JP3528501B2 - 半導体の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路の
製造過程で用いられる研磨加工法によるウェハ表面パタ
−ンの平坦化技術に関し、特に加工ダメ−ジを発生する
ことなく高能率かつ安価に平坦化するための加工法、お
よびそのための加工装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造工程は多くのプロセス処理工
程からなるが、まず本発明が適用される工程の一例であ
る配線工程について図１を用いて説明する。

【０００３】図１（ａ）は一層目の配線が形成されてい
るウェハの断面図を示している。トランジスタ部が形成
されているウェハ基板１の表面には絶縁膜２が形成され
ており、その上にアルミニュウム等の配線層３が設けら
れている。トランジスタとの接合をとるために絶縁膜２
にホ−ルが開けられているので、配線層のその部分３’
は多少へこんでいる。図１（ｂ）に示す２層目の配線工
程では、一層目の上に絶縁膜４、金属アルミ層５を形成
し、さらに、このアルミ層を配線パタ−ン化するため露
光用ホトレジスト層６を付着する。

【０００４】次に図（ｃ）に示すようにステッパ７を用
いて回路パタ−ンを上記ホトレジスト６上に露光転写す
る。この場合、ホトレジスト層６の表面が凹凸になって
いると、図に示すようにホトレジスト表面の凹部と凸部
８では同時に焦点が合わないことになり、解像不良とい
う重大な障害となる。

【０００５】上記の不具合を解消するため、次に述べる
ような基板表面の平坦化処理が行なわれる。図１（ａ）
の処理工程の次に、図１（ｄ）に示すように、絶縁層４
を形成後、図中９のレベルまで平坦となるように後述す
る方法によって研磨加工し、図（ｅ）の状態を得る。

【０００６】その後金属アルミ層５とホトレジスト層６
を形成し、図１（ｆ）のようにステッパで露光する。こ
の状態ではレジスト表面が平坦であるので前記解像不良
の問題は生じない。

【０００７】図２に、上記絶縁膜パタ−ンを平坦化する
ため従来一般的に用いられている化学機械研磨加工法を
示す。研磨パッド１１を定盤上１２に貼りつけて回転し
ておく。この研磨パッドとしては、例えば発泡ウレタン
樹脂を薄いシ−ト状にスライスして成形したものであ
り、被加工物の種類や仕上げたい表面あらさの程度によ
ってその材質や微細な表面構造を種々選択して使いわけ
る。他方、加工すべきウェハ１は弾性のある押さえパッ
ド１３を介してウェハホルダ１４に固定する。このウェ
ハホルダ１４を回転しながら研磨パッド１１表面に荷重
し、さらに研磨パッド１１の上に研磨スラリ−１５を供
給することによりウェハ表面上の絶縁膜４の凸部が研磨
除去され、平坦化される。

【０００８】二酸化珪素等の絶縁膜を研磨する場合、一
般的に研磨スラリとしてはコロイダルシリカが用いられ
る。コロイダルシリカは直径３０ｎｍ程度の微細なシリ
カ粒子を水酸化カリウム等のアルカリ水溶液に懸濁させ
たものであり、アルカリによる化学作用が加わるため、
砥粒のみによる機械的研磨に比べ飛躍的に高い加工能率
と加工ダメ−ジの少ない平滑面を得られる特徴がある。
このように、研磨パッドと被加工物の間に研磨スラリを
供給しなら加工する方法は遊離砥粒研磨技術として良く
知られている。

【０００９】さて従来の遊離砥粒研磨加工によるウェハ
平坦化技術には、大きく２つの解決困難な課題がある。
その一つは、パタ−ンの種類や段差の状態によっては十
分に平坦化できない、というパタ−ン寸法依存性の問題
があり、もうひとつは、研磨工程で必要とされる過大な
消耗品コストの問題である。以下、これらの問題につい
て詳しく説明する。

