriebsmittel 46a in dem In-Situ- oder Ex-Situ-Abrichtprozess poliert worden ist, wird zu dem Tisch 48 mit kleinerem Durchmesser bewegt, auf dem der Halbleiter-Wafer einer Buff- bzw. Poliermaschinenreinigung unterworfen wird. Während der Topring 44 und der Poliertisch 48 unabhängig voneinander gedreht werden, wird insbesondere der polierte Halbleiter-Wafer, der vom Topring 44 gehalten wird, gegen ein weiches nicht gewebtes Tuch auf den Poliertisch 48 gedrückt. Zu dieser Zeit wird eine Flüssigkeit frei von abrasiven Partikeln auf das nicht gewebte Tuch geliefert, beispielsweise reines Wasser oder eine alkalische Flüssigkeit, vorzugsweise eine alkalische Flüssigkeit mit einem pH-Wert von 9 oder mehr, oder eine alkalische Flüssigkeit, die TMAH enthält, und zwar von der Reinigungsflüssigkeitslieferdüse 58-2. In dieser Weise können abrasive Partikel, die an der Oberfläche des polierten Halbleiter-Wafers anhaften können, effektiv davon entfernt werden.
Statt der Buff- bzw. Poliertischreinigung oder zusätzlich zu der Poliertischreinigung kann der Halbleiter-Wafer mit DHF durch Reinigungseinheit 24 oder 25 gereinigt werden. Alternativ können abrasive Partikel, die an der Oberfläche des polierten Halbleiter-Wafers angebracht sind, effektiv durch Reinigung der Wafer-Oberfläche mit einer Rollbürste entfernt werden, während gelöste Flusssäure (DHF = diluted hydrofluoric acid) hinzugefügt wird. Da gelöste Flusssäure (DHF) dahingehend wirkt, dass sie den Siliziumoxidfilm 130 auf der Wafer-Oberfläche ätzt, kann sie vollständig die abrasiven Partikel entfernen, die an der Wafer-Oberfläche anhaften, und zwar zusammen mit dem Siliziumoxidfilm 130 darunter. Nach der obigen Poliermaschinenreinigung oder DHF-Reinigung kann die Oberfläche des Halbleiter-Wafers beispielsweise durch ein stiftförmiges Schwammglied gereinigt werden. Weiterhin kann ein Endbearbeitungspoliervorgang des Halbleiter-Wafers ausgeführt werden, nachdem der Halbleiter-Wafer durch das feste Abriebsmittel 46a poliert worden ist. Die Polierendbearbeitung des Halbleiter-Wafers kann auf dem Poliertisch 46 oder auf dem Poliertisch 48 ausgeführt werden. In jedem Fall wird die Polierendbearbeitung des Halbleiter-Wafers unter Verwendung einer Polierflüssigkeit ausgeführt, die abrasive Partikel enthält, und nach der Polierendbearbeitung werden der obige Wasserpolierprozess und der Reinigungsprozess (Buff- bzw. Poliervorrichtungsreinigung oder DHF-Reinigung) ausgeführt.
Die 7A und 7B sind Ansichten, die eine weitere Poliervorrichtung zeigen, wobei 7A eine Ansicht eines Poliertisches der Poliervorrichtung ist, und wobei 7B eine Querschnittsansicht der Poliervorrichtung ist.
Wie in den 7A und 7B gezeigt, hat die Poliervorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel einen optischen Sensor 230, der in dem Poliertisch 46 angeordnet ist. Wie in 7B gezeigt, weist der optische Sensor 230 ein Licht emittierendes Element und ein Licht detektierendes Element auf. Das Licht emittierende Element liefert Licht auf die gerade polierte Oberfläche des Halbleiter-Wafers und das Licht detektierende Element detektiert Licht, welches von der gerade polierten Oberfläche reflektiert wird. Das Licht, welches von dem Licht emittierenden Element ausgesendet wird, weist entweder einen Laserstrahl oder einen LED-Lichtstrahl auf. Wenn der Siliziumoxidfilm oder der Siliziumnitridfilm auf eine vorbestimmte Filmdicke poliert sind, läuft ein Teil des Lichtes, welches von dem Licht emittierenden Element auf die gerade polierte Oberfläche des Halbleiter-Wafers ausgebracht wurde, durch den Film und wird von einem Film unter dem Film reflektiert, der gerade poliert wird. Daher gibt es zwei Arten von Licht, die von dem Halbleiter-Wafer reflektiert werden, d. h. Licht, welches von dem Film unter dem gerade polierten Film reflektiert wird, und das Licht, welches von der Oberfläche des gerade polierten Films reflektiert wird. Das Licht detektierende Element detektiert die zwei Arten von reflektiertem Licht und gibt ein Signal an eine Steuervorrichtung 232 aus. Die Steuervorrichtung 232 verarbeitet das gelieferte Signal, um genau die Filmdicke des restlichen Siliziumoxidfilms oder Siliziumnitridfilms zu detektieren.
