JP5381672B2 - Inspection method of semiconductor device - Google Patents

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Description

本発明は、半導体装置の製造方法に係り、特に、被研磨膜を研磨する半導体装置の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method for manufacturing a semiconductor device for polishing a film to be polished.

従来より、素子領域を画定する素子分離領域を形成するための技術として、LOCOS(LOCal Oxidation of Silicon、局所酸化)法が広く知られている。   Conventionally, a LOCOS (LOCal Oxidation of Silicon) method is widely known as a technique for forming an element isolation region that defines an element region.

しかし、LOCOS法により素子分離領域を形成した場合には、バーズビークによって素子領域が小さくなる。素子分離領域を形成する際の酸化量を小さくすれば、バーズビークを小さくすることが可能であるが、酸化量を小さくした場合には、十分な素子分離機能を得ることができなくなってしまう。また、LOCOS法により素子分離領域を形成した場合には、基板表面に大きな段差が形成されてしまう。このため、LOCOS法を用いて素子分離領域を形成する技術では、更なる微細化・高集積化が困難であった。   However, when the element isolation region is formed by the LOCOS method, the element region is reduced by the bird's beak. If the amount of oxidation in forming the element isolation region is reduced, the bird's beak can be reduced. However, if the amount of oxidation is reduced, a sufficient element isolation function cannot be obtained. In addition, when the element isolation region is formed by the LOCOS method, a large step is formed on the substrate surface. For this reason, it has been difficult to achieve further miniaturization and higher integration with the technique of forming the element isolation region using the LOCOS method.

LOCOS法に代わる方法として、STI(Shallow Trench Isolation)法が注目されている。STI法による素子分離領域の形成方法を図47を用いて説明する。図47は、従来の半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。   An STI (Shallow Trench Isolation) method has attracted attention as an alternative to the LOCOS method. A method for forming an element isolation region by the STI method will be described with reference to FIG. FIG. 47 is a process sectional view showing a conventional method for manufacturing a semiconductor device.

まず、図47(a)に示すように、半導体基板210上に、シリコン酸化膜212、シリコン窒化膜214を順次形成する。   First, as shown in FIG. 47A, a silicon oxide film 212 and a silicon nitride film 214 are sequentially formed on a semiconductor substrate 210.

次に、フォトリソグラフィ技術を用い、シリコン窒化膜214及びシリコン酸化膜212をパターニングする。これにより、シリコン窒化膜214及びシリコン酸化膜212に、半導体基板210に達する開口部216が形成される。   Next, the silicon nitride film 214 and the silicon oxide film 212 are patterned using a photolithography technique. As a result, an opening 216 reaching the semiconductor substrate 210 is formed in the silicon nitride film 214 and the silicon oxide film 212.

次に、開口部216が形成されたシリコン窒化膜214をマスクとして半導体基板210を異方性エッチングする。こうして、半導体基板210にトレンチ218、即ち溝が形成される。   Next, the semiconductor substrate 210 is anisotropically etched using the silicon nitride film 214 in which the opening 216 is formed as a mask. Thus, a trench 218, that is, a groove is formed in the semiconductor substrate 210.

次に、図47(b)に示すように、トレンチ218内及びシリコン窒化膜214上にシリコン酸化膜220を形成する。シリコン酸化膜220は、被研磨膜となるものである。   Next, as shown in FIG. 47B, a silicon oxide film 220 is formed in the trench 218 and on the silicon nitride film 214. The silicon oxide film 220 is a film to be polished.

次に、図47(c)に示すように、CMP(Chemical Mechanical Polishing、化学的
機械的研磨)法により、シリコン窒化膜214の表面が露出するまで、被研磨膜220の表面を研磨する。シリコン窒化膜214は、被研磨膜220を研磨する際のストッパとして機能する。研磨剤としては、例えば、シリカより成る研磨砥粒とKOHより成る添加剤とを含む研磨剤を用いる。こうして、トレンチ218内に、シリコン酸化膜220より成る素子分離領域221が埋め込まれる。素子分離領域221により素子領域222が画定される。
Next, as shown in FIG. 47C, the surface of the film to be polished 220 is polished by CMP (Chemical Mechanical Polishing) until the surface of the silicon nitride film 214 is exposed. The silicon nitride film 214 functions as a stopper when the film to be polished 220 is polished. As the abrasive, for example, an abrasive containing abrasive grains made of silica and an additive made of KOH is used. Thus, the element isolation region 221 made of the silicon oxide film 220 is buried in the trench 218. An element region 222 is defined by the element isolation region 221.

この後、シリコン窒化膜214及びシリコン酸化膜212をエッチング除去する。この後、素子領域222内にトランジスタ(図示せず)を形成する。こうして、半導体装置が製造される。   Thereafter, the silicon nitride film 214 and the silicon oxide film 212 are removed by etching. Thereafter, a transistor (not shown) is formed in the element region 222. Thus, the semiconductor device is manufactured.

STI法を用いて素子分離領域221を形成すれば、LOCOS法で素子分離領域を形成する場合のようなバーズビークが発生することはなく、素子領域222が狭くなってしまうのを防止することができる。また、トレンチ218の深さを深く設定することにより、実効的な素子間距離を長くすることができるため、高い素子分離機能を得ることができる。   If the element isolation region 221 is formed using the STI method, a bird's beak does not occur as in the case where the element isolation region is formed by the LOCOS method, and the element region 222 can be prevented from becoming narrow. . Further, by setting the depth of the trench 218 deep, the effective inter-element distance can be increased, so that a high element isolation function can be obtained.

しかしながら、上記のような研磨剤、即ち、シリカより成る研磨砥粒とKOHより成る添加剤とを含む研磨剤を用いた従来の半導体装置の製造方法では、研磨速度があまり速くなく、また、必ずしも良好な平坦性が得られなかった。   However, in the conventional method for manufacturing a semiconductor device using the above-described abrasive, that is, an abrasive containing abrasive grains made of silica and an additive made of KOH, the polishing rate is not so fast, Good flatness was not obtained.

近時、研磨速度が速く、良好な平坦性が得られる研磨剤として、研磨砥粒と界面活性剤より成る添加剤とを含む研磨剤が提案されている。提案されている研磨剤では、研磨砥粒として、例えば酸化セリウム(セリア、CeO)が用いられている。添加剤としては、例えばポリアクリル酸アンモニウム塩が用いられている。 Recently, a polishing agent including a polishing abrasive and an additive composed of a surfactant has been proposed as a polishing agent having a high polishing rate and good flatness. In the proposed abrasive, for example, cerium oxide (ceria, CeO 2 ) is used as abrasive grains. As the additive, for example, polyacrylic acid ammonium salt is used.

図48は、提案されている研磨剤を用いて被研磨膜を研磨する際における研磨のメカニズムを示す概念図である。図49は、提案されている半導体装置の製造方法を用いて被研磨膜を研磨した場合を示す工程断面図である。   FIG. 48 is a conceptual diagram showing a polishing mechanism when a film to be polished is polished using a proposed polishing agent. FIG. 49 is a process sectional view showing a case where a film to be polished is polished by using the proposed method for manufacturing a semiconductor device.

図48(a)及び図49(a)は、被研磨膜の表面を研磨する前の状態を示している。   FIG. 48A and FIG. 49A show a state before the surface of the film to be polished is polished.

図48(a)及び図49(a)に示すように、被研磨膜220の表面には凹凸が存在している。被研磨膜220の表面に凹凸が存在している状態では、界面活性剤より成る添加剤224が凹部に付着するため、凹部では被研磨膜220に対する研磨が阻害される。一方、凸部では、高い圧力が加わるため、界面活性剤より成る添加剤224が剥がされ、被研磨膜220に対する研磨が阻害されない。このため、被研磨膜220の表面に存在する凸部が、研磨砥粒226により選択的に研磨されることとなる。こうして、被研磨膜220の表面が平坦化される。なお、被研磨膜の表面を平坦化するための研磨は、メイン研磨と称される。   As shown in FIGS. 48A and 49A, the surface of the film to be polished 220 has irregularities. In the state where the surface of the film 220 to be polished is uneven, the additive 224 made of a surfactant adheres to the recess, and therefore the polishing of the film 220 to be polished is inhibited in the recess. On the other hand, since a high pressure is applied to the convex portion, the additive 224 made of a surfactant is peeled off and the polishing of the polishing target film 220 is not hindered. For this reason, the convex portions existing on the surface of the film to be polished 220 are selectively polished by the polishing abrasive grains 226. Thus, the surface of the film to be polished 220 is planarized. Note that polishing for flattening the surface of the film to be polished is referred to as main polishing.

図48(b)は、被研磨膜の表面が平坦化された後の状態を示している。   FIG. 48B shows a state after the surface of the film to be polished is flattened.

図48(b)に示すように、被研磨膜220の表面が平坦化された状態では、被研磨膜の表面全体に界面活性剤より成る添加剤224が付着しているため、被研磨膜220に対する研磨が阻害され、研磨速度が極めて遅くなる。このため、図49(b)に示すように、ストッパ膜214上に被研磨膜220が残ってしまう。   As shown in FIG. 48B, in the state where the surface of the film to be polished 220 is flattened, the additive 224 made of a surfactant is attached to the entire surface of the film to be polished. Is hindered, and the polishing rate becomes extremely slow. For this reason, as shown in FIG. 49B, the polishing target film 220 remains on the stopper film 214.