【００１０】一般的に、半導体ウェハ上のパタ−ンは種
々の寸法や段差を持つパタ−ンから形成されている。例
えば半導体メモリ素子を例にした場合、図３（ａ）に示
すように、１つのチップは大きく４つのブロックに分割
されている。この内、４つのブロック内部は微細なメモ
リセルが規則正しく密に形成されており、メモリマット
部１６と呼ばれる。この４つのメモリマット部の境界部
には上記メモリセルをアクセスするための周辺回路１７
が形成されている。典型的なダイナミックメモリの場
合、１つのチップ寸法は７ｍｍ×２０ｍｍ程度、周辺回
路部の幅は１ｍｍ程度である。

【００１１】上記チップの断面Ａ−Ａ’をとると、図３
（ｂ）に示すようにメモリマット部１６の平均高さは周
辺回路部１７の平均高さより０．５〜１μｍ程度高い。
このような段差パタ−ン上に厚さ１〜２μｍ程度の絶縁
膜４を成膜すると、その表面部の断面形状３１もほぼ下
地パタ−ンの段差形状を反映したものとなる。

【００１２】本発明の目的とする平坦化工程では、上記
ウェハ表面の絶縁膜４を一点鎖線３２のように平坦化し
たいのであるが、一般的にこの用途に多く用いられてい
る発泡ポリウレタン樹脂製の軟質な研磨パッド１１Ｌを
用いた場合には、研磨速度にパタ−ン依存性が存在する
ためにこのようには平坦化されない。すなわち、図４に
示すように、軟質な研磨パッド１１Ｌを用いた場合、研
磨パッド表面形状は研磨荷重のために図中の実線３０の
ように変形する。寸法がμｍオ−ダの微細パタ−ンには
荷重が集中するため短時間で平坦化研磨されるものの、
ｍｍオ−ダの大きな寸法のパタ−ンには分布荷重となっ
て加わるため、研磨速度は遅くなる。その結果、研磨後
の断面形状は、図中の破線３４のようになり、以前とし
て高低差：ｄが残留したものとなってしまうのである。

【００１３】平坦化機能を向上させるためには研磨パッ
ドをより硬質にすれば良いが、この場合には後述する加
工ダメ−ジの問題と共に、ウェハ面内の加工むらの増大
という新たな問題を生じる。この硬質パッド使用時に生
じる加工むら増大の原因については、まだ学術的に解明
されていないが、研磨パッド表面上に供給された砥粒が
研磨パッド表面の微細構造部に捕捉されて被加工基板と
の間に入ってゆく確率が変動などの影響が考えられてい
る。

【００１４】半導体の配線工程の用途には±５％以下の
むらであることが求められ、現状、研磨パッドの硬さの
限界はヤング率：１０ｋｇ／ｍｍ２程度が上限となって
いる。そのため、メモリ素の子ようにミリメ−トルオ−
ダからμｍオ−ダまでの大小さまざまなパタ−ンが混在
している半導体素子では、十分な平坦化効果が期待でき
ず、適用可能な対象としては、あまり寸法の大きなパタ
−ンを含まない半導体製品、例えば論理ＬＳＩなどに限
られている。

【００１５】上記従来の遊離砥粒研磨法による半導体ウ
ェハの平坦化技術における第２の課題は、高価なランニ
ングコストの低減にある。これは遊離砥粒研磨法におけ
る研磨スラリの利用効率の低さに起因している。すなわ
ち、研磨傷を発生しない超平滑研磨のためにはコロイダ
ルシリカなどの研磨スラリを数１００ｃｃ／分以上の割
合で供給する必要があるが、その大半は実際の加工に寄
与することなく排除されてしまう。半導体用の高純度ス
ラリの価格は極めて高価であり、平坦化研磨プロセスコ
ストの大半をこの研磨スラリが決めため、その改善が強
く要求されている。

【００１６】上記以外の従来技術として、砥粒を金属粉
末やレジン樹脂に混ぜて製作した砥石を研磨定盤とする
固定砥粒加工法がファースト・インターナショナル・エ
ービーテック・コンファレンス（１ｓｔ Ｉｎｔｅｒｎ
ａｔｉｏｎａｌ ＡＢＴＥＣＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ）
（ソウル、１１月１９９３年）の講演論文集Ｐ８０−Ｐ
８５に記載されているが、加工面に微細なスクラッチが
しばしば発生する欠点が知られている。さらに、このス
クラッチの問題を解決するため、電気泳動法で製作した
極めて小さな粒径を持つ微細砥粒砥石による平坦化技術
が特開平６−３０２５６８号公報に開示されているが、
砥石自体が硬質となるので、研磨液や加工雰囲気等に含
まれる塵埃等によるスクラッチの問題は依然として残
る。

