JP2001274127A - Method of manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method of manufacturing semiconductor device

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JP2001274127A
JP2001274127A JP2000085596A JP2000085596A JP2001274127A JP 2001274127 A JP2001274127 A JP 2001274127A JP 2000085596 A JP2000085596 A JP 2000085596A JP 2000085596 A JP2000085596 A JP 2000085596A JP 2001274127 A JP2001274127 A JP 2001274127A
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JP
Japan
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polished
layer
polishing
pattern
patterns
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Application number
JP2000085596A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshiaki Komuro
善昭 小室
Keiji Shinohara
啓二 篠原
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a semiconductor device which has a planarizing step, capable of achieving a global planarization. SOLUTION: A layer 3 to be polished is formed on a substrate 1 in the form of covering protrudent patterns 2a, 2b, 2c, 2d. The layer 3 is etched off to form a plurality of perforated patterns 5c, 5d on portions C, D which have areas broader than other portions of step tops of the layer 3, where the patterns 5c, 5d are formed such that the polishing quantity distribution in the substrate 1 plane is set uniform. Then the planarizing polishing is made, starting from the surface of the layer 3, to advance the polishing at an equal polishing rate in the substrate 1 plane.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の製造方
法に関し、特には凸パターンが形成された基板の表面を
平坦化する工程を有する半導体装置の製造方法に関す
る。
The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method of manufacturing a semiconductor device having a step of flattening a surface of a substrate on which a convex pattern is formed.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年のULSI等に見られるような半導
体装置の高集積化及び高機能化の進展に伴い、ゲート電
極や素子分離領域の微細化、及びこれらの配置間隔の縮
小化に対する要求がますます厳しくなっている。微細化
についてはリソグラフィー工程における露光技術に依る
ところが大きいが、微細化にともなう露光波長の短波長
化によって、露光の際の焦点深度はすます狭くなってく
る。そこで、半導体装置の製造工程には、化学的機械研
磨(Chemical Mechanical Polishing 、以下CMPと記
す)法と呼ばれる平坦化研磨技術が導入されている。
2. Description of the Related Art In recent years, with the progress of high integration and high functionality of semiconductor devices as seen in ULSIs and the like, there is a demand for miniaturization of gate electrodes and element isolation regions and reduction of the interval between these devices. It's getting tougher. Although miniaturization largely depends on the exposure technique in the lithography process, the depth of focus at the time of exposure is becoming increasingly narrower due to the shortening of the exposure wavelength accompanying the miniaturization. Therefore, a flattening polishing technique called a chemical mechanical polishing (hereinafter, referred to as CMP) method has been introduced into a manufacturing process of a semiconductor device.

【0003】ところが、この平坦化研磨には、研磨量の
多い部分においては研磨が進み難く、研磨量の少ない部
分においては研磨が進み易いといった性質が有る。この
ため、例えば図4(1)に示すように、基板1表面の凸
パターン2a,2b,2c,2dを覆う被研磨層3を研
磨する場合、被研磨層3における各段差上部の面積が小
さいA部と比較して、段差上部の面積が大きいB部やC
部及びD部では研磨が進み難く、この結果として研磨表
面にはグローバルな段差が残されることになる。
However, the flattening polishing has a property that polishing is difficult to progress in a portion having a large polishing amount, and polishing is easy to progress in a portion having a small polishing amount. For this reason, as shown in FIG. 4A, for example, when the polishing target layer 3 covering the convex patterns 2a, 2b, 2c, and 2d on the surface of the substrate 1 is polished, the area above each step in the polishing target layer 3 is small. Part B or C where the area above the step is larger than that of Part A
Polishing hardly proceeds in the portion and the D portion, and as a result, a global step is left on the polished surface.

【0004】そこで、図4(2)に示すように、平坦化
研磨を行う前工程として、被研磨層3をパターンエッチ
ングすることによって、被研磨層3における段差上部の
面積が広いB部やC部及びD部に各凸パターン2b〜2
dに対して反転させた抜きパターン4b,4c,4dを
形成する反転パターン抜き工程を行っている。これによ
って、B部やC部及びD部における被研磨層3の研磨量
を削減している。
Therefore, as shown in FIG. 4 (2), as a pre-process for flattening and polishing, the layer 3 to be polished is subjected to pattern etching to form a portion B or C having a large area above the step in the layer 3 to be polished. Each of the convex patterns 2b to 2
An inversion pattern removal step of forming the removal patterns 4b, 4c, and 4d inverted with respect to d is performed. This reduces the amount of polishing of the polished layer 3 in the B portion, the C portion, and the D portion.

