JP2005262406A - 研磨装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 半導体基板の任意の面に存在する被処理膜を研磨可能な研磨装置を提供する。
【解決手段】 処理膜が堆積された半導体基板（１０）を回転させる回転機構（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ）と、前記被処理膜の被研磨面に薬液を供給する供給ユニット（１２）とを具備する研磨装置である。前記供給ユニットは、研磨粒子噴射ノズル（１３）、添加剤供給口（１４）、および水供給口（１５）を有し、前記半導体基板の表面、側面および裏面の少なくとも一方に向けて、前記薬液を供給可能であることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、研磨装置および半導体装置の製造方法に係り、特にマルチ噴射式ノズルを用いた研磨装置および半導体装置の製造方法に関する。

半導体製造プロセスにおいては、半導体基板の表面のみならず、その側面や裏面といった任意の面の加工（研磨）も必須とされる。これまでに、半導体基板の側面を選択的に研磨する方法（例えば、特許文献１参照）や、半導体基板の裏面を選択的に研磨する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

被処理膜が同一であれば、いずれの面の研磨も同様の手法により行なわれるにもかかわらず、各面に設けられた被処理膜の研磨には、別個の装置が用いられているのが現状である。半導体基板が２００ｍｍφ、３００ｍｍφと大きくなるにしたがって装置も大型化し、必要な床面積が増加してしまう。このため、ＣＲ（Ｃｌｅａｎ ｒｏｏｍ）を大きく建築しなければならず、コストの増大につながる。

一方、ポーラス絶縁膜のような低誘電率絶縁膜（ｌｏｗ−Ｋ膜）を用いてＣｕダマシン配線を形成する際には、高い信頼性を確保するためにｌｏｗ−Ｋ膜のはがれやエロージョンを極力低減しなければならない。Ｃｕ膜の堆積時には、半導体基板の側面や裏面にＣｕが周り込むことがあり、ｌｏｗ−Ｋ膜の堆積時にも、所望されない領域に周り込むことがある。これらは除去しなければならず、特に上述したような理由から単一の装置で処理されることが望まれる。
特開２００３−１４２４０５号公報 特開平１１−２８３９４１号公報

本発明は、半導体基板の任意の面に存在する被処理膜を研磨可能な研磨装置を提供することを目的とする。また本発明は、高い信頼性を確保しながら単一の装置で被処理膜を処理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。

本発明の一態様にかかる研磨装置は、被処理膜が堆積された半導体基板を回転させる回転機構と、前記被処理膜の被研磨面に薬液を供給する供給ユニットとを具備し、前記供給ユニットは、研磨粒子噴射ノズル、添加剤供給口、および水供給口を有し、前記半導体基板の表面、側面および裏面の少なくとも一方に向けて、前記薬液を供給可能であることを特徴とする。

本発明の他の態様にかかる半導体装置の製造方法は、半導体基板上に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜に凹部を形成する工程と、前記凹部の内部および前記絶縁膜の上に導電性材料を堆積して、導電性層を形成する工程と、前記絶縁膜の上に堆積された前記導電性材料を除去して前記絶縁膜の表面を露出させることにより、前記導電性材料を前記凹部内に残置する工程とを具備し、前記絶縁膜上に堆積された前記導電性材料の除去は、研磨粒子噴射ノズル、添加剤供給口および水供給口を有する供給ユニットを、前記導電性層の被研磨面に向けて配置して前記半導体基板を回転させ、前記研磨粒子噴射ノズルから研磨粒子を噴射するとともに、前記添加剤供給口から少なくとも酸化剤を供給することにより前記導電性材料を研磨し、研磨後の前記被研磨面に前記水供給口から水を供給して洗浄することにより行なわれることを特徴とする。

本発明のさらに他の態様にかかる半導体装置の製造方法は、半導体基板の少なくとも表面および側面に絶縁膜を堆積する工程と、前記半導体基板の表面以外の領域に堆積された絶縁膜を除去する工程とを具備し、前記絶縁膜の除去は、研磨粒子噴射ノズル、添加剤供給口および水供給口を有する供給ユニットを、前記絶縁膜の被研磨面に向けて配置して前記半導体基板を回転させ、前記研磨粒子噴射ノズルから研磨粒子を噴射するとともに、前記添加剤供給口から界面活性剤を供給することにより前記絶縁膜を研磨し、研磨後の前記被研磨面に前記水供給口から水を供給して洗浄することにより行なわれることを特徴とする。