【００１７】これまで説明したように、従来の遊離砥粒
研磨による半導体ウェハの平坦化技術では、最小寸法が
μｍオ−ダの微細パタ−ンとｍｍオ−ダの大寸法のパタ
−ンを同時に平坦に加工しうる条件が存在しないため、
メモリＬＳＩのように、大小さまざまなパタ−ンが混在
する半導体集積回路の製造には適用できなかった。ま
た、研磨処理に必要なランニングコストが高いことが量
産適用上の大きな欠点となっていた。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
従来技術の欠点を解消し、加工ダメ−ジを発生すること
なく、寸法の大きなパタ−ン部と微細なパタ−ン部を同
一平面に平坦化するための加工法、およびそのための装
置を提供することにある。

【００１９】本発明の第２の目的は、ランニングコスト
の低い加工方法とそのための加工装置を提供することに
ある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記目的は、従来の研磨
パッドと研磨スラリを用いた遊離砥粒研磨加工に代え、
研磨工具の弾性率（硬さ）をコントロ−ルした砥石を用
いる固定砥粒加工法とすることにより、達成できる。

【００２１】さらに、微小なスクラッチを完全に解消す
るには、従来のように一回の加工だけで全てのパタ−ン
を平坦化するのではなく、砥石である研磨工具を用いて
平坦化加工し、その後に前記加工に用いた砥石よりも軟
質な砥石を用いて平坦化加工するという多段階加工をす
ることにより達成できる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について詳
細に説明する。本発明では、図２に示した研磨装置にお
いて、従来の研磨パッドの代わりに、硬度が最適に制御
された特殊な砥石を用いることを特徴とする。先の従来
技術にて説明したように、微細砥粒砥石を用いて半導体
ウエハの表面平坦化を試みる技術はいくつかあるが、い
ずれも加工面に微細なスクラッチがしばしば発生する欠
点を有しており、実用化できる段階には至っていない。

【００２３】上記スクラッチの発生原因は、これまで主
として砥粒が大き過ぎるためと考えられてきたが、発明
者らの研究により、砥粒の大小よりもむしろ砥石の弾性
率が過大であることに起因していることが判明した。

【００２４】しかるに本発明の特徴は、上記従来の緻密
かつ硬質な砥石に代えて、図５に示すように、砥粒２１
が軟らかな樹脂２２で粗に結合された極めて軟らかな砥
石を用いることに特徴がある。具体的には、砥石の弾性
率は５−５００ｋｇ／ｍ ｍ２と、従来一般的な砥石に
比べ１／１０から１／１００の硬さであり、逆に、従
来、本発明の用途に用いられている硬質発泡ポリウレタ
ン製などの硬質研磨パツドのかたさに比べれぱ、５倍か
ら５０倍のかたさである。このような軟らかい砥石の製
作法の一例を以下に説明する。

【００２５】砥粒２１の種類としては、二酸化珪素、酸
化セリウム、酸化アルミナなどが好ましく、粒径は０．
０１−１μｍ程度のものがスクラッチを発生することな
く良好な加工能率を得ることができる。これら砥粒を結
合するための樹脂２２としては、フェノール系、ポリエ
ステル系などの高純度有機系樹脂が本発明の用途には好
ましい。上記砥粒を結合樹脂に混練後、適切な圧力を加
えて固形化し、必要に応じて加熱硬化などの処理を加え
る。上記製法において結合樹脂の種類、および加圧圧力
によってできあがる砥石の硬度を制御でき、本発明では
これが５−５００ｋｇ／ｍ ｍ２となるようにする。