【0005】この反転パターン抜き工程では、各部にお
ける下地パターン2b〜2cの反転パターンの露光を行
うリソグラフィーによってレジストパターンを形成し、
このレジストパターンをマスクに用いて被研磨層3をエ
ッチングしている。この際、各部の抜きパターン4b,
4c,4dは、それぞれに配置された各凸パターン2
b,2c,2dよりも一定量だけ小さくする場合や大き
くする場合が有る。ここでは、抜きパターン4b,4
c,4dを凸パターン2b,2c,2dよりも小さくし
た場合を図示した。また、例えばD部のように下地パタ
ーン2dの配置状態が密であることによって被研磨層3
の段差上部の面積が広くなるような部分では、これらの
下地パターン2dを一つの大きなパターンとして抜きパ
ターン4dを形成している。さらに、A部のような段差
上部の面積が狭い部分の被研磨層がエッチングされるこ
とのないように、抜きパターンを形成するべき被研磨層
3部分の最小面積または最小線幅を決めておき、この部
分がレジストパターンで覆われた状態にしておく。
In the inversion pattern removing step, a resist pattern is formed by lithography for exposing the inversion patterns of the underlying patterns 2b to 2c in each part.
The polished layer 3 is etched using this resist pattern as a mask. At this time, the punching pattern 4b of each part,
4c and 4d are the respective convex patterns 2 arranged on each of them.
In some cases, the distance may be smaller or larger than b, 2c, or 2d by a fixed amount. Here, the cut patterns 4b, 4
The case where c and 4d are smaller than the convex patterns 2b, 2c and 2d is shown. In addition, for example, the arrangement state of the underlying pattern 2d is dense as shown in part D, so that the
In a portion where the area above the step becomes large, the base pattern 2d is formed as one large pattern to form the cutout pattern 4d. Further, the minimum area or the minimum line width of the portion of the layer to be polished 3 where the punched pattern is to be formed is determined so that the portion of the layer to be polished such as the portion A where the area above the step is small is not etched. This part is kept covered with the resist pattern.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような平
坦化研磨を行う半導体装置の製造方法には、次のような
課題があった。すなわち、下地パターンに対して反転さ
せた抜きパターンを被研磨層に形成する場合、図5の平
面図に示すように、非研磨面における各段差上部には、
その面積に対応する一つの大きな抜きパターン4c,4
dが形成されることになる。このため、段差上部の面積
が大きいC部やD部には、B部と比較して面積の大きな
抜きパターン4c,4dが形成され、研磨量が減りすぎ
てしまうことになる。
However, the method of manufacturing a semiconductor device which performs such planarization polishing has the following problems. That is, when forming a punched pattern inverted with respect to the base pattern on the layer to be polished, as shown in the plan view of FIG.
One large blanking pattern 4c, 4 corresponding to the area
d will be formed. For this reason, the cutout patterns 4c and 4d having a larger area than the part B are formed in the part C and the part D where the area above the step is large, and the polishing amount is excessively reduced.

【0007】この結果、図6に示すように、C部やD部
における研磨面がA部やB部と比較して低くなり、被研
磨層3の研磨面に段差Hが形成されるため、精度の高い
グローバルな平坦化を行うことができないといった問題
が生じている。
As a result, as shown in FIG. 6, the polished surface at the portion C or D becomes lower than the portion A or B, and a step H is formed on the polished surface of the layer 3 to be polished. There is a problem in that global flattening with high accuracy cannot be performed.

【0008】また、図7に示すように、凸パターン2a
〜2dを覆う被研磨層3をその表面側から平坦化研磨す
るに際し、被研磨層3下の凸パターン2a〜2dまで研
磨を行う場合、研磨の途中で被研磨層3とは異なる材質
の凸パターン2a〜2dが研磨面に現れることになる。
ここで通常、被研磨層3の下地(つまりここでは凸パタ
ーン2a〜2d)は、被研磨層3よりも研磨速度の遅い
材質からなる。このため、C部やD部のように凸パター
ン2c,2dの露出面積の割合が大きな部分は、A部や
B部と比較して研磨速度が遅くなる。
Further, as shown in FIG.
When the polishing is performed up to the convex patterns 2a to 2d under the polished layer 3 when the polished layer 3 covering the to-be-polished layer 3 is flattened and polished from the surface side, a convex material different from the polished layer 3 during the polishing is used. The patterns 2a to 2d will appear on the polished surface.
Here, the base of the polishing target layer 3 (that is, the convex patterns 2a to 2d in this case) is usually made of a material having a lower polishing rate than the polishing target layer 3. Therefore, the polishing rate of a portion where the ratio of the exposed area of the convex patterns 2c and 2d is large, such as the portion C and the portion D, is lower than that of the portion A or the portion B.