Eine Polierflüssigkeitsliefervorrichtung und eine Poliervorrichtung mit einer solchen Polierflüssigkeitsliefervorrichtung werden unten beschrieben.
8 ist eine Ansicht, die eine Konzentrationseinstelleinrichtung 160 zeigt, die außerhalb einer chemisch-mechanischen Poliervorrichtung angeordnet ist.
Die Polierflüssigkeitsliefervorrichtung hat einen Rohflüssigkeitsbehälter 161, der ein oberflächenaktives Mittel enthält, das eine vorbestimmte Konzentration hat. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das oberflächenaktive Mittel zur Anwendung gelöst. Das oberflächenaktive Mittel wird nahe der Poliervorrichtung oder in dieser gelöst, sodass der Rohflüssigkeitsbehälter 161 von kleiner Größe sein kann. Der Rohflüssigkeitsbehälter 161 liefert die Rohflüssigkeit zu den Konzentrationseinstellbehältern 164 bzw. 166 durch Pumpen 162, 163 mit einer Flussrateneinstellfunktion. Die Konzentrationseinstellbehälter 164, 166 werden mit reinem Wasser mit Flussraten beliefert, die jeweils durch Flussratensteuervorrichtungen 168, 169 eingestellt werden, um jeweilige vorbestimmte Konzentrationen des oberflächenaktiven Mittels zu erreichen. Wenn beispielsweise ein anionisches oberflächenaktives Mittel, welches eine sehr geringe Konzentration hat, im ersten Polierschritt verwendet wird, und ein anionisches oberflächenaktives Mittel, welches eine zweite Konzentration hat, die höher als im ersten Polierschritt ist, im zweiten Polierschritt verwendet wird, dann können zwei oberflächenaktive Mittel mit unterschiedlichen Konzentrationen aus der Rohflüssigkeit vorbereitet werden, die von dem gemeinsamen Rohflüssigkeitsbehälter 161 geliefert wird, wie beim vorliegenden Ausführungsbeispiel. Die oberflächenaktiven Mittel, die so vorbereitet wurden, werden durch jeweilige Leitungen 1, 2 zur chemisch-mechanischen Poliervorrichtung bzw. CMP-Vorrichtung geliefert. Jedoch können die oberflächenaktiven Mittel zur chemisch-mechanischen Poliervorrichtung durch eine einzige Versorgungsleitung mit einem Auswahlventil geliefert werden.
9 ist eine Ansicht, die eine Konzentrationseinstelleinrichtung 160 zeigt, die in einer chemisch-mechanischen Poliervorrichtung angeordnet ist. In 9 ist ein Konzentrationseinstellmechanismus für das oberflächenaktive Mittel in der chemisch-mechanischen Poliervorrichtung angeordnet. Der Konzentrationseinstellmechanismus für das oberflächenaktive Mittel, der in 9 gezeigt ist, ist identisch mit jenem, der in 8 gezeigt ist, und wird unten nicht im Detail beschrieben.
10 ist eine Ansicht, die eine Konzentrationseinstelleinrichtung 180 zeigt, die außerhalb einer chemisch-mechanischen Poliervorrichtung angeordnet ist. Wie in 10 gezeigt, ist ein Rohflüssigkeitsbehälter 181 mit einem Mischrohr 193 durch eine Pumpe 182 verbunden, um eine Rohflüssigkeit aus dem Rohflüssigkeitsbehälter 181 zu ziehen, wobei weiter ein Rohflüssigkeitspufferbehälter 183, ein Zirkulationsleitungsventil 184, ein Auslassventil 185 und eine Pumpe 186 mit einer Auslassflussrateneinstellfunktion vorgesehen sind. Eine Reinwasserversorgungsleitung hat eine Reinwasserversorgungsquelle 187, ein Ventil 188, einen Reinwasserpufferbehälter 189, ein Zirkulationsleitungsventil 190, ein Auslassventil 191 und eine Pumpe 192 mit einer Auslassflussrateneinstellfunktion und ist mit dem Mischrohr 193 verbunden. Der Rohflüssigkeitspufferbehälter 183 und der Reinwasserpufferbehälter 189 können eine Flussrate und einen Druck der Flüssigkeit in dem Mischrohr 193 konstant halten, um ein oberflächenaktives Mittel auf eine erwünschte Konzentration einzustellen, auch wenn sich der Druck in dem Rohflüssigkeitsbehälter verändert und der Druck in der Reinwasserversorgungsquelle 187 hoch ist.
11 ist eine Ansicht, die eine Konzentrationseinstelleinrichtung zeigt, die in einer chemisch-mechanischen Poliervorrichtung angeordnet ist. Die in 11 gezeigte Konzentrationseinstelleinrichtung ist identisch mit der in 10 gezeigten Konzentrationseinstelleinrichtung und wird unten nicht im Detail besprochen.