【００２６】次に、このようにして製作された砥石を用
いての加工例を挙げる。粒径１μｍの酸化セリウムを弾
性率：１００ｋｇ／ｍ ｍ^２となるようにフェノール系
またはポリエステル系樹脂で結合して製作された砥石を
用い、厚さ１μｍの二酸化珪素膜を加工した場合、パタ
ーン幅が１０ｍ ｍから０．５μｍのすべての種類のパ
ターンに対して、加工速度：０．３±０．０１１μｍ／
分以下、という極めて良好なパターン幅依存性が得られ
た。表面の仕上がり状態も良好で肉眼で検出可能なスク
ラッチはなかった。しかし、電子走査型顕微鏡で詳細に
加工面を評価すると、幅０．１μｍ以下、長さ１０から
１００μｍ、深さ０．１μｍ程度のマイクロスクラッチ
が残存していることがわかった。

【００２７】この微細なマイクロスクラッチの除去を目
的に、粒径１μｍの酸化セリウムを弾性率：５０ｋｇ／
ｍ ｍ２となるようにフェノール系またはポリエステル
系樹脂で結合して製作された砥石を用いて仕上げ加工を
施すと、加工前に残存していたマイクロスクラッチは完
全に除去されてなくなり、表面粗さは０．２ｎｍ Ｒａ
と超平滑面に仕上がった。砥石を軟質に変えることによ
り砥石の寿命（単位加工当たりの消費量）が短くなるこ
と、平坦化能力が低下するという問題があるため、最初
から軟質砥石を用いるよりも多段階に分割して加工した
方がコストや性能からみて良いといえる。また、研磨パ
ッドを硬質にした場合に間題となる、ウェハ面内の加工
むらも見られなかった。これは従来の遊離砥粒による加
工と異なり、本発明は固定砥粒で加工されるためと考え
られる。

【００２８】本発明の加工法を図示すれば図６のように
なる。以下、図６（ａ）〜図６（ｅ）を用て具体的な実
施例について説明する。まず、第一の工程（図６
（ａ）、（ｂ））として、砥石１８Ｈ（例えば図５に示
した構成からなる砥石で弾性率１００ｋｇ／ｍ ｍ^２程
度のもの）を用い、被加工ウエハ表面３１を３分間程度
研磨加工する。砥石１８Ｈで加工された結果、加工前に
存在していた凹凸の突起部は、図６（ｃ）に示すように
研磨されて消滅する。次に第二の工程として、砥石１８
Ｈよりも軟質な砥石１８Ｓ（例えば弾性率５０ｋｇ／ｍ
ｍ^２程度のもの）を使用して１分間ほど研磨する。事
前に凹凸部は上記工程で撤去されているので、第一工程
で用いた研磨工具より軟質な砥石を用いて研磨しても、
パターン依存性は発生せず、図６（ｃ）に示すようにダ
メージの無い平坦化加工を行なうことができる。第２の
加工工程で用いる工具は、ダメージが除去できれば何で
も良く、研磨砥石以外に、通常の軟質発抱ポリウレタン
樹脂系の研磨パッドとコロイダルシリカ等の極く一般的
な組合せのポリッシング加工でも良い。

【００２９】但し、弾性率が５〜５００ｋ ｇ／ｍ ｍ２
の砥石を用いることにより、クラックがなく、かつ平坦
な研磨面を短時間で得ることができる。

【００３０】上記加工例では研磨液として純水を供給す
るだけであったが、当然のことながら、被加工物の種類
によっては、従来の研磨技術で用いられているように、
アルカリ性や酸性の液を供給しても良いことは明らかで
ある。なお、被加工物が二酸化シリコンやシリコンの場
合にはアルカリ性の液が、アルミニウムやタングステン
等の金属の場合には酸性の液がよい。また、より高度な
表面あらさが必要とされる場合には、上記砥石を用いた
研磨加工後に、軟質な研磨パッドを用いて仕上げれば良
いことは明白である。砥石の弾性率が上記の範囲をはず
れると、良好には加工できない。すなわち、砥石の弾性
率が５ｋｇ／ｍ ｍ^２より小さい場合には、パターン幅
の小さいものだけが速く研磨されるという、パターン幅
依存性が頭著になり、メモリ索子は平坦化できない。逆
に砥石の弾性率が５００ｋｇ／ｍｍ^２より大きい場合に
は、いくら小さい砥粒径の砥石を用いても、スクラッチ
発生の間題は依然として残される。すなわち、本発明で
提案するところの、砥石の弾性率が５−５００ｋｇ／ｍ
ｍ^２の場合に、半導体用途に適した加工を行なうこと
ができた。より好ましくは５０−１５０ｋｇ／ｍ ｍ^２
である。

