JP2002231662A - 化学機械平坦化方法 - Google Patents
化学機械平坦化方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】確実に二酸化珪素の残留の課題を解消できると
共に、反マスクエッチング作業や再除去作業を要しない
ようにすることができ、研磨制御能力を向上でき、コス
トを低減させることができとともに、歩留まりをも向上
できる化学機械平坦化方法を提供する。 【解決手段】第１のｐＨ値の平坦化液体と研磨パッドと
を用意するステップ（ａ）と、前記第１のｐＨ値の平坦
化液体を前記研磨パッドに配送するステップ（ｂ）と、
前記ウェハと前記研磨パッドに所定の圧力を加えるステ
ップ（ｃ）と、前記ウェハと前記研磨パッドの少なくと
も一者を移動することによって第１段階の研磨を実行す
るステップ（ｄ）と、前記平坦化液体の第１のｐＨ値を
第２ｐＨ値に変更すると共に、第２段階の研磨を実行す
るステップ（ｅ）とを有するようにする。
共に、反マスクエッチング作業や再除去作業を要しない
ようにすることができ、研磨制御能力を向上でき、コス
トを低減させることができとともに、歩留まりをも向上
できる化学機械平坦化方法を提供する。 【解決手段】第１のｐＨ値の平坦化液体と研磨パッドと
を用意するステップ（ａ）と、前記第１のｐＨ値の平坦
化液体を前記研磨パッドに配送するステップ（ｂ）と、
前記ウェハと前記研磨パッドに所定の圧力を加えるステ
ップ（ｃ）と、前記ウェハと前記研磨パッドの少なくと
も一者を移動することによって第１段階の研磨を実行す
るステップ（ｄ）と、前記平坦化液体の第１のｐＨ値を
第２ｐＨ値に変更すると共に、第２段階の研磨を実行す
るステップ（ｅ）とを有するようにする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は化学機械平坦化方法
（Ｃｈｅｍｉｃａｌ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｌａｎ
ａｒｉｚａｔｉｏｎ、ＣＭＰ）に係わるものであり、特
に窒素化珪素層を終止層とする研磨二酸化珪素層を有す
るウェハに対応する化学機械平坦化方法に係わるもので
ある。
（Ｃｈｅｍｉｃａｌ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｌａｎ
ａｒｉｚａｔｉｏｎ、ＣＭＰ）に係わるものであり、特
に窒素化珪素層を終止層とする研磨二酸化珪素層を有す
るウェハに対応する化学機械平坦化方法に係わるもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子の小型化に従って、半導体製
造プロセスのコントロールも大切になってくる。平坦化
の製造プロセスの角度より観察する場合、従来の旋回塗
布式ガラス法（Ｓｐｉｎ−Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）とバック
エッチング法（Ｅｔｃｈ Ｂａｃｋ）とはすでに平坦化
の要求を満たすことができないようになっている。その
ため、化学機械平坦化方法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ−Ｍｅｃ
ｈａｎｉｃａｌ Ｐｌａｎａｒｉｚａｔｉｏｎ，ＣＭ
Ｐ）は現在の最も注目される平坦化製造プロセスと見な
されている。化学機械平坦化方法は浅い溝研磨隔離法
（Ｓｈａｌｌｏｗ Ｔｒｅｎｃｈ Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ、
ＳＴＩ）や内層誘導体（Ｉｎｔｅｒ−Ｌａｙｅｒ Ｄｉ
ｅｌｅｃｔｒｉｃｓ，ＩＬＤ）や金属層誘導体（Ｉｎｔ
ｅｒ−Ｍｅｔａｌ Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｓ，ＩＭＤ）
などの二酸化珪素層に利用できる他、金属線のＷやＡｌ
やＣｕなどの層にも応用でき、従来の旋回塗布ガラス方
法とバックエッチング方法と比較する場合、化学機械平
坦化方法はすでにウェハ全面性的平坦化の効果を図れる
ようになっている。
造プロセスのコントロールも大切になってくる。平坦化
の製造プロセスの角度より観察する場合、従来の旋回塗
布式ガラス法（Ｓｐｉｎ−Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）とバック
エッチング法（Ｅｔｃｈ Ｂａｃｋ）とはすでに平坦化
の要求を満たすことができないようになっている。その
ため、化学機械平坦化方法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ−Ｍｅｃ
ｈａｎｉｃａｌ Ｐｌａｎａｒｉｚａｔｉｏｎ，ＣＭ
Ｐ）は現在の最も注目される平坦化製造プロセスと見な
されている。化学機械平坦化方法は浅い溝研磨隔離法
（Ｓｈａｌｌｏｗ Ｔｒｅｎｃｈ Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ、
ＳＴＩ）や内層誘導体（Ｉｎｔｅｒ−Ｌａｙｅｒ Ｄｉ
ｅｌｅｃｔｒｉｃｓ，ＩＬＤ）や金属層誘導体（Ｉｎｔ
ｅｒ−Ｍｅｔａｌ Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｓ，ＩＭＤ）
などの二酸化珪素層に利用できる他、金属線のＷやＡｌ
やＣｕなどの層にも応用でき、従来の旋回塗布ガラス方
法とバックエッチング方法と比較する場合、化学機械平
坦化方法はすでにウェハ全面性的平坦化の効果を図れる
ようになっている。
【０００３】添付図面において、図１はウェハ１３に対
し化学機械平坦化方法を実施する状態を示す図である。
化学機械研磨装置１０には研磨テーブル１７とウェハ固
定座１６と研磨パッド１５と平坦化液体１４とを含んで
いる。化学機械平坦化を実行する際、まずウェハ固定座
１６によってウェハ１３の背面部を保持し、それからウ
ェハ１３の正面を研磨テーブル１７における研磨パッド
１５に圧着し、それから平坦化液体１４を入れて化学機
械研磨を実行する。研磨の進行中に、駆動システム１１
は自身がＡ方向へ自己回転できるほか、駆動システム１
１も他の方向（例えばＢ方向）へ移動でき、伝動機構１
２は自身がＣ方向へ自己回転できるほか、他の方向（例
えばＤ方向）へ移動可能になっている。実際の場合で
は、平坦化液体１４には化学補助薬剤（例えば酸化剤）
などを有し、化学機械平坦化の進行の助力になってい
る。また、研磨の際、輸送管１８や他の方式によって持
続的に研磨テーブル１７における研磨パッド１５に対し
平坦化液体１４を供給し、所謂化学機械平坦化方法と
は、平坦化液体１４における化学補助薬剤の提供する化
学反応とウェハ１３の研磨パッド１５における機械研磨
の作用を利用してウェハ１３において突出する沈積層を
ゆっくり除去する平坦化製造プロセスのことを言うもの
である。
し化学機械平坦化方法を実施する状態を示す図である。
化学機械研磨装置１０には研磨テーブル１７とウェハ固
定座１６と研磨パッド１５と平坦化液体１４とを含んで
いる。化学機械平坦化を実行する際、まずウェハ固定座
１６によってウェハ１３の背面部を保持し、それからウ
ェハ１３の正面を研磨テーブル１７における研磨パッド
１５に圧着し、それから平坦化液体１４を入れて化学機
械研磨を実行する。研磨の進行中に、駆動システム１１
は自身がＡ方向へ自己回転できるほか、駆動システム１
１も他の方向（例えばＢ方向）へ移動でき、伝動機構１
２は自身がＣ方向へ自己回転できるほか、他の方向（例
えばＤ方向）へ移動可能になっている。実際の場合で
は、平坦化液体１４には化学補助薬剤（例えば酸化剤）
などを有し、化学機械平坦化の進行の助力になってい
る。また、研磨の際、輸送管１８や他の方式によって持
続的に研磨テーブル１７における研磨パッド１５に対し
平坦化液体１４を供給し、所謂化学機械平坦化方法と
は、平坦化液体１４における化学補助薬剤の提供する化
学反応とウェハ１３の研磨パッド１５における機械研磨
の作用を利用してウェハ１３において突出する沈積層を
ゆっくり除去する平坦化製造プロセスのことを言うもの
である。
【０００４】前記研磨パッド１５として研磨不能な材質
（例えばＰＵ）製の従来の研磨パッドを採用し、または
研磨粒子が均一的に分布している新規の固定研磨パッド
を採用することができる。前記平坦化液体１４として研
磨粒子と化学補助薬剤とを含む従来のスラリーを採用で
き、また、研磨粒子を含まない溶液も採用できる。一般
的に言う場合、研磨粒子を含む従来のスラリーは従来の
研磨パッドに応用されることに対し、研磨粒子を含まな
い平坦化液体は固定研磨パッドの場合に応用される。
（例えばＰＵ）製の従来の研磨パッドを採用し、または
研磨粒子が均一的に分布している新規の固定研磨パッド
を採用することができる。前記平坦化液体１４として研
磨粒子と化学補助薬剤とを含む従来のスラリーを採用で
き、また、研磨粒子を含まない溶液も採用できる。一般
的に言う場合、研磨粒子を含む従来のスラリーは従来の
研磨パッドに応用されることに対し、研磨粒子を含まな
い平坦化液体は固定研磨パッドの場合に応用される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の研磨パッドによ
って研磨を実行する際、従来のスラリーは容易にウェハ
の周縁部に集中しやすくなるので、ウェハの周縁部の研
磨速度がウェハ中心の研磨速度より速くなり、この現象
は平坦さの不均一の結果を招くことがあると共に、ウェ
ハの周縁部に傷付けさせることや変形させることを生じ
ることがしばしばある。
って研磨を実行する際、従来のスラリーは容易にウェハ
の周縁部に集中しやすくなるので、ウェハの周縁部の研
磨速度がウェハ中心の研磨速度より速くなり、この現象
は平坦さの不均一の結果を招くことがあると共に、ウェ
ハの周縁部に傷付けさせることや変形させることを生じ
ることがしばしばある。
【０００６】また、固定研磨パッドを利用する化学機械
平坦化方法にはその欠点を有し、特に窒素化珪素層を終
止層とする研磨二酸化珪素層の化学機械平坦化方法（例
えば浅い溝研磨隔離法や内層誘導体などの二酸化珪素層
など）の場合では、下記のような研磨制御性が劣る欠点
を有する： （１） 図２に示すように、高度の差異性を有するウ
ェハのパターンを研磨する場合、二酸化珪素層２１を研
磨して窒素化珪素層２２を露出させると、ウェハパター
ンにおける高さの低い部位に残留の二酸化珪素２３が残
るようになるので、製品の歩留まりを低下させることが
ある。二度の研磨により残留の二酸化珪素２３を除去で
きるが、二酸化珪素層２１と窒素化珪素層２２との選択
性が低いので、窒素化珪素層２２が元の厚さａより厚さ
ｂまで減少し、薄すぎる厚さｂはよく製造プロセスの要
求を満たすことができないことを生じる。 （２） 前記第１点の二酸化珪素層の残留の課題に対
応して、従来では所謂反マスクエッチングプロセスと再
除去とのステップを採用して研磨制御能力の劣る状況を
補足するが、ステップの増加によりコストアップの結果
を招き、同時に生産速度を劣らせることもあり、且つ製
品の損害率も向上されるようになる。
平坦化方法にはその欠点を有し、特に窒素化珪素層を終
止層とする研磨二酸化珪素層の化学機械平坦化方法（例
えば浅い溝研磨隔離法や内層誘導体などの二酸化珪素層
など）の場合では、下記のような研磨制御性が劣る欠点
を有する： （１） 図２に示すように、高度の差異性を有するウ
ェハのパターンを研磨する場合、二酸化珪素層２１を研
磨して窒素化珪素層２２を露出させると、ウェハパター
ンにおける高さの低い部位に残留の二酸化珪素２３が残
るようになるので、製品の歩留まりを低下させることが
ある。二度の研磨により残留の二酸化珪素２３を除去で
きるが、二酸化珪素層２１と窒素化珪素層２２との選択
性が低いので、窒素化珪素層２２が元の厚さａより厚さ
ｂまで減少し、薄すぎる厚さｂはよく製造プロセスの要
求を満たすことができないことを生じる。 （２） 前記第１点の二酸化珪素層の残留の課題に対
応して、従来では所謂反マスクエッチングプロセスと再
除去とのステップを採用して研磨制御能力の劣る状況を
補足するが、ステップの増加によりコストアップの結果
を招き、同時に生産速度を劣らせることもあり、且つ製
品の損害率も向上されるようになる。
【０００７】そのため、本発明の発明者は従来技術の欠
点に鑑みて、研究開発を進め、とうとう本発明の化学機
械平坦化方法を提出するようになる。
点に鑑みて、研究開発を進め、とうとう本発明の化学機
械平坦化方法を提出するようになる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、研磨制御能力
を向上できる化学機械平坦化方法を提供することをその
主要な目的とする。
を向上できる化学機械平坦化方法を提供することをその
主要な目的とする。
【０００９】また、本発明は、二酸化珪素の残留のこと
を解消できる化学機械平坦化方法を提供することをその
次の目的とする。
を解消できる化学機械平坦化方法を提供することをその
次の目的とする。
【００１０】また、本発明は、生産の歩留まりを向上で
きる化学機械平坦化方法を提供することをその他の目的
とする。
きる化学機械平坦化方法を提供することをその他の目的
とする。
【００１１】前記の諸目的を図るために、本発明は、窒
素化珪素層を終止層とする研磨二酸化珪素層を有するウ
ェハに対し実行する化学機械平坦化方法であって、第１
のｐＨ値を有する平坦化液体と研磨パッドを用意するス
テップ（ａ）と、前記第１のｐＨ値の平坦化液体を研磨
パッドに配送するステップ（ｂ）と、圧力によって前記
ウェハと前記研磨パッドを押し付けるステップ（ｃ）
と、前記ウェハと前記研磨パッドの少なくとも一者を相
対的に移動させて第１段階の研磨を実行するステップ
（ｄ）と、前記平坦化液体の前記第１のｐＨ値を第２の
ｐＨ値に変更すると共に、第２段階の研磨を実行するス
テップ（ｅ）とを有する。
素化珪素層を終止層とする研磨二酸化珪素層を有するウ
ェハに対し実行する化学機械平坦化方法であって、第１
のｐＨ値を有する平坦化液体と研磨パッドを用意するス
テップ（ａ）と、前記第１のｐＨ値の平坦化液体を研磨
パッドに配送するステップ（ｂ）と、圧力によって前記
ウェハと前記研磨パッドを押し付けるステップ（ｃ）
と、前記ウェハと前記研磨パッドの少なくとも一者を相
対的に移動させて第１段階の研磨を実行するステップ
（ｄ）と、前記平坦化液体の前記第１のｐＨ値を第２の
ｐＨ値に変更すると共に、第２段階の研磨を実行するス
テップ（ｅ）とを有する。
【００１２】前記の発明において、前記研磨パッドとし
て固定研磨パッドを使用してもよい。
て固定研磨パッドを使用してもよい。
【００１３】前記の発明において、前記平坦化液体とし
て研磨粒子を含まない溶液を採用してもよい。
て研磨粒子を含まない溶液を採用してもよい。
【００１４】前記の発明において、前記ステップ（ｅ）
では、第１のｐＨ値を変更する手段として、脱イオン水
や水酸化カリウムや水酸化アンモニウムや水酸化セシウ
ムやテトラメチルアンモニウム水酸化物や水酸化カリウ
ムとテトラメチルアンモニウムとの混合液や水酸化カリ
ウムと水酸化アンモニウムとの混合液の中から１つ選択
して平坦化液体に加入すればよい。
では、第１のｐＨ値を変更する手段として、脱イオン水
や水酸化カリウムや水酸化アンモニウムや水酸化セシウ
ムやテトラメチルアンモニウム水酸化物や水酸化カリウ
ムとテトラメチルアンモニウムとの混合液や水酸化カリ
ウムと水酸化アンモニウムとの混合液の中から１つ選択
して平坦化液体に加入すればよい。
【００１５】また、前記の発明において、前記平坦化液
体には当該平坦化液体の前記第１のｐＨ値と前記第２の
ｐＨ値とを安定化させる緩衝薬剤を含んでもよい。
体には当該平坦化液体の前記第１のｐＨ値と前記第２の
ｐＨ値とを安定化させる緩衝薬剤を含んでもよい。
【００１６】また、前記の発明において、前記平坦化液
体には化学作用によって化学機械平坦化の進行を補助す
る化学補助薬剤を含んでもよい。
体には化学作用によって化学機械平坦化の進行を補助す
る化学補助薬剤を含んでもよい。
【００１７】また、前記の発明において、前記第１のｐ
Ｈ値は１１超えてもよい。
Ｈ値は１１超えてもよい。
【００１８】また、前記の発明において、前記第１の段
階の研磨時間は終点検出システムによって終点検出信号
を検出することによって制御を実行することを特徴とし
てもよい。
階の研磨時間は終点検出システムによって終点検出信号
を検出することによって制御を実行することを特徴とし
てもよい。
【００１９】また、前記の発明において、前記第２のｐ
Ｈ値が１１より低くなってもよい。
Ｈ値が１１より低くなってもよい。
【００２０】また、前記の発明において、前記第２段階
の研磨時間は４０秒に設定してもよい。
の研磨時間は４０秒に設定してもよい。
【００２１】また、前記の発明において、前記第１のｐ
Ｈ値が１１より低くなってもよい。
Ｈ値が１１より低くなってもよい。
【００２２】また、前記の発明において、前記第１の段
階の研磨時間は終点検出システムによって終点検出信号
を検出することによって制御を実行することを特徴とし
てもよい。
階の研磨時間は終点検出システムによって終点検出信号
を検出することによって制御を実行することを特徴とし
てもよい。
【００２３】また、前記の発明において、前記第２のｐ
Ｈ値が１１超えてもよい。
Ｈ値が１１超えてもよい。
【００２４】また、前記の発明において、前記第２段階
の研磨時間は１０秒に設定されてもよい。
の研磨時間は１０秒に設定されてもよい。
【００２５】また、前記の発明において、前記第１のｐ
Ｈ値が１１より低くなってもよい。
Ｈ値が１１より低くなってもよい。
【００２６】また、前記の発明において、前記第１段階
の研磨時間は１００秒に設定されてもよい。
の研磨時間は１００秒に設定されてもよい。
【００２７】また、前記の発明において、前記第２のｐ
Ｈ値が１１超えてもよい。
Ｈ値が１１超えてもよい。
【００２８】また、前記の発明において、前記第２の段
階の研磨時間は１０秒に設定されてもよい。
階の研磨時間は１０秒に設定されてもよい。
【００２９】また、前記の目的に基づいて、本発明は、
窒素化珪素層を終止層とする研磨二酸化珪素層を有する
ウェハに利用される化学機械平坦化方法において、第１
のｐＨ値の平坦化液体によってウェハと研磨パッドとの
第１段階の研磨を実行するステップ（ａ）と、前記平坦
化液体の前記第１のｐＨ値を第２のｐＨ値に変更すると
共に、前記ウェハと前記研磨パッドとの第２段階の研磨
を実行するステップ（ｂ）とを有することを特徴とする
化学機械平坦化方法を提供するようになっている。
窒素化珪素層を終止層とする研磨二酸化珪素層を有する
ウェハに利用される化学機械平坦化方法において、第１
のｐＨ値の平坦化液体によってウェハと研磨パッドとの
第１段階の研磨を実行するステップ（ａ）と、前記平坦
化液体の前記第１のｐＨ値を第２のｐＨ値に変更すると
共に、前記ウェハと前記研磨パッドとの第２段階の研磨
を実行するステップ（ｂ）とを有することを特徴とする
化学機械平坦化方法を提供するようになっている。
【００３０】また、前記の発明において、前記研磨パッ
ドとして固定研磨パッドを使用してもよい。
ドとして固定研磨パッドを使用してもよい。
【００３１】また、前記の発明において、前記平坦化液
体として研磨粒子を含まない溶液を使用してもよい。
体として研磨粒子を含まない溶液を使用してもよい。
【００３２】また、前記の発明において、前記ステップ
（ｂ）では、第１のｐＨ値を変更する手段として、脱イ
オン水や水酸化カリウムや水酸化アンモニウムや水酸化
セシウムやテトラメチルアンモニウム水酸化物や水酸化
カリウムとテトラメチルアンモニウムとの混合液や水酸
化カリウムと水酸化アンモニウムとの混合液の中から１
つ選択して平坦化液体に加入すればよい。
（ｂ）では、第１のｐＨ値を変更する手段として、脱イ
オン水や水酸化カリウムや水酸化アンモニウムや水酸化
セシウムやテトラメチルアンモニウム水酸化物や水酸化
カリウムとテトラメチルアンモニウムとの混合液や水酸
化カリウムと水酸化アンモニウムとの混合液の中から１
つ選択して平坦化液体に加入すればよい。
【００３３】また、前記の発明において、前記平坦化液
体には当該平坦化液体の前記第１のｐＨ値と前記第２の
ｐＨ値とを安定化させる緩衝薬剤を含んでもよい。
体には当該平坦化液体の前記第１のｐＨ値と前記第２の
ｐＨ値とを安定化させる緩衝薬剤を含んでもよい。
【００３４】また、前記の発明において、前記平坦化液
体には化学作用によって化学機械平坦化の進行を補助す
る化学補助薬剤を含んでもよい。
体には化学作用によって化学機械平坦化の進行を補助す
る化学補助薬剤を含んでもよい。
【００３５】また、前記の発明において、前記第１の段
階の研磨時間は終点検出システムによって終点検出信号
を検出することによって制御を実行することを特徴とし
てもよい。
階の研磨時間は終点検出システムによって終点検出信号
を検出することによって制御を実行することを特徴とし
てもよい。
【００３６】
【発明の実施の形態】以下に添付図面を参照しながら本
発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。
発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００３７】前記に述べたように、固定研磨パッドを使
用する化学機械平坦化方法にはその欠点を有し、特に窒
素化珪素層を終止層とする研磨二酸化珪素層の化学機械
平坦化には研磨制御能力が劣るという欠点を有する。そ
のため、本発明は研磨制御能力を向上できる化学機械平
坦化方法を提供しようとしている。本発明による場合、
異なるｐＨ値の平坦化液体によって同一材質層を研磨す
る際に異なる除去速度を得られ、勿論、異なるｐＨ値の
影響のため、それぞれの層の除去選択率も異なるように
なる。ｐＨ値と除去選択比とはほぼリニアの関係を有す
る。ｐＨ＝１０．８の場合で研磨を実行する際、除去選
択率は、二酸化珪素：窒素化珪素＝１０００：１にな
り、ｐＨ値＝１２の際、研磨を実行する場合、除去選択
率は、二酸化珪素：窒素化珪素＝３．５：１になり、言
い換えれば、ｐＨ値が高ければ高いほど二酸化珪素の窒
素化珪素に対する除去選択比が低くなる。本発明は平坦
化液体のｐＨ値を調整すると共に、終点検出モードと時
間モードとを合わせることによって、第１段階の研磨と
第２段階の研磨を制御することにより研磨制御能力を向
上するものである。以下に３つの実施例を挙げて本発明
の平坦化製造プロセスに応用される実際の状態を詳細に
説明する。
用する化学機械平坦化方法にはその欠点を有し、特に窒
素化珪素層を終止層とする研磨二酸化珪素層の化学機械
平坦化には研磨制御能力が劣るという欠点を有する。そ
のため、本発明は研磨制御能力を向上できる化学機械平
坦化方法を提供しようとしている。本発明による場合、
異なるｐＨ値の平坦化液体によって同一材質層を研磨す
る際に異なる除去速度を得られ、勿論、異なるｐＨ値の
影響のため、それぞれの層の除去選択率も異なるように
なる。ｐＨ値と除去選択比とはほぼリニアの関係を有す
る。ｐＨ＝１０．８の場合で研磨を実行する際、除去選
択率は、二酸化珪素：窒素化珪素＝１０００：１にな
り、ｐＨ値＝１２の際、研磨を実行する場合、除去選択
率は、二酸化珪素：窒素化珪素＝３．５：１になり、言
い換えれば、ｐＨ値が高ければ高いほど二酸化珪素の窒
素化珪素に対する除去選択比が低くなる。本発明は平坦
化液体のｐＨ値を調整すると共に、終点検出モードと時
間モードとを合わせることによって、第１段階の研磨と
第２段階の研磨を制御することにより研磨制御能力を向
上するものである。以下に３つの実施例を挙げて本発明
の平坦化製造プロセスに応用される実際の状態を詳細に
説明する。
【００３８】［実施例１］ｐＨ＞１１．５の平坦化液体
の場合でウェハを終点検出システムが終点検出信号を検
出してから、ｐＨ＜１１の平坦化液体によってウェハを
４０秒研磨する。この実施例は段差を有しないウェハパ
ターンの研磨に応用されるものであり、まず高いｐＨ値
の状況で第１段階の快速研磨を実行し、ウェハパターン
の一部の区域がすでに窒素化珪素層を露出してから且つ
終点検出信号を検出してから、低いｐＨ値の溶液を用い
て第２段階の二酸化珪素層の窒素化珪素層に対する選択
比の高くなる長時間の過研磨を実行することにより研磨
し終えない二酸化珪素層を除去する。
の場合でウェハを終点検出システムが終点検出信号を検
出してから、ｐＨ＜１１の平坦化液体によってウェハを
４０秒研磨する。この実施例は段差を有しないウェハパ
ターンの研磨に応用されるものであり、まず高いｐＨ値
の状況で第１段階の快速研磨を実行し、ウェハパターン
の一部の区域がすでに窒素化珪素層を露出してから且つ
終点検出信号を検出してから、低いｐＨ値の溶液を用い
て第２段階の二酸化珪素層の窒素化珪素層に対する選択
比の高くなる長時間の過研磨を実行することにより研磨
し終えない二酸化珪素層を除去する。
【００３９】［実施例２］まずｐＨ＜１０の平坦化液体
によってウェハを終点検出システムが終点検出信号を検
出するまで研磨してから、ｐＨ＞１１．５の平坦化液体
によってウェハを１０秒間研磨する。この実施例は主に
段差を有するウェハパターンの研磨の場合（図３参照）
に応用される。まず低い方のｐＨ値で第１段階の二酸化
珪素の窒素化珪素に対する選択比の高い方の研磨を実行
し、ウェハパターンにおける一部の区域がすでに窒素化
珪素層３２を露出して終点検出信号を検出してから、高
い方のｐＨ値にて第２段階の快速過研磨を実行すること
によりまで研磨し終えない二酸化珪素層３１を除去す
る。過研磨後の窒素化珪素層の厚さｄと過研磨前の窒素
化珪素層の厚さｃとはほぼ等しく、製造プロセス仕様を
満たすことができる。従来技術と比較する場合、第２段
階の過研磨の際、二酸化珪素の窒素化珪素に対する選択
比が高くなるので、二酸化珪素を順調に除去できるよう
になる。本実施例の場合では図２に示す二酸化珪素の残
留の課題を解消でき、且つ反マスクエッチングステップ
や再除去ステップを利用して研磨制御能力の劣ることを
補助する必要がない。
によってウェハを終点検出システムが終点検出信号を検
出するまで研磨してから、ｐＨ＞１１．５の平坦化液体
によってウェハを１０秒間研磨する。この実施例は主に
段差を有するウェハパターンの研磨の場合（図３参照）
に応用される。まず低い方のｐＨ値で第１段階の二酸化
珪素の窒素化珪素に対する選択比の高い方の研磨を実行
し、ウェハパターンにおける一部の区域がすでに窒素化
珪素層３２を露出して終点検出信号を検出してから、高
い方のｐＨ値にて第２段階の快速過研磨を実行すること
によりまで研磨し終えない二酸化珪素層３１を除去す
る。過研磨後の窒素化珪素層の厚さｄと過研磨前の窒素
化珪素層の厚さｃとはほぼ等しく、製造プロセス仕様を
満たすことができる。従来技術と比較する場合、第２段
階の過研磨の際、二酸化珪素の窒素化珪素に対する選択
比が高くなるので、二酸化珪素を順調に除去できるよう
になる。本実施例の場合では図２に示す二酸化珪素の残
留の課題を解消でき、且つ反マスクエッチングステップ
や再除去ステップを利用して研磨制御能力の劣ることを
補助する必要がない。
【００４０】［実施例３］まずｐＨ＜１０の平坦化液体
によってウェハを１００秒間研磨し、それから、ｐＨ＞
１１．５の平坦化液体によってウェハを１０秒間研磨す
る。本実施例の場合と実施例２の場合と類似し、段差を
有するウェハパターンに研磨に応用されるものであり、
２つの実施例の相違点は第１段階の研磨時間の制御が実
施例２の終点検出モードを時間モードに取り替えること
にあり、この際、終点検出システムには故障が生じる場
合、本実施例の実施により好適な制御の効果を図れる。
実施例２と同じように、本実施例の場合では二酸化珪素
の残留の課題を解消でき、且つ反マスクエッチング処理
ステップや再除去処理ステップによって研磨制御能力の
劣ることを補助する必要がないようになっている。
によってウェハを１００秒間研磨し、それから、ｐＨ＞
１１．５の平坦化液体によってウェハを１０秒間研磨す
る。本実施例の場合と実施例２の場合と類似し、段差を
有するウェハパターンに研磨に応用されるものであり、
２つの実施例の相違点は第１段階の研磨時間の制御が実
施例２の終点検出モードを時間モードに取り替えること
にあり、この際、終点検出システムには故障が生じる場
合、本実施例の実施により好適な制御の効果を図れる。
実施例２と同じように、本実施例の場合では二酸化珪素
の残留の課題を解消でき、且つ反マスクエッチング処理
ステップや再除去処理ステップによって研磨制御能力の
劣ることを補助する必要がないようになっている。
【００４１】前記の３つの実施例は単に本発明の精神を
説明するための一部の実施例に過ぎなく、どのような製
品の製造プロセスにおいてどのような実施例を応用する
ことがウェハパターンの異なることに従って実施する必
要がある。平坦化液体のｐＨ値も適当に調整されて良好
的な制御能力を達成させるはずである。ｐＨ値を変更す
る際、同時に他の化学機械平坦化パラメータ（例えば研
磨パッドまたはウェハの回転速度や研磨パッドまたはウ
ェハの移動速度や研磨パッドとウェハとの間の圧力な
ど）を調整することによって研磨効果を最も好適になら
せる方法を採用することができる。平坦化液体のｐＨ値
は脱イオン水や酸性薬剤やアルカリ性薬剤を添加するこ
となどによって調整できる。最も好ましい場合は、前記
アルカリ性薬剤として水酸化カリウムや水酸化アンモニ
ウムや水酸化セシウムやテトラメチルアンモニウム水酸
化物や相互に化学反応を生じない混合液（例えば水酸化
カリウムとテトラメチルアンモニウム水酸化物との混合
液や水酸化カリウムと水酸化アンモニウムとの混合液な
ど）を採用できる。平坦化液体には平坦化液体のｐＨ値
を安定化させることができる緩衝薬剤を添加されてもよ
い。また、化学補助薬剤を添加することによって化学作
用を促進し化学機械平坦化の進行を加速するようにして
もよい。また、二酸化珪素を研磨するための研磨粒子と
して従来の固定研磨パッドを利用する化学機械平坦化に
応用される二酸化プルトニウムによって製造されるもの
を採用できる。本発明による場合、確実に二酸化珪素の
残留の課題を解消できると共に、反マスクエッチング作
業や再除去作業を要しないようにすることができ、研磨
制御能力を向上でき、コストを低減させることができと
ともに、歩留まりをも向上できる。
説明するための一部の実施例に過ぎなく、どのような製
品の製造プロセスにおいてどのような実施例を応用する
ことがウェハパターンの異なることに従って実施する必
要がある。平坦化液体のｐＨ値も適当に調整されて良好
的な制御能力を達成させるはずである。ｐＨ値を変更す
る際、同時に他の化学機械平坦化パラメータ（例えば研
磨パッドまたはウェハの回転速度や研磨パッドまたはウ
ェハの移動速度や研磨パッドとウェハとの間の圧力な
ど）を調整することによって研磨効果を最も好適になら
せる方法を採用することができる。平坦化液体のｐＨ値
は脱イオン水や酸性薬剤やアルカリ性薬剤を添加するこ
となどによって調整できる。最も好ましい場合は、前記
アルカリ性薬剤として水酸化カリウムや水酸化アンモニ
ウムや水酸化セシウムやテトラメチルアンモニウム水酸
化物や相互に化学反応を生じない混合液（例えば水酸化
カリウムとテトラメチルアンモニウム水酸化物との混合
液や水酸化カリウムと水酸化アンモニウムとの混合液な
ど）を採用できる。平坦化液体には平坦化液体のｐＨ値
を安定化させることができる緩衝薬剤を添加されてもよ
い。また、化学補助薬剤を添加することによって化学作
用を促進し化学機械平坦化の進行を加速するようにして
もよい。また、二酸化珪素を研磨するための研磨粒子と
して従来の固定研磨パッドを利用する化学機械平坦化に
応用される二酸化プルトニウムによって製造されるもの
を採用できる。本発明による場合、確実に二酸化珪素の
残留の課題を解消できると共に、反マスクエッチング作
業や再除去作業を要しないようにすることができ、研磨
制御能力を向上でき、コストを低減させることができと
ともに、歩留まりをも向上できる。
【００４２】また、本発明の特許請求の範囲の内容に基
づいて実施した改造や変更や一部転用などすべて本発明
の主張範囲内に納入されるべきことを予め言明する。
づいて実施した改造や変更や一部転用などすべて本発明
の主張範囲内に納入されるべきことを予め言明する。
【図１】化学機械平坦化方法を示す図である。
【図２】従来技術の二酸化珪素層を研磨する際のフロー
を示す図である。
を示す図である。
【図３】本発明の二酸化珪素層を研磨する際のフローを
示す図である。
示す図である。
１０ 化学機械研磨機 １１ 駆動システム １２ 伝動機構 １３ ウェハ １４ 平坦化液体 １５ 研磨パッド １６ 研磨保持座 １７ 研磨テーブル １８ 輸送管 ２１ 二酸化珪素層 ２２ 窒素化珪素層 ２３ 残留二酸化珪素層 ３１ 二酸化珪素層 ３２ 窒素化珪素層
Claims (9)
- 【請求項１】窒素化珪素層を終止層とする研磨二酸化珪
素層を有するウェハに利用される方法であって、 第１のｐＨ値の平坦化液体と研磨パッドとを用意するス
テップ（ａ）と、 前記第１のｐＨ値の平坦化液体を前記研磨パッドに配送
するステップ（ｂ）と、 前記ウェハと前記研磨パッドに所定の圧力を加えるステ
ップ（ｃ）と、 前記ウェハと前記研磨パッドの少なくとも一者を移動す
ることによって第１段階の研磨を実行するステップ
（ｄ）と、 前記平坦化液体の第１のｐＨ値を第２ｐＨ値に変更する
と共に、第２段階の研磨を実行するステップ（ｅ）とを
有することを特徴とする化学機械平坦化方法。 - 【請求項２】前記研磨パッドとして固定研磨パッドを利
用すると共に、前記平坦化液体として研磨粒子を含まな
い溶液を利用することを特徴とする請求項１に記載の化
学機械平坦化方法。 - 【請求項３】前記ステップ（ｅ）における第１のｐＨ値
の変更方法として、脱イオン水や水酸化カリウムや水酸
化アンモニウムや水酸化セシウムやテトラメチルアンモ
ニウム水酸化物や水酸化カリウムとテトラメチルアンモ
ニウム水酸化物との混合液や水酸化カリウムと水酸化ア
ンモニウムとの混合液の中から選択した１つの物質を前
記平坦化液体に加入し、且つ前記平坦化液体には当該平
坦化液体の第１のｐＨ値と第２のｐＨ値とを安定化する
緩衝薬剤を有し、且つ前記平坦化液体には化学作用によ
って化学機械平坦化の進行を補助する化学補助薬剤をさ
らに有することを特徴とする請求項１に記載の化学機械
平坦化方法。 - 【請求項４】前記第１のｐＨ値は１１超えると共に、前
記第１段階の研磨時間は終点検出システムによって終点
検出信号を発信することによって制御を実行すると共
に、前記第２のｐＨ値は１１より小さく形成され、且つ
前記第２段階の研磨時間は４０秒であることを特徴とす
る請求項１に記載の化学機械平坦化方法。 - 【請求項５】前記第１のｐＨ値は１１より小さく形成さ
れると共に、前記第１の段階の研磨時間は終点検出シス
テムによって終点検出信号を検出することにより制御を
実行し、且つ前記第２のｐＨ値は１１超えると共に、前
記第２段階の研磨時間は１０秒であることを特徴とする
請求項１に記載の化学機械平坦化方法。 - 【請求項６】前記第１のｐＨ値は１１より低くなると共
に、前記第１段階の研磨時間は１００秒であると共に、
前記第２のｐＨ値は１１超えると共に、前記第２の段階
の研磨時間は１０秒であることを特徴とする請求項１に
記載の化学機械平坦化方法。 - 【請求項７】窒素化珪素層を終止層とする研磨二酸化珪
素層を有するウェハに利用される化学機械平坦化方法に
おいて、 第１のｐＨ値の平坦化液体によってウェハと研磨パッド
との第１段階の研磨を実行するステップ（ａ）と、 前記平坦化液体の前記第１のｐＨ値を第２のｐＨ値に変
更すると共に、前記ウェハと前記研磨パッドとの第２段
階の研磨を実行するステップ（ｂ）とを有することを特
徴とする化学機械平坦化方法。 - 【請求項８】窒素化珪素層を終止層とする研磨二酸化珪
素層を有するウェハに利用される化学機械平坦化方法に
おいて、 第１のｐＨ値の平坦化液体と研磨パッドを用意するステ
ップ（ａ）と、 前記第１のｐＨ値の平坦化液体を前記研磨パッドに配送
するステップ（ｂ）と、 前記ウェハと前記研磨パッドに対し圧力を加えるステッ
プ（ｃ）と、 前記ウェハと前記研磨パッドにおける一者を他者に対し
移動させることによって第１段階の研磨を実行するステ
ップ（ｄ）と、 前記平坦化液体の前記第１のｐＨ値を第２のｐＨ値に変
更すると共に、第２段階の研磨を実行するステップ
（ｅ）とを有し、且つ前記研磨パッドは固定研磨パッド
であるとともに、前記平坦化液体は研磨粒子を含まない
溶液であることを特徴とする化学機械平坦化方法。 - 【請求項９】前記第１の段階の研磨時間は終点検出シス
テムによって終点検出信号を検出することにより制御を
実行することを特徴とする請求項８に記載の化学機械平
坦化方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001012999A JP2002231662A (ja) | 2001-01-22 | 2001-01-22 | 化学機械平坦化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001012999A JP2002231662A (ja) | 2001-01-22 | 2001-01-22 | 化学機械平坦化方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002231662A true JP2002231662A (ja) | 2002-08-16 |
Family
ID=18879926
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001012999A Pending JP2002231662A (ja) | 2001-01-22 | 2001-01-22 | 化学機械平坦化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002231662A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004112105A2 (en) * | 2003-06-12 | 2004-12-23 | Advanced Micro Devices, Inc. | Multi-step chemical mechanical polishing of a gate area in a finfet |
| JP2011216884A (ja) * | 2010-03-31 | 2011-10-27 | Siltronic Ag | 半導体ウエハの研磨方法 |
| CN112086354A (zh) * | 2020-07-31 | 2020-12-15 | 北京烁科精微电子装备有限公司 | 一种igbt器件的平坦化方法 |
-
2001
- 2001-01-22 JP JP2001012999A patent/JP2002231662A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004112105A2 (en) * | 2003-06-12 | 2004-12-23 | Advanced Micro Devices, Inc. | Multi-step chemical mechanical polishing of a gate area in a finfet |
| WO2004112105A3 (en) * | 2003-06-12 | 2005-02-24 | Advanced Micro Devices Inc | Multi-step chemical mechanical polishing of a gate area in a finfet |
| GB2419232A (en) * | 2003-06-12 | 2006-04-19 | Advanced Micro Devices Inc | Multi-step chemical mechanical polishing of a gate area in a finfet |
| US7125776B2 (en) | 2003-06-12 | 2006-10-24 | Advanced Micro Devices, Inc. | Multi-step chemical mechanical polishing of a gate area in a FinFET |
| GB2419232B (en) * | 2003-06-12 | 2007-01-17 | Advanced Micro Devices Inc | Multi-step chemical mechanical polishing of a gate area in a finfet |
| JP2011216884A (ja) * | 2010-03-31 | 2011-10-27 | Siltronic Ag | 半導体ウエハの研磨方法 |
| US8882565B2 (en) | 2010-03-31 | 2014-11-11 | Siltronic Ag | Method for polishing a semiconductor wafer |
| CN112086354A (zh) * | 2020-07-31 | 2020-12-15 | 北京烁科精微电子装备有限公司 | 一种igbt器件的平坦化方法 |
| CN112086354B (zh) * | 2020-07-31 | 2023-06-20 | 北京晶亦精微科技股份有限公司 | 一种igbt器件的平坦化方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040706 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20041005 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050201 |