【0009】したがって、この場合、例え被研磨層3を
表面平坦に研磨できたとしても、凸パターン2a〜2d
に研磨が及ぶことによってC部やD部における研磨面が
A部やB部と比較して高くなり、グローバルな平坦化を
行うことが難しくなる。
Therefore, in this case, even if the polished layer 3 can be polished to have a flat surface, the convex patterns 2a to 2d
Polished, the polished surface in the C portion and the D portion becomes higher than the A portion and the B portion, and it becomes difficult to perform global planarization.

【0010】そこで本発明は、研磨面のグローバルな平
坦化を達成することが可能な半導体装置の製造方法を提
供することを目的とする。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device capable of achieving global flattening of a polished surface.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るための本発明の半導体装置の製造方法は、基板表面の
凸パターンを覆う状態で当該基板上に被研磨層を形成
し、次いで、被研磨層の段差上部のうち他の部分よりも
面積の広い各部分に対して、当該被研磨層をエッチング
除去してなる抜きパターンを当該各部分毎に複数形成し
た後、被研磨層の表面側から平坦化研磨を行うことを特
徴としている。
In order to achieve the above object, a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention comprises forming a layer to be polished on a substrate while covering the convex pattern on the surface of the substrate. After forming a plurality of punched patterns formed by etching and removing the polished layer for each portion having a larger area than the other portions in the upper portion of the step of the polished layer, the surface of the polished layer is formed. It is characterized in that flattening polishing is performed from the side.

【0012】ここで、抜きパターンを形成する工程で
は、基板面内における研磨量分布が均等になるように当
該抜きパターンを形成することとする。
Here, in the step of forming the cut pattern, the cut pattern is formed so that the polishing amount distribution in the substrate surface becomes uniform.

【0013】このような工程を行う半導体装置の製造方
法では、被研磨層の段差上部の面積が大きい各部分に対
して、複数の抜きパターンが配置されることから、被研
磨層の一部分に大面積の抜きパターンが形成されること
が防止され、抜きパターンの形成部分が分割、分散され
ることになる。したがって、被研磨層の段差上部が基板
面上により均等に配置されることになり、被研磨層の研
磨量の基板面内におけるばらつきが抑えられる。
In the method of manufacturing a semiconductor device in which such a step is performed, a plurality of cutout patterns are arranged for each portion having a large area above the step of the layer to be polished. The formation of the cut pattern having the area is prevented, and the formed portion of the cut pattern is divided and dispersed. Therefore, the upper portion of the step of the layer to be polished is more evenly arranged on the substrate surface, and the variation in the polishing amount of the layer to be polished in the substrate surface is suppressed.

【0014】ここで、抜きパターンを形成する工程で
は、基板面内における研磨量分布が均等になるように抜
きパターンが形成されるため、次の平坦化研磨を行う工
程においては、研磨速度が基板面内で均一化される。
Here, in the step of forming the blanking pattern, the blanking pattern is formed so that the distribution of the polishing amount in the substrate surface becomes uniform. It is uniformed in the plane.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明を適用した半導体装
置の製造方法についての実施の形態を図面に基づいて詳
細に説明する。尚、従来の技術で図面を用いて説明した
部材と同様の部材には同一の符号を付してあることとす
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The same members as those described in the related art with reference to the drawings are denoted by the same reference numerals.

【0016】(第1実施形態)図1は、第1実施形態の
製造方法を説明するための断面工程図であり、図2は第
1実施形態の製造方法を説明するための平面図であり、
以下にこれらの図を用いて本発明の第1実施形態を説明
する。
(First Embodiment) FIG. 1 is a sectional process view for explaining the manufacturing method of the first embodiment, and FIG. 2 is a plan view for explaining the manufacturing method of the first embodiment. ,
Hereinafter, the first embodiment of the present invention will be described with reference to these drawings.

【0017】先ず、図1(1)に示すように、基板1の
表面側には、複数の凸パターン2a〜2dが形成されて
いる。これらの凸パターン2a〜2dは、例えば基板1
上に設けられた材料層をパターニングしてなるものや、
基板1の表面層をパターニングすることによって形成さ
れたパターンであることとし、ここでは同一高さを有し
ていることとする。
First, as shown in FIG. 1A, a plurality of convex patterns 2a to 2d are formed on the front side of the substrate 1. These convex patterns 2a to 2d are formed, for example, on the substrate 1
What is obtained by patterning the material layer provided above,
The pattern is a pattern formed by patterning the surface layer of the substrate 1 and has the same height here.