12 ist eine Ansicht, die ein Beispiel einer Anordnung einer Rohflüssigkeitslösung bzw. -quelle 181 und einer Reinwasserversorgungsquelle 187 zeigt, die außerhalb einer chemisch-mechanischen Poliervorrichtung angeordnet ist, und andere Einrichtungen, die innerhalb der chemisch-mechanischen Poliervorrichtung angeordnet sind. Andere strukturelle Details, die in 12 gezeigt sind, sind mit jenen identisch, die in den 10 und 11 gezeigt sind.
Wenn zwei chemische Flüssigkeiten, beispielsweise ein anionisches oberflächenaktives Mittel und ein kationisches oberflächenaktives Mittel, verwendet werden, dann ist eine Vielzahl von Polierflüssigkeitskonzentrationseinstellmechanismen vorgesehen. Jedoch kann eine Reinwasserversorgungsquelle zum Liefern eines Lösungsmittels gemeinsam von den Polierflüssigkeitskonzentrationseinstellmechanismen verwendet werden.
Obwohl gewisse Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung oben beschrieben worden sind, ist die vorliegenden Erfindung nicht auf die obigen Ausführungsbeispiele eingeschränkt, sondern kann darauf reduziert werden, in verschiedenen unterschiedlichen Formen innerhalb des Umfangs ihres technischen Konzeptes praktisch ausgeführt zu werden.
Wie oben beschrieben, wird gemäß der vorliegenden Erfindung der Poliervorgang eines Werkstückes ausgeführt, während die Polierflüssigkeit, die ein anionisches oberflächenaktives Mittel enthält und keine abrasiven Partikel enthält, auf das feste Abriebsmittel geliefert wird, wodurch gestattet wird, dass beispielsweise ein Nitridfilm als ein Polierstopper wirkt. Entsprechend kann das Polierverfahren der vorliegenden Erfindung die Polierrate eines Nitridfilmes verringern, um eine Gleichförmigkeit des Nitridfilms über den Wafer hinweg zu erhalten, und es kann eine Auswaschung unterdrücken, wodurch somit ein Poliervorgang mit guter flacher Ausbildung mit weniger Kratzern ermöglicht wird.
Industrielle Anwendbarkeit
Die vorliegende Erfindung ist vorzugsweise auf ein Polierverfahren und eine Poliervorrichtung zum Polieren eines Werkstückes, wie beispielsweise eines Halbleiter-Wafers, unter Verwendung eines festen Abriebsmittels anwendbar

Claims

Polierverfahren zum Polieren eines Werkstücks mit einem Silizium-Nitrid-Film und einem Silizium-Oxid-Film, der auf dem Silizium-Nitrid-Film ausgebildet ist, durch Drücken des Werkstücks gegen ein fixiertes abrasiv wirkendes Material und bringen des Werksstücks in Gleitkontakt mit dem fixierten abrasiv wirkenden Material, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: einen ersten Schritt zum Polieren des Silizium-Oxid-Films, während eine Polierflüssigkeit geliefert wird, die eine anionische oberflächenaktive Agens enthält und keine abrasiv wirkenden Partikel enthält; und einen zweiten Schritt des Polierens des Silizium-Nitrid-Films, und eines verbleibenden Teils des Silizium-Oxid-Films, während eine Polierflüssigkeit geliefert wird, die eine kationische oberflächenaktive Agens enthält und die keine abrasiven Partikel enthält.
Polierverfahren zum Polieren eines Werkstücks mit einem Silizium-Nitrid-Film und einem Silizium-Oxid-Film, der auf dem Silizium-Nitrid-Film ausgebildet ist, durch Drücken des Werkstücks gegen eine Polieroberfläche und Bringen des Werksstücks in Gleitkontakt mit der Polieroberfläche, wobei das Verfahren Folgendes aufweist: einen ersten Schritt zum Polieren des Silizium-Oxid-Films während eine Polierflüssigkeit geliefert wird, die eine anionische oberflächenaktive Agens enthält; und einen zweiten Schritt des Polierens des Silizium-Nitrid-Films und eines verbleibenden Teils des Silizium-Oxid-Films, während eine Polierflüssigkeit geliefert wird, die eine kationische oberflächenaktive Agens enthält.
Polierverfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die kationische oberflächenaktive Agens wenigstens eine organische Verbindung enthält, mit irgendeiner Struktur eines aliphatischen Aminsalzes, aliphatischen quaternärem Ammoniumsalz, Benzalkonium-Salz, Benzethonium-Chlorid, Pyridinium-Salz oder Imidazolium-Salz.
Polierverfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die anionische oberflächenaktive Agens eine organische Verbindung enthält mit einer hydrophilen Gruppe ausgewählt aus COO^– und SO₃ ^–.