JP2006303520A - Manufacturing method of semiconductor integrated circuit device - Google Patents

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Shinichi Nakabayashi
伸一 中林
Toshihiko Abe
寿彦 安部
Katsuhiro Ota
勝啓 太田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress occurrence of micro scratch by reducing flocculate grain density in polishing slurry used in a chemical mechanical polishing process. <P>SOLUTION: When performing the chemical mechanical polishing process by supplying the polishing slurry to a processed surface of each wafer flowing in a mass production process, the polishing slurry is left to stand in the vessel for longer than 30 days, preferably than 40 days, and more preferably than 50 days. Accordingly, a density of flocculate grain of the polish slurry profiled in a particle size of 1 μm or more by 200 thousand pieces/0.5 cc or less, preferably 50 thousand pieces/0.5 cc or less, and more preferably 20 thousand pieces or less/0.5 cc, is used. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体集積回路装置の製造技術に関し、特に、半導体ウエハの表面に形成された薄膜を、化学機械研磨(Chemical Mechanical Polishing;CMP)法を用いて研磨する工程を有する半導体集積回路装置の製造に適用して有効な技術に関する。   The present invention relates to a technology for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, and more particularly, to a semiconductor integrated circuit device having a step of polishing a thin film formed on the surface of a semiconductor wafer using a chemical mechanical polishing (CMP) method. It relates to a technology that is effective when applied to manufacturing.

半導体集積回路装置の製造工程では、シリコンウエハ上に堆積した絶縁膜や導電膜を化学機械研磨法を用いて研磨することによって、素子分離溝を形成したり、層間絶縁膜を平坦化したり、プラグや埋込み配線を形成したりすることが行われている。   In the manufacturing process of a semiconductor integrated circuit device, an insulating film or a conductive film deposited on a silicon wafer is polished by a chemical mechanical polishing method to form an element isolation groove, an interlayer insulating film is flattened, a plug In some cases, a buried wiring is formed.

上記化学機械研磨法は、硬質樹脂からなるパッドを貼り付けた定盤上に研磨スラリを供給しながらウエハの表面を研磨する方法であり、研磨スラリとしては、一般にシリカ(酸化珪素)などの研磨剤微粒子を純水中に分散させ、これにpH調整用のアルカリを添加したものなどが使用されている。   The chemical mechanical polishing method is a method in which the surface of a wafer is polished while supplying a polishing slurry onto a surface plate on which a pad made of a hard resin is attached. Generally, polishing slurry such as silica (silicon oxide) is used as the polishing slurry. The agent fine particles dispersed in pure water and added with an alkali for pH adjustment are used.

研磨スラリ中のシリカとしては、珪酸ナトリウムを原料として得られるコロイダルシリカ、または四塩化珪素(SiCl)を酸水素炎で燃焼させて得られるフュームドシリカ(煙霧質シリカ)が使用されるが、前者のコロイダルシリカを使った研磨スラリ中には不純物としてナトリウム(Na)が含まれるという問題がある。また、この点を改善してナトリウムの含有量を低減させたコロイダルシリカも提供されているが、後者のフュームドシリカに比べて製造コストが高いという欠点がある。 As silica in the polishing slurry, colloidal silica obtained using sodium silicate as a raw material, or fumed silica (fumed silica) obtained by burning silicon tetrachloride (SiCl 4 ) with an oxyhydrogen flame is used. There is a problem that the former polishing slurry using colloidal silica contains sodium (Na) as an impurity. Further, although colloidal silica in which this point is improved and the sodium content is reduced is provided, there is a drawback that the production cost is higher than that of the latter fumed silica.

一方、フュームドシリカは、コロイダルシリカに比べて水系分散媒中での分散安定性が劣ることから、このシリカを使った研磨スラリでウエハを研磨すると、スラリ中の粗大な凝集シリカ粒子によってウエハ表面に微小な傷(マイクロスクラッチ)が生じるという問題が指摘されており、この分散安定性を改善する技術が種々提案されている。   On the other hand, fumed silica is inferior in dispersion stability in an aqueous dispersion medium compared to colloidal silica. When a wafer is polished with a polishing slurry using this silica, the surface of the wafer is caused by coarse aggregated silica particles in the slurry. The problem that minute scratches (micro scratches) occur is pointed out, and various techniques for improving the dispersion stability have been proposed.

なお、コロイダルシリカおよびフュームドシリカの製法ならびに物性については、例えば1999年7月19日、株式会社サイエンスフォーラム発行の「CMPのサイエンス」128頁〜142頁(非特許文献1)に記載がある。   The production methods and physical properties of colloidal silica and fumed silica are described, for example, in “CMP Science” pages 128 to 142 (Non-patent Document 1) published on July 19, 1999 by Science Forum Inc.

特開平8−257898号公報(特許文献1)は、ダイヤモンド、シリコンカーバイド、アルミナ、シリカ、ジルコニア、酸化セリウム、酸化鉄、酸化クロムなどの研磨剤粒子の表面に電荷決定イオンによりプラス電荷を与え、これに界面活性剤を付着させて研磨剤粒子を疎水化し、凝集状態とすることによって、研磨剤粒子の経時的な沈降を防ぎ、分散安定性と再分散性とを長期間に亘って良好に保つことができるようにした水系遊離砥粒スラリおよびその製造方法を開示している。   JP-A-8-257898 (Patent Document 1) gives a positive charge by charge determining ions to the surface of abrasive particles such as diamond, silicon carbide, alumina, silica, zirconia, cerium oxide, iron oxide, chromium oxide, By attaching a surfactant to this to make the abrasive particles hydrophobic and agglomerated, the abrasive particles are prevented from settling over time, and dispersion stability and redispersibility are improved over a long period of time. Disclosed is a water-based loose abrasive slurry that can be maintained and a method for producing the same.

特開平11−246852号公報(特許文献2)は、研磨砥粒の分散性が良好な研磨用スラリおよびその調製方法を開示している。この研磨用スラリは、研磨砥粒と、被研磨材料を化学エッチングする性質があるアルカリ性水溶液または酸性水溶液であるエッチング性水溶液と、親水性基を有する高分子物質とを混合したもので、親水性基を有する高分子物質がエッチング水溶液中に微粒子の状態で分散、または溶解していることを特徴としている。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-246852 (Patent Document 2) discloses a polishing slurry having good dispersibility of polishing abrasive grains and a method for preparing the same. This polishing slurry is a mixture of abrasive grains, an etching aqueous solution that is an alkaline aqueous solution or an acidic aqueous solution that chemically etches the material to be polished, and a polymer substance having a hydrophilic group. The polymer substance having a group is dispersed or dissolved in the state of fine particles in an aqueous etching solution.

研磨砥粒としては、珪素、アルミニウム、チタン、マンガン、セリウム、アルカリ土類金属またはアルカリ金属の酸化物、硫酸塩または炭酸塩などが使用されている。また、親水性基を有する高分子物質としては、カルボキシル基、水酸基、ニトロ基またはアミノ基などを有するポリアミド、ポリイミド、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリエーテル、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニルまたはポリ塩化ビニリデンなどが使用されている。   As the abrasive grains, silicon, aluminum, titanium, manganese, cerium, alkaline earth metal or alkali metal oxide, sulfate or carbonate is used. Examples of the polymer substance having a hydrophilic group include polyamides, polyimides, polyethylenes, polystyrenes, polyethers, polyurethanes, polycarbonates, polyvinyl alcohols, polyvinyl chlorides or polyvinyl chlorides having carboxyl groups, hydroxyl groups, nitro groups or amino groups. Vinylidene is used.

上記研磨用スラリは、親水性基を有する高分子物質がスラリ中で研磨砥粒に吸着され、スラリにチキソトロピック(揺変)性および研磨粒子の沈降防止機能が付与されるために、研磨砥粒同士が弱い凝集状態を維持する。そして、高分子物質同士の均一な二次結合による網目構造によって個々の研磨粒子が良好な分散状態に維持される結果、スラリ貯蔵時に研磨粒子が沈降することが無くなるので、長期間の貯蔵後においても、あらためてスラリを撹拌して分散性を回復させる操作を行うことなく、そのまま研磨に使用することができるとされている。   In the above polishing slurry, a polymer substance having a hydrophilic group is adsorbed on the abrasive grains in the slurry, and the slurry is provided with thixotropic properties and an anti-settling function for abrasive particles. The grains maintain a weak aggregated state. And, as a result of the individual abrasive particles being maintained in a well dispersed state by the network structure due to the uniform secondary bonds between the polymer substances, the abrasive particles will not settle during storage of the slurry, so after long-term storage However, it is said that the slurry can be used for polishing as it is without performing an operation of stirring the slurry again to restore the dispersibility.

特開平10−193255号公報(特許文献3)は、酸化セリウム、アルミナまたは酸化マンガンなど、液体中での分散性が悪いために静置すると時間の経過と共に粒子が凝集し、研磨速度または研磨の選択比などの研磨特性を経時変化させる研磨砥粒を含んだ研磨用スラリの保管方法を提案している。この保管方法は、研磨スラリに超音波振動を加えた後に砥粒の平均粒子径あるいはスラリの酸化還元電位を測定し、この平均粒子径あるいは酸化還元電位を監視することによって研磨速度を管理するというものである。この方法によれば、研磨スラリの研磨速度の経年変化の程度を知ることができるので、保管中のスラリの研磨速度を容易にかつ確実に管理することができ、スループットが大きくかつ精密な研磨を行うことができるとされている。
特開平8−257898号公報 特開平11−246852号公報 特開平10−193255号公報 1999年7月19日、株式会社サイエンスフォーラム発行、「CMPのサイエンス」128頁〜142頁
Japanese Patent Laid-Open No. 10-193255 (Patent Document 3) discloses that cerium oxide, alumina, manganese oxide, and the like have poor dispersibility in a liquid, so that the particles agglomerate over time when left standing, and the polishing rate or the polishing rate A method of storing a polishing slurry containing polishing abrasives that change polishing characteristics such as selectivity over time has been proposed. In this storage method, after applying ultrasonic vibration to the polishing slurry, the average particle size of the abrasive grains or the oxidation-reduction potential of the slurry is measured, and the polishing rate is controlled by monitoring the average particle size or the oxidation-reduction potential. Is. According to this method, the degree of aging of the polishing rate of the polishing slurry can be known, so the polishing rate of the slurry being stored can be easily and reliably managed, and high-throughput and precise polishing can be performed. It can be done.
JP-A-8-257898 JP 11-246852 A JP-A-10-193255 July 19, 1999, published by Science Forum Inc., "CMP Science" pages 128-142

最近のLSIは、素子の微細化および配線の多層化を推進するために、ウエハプロセスの複数の工程で化学機械研磨処理を行っている。例えば、ウエハの主面に素子分離溝を形成する工程では、まず耐酸化性絶縁膜をマスクに用いてウエハの主面をドライエッチングして素子分離領域に溝を形成し、続いてこの溝の内部を含むウエハの主面上に上記溝の深さよりも厚い膜厚を有する酸化シリコン膜を堆積した後、上記耐酸化性絶縁膜を研磨のストッパに用いて酸化シリコン膜を化学機械研磨し、この酸化シリコン膜を溝の内部に選択的に残すことによって素子分離溝を形成する。   In recent LSIs, chemical mechanical polishing is performed in a plurality of steps of a wafer process in order to promote element miniaturization and multilayer wiring. For example, in the step of forming the element isolation groove on the main surface of the wafer, the main surface of the wafer is first dry-etched using the oxidation resistant insulating film as a mask to form a groove in the element isolation region, and then the groove is formed. After depositing a silicon oxide film having a thickness greater than the depth of the groove on the main surface of the wafer including the inside, the silicon oxide film is chemically mechanically polished using the oxidation-resistant insulating film as a polishing stopper, An element isolation trench is formed by selectively leaving the silicon oxide film inside the trench.