【0018】基板1上のA部には、平面視的に小面積の
凸パターン2aが所定間隔で設けられている。また、基
板1上のB部には、A部よりも大面積の凸パターン2b
が設けられている。そして、基板1上のC部には、B部
よりもさらに大面積の凸パターン2cが設けられてい
る。さらに、基板1上のD部には、A部の凸パターン2
aと同程度の面積の凸パターン2dがA部よりも密に設
けられている。
At a portion A on the substrate 1, convex patterns 2a having a small area in plan view are provided at predetermined intervals. Further, the B pattern on the substrate 1 has a convex pattern 2b having a larger area than the A pattern.
Is provided. Further, a convex pattern 2c having a larger area than that of the part B is provided in the part C on the substrate 1. Further, in the D portion on the substrate 1, the convex pattern 2 of the A portion is provided.
The convex pattern 2d having the same area as the area a is provided more densely than the area A.

【0019】そして、これらの凸パターン2a〜2d間
を埋め込む状態で、これらの凸パターン2a〜2dの高
さよりも膜厚の厚い被研磨層3が、基板1上に形成され
ている。
Then, a polished layer 3 having a thickness greater than the height of the convex patterns 2a to 2d is formed on the substrate 1 in a state where the spaces between the convex patterns 2a to 2d are buried.

【0020】この被研磨層3の表面は、下地の形状に追
従した段差hが形成される。このため、A部には、被研
磨層3の段差上部(以下、単に段差上部と記す)が、各
凸パターン2aにそれぞれ対応した状態で独立して配置
される。また、B部には、段差上部が凸パターン2bに
対応して配置される。このB部における段差上部は、A
部における各段差上部よりも広い面積になっている。そ
して、C部には、段差上部が凸パターン2cに対応して
配置される。このC部における段差上部は、B部におけ
る段差上部よりも広い面積になっている。さらに、D部
には、各パターン2d上に連なって、一体化した段差上
部が配置される。このD部における段差上部は、C部に
おける段差上部と同程度の面積になっていることとす
る。
On the surface of the layer 3 to be polished, a step h follows the shape of the base. For this reason, the upper portion of the step of the layer 3 to be polished (hereinafter simply referred to as the upper portion of the step) is independently arranged in the portion A in a state corresponding to each of the convex patterns 2a. In the part B, the upper part of the step is arranged corresponding to the convex pattern 2b. The upper part of the step in this part B is A
The area is wider than the upper part of each step in the portion. In the portion C, the upper part of the step is arranged corresponding to the convex pattern 2c. The upper part of the step in the part C has a larger area than the upper part of the step in the part B. Further, in the portion D, an integrated step upper portion is arranged so as to be continuous on each pattern 2d. It is assumed that the upper part of the step in the part D has approximately the same area as the upper part of the step in the part C.

【0021】次に、この被研磨層3の表面を平坦化すべ
く、被研磨層3をその表面側から平坦化研磨するに先立
ち、図1(2)に示すように、被研磨層3に抜きパター
ン5b,5c,5dを形成する。これらの抜きパターン
5b,5c,5dは、リソグラフィー技術を用いて形成
したレジストパターンをマスクに用いて被研磨層3をエ
ッチングすることによって、被研磨層3の段差hと同程
度の深さに形成されることとする。
Next, in order to flatten the surface of the layer 3 to be polished, prior to flattening and polishing the layer 3 to be polished from its surface side, as shown in FIG. The patterns 5b, 5c, 5d are formed. These removal patterns 5b, 5c and 5d are formed to a depth approximately equal to the step h of the polished layer 3 by etching the polished layer 3 using a resist pattern formed by lithography as a mask. Shall be done.

【0022】このエッチングの際には、各段差上部の面
積や線幅(以下、代表して面積と記す)に基づいて、抜
きパターンを形成する段差上部の最小面積を決める。そ
して、この最小面積の段差上部を有する部分(ここでは
B部)に1個の抜きパターン5bが形成され、このB部
よりも各段差上部の面積がさらに小さい部分(ここでは
A部)には抜きパターンが形成されることのないよう
に、レジストパターンで覆うこととする。
At the time of this etching, the minimum area of the upper portion of the step where the blank pattern is to be formed is determined based on the area and the line width of the upper portion of each step (hereinafter, typically referred to as area). Then, one punched pattern 5b is formed in a portion having a step upper portion having the minimum area (here, portion B), and in a portion (here, portion A) in which the area of each step upper portion is smaller than the portion B, Cover with a resist pattern so that a blank pattern is not formed.

【0023】さらに、図2の平面図にも示したように、
B部よりも段差上部の面積の大きいC部及びD部には、
それぞれ複数の抜きパターン5c,5dを形成すること
とする。
Further, as shown in the plan view of FIG.
In the C part and the D part where the area of the step upper part is larger than the B part,
A plurality of blanking patterns 5c and 5d are respectively formed.