本発明の一態様によれば、半導体基板の任意の面に存在する被処理膜を研磨可能な研磨装置が提供される。また、本発明の他の態様によれば、高い信頼性を確保しながら単一の装置で被処理膜を処理することが可能な半導体装置の製造方法が提供される。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

図１に、本発明の実施形態にかかる研磨装置の構成を示す。

図示するように、本発明の実施形態にかかる研磨装置は、被処理膜（図示せず）が堆積された半導体基板１０を回転させる回転機構としてのコロ１１ａ，１１ｂ，１１ｃと、被処理膜の被研磨面に薬液を供給する供給ユニット１２とを具備する。回転機構の個数は３つに限定されるものではなく、必要に応じて適宜個数を調節すればよい。半導体基板１０の実効的回転数が５〜２００ｒｐｍ程度となるように、研磨中の回転機構１１ａ，１１ｂ，１１ｃの回転数を調整することが好ましい。また、乾燥工程を含む場合には１０００ｒｐｍ以上の回転も可能であることが好ましい。５ｒｐｍ未満の場合には薬液の被研磨面への供給むらが生じてしまい、２００ｒｐｍを越えた場合には、遠心力により必要量の添加剤を供給することができないおそれがある。いずれの場合も、洗浄力、研磨速度、面内均一性等の劣化が引き起こされるおそれがある。このように半導体基板１０を回転させつつ研磨が行なわれるので、実用的な研磨速度が得られ、高い洗浄力が可能となった。

供給ユニット１２は、研磨粒子噴射ノズル１３、添加剤供給口１４、および水供給口１５から構成される。供給ユニット１２は、図示しないアームによる可動式であり、半導体基板１０の表面、側面あるいは裏面の任意の面に向けて配置することができる。半導体基板１０の被処理膜の被研磨面に向けて、研磨粒子を研磨粒子噴射ノズル１３から噴射し、酸化剤や界面活性剤といった添加剤を添加剤供給口１４から供給して研磨が行なわれる。研磨後の被研磨面には、水供給口１５から水を供給して洗浄する。このため、半導体基板１０の表面、側面および裏面の任意の面に存在する被処理膜は、本発明の実施形態にかかる研磨装置により研磨可能となった。

半導体基板１０の表面または裏面に向けて供給ユニット１２を配置する場合には、被処理膜全域に研磨粒子等を供給するため、図２に示すような軌道１６で半導体基板１０上を蛇行移動可能とすることが望ましい。供給ユニット１２の移動速度は１〜２０ｃｍ／ｓｅｃとすることが好ましい。１ｃｍ／ｓｅｃ未満の場合には、薬液の被研磨面への供給むらが生じて、洗浄力、研磨速度、および面内均一性等が劣化するおそれがある。一方、２０ｃｍ／ｓｅｃを越えて高速で移動させたところで、研磨性能が特に向上するわけではない。むしろ、装置への負荷が大きくなることから故障の原因となるおそれがある。この場合には、装置の稼働率を低下させ、半導体デバイスの大量生産に影響を及ぼすおそれがある。

一方、半導体基板１０の側面に向けて配置される場合には、供給ユニット１２は必ずしも移動させる必要はない。しかしながら、０．１〜１ｃｍ／ｓｅｃ程度の速度で上下方向に供給ユニット１２を移動させることによって、基板ダメージを低減させるとともに研磨むらを改善して、研磨性能を向上させることができる。

研磨粒子噴射ノズル１３のノズル径は、０．５〜５ｍｍ程度とすることが好ましい。０．５ｍｍ未満の場合には粒子詰まりの原因となりやすく、５ｍｍを越えると、実用的な研磨速度を得るのが困難となる。また、研磨粒子噴射ノズル１３は、基板の表面または裏面に向ける場合には、その中心軸が被研磨面の目標とする研磨位置に対して１０〜４５°の角度を有するように配置して、目標研磨位置とノズル先端との距離は１〜２０ｍｍ程度とすることが望まれる。角度が１０°未満の場合には、実用的な研磨速度を得るのが困難となり、４５°を越えるとエロージョンの劣化、基板ダメージ増大といった不都合が生じるおそれがある。また、距離が１ｍｍ未満では半導体基板と接触する危険性があり、２０ｍｍを越えると研磨速度が低下するおそれがある。