上記のような化学機械研磨工程では、一般にシリカ粒子を水に分散させた研磨スラリが使用される。シリカは、その表面に親水性のシラノール基(Si−OH)が存在するため、シリカ粒子を水に分散させると、シラノール基の粒子間水素結合やファンデルワールス(van der Waals)力によって粒子(一次粒子)同士の凝集が起こり、単体粒子よりも粒径(粒子の直径)の大きい凝集粒子(二次粒子)が形成される。従って、シリカ粒子(分散質)を水(分散媒)に分散させた研磨スラリにおいては、この凝集粒子が砥粒成分を構成している。   In the chemical mechanical polishing process as described above, a polishing slurry in which silica particles are dispersed in water is generally used. Since silica has hydrophilic silanol groups (Si-OH) on its surface, when silica particles are dispersed in water, the particles (by the hydrogen bonds between the silanol groups and van der Waals force) Aggregation between primary particles) occurs, and aggregated particles (secondary particles) having a larger particle size (particle diameter) than single particles are formed. Therefore, in a polishing slurry in which silica particles (dispersoid) are dispersed in water (dispersion medium), the aggregated particles constitute an abrasive component.

上記凝集粒子は、その粒径が比較的小さい場合は問題はない。ところが、実際の研磨スラリ中には1μm以上の粒径を持った粗大な凝集粒子(本願においては1μm以上の粒径を持った凝集粒子を特に「粗大凝集粒子」という)が存在するため、これがウエハの表面にマイクロスクラッチと呼ばれる微小な傷を与え、歩留まりや信頼性の低下を引き起こす。例えば前述した素子分離溝の形成工程において、耐酸化性絶縁膜を研磨のストッパに用いて酸化シリコン膜を化学機械研磨する際、耐酸化性絶縁膜の表面にマイクロスクラッチが生じると、その一部が下地のシリコン基板に達し、その表面にダメージを与える。   The aggregated particles have no problem when the particle size is relatively small. However, in an actual polishing slurry, there are coarse aggregated particles having a particle diameter of 1 μm or more (in this application, aggregated particles having a particle diameter of 1 μm or more are particularly referred to as “coarse aggregated particles”). Micro scratches called micro scratches are given to the surface of the wafer, resulting in a decrease in yield and reliability. For example, when the silicon oxide film is chemically mechanically polished using the oxidation-resistant insulating film as a polishing stopper in the element isolation groove forming process described above, a part of the micro-scratch occurs on the surface of the oxidation-resistant insulating film. Reaches the underlying silicon substrate and damages its surface.

研磨スラリ中の粗大な凝集粒子を取り除く方法として、研磨スラリをフィルタリングする方法もある程度有効であるが、凝集粒子を取り除いた研磨スラリを放置すると再び凝集が始まるため、根本的な対策とはならない。   As a method for removing coarse agglomerated particles in the polishing slurry, a method of filtering the abrasive slurry is also effective to some extent. However, if the polishing slurry from which the agglomerated particles are removed is left as it is, agglomeration starts again, which is not a fundamental measure.

また、シリカ粒子の分散性を向上させる対策として、研磨スラリに界面活性剤を添加することも有効である。しかし、界面活性剤を使用する場合には、BOD、CODの規制に対応できる設備が必要となり、かつ界面活性剤中の金属イオンによる汚染の対策も必要となる。一方、使用前に研磨スラリを撹拌する方法は、スラリの底部に沈殿している異物や粗大粒子が混入する虞れがあるため、有効なマイクロスクラッチ対策とはなり得ない。   It is also effective to add a surfactant to the polishing slurry as a measure for improving the dispersibility of the silica particles. However, in the case of using a surfactant, it is necessary to provide equipment capable of complying with BOD and COD regulations, and to take measures against contamination by metal ions in the surfactant. On the other hand, the method of stirring the polishing slurry before use cannot be an effective micro-scratch countermeasure because there is a possibility that foreign matters and coarse particles precipitated at the bottom of the slurry may be mixed.

本発明の一つの目的は、化学機械研磨工程で使用する研磨スラリ中の凝集粒子密度を低減することのできる技術を提供することにある。   One object of the present invention is to provide a technique capable of reducing the density of agglomerated particles in a polishing slurry used in a chemical mechanical polishing process.

本発明の一つの目的は、マイクロスクラッチを低減できる平坦化技術を提供することにある。   One object of the present invention is to provide a flattening technique capable of reducing micro scratches.

本発明の一つの目的は、信頼性の高い集積回路を形成することができる平坦化技術を提供することにある。   One object of the present invention is to provide a planarization technique capable of forming a highly reliable integrated circuit.

本発明の一つの目的は、ULSIの平坦化工程の量産歩留まりを向上することができる平坦化技術を提供することにある。   One object of the present invention is to provide a planarization technique capable of improving the mass production yield of the planarization process of ULSI.

本発明の一つの目的は、微細なパターンを有する集積回路装置の量産に適合した平坦化研磨スラリの管理技術を提供することにある。   One object of the present invention is to provide a planarization polishing slurry management technique suitable for mass production of integrated circuit devices having fine patterns.

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。   The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
(1)本発明の半導体集積回路装置の製造方法は、
(a)ウエハの主面上に形成した耐酸化性絶縁膜をマスクに用いて前記ウエハの主面の素子分離領域をエッチングすることにより、前記ウエハの主面の前記素子分離領域に溝を形成する工程と、
(b)前記溝の内部を含む前記ウエハの主面上に酸化シリコン系絶縁膜を形成する工程と、
(c)前記耐酸化性絶縁膜を研磨のストッパに用いて前記酸化シリコン系絶縁膜を化学機械研磨し、前記酸化シリコン系絶縁膜を前記溝の内部に選択的に残すことによって、前記ウエハの主面の前記素子分離領域に研磨平坦化絶縁膜分離溝を形成する工程とを含み、
前記酸化シリコン系絶縁膜を化学機械研磨する際、粒径1μm以上の凝集粒子の濃度が20万個/0.5cc以下になるまで静止放置した研磨スラリを使用するものである。
(2)本発明の半導体集積回路装置の製造方法は、
(a)ウエハの主面上に形成した耐酸化性絶縁膜をマスクに用いて前記ウエハの主面の素子分離領域をエッチングすることにより、前記ウエハの主面の前記素子分離領域に溝を形成する工程と、
(b)前記溝の内部を含む前記ウエハの主面上に酸化シリコン系絶縁膜を形成する工程と、
(c)前記耐酸化性絶縁膜を研磨のストッパに用いて前記酸化シリコン系絶縁膜を化学機械研磨し、前記酸化シリコン系絶縁膜を前記溝の内部に選択的に残すことによって、前記ウエハの主面の前記素子分離領域に研磨平坦化絶縁膜分離溝を形成する工程とを含み、
前記酸化シリコン系絶縁膜を化学機械研磨する際、あらかじめ30日以上静止放置した研磨スラリを使用するものである。
(3)本発明の半導体集積回路装置の製造方法は、以下の工程を有している。
(a)化学機械研磨処理に用いる研磨スラリを静止放置することによって、前記研磨スラリ中に含まれる粒径1μm以上の凝集粒子の濃度を20万個/0.5cc以下にする工程、
(b)量産プロセスを流れる各ウエハの被処理面に、前記(a)工程を経た研磨スラリを供給して化学機械研磨処理を行うことにより、前記各ウエハの主面に研磨平坦化絶縁膜分離溝を形成する工程。
Of the inventions disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.
(1) A manufacturing method of a semiconductor integrated circuit device of the present invention includes:
(A) A groove is formed in the element isolation region of the main surface of the wafer by etching the element isolation region of the main surface of the wafer using an oxidation resistant insulating film formed on the main surface of the wafer as a mask. And a process of
(B) forming a silicon oxide insulating film on the main surface of the wafer including the inside of the groove;
(C) The silicon oxide insulating film is chemically mechanically polished using the oxidation-resistant insulating film as a polishing stopper, and the silicon oxide insulating film is selectively left in the trench, whereby the wafer Forming a polishing planarization insulating film isolation groove in the element isolation region of the main surface,
When the silicon oxide insulating film is subjected to chemical mechanical polishing, a polishing slurry is used which is allowed to stand still until the concentration of aggregated particles having a particle diameter of 1 μm or more becomes 200,000 particles / 0.5 cc or less.
(2) A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device of the present invention includes:
(A) A groove is formed in the element isolation region of the main surface of the wafer by etching the element isolation region of the main surface of the wafer using an oxidation resistant insulating film formed on the main surface of the wafer as a mask. And a process of
(B) forming a silicon oxide insulating film on the main surface of the wafer including the inside of the groove;
(C) The silicon oxide insulating film is chemically mechanically polished using the oxidation-resistant insulating film as a polishing stopper, and the silicon oxide insulating film is selectively left in the trench, whereby the wafer Forming a polishing planarization insulating film isolation groove in the element isolation region of the main surface,
When chemical mechanical polishing is performed on the silicon oxide insulating film, a polishing slurry that has been allowed to stand for 30 days or more in advance is used.
(3) A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device of the present invention includes the following steps.
(A) a step of allowing the concentration of aggregated particles having a particle diameter of 1 μm or more contained in the polishing slurry to be 200,000 particles / 0.5 cc or less by leaving the polishing slurry used for the chemical mechanical polishing treatment stationary;
(B) The polishing planarization insulating film is separated from the main surface of each wafer by supplying the polishing slurry subjected to the step (a) to the processing surface of each wafer flowing through the mass production process and performing chemical mechanical polishing. Forming grooves.

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。   Among the inventions disclosed in the present application, effects obtained by typical ones will be briefly described as follows.

本願の一実施形態の発明によれば、化学機械研磨工程で使用する研磨スラリ中の凝集粒子密度を低減することにより、マイクロスクラッチの発生を抑制することができるので、化学機械研磨工程を有する半導体集積回路装置の製造歩留まり、信頼性を向上させることができる。   According to the invention of one embodiment of the present application, since the generation of micro scratches can be suppressed by reducing the aggregate particle density in the polishing slurry used in the chemical mechanical polishing step, a semiconductor having a chemical mechanical polishing step The manufacturing yield and reliability of the integrated circuit device can be improved.

なお、本願において、化学機械研磨(CMP)とは、一般に被研磨面を相対的に軟らかい布様のシート材料などからなる研磨パッドに接触させた状態で、研磨スラリを供給しながら面方向に相対移動させて研磨を行うことをいう。   In this application, chemical mechanical polishing (CMP) is generally relative to the surface direction while supplying a polishing slurry in a state where the surface to be polished is in contact with a polishing pad made of a relatively soft cloth-like sheet material or the like. It means moving and polishing.