【0024】ここで、これらの各抜きパターン5b,5
c,5dの大きさ、配置状態、及びC部及びD部におけ
るこれらの抜きパターン5b,5c,5dが占める割合
は、各部における被研磨層3の実研磨量に基づいて次の
ように設定されることとする。ただしここでは、実研磨
量の算出を簡単にするために、各凸パターン2a〜2d
が線状である場合を例にとることとする。
Here, each of these cut patterns 5b, 5
The sizes of c and 5d, the arrangement state thereof, and the ratio of these cut patterns 5b, 5c and 5d in the C and D portions are set as follows based on the actual polishing amount of the polished layer 3 in each portion. Shall decide. However, here, in order to simplify the calculation of the actual polishing amount, each of the convex patterns 2a to 2d
Is a linear example.

【0025】抜きパターンが形成されない部分(A
部)の実研磨量Vaは、 Va=h×b ただし、bはA部における段差上部の面積率(%)であ
る。 抜きパターンが1個形成される部分(B部)の実研磨
量Vbは、 Vb=h×e×(c−d)/c ただし、cはB部における段差上部の幅であり、dは抜
きパターン5bの幅であり、eはB部における段差上部
の面積率(%)である。 抜きパターンが複数形成される部分(C部及びD部)
の実研磨量Vc,Vdは、例えばC部を例に採った場
合、 Vc≒h×i×g/(d+g) ただし、dは抜きパターン5cの幅であり、gはC部に
おける抜きパターン5c間の間隔であり、iはC部にお
ける段差上部の面積率(%)である。
The portion where no punching pattern is formed (A
Va) = h × b where b is the area ratio (%) of the upper part of the step in part A. The actual polishing amount Vb of the portion where one punched pattern is formed (portion B) is as follows: Vb = h × e × (cd) / c where c is the width of the upper part of the step in the portion B, and d is the punching amount. It is the width of the pattern 5b, and e is the area ratio (%) of the upper part of the step in the B portion. Part where a plurality of punching patterns are formed (C part and D part)
The actual polishing amounts Vc and Vd are, for example, when the portion C is taken as an example. Vc ≒ h × i × g / (d + g) where d is the width of the cut pattern 5c and g is the cut pattern 5c in the C portion. And i is the area ratio (%) of the upper part of the step in the portion C.

【0026】これらの式から、各実研磨量Va,Vb,
Vc及びVdの値の差が最も小さくなるようなd及びg
を求め、これに応じた幅dの抜きパターン5b,5c,
5dを、B部、C部及びD部に形成する。特に、C部及
びD部には、複数の抜きパターン5c,5dを均等な間
隔gで形成することとする。
From these equations, the actual polishing amounts Va, Vb,
D and g that minimize the difference between the values of Vc and Vd
Are obtained, and the cutout patterns 5b, 5c,
5d is formed in the B portion, the C portion, and the D portion. In particular, a plurality of cutout patterns 5c and 5d are formed at equal intervals g in the C portion and the D portion.

【0027】以上の後、図1(3)に示すように、CM
P法によって、被研磨層3をその表面側から研磨し、被
研磨層3の表面を平坦化する。
After the above, as shown in FIG.
The polished layer 3 is polished from the surface side by the P method, and the surface of the polished layer 3 is flattened.

【0028】以上の製造方法によれば、被研磨層3の段
差上部の面積が大きいB部、C部、C部に各抜きパター
ン5a〜5dが配置され、特にB部と比較して段差上部
の面積が大きいC部及びD部には、独立した複数の抜き
パターン5c,5dがそれぞれ配置されることになるた
め、被研磨層3の一部分に大面積の抜きパターンが形成
されることが防止され、抜きパターン5b〜5dの形成
部分が基板1面上において分散されることになる。した
がって、抜きパターン形成後には、基板1面内における
被研磨層3の段差上部(すなわち研磨面)の配置状態が
均一化され、被研磨層3の研磨量の基板1面内における
ばらつきが抑えられる。
According to the above-described manufacturing method, the cutout patterns 5a to 5d are arranged in the portions B, C, and C where the area above the step of the layer 3 to be polished is large. Since the plurality of independent punching patterns 5c and 5d are respectively arranged in the C portion and the D portion where the area of the polishing target is large, it is prevented that a large area punching pattern is formed in a part of the layer 3 to be polished. Thus, the portions where the punched patterns 5b to 5d are formed are dispersed on the substrate 1 surface. Therefore, after the formation of the punched pattern, the arrangement of the stepped portion (that is, the polished surface) of the layer 3 to be polished in the surface of the substrate 1 is made uniform, and the variation in the polishing amount of the layer 3 to be polished in the surface of the substrate 1 is suppressed. .