また、このノズル１３からの研磨粒子の噴射圧力は、１〜２０ｋｇ／ｃｍ²程度とすることが好ましい。１ｋｇ／ｃｍ²未満の場合には、十分な研磨力を得るのが困難となる。一方、１０ｋｇ／ｃｍ²を越えると、基板ダメージが発生するおそれがある。

研磨粒子は、被処理膜に応じて選択することができる。具体的には、コロイダルシリカ、ヒュームドアルミナ、チタニア、ジルコニア、セリア等の無機粒子；ポリ塩化ビニル、ポリスチレンおよびスチレン共重合体、ポリメチルメタクリレート等の（メタ）アクリル樹脂およびアクリル系共重合体などからなる有機粒子；これらの無機有機複合粒子から選択することができる。

こうした研磨粒子は、例えば０．１〜３０ｗｔ％程度の濃度で水等に分散させて、スラリーとして用いることができる。この場合、研磨粒子噴射ノズルはスラリー噴射ノズルと呼ぶことができる。スラリーにおける研磨粒子の濃度が０．１ｗｔ％未満の場合には、十分な研磨速度を確保することが困難となり、３０ｗｔ％を越えると、エロージョン劣化、基板ダメージ増大、スラリーコスト増大といった不都合が生じるおそれがある。

場合によっては、水等に分散させずに研磨粒子をそのまま用いてもよい。このとき、研磨粒子は、被研磨面に供給される全ての薬液の総量の０．１〜３０ｗｔ％程度の割合で使用することが望まれる。０．１ｗｔ％未満の場合には、研磨粒子が不足して十分な研磨を行なうことができず、３０ｗｔ％を越えるとエロージョン劣化、基板ダメージ増大、研磨粒子コストの増大を招くおそれがある。

研磨粒子の一次粒子径は、１０〜１０００ｎｍとすることができる。この範囲であれば、２種類以上の粒径範囲の粒子を混合して用いてもよい。一次粒子径は、例えば、ＴＥＭ観察等により算出することができる。硬質の絶縁膜などを高速で研磨できることから、半導体基板１０の側面、裏面の研磨には一次粒子径１００〜１０００ｎｍの研磨粒子を用いることが好ましい。また、被研磨面の表面粗さＲａは少なくとも１００ｎｍ以下、さらには１０ｎｍ以下であることが求められることから、表面の研磨には一次粒子径１０〜１００ｎｍの研磨粒子、あるいはこれらの混合物を用いることが好ましい。

添加剤供給口１４から供給される添加剤としては、酸化剤、界面活性剤、酸化抑制剤、研磨促進剤、ｐＨ調整剤、および洗浄液などが挙げられる。必要に応じて２種以上の添加剤を用いることもでき、この場合には、添加剤供給口の個数を適宜増加すればよい。例えば、被処理膜がＣｕおよびＴａといった導電性膜の場合には、酸化剤、酸化抑制剤や界面活性剤を添加剤として供給すればよく、被処理膜がＳｉＮのような絶縁膜の場合には、添加剤として界面活性剤を供給することができる。

酸化剤としては、例えば、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム、硝酸第二鉄、硝酸二アンモニウムセリウム、モリブドケイ酸、および過酸化水素などが挙げられる。界面活性剤としては、ドデシルベンゼンスルホン酸カリウム、パーフルオロアルキルカルボン酸カリウム（アニオン）等のアニオン系；ドデシルアミン塩酸塩、ドデシルピリジニウムクロリド等のカチオン系；パーフルオロアルキルＥＯ（エチレンオキサイド）付加物、アセチレンジオール、ポリエチレングリコールモノラウレート、ポリオキシエチレン誘導体等のノニオン系を用いることができる。また、酸化抑制剤としては、キナルジン酸、キノリン酸、７ヒドロキシ−５−メチル−１，３，４−トリアザインドリジン、およびＢＴＡ（ベンゾトリアゾール）などが挙げられ、研磨促進剤としては、グリシン、アラニン、リンゴ酸、マレイン酸、乳酸、およびマロン酸などが挙げられる。ｐＨ調整剤としては、ＫＯＨ、アンモニア、エチレンジアミン、硝酸、塩酸、およびリン酸などを用いることができ、洗浄液としては、例えば有機酸の場合には、クエン酸、シュウ酸などを含んだ液が挙げられる。