研磨スラリとは、一般に水および化学エッチング薬剤(分散媒)に研磨剤微粒子(分散質)を配合した液体コロイド状態の懸濁液(サスペンション)をいう。また、研磨剤微粒子とは、一般にシリカ、セリア、ジルコニア、アルミナなどの微粒子をいう。   The polishing slurry generally refers to a liquid colloidal suspension (suspension) in which abrasive fine particles (dispersoid) are blended with water and a chemical etching agent (dispersion medium). The abrasive fine particles generally mean fine particles such as silica, ceria, zirconia, and alumina.

研磨スラリの静止放置とは、研磨スラリを容器に充填し、振動、撹拌、加熱などの操作を加えることなく、静止状態で放置することをいう。具体的には、例えば、比較的均一な温度に保たれた倉庫内に、ヒュームドシリカ、純水、アルカリ薬液を混合して、フィルタで異物を除去した後の研磨スラリを、約1m角の立方体容器に詰めて保存したりすることなどがこれに当たる。従って、研磨スラリを容器に充填して搬送する行為は、ここでいう静止放置には当たらない。例えば、研磨スラリを容器(タンク)に入れ、特別な振動防止対策を施すことなく、船舶により外洋を経由して輸送したり、トラックなどの車両で一般道路を経由して輸送することは、ここでいう搬送に当たる。   The standing of the polishing slurry means that the container is filled with the polishing slurry and left in a stationary state without any operation such as vibration, stirring, and heating. Specifically, for example, in a warehouse maintained at a relatively uniform temperature, fumed silica, pure water, and alkaline chemical liquid are mixed, and the polishing slurry after removing foreign matters with a filter is about 1 m square. For example, it can be stored in a cubic container. Therefore, the action of filling the container with the polishing slurry and carrying it does not correspond to the stationary standing here. For example, it is here that the polishing slurry is put in a container (tank) and transported by the ship via the open ocean without special vibration prevention measures, or transported via a general road by truck or other vehicle. It corresponds to the transportation.

研磨平坦化絶縁膜分離溝とは、化学機械研磨処理によって表面が平坦化された絶縁膜を溝の内部に選択的に残すことによって形成される素子分離溝をいう。従って、単に溝の内部に絶縁膜を堆積するだけで形成されるような素子分離溝は、ここでいう研磨平坦化絶縁膜分離溝には当たらない。例えば、一般にSGI(Shallow Groove Isolation)あるいはSTI(Shallow Trench Isolation)などと呼ばれている素子分離溝が、ここでいう研磨平坦化絶縁膜分離溝に当たる。   The polishing planarization insulating film isolation groove refers to an element isolation groove formed by selectively leaving an insulating film whose surface is flattened by a chemical mechanical polishing process inside the groove. Therefore, the element isolation trench formed simply by depositing an insulating film inside the trench does not correspond to the polishing planarization insulating film isolation trench here. For example, an element isolation trench generally called SGI (Shallow Groove Isolation) or STI (Shallow Trench Isolation) corresponds to the polishing planarization insulating film isolation trench here.

本願において、ウエハラインにおける量産プロセスとは、当該ウエハラインで使用される特定の化学機械研磨装置の1日あたりのスループットが8インチウエハ換算で少なくとも25枚以上ないしは50枚以上、より一般的には100枚以上である場合をいうものとする。なお、この限界ウエハ枚数は、ウエハの面積に反比例することはいうまでもない。   In the present application, the mass production process in a wafer line means that the throughput per day of a specific chemical mechanical polishing apparatus used in the wafer line is at least 25 or 50 or more in terms of an 8-inch wafer, more generally The case of 100 sheets or more shall be said. Needless to say, the limit number of wafers is inversely proportional to the area of the wafer.

また、以下の実施の形態では、便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらは互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明などの関係にある。   Further, in the following embodiments, when it is necessary for the sake of convenience, the description will be divided into a plurality of sections or embodiments, but they are not irrelevant to each other unless otherwise specified. The other part or all of the modifications, details, supplementary explanations, and the like are related.

さらに、以下の実施の形態において、要素の数など(個数、数値、量、範囲などを含む)に言及する場合、特に明示したときおよび原理的に明らかに特定の数に限定されるときを除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。さらに、以下の実施の形態において、その構成要素(要素ステップなどを含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合を除き、必ずしも必須のものではないことはいうまでもない。   Further, in the following embodiments, when referring to the number of elements (including the number, numerical value, quantity, range, etc.), unless otherwise specified and clearly limited to a specific number in principle. It is not limited to the specific number, and may be a specific number or more. Furthermore, in the following embodiments, the constituent elements (including element steps) are not necessarily essential unless explicitly stated or apparently essential in principle. Not too long.

同様に、以下の実施の形態において、構成要素などの形状、位置関係などに言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合を除き、実質的にその形状などに近似または類似するものなどを含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。   Similarly, in the following embodiments, when referring to the shapes and positional relationships of components and the like, the shapes and the like of the components are substantially the same unless explicitly stated or otherwise apparent in principle. Including those that are approximate or similar to. The same applies to the above numerical values and ranges.

また、本願において半導体集積回路装置というときは、特に単結晶シリコン基板上に作られるものだけでなく、特にそうでない旨が明示された場合を除き、SOI(Silicon On Insulator)基板やTFT(Thin Film Transistor)液晶製造用基板などといった他の基板上に作られるものを含むものとする。また、ウエハとは半導体集積回路装置の製造に用いる単結晶シリコン基板(一般にほぼ円盤形)、SOI基板、ガラス基板その他の絶縁、半絶縁または半導体基板などやそれらを複合した基板をいう。   In addition, the term “semiconductor integrated circuit device” in the present application is not limited to a device manufactured on a single-crystal silicon substrate, but unless otherwise specified, it is particularly an SOI (Silicon On Insulator) substrate or a TFT (Thin Film). Transistors) including those made on other substrates such as liquid crystal manufacturing substrates. A wafer refers to a single crystal silicon substrate (generally substantially disk-shaped), an SOI substrate, a glass substrate, other insulating, semi-insulating, or semiconductor substrates used in the manufacture of a semiconductor integrated circuit device or a composite substrate thereof.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that in all the drawings for describing the embodiments, the same members are denoted by the same reference numerals, and the repeated description thereof is omitted.

(実施の形態1)
本実施形態では、研磨スラリを静止放置状態で保管した期間と、ウエハプロセスで発生したスクラッチレベルとの関連について本発明者らが行った実験の結果を説明する。
(Embodiment 1)
In the present embodiment, the results of experiments conducted by the present inventors on the relationship between the period during which the polishing slurry is stored in a stationary state and the scratch level generated in the wafer process will be described.

−研磨スラリ−
図1は、製造開始から半導体量産ラインの化学機械研磨装置への供給に至る研磨スラリの一連の操作を示すフロー図である。
-Polishing slurry-
FIG. 1 is a flowchart showing a series of operations of a polishing slurry from the start of production to the supply to a chemical mechanical polishing apparatus of a semiconductor mass production line.

一般に、研磨スラリの製造メーカは、平均粒径が20nm〜40nm程度の単体シリカ粒子(一次粒子)、すなわちヒュームドシリカ(Fumed Silica)を純水に分散させ、これに水酸化アンモニウムなどのアルカリ薬液を添加してpHが10〜11付近に調整された研磨スラリを調合する。続いて、製造過程で発生または混入した研磨スラリ中の異物粒子や粗大な不良一次粒子などをフィルタで取り除いた後、容器に充填して静止放置した後、半導体製造メーカに出荷、搬送する。本願での静止放置期間は、一般にこの容器に充填して静止放置開始から出荷のため凝集粒子密度を検査するまでの期間または積み出しのために、トラックなどの輸送手段に移動開始するまでの期間をいう。   Generally, manufacturers of polishing slurries disperse single silica particles (primary particles) having an average particle diameter of about 20 nm to 40 nm, that is, fumed silica, in pure water, and an alkaline chemical such as ammonium hydroxide. Is added to prepare a polishing slurry having a pH adjusted to around 10-11. Subsequently, after removing foreign particles, coarse primary particles, and the like in the polishing slurry generated or mixed in the manufacturing process with a filter, the container is filled and allowed to stand, and then shipped to a semiconductor manufacturer. The stationary standing period in this application is generally the period from the start of standing still after filling the container to the inspection of the aggregated particle density for shipment, or the period from the start of moving to a transportation means such as a truck for shipping. Say.

一方、半導体製造メーカは、容器に充填された研磨スラリを製造メーカから購入し、その都度必要量をウエハラインの化学機械研磨装置に供給して化学機械研磨処理を行う。すなわち、静止放置用の容器で搬送された研磨スラリは、図1のスラリ受け入れ用のタンク(静止放置用のタンクと形状および大きさがほぼ同様のタンク、例えば1m角の立方体容器)に静止放置および搬送用兼用容器の底から10cm程度のところから沈殿物を巻き上げないように汲み出して前記受け入れ用タンクに移す。そこから図1に示すように、配管系から発生する比較的大きい異物(例えば径が50マイクロメータ以上の異物)を取り除くためにフィルタを通し、例えば10台から20台程度の(これより多くても少なくてもよい)化学機械研磨装置に配管系を通じて供給する。また、このような集中方式ではなく、化学機械研磨装置毎に受け入れ用タンクを設置することも可能である。しかし、一括供給システムによれば、一回の操作で複数の装置に数時間から数日分の連続供給が可能となり、安定したスラリ供給を行うことができるメリットがある。   On the other hand, the semiconductor manufacturer purchases the polishing slurry filled in the container from the manufacturer, and supplies the required amount to the chemical mechanical polishing apparatus on the wafer line each time to perform the chemical mechanical polishing process. That is, the polishing slurry conveyed in the stationary container is left in the slurry receiving tank of FIG. 1 (a tank having substantially the same shape and size as the stationary tank, for example, a 1m square cubic container). Further, the sediment is pumped out from about 10 cm from the bottom of the conveyance-use container so as not to be rolled up and transferred to the receiving tank. Then, as shown in FIG. 1, a filter is passed to remove relatively large foreign matters (for example, foreign matters having a diameter of 50 micrometers or more) generated from the piping system, for example, about 10 to 20 (more than this) It is possible to supply the chemical mechanical polishing equipment through a piping system. Further, it is possible to install a receiving tank for each chemical mechanical polishing apparatus instead of such a concentrated system. However, according to the collective supply system, continuous supply for several hours to several days can be performed to a plurality of apparatuses with one operation, and there is an advantage that stable slurry supply can be performed.

本実施形態では、研磨砥粒成分であるフュームドシリカを13重量%程度含み、水酸化アンモニウム(NHOH)の添加によってpHが11付近に調整された研磨スラリを使用した(その他の添加アルカリ薬液としては、水酸化ナトリウムや水酸化カリウムなどが使用可能であるが、水酸化アンモニウムにはアルカリ金属が非常に少ないというメリットがある)。この研磨スラリに含まれるフュームドシリカの表面には、親水性のシラノール基(Si−OH)が存在するため、シリカ粒子を水などの分散媒に添加した場合は、シラノール基の粒子間水素結合やファンデルワールス(van der Waals)力によって粒子同士の凝集が起こり、一次粒子よりも粒径の大きい凝集粒子(二次粒子)が形成される。従って、実際のウエハ研磨工程で使用する研磨スラリ中の砥粒成分は、凝集粒子(二次粒子)である。また、本発明で問題となる粒子は、この凝集粒子のうち、マイクロスクラッチを引き起こす原因となる粒径1μm以上の凝集粒子(粗大凝集粒子)である。 In this embodiment, a polishing slurry containing about 13% by weight of fumed silica, which is a polishing abrasive grain component, and having a pH adjusted to around 11 by the addition of ammonium hydroxide (NH 4 OH) was used (other added alkalis). As the chemical solution, sodium hydroxide, potassium hydroxide or the like can be used, but ammonium hydroxide has a merit that there is very little alkali metal). Since there is a hydrophilic silanol group (Si-OH) on the surface of fumed silica contained in this polishing slurry, when silica particles are added to a dispersion medium such as water, silanol group inter-particle hydrogen bonding Also, the particles are aggregated by the van der Waals force, and aggregated particles (secondary particles) having a particle size larger than the primary particles are formed. Therefore, the abrasive component in the polishing slurry used in the actual wafer polishing process is aggregated particles (secondary particles). Further, the particles that are a problem in the present invention are aggregated particles (coarse aggregated particles) having a particle diameter of 1 μm or more that cause micro scratches among the aggregated particles.

研磨スラリ中の粗大凝集粒子の濃度は、パーティクル・サイジング・システム(Particle Sizing System)製の凝集粒子分析用粒度分布測定器、「アキュサイザー モデル780(AccuSizer Model 780)」を使って測定した。この測定器は、光遮断方式と光散乱方式の原理に基づき、測定センサを通過する粒子から発生するパルスの数を計測することによって、粒子数を求めるものである。   The concentration of coarse agglomerated particles in the polishing slurry was measured using a particle size distribution analyzer for agglomerated particles, “AccuSizer Model 780” manufactured by Particle Sizing System. This measuring device obtains the number of particles by measuring the number of pulses generated from the particles passing through the measurement sensor based on the principle of the light blocking method and the light scattering method.

−化学機械研磨装置−
化学機械研磨装置は、研磨スラリを滴下した研磨パッド上にウエハの被処理面を下に向けて置き、エアの加圧によって研磨を行う方式のものを使用した。また、研磨によってダメージを受けた研磨パッド表面は、ダイヤモンドドレッサによって目立て、再生した。研磨パッドは、ロデール・ニッタ(RODEL NITTA)製の発泡ウレタン/ウレタンフォーム二層パッド、「IC1400KGr」を使用した。
-Chemical mechanical polishing equipment-
The chemical mechanical polishing apparatus used was a system in which a surface to be processed of a wafer was placed downward on a polishing pad to which a polishing slurry was dropped and polishing was performed by pressurizing air. Further, the polishing pad surface damaged by polishing was sharpened and regenerated by a diamond dresser. As the polishing pad, a foamed urethane / urethane foam double-layer pad “IC1400KGr” manufactured by RODEL NITTA was used.

−スクラッチ−
スクラッチは、大別してマクロスクラッチとマイクロスクラッチとに区分される。マクロスクラッチは、ウエハを横断する傷が特徴であり、ドレッサからのダイヤモンド砥粒の脱落が主因である。本発明で問題となるマイクロスクラッチは、深さ数十nm程度のスクラッチであり、希フッ酸(HF:HO=1:99)でエッチングして傷を広げることにより観察が可能となる微小な傷である。前述したように、このマイクロスクラッチは、主として研磨スラリ中に含まれる粒径1μm以上の粗大凝集粒子によって引き起こされる。
-Scratch-
Scratches are roughly classified into macro scratches and micro scratches. Macro scratches are characterized by flaws traversing the wafer, mainly due to the falling of diamond abrasive grains from the dresser. The micro scratch that is a problem in the present invention is a scratch having a depth of about several tens of nanometers. The micro scratch that can be observed by etching with dilute hydrofluoric acid (HF: H 2 O = 1: 99) to widen the scratches. It is a serious wound. As described above, this micro scratch is mainly caused by coarse aggregated particles having a particle diameter of 1 μm or more contained in the polishing slurry.

マイクロスクラッチの評価は、前記の化学機械研磨装置を使用してパターンなしのシリコンウエハ(直径20cm)を1分程度研磨した後、上記希フッ酸で数分間エッチングしてスクラッチの大きさを拡大し、日立電子エンジニアリング製のレーザ照射型欠陥検査装置、「LS6510」を用いてスクラッチを分別することにより行った。   Micro scratches were evaluated by polishing a silicon wafer (20 cm in diameter) without a pattern using the chemical mechanical polishing apparatus for about 1 minute, and then etching the diluted hydrofluoric acid for several minutes to increase the size of the scratch. The laser irradiation type defect inspection device “LS6510” manufactured by Hitachi Electronics Engineering was used to separate the scratches.

上記の実験で得られた研磨スラリ中の凝集粒子密度とマイクロスクラッチとの関係を図2に示す。縦軸にウエハ1枚当たりのマイクロスクラッチ数、横軸にスラリ0.5cc中に含まれる粒径1μm以上の凝集粒子の数をそれぞれ対数で表した。図示のように、研磨スラリ中の凝集粒子密度が低い程、化学機械研磨処理時におけるマイクロスクラッチの発生数も少ないことが確認できた。   FIG. 2 shows the relationship between the aggregated particle density in the polishing slurry obtained in the above experiment and the micro scratch. The vertical axis represents the number of micro scratches per wafer, and the horizontal axis represents the number of agglomerated particles having a particle size of 1 μm or more contained in 0.5 cc of slurry in logarithm. As shown in the figure, it was confirmed that the lower the aggregate particle density in the polishing slurry, the smaller the number of micro scratches generated during the chemical mechanical polishing process.

次に、研磨スラリ中で凝集粒子が発生するメカニズム、および研磨スラリ中の凝集粒子を低減する方法について説明する。   Next, a mechanism for generating aggregated particles in the polishing slurry and a method for reducing the aggregated particles in the polishing slurry will be described.

図3は、高さ1mの容器に静止放置した研磨スラリ中における粒径1μm以上の凝集粒子の沈降速度を算出したものであり、縦軸は静止放置時間、横軸は沈降距離を表している。図示のように、凝集粒子が1mの高さを沈降するには、少なくとも30日以上、通常は40日以上を要するものと推測される。   FIG. 3 shows the sedimentation rate of agglomerated particles having a particle size of 1 μm or more in a polishing slurry stationary in a 1 m high container. The vertical axis represents the stationary standing time, and the horizontal axis represents the sedimentation distance. . As shown in the figure, it is estimated that it takes at least 30 days, usually 40 days or more for the aggregated particles to settle down to a height of 1 m.

一方、図4は、研磨スラリ中の凝集粒子の静止放置時間依存性を調べたものであり、縦軸は研磨スラリ1cm中における粒径1μm以上の凝集粒子の数、横軸は研磨スラリの静止放置時間を表している。ここでは、研磨スラリの静止放置に使用する容器の高さを0.5m、1mおよび2mとした場合についてそれぞれ実測した。図示のように、静止放置開始から30日程度経過するまでの期間中は、凝集粒子の数が僅かしか減少しないが、その後は急激に減少した。すなわち、静止放置中に起こっていることが粒子の沈降現象のみならば、単調に減少する筈であるが、実際はそうではなかった。その理由として、次のようなモデルが考えられる。 On the other hand, FIG. 4 shows the dependence of the agglomerated particles in the polishing slurry on the static standing time. The vertical axis represents the number of agglomerated particles having a particle size of 1 μm or more in 1 cm 3 of the polishing slurry, and the horizontal axis represents the polishing slurry. It represents the stationary time. Here, the measurement was performed for the cases where the height of the container used for standing the polishing slurry was 0.5 m, 1 m, and 2 m. As shown in the figure, during the period from the start of standing still until about 30 days have passed, the number of agglomerated particles decreased only slightly, but thereafter decreased rapidly. In other words, if only the sedimentation phenomenon of particles occurs during standing still, it should decrease monotonously, but this was not the case. The following model can be considered as the reason.

図5に示すように、製造直後の研磨スラリは、凝集粒子の濃度分布が不均一なため、スラリ中には粒子間距離が短い領域と長い領域とが存在する。研磨スラリ中の粒子の大部分を占める平均粒径13nm程度の凝集粒子は、2.67μm/秒程度の拡散速度でブラウン運動をしており、粒子間距離が粒径よりも短い場合には粒子同士の衝突が絶えず繰り返されるため、衝突による凝集粒子の増加と沈降による減少とが同時に起こっている。しかし、粒子間距離が粒径よりも長くなると、ブラウン運動をしている粒子が他の粒子の間をすり抜けていくために粒子の衝突回数が減り、粒子同士が凝集する確率は低くなる。   As shown in FIG. 5, in the polishing slurry immediately after production, the concentration distribution of the agglomerated particles is non-uniform, and therefore there are regions where the interparticle distance is short and regions which are long. Aggregated particles having an average particle size of about 13 nm, which occupy most of the particles in the polishing slurry, have Brownian motion at a diffusion rate of about 2.67 μm / second, and if the distance between particles is shorter than the particle size, Since the collision between them is constantly repeated, an increase in aggregated particles due to the collision and a decrease due to settling occur simultaneously. However, when the distance between the particles becomes longer than the particle size, the number of particle collisions decreases because the particles in Brownian motion slip through other particles, and the probability that the particles are aggregated decreases.

凝集粒子の濃度が13%の研磨スラリ中で上記粒径の粒子間距離を算出すると、均一な距離で分散するのに0.133μm必要である。従って、すべての粒子の粒子間距離がこの距離になれば凝集は収束する。前記図4の実測結果は、粒子間距離が一定になるまでにはある程度の時間が掛かり、凝集が落ち着いたところで、沈降による粒子数の減少が見掛け上始まったように見えたためと考えられる。   When the distance between particles having the above particle diameter is calculated in a polishing slurry having an aggregated particle concentration of 13%, 0.133 μm is required to disperse at a uniform distance. Therefore, if the interparticle distance of all the particles becomes this distance, the aggregation is converged. The actual measurement result of FIG. 4 seems to be because it took a certain amount of time for the inter-particle distance to become constant, and when the aggregation settled, it seemed that the decrease in the number of particles due to sedimentation seemed to have started.

以上の実験結果から、研磨スラリの静止放置期間とマイクロスクラッチの発生との間には明確な相関関係があり、マイクロスクラッチの発生を抑制するためには、凝集粒子濃度が低下するまで研磨スラリを静止放置することが有効である、と判明した。   From the above experimental results, there is a clear correlation between the period in which the polishing slurry is allowed to stand still and the occurrence of microscratches. To suppress the generation of microscratches, the polishing slurry is reduced until the aggregate particle concentration decreases. It was found that it was effective to leave it stationary.