ここで、被研磨膜220の凹部における表面の高さとストッパ膜の表面の高さとがほぼ等しくなるように、被研磨膜220の膜厚を設定することも考えられる。しかし、被研磨膜220の膜厚は、設計値に対して±30nm程度変動するのが一般的である。このため、被研磨膜220が設計値より厚く形成されてしまった場合には、ストッパ膜上に被研磨膜が残ってしまう。   Here, it is also conceivable to set the film thickness of the film to be polished 220 so that the height of the surface of the concave portion of the film to be polished 220 is substantially equal to the height of the surface of the stopper film. However, the film thickness of the film to be polished 220 generally varies by about ± 30 nm with respect to the design value. For this reason, when the film to be polished 220 is formed thicker than the design value, the film to be polished remains on the stopper film.

ストッパ膜214上に被研磨膜220が残っていると、ストッパ膜214やシリコン酸化膜212をエッチング除去することができないため、ストッパ膜214上の被研磨膜220を、何らかの方法により除去しなければならない。   If the polishing target film 220 remains on the stopper film 214, the stopper film 214 and the silicon oxide film 212 cannot be removed by etching. Therefore, the polishing target film 220 on the stopper film 214 must be removed by some method. Don't be.

ストッパ膜214上に残った被研磨膜220を除去する方法として、研磨剤の供給を止め、純水を供給しながら、被研磨膜220を更に研磨することが提案されている。   As a method for removing the film to be polished 220 remaining on the stopper film 214, it has been proposed to further polish the film to be polished 220 while stopping the supply of the abrasive and supplying pure water.

図48(c)は、研磨パッド上に研磨剤を供給するのを止め、研磨パッド上に水を供給しながら、被研磨膜を更に研磨する際の状態、即ち、仕上げ研磨を行う際の状態を示している。   FIG. 48 (c) shows a state in which the polishing film is further polished while supplying the polishing agent on the polishing pad and water is supplied onto the polishing pad, that is, a state in which final polishing is performed. Is shown.

仕上げ研磨を開始する際、被研磨膜であるシリコン酸化膜220と研磨パッド228との間には、メイン研磨の際に用いられた研磨剤が残っている。研磨剤に含まれていた添加剤224は、水溶性であるため、純水を供給すると短時間で除去される。一方、研磨剤に含まれていた研磨砥粒226は、水溶性ではないため除去されにくく、被研磨膜220と研磨パッド228との間に残る。添加剤224は、上述したように、被研磨膜220の表面が平坦化された際に、被研磨膜220に対する研磨速度を遅くするのに寄与していたものである。このような添加剤224が短時間に除去される一方、研磨に寄与する研磨砥粒226は被研磨膜220と研磨パッド228との間に残るため、残された研磨砥粒226により被研磨膜220を更に研磨することができる。   When the final polishing is started, the polishing agent used in the main polishing remains between the silicon oxide film 220 as the film to be polished and the polishing pad 228. Since the additive 224 contained in the abrasive is water-soluble, it is removed in a short time when pure water is supplied. On the other hand, the abrasive grains 226 contained in the polishing agent are not water-soluble and thus are difficult to remove, and remain between the film to be polished 220 and the polishing pad 228. As described above, the additive 224 contributes to reducing the polishing rate for the polishing target film 220 when the surface of the polishing target film 220 is planarized. While such an additive 224 is removed in a short time, the polishing abrasive grains 226 that contribute to polishing remain between the polishing target film 220 and the polishing pad 228, so that the remaining polishing abrasive grains 226 cause the polishing target film to be polished. 220 can be further polished.

このような仕上げ研磨を所定時間行うと、ストッパ膜214上に残存していた被研磨膜220をストッパ膜214上から除去することができる。   When such final polishing is performed for a predetermined time, the film to be polished 220 remaining on the stopper film 214 can be removed from the stopper film 214.

こうして、被研磨膜220に対する研磨が終了する。   Thus, the polishing of the film to be polished 220 is completed.

ところで、被研磨膜220に対する研磨が終了した後には、被研磨膜220に対する研磨が正常に行われたか否かの検査が行われる。   By the way, after the polishing of the film to be polished 220 is completed, it is inspected whether or not the polishing of the film to be polished 220 has been normally performed.

図50は、スクライブラインに形成されたストッパ膜より成る検査用パターンを示す平面図及び断面図である。図50(a)は、平面図である。図50(b)は、図50(a)のA−A′線断面図である。   FIG. 50 is a plan view and a cross-sectional view showing an inspection pattern made of a stopper film formed on a scribe line. FIG. 50A is a plan view. FIG. 50B is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG.

図51は、スクライブラインに形成された埋め込み絶縁膜より成る検査用パターンを示す平面図及び断面図である。図51(a)は、平面図である。図51(b)は、図51(a)のA−A′線断面図である。   51A and 51B are a plan view and a cross-sectional view showing an inspection pattern made of a buried insulating film formed on a scribe line. FIG. 51A is a plan view. FIG. 51B is a cross-sectional view taken along line AA ′ in FIG.

具体的には、スクライブライン230に形成された検査用パターン232a上に被研磨膜220が残存していないことを検査する。また、検査用トレンチ218aに埋め込まれた埋め込み絶縁膜220の厚さが所定の検査規格の範囲内か否かを検査する。検査を行った結果、被研磨膜220に対する研磨が正常に行われたと判断された場合には、次の工程に移行する。被研磨膜220に対する研磨が正常に行われなかった判断された場合には、不良品として処理される。   Specifically, it is inspected that the polishing target film 220 does not remain on the inspection pattern 232 a formed on the scribe line 230. Further, it is inspected whether or not the thickness of the embedded insulating film 220 embedded in the inspection trench 218a is within a predetermined inspection standard range. As a result of the inspection, if it is determined that the polishing of the polishing target film 220 has been performed normally, the process proceeds to the next step. If it is determined that the polishing of the polishing target film 220 has not been performed normally, it is treated as a defective product.

特開2001−9702号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2001-9702 特開2001−85373号公報JP 2001-85373 A 特開2001−338902号公報JP 2001-338902 A 特開2002−83787号公報JP 2002-83787 A 特開平11−104955号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-104955 特開2000−248263号公報JP 2000-248263 A

しかしながら、提案されている半導体装置の製造方法では、埋め込み酸化膜220の表面に生ずるディッシング(dishing)223と称される凹みの深さに、大きなばらつきが
生じる場合があった(図52参照)。図52は、埋め込み酸化膜の表面にディッシングが生じている状態を示す断面図である。
However, in the proposed method for manufacturing a semiconductor device, there is a case where a large variation occurs in the depth of a recess called dishing 223 generated on the surface of the buried oxide film 220 (see FIG. 52). FIG. 52 is a cross-sectional view showing a state in which dishing has occurred on the surface of the buried oxide film.

また、提案されている半導体装置の製造方法では、埋め込み酸化膜220の表面にディッシング223が深く生じてしまったり、素子領域222上に被研磨膜220が残ってしまったりすることがあった。   Further, in the proposed method for manufacturing a semiconductor device, dishing 223 may be deeply formed on the surface of the buried oxide film 220 or the film to be polished 220 may remain on the element region 222.

また、提案されている研磨剤を用いて被研磨膜220を研磨した場合には、トレンチ218、218aの面積によってディッシング223の深さが大きく異なってしまう。図53は、40μm×40μmのトレンチに埋め込まれた埋め込み酸化膜の膜厚と100μm×100μmのトレンチに埋め込まれた埋め込み酸化膜の膜厚とを比較したグラフである。図53から分かるように、トレンチの面積が大きい場合には、埋め込み酸化膜220に深いディッシング223が生じ、埋め込み酸化膜220の膜厚が薄くなってしまう。このため、提案されている研磨剤を用いて被研磨膜220を研磨した場合には、被研磨膜220に対する研磨が正常に行われたか否かを的確に検査することが困難であった。   In addition, when the polishing target film 220 is polished using the proposed polishing agent, the depth of the dishing 223 varies greatly depending on the areas of the trenches 218 and 218a. FIG. 53 is a graph comparing the thickness of the buried oxide film embedded in the 40 μm × 40 μm trench and the thickness of the buried oxide film embedded in the 100 μm × 100 μm trench. As can be seen from FIG. 53, when the area of the trench is large, deep dishing 223 is generated in the buried oxide film 220, and the film thickness of the buried oxide film 220 is reduced. For this reason, when the polishing target film 220 is polished using the proposed polishing agent, it is difficult to accurately inspect whether the polishing of the polishing target film 220 has been performed normally.

本発明の目的は、埋め込み酸化膜の膜厚分布のばらつきを抑制し得る半導体装置の製造方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device that can suppress variation in the thickness distribution of a buried oxide film.

また、本発明の他の目的は、ディッシングが深く生ずるのを抑制するとともに、素子領域上に被研磨膜が残ってしまうのを防止しうる半導体装置の製造方法を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device capable of suppressing the occurrence of deep dishing and preventing the film to be polished from remaining on the element region.

また、本発明の更に他の目的は、提案されている研磨剤を用いた場合であっても、被研磨膜に対する研磨が正常に行われたか否かを的確に検査し得る半導体装置の製造方法を提供することにある。   Still another object of the present invention is to provide a semiconductor device manufacturing method capable of accurately inspecting whether or not polishing of a film to be polished has been performed normally even when the proposed polishing agent is used. Is to provide.