いずれの添加剤を供給する場合も、添加剤供給口１４からの供給速度（流量）は、１０〜１０００ｃｃ/ｍｉｎの範囲内とすることが望まれる。１０ｃｃ／ｍｉｎ未満の場合には、被研磨面への供給むらが生じて、洗浄力、研磨速度、面内均一性などが劣化するおそれがある。なお、研磨および洗浄の性能は１０００ｃｃ／ｍｉｎ程度で飽和するため、この値を越える流量での供給は、添加剤のコストの増大を引き起こす原因となる。

供給ユニット１２は、１台のみならず２台以上設けることもできる。例えば、図３に示すように３つの供給ユニットを準備して、それぞれを半導体基板１０の表面、側面および裏面に向けて配置する。この場合には、異なる３つの面を同時に研磨することも可能となり、処理時間を大幅に短縮することができる。すでに説明したような理由から、半導体基板の表面または裏面に向けて配置した供給ユニット１２は、所定の速度で蛇行移動させることが望ましい。あるいは、図４に示すように、３台の供給ユニットのうち、２台を表面に向けて配置して、残りの１台を側面に向けてもよい。これによって、表面の処理効率を高めることが可能となる。場合によっては、３台全ての供給ユニットをいずれかの面に向けて集中させることもできる。

上述したように、研磨粒子噴射ノズルから研磨粒子を噴射しつつ添加剤供給口から添加剤を供給して被処理膜を研磨することによって、ある程度のモフォロジは確保することができる。研磨後の被研磨面を、よりきめ細かく仕上げるためには、図５に示すように半導体基板１０の表面に当接させて研磨ヘッド１７を設けることが好ましい。なお、半導体基板１０の表面のみならず裏面にも供給ユニット１２が向けられる場合には、研磨ヘッド１７も同様に配置することが望まれる。研磨ヘッド１７は、アーム（図示せず）により被研磨面上を可動式であり、５〜３００ｒｐｍで回転させつつ、半導体基板１０の中心から周辺に向けて１〜１０ｍｍ／秒程度の速度で揺動可能とすることができる。また、研磨ヘッド１７は、機能性を重視して１０〜５０ｍｍφと小型であることが望まれ、その被研磨面側には研磨布またはブラシが貼付される。

研磨布としては、例えば、ＩＣ１０００、Ｐｏｌｉｔｅｘ（ロデールニッタ社製）などを用いることができる。ブラシの材質は、塩化ビニール製、ナイロン製あるいはポリプロピレン製のいずれでもよく、毛先の直径は３０μｍ以下であることが好ましい。このとき、互いに隣接するブラシの毛がまとめて被研磨面に押し付けられた際に生じる表面凹凸が、従来の研磨布表面の凹凸に相当して、きめ細かい研磨が可能となる。

研磨ヘッド１７は、１０〜３００ｇｆ/ｃｍ²の範囲内の荷重で被研磨面に当接させることができるが、被処理膜の剥がれを抑制するためには、２００ｇｆ/ｃｍ²以下の低荷重とすることが望ましい。

研磨ヘッド１７による研磨アシストは、供給ユニット１２から被研磨面に薬液を供給するのと同時に行なうことができる。あるいは、被処理膜のほとんどの研磨を行なった後に、タッチアップ等の仕上げを研磨ヘッドで行なってもよい。

本発明の実施形態にかかる研磨装置においては、被処理膜が形成された半導体基板を回転させつつ、供給ユニットの研磨粒子噴射ノズルから研磨粒子を噴射し、添加剤供給口から添加剤を供給して研磨が行なわれる。供給ユニットは、半導体基板の任意の面に向けて配置することができ、本発明の実施形態にかかる装置を用いることによって、表面、側面、および裏面といった異なる面に存在する被処理膜を研磨することができる。さらに、２つ以上の供給ユニットを設けた場合には、こうした異なる面に存在する被処理膜を、一工程で研磨することも可能となる。

（実施形態１）
本発明の実施形態にかかる研磨装置を用いて、以下のような手法によりＣｕ−ＣＭＰを行なって、研磨後の界面の状態を調べた。

図６は、Ｃｕ−ＣＭＰを示す工程断面図である。

素子（図示せず）が形成された半導体基板上に絶縁膜を形成し、図６（ａ）に示されるように凹部を設けてＣｕ膜を堆積した。具体的には、半導体基板２０上に形成された無機絶縁膜２１（膜厚３００ｎｍ）に、Ｗプラグ２２（０．１μｍφ、厚み３００ｎｍ）を埋め込んだ。さらに、低誘電率絶縁膜２３としてのＬＫＤ５１０９（ＪＳＲ製）を１００ｎｍ、キャップ膜２４としてのブラックダイヤモンド（ＡＭＡＴ製）を５０ｎｍ、ＣＶＤ法により順次堆積した。