また、静止放置した研磨スラリが使用可能であるかどうかの判断は、前述した測定器(AccuSizer Model 780)などを使って粗大凝集粒子の濃度を測定し、この濃度が一定値以下になったことを確認することにより行う。具体的には、前記図2および図3に示した結果から、研磨スラリを製造後、高さ1mの柱状静止放置用容器の場合を例に取れば少なくとも30日以上、好ましくは40日以上、より好ましくは50日以上静止放置し、研磨スラリ0.5cc中に含まれる粒径1μm以上の凝集粒子の数が20万個以下、好ましくは5万個以下、より好ましくは2万個以下となったことを確認してから使用することにより、マイクロスクラッチの発生を問題とならないレベルまで抑制することができる。   In addition, whether or not a stationary polishing slurry can be used is determined by measuring the concentration of coarse agglomerated particles using the aforementioned measuring instrument (AccuSizer Model 780), etc. Confirm by confirming. Specifically, from the results shown in FIG. 2 and FIG. 3, at least 30 days or more, preferably 40 days or more, taking the case of a columnar stationary container having a height of 1 m after manufacturing a polishing slurry as an example, More preferably, it is allowed to stand still for 50 days or more, and the number of aggregated particles having a particle size of 1 μm or more contained in 0.5 cc of the polishing slurry is 200,000 or less, preferably 50,000 or less, more preferably 20,000 or less. By using after confirming this, the generation of micro scratches can be suppressed to a level that does not cause a problem.

研磨スラリの静止放置とは、研磨スラリを容器に充填し、振動、撹拌、加熱(対流との物質輸送を伴うもの)などの操作を加えることなく、静止状態で放置することをいう。従って、研磨スラリを容器に充填して搬送する行為は、静止放置には相当しない。また、研磨スラリの静止放置は、5℃から35℃の温度範囲内で行い、好ましくは20℃付近の温度で行う。   “Standing the polishing slurry stationary” means filling the container with the polishing slurry and leaving it in a stationary state without any operation such as vibration, stirring, and heating (which involves mass transport with convection). Therefore, the act of filling the container with the polishing slurry and transporting it does not correspond to standing still. The polishing slurry is allowed to stand still within a temperature range of 5 ° C. to 35 ° C., preferably at a temperature around 20 ° C.

上記の期間静止放置した研磨スラリを容器から抜き取って化学機械研磨装置に輸送する際は、容器の底部に沈殿した異物や粗大凝集粒子の混入を避けるため、容器の底部から5cm以上、好ましくは10cm以上の上澄み部分を抜き取るようにする。また、容器から抜き取った研磨スラリをフィルタで濾過してから化学機械研磨装置に供給することも有効である。   When removing the polishing slurry that has been allowed to stand for the above period from the container and transporting it to the chemical mechanical polishing apparatus, in order to avoid contamination of foreign substances and coarse aggregated particles that have settled on the bottom of the container, it is at least 5 cm, preferably 10 cm from the bottom of the container. Remove the supernatant. It is also effective to supply the polishing slurry extracted from the container to the chemical mechanical polishing apparatus after filtering it with a filter.

研磨スラリ中の凝集粒子は、凝集と沈降とを繰り返しながら濃度が低下するため、静止放置が同じであっても容器の大きさや高さによって濃度が異なる。従って、静止放置期間に応じて抜き取り位置を変えることによって、凝集粒子の密度がより低減された研磨スラリを化学機械研磨装置に供給することができる。従って、静止放置用の容器の高さを半分にすると、必要な静止放置期間はそれに比例して半分になると考えられる。   The concentration of the aggregated particles in the polishing slurry decreases while repeating aggregation and sedimentation, so that the concentration varies depending on the size and height of the container even if the stationary standing is the same. Therefore, by changing the extraction position in accordance with the stationary standing period, it is possible to supply a polishing slurry in which the density of the aggregated particles is further reduced to the chemical mechanical polishing apparatus. Therefore, if the height of the container for stationary standing is halved, it is considered that the necessary stationary standing period is proportionally halved.

また、いったん長時間静止放置(例えば30日)して、タンクの底に凝集粒子が沈殿層として固定された後は、搬送などの軽度の攪拌をしても一般に問題はない。この点は船舶などによる搬送についても同様である。   In addition, once the particles are allowed to stand for a long time (for example, 30 days) and the aggregated particles are fixed as a precipitated layer on the bottom of the tank, there is generally no problem even if a slight stirring such as transportation is performed. This also applies to transportation by ship or the like.

また、研磨スラリを静止放置するに際しては、研磨スラリの容器や取り扱い説明書などに製造日および使用可能時期を明記しておくことが望ましい。   In addition, when the polishing slurry is allowed to stand still, it is desirable to specify the date of manufacture and the time when the polishing slurry can be used in a polishing slurry container or an instruction manual.

また、上記静止放置期間を経ていない、または全く長時間の静止放置していない研磨スラリを半導体製造メーカが購入後、静止放置(例えば30日)してから使用してもよいことはいうまでもない。この場合、例えば研磨スラリメーカで15日間静止放置して、その後、半導体製造メーカに向けて搬送した場合は、半導体製造メーカで改めて30日間静止放置する必要がある。また、本実施例においては、主に研磨スラリメーカにおいて長時間の静止放置をする例を説明したが、研磨スラリメーカにおいては、長時間(例えば30日以上)静止放置をすることなく、購入した半導体集積回路または半導体装置製造メーカにおいて、長時間の静止放置をするようにしてもよい。しかし、そのようにすると、半導体工場に、例えば一日で1m角の容器1台分を消費するとすれば、30台の静止放置容器を置くスペースが必要となり、半導体製造メーカにとってデメリットが大きい。しかし、一方、研磨スラリメーカ側にとっては、巨大な静止放置スペースを半導体製造メーカ側に分散できるメリットがある。   In addition, it goes without saying that a polishing slurry that has not been subjected to the above-mentioned stationary standing period or that has not been standing still for a long time may be used after being left standing still (for example, 30 days) after the semiconductor manufacturer purchases it. Absent. In this case, for example, when the polishing slurry manufacturer is left standing for 15 days and then transported to the semiconductor manufacturer, the semiconductor manufacturer needs to stand still for 30 days again. In this embodiment, an example in which the polishing slurry maker is allowed to stand still for a long time has been described. However, in the polishing slurry maker, the purchased semiconductor integrated circuit can be left without being left still for a long time (for example, 30 days or more). Circuit or semiconductor device manufacturers may be allowed to stand still for a long time. However, in such a case, for example, if one semiconductor square container is consumed for one square meter per day, a space for placing 30 stationary containers is required, which is a great disadvantage for semiconductor manufacturers. On the other hand, however, the polishing slurry manufacturer has an advantage that a large stationary space can be distributed to the semiconductor manufacturer.

(実施の形態2)
次に、DRAM(Dynamic Random Access Memory)の製造プロセスに適用した実施の形態を図6から図25を用いて説明する。なお、本実施の形態で用いる研磨スラリは、前記実施の形態1で説明したものと基本的に同一の処理をされたものを用いているので、必要な場合を除き同一の説明を繰り返さない。
(Embodiment 2)
Next, an embodiment applied to a DRAM (Dynamic Random Access Memory) manufacturing process will be described with reference to FIGS. Since the polishing slurry used in the present embodiment is basically the same as that described in the first embodiment, the same description will not be repeated unless necessary.

まず、図6に示すように、例えば1から10Ωcm程度の比抵抗を有するp型の単結晶シリコンからなる基板(ウエハ)1を約850℃で熱酸化してその表面に膜厚10nm程度の薄い酸化シリコン膜2を形成した後、酸化シリコン膜2の上部にCVD法で膜厚140nm程度の窒化シリコン膜3を堆積する。窒化シリコン膜3は、素子分離領域の基板1をエッチングして溝を形成する際のマスクとして使用する。また、窒化シリコン膜3は、酸化されにくい性質を持つので、その下部の基板1の表面が酸化されるのを防ぐマスクとしても使用される。窒化シリコン膜3の下部の酸化シリコン膜2は、基板1と窒化シリコン膜3との界面に生じるストレスを緩和し、このストレスに起因して基板1の表面に転位などの欠陥が発生するのを防ぐために形成する。   First, as shown in FIG. 6, a substrate (wafer) 1 made of p-type single crystal silicon having a specific resistance of, for example, about 1 to 10 Ωcm is thermally oxidized at about 850 ° C., and the surface thereof is thin with a thickness of about 10 nm. After the silicon oxide film 2 is formed, a silicon nitride film 3 having a thickness of about 140 nm is deposited on the silicon oxide film 2 by a CVD method. The silicon nitride film 3 is used as a mask when the substrate 1 in the element isolation region is etched to form a groove. Further, since the silicon nitride film 3 has the property of being hardly oxidized, it is also used as a mask for preventing the surface of the underlying substrate 1 from being oxidized. The silicon oxide film 2 below the silicon nitride film 3 relieves stress generated at the interface between the substrate 1 and the silicon nitride film 3 and causes defects such as dislocations on the surface of the substrate 1 due to this stress. Form to prevent.

次に、図7に示すように、フォトレジスト膜4をマスクにしたドライエッチングで素子分離領域の窒化シリコン膜3とその下部の酸化シリコン膜2とを選択的に除去した後、図8に示すように、窒化シリコン膜3をマスクにしたドライエッチングで素子分離領域の基板1に深さ350から400nm程度の溝5aを形成する。   Next, as shown in FIG. 7, the silicon nitride film 3 in the element isolation region and the silicon oxide film 2 under the element isolation region are selectively removed by dry etching using the photoresist film 4 as a mask, and then shown in FIG. As described above, the trench 5a having a depth of about 350 to 400 nm is formed in the substrate 1 in the element isolation region by dry etching using the silicon nitride film 3 as a mask.

次に、図9に示すように、基板1を約800から1000℃で熱酸化することによって、溝5aの内壁に膜厚10nm程度の薄い酸化シリコン膜6を形成する。この酸化シリコン膜6は、溝5aの内壁に生じたドライエッチングのダメージを回復すると共に、後の工程で溝5aの内部に埋め込まれる酸化シリコン膜7と基板1との界面に生じるストレスを緩和するために形成する。   Next, as shown in FIG. 9, the substrate 1 is thermally oxidized at about 800 to 1000 ° C. to form a thin silicon oxide film 6 having a thickness of about 10 nm on the inner wall of the groove 5a. The silicon oxide film 6 recovers from dry etching damage generated on the inner wall of the groove 5a and relieves stress generated at the interface between the silicon oxide film 7 embedded in the groove 5a and the substrate 1 in a later step. Form for.

次に、図10に示すように、溝5aの内部を含む基板1上にCVD法で酸化シリコン膜7を堆積する。この酸化シリコン膜7は、溝5aの深さよりも厚い膜厚(例えば500から600nm程度)で堆積し、溝5aの内部に酸化シリコン膜7を隙間なく埋め込む。酸化シリコン膜7は、例えば酸素とテトラエトキシシラン((CSi)とを使って成膜される酸化シリコン膜のように、ステップカバレージのよい成膜方法で形成する。 Next, as shown in FIG. 10, a silicon oxide film 7 is deposited on the substrate 1 including the inside of the groove 5a by the CVD method. The silicon oxide film 7 is deposited with a film thickness (for example, about 500 to 600 nm) thicker than the depth of the groove 5a, and the silicon oxide film 7 is embedded in the groove 5a without any gap. The silicon oxide film 7 is formed by a film forming method with good step coverage, such as a silicon oxide film formed using, for example, oxygen and tetraethoxysilane ((C 2 H 5 ) 4 Si).

