JP2007019428A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
基板の大型化と共に新たに発見された研磨残を生じる課題を解決する。
【解決手段】
半導体装置の製造方法は、(a)二酸化セリウム砥粒と、界面活性剤よりなる添加剤と、を含む第1の研磨剤を研磨パッドを設けた研磨テーブル上に供給しながら、研磨ヘッドに支持された半導体基板上に形成された被研磨膜の表面を、研磨パッドを用いて被研磨膜表面が平坦化されるまで、研磨する工程と、
(b)工程(a)の後、物理的研磨機能を有する第2の研磨剤を用いて、被研磨膜表面を研磨する工程と、
(c)工程(b)の後、二酸化セリウム砥粒と、界面活性剤よりなる添加剤と、希釈剤と、を含む第3の研磨剤を用いて、被研磨膜表面を研磨する工程と、
を含む。
【選択図】 図3
Description
(a)二酸化セリウム砥粒と、界面活性剤よりなる添加剤と、を含む第1の研磨剤を研磨パッドを設けた研磨テーブル上に供給しながら、研磨ヘッドに支持された半導体基板上に形成された被研磨膜の表面を、前記研磨パッドを用いて被研磨膜表面が平坦化されるまで、研磨する工程と、
(b)工程(a)の後、物理的研磨機能を有する第2の研磨剤を用いて、前記被研磨膜表面を研磨する工程と、
(c)工程(b)の後、二酸化セリウム砥粒と、界面活性剤よりなる添加剤と、希釈剤と、を含む第3の研磨剤を用いて、前記被研磨膜表面を研磨する工程と、
を含む半導体装置の製造方法
が提供される。
研磨ヘッドを研磨パッドに押し付ける圧力:100〜500g重/cm2、例えば210g重/cm2、
研磨ヘッドの回転数:70〜150回転/分、例えば142回転/分、
研磨テーブルの回転数:70〜150回転/分、例えば140回転/分、
研磨剤:純水中に、研磨砥粒としてセリア砥粒、添加剤としてポリアクリル酸アンモニウム塩を含む研磨剤(例えば、デュポンエアプロダクトナノマテリアル社製、型番Micro Planer STI2100)、
研磨剤の供給量:0.1〜0.3リットル/分、例えば0.15リットル/分、
研磨剤の供給位置:研磨テーブル(研磨パッド)中央。
ダイアモンドディスク116が研磨パッド104に与える荷重:1300〜4600g重、
ダイアモンドディスク116の回転数:70〜120回転/分。
研磨圧力:100〜500g重/cm2、たとえば210g重/cm2、
研磨ヘッドの回転数:70〜150回転/分、例えば122回転/分、
研磨テーブルの回転数:70〜150回転/分、例えば120回転/分、
研磨剤の供給量:0.05〜0.3リットル/分、例えば0.1リットル/分、
研磨量(時間):膜厚10nm以下、例えば5秒程度
仕上げ研磨の予備研磨は、被研磨膜表面を浅く除去することにより、付着している可能性のある添加剤を除去することであり、窒化シリコン膜18,13は露出させないことが好ましい。
研磨圧力:100〜500g重/cm2、例えば210g重/cm2、
研磨ヘッドの回転数:70〜150回転/分、例えば122回転/分、
研磨テーブルの回転数:70〜150回転/分、例えば120回転/分、
研磨剤の供給量:0.05〜0.3リットル/分、例えば0.05リットル/分、
純水供給量:0.05〜0.3リットル/分、例えば0.15リットル/分、
研磨量(時間):窒化シリコン膜を露出させるまで、例えば60秒程度
なお、仕上げ研磨の本研磨の条件は上記に限定されるものではない。窒化シリコン膜13(窒化シリコン膜18)上の酸化シリコン膜が除去され、窒化シリコン膜が露出する状態とできればよい。薄い窒化シリコン膜18は除去されても、残ってもよい。
12 酸化シリコン膜
13 窒化シリコン膜
17 酸化シリコン膜
18 窒化シリコン膜
20 酸化シリコン膜(素子分離領域)
100 基台
102 研磨テーブル
104 研磨パッド
108 アーム
110 カルーセル
112 研磨ヘッド
124 ノズル
220 被研磨膜
224 添加剤
226 研磨砥粒
Claims (10)
- (a)二酸化セリウム砥粒と、界面活性剤よりなる添加剤と、を含む第1の研磨剤を研磨パッドを設けた研磨テーブル上に供給しながら、研磨ヘッドに支持された半導体基板上に形成された被研磨膜の表面を、前記研磨パッドを用いて被研磨膜表面が平坦化されるまで、研磨する工程と、
(b)工程(a)の後、物理的研磨機能を有する第2の研磨剤を用いて、前記被研磨膜表面を研磨する工程と、
(c)工程(b)の後、二酸化セリウム砥粒と、界面活性剤よりなる添加剤と、希釈剤と、を含む第3の研磨剤を用いて、前記被研磨膜表面を研磨する工程と、
を含む半導体装置の製造方法。 - 前記第2の研磨剤が、研磨砥粒としてシリカ、またはジルコニアを含む請求項1記載の半導体装置の製造方法。
- 前記希釈剤は水であり、前記第3の研磨剤は前記第1の研磨剤と水とを研磨テーブル上で混合することで形成する請求項1または2記載の半導体装置の製造方法。
- (d)工程(a)の後、工程(b)の後、の少なくとも一方において、前記研磨テーブルに水を供給して研磨剤を流し去る工程、
をさらに含む請求項1〜3のいずれか1項記載の半導体装置の製造方法。 - 工程(a)、(b)、(c)を同一研磨テーブル上で行う請求項1〜4のいずれか1項記載の半導体装置の製造方法。
- 工程(a)、(b)、(c)を2または3の研磨テーブル上で行う請求項1〜4のいずれか1項記載の半導体装置の製造方法。
- 工程(a)、(c)の少なくとも一方において、研磨の終点を研磨テーブル又は研磨ヘッドの回転トルクの変動から検出する請求項1〜6のいずれか1項記載の半導体装置の製造方法。
- 前記半導体基板がシリコン基板であり、工程(a)の前に、
(x)シリコン基板表面にバッファ酸化シリコン膜、窒化シリコン膜を積層して形成し、少なくとも前記窒化シリコン膜をパターニングしてエッチングマスクを形成する工程と、
(y)前記エッチングマスクを利用して前記シリコン基板に素子領域を分離するトレンチを形成する工程と、
(z)前記シリコン基板上に絶縁膜を堆積し、前記トレンチを絶縁膜で埋める工程と、
を含み、工程(c)が前記エッチングマスクを研磨ストッパとして研磨を行う請求項1〜7のいずれか1項記載の半導体装置の製造方法。 - 工程(z)が、前記絶縁膜を堆積する前に前記トレンチ表面を熱酸化して酸化シリコン膜を形成し、続いて窒化シリコン膜を堆積し、その後高密度プラズマ化学気相堆積により酸化シリコン膜を堆積する請求項8記載の半導体装置の製造方法。
- 工程(c)の後、前記窒化シリコン膜、バッファ酸化シリコン膜をエッチングし、その後、前記素子領域にMOSトランジスタを形成する工程を含む請求項8又は9記載の半導体装置の製造方法。
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2005
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