低誘電率絶縁膜２３およびキャップ膜２４には、ＲＩＥ（リアクティブイオンエッチング）により、幅０．１μｍ乃至１０μｍの凹部（溝）Ａを形成した。その後、全面にＴａ膜２５（５ｎｍ）およびＣｕ膜２６（１８０ｎｍ）を、スパッタリング法およびめっき法により堆積した。

Ｃｕ膜２６およびＴａ膜２５からなる導電性層２７は、マクロ的には図７（ａ）に示されるように半導体基板２０の表面のみならず、研磨側面部Ｂにも堆積する。本実施形態にかかる装置を用いて研磨することにより、導電性層２７の不要部分を除去し、図６（ｂ）に示すようにキャップ膜２４の表面を露出する。マクロ的には、図７（ｂ）のように仕上がる。

半導体基板の表面および側面に向けて供給ユニット１２を配置するとともに、研磨ヘッド１７を半導体基板の表面に当接させて、本実施形態の研磨装置を準備した。研磨ヘッド１７は、表面に研磨布（ＩＣ１０００、ロデールニッタ社製）が貼付されており、荷重は５０ｇｆ/ｃｍ²とした。スラリーは、一次粒子径３０ｎｍのヒュームドシリカを、５ｗｔ％の濃度で純水に分散させて調製した。スラリー噴射ノズル１３（ノズル口径１．５ｍｍ）は、被処理面に対して２０°の角度で、１０ｍｍの距離をあけて配置した。スラリー噴射ノズル１３は、１０ｍｍ／ｓｅｃの速度で蛇行移動させつつ、２ｋｇ/ｃｍ²の噴射圧力で圧縮エアによりスラリーを噴射した。

添加剤としては、酸化剤、酸化抑制剤、および界面活性剤の３種類を、それぞれ添加剤供給口１４から供給した。酸化剤としては過硫酸アンモニウム３ｗｔ％水溶液を用い、酸化抑制剤としては、０．３ｗｔ％のキナルジン酸および０．３ｗｔ％のキノリン酸を含有する水溶液（ＫＯＨによりｐＨを１０に調整）を用いた。また、界面活性剤としては、０．０８ｗｔ％のドデシルベンゼンスルホン酸カリウムおよび０．０７ｗｔ％のフッ素系ノニオン界面活性剤を含有する水溶液を用いた。これらの添加剤は、いずれも１５０ｃｃ／ｍｉｎの速度で供給した。

上述したようにスラリーを噴射するとともに添加剤を供給し、回転機構により５０ｒｐｍの速度で半導体基板を回転させて、１２０秒間の研磨を行なった。これと同時に、研磨ヘッド１７を５０ｒｐｍで回転させつつ、揺動速度５ｍｍ/秒で稼動させた。

その後、純水供給口１５より純水を１５０ｃｃ/ｍｉｎ供給して、半導体基板を洗浄した。供給口を増設して、例えばクエン酸（０．４ｗｔ％）などの酸洗浄を行なうことにより、さらに良好な結果が得られる。洗浄後には、１０００ｒｐｍで３０秒間、半導体基板を回転させて乾燥を行なった。

研磨後の膜界面の密着状態を、上面から光学顕微鏡により観察したところ、低誘電率絶縁膜２３とキャップ膜２４との界面、キャップ膜２４とＴａ膜２５との界面、およびウエハエッジ部のいずれにおいても、剥離は何等発生していなかった。本実施形態の装置を用いることによって、剥離なしにポーラスｌｏｗ−Ｋ膜を用いたＣｕダマシン配線を形成できることが確認された。また、幅１０μｍの配線におけるエロージョンは２７ｎｍであり、何等問題なかった。

比較のために、従来の手法によりＣｕ膜２６およびＴａ膜２５といった導電性層２７を研磨して、キャップ膜２４の表面を露出した。具体的には、スラリーとしてのＣＭＳ７４０１、ＣＭＳ７４５２（ＪＳＲ社製）を供給しつつ、研磨布としてのＩＣ１０００／ＳＵＢＡ４００（Ｒｏｄｅｌ社製）を用いて、通常の研磨装置でＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）法により導電性層２７を研磨した。その結果、幅１０μｍの配線におけるエロージョンは２８ｎｍで許容範囲に納まったものの、低誘電率絶縁膜２３とキャップ膜２４との界面、キャップ膜２４とＴａ膜２５との界面、もしくはウエハエッジ部で剥離が生じていた。

本実施形態の方法により、膜はがれとともにエロージョンも回避して、研磨できることが確認された。

なお、シリコン酸化膜等の無機絶縁膜にＣｕダマシン配線を形成する場合には、ポーラスｌｏｗ−Ｋ膜とは異なって、剥離が生じることはない。しかしながら、同様に側面の研磨は必要とされる。ここでは、別個の側面エッチング専用装置を用いて、半導体基板２０の側面に堆積した導電性層の研磨を行なった。この側面エッチング専用装置においては、表面にエアを吹き付けて表面へのエッチング液の供給を防止しつつ、このエッチング液によって側面がエッチングされる。このように従来の手法では、半導体基板側面Ｂに堆積した導電性層を除去するには、別の装置を用いる必要があったが、本実施形態では表面研磨と同時に処理することが可能となった。このため、装置台数を減らすことができ、製造時間（別装置での処理時間、別装置までの待機時間）を短縮することができた。

（実施形態２）
本発明の実施形態にかかる研磨装置を用いて、半導体基板の側面および裏面に堆積した絶縁膜の研磨を行なった例を説明する。
図８には、絶縁膜が堆積された半導体基板をマクロ的に示す。まず、図８(ａ)に示すように、半導体基板３０上にＬＰ−ＣＶＤによりＬＰ−ＳｉＮ膜３１を１００ｎｍ堆積する。反応性ガスが半導体基板３０の全面に等方的に供給されることから、図示するように、ＳｉＮ膜３１は、半導体基板３０の表面、側面および裏面全ての面に堆積する。本実施形態にかかる装置を用いて研磨し、図８（ｂ）に示されるように半導体基板３０は実質的に研磨せずに、基板の側面および裏面に堆積したＳｉＮ膜３１を選択的に研磨して除去する。

半導体基板の側面および裏面に向けて供給ユニット１２を配置するとともに、研磨ヘッド１７を半導体基板の裏面に当接させて、本実施形態の研磨装置を準備した。研磨ヘッド１７は、表面にナイロン製のブラシ（直径２５μｍ）が貼付されており、荷重は５０ｇｆ/ｃｍ²とした。研磨粒子としては、一次粒子径５０ｎｍのヒュームドアルミナをそのまま、添加剤の水溶液との総量中１０ｗｔ％の割合となるように用いた。研磨粒子噴射ノズル１３（ノズル口径１．５ｍｍ）は、側面および裏面とも被処理面に対して２０°の角度で配置して、５ｋｇ/ｃｍ²の噴射圧力で被処理面に向けて研磨粒子を噴射した。被処理面とノズルとの距離は５ｍｍとした。側面に向けた研磨粒子噴射ノズルは、２ｍｍ/ｓｅｃの速度で上下方向に移動させ、裏面に向けた研磨粒子噴射ノズルは、１０ｍｍ/ｓｅｃの速度で蛇行移動させた。

添加剤としては、ドデシルベンゼンスルホン酸カリウムの０．０８ｗｔ％水溶液を用いた。側面および裏面には、それぞれ２００ｃｃ/ｍｉｎおよび５００ｃｃ/ｍｉｎの速度で添加剤を供給した。

上述したように研磨粒子を噴射するとともに添加剤を供給し、回転機構により５０ｒｐｍの速度で半導体基板を回転させて、１２０秒間の研磨を行なった。

その後、純水供給口１５より純水を供給して半導体基板を洗浄した。側面および裏面における純水の供給速度は、それぞれ１５０ｃｃ/ｍｉｎおよび５００ｃｃ/ｍｉｎとした。これらと並行して、研磨ヘッド１７を５０ｒｐｍで回転させつつ、揺動速度３ｍｍ/秒で稼動させた。ブラシは研磨粒子、研磨中に生成する削りかすを効率よく半導体基板面から排出することができる。洗浄後には、１０００ｒｐｍで３０秒間、半導体基板を回転させて乾燥を行なった。