【００３１】次に、図８（ａ）〜（ｅ）に１つのトラン
ジスタと１つのキヤパシタからなるメモリセルを本発明
を用いて製造したときの工程の一例を示す。なお、図８
は図９のＡ−Ａ’断面を示したものである。ここで、１
１０はソース領域、１２０はドレイン領域、１１１、１
２１はそれぞれの領域への接続部、２１０はキャパシタ
下部電極、２３０はキャパシタ上部電極、１０６はビッ
ト線、１４１はゲート電極を示す。図８（ａ）は、ｐ型
シリコン基板１０１上に選択酸化法を用いて、メモリセ
ル間を電気的に分離するために厚さ８００ｎ ｍのシリ
コン酸化膜からなる素子分離膜１０２およぴスイッチン
グ用ＭＯＳトランジスタのゲート絶縁膜となるシリコン
酸化膜を形成した後の基板断面図である。

【００３２】その後、ＭＯＳトランジスタの閾値電圧制
御のために、ボロンをイオン打ち込みし、更に化学気相
成長法（以下ＣＶＤ法と略記）でゲート電極１４１とな
る多結晶シリコン膜を３００ｎ ｍの厚さ堆積する。次
に図８（ｂ）に示すように、ＭＯＳトランジスタのゲー
ト電極１４１およびゲート絶縁膜１３０を周知のホトエ
ッチングにより形成する。多結晶シリコン膜には導電性
を持たせるためリンを添加する。その後、砒素をイオン
打ち込みしＮＭＯＳトランジスタのソース領域１１０、
ドレイン領域１２０を形成する。

【００３３】次に図８（ｃ）に示したように基板表面に
層間絶縁膜となるＰＳＧ（リンガラス）膜１０３をＣＶ
Ｄ法で５００ｎ ｍの厚さ堆積後、約２００ｎ ｍの平坦
化研磨をおこなう。ＰＳＧ膜１０３の研磨に用いた砥石
の弾性率は５０ｋｇ／ｍ ｍ２である。その後、ＰＳＧ
膜に接続部１１１を設け、ビット線１０６を形成する
（図９）。

【００３４】次に、図８（ｄ）に示したように層間絶縁
膜となるＰＳＧ膜１０４をＣＶＤ法で５００ｎ ｍの厚
さ堆積後、平坦化研磨を行い、更にホトエッチングによ
り開口して接続部１２１を形成する。このＰＳＧ膜１０
４の表面は、弾性率が５０ｋｇ／ｍ ｍ２の砥石を用い
て平坦化する。弾性率が１００ｋｇ／ｍ ｍ２の砥石で
ＰＳＧ膜を研磨後、弾性率が５０ｋｇ／ｍ ｍ２の砥石
で研磨することにより、よりダメージのない研磨を行う
ことができる。

【００３５】その後、キャパシタ下部電極２１０となる
多結晶シリコン膜をＣＶＤ法により形成し、所望の形状
に加工する。この多結晶シリコン膜にも導電性を持たせ
るためにリンを添加する。次に、その上にキャパシタ絶
縁膜２２０およびキャパシタ電極２３０を形成する（図
８（ｅ））上記方法によりメモリセルの表面を従来に比
べより平坦にすることができ、微細で信頼性の高い半導
体装置を得ることができる。