次に、基板1を約1000℃で熱酸化し、溝5aに埋め込んだ酸化シリコン膜7の膜質を改善するためのデンシファイ(焼き締め)処理を行った後、図11に示すように、溝5aの上部に形成したフォトレジスト膜8をマスクにして窒化シリコン膜3の上部の酸化シリコン膜7をドライエッチングし、その膜厚を薄くする。このドライエッチングは、酸化シリコン膜7の表面の高さを溝5aの上部と窒化シリコン膜3の上部とでほぼ同じにするために行う。   Next, after the substrate 1 is thermally oxidized at about 1000 ° C. and subjected to a densification (baking) process for improving the film quality of the silicon oxide film 7 embedded in the groove 5a, as shown in FIG. The silicon oxide film 7 above the silicon nitride film 3 is dry-etched using the photoresist film 8 formed thereon as a mask to reduce the film thickness. This dry etching is performed so that the height of the surface of the silicon oxide film 7 is substantially the same between the upper part of the groove 5 a and the upper part of the silicon nitride film 3.

次に、図12に示すように、酸化シリコン膜7の上部のフォトレジスト膜8を除去した後、酸化シリコン膜7を化学機械研磨処理する。   Next, as shown in FIG. 12, after removing the photoresist film 8 on the silicon oxide film 7, the silicon oxide film 7 is subjected to chemical mechanical polishing.

図13は、酸化シリコン膜7の研磨に用いる化学機械研磨装置100の処理部を示す概略図である。図示のように、化学機械研磨装置100の処理部には、ウエハ(基板)1の研磨処理を行う定盤101が設置されている。定盤101は、図示しない駆動機構によって水平面内で回転駆動するようになっている。また、定盤101の上面には、多数の気孔を有するポリウレタンなどの合成樹脂からなる研磨パッド102が貼り付けられている。   FIG. 13 is a schematic view showing a processing unit of the chemical mechanical polishing apparatus 100 used for polishing the silicon oxide film 7. As shown in the figure, a surface plate 101 for polishing a wafer (substrate) 1 is installed in the processing unit of the chemical mechanical polishing apparatus 100. The surface plate 101 is rotationally driven in a horizontal plane by a drive mechanism (not shown). A polishing pad 102 made of a synthetic resin such as polyurethane having a large number of pores is attached to the upper surface of the surface plate 101.

定盤101の上方には、図示しない駆動機構によって上下動および水平面内で回転駆動するウエハキャリア103が設置されている。ウエハ1は、このウエハキャリア103の下端部に設けられたリテーナリング104およびメンブレン106によって、その主面(被研磨面)を下向きにして保持され、所定の荷重で研磨パッド102に押し付けられる。研磨パッド102の表面とウエハ1の被研磨面との間にはスラリ供給管105を通じて研磨スラリSが供給され、ウエハ1の被研磨面が化学的および機械的に研磨される。   Above the surface plate 101, a wafer carrier 103 that is vertically moved and rotated in a horizontal plane by a driving mechanism (not shown) is installed. The wafer 1 is held by a retainer ring 104 and a membrane 106 provided at the lower end of the wafer carrier 103 with its main surface (surface to be polished) facing downward, and is pressed against the polishing pad 102 with a predetermined load. A polishing slurry S is supplied between the surface of the polishing pad 102 and the surface to be polished of the wafer 1 through a slurry supply pipe 105, and the surface to be polished of the wafer 1 is chemically and mechanically polished.

また、定盤101の上方には、図示しない駆動機構によって上下動および水平面内で回転駆動するドレッサ107が設置されている。ドレッサ107の下端部にはダイヤモンド粒子を電着した基材が取り付けられており、研磨パッド102の表面は、研磨砥粒による目詰まりを防ぐために、この基材によって定期的に切削される。   Further, a dresser 107 is installed above the surface plate 101 to move up and down and rotate in a horizontal plane by a drive mechanism (not shown). A base material electrodeposited with diamond particles is attached to the lower end of the dresser 107, and the surface of the polishing pad 102 is periodically cut by this base material in order to prevent clogging by the abrasive grains.

本実施形態では、粒径1μm以上の凝集粒子の数が2万個以下/0.5ccとなるまで静止放置した研磨スラリ(S)を使って酸化シリコン膜7を研磨した。研磨の条件は、一例として荷重=250g/cm、ウエハキャリア回転数=30rpm、定盤回転数=25rpm、スラリ流量=200cc/minとした。また、この研磨は、窒化シリコン膜3をストッパにして行い、窒化シリコン膜3の膜厚が50nmになった時点を終点とした。 In the present embodiment, the silicon oxide film 7 is polished by using a polishing slurry (S) that is allowed to stand still until the number of aggregated particles having a particle diameter of 1 μm or more reaches 20,000 or less / 0.5 cc. For example, the polishing conditions were as follows: load = 250 g / cm 2 , wafer carrier rotation speed = 30 rpm, surface plate rotation speed = 25 rpm, and slurry flow rate = 200 cc / min. This polishing was performed using the silicon nitride film 3 as a stopper, and the end point was when the film thickness of the silicon nitride film 3 reached 50 nm.

図14に示すように、ここまでの工程により、基板(ウエハ)1の主面の素子分離領域に素子分離溝5が形成される。   As shown in FIG. 14, the element isolation trench 5 is formed in the element isolation region of the main surface of the substrate (wafer) 1 through the steps so far.

図15は、上記研磨工程で発生したマイクロスクラッチの密度と研磨スラリ(S)の静止放置時間との関係を示している。図示のように、研磨スラリ(S)を少なくとも30日以上、好ましくは40日以上、より好ましくは50日以上静止放置することにより、マイクロスクラッチ密度を低減することができた。   FIG. 15 shows the relationship between the density of the micro scratches generated in the polishing step and the stationary time of the polishing slurry (S). As shown in the figure, the microscratch density could be reduced by allowing the polishing slurry (S) to stand still for at least 30 days, preferably 40 days or more, more preferably 50 days or more.

次に、熱リン酸などのエッチング液を用いて窒化シリコン膜3を除去した後、図16に示すように、基板1にホウ素(B)をイオン注入することによって、p型ウエル9を形成する。続いて、フッ酸を用いたウェットエッチングで基板1の表面の酸化シリコン膜2を除去した後、図17に示すように、基板1を約800から850℃で熱酸化することによって、その表面に清浄なゲート酸化膜10を形成する。   Next, after removing the silicon nitride film 3 using an etching solution such as hot phosphoric acid, boron (B) ions are implanted into the substrate 1 to form a p-type well 9 as shown in FIG. . Subsequently, after removing the silicon oxide film 2 on the surface of the substrate 1 by wet etching using hydrofluoric acid, the substrate 1 is thermally oxidized at about 800 to 850 ° C. as shown in FIG. A clean gate oxide film 10 is formed.

次に、図18に示すように、上記ゲート酸化膜10の上部にゲート電極11(ワード線WL)を形成する。ゲート電極11(ワード線WL)は、例えばゲート酸化膜10上にリンをドープした多結晶シリコン膜をCVD法で堆積し、続いてその上部にスパッタリング法でWN膜およびW膜を堆積し、さらにその上部にCVD法で窒化シリコン膜12を堆積した後、フォトレジスト膜(図示せず)をマスクにしたエッチングでこれらの膜をパターニングすることによって形成する。   Next, as shown in FIG. 18, a gate electrode 11 (word line WL) is formed on the gate oxide film 10. For the gate electrode 11 (word line WL), for example, a polycrystalline silicon film doped with phosphorus is deposited on the gate oxide film 10 by a CVD method, and then a WN film and a W film are deposited thereon by a sputtering method. A silicon nitride film 12 is deposited thereon by CVD, and then formed by patterning these films by etching using a photoresist film (not shown) as a mask.

次に、図19に示すように、p型ウエル9にリン(P)またはヒ素(As)をイオン注入することによってn型半導体領域13(ソース、ドレイン)を形成する。ここまでの工程により、DRAMのメモリセル選択用MISFETQsが略完成する。   Next, as shown in FIG. 19, n-type semiconductor regions 13 (source and drain) are formed by ion implantation of phosphorus (P) or arsenic (As) into the p-type well 9. The DRAM memory cell selection MISFET Qs is substantially completed by the steps so far.

次に、図20に示すように、基板1上にCVD法で窒化シリコン膜14を堆積し、続いて窒化シリコン膜14上にスピンオングラス膜15をスピン塗布した後、スピンオングラス膜15の上部にCVD法で酸化シリコン膜16を堆積する。   Next, as shown in FIG. 20, a silicon nitride film 14 is deposited on the substrate 1 by the CVD method, and then a spin-on-glass film 15 is spin-coated on the silicon nitride film 14, and then on the spin-on-glass film 15. A silicon oxide film 16 is deposited by CVD.

次に、図21に示すように、酸化シリコン膜16を化学的機械研磨法で研磨してその表面を平坦化する。この研磨工程で酸化シリコン膜16にマイクロスクラッチが発生し、その一部が下層のスピンオングラス膜15に達すると、次の工程で行うフッ酸洗浄によって、スピンオングラス膜15のスクラッチが拡大されるため、後の工程でスピンオングラス膜15に形成したコンタクトホール17、18にプラグ19を埋め込んだ際、スクラッチを通じてプラグ19同士が短絡する虞れがある。   Next, as shown in FIG. 21, the silicon oxide film 16 is polished by a chemical mechanical polishing method to flatten the surface. In this polishing process, micro scratches are generated in the silicon oxide film 16, and when a part thereof reaches the lower spin-on glass film 15, the scratches of the spin-on glass film 15 are expanded by the hydrofluoric acid cleaning performed in the next process. When the plug 19 is embedded in the contact holes 17 and 18 formed in the spin-on-glass film 15 in a later process, the plugs 19 may be short-circuited through the scratch.

従って、この研磨工程では、粒径1μm以上の凝集粒子の数が2万個以下/0.5ccとなるまで静止放置した研磨スラリ(S)を使って酸化シリコン膜14を研磨し、酸化シリコン膜16にマイクロスクラッチが発生しないようにする。   Therefore, in this polishing step, the silicon oxide film 14 is polished by using the polishing slurry (S) that is allowed to stand still until the number of aggregated particles having a particle size of 1 μm or more reaches 20,000 or less / 0.5 cc, and the silicon oxide film 16 is prevented from generating micro scratches.