研磨後の半導体基板３０の状態をＳＥＭにより観察した結果、表面にはＳｉＮ膜３１が均一に堆積されており、研磨粒子の残留物も観測されなかった。基板の側面および裏面では、ＳｉＮ膜３１が除去されて半導体基板３０が露出し、ＳｉＮ膜３１と半導体基板３０との選択研磨が達成された。また、側面および裏面においても、半導体基板上に研磨粒子等の残留物は何等確認されなかった。同様の効果は、アルミナ、シリカ等の研磨粒子を純水に分散させてなる湿式のスラリーを用いても得ることができる。

本実施形態により、半導体基板の側面および裏面の加工を、１台の研磨装置を用いて同時に処理することが可能となった。

本発明の一実施形態にかかる研磨装置を表わす模式図。 本発明の一実施形態にかかる研磨装置による薬液の供給を説明するための模式図。 本発明の他の実施形態にかかる研磨装置を表わす模式図。 本発明の他の実施形態にかかる研磨装置を表わす模式図。 本発明の他の実施形態にかかる研磨装置を表わす模式図。 本発明の一実施形態にかかる半導体装置の製造方法を表わす工程断面図。 半導体基板の一例をマクロ的に示した断面図。 半導体基板の他の例をマクロ的に示した断面図。

符号の説明

１０…半導体基板； １１ａ，１１ｂ，１１ｃ…回転機構； １２…供給ユニット
１３…スラリー噴射ノズル； １４…添加剤供給口； １５…水供給口
１６…軌道； １７…研磨ヘッド； ２０…半導体基板； ２１…絶縁膜； Ａ…凹部
２２…ヴィア； ２３…低誘電率絶縁膜； ２４…キャップ膜； ２５…Ｔａ膜
２６…Ｃｕ膜； ２７…導電性層； ３０…半導体基板； ３１…ＬＰ−ＳｉＮ膜。

Claims (5)

1. 被処理膜が堆積された半導体基板を回転させる回転機構と、
   前記被処理膜の被研磨面に薬液を供給する供給ユニットとを具備し、
   前記供給ユニットは、研磨粒子噴射ノズル、添加剤供給口、および水供給口を有し、前記半導体基板の表面、側面および裏面の少なくとも一方に向けて、前記薬液を供給可能であることを特徴とする研磨装置。
2. 前記半導体基板の表面または裏面に向けて配置された前記供給ユニットは、前記被研磨面の全面に薬液を供給するように移動可能であることを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。
3. 前記供給ユニットは、２つ以上設けられることを特徴とする請求項１または２に記載の研磨装置。
4. 半導体基板上に絶縁膜を形成する工程と、
   前記絶縁膜に凹部を形成する工程と、
   前記凹部の内部および前記絶縁膜の上に導電性材料を堆積して、導電性層を形成する工程と、
   前記絶縁膜の上に堆積された前記導電性材料を除去して前記絶縁膜の表面を露出させることにより、前記導電性材料を前記凹部内に残置する工程とを具備し、
   前記絶縁膜上に堆積された前記導電性材料の除去は、
   研磨粒子噴射ノズル、添加剤供給口および水供給口を有する供給ユニットを、前記導電性層の被研磨面に向けて配置して前記半導体基板を回転させ、
   前記研磨粒子噴射ノズルから研磨粒子を噴射するとともに、前記添加剤供給口から少なくとも酸化剤を供給することにより前記導電性材料を研磨し、
   研磨後の前記被研磨面に前記水供給口から水を供給して洗浄する
   ことにより行なわれることを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. 半導体基板の少なくとも表面および側面に絶縁膜を堆積する工程と、
   前記半導体基板の表面以外の領域に堆積された絶縁膜を除去する工程とを具備し、
   前記絶縁膜の除去は、
   研磨粒子噴射ノズル、添加剤供給口および水供給口を有する供給ユニットを、前記絶縁膜の被研磨面に向けて配置して前記半導体基板を回転させ、
   前記研磨粒子噴射ノズルから研磨粒子を噴射するとともに、前記添加剤供給口から界面活性剤を供給することにより前記絶縁膜を研磨し、
   研磨後の前記被研磨面に前記水供給口から水を供給して洗浄する
   ことにより行なわれることを特徴とする半導体装置の製造方法。

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