【００３６】次に、本発明を実施するに適した加工装置
の構成を図７を用いて説明する。基本的には２プラテ
ン、２ヘッド構成の研磨装置であるが、プラテン上の研
磨工具とそれらの運転方法に特徴がある。前記の砥石が
上面に接着されている第一の砥石定盤５１と、仕上げ用
の弾性率の小さい砥石が上面に接着されている第二の砥
石定盤５２は、それぞれ２０ｒｐｍ程度の一定速度で回
転している。被加工ウェハ５５はハンドリングロボツト
５４によってローダカセット５３から取り出され、直動
キャリア５６上のロードリング５７上に載せられる。次
に、上記ロードリング５７が図中左方向に移動し、ロー
ド／アンロードポジションに位置決めされると、研磨ア
ームＡ５８が回転移動し、その先端に設けられているウ
ェハ研磨ホルダ５９の下面に上記被加工ウェハ５５を真
空吸着する。次に、研磨アームＡ５８はウェハ研磨ホル
ダ５９が第一の砥石定盤５１の上に位置するように回転
する。ウェハ研磨ホルダ５９は下面に吸着している被加
工ウェハ５５を砥石上に押しつけ、回転しながら加工す
る。上記第一の加工工程が終わると、次に、ウェハ研磨
ホルダ５９が第二の砥石定盤５２の上に位置するように
研磨アームＡ５８が回転する。その後ウエハ研磨ホルダ
５９は下面に吸着している被加工ウエハ５５を第二の砥
石定盤５２上に押しつけながら回転し、仕上げ加工す
る。この仕上げ加工として従来の研磨パッドを用いても
同様の効果が得られるのは自明である。

【００３７】上記２工程の多段式加工によって加工は終
了し、次に洗浄工程に入る。研磨アームＡ５８が回転
し、今度はウェハ研磨ホルダ５９を回転ブラシ６０が設
けられている洗浄ポジション上に位置付ける。回転ブラ
シ６０は回転しながらウェハ研磨ホルダ５９下面に吸着
されている被加工ウェハ５５の加工面を水洗ブラシで洗
浄する。洗浄が終了すると、直動キャリア５６が再び上
記洗浄ポジション上まで移動し、ウェハ研磨ホルダ５９
の真空吸着から開放された被加工ウェハを受け取る。

【００３８】なお、ここでは回転ブラシを用いたが、そ
の代りに超音波を与えたジェット水流による洗浄法を用
いることもできる。その後、直動キャリア５６がロード
／アンロードポジションまで戻ると、ウェハハンドリン
グロボット５４が加工済みのウェハを掴み、これをアン
ロードカセット６１に収納する。以上が研磨アームＡ５
８の一周期分の動作である。同様に研磨アームＢ６２も
これと平行して動作する。当然のことながら、これは２
つの研磨定盤を時分割して有効に利用するためである。
研磨アームＢ６２の動作シーケンスは研磨アームＡ５８
のシーケンスと全く同一であるが、半周期だけ位相が遅
れたものとなっている。即ち、研磨アームＢ６２は上記
第二の研磨工程の開始に合わせて動作を開始する。

【００３９】上記実施例は研磨アームの数を２本とする
場合に適した構成例であり、２本の研磨アームの回転軌
跡が交差または接する位置を設け、ここに一組の洗浄ブ
ラシやロード／アンロードのための直動キャリヤの停止
位置を設けることにより、２本の研磨アームでこれらの
機能を兼用することができる構成となっている。これま
では２本の研磨アームを設ける実施例について説明して
きたが、構成を簡略化するために当然のことながらこれ
を１本とすることもできる。逆に装置のスルーブットを
向上させるため、研磨アームの数を３本以上にしたり、
１本の研磨アームに複数のウェハ研磨ホルダを取り付け
る構成としても良い。

【００４０】さらに上記実施例では、研磨パツド用と砥
石用にそれぞれ独立した２つの回転定盤を設けてある
が、これを１つの回転定盤とすることも可能である。す
なわち、回転定盤の周辺部にはリング状の砥石を設け、
その中央部に仕上げ用砥石を設けるのである。その他に
も、装置のフットプリント（設置のための投影面積）を
小さくするために回転定盤を傾けた設計とすることも可
能である。

【００４１】本発明にかかる加工方法は、半導体索子を
はじめ液晶表示素子やマイクロマシン、磁気ディスク基
板、光ディスク基板及びフレネルレンズ等の微細な表面
構造を有する光学素子の製造に適用することができる。

【００４２】

【発明の効果】被加工物の物性に合わせて最適に選択さ
れた砥石の種類と加工条件による固定砥粒加工法である
ので、硬質としても加工むらの発生を伴うことなくパタ
ーン依存性が少なく、かつ基板面内の加工速度むらの少
ない平坦化加工を行うことができる。また高価な研磨ス
ラリを必要としないので、極めて低いランニングコスト
で加工することができる。また加工後の洗浄も容易にな
る。

【００４３】さらに、本発明の第一の砥石により平坦化
加工した後に、第一の砥石より軟質の第二の砥石により
仕上げ加工すれば、スラリレスという効果と加工ダメー
ジのない良質な加工面を得るという二つの効果を両立で
きる。

【００４４】なおこれまでは半導体ウエハを適用対象と
した実施例について説明したが、この他、薄膜映像デバ
イスや、その他のガラスやセラミックス等の基板の平坦
化加工にも適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ウェハ表面の平坦化工程の説明図。

【図２】化学機械研磨法を説明する図。

【図３】半導体メモリ索子の平面図と断面図。

【図４】軟質な研磨パッドを用いて加工した場合の間題
点を説明する図。

【図５】本発明で用いる砥石の構成を説明する図。

【図６】本発明の加工方法を説明する図。

【図７】本発明の実施に適した加工装置の構造例を示す
図。

【図８】半導体装置の製造工程を示す装置断面図。

【図９】図８に示した半導体装置の平面図。

【符号の説明】

１…ウェハ基板、２…絶縁膜、３…配線層、４…絶縁
層、５…金属アルミ層、６…ホトレジスト層、７…ステ
ッパ、８…ホトレジスト上の凹凸部、９…平坦化するレ
ベル、１１…研磨パッド、１２…定盤、１３…押さえパ
ッド、１４…ウェハホルダ、１５…研磨スラリ、１６…
メモリマット部、１７…周辺回路部、１８…砥石、２１
…砥粒、２２…樹脂、３１…被加工ウェハ表面、１１０
…ソース領域、１２０…ドレイン領域、２１０…キャパ
シタ下部電極、２３０…キャパシタ上部電極、１０６…
ビット線、１４１…ゲート電極、１０１…ｐ型シリコン
基板、１０２…素子分離膜、１３０…ゲート絶縁層、１
０３…ＰＳＧ（リンガラス）膜、５１…第一の砥石定
盤、５２…第二の砥石定盤、５５…被加工ウェハ、５４
…ハンドリングロボット、５３…ローダカセット、５６
…直動キャリア、５７…ロードリング、５８…研磨アー
ムＡ、６２…研磨アームＢ、５９…ウェハ研磨ホルダ、
６０…回転ブラシ、６１…アンロードカセット。

フロントページの続き (72)発明者 山口 克彦 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (56)参考文献 特開 平８−241878（ＪＰ，Ａ) 特開2002−305168（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−283177（ＪＰ，Ａ) 実開 平５−63041（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−15257（ＪＰ，Ｕ) 国際公開97／010613（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/304

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】凹凸パタ−ンが形成されている半導体基板
   の表面上に薄膜を形成する工程と、該半導体基板の該薄
   膜が形成されている面を研磨工具表面上に押しつけて相
   対運動させながら該凹凸パタ−ンを平坦化する工程、を
   含む半導体の製造方法において、砥粒とこれら砥粒を結
   合、保持するための物質から構成される上記研磨工具の
   弾性率が異なる、少なくとも２種類以上の該研磨工具を
   用意し、弾性率の高い第一の研磨工具で平坦化加工後に
   第一の研磨工具より弾性率の低い第二の研磨工具で加工
   する工程を含み、前記第一の研磨工具の弾性率を５ない
   し５００ｋｇ／ｍｍ^２の範囲のものを用いることを特徴
   とする半導体の製造方法。
2. 【請求項２】上記第１の研磨工具の弾性率を５０〜１５
   ０ｋｇ／ｍｍ^２とし上記第２の研磨工具の弾性率を５０
   ｋｇ／ｍｍ^２とすることを特徴とする請求項１記載の半
   導体の製造方法。
3. 【請求項３】上記第１および第２の研磨工具の上記砥粒
   は二酸化珪素または酸化セリウムからなり、上記砥粒を
   結合、保持するための物質はフェノール系樹脂からなる
   ことを特徴とする請求項１記載の半導体の製造方法。