【0029】また、特に、A部〜D部において、実研磨
量が均一になるように、抜きパターン5b〜5dが配置
されるため、基板1面内における研磨速度の均一化が図
られる。したがって、図1(3)に示したように、グロ
ーバル段差H1が小さく抑えられた平坦化表面を得るこ
とが可能になる。この結果、この被研磨層3に対するそ
の後の微細加工精度を向上させることができる。
In particular, in the portions A to D, the cutout patterns 5b to 5d are arranged so that the actual polishing amount becomes uniform, so that the polishing rate in the surface of the substrate 1 can be made uniform. Therefore, as shown in FIG. 1C, it is possible to obtain a flattened surface in which the global step H1 is suppressed to be small. As a result, it is possible to improve the precision of the subsequent fine processing on the polished layer 3.

【0030】(第2実施形態)この実施形態において
は、第1実施形態で説明した製造方法と同様に被研磨層
の表面側から研磨を行う場合、被研磨層の下地にまで研
磨が及ぶ場合を説明する。
(Second Embodiment) In this embodiment, when polishing is performed from the surface side of the layer to be polished in the same manner as in the manufacturing method described in the first embodiment, the polishing extends to the base of the layer to be polished. Will be described.

【0031】先ず、第1実施形態において図1(1)を
用いて説明したと同様に、基板1上の凸パターン2a〜
2dを覆う状態で被研磨層3を覆う。凸パターン2a〜
2d及び被研磨層3は、第1実施形態と同様であること
とする。ただし、凸パターン2a〜2dと被研磨層3と
は異なる材質であることとする。
First, similarly to the first embodiment described with reference to FIG.
The polished layer 3 is covered while covering 2d. Convex pattern 2a-
2d and the layer to be polished 3 are the same as in the first embodiment. However, the convex patterns 2a to 2d and the polished layer 3 are made of different materials.

【0032】このような被研磨層3及び凸パターン2a
〜2dを、被研磨層3の表面側から研磨して表面を平坦
化すべく、被研磨層3をその表面側から平坦化研磨する
場合、研磨の途中で被研磨層3とは異なる材質の凸パタ
ーン2a〜2dが露出することによって平坦化の技術が
複雑になる。
The polished layer 3 and the convex pattern 2a
2d is polished from the surface side of the layer 3 to be polished from the surface side of the layer 3 to flatten the surface. Exposure of the patterns 2a to 2d complicates the planarization technique.

【0033】そこで、平坦化研磨を行うに先立ち、図3
(1)に示すように、被研磨層3に抜きパターン6b,
6c,6dを形成する。これらの抜きパターン6b,6
c,6dは、第1実施形態と同様に、リソグラフィー技
術及びその後の被研磨層3のエッチングによって、被研
磨層3の段差hと同程度の深さを有するB部、C部、D
部の各部に形成されることとする。
Therefore, prior to performing the flattening polishing, FIG.
As shown in (1), the removal pattern 6b,
6c and 6d are formed. These cut patterns 6b, 6
Similar to the first embodiment, c and 6d are portions B, C, and D having the same depth as the step h of the layer 3 to be polished by the lithography technique and the subsequent etching of the layer 3 to be polished.
It is formed on each part of the part.

【0034】ここで、これらの各抜きパターン6b,6
c,6dの大きさ、配置状態、及びC部,D部における
これらの抜きパターン6b,6c,6dが占める割合
は、例えば各部の実研磨量に基づいて次のように設定さ
れることとする。ただしここでは、算出を簡単にするた
めに、各凸パターン2a〜2dが線状である場合を例に
とることとする。
Here, each of the cut patterns 6b, 6
The sizes and arrangement states of c and 6d, and the ratios of the cut patterns 6b, 6c and 6d in the C and D sections are set as follows based on the actual polishing amounts of the respective sections, for example. . However, here, in order to simplify the calculation, a case where each of the convex patterns 2a to 2d is linear is taken as an example.

【0035】また、被研磨層3の段差hと抜きパターン
の深さとは略同一であり、下地の凸パターン2a〜2d
の研磨厚をkとし、凸パターン2a〜2dを構成する材
料の研磨速度v1に対する被研磨層3を構成する材料の
研磨速度v2(すなわちv2/v1)をsとする。一般
的には、被研磨層3の研磨速度v2に対して凸パターン
2a〜2dの研磨速度v1が遅い条件で研磨が行われ
る。さらに、Va,Vb,及びVcは、第1実施形態で
説明したA部〜C部における被研磨層3の実研磨量であ
ることとする。そして、被研磨層3の段差下部〜凸パタ
ーン2a〜2dの上部までの厚さをjとする。
The step h of the layer 3 to be polished and the depth of the punched pattern are substantially the same, and the underlying convex patterns 2a to 2d are formed.
Is set to k, and the polishing rate v2 of the material forming the polished layer 3 with respect to the polishing rate v1 of the material forming the convex patterns 2a to 2d (that is, v2 / v1) is set to s. Generally, polishing is performed under the condition that the polishing rate v1 of the convex patterns 2a to 2d is lower than the polishing rate v2 of the layer 3 to be polished. Further, Va, Vb, and Vc are the actual polishing amounts of the polished layer 3 in the portions A to C described in the first embodiment. The thickness from the lower part of the step of the layer 3 to be polished to the upper part of the convex patterns 2a to 2d is defined as j.