次に、図22に示すように、フォトレジスト膜(図示せず)をマスクにして酸化シリコン膜16、スピンオングラス膜15および窒化シリコン膜14をドライエッチングし、n型半導体領域13(ソース、ドレイン)の上部にコンタクトホール17、18を形成する。次に、コンタクトホール17、18の内部をフッ酸で洗浄した後、コンタクトホール17、18の内部にプラグ19を形成する。プラグ19を形成するには、例えばコンタクトホール17、18の内部および酸化シリコン膜16の上部にリン(P)ドープした低抵抗多結晶シリコン膜をCVD法で堆積した後、酸化シリコン膜16の上部の不要な多結晶シリコン膜をドライエッチング(または化学機械研磨法)で除去する。   Next, as shown in FIG. 22, the silicon oxide film 16, the spin-on-glass film 15 and the silicon nitride film 14 are dry-etched using a photoresist film (not shown) as a mask to form an n-type semiconductor region 13 (source, drain). The contact holes 17 and 18 are formed on the upper part of the structure. Next, after cleaning the inside of the contact holes 17 and 18 with hydrofluoric acid, a plug 19 is formed inside the contact holes 17 and 18. In order to form the plug 19, for example, a low resistance polycrystalline silicon film doped with phosphorus (P) is deposited by CVD in the contact holes 17 and 18 and on the silicon oxide film 16, and then on the silicon oxide film 16. The unnecessary polycrystalline silicon film is removed by dry etching (or chemical mechanical polishing).

次に、図23に示すように、酸化シリコン膜16の上部にCVD法で酸化シリコン膜20を堆積し、続いてコンタクトホール19の上部の酸化シリコン膜20エッチングしてスルーホール21を形成した後、スルーホール21の内部にプラグ22を形成する。プラグ22は、例えば酸化シリコン膜20の上部にTiN(窒化チタン)膜およびW(タングステン)膜を堆積した後、酸化シリコン膜20の上部の不要なW膜およびTiN膜を化学機械研磨法で除去することによって形成する。続いて、酸化シリコン膜20の上部にスパッタリング法で堆積したW膜をパターニングすることによって、プラグ22の上部にビット線BLを形成する。   Next, as shown in FIG. 23, after the silicon oxide film 20 is deposited on the upper portion of the silicon oxide film 16 by the CVD method, and then the through-hole 21 is formed by etching the silicon oxide film 20 on the upper portion of the contact hole 19. The plug 22 is formed inside the through hole 21. For example, the plug 22 is formed by depositing a TiN (titanium nitride) film and a W (tungsten) film on the silicon oxide film 20 and then removing unnecessary W film and TiN film on the silicon oxide film 20 by a chemical mechanical polishing method. To form. Subsequently, the bit line BL is formed on the plug 22 by patterning a W film deposited on the silicon oxide film 20 by sputtering.

次に、ビット線BLの上部にCVD法で酸化シリコン膜23を堆積し、続いてコンタクトホール18の上部の酸化シリコン膜23をエッチングしてスルーホール24を形成した後、スルーホール24の内部にプラグ25を形成する。プラグ25を形成するには、例えばスルーホール24の内部および酸化シリコン膜23の上部にリン(P)ドープした低抵抗多結晶シリコン膜をCVD法で堆積した後、酸化シリコン膜23の上部の不要な多結晶シリコン膜をドライエッチング(または化学機械研磨法)で除去する。   Next, a silicon oxide film 23 is deposited on the upper portion of the bit line BL by a CVD method. Subsequently, the silicon oxide film 23 on the upper portion of the contact hole 18 is etched to form a through hole 24, and then inside the through hole 24. A plug 25 is formed. In order to form the plug 25, for example, a low-resistance polycrystalline silicon film doped with phosphorus (P) is deposited by CVD in the through hole 24 and on the silicon oxide film 23, and then the upper portion of the silicon oxide film 23 is unnecessary. The polycrystalline silicon film is removed by dry etching (or chemical mechanical polishing).

次に、図24に示すように、酸化シリコン膜23の上部にCVD法で窒化シリコン膜26を堆積し、続いて窒化シリコン膜26の上部にCVD法で酸化シリコン膜27を堆積した後、フォトレジスト膜(図示せず)をマスクにして酸化シリコン膜27およびその下部の窒化シリコン膜26をドライエッチングすることによって、スルーホール25の上部に溝28を形成する。後述する情報蓄積用容量素子Cの下部電極29は、この溝28の内壁に沿って形成されるので、下部電極29の表面積を大きくして蓄積電荷量を増やすためには、酸化シリコン膜27を厚い膜厚で堆積する必要がある。   Next, as shown in FIG. 24, a silicon nitride film 26 is deposited on the silicon oxide film 23 by the CVD method, and then a silicon oxide film 27 is deposited on the silicon nitride film 26 by the CVD method. Using the resist film (not shown) as a mask, the silicon oxide film 27 and the silicon nitride film 26 below the silicon oxide film 27 are dry-etched to form a groove 28 on the through hole 25. Since the lower electrode 29 of the information storage capacitive element C, which will be described later, is formed along the inner wall of the groove 28, in order to increase the surface area of the lower electrode 29 and increase the amount of stored charge, the silicon oxide film 27 is used. It is necessary to deposit a thick film.

次に、図25に示すように、溝28の内部に下部電極29、容量絶縁膜30および上部電極31からなる情報蓄積用容量素子Cを形成する。下部電極29は、例えばリン(P)ドープした低抵抗多結晶シリコン膜で構成し、容量絶縁膜30は、例えば酸化タンタル(Ta)膜で構成する。また、上部電極31は、TiN膜で構成する。ここまでの工程により、メモリセル選択用MISFETQsとこれに直列に接続された情報蓄積用容量素子Cとで構成されたメモリセルが完成する。 Next, as shown in FIG. 25, an information storage capacitive element C composed of the lower electrode 29, the capacitive insulating film 30 and the upper electrode 31 is formed inside the trench 28. The lower electrode 29 is made of, for example, a phosphorus (P) -doped low-resistance polycrystalline silicon film, and the capacitor insulating film 30 is made of, for example, a tantalum oxide (Ta 2 O 5 ) film. The upper electrode 31 is composed of a TiN film. Through the steps up to here, a memory cell composed of the memory cell selection MISFET Qs and the information storage capacitive element C connected in series is completed.

以上、本発明者によってなされた発明を発明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。   As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments of the invention. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.

前記実施の形態では、フュームドシリカを添加した研磨スラリに適用した場合について説明したが、本発明は、コロイダイルシリカを添加した研磨スラリを使用して化学機械研磨処理を行う場合にも適用することができる。   In the above embodiment, the case where the present invention is applied to a polishing slurry to which fumed silica is added has been described. However, the present invention is also applicable to the case where chemical mechanical polishing is performed using a polishing slurry to which colloidal silica is added. be able to.

また、前記実施の形態では、絶縁膜の平坦化工程に適用した場合について説明したが、配線溝やスルーホールが形成された絶縁膜上の導電膜を平坦化して埋め込み配線やプラグを形成する化学機械研磨処理に適用することもできる。   In the above embodiment, the case where the present invention is applied to the flattening process of the insulating film has been described. However, the chemicals for flattening the conductive film on the insulating film in which the wiring groove and the through hole are formed to form the embedded wiring and the plug It can also be applied to a mechanical polishing process.

すなわち、SGIなどの素子分離の平坦化に適用した場合においては、素子形成領域、すなわちアクティブ領域のシリコン表面などに至るスクラッチを低減することができるので、特に高密度集積回路の平坦化工程の高信頼化に特に有効である。また、一般の層間絶縁膜の平坦化などに使用した場合においては、隣接した導電領域間にまたがるスクラッチや微細なスクラッチを低減することにより、層間領域の電気的または電気化学的安定性を向上することができる。また、一般的な素子の信頼性の向上に寄与する点は、上記の場合と同様である。   That is, when applied to planarization of element isolation such as SGI, scratches reaching the element formation region, that is, the silicon surface of the active region can be reduced. This is particularly effective for reliability. In addition, when used for planarization of a general interlayer insulating film, the electrical or electrochemical stability of the interlayer region is improved by reducing scratches or fine scratches that extend between adjacent conductive regions. be able to. Moreover, the point which contributes to the improvement of the reliability of a general element is the same as that of the said case.

本発明は、化学機械研磨法を用いて半導体ウエハの表面に形成された薄膜を研磨する工程を有する半導体集積回路装置の製造に適用することができる。   The present invention can be applied to the manufacture of a semiconductor integrated circuit device having a step of polishing a thin film formed on the surface of a semiconductor wafer using a chemical mechanical polishing method.

製造開始から半導体量産ラインの化学機械研磨装置への供給に至る研磨スラリの一連の操作を示すフロー図である。It is a flowchart which shows a series of operation | movement of the polishing slurry from the manufacture start to supply to the chemical mechanical polishing apparatus of a semiconductor mass production line. 研磨スラリ中の凝集粒子密度とマイクロスクラッチとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the aggregated particle density in a polishing slurry, and a micro scratch. 研磨スラリ中における粒径1μm以上の凝集粒子の沈降速度と静止放置時間との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the sedimentation speed | velocity | rate of agglomerated particle | grains with a particle size of 1 micrometer or more in grinding | polishing slurry, and stationary standing time. 研磨スラリ中における粒径1μm以上の凝集粒子の数と静止放置時間との関係を示すグラフである。4 is a graph showing the relationship between the number of aggregated particles having a particle size of 1 μm or more in a polishing slurry and the standing time. 研磨スラリ中における凝集粒子の分散状態を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the dispersion state of the aggregated particle in a polishing slurry. 本発明の一実施の形態である半導体集積回路装置の製造方法を示すシリコン基板の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the silicon substrate which shows the manufacturing method of the semiconductor integrated circuit device which is one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態である半導体集積回路装置の製造方法を示すシリコン基板の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the silicon substrate which shows the manufacturing method of the semiconductor integrated circuit device which is one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態である半導体集積回路装置の製造方法を示すシリコン基板の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the silicon substrate which shows the manufacturing method of the semiconductor integrated circuit device which is one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態である半導体集積回路装置の製造方法を示すシリコン基板の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the silicon substrate which shows the manufacturing method of the semiconductor integrated circuit device which is one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態である半導体集積回路装置の製造方法を示すシリコン基板の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the silicon substrate which shows the manufacturing method of the semiconductor integrated circuit device which is one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態である半導体集積回路装置の製造方法を示すシリコン基板の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the silicon substrate which shows the manufacturing method of the semiconductor integrated circuit device which is one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態である半導体集積回路装置の製造方法を示すシリコン基板の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the silicon substrate which shows the manufacturing method of the semiconductor integrated circuit device which is one embodiment of this invention. 化学機械研磨装置の処理部を示す概略図である。It is the schematic which shows the process part of a chemical mechanical polishing apparatus. 本発明の一実施の形態である半導体集積回路装置の製造方法を示すシリコン基板の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the silicon substrate which shows the manufacturing method of the semiconductor integrated circuit device which is one embodiment of this invention. 研磨スラリの静止放置時間とマイクロスクラッチ密度との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the static standing time of a polishing slurry, and a micro scratch density. 本発明の一実施の形態である半導体集積回路装置の製造方法を示すシリコン基板の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the silicon substrate which shows the manufacturing method of the semiconductor integrated circuit device which is one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態である半導体集積回路装置の製造方法を示すシリコン基板の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the silicon substrate which shows the manufacturing method of the semiconductor integrated circuit device which is one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態である半導体集積回路装置の製造方法を示すシリコン基板の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the silicon substrate which shows the manufacturing method of the semiconductor integrated circuit device which is one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態である半導体集積回路装置の製造方法を示すシリコン基板の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the silicon substrate which shows the manufacturing method of the semiconductor integrated circuit device which is one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態である半導体集積回路装置の製造方法を示すシリコン基板の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the silicon substrate which shows the manufacturing method of the semiconductor integrated circuit device which is one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態である半導体集積回路装置の製造方法を示すシリコン基板の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the silicon substrate which shows the manufacturing method of the semiconductor integrated circuit device which is one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態である半導体集積回路装置の製造方法を示すシリコン基板の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the silicon substrate which shows the manufacturing method of the semiconductor integrated circuit device which is one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態である半導体集積回路装置の製造方法を示すシリコン基板の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the silicon substrate which shows the manufacturing method of the semiconductor integrated circuit device which is one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態である半導体集積回路装置の製造方法を示すシリコン基板の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the silicon substrate which shows the manufacturing method of the semiconductor integrated circuit device which is one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態である半導体集積回路装置の製造方法を示すシリコン基板の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the silicon substrate which shows the manufacturing method of the semiconductor integrated circuit device which is one embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 シリコン基板(ウエハ)
2 酸化シリコン膜
3 窒化シリコン膜
4 フォトレジスト膜
5 素子分離溝
5a 溝
6 酸化シリコン膜
7 酸化シリコン膜
8 フォトレジスト膜
9 p型ウエル
10 ゲート酸化膜
11 ゲート電極
12 窒化シリコン膜
13 n型半導体領域(ソース、ドレイン)
14 窒化シリコン膜
15 スピンオングラス膜
16 酸化シリコン膜
17、18 コンタクトホール
19 プラグ
20 酸化シリコン膜
21 スルーホール
22 プラグ
23 酸化シリコン膜
24 スルーホール
25 プラグ
26 窒化シリコン膜
27 酸化シリコン膜
28 溝
29 下部電極
30 容量絶縁膜
31 上部電極
100 化学機械研磨装置
101 定盤
102 研磨パッド
103 ウエハキャリア
104 リテーナリング
105 スラリ供給管
106 メンブレン
107 ドレッサ
BL ビット線
C 情報蓄積用容量素子
Qs メモリセル選択用MISFET
S 研磨スラリ
WL ワード線
1 Silicon substrate (wafer)
2 Silicon oxide film 3 Silicon nitride film 4 Photoresist film 5 Element isolation trench 5a Groove 6 Silicon oxide film 7 Silicon oxide film 8 Photoresist film 9 P-type well 10 Gate oxide film 11 Gate electrode 12 Silicon nitride film 13 N-type semiconductor region (Source, drain)
14 Silicon nitride film 15 Spin-on-glass film 16 Silicon oxide films 17 and 18 Contact hole 19 Plug 20 Silicon oxide film 21 Through hole 22 Plug 23 Silicon oxide film 24 Through hole 25 Plug 26 Silicon nitride film 27 Silicon oxide film 28 Groove 29 Lower electrode 30 Capacitance insulating film 31 Upper electrode 100 Chemical mechanical polishing apparatus 101 Surface plate 102 Polishing pad 103 Wafer carrier 104 Retaining ring 105 Slurry supply pipe 106 Membrane 107 Dresser BL Bit line C Information storage capacitor Qs Memory cell selection MISFET
S Polishing slurry WL Word line

Claims (16)

(a)ウエハの主面上に形成した耐酸化性絶縁膜をマスクに用いて前記ウエハの主面の素子分離領域をエッチングすることにより、前記ウエハの主面の前記素子分離領域に溝を形成する工程、
(b)前記溝の内部を含む前記ウエハの主面上に酸化シリコン系絶縁膜を形成する工程、
(c)前記耐酸化性絶縁膜を研磨のストッパに用いて前記酸化シリコン系絶縁膜を化学機械研磨し、前記酸化シリコン系絶縁膜を前記溝の内部に選択的に残すことによって、前記ウエハの主面の前記素子分離領域に研磨平坦化絶縁膜分離溝を形成する工程を含み、
前記酸化シリコン系絶縁膜を化学機械研磨する際、粒径1μm以上の凝集粒子の濃度が20万個/0.5cc以下になるまで静止放置した研磨スラリを使用することを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
(A) A groove is formed in the element isolation region of the main surface of the wafer by etching the element isolation region of the main surface of the wafer using an oxidation resistant insulating film formed on the main surface of the wafer as a mask. The process of
(B) forming a silicon oxide insulating film on the main surface of the wafer including the inside of the groove;
(C) The silicon oxide insulating film is chemically mechanically polished using the oxidation-resistant insulating film as a polishing stopper, and the silicon oxide insulating film is selectively left in the trench, whereby the wafer Forming a polishing planarization insulating film isolation groove in the element isolation region of the main surface,
A semiconductor integrated circuit characterized by using a polishing slurry which is left stationary until the concentration of aggregated particles having a particle size of 1 μm or more is 200,000 particles / 0.5 cc or less when the silicon oxide insulating film is subjected to chemical mechanical polishing. Device manufacturing method.
請求項1記載の半導体集積回路装置の製造方法において、前記粒径1μm以上の凝集粒子の濃度が5万個/0.5cc以下になるまで静止放置した研磨スラリを使用することを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。   2. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein a polishing slurry is used which is allowed to stand still until the concentration of aggregated particles having a particle size of 1 [mu] m or more becomes 50,000 / 0.5 cc or less. A method for manufacturing an integrated circuit device. 請求項1記載の半導体集積回路装置の製造方法において、前記粒径1μm以上の凝集粒子の濃度が2万個/0.5cc以下になるまで静止放置した研磨スラリを使用することを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。   2. The semiconductor integrated circuit device manufacturing method according to claim 1, wherein a polishing slurry is used which is allowed to stand still until the concentration of aggregated particles having a particle diameter of 1 [mu] m or more is 20,000 / 0.5 cc or less. A method for manufacturing an integrated circuit device. 請求項1記載の半導体集積回路装置の製造方法において、前記研磨スラリ中に含まれる凝集粒子の径を測定することによって、前記粒径1μm以上の凝集粒子の濃度を判定することを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。   2. The semiconductor integrated circuit device manufacturing method according to claim 1, wherein the concentration of the aggregated particles having a particle diameter of 1 [mu] m or more is determined by measuring the diameter of the aggregated particles contained in the polishing slurry. A method of manufacturing an integrated circuit device. 請求項1記載の半導体集積回路装置の製造方法において、前記凝集粒子は、シリカを主成分とすることを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。   2. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the aggregated particles contain silica as a main component. (a)ウエハの主面上に形成した耐酸化性絶縁膜をマスクに用いて前記ウエハの主面の素子分離領域をエッチングすることにより、前記ウエハの主面の前記素子分離領域に溝を形成する工程、
(b)前記溝の内部を含む前記ウエハの主面上に酸化シリコン系絶縁膜を形成する工程、
(c)前記耐酸化性絶縁膜を研磨のストッパに用いて前記酸化シリコン系絶縁膜を化学機械研磨し、前記酸化シリコン系絶縁膜を前記溝の内部に選択的に残すことによって、前記ウエハの主面の前記素子分離領域に研磨平坦化絶縁膜分離溝を形成する工程を含み、
前記酸化シリコン系絶縁膜を化学機械研磨する際、あらかじめ30日以上静止放置した研磨スラリを使用することを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
(A) A groove is formed in the element isolation region of the main surface of the wafer by etching the element isolation region of the main surface of the wafer using an oxidation resistant insulating film formed on the main surface of the wafer as a mask. The process of
(B) forming a silicon oxide insulating film on the main surface of the wafer including the inside of the groove;
(C) The silicon oxide insulating film is chemically mechanically polished using the oxidation-resistant insulating film as a polishing stopper, and the silicon oxide insulating film is selectively left in the trench, whereby the wafer Forming a polishing planarization insulating film isolation groove in the element isolation region of the main surface,
A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device, wherein a polishing slurry that has been allowed to stand for 30 days or more in advance is used when the silicon oxide insulating film is chemically mechanically polished.
請求項6記載の半導体集積回路装置の製造方法において、40日以上静止放置した研磨スラリを使用することを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。   7. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 6, wherein a polishing slurry that is left stationary for 40 days or more is used. 請求項7記載の半導体集積回路装置の製造方法において、45日以上静止放置した研磨スラリを使用することを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。   8. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 7, wherein a polishing slurry that is left stationary for 45 days or more is used. 請求項6記載の半導体集積回路装置の製造方法において、前記研磨スラリに含まれる凝集粒子は、シリカを主成分とすることを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。   7. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 6, wherein the agglomerated particles contained in the polishing slurry are mainly composed of silica. 以下の工程を有する半導体集積回路装置の製造方法;
(a)化学機械研磨処理に用いる研磨スラリを静止放置することによって、前記研磨スラリ中に含まれる粒径1μm以上の凝集粒子の濃度を20万個/0.5cc以下にする工程、
(b)量産プロセスを流れる各ウエハの被処理面に、前記(a)工程を経た研磨スラリを供給して化学機械研磨処理を行うことにより、前記各ウエハの主面に研磨平坦化絶縁膜分離溝を形成する工程。
A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device having the following steps;
(A) a step of allowing the concentration of aggregated particles having a particle diameter of 1 μm or more contained in the polishing slurry to be 200,000 particles / 0.5 cc or less by leaving the polishing slurry used for the chemical mechanical polishing treatment stationary;
(B) The polishing planarization insulating film is separated from the main surface of each wafer by supplying the polishing slurry subjected to the step (a) to the processing surface of each wafer flowing through the mass production process and performing chemical mechanical polishing. Forming grooves.
請求項10記載の半導体集積回路装置の製造方法において、前記研磨スラリ中に含まれる粒径1μm以上の凝集粒子の濃度を5万個/0.5cc以下にすることを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。   11. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 10, wherein the concentration of aggregated particles having a particle size of 1 μm or more contained in the polishing slurry is set to 50,000 / 0.5 cc or less. Manufacturing method. 請求項11記載の半導体集積回路装置の製造方法において、前記研磨スラリ中に含まれる粒径1μm以上の凝集粒子の濃度を2万個/0.5cc以下にすることを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。   12. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 11, wherein the concentration of aggregated particles having a particle size of 1 [mu] m or more contained in the polishing slurry is 20,000 particles / 0.5 cc or less. Manufacturing method. 請求項10記載の半導体集積回路装置の製造方法において、前記研磨スラリを30日以上静止放置することを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。   11. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 10, wherein the polishing slurry is left still for 30 days or more. 請求項13記載の半導体集積回路装置の製造方法において、前記研磨スラリを40日以上静止放置することを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。   14. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 13, wherein the polishing slurry is left still for 40 days or more. 請求項14記載の半導体集積回路装置の製造方法において、前記研磨スラリを45日以上静止放置することを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。   15. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 14, wherein the polishing slurry is left still for 45 days or more. 請求項10記載の半導体集積回路装置の製造方法において、前記凝集粒子は、シリカを主成分とすることを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。   11. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 10, wherein the aggregated particles contain silica as a main component.
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JP2008179762A (en) * 2006-12-26 2008-08-07 Kao Corp Silica particle dispersion for polishing
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