本発明の一観点によれば、半導体基板又は絶縁膜に、第1の被検査溝と、前記第1の被検査溝より面積が大きい第2の被検査溝とを含む複数の溝を形成する工程と、前記溝内を埋め込むように、被研磨膜を形成する工程と、研磨剤を研磨パッド上に供給しながら、前記被研磨膜の表面を前記研磨パッドを用いて研磨する工程と、前記第1の被検査溝内に埋め込まれた前記被研磨膜より成る第1の検査用パターンの膜厚と前記第2の被検査溝内に埋め込まれた前記被研磨膜より成る第2の検査用パターンの膜厚との差が、予め定められた検査規格を満たすか否かを検査する工程とを有することを特徴とする半導体装置の検査方法が提供される。 According to one aspect of the present invention, a plurality of grooves including a first inspection groove and a second inspection groove having a larger area than the first inspection groove are formed in a semiconductor substrate or an insulating film. a step, so as to fill the trench, and forming a film to be polished, and while supplying a polishing agent onto the polishing pad, Ru Ken Migakusu with a polishing pad to a surface of the film to be polished step second consisting pre Symbol first the polished film embedded in the second inspection in the groove and the thickness of the first test pattern formed of the polished film buried in the inspected groove And a step of inspecting whether or not the difference between the film thickness of the inspection pattern satisfies a predetermined inspection standard, and a semiconductor device inspection method.

以上の通り、本発明によれば、仕上げ研磨の際に、純水のみならず研磨剤をも研磨パッド上に供給し、研磨剤を供給する位置と純水を供給する位置とを適宜設定し、研磨剤の供給量と純水の供給量との比を適宜設定するため、仕上げ研磨を行った後における被研磨膜の膜厚の面内分布を均一化することが可能となる。   As described above, according to the present invention, at the time of final polishing, not only pure water but also an abrasive is supplied onto the polishing pad, and a position for supplying the abrasive and a position for supplying pure water are appropriately set. In addition, since the ratio between the supply amount of the polishing agent and the supply amount of pure water is appropriately set, it is possible to make the in-plane distribution of the film thickness of the film to be polished after finish polishing uniform.

また、本発明によれば、研磨テーブル等の駆動電流等に基づいて仕上げ研磨の終点を検出するため、仕上げ研磨の終点を正確に検出することができる。このため、本発明によれば、素子領域上に被研磨膜が残存してしまったり、被研磨膜より成る埋め込み絶縁膜の表面に深いディッシングが生じてしまったりするのを防止することができる。   In addition, according to the present invention, since the end point of finish polishing is detected based on the driving current of the polishing table or the like, the end point of finish polishing can be detected accurately. For this reason, according to the present invention, it is possible to prevent the film to be polished from remaining on the element region or the occurrence of deep dishing on the surface of the buried insulating film made of the film to be polished.

また、本発明によれば、メイン研磨の第1段階では比較的高い研磨圧力で被研磨膜を研磨し、メイン研磨の第2段階では比較的低い研磨圧力で被研磨膜を研磨する。第1段階の研磨では、比較的高い研磨圧力で被研磨膜を研磨するため、比較的速い研磨速度で被研磨膜を研磨することができる。一方、第2段階の研磨では、比較的い研磨圧力で被研磨膜を研磨するため、被研磨膜の表面を十分に平坦化することができる。従って、本発明によれば、被研磨膜の平坦性を損なうことなく、メイン研磨の時間を短縮することもできる。 According to the present invention, the film to be polished is polished at a relatively high polishing pressure in the first stage of main polishing, and the film to be polished is polished at a relatively low polishing pressure in the second stage of main polishing. In the first stage polishing, the film to be polished is polished at a relatively high polishing pressure, so that the film to be polished can be polished at a relatively high polishing rate. On the other hand, in the polishing of the second stage, for polishing the film at a relatively low There polishing pressure, it is possible to sufficiently flatten the surface of the film to be polished. Therefore, according to the present invention, the main polishing time can be shortened without impairing the flatness of the film to be polished.

また、本発明によれば、面積が互いに異なる複数の検査用パターンを形成しておき、これらの検査用パターンを構成する埋め込み絶縁膜の膜厚の差に基づいて、被研磨膜に対する研磨が正常に行われたか否かを検査するため、研磨砥粒と界面活性剤より成る添加剤とを含む研磨剤を用いて仕上げ研磨を行った場合であっても、被研磨膜に対する研磨が正常に行われたか否かを正確に検査することができる。従って、本発明によれば、半導体装置の信頼性の更なる向上を図ることができる。   In addition, according to the present invention, a plurality of inspection patterns having different areas are formed, and polishing on the film to be polished is normally performed based on the difference in film thickness of the embedded insulating films constituting these inspection patterns. In order to inspect whether or not the polishing was performed, even when final polishing was performed using an abrasive containing abrasive grains and an additive comprising a surfactant, polishing of the film to be polished was performed normally. It is possible to accurately inspect whether or not it has been broken. Therefore, according to the present invention, the reliability of the semiconductor device can be further improved.

また、本発明によれば、仕上げ研磨を行う前に、被研磨膜の表面に付着している添加剤を除去するため、被研磨膜の表面に添加剤が付着している状態で仕上げ研磨が行われるのを防止することができる。このため、本実施形態によれば、素子領域の上方に被研磨膜が残ってしまうのを確実に防止することができ、ひいては、素子領域上のシリコン窒化膜及びシリコン酸化膜を確実に除去することができる。   Further, according to the present invention, the finish polishing is performed with the additive attached to the surface of the film to be polished in order to remove the additive attached to the surface of the film to be polished before performing the final polishing. Can be prevented. For this reason, according to the present embodiment, it is possible to reliably prevent the film to be polished from remaining above the element region, and as a result, to reliably remove the silicon nitride film and the silicon oxide film on the element region. be able to.