【0036】抜きパターンが形成されない部分(A
部)の実研磨量Va’は、 Va’=Va+k×{b’×s+(1−b’)}+j×
100 ただし、b’はA部における凸パターン2aの面積率
(%)である。 抜きパターンが1個形成される部分(B部)の実研磨
量Vb’は、 Vb’=Vb+k×{e’×s+(1−e’)}+j×
100 ただし、e’はB部における凸パターン2bの面積率
(%)である。 抜きパターンが複数形成される部分(C部及びD部)
の実研磨量Vc’,Vd’は、例えばC部を例に採った
場合、 Vc≒Vc+k×{i’×s+(1−i’)}+j×1
00 ただし、i’はC部における凸パターン2cの面積率
(%)である。
The portion where no punching pattern is formed (A
Va) = Va + k × {b ′ × s + (1-b ′)} + j ×
100 where b 'is the area ratio (%) of the convex pattern 2a in the portion A. The actual polishing amount Vb ′ of the portion where one punched pattern is formed (part B) is as follows: Vb ′ = Vb + k × {e ′ × s + (1-e ′)} + j ×
100 where e 'is the area ratio (%) of the convex pattern 2b in the portion B. Part where a plurality of punching patterns are formed (C part and D part)
The actual polishing amounts Vc ′ and Vd ′ are, for example, in the case of part C, as follows: Vc ≒ Vc + k × {i ′ × s + (1-i ′)} + j × 1
Here, i ′ is the area ratio (%) of the convex pattern 2c in the portion C.

【0037】尚、これらの各式において、第1項目は段
差h部分の研磨量を示し、第2項目は下地の凸パターン
2a〜2dの研磨厚k部分の研磨量を示し、第3項目は
被研磨層3の段差下部〜凸パターン2a〜2dの上部ま
での厚さj部分の研磨量を示している。
In each of these equations, the first item indicates the polishing amount at the step h, the second item indicates the polishing amount at the polishing thickness k of the underlying convex patterns 2a to 2d, and the third item indicates the polishing amount. The polished amount in the thickness j portion from the lower part of the step of the layer to be polished 3 to the upper part of the convex patterns 2a to 2d is shown.

【0038】これらの式から、実研磨量Va’,V
b’,Vc’及びVd’の値の差が最も小さくなるよう
なd及びgを求め、これに応じた幅dの抜きパターン6
b,6c,6dを、B部、C部及びD部に形成する。特
に、C部及びD部には、複数の抜きパターン6c,6d
を均等な間隔gで形成することとする。
From these equations, the actual polishing amounts Va ′, V
d and g are determined so that the difference between the values of b ′, Vc ′ and Vd ′ is the smallest, and the pattern 6 having a width d corresponding to this is determined.
b, 6c, and 6d are formed in the B portion, the C portion, and the D portion. In particular, a plurality of punched patterns 6c, 6d
Are formed at equal intervals g.

【0039】以上の後、図3(2)に示すように、CM
P法によって、被研磨層3の表面側から、被研磨層3及
び凸パターン2a〜2dを、凸パターン2a〜2dの研
磨除去厚kに達するまで研磨し、平坦な表面を得る。
After the above, as shown in FIG.
By the P method, the polishing target layer 3 and the convex patterns 2a to 2d are polished from the surface side of the polishing target layer 3 until the polishing removal thickness k of the convex patterns 2a to 2d is reached, thereby obtaining a flat surface.

【0040】このような方法によれば、研磨速度の異な
る下地層が研磨面に露出した場合であっても、下地層と
被研磨層との研磨速度を考慮した範囲で、被研磨層の研
磨量がより均一になるように抜きパターンが配置される
ため、第1実施形態と同様に基板面内における研磨速度
の均一化が図られ、グローバル段差が小さく抑えられた
平坦化表面を得ることが可能になる。
According to such a method, even when the underlayers having different polishing rates are exposed on the polishing surface, the polishing of the layer to be polished can be performed within a range in which the polishing rates of the underlayer and the layer to be polished are considered. Since the punched pattern is arranged so that the amount becomes more uniform, the polishing rate in the substrate surface can be made uniform as in the first embodiment, and a flat surface with a reduced global step can be obtained. Will be possible.

【0041】例えば、半導体装置の製造において行われ
るSTI(shallow trench isolation)工程において
は、表面層が窒化シリコンからなる凸パターンを酸化シ
リコン膜で覆い、この酸化シリコン膜の表面側から窒化
シリコンに掛けてをCMP法によって平坦化研磨してい
る。この際、第2実施形態のようにして抜きパターンを
形成することで、研磨面に窒化シリコンが露出した場合
であっても、結果として表面平坦な研磨面を得ることが
可能になるのである。
For example, in a STI (shallow trench isolation) step performed in the manufacture of a semiconductor device, a convex pattern whose surface layer is made of silicon nitride is covered with a silicon oxide film, and the silicon oxide film is coated on the silicon nitride from the surface side. The entire surface is polished and flattened by the CMP method. At this time, by forming the punched pattern as in the second embodiment, even if silicon nitride is exposed on the polished surface, a polished surface with a flat surface can be obtained as a result.

【0042】尚、上述の各実施形態においては、実研磨
量の算出を簡単にするために、凸パターン2a〜2dを
線状として単純化したが、実際の凸パターンでは、さら
に複雑な計算になるため、代表的な形状の凸パターンに
類別して実研磨量を算出することとする。また、実研磨
量の算出式も、各実施形態で示した式に限定されること
はなく、必要に応じて係数を用いることでさらに算出精
度を上げることとする。
In each of the above-described embodiments, the convex patterns 2a to 2d are simplified to have a linear shape in order to simplify the calculation of the actual polishing amount. Therefore, the actual polishing amount is calculated by classifying the convex patterns into representative shapes. Also, the formula for calculating the actual polishing amount is not limited to the formula shown in each embodiment, and the calculation accuracy is further improved by using a coefficient as needed.

【0043】[0043]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体装
置の製造方法によれば、被研磨層の段差上部の面積が大
きい各部分に対して複数の抜きパターンを設けた状態で
研磨を行う構成にしたことで、被研磨層の研磨量を基板
面内において均一化することが可能になり、グローバル
な平坦化を達成することができる。この結果、その後の
微細加工精度を向上させることが可能になる。
As described above, according to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, polishing is performed in a state in which a plurality of cutout patterns are provided for each portion having a large area above the step of the layer to be polished. With this configuration, the polishing amount of the layer to be polished can be made uniform within the substrate surface, and global flattening can be achieved. As a result, it is possible to improve the subsequent fine processing accuracy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】第1実施形態の製造方法を示す断面工程図であ
る。
FIG. 1 is a sectional process view showing a manufacturing method of a first embodiment.

【図2】本発明を説明する平面図である。FIG. 2 is a plan view illustrating the present invention.

【図3】第2実施形態の製造方法を示す断面工程図であ
る。
FIG. 3 is a sectional process view showing a manufacturing method of a second embodiment.

【図4】従来の技術の一例を示す断面工程図である。FIG. 4 is a sectional process view showing an example of a conventional technique.

【図5】従来の技術の一例を示す平面図である。FIG. 5 is a plan view showing an example of a conventional technique.

【図6】従来技術の課題の一例を説明する断面図であ
る。
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating an example of a problem in the related art.

【図7】従来技術の課題の他の例を説明する断面図であ
る。
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating another example of the problem of the related art.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…基板、2a,2b,2c,2d…凸パターン、3…
被研磨層、5b,5c,5d,6b,6c,6d…抜き
パターン
1 ... substrate, 2a, 2b, 2c, 2d ... convex pattern, 3 ...
Layer to be polished, 5b, 5c, 5d, 6b, 6c, 6d...

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板表面の凸パターンを覆う状態で当該
基板上に被研磨層を形成する工程と、 前記被研磨層の段差上部のうち他の部分よりも面積の広
い各部分に対して、前記被研磨層をエッチング除去して
なる抜きパターンを当該各部分毎に複数形成する工程
と、 前記被研磨層の表面側から平坦化研磨を行う工程とを具
備してなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
A step of forming a layer to be polished on the substrate in a state of covering the convex pattern on the surface of the substrate; A semiconductor comprising: a step of forming a plurality of punched patterns formed by etching and removing the layer to be polished for each portion; and a step of performing flattening polishing from the surface side of the layer to be polished. Device manufacturing method.
【請求項2】 請求項1記載の半導体装置の製造方法に
おいて、 前記抜きパターンを形成する工程では、前記平坦化研磨
を行う工程での前記基板面内における研磨量分布が均等
になるように当該抜きパターンを形成することを特徴と
する半導体装置の製造方法。
2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein, in the step of forming the blanking pattern, the polishing amount distribution is uniform in the substrate surface in the step of performing the planarization polishing. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising forming a punched pattern.
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