研磨装置を示す平面図である。It is a top view which shows a grinding | polishing apparatus. 図1に示す研磨装置の一部を示す側面図である。FIG. 2 is a side view showing a part of the polishing apparatus shown in FIG. 1. 図1に示す研磨装置の一部を示す平面図である。It is a top view which shows a part of polishing apparatus shown in FIG. 図1に示す研磨装置の一部を示す拡大側面図である。FIG. 2 is an enlarged side view showing a part of the polishing apparatus shown in FIG. 1. 研磨砥粒の濃度、添加剤の濃度、及び研磨速度の変化を概念的に示すグラフ(その1)である。It is the graph (the 1) which shows notionally the density | concentration of an abrasive grain, the density | concentration of an additive, and the change of polishing rate. 研磨砥粒の濃度、添加剤の濃度、及び研磨速度の変化を概念的に示すグラフ(その2)である。It is the graph (the 2) which shows notionally the density | concentration of an abrasive grain, the density | concentration of an additive, and the change of polishing rate. 被研磨膜に対する研磨速度を示すグラフである。It is a graph which shows the grinding | polishing rate with respect to a to-be-polished film. 研磨剤を供給する位置と純水を供給する位置とを適宜変化させた場合における被研磨膜の研磨速度を示すグラフである。It is a graph which shows the grinding | polishing speed | rate of the to-be-polished film at the time of changing suitably the position which supplies an abrasive | polishing agent, and the position which supplies pure water. 研磨剤を供給する位置と純水を供給する位置とを示す概念図(その1)である。It is the conceptual diagram which shows the position which supplies an abrasive | polishing agent, and the position which supplies a pure water (the 1). 研磨剤を供給する位置と純水を供給する位置とを示す概念図(その2)である。It is a conceptual diagram (the 2) which shows the position which supplies an abrasive | polishing agent, and the position which supplies pure water. 研磨剤を供給する位置と純水を供給する位置とを適宜変化させた場合における、被研磨膜に対する研磨速度の面内分布を示すグラフ(その1)である。It is the graph (the 1) which shows the in-plane distribution of the polishing rate with respect to a to-be-polished film in the case of changing the position which supplies an abrasive | polishing agent, and the position which supplies pure water suitably. 研磨剤を供給する位置と純水を供給する位置とを適宜変化させた場合における、被研磨膜に対する研磨速度の面内分布を示すグラフ(その2)である。It is a graph (the 2) which shows the in-plane distribution of the grinding | polishing rate with respect to a to-be-polished film when the position which supplies an abrasive | polishing agent and the position which supplies pure water are changed suitably. 研磨剤を供給する位置と純水を供給する位置とを示す概念図(その3)である。It is a conceptual diagram (the 3) which shows the position which supplies an abrasive | polishing agent, and the position which supplies pure water. 研磨剤を供給する位置と純水を供給する位置とを示す概念図(その4)である。It is a conceptual diagram (the 4) which shows the position which supplies an abrasive | polishing agent, and the position which supplies pure water. 研磨剤の供給量と純水の供給量との比を変化させた場合における、被研磨膜に対する研磨速度を示すグラフである。It is a graph which shows the grinding | polishing speed | rate with respect to a to-be-polished film when changing the ratio of the supply amount of an abrasive | polishing agent, and the supply amount of pure water. 研磨剤の供給量と純水の供給量との比を変化させた場合における、被研磨膜に対する研磨速度の面内分布を示すグラフ(その1)である。It is a graph (the 1) which shows the in-plane distribution of the grinding | polishing rate with respect to a to-be-polished film when changing the ratio of the supply amount of an abrasive | polishing agent, and the supply amount of pure water. 研磨剤の供給量と純水の供給量との比を変化させた場合における、被研磨膜に対する研磨速度の面内分布を示すグラフ(その2)である。It is a graph (the 2) which shows the in- plane distribution of the polishing rate with respect to a to-be-polished film when changing the ratio of the supply amount of an abrasive | polishing agent, and the supply amount of pure water. 被研磨膜の膜厚分布を示すグラフである。It is a graph which shows the film thickness distribution of a to-be-polished film. 被研磨膜の膜厚のウェハ面内におけるばらつきを示すグラフである。It is a graph which shows the dispersion | variation in the wafer surface of the film thickness of a to-be-polished film. メイン研磨を行う前における被研磨膜の膜厚の面内分布を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows in-plane distribution of the film thickness of the to-be-polished film before performing main grinding | polishing. 本発明の第1実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図(その1)である。It is process sectional drawing (the 1) which shows the manufacturing method of the semiconductor device by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図(その2)である。FIG. 9 is a process cross-sectional view (part 2) illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the invention; 本発明の第1実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図(その3)である。It is process sectional drawing (the 3) which shows the manufacturing method of the semiconductor device by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態の変形例による半導体装置の製造方法を示す工程断面図(その1)である。It is process sectional drawing (the 1) which shows the manufacturing method of the semiconductor device by the modification of 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態の変形例による半導体装置の製造方法を示す工程断面図(その2)である。It is process sectional drawing (the 2) which shows the manufacturing method of the semiconductor device by the modification of 1st Embodiment of this invention. 研磨テーブルの駆動電流の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the drive current of a grinding | polishing table. 被研磨膜の表面に存在する段差の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the level | step difference which exists on the surface of a to-be-polished film. メイン研磨の際の研磨圧力と研磨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 grinding | polishing pressure in the case of main grinding | polishing, and grinding | polishing time. メイン研磨を行った際に被研磨膜の表面に残存する段差を示すグラフである。It is a graph which shows the level | step difference which remain | survives on the surface of a to-be-polished film when performing main grinding | polishing. メイン研磨を行った際にチップ領域内に残存する段差を示すグラフである。It is a graph which shows the level | step difference which remains in a chip | tip area | region when main polishing is performed. 素子領域上に残存する被研磨膜の膜厚の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the film thickness of the to-be-polished film | membrane which remain | survives on an element area | region. ディッシング量のウェハ間でのばらつきを統計的に処理した結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having processed the dispersion | variation in the amount of dishing between wafers statistically. 本発明の第2実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図(その1)である。It is process sectional drawing (the 1) which shows the manufacturing method of the semiconductor device by 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図(その2)である。It is process sectional drawing (the 2) which shows the manufacturing method of the semiconductor device by 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図(その3)である。It is process sectional drawing (the 3) which shows the manufacturing method of the semiconductor device by 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態による半導体装置の製造方法を示す平面図である。It is a top view which shows the manufacturing method of the semiconductor device by 3rd Embodiment of this invention. 第2の検査用パターンの面積と、第1の検査用パターンの膜厚と第2の検査用パターンとの膜厚の差との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the area of a 2nd test pattern, and the film thickness difference of the film thickness of a 1st test pattern, and a 2nd test pattern. 本発明の第3実施形態の変形例(その1)による半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。It is process sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device by the modification (the 1) of 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態の変形例(その2)による半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。It is process sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device by the modification (the 2) of 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態の変形例(その3)による半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。It is process sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device by the modification (the 3) of 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態による半導体装置の製造方法で用いられる研磨装置を示す側面図である。It is a side view which shows the grinding | polishing apparatus used with the manufacturing method of the semiconductor device by 4th Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図(その1)である。It is process sectional drawing (the 1) which shows the manufacturing method of the semiconductor device by 4th Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図(その2)である。It is process sectional drawing (the 2) which shows the manufacturing method of the semiconductor device by 4th Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図(その3)である。It is process sectional drawing (the 3) which shows the manufacturing method of the semiconductor device by 4th Embodiment of this invention. 研磨剤の供給量及び純水の供給量を示すグラフである。It is a graph which shows the supply amount of an abrasive | polishing agent, and the supply amount of pure water. 本発明の変形実施形態による半導体装置の製造方法を示す平面図及び断面図である。It is the top view and sectional drawing which show the manufacturing method of the semiconductor device by the deformation | transformation embodiment of this invention. 従来の半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。It is process sectional drawing which shows the manufacturing method of the conventional semiconductor device. 提案されている研磨剤を用いて被研磨膜を研磨する際における研磨のメカニズムを示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the mechanism of grinding | polishing at the time of grind | polishing a to-be-polished film | membrane using the proposed abrasive | polishing agent. 提案されている半導体装置の製造方法を用いて被研磨膜を研磨した場合を示す工程断面図である。It is process sectional drawing which shows the case where a to-be-polished film is grind | polished using the manufacturing method of the proposed semiconductor device. スクライブラインに形成されたストッパ膜より成る検査用パターンを示す平面図及び断面図である。It is the top view and sectional drawing which show the pattern for a test | inspection which consists of the stopper film | membrane formed in the scribe line. スクライブラインに形成された埋め込み絶縁膜より成る検査用パターンを示す平面図及び断面図である。It is the top view and sectional drawing which show the pattern for a test | inspection which consists of the embedded insulating film formed in the scribe line. 埋め込み酸化膜の表面にディッシングが生じた状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state which dishing produced on the surface of the buried oxide film. トレンチに埋め込まれた埋め込み酸化膜の膜厚を比較したグラフである。6 is a graph comparing the thicknesses of buried oxide films buried in trenches. 素子領域の上方に被研磨膜が残ってしまうメカニズムを示す工程断面図(その1)である。It is process sectional drawing (the 1) which shows the mechanism in which a to-be-polished film remains above an element area | region. 素子領域の上方に被研磨膜が残ってしまうメカニズムを示す工程断面図(その2)である。It is process sectional drawing (the 2) which shows the mechanism in which a to-be-polished film remains above an element area | region. 素子領域の上方に被研磨膜が残ってしまうメカニズムを示す工程断面図(その3)である。It is process sectional drawing (the 3) which shows the mechanism in which a to-be-polished film remains above an element area | region.

[第1実施形態]
本実施形態による半導体装置の製造方法を説明するに先立って、本実施形態で用いられる研磨装置について図1乃至図4を用いて説明する。図1は、研磨装置を示す平面図である。図2は、図1に示す研磨装置の一部を示す側面図である。図3は、図1に示す研磨装置の一部を示す平面図である。図4は、図1に示す研磨装置の一部を示す拡大側面図である。
[First Embodiment]
Prior to describing the semiconductor device manufacturing method according to the present embodiment, the polishing apparatus used in the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a plan view showing a polishing apparatus. FIG. 2 is a side view showing a part of the polishing apparatus shown in FIG. FIG. 3 is a plan view showing a part of the polishing apparatus shown in FIG. FIG. 4 is an enlarged side view showing a part of the polishing apparatus shown in FIG.

図1に示すように、基台100上には、回転可能な研磨テーブル102a〜102cが3つ設けられている。   As shown in FIG. 1, three rotatable polishing tables 102 a to 102 c are provided on the base 100.

本実施形態では、例えば研磨テーブル102aを用いて被研磨膜の表面を研磨する。なお、研磨テーブル102b、102cを用いて被研磨膜の表面を研磨してもよい。   In the present embodiment, the surface of the film to be polished is polished using, for example, the polishing table 102a. Note that the surface of the film to be polished may be polished using the polishing tables 102b and 102c.

図2に示すように、研磨テーブル102a〜102c上には、それぞれ研磨パッド104が設けられている。研磨パッド104としては、例えばロデールニッタ株式会社製の研磨パッド(型番:IC1400)が用いられている。   As shown in FIG. 2, a polishing pad 104 is provided on each of the polishing tables 102a to 102c. As the polishing pad 104, for example, a polishing pad (model number: IC1400) manufactured by Rodel Nitta Co., Ltd. is used.

基台100上には、アーム108a〜108dを有するカルーセル110が設けられている。   On the base 100, a carousel 110 having arms 108a to 108d is provided.

アーム108a〜108dには、回転可能な研磨ヘッド112a〜112dがそれぞれ設けられている。カルーセル110を適宜回転させることにより、研磨ヘッド112a〜112dを移動させることが可能である。   The arms 108a to 108d are respectively provided with rotatable polishing heads 112a to 112d. By appropriately rotating the carousel 110, the polishing heads 112a to 112d can be moved.

図2に示すように、研磨ヘッド112a〜112dは、半導体基板10を支持する。研磨ヘッド112a〜112dは、半導体基板10を回転させながら、半導体基板10を研磨パッド104に押し付ける。   As shown in FIG. 2, the polishing heads 112 a to 112 d support the semiconductor substrate 10. The polishing heads 112 a to 112 d press the semiconductor substrate 10 against the polishing pad 104 while rotating the semiconductor substrate 10.

研磨テーブル102a〜102c上には、それぞれ複数のノズル124a、124bが設けられている。ノズル124aは、研磨剤を研磨パッド104上に供給するためのものである。ノズル124bは、純水を研磨パッド104上に供給するためのものである。ノズル124a、124bは、図3に示すように、研磨テーブル102の半径方向にそれぞれ個別に移動することができるようになっている。このため、研磨剤を供給する位置と純水を供給する位置とを、適宜個別に設定することが可能である。   A plurality of nozzles 124a and 124b are provided on the polishing tables 102a to 102c, respectively. The nozzle 124 a is for supplying an abrasive onto the polishing pad 104. The nozzle 124 b is for supplying pure water onto the polishing pad 104. As shown in FIG. 3, the nozzles 124 a and 124 b can individually move in the radial direction of the polishing table 102. For this reason, the position for supplying the abrasive and the position for supplying the pure water can be set individually as appropriate.

図1に示すように、研磨テーブル102a〜102cの側部には、研磨パッド104の目立てを行うための目立て装置114a〜114cがそれぞれ設けられている。   As shown in FIG. 1, sharpening devices 114 a to 114 c for sharpening the polishing pad 104 are provided on the sides of the polishing tables 102 a to 102 c, respectively.

図4に示すように、目立て装置114は、ダイヤモンドディスク116を有している。ダイヤモンドディスク116は、例えばステンレスより成る台金118に、例えば150μm程度の粒状のダイヤモンド120を固定することにより構成されている。ダイヤモンド120は、1cm当たり数個程度配置されている。ダイヤモンド120は、例えばニッケルめっき層122により台金118に固定されている。 As shown in FIG. 4, the sharpening device 114 has a diamond disk 116. The diamond disk 116 is configured by fixing a granular diamond 120 of, for example, about 150 μm to a base metal 118 made of, for example, stainless steel. About several diamonds 120 are arranged per 1 cm 2 . The diamond 120 is fixed to the base metal 118 by, for example, a nickel plating layer 122.

こうして、本実施形態で用いられる研磨装置が構成されている。   Thus, the polishing apparatus used in this embodiment is configured.

提案されている半導体装置の製造方法では、仕上げ研磨の際には、研磨パッド上に研磨剤を供給するのを止め、研磨パッド上に純水を供給しながら、被研磨膜の表面を更に研磨していた。   In the proposed method for manufacturing a semiconductor device, during the final polishing, the surface of the film to be polished is further polished while stopping supplying the polishing agent onto the polishing pad and supplying pure water onto the polishing pad. Was.

図5は、提案されている半導体装置の製造方法の仕上げ研磨を行う際における、研磨砥粒の濃度、添加剤の濃度、及び研磨速度の変化を概念的に示すグラフである。点線は、研磨砥粒の濃度を示している。一点鎖線は、界面活性剤より成る添加剤の濃度を示している。実線は、研磨速度を示している。横軸は時間を示している。縦軸は、研磨砥粒の濃度、添加剤の濃度、及び研磨速度を示している。   FIG. 5 is a graph conceptually showing changes in the concentration of polishing abrasive grains, the concentration of additives, and the polishing rate when performing final polishing in the proposed method for manufacturing a semiconductor device. The dotted line indicates the concentration of the abrasive grains. The alternate long and short dash line indicates the concentration of the additive composed of the surfactant. The solid line indicates the polishing rate. The horizontal axis indicates time. The vertical axis indicates the concentration of polishing abrasive grains, the concentration of additives, and the polishing rate.

仕上げ研磨を開始する際、被研磨膜であるシリコン酸化膜と研磨パッドとの間には、メイン研磨の際に用いられた研磨剤が残っている。研磨剤に含まれていた添加剤は水溶性であるため、純水を供給すると、添加剤は短時間で除去される。このため、添加剤の濃度は、急激に低下していく。   When the final polishing is started, the polishing agent used in the main polishing remains between the silicon oxide film that is the film to be polished and the polishing pad. Since the additive contained in the abrasive is water-soluble, when pure water is supplied, the additive is removed in a short time. For this reason, the concentration of the additive rapidly decreases.

一方、研磨剤に含まれていた研磨砥粒は、水溶性ではないため、除去されにくい。添加剤は、被研磨膜の表面が平坦化された際に、被研磨膜の研磨速度を遅くするのに寄与していたものである。研磨速度を阻害する添加剤は短時間で除去される一方、研磨に寄与する研磨砥粒は除去されにくいため、被研磨膜と研磨パッドとの間に残された研磨砥粒により、被研磨膜の表面を更に研磨することが可能である。研磨砥粒は、研磨パッド上に供給された純水により、徐々に研磨パッド上から除去されていく。このため、研磨砥粒の濃度は徐々に低下していく。研磨砥粒の濃度の低下に伴って、被研磨膜に対する研磨速度は遅くなっていく。   On the other hand, since the abrasive grains contained in the abrasive are not water-soluble, they are difficult to remove. The additive contributes to reducing the polishing rate of the film to be polished when the surface of the film to be polished is flattened. The additive that hinders the polishing rate is removed in a short time, but the abrasive grains that contribute to the polishing are difficult to remove, so the abrasive grains left between the film to be polished and the polishing pad cause the film to be polished. It is possible to further polish the surface. The abrasive grains are gradually removed from the polishing pad by pure water supplied onto the polishing pad. For this reason, the concentration of the abrasive grains gradually decreases. As the concentration of the abrasive grains decreases, the polishing rate for the film to be polished decreases.

図6は、研磨剤と純水の両方を研磨パッド上に供給しながら仕上げ研磨を行った際における、研磨砥粒の濃度、添加剤の濃度、及び研磨速度の変化を概念的に示すグラフである。点線は、研磨砥粒の濃度を示している。一点鎖線は、界面活性剤より成る添加剤の濃度を示している。実線は、研磨速度を示している。横軸は時間を示している。縦軸は、研磨砥粒の濃度、添加剤の濃度、及び研磨速度を示している。   FIG. 6 is a graph conceptually showing changes in the concentration of polishing abrasive grains, the concentration of additives, and the polishing rate when final polishing is performed while supplying both the polishing agent and pure water onto the polishing pad. is there. The dotted line indicates the concentration of the abrasive grains. The alternate long and short dash line indicates the concentration of the additive composed of the surfactant. The solid line indicates the polishing rate. The horizontal axis indicates time. The vertical axis indicates the concentration of polishing abrasive grains, the concentration of additives, and the polishing rate.

図6から分かるように、研磨剤と純水の両方を研磨パッド上に供給しながら被研磨膜の表面を研磨すれば、研磨砥粒の濃度、添加剤の濃度及び研磨速度を、ほぼ一定に保持することができる。このため、安定した条件で被研磨膜を研磨することが可能となる。   As can be seen from FIG. 6, if the surface of the film to be polished is polished while supplying both the polishing agent and pure water onto the polishing pad, the concentration of polishing grains, the concentration of additives, and the polishing rate are made substantially constant. Can be held. For this reason, it becomes possible to polish the film to be polished under stable conditions.

図7は、被研磨膜に対する研磨速度を示すグラフである。実施例1は、研磨剤と純水とを研磨パッド上に同時に供給しながら被研磨膜を研磨した場合の研磨速度を示している。比較例1は、研磨剤のみを研磨パッド上に供給しながら被研磨膜を研磨した際の研磨速度を示している。実施例1と比較例1のいずれにおいても、表面が平坦になっている被研磨膜に対して研磨を行った。   FIG. 7 is a graph showing the polishing rate for the film to be polished. Example 1 shows the polishing rate when the film to be polished is polished while simultaneously supplying abrasive and pure water onto the polishing pad. Comparative Example 1 shows the polishing rate when the film to be polished is polished while supplying only the polishing agent onto the polishing pad. In both Example 1 and Comparative Example 1, the film to be polished having a flat surface was polished.

図7から分かるように、比較例1の場合、即ち、研磨剤のみを研磨パッド104上に供給しながら被研磨膜を研磨した場合には、研磨速度は15nm/min程度と極めて遅い。   As can be seen from FIG. 7, in the case of Comparative Example 1, that is, when the film to be polished is polished while supplying only the polishing agent onto the polishing pad 104, the polishing rate is as extremely low as about 15 nm / min.

これに対し、実施例1の場合、即ち、研磨剤と純水の両方を研磨パッド104上に供給しながら被研磨膜を研磨した場合には、研磨速度は140nm/min程度と極めて速い。即ち、実施例1の場合には、比較例1の場合と比較して、約10倍の研磨速度で被研磨膜を研磨することが可能となる。   On the other hand, in the case of Example 1, that is, when the film to be polished is polished while supplying both the polishing agent and pure water onto the polishing pad 104, the polishing rate is as extremely high as about 140 nm / min. That is, in the case of Example 1, the film to be polished can be polished at a polishing rate about 10 times that in the case of Comparative Example 1.

これらのことから、研磨剤と純水の両方を同時に研磨パッド104上に供給しながら被研磨膜を研磨すれば、極めて速い研磨速度で被研磨膜の表面を研磨し得ることが分かる。   From these facts, it can be seen that the surface of the film to be polished can be polished at an extremely high polishing rate by polishing the film to be polished while simultaneously supplying both the abrasive and pure water onto the polishing pad 104.

図8は、研磨剤を供給する位置と純水を供給する位置とを適宜変化させた場合における被研磨膜の研磨速度を示すグラフである。図9及び図10は、研磨剤を供給する位置と純水を供給する位置とを示す概念図である。   FIG. 8 is a graph showing the polishing rate of the film to be polished when the position for supplying the polishing agent and the position for supplying pure water are appropriately changed. 9 and 10 are conceptual diagrams showing a position for supplying the abrasive and a position for supplying pure water.

実施例2は、図9(a)に示すように、研磨パッド104の中心の位置Pに研磨剤と純水の両方を供給した場合の研磨速度を示している。 Example 2, as shown in FIG. 9 (a), shows the polishing rate in the case of supplying both abrasive and pure water at a position P 1 of the center of the polishing pad 104.

実施例3は、図9(b)に示すように、研磨パッド104の中心から12.5cm離れた位置Pに研磨剤を供給し、研磨パッド104の中心の位置Pに純水を供給した場合を示している。 In Example 3, as shown in FIG. 9B, the polishing agent is supplied to a position P 2 that is 12.5 cm away from the center of the polishing pad 104, and pure water is supplied to the position P 1 at the center of the polishing pad 104. Shows the case.

実施例4は、図10(a)に示すように、研磨パッド104の中心の位置Pに研磨剤を供給し、研磨パッド104の中心から12.5cm離れた位置Pに純水を供給した場合を示している。 In Example 4, as shown in FIG. 10A, the polishing agent is supplied to the center position P 1 of the polishing pad 104 , and pure water is supplied to the position P 2 that is 12.5 cm away from the center of the polishing pad 104. Shows the case.

実施例5は、図10(b)に示すように、研磨パッド104の中心から12.5cm離れた位置Pに研磨剤と純水の両方を供給した場合を示している。 Example 5, as shown in FIG. 10 (b), shows the case of supplying both abrasive and pure water at a position P 2 spaced 12.5cm from the center of the polishing pad 104.

図8から分かるように、研磨剤を供給する位置と純水を供給する位置とを変化させると、研磨速度が変化する。このことから、研磨剤を供給する位置と純水を供給する位置とを適宜設定することにより、研磨速度を制御し得ることが分かる。   As can be seen from FIG. 8, when the position for supplying the polishing agent and the position for supplying pure water are changed, the polishing rate changes. From this, it can be seen that the polishing rate can be controlled by appropriately setting the position for supplying the abrasive and the position for supplying the pure water.

図11は、研磨剤を供給する位置と純水を供給する位置とを適宜変化させた場合における、被研磨膜に対する研磨速度の面内分布を示すグラフ(その1)である。横軸は、ウェハの中心からの距離を示している。縦軸は、被研磨膜に対する研磨速度を示している。   FIG. 11 is a graph (No. 1) showing the in-plane distribution of the polishing rate for the film to be polished when the position for supplying the polishing agent and the position for supplying pure water are appropriately changed. The horizontal axis indicates the distance from the center of the wafer. The vertical axis represents the polishing rate for the film to be polished.

実施例6は、図9(a)に示すように、研磨パッド104の中心の位置Pに研磨剤と純水の両方を供給した場合を示している。 Example 6, as shown in FIG. 9 (a), shows the case of supplying both abrasive and pure water at a position P 1 of the center of the polishing pad 104.

実施例7は、図9(b)に示すように、研磨パッド104の中心から12.5cm離れた位置Pに研磨剤を供給し、研磨パッド104の中心の位置Pに純水を供給した場合を示している。 In Example 7, as shown in FIG. 9B, the polishing agent is supplied to a position P 2 that is 12.5 cm away from the center of the polishing pad 104, and pure water is supplied to the position P 1 at the center of the polishing pad 104. Shows the case.

実施例8は、図10(a)に示すように、研磨パッド104の中心の位置Pに研磨剤を供給し、研磨パッド104の中心から12.5cm離れた位置Pに純水を供給した場合を示している。 Example 8, as shown in FIG. 10 (a), an abrasive is supplied to the position P 1 of the center of the polishing pad 104, supplying pure water to the position P 2 spaced 12.5cm from the center of the polishing pad 104 Shows the case.

実施例9は、図10(b)に示すように、研磨パッド104の中心から12.5cm離れた位置Pに研磨剤と純水の両方を供給した場合を示している。 Example 9, as shown in FIG. 10 (b), shows the case of supplying both abrasive and pure water at a position P 2 spaced 12.5cm from the center of the polishing pad 104.

図11から分かるように、実施例6、7の場合には、ウェハの中心から5cm以上外側の領域では研磨速度が比較的速く、ウェハの中心部では研磨速度が比較的遅い。   As can be seen from FIG. 11, in Examples 6 and 7, the polishing rate is relatively fast in the region 5 cm or more outside the center of the wafer, and the polishing rate is relatively slow in the center of the wafer.

また、実施例8の場合には、ウェハの中心から7cm以上外側の領域では研磨速度が比較的速く、ウェハの中心から5〜7cmの領域では研磨速度が比較的遅く、ウェハの中心から5cm以内では研磨速度が比較的速い。   In the case of Example 8, the polishing rate is relatively fast in a region 7 cm or more from the center of the wafer, and the polishing rate is relatively slow in a region 5 to 7 cm from the center of the wafer, and within 5 cm from the center of the wafer. Then, the polishing rate is relatively fast.

また、実施例9の場合には、ウェハの中心から5cm以上外側の領域では研磨速度が比較的遅く、ウェハの中心から2〜5cmの領域では研磨速度が比較的遅く、ウェハの中心から2cm以内では研磨速度が比較的速い。   In the case of Example 9, the polishing rate is relatively slow in a region 5 cm or more from the center of the wafer, and the polishing rate is relatively slow in a region 2 to 5 cm from the center of the wafer, and within 2 cm from the center of the wafer. Then, the polishing rate is relatively fast.

これらのことから、研磨剤を供給する位置や純水を供給する位置を適宜設定することにより、被研磨膜に対する研磨速度の面内分布を適宜設定し得ることが分かる。   From these facts, it is understood that the in-plane distribution of the polishing rate for the film to be polished can be appropriately set by appropriately setting the position for supplying the polishing agent and the position for supplying pure water.

図12は、研磨剤を供給する位置と純水を供給する位置とを適宜変化させた場合における、被研磨膜に対する研磨速度の面内分布を示すグラフ(その2)である。横軸は、ウェハの中心からの距離を示している。縦軸は、被研磨膜に対する研磨速度を示している。いずれの場合も、研磨剤を供給する位置は、研磨パッド104の中心から6.9cmの位置Pとした。図13及び図14は、研磨剤を供給する位置と純水を供給する位置とを示す概念図である。 FIG. 12 is a graph (part 2) showing the in-plane distribution of the polishing rate with respect to the film to be polished when the position for supplying the polishing agent and the position for supplying pure water are appropriately changed. The horizontal axis indicates the distance from the center of the wafer. The vertical axis represents the polishing rate for the film to be polished. In any case, the position where the polishing agent was supplied was set at a position P 3 6.9 cm from the center of the polishing pad 104. FIG. 13 and FIG. 14 are conceptual diagrams showing a position for supplying an abrasive and a position for supplying pure water.

実施例10は、研磨剤を供給する位置より外側に純水を供給した場合を示している。具体的には、図13(a)に示すように、研磨パッド104の中心から9.4cm離れた位置Pに純水を供給した。 Example 10 shows the case where pure water is supplied to the outside from the position where the abrasive is supplied. Specifically, as shown in FIG. 13 (a), and supplying pure water to the position P 4 apart 9.4cm from the center of the polishing pad 104.

実施例11は、研磨剤を供給する位置と同じ位置に純水を供給した場合を示している。具体的には、図13(b)に示すように、研磨パッド104の中心から6.9cm離れた位置Pに純水を供給した。 Example 11 shows the case where pure water is supplied to the same position as the position where the abrasive is supplied. Specifically, as shown in FIG. 13 (b), pure water was supplied to a position P 3 6.9 cm away from the center of the polishing pad 104 .

実施例12は、研磨剤を供給する位置より内側に純水を供給した場合を示している。具体的には、図14に示すように、研磨パッド104の中心から4.4cm離れた位置Pに純水を供給した。 Example 12 shows the case where pure water is supplied to the inner side from the position where the abrasive is supplied. Specifically, as shown in FIG. 14, pure water was supplied to a position P 5 that was 4.4 cm away from the center of the polishing pad 104 .

図12から分かるように、実施例10、11の場合には、被研磨膜に対する研磨速度の面内分布は比較的均一であった。実施例10、11で比較的均一な面内分布が得られるのは、研磨剤と純水とが比較的均一に混合されるためと考えられる。   As can be seen from FIG. 12, in the cases of Examples 10 and 11, the in-plane distribution of the polishing rate for the film to be polished was relatively uniform. The reason why a relatively uniform in-plane distribution is obtained in Examples 10 and 11 is considered to be because the abrasive and pure water are mixed relatively uniformly.

一方、実施例12の場合には、被研磨膜に対する研磨速度の面内分布は、ウェハの中心近傍と周縁部近傍では研磨速度が比較的速く、ウェハの中心と周縁との間の領域では研磨速度が比較的遅くなるような分布となった。実施例12でこのような面内分布が得られるのは、研磨剤と純水との混合が比較的不均一になるためと考えられる。   On the other hand, in the case of Example 12, the in-plane distribution of the polishing rate for the film to be polished has a relatively high polishing rate in the vicinity of the wafer center and in the vicinity of the peripheral edge, and in the region between the wafer center and the peripheral edge. The distribution was such that the speed was relatively slow. This in-plane distribution is obtained in Example 12 because the mixing of the abrasive and pure water becomes relatively nonuniform.

これらのことから、純水を供給する位置を、研磨剤を供給する位置と同じ位置又は研磨剤を供給する位置より外側の位置に設定することにより、被研磨膜に対する研磨速度の面内分布を比較的均一に設定し得ることが分かる。   Therefore, by setting the position where pure water is supplied to the same position as the position where the polishing agent is supplied or a position outside the position where the polishing agent is supplied, the in-plane distribution of the polishing rate for the film to be polished can be obtained. It can be seen that it can be set relatively uniformly.

図15は、研磨剤の供給量と純水の供給量との比を変化させた場合における、被研磨膜に対する研磨速度を示すグラフである。研磨剤を供給する位置は、研磨パッド104の中心の位置Pとした。純水を供給する位置は、研磨パッド104の中心から12.5cmの位置Pとした。 FIG. 15 is a graph showing the polishing rate for the film to be polished when the ratio between the supply amount of the abrasive and the supply amount of pure water is changed. The position where the polishing agent is supplied is the center position P 1 of the polishing pad 104 . The position for supplying pure water was set to a position P 2 that was 12.5 cm from the center of the polishing pad 104 .

実施例13は、研磨剤の供給量を0.1リットル/分、純水の供給量を0.1リットル/分とした場合、即ち、研磨剤の供給量と純水の供給量との比を1:1とした場合を示している。   In Example 13, when the supply amount of the abrasive was 0.1 liter / min and the supply amount of pure water was 0.1 liter / min, that is, the ratio between the supply amount of the abrasive and the supply amount of pure water. Is shown as 1: 1.

実施例14は、研磨剤の供給量を0.05リットル/分、純水の供給量を0.15リットル/分とした場合、即ち、研磨剤の供給量と純水の供給量との比を1:3とした場合を示している。   In Example 14, when the supply amount of the abrasive was 0.05 liter / minute and the supply amount of pure water was 0.15 liter / minute, that is, the ratio of the supply amount of abrasive and the supply amount of pure water. Is shown as 1: 3.

比較例2は、研磨剤の供給量を0.2リットル/分、純水の供給量を0リットル/分とした場合、即ち、純水を供給することなく、研磨剤のみを供給して研磨を行った場合を示している。   In Comparative Example 2, when the supply amount of the polishing agent was 0.2 liter / min and the supply amount of pure water was 0 liter / min, that is, polishing was performed by supplying only the polishing agent without supplying pure water. This shows the case where

比較例3は、研磨剤の供給量を0.15リットル/分、純水の供給量を0.05リットル/分とした場合、即ち、研磨剤の供給量と純水の供給量との比を3:1とした場合を示している。   In Comparative Example 3, when the supply amount of the abrasive was 0.15 liter / minute and the supply amount of pure water was 0.05 liter / minute, that is, the ratio between the supply amount of the abrasive and the supply amount of pure water. Is 3: 1.

図15から分かるように、比較例2、3の場合、即ち、研磨剤の供給量に対する純水の供給量の比が比較的小さい場合には、被研磨膜に対する研磨速度は比較的遅い。   As can be seen from FIG. 15, in Comparative Examples 2 and 3, that is, when the ratio of the supply amount of pure water to the supply amount of the polishing agent is relatively small, the polishing rate for the film to be polished is relatively slow.

これに対し、実施例13、14の場合、即ち、研磨剤の供給量に対する純水の供給量の比が比較的大きい場合には、被研磨膜に対する研磨速度は比較的速い。具体的には、実施例13、14の場合には、比較例2、3の場合と比較して、5〜10倍程度の研磨速度が得られる。   In contrast, in Examples 13 and 14, that is, when the ratio of the supply amount of pure water to the supply amount of the polishing agent is relatively large, the polishing rate for the film to be polished is relatively high. Specifically, in Examples 13 and 14, a polishing rate of about 5 to 10 times is obtained as compared with Comparative Examples 2 and 3.

図16は、研磨剤の供給量と純水の供給量との比を変化させた場合における、被研磨膜に対する研磨速度の面内分布を示すグラフ(その1)である。横軸は、ウェハの中心からの距離を示している。縦軸は、被研磨膜に対する研磨速度を示している。研磨剤を供給する位置は、研磨パッド104の中心の位置Pとした。純水を供給する位置は、研磨パッド104の中心から12.5cmの位置Pとした。 FIG. 16 is a graph (part 1) showing the in-plane distribution of the polishing rate with respect to the polishing target film when the ratio of the supply amount of the polishing agent and the supply amount of pure water is changed. The horizontal axis indicates the distance from the center of the wafer. The vertical axis represents the polishing rate for the film to be polished. The position where the polishing agent is supplied is the center position P 1 of the polishing pad 104 . The position for supplying pure water was set to a position P 2 that was 12.5 cm from the center of the polishing pad 104 .

実施例15は、研磨剤の供給量を0.1リットル/分、純水の供給量を0.1リットル/分とした場合を示している。即ち、研磨剤の供給量と純水の供給量との比が、1:1の場合を示している。   Example 15 shows a case where the supply amount of the abrasive is 0.1 liter / minute and the supply amount of pure water is 0.1 liter / minute. That is, the ratio between the supply amount of the abrasive and the supply amount of pure water is 1: 1.

実施例16は、研磨剤の供給量を0.05リットル/分、純水の供給量を0.15リットル/分とした場合を示している。即ち、研磨剤の供給量と純水の供給量との比が、1:3の場合を示している。   Example 16 shows a case where the supply amount of the abrasive is 0.05 liter / minute and the supply amount of pure water is 0.15 liter / minute. That is, the ratio between the supply amount of the abrasive and the supply amount of pure water is 1: 3.

比較例4は、研磨剤の供給量を0.2リットル/分、純水の供給量を0リットル/分とした場合を示している。即ち、仕上げ研磨の際に純水を供給することなく、研磨剤のみを供給した場合を示している。   Comparative Example 4 shows a case where the supply amount of the abrasive is 0.2 liter / minute and the supply amount of pure water is 0 liter / minute. That is, the case where only the polishing agent is supplied without supplying pure water at the time of final polishing is shown.

比較例5は、研磨剤の供給量を0.15リットル/分、純水の供給量を0.05リットル/分とした場合を示している。即ち、研磨剤の供給量と純水の供給量との比が、3:1の場合を示している。   Comparative Example 5 shows a case where the supply amount of the abrasive is 0.15 liter / minute and the supply amount of pure water is 0.05 liter / minute. That is, the ratio between the supply amount of the abrasive and the supply amount of pure water is 3: 1.

図16から分かるように、比較例4の場合には、ウェハの中心から9.5cm以上外側の領域では研磨速度が速く、ウェハの中心から9.5cm以内の領域では研磨速度が極めて遅い。   As can be seen from FIG. 16, in the case of Comparative Example 4, the polishing rate is high in the region outside 9.5 cm or more from the center of the wafer, and the polishing rate is extremely low in the region within 9.5 cm from the center of the wafer.

また、比較例5の場合には、ウェハの中心から8.5cm以上外側の領域では研磨速度が比較的速く、ウェハの中心から8.5cm以内の領域では研磨速度が極めて遅い。   Further, in the case of Comparative Example 5, the polishing rate is relatively fast in a region 8.5 cm or more from the center of the wafer, and the polishing rate is extremely slow in a region within 8.5 cm from the center of the wafer.

また、実施例15の場合には、ウェハの中心から7cm以上外側の領域では研磨速度が比較的速く、ウェハの中心から5〜7cmの領域では研磨速度が比較的遅く、ウェハの中心から5cm以内の領域では研磨速度が比較的速い。   In the case of Example 15, the polishing rate is relatively fast in a region 7 cm or more from the center of the wafer, and the polishing rate is relatively slow in a region 5 to 7 cm from the center of the wafer, and within 5 cm from the center of the wafer. In this region, the polishing rate is relatively fast.

また、実施例16の場合には、ウェハの全面に対して研磨速度が比較的速い。   In the case of Example 16, the polishing rate is relatively fast with respect to the entire surface of the wafer.

図17は、研磨剤の供給量と純水の供給量との比を変化させた場合における、被研磨膜に対する研磨速度の面内分布を示すグラフ(その2)である。横軸は、ウェハの中心からの距離を示している。縦軸は、被研磨膜に対する研磨速度を示している。研磨剤を供給する位置は、研磨パッド104の中心から6.9cmの位置P3とした。純水を供給する位置は、研磨パッド104の中心から9.4cmの位置P4とした。 FIG. 17 is a graph (No. 2) showing the in- plane distribution of the polishing rate for the film to be polished when the ratio of the supply amount of the polishing agent and the supply amount of pure water is changed. The horizontal axis indicates the distance from the center of the wafer. The vertical axis represents the polishing rate for the film to be polished. The position for supplying the polishing agent was set to a position P3 of 6.9 cm from the center of the polishing pad 104 . The position for supplying pure water was set at a position P4 of 9.4 cm from the center of the polishing pad 104 .

実施例17は、研磨剤の供給量と純水の供給量との比を1:2とした場合を示している。   Example 17 shows a case where the ratio of the supply amount of abrasive and the supply amount of pure water was 1: 2.

実施例18は、研磨剤の供給量と純水の供給量との比を1:2.5とした場合を示している。   Example 18 shows a case where the ratio of the supply amount of abrasive and the supply amount of pure water was 1: 2.5.

実施例19は、研磨剤の供給量と純水の供給量との比を1:3とした場合を示している。   Example 19 shows the case where the ratio of the supply amount of abrasive and the supply amount of pure water was 1: 3.

実施例20は、研磨剤の供給量と純水の供給量との比を1:4とした場合を示している。   Example 20 shows a case where the ratio of the supply amount of abrasive and the supply amount of pure water was 1: 4.

実施例21は、研磨剤の供給量と純水の供給量との比を1:5とした場合を示している。   Example 21 shows a case where the ratio of the supply amount of abrasive and the supply amount of pure water was 1: 5.

図1を用いて上述したように、研磨剤の供給量に対する純水の供給量が1の場合、即ち、実施例15の場合には、被研磨膜に対する研磨速度の面内分布は不均一であった。 As described above with reference to FIG. 16 , when the supply amount of pure water is 1 with respect to the supply amount of the abrasive, that is, in the case of Example 15, the in-plane distribution of the polishing rate with respect to the film to be polished is non-uniform. Met.

これに対し、実施例17〜21に示すように、研磨剤の供給量に対する純水の供給量の比が2以上の場合には、被研磨膜に対する研磨速度の面内分布が比較的均一となる。より具体的には、研磨剤の供給量に対する純水の供給量の比が2〜3程度の場合には、実施例17〜19に示すように、研磨速度の面内分布を全体として比較的均一にすることができる。研磨剤の供給量に対する純水の供給量の比が4〜5程度の場合には、実施例20、21に示すように、ウェハの中心から50mm以内の領域における研磨速度が若干遅くなるような分布が得られる。   On the other hand, as shown in Examples 17 to 21, when the ratio of the supply amount of pure water to the supply amount of the abrasive is 2 or more, the in-plane distribution of the polishing rate for the film to be polished is relatively uniform. Become. More specifically, when the ratio of the supply amount of pure water to the supply amount of the abrasive is about 2 to 3, as shown in Examples 17 to 19, the in-plane distribution of the polishing rate is relatively relatively small as a whole. It can be made uniform. When the ratio of the supply amount of pure water to the supply amount of the abrasive is about 4 to 5, as shown in Examples 20 and 21, the polishing rate in the region within 50 mm from the center of the wafer is slightly reduced. Distribution is obtained.

これらのことから、研磨剤の供給量に対する純水の供給量の比を2以上に設定すれば、被研磨膜に対する研磨速度の面内分布を均一化し得ることが分かる。   From these facts, it is understood that the in-plane distribution of the polishing rate with respect to the film to be polished can be made uniform by setting the ratio of the supply amount of pure water to the supply amount of the abrasive to 2 or more.

図18は、被研磨膜に対する研磨を行う前、被研磨膜に対してメイン研磨を行った後、及び被研磨膜に対して仕上げ研磨を行った後における、被研磨膜の膜厚分布を示すグラフである。横軸は、ウェハの中心からの距離を示している。縦軸は、被研磨膜の膜厚を示している。破線は、被研磨膜を成膜した後、被研磨膜に対してメイン研磨を行う前における被研磨膜の膜厚の面内分布を示している。一点鎖線は、被研磨膜に対してメイン研磨を行った後、仕上げ研磨を行う前における被研磨膜の膜厚の面内分布を示している。実線は、被研磨膜に対して仕上げ研磨を行った後における被研磨膜の膜厚の面内分布を示している。   FIG. 18 shows the film thickness distribution of the film to be polished before performing polishing on the film to be polished, after performing main polishing on the film to be polished, and after performing final polishing on the film to be polished. It is a graph. The horizontal axis indicates the distance from the center of the wafer. The vertical axis represents the film thickness of the film to be polished. The broken line indicates the in-plane distribution of the film thickness of the film to be polished before the main polishing is performed on the film to be polished after the film to be polished is formed. The alternate long and short dash line indicates the in-plane distribution of the film thickness of the film to be polished before the main polishing is performed on the film to be polished and before the final polishing is performed. The solid line shows the in-plane distribution of the film thickness of the film to be polished after the final polishing is performed on the film to be polished.

被研磨膜を成膜する際には、以下のような条件で被研磨膜を成膜した。被研磨膜は、380nmの段差が形成されているウェハ上に形成した。被研磨膜としては、シリコン酸化膜を形成した。被研磨膜の成膜方法は、CVD法とした。被研磨膜の膜厚は、425nmとした。   When forming the film to be polished, the film to be polished was formed under the following conditions. The film to be polished was formed on a wafer on which a step of 380 nm was formed. A silicon oxide film was formed as the film to be polished. The film formation method of the film to be polished was a CVD method. The film thickness of the film to be polished was 425 nm.

被研磨膜に対してメイン研磨を行う際には、以下のような条件で被研磨膜を研磨した。即ち、研磨剤の供給量は、0.135リットル/分とした。研磨ヘッドを研磨パッドに押し付ける圧力、即ち、研磨圧力は、280g重/cmとした。研磨ヘッドの回転数は、142回転/分とした。研磨テーブルの回転数は、140回転/分とした。メイン研磨の終点は、研磨テーブルの駆動電流の変化に基づいて検出した。具体的には、研磨テーブルの駆動電流の変化が一定値より小さくなったことに基づいて、研磨の終点を検出した。 When performing main polishing on the film to be polished, the film to be polished was polished under the following conditions. That is, the supply amount of the abrasive was 0.135 liter / min. The pressure for pressing the polishing head against the polishing pad, that is, the polishing pressure was 280 gf / cm 2 . The number of revolutions of the polishing head was 142 revolutions / minute. The number of revolutions of the polishing table was 140 revolutions / minute. The end point of the main polishing was detected based on the change in the driving current of the polishing table. Specifically, the end point of polishing was detected based on the change in the driving current of the polishing table being smaller than a certain value.

被研磨膜に対して仕上げ研磨を行う際には、以下のような条件で被研磨膜を研磨した。即ち、研磨剤の供給量と純水の供給量との比は、1:5とした。具体的には、研磨剤の供給量は、0.05リットル/分とした。純水の供給量は、0.25リットル/分とした。研磨剤を供給する位置は、研磨パッド104の中心から6.9cm離れた位置とした。純水を供給する位置は、研磨パッドの中心から9.4cm離れた位置とした。研磨圧力は、175g重/cmとした。研磨ヘッドの回転数は、122回転/分とした。研磨テーブルの回転数は、120回転/分とした。ストッパ膜であるシリコン窒化膜が露出した時点を、研磨の終点とした。 When performing final polishing on the film to be polished, the film to be polished was polished under the following conditions. That is, the ratio between the supply amount of the abrasive and the supply amount of pure water was 1: 5. Specifically, the supply amount of the abrasive was 0.05 liter / min. The supply amount of pure water was 0.25 liter / min. The position for supplying the abrasive was 6.9 cm away from the center of the polishing pad 104. The position where pure water was supplied was 9.4 cm away from the center of the polishing pad. The polishing pressure was 175 g weight / cm 2 . The number of revolutions of the polishing head was 122 revolutions / minute. The number of revolutions of the polishing table was 120 revolutions / minute. The point of time when the silicon nitride film as the stopper film was exposed was defined as the polishing end point.

図18に破線を用いて示すように、被研磨膜を研磨する前では、ウェハの中心と周縁部で被研磨膜の膜厚が若干薄く、ウェハの中心と周縁部との間の領域で被研磨膜の膜厚が若干厚い膜厚分布となっていた。   As shown by the broken line in FIG. 18, before polishing the film to be polished, the film thickness of the film to be polished is slightly thin at the center and the peripheral part of the wafer, and the film is to be applied in the region between the center and the peripheral part of the wafer. The film thickness distribution of the polishing film was slightly thick.

また、一点鎖線を用いて示すように、被研磨膜に対してメイン研磨を行った後では、ウェハの中心から80mmより外側の領域では、被研磨膜の膜厚が比較的薄くなるような膜厚分布となった。   In addition, as indicated by the alternate long and short dash line, after the main polishing is performed on the film to be polished, a film in which the film to be polished is relatively thin in a region outside 80 mm from the center of the wafer. A thickness distribution was obtained.

また、実線で示すように、被研磨膜に対して仕上げ研磨を行った後では、全体として比較的均一な膜厚分布が得られた。   Further, as shown by the solid line, after the final polishing was performed on the film to be polished, a relatively uniform film thickness distribution was obtained as a whole.

このように、被研磨膜に対して研磨を行う前、及び、被研磨膜に対してメイン研磨を行った後では、被研磨膜の膜厚の面内分布は比較的不均一であったが、被研磨膜に対して仕上げ研磨を行った後では、被研磨膜の膜厚の面内分布は比較的均一となった。   As described above, the in-plane distribution of the film thickness of the film to be polished was relatively non-uniform before and after the main film was polished on the film to be polished. After the finish polishing was performed on the film to be polished, the in-plane distribution of the film thickness of the film to be polished became relatively uniform.

これらのことから、仕上げ研磨の際に、純水のみならず研磨剤をも研磨パッド上に供給し、研磨剤を供給する位置と純水を供給する位置とを適宜設定し、研磨剤の供給量と純水の供給量との比を適宜設定することにより、仕上げ研磨を行った後における被研磨膜の膜厚の面内分布を均一化することが可能となる。   For these reasons, during finish polishing, not only pure water but also abrasive is supplied onto the polishing pad, the position for supplying the abrasive and the position for supplying pure water are appropriately set, and supply of the abrasive By appropriately setting the ratio between the amount and the supply amount of pure water, the in-plane distribution of the film thickness of the film to be polished after finish polishing can be made uniform.

図19は、被研磨膜に対してメイン研磨を行う前、被研磨膜に対してメイン研磨を行った後、及び、被研磨膜に対して仕上げ研磨を行った後における、被研磨膜の膜厚のウェハ面内におけるばらつきを示すグラフである。被研磨膜の膜厚のウェハ面内におけるばらつきを求める際には、光学式の膜厚測定装置によりウェハ内の40箇所における膜厚を測定した。そして、測定された被研磨膜の膜厚の最大値と最小値との差を、ウェハ面内におけるばらつきとした。   FIG. 19 shows the film of the film to be polished before performing the main polishing on the film to be polished, after performing the main polishing on the film to be polished, and after performing the final polishing on the film to be polished. It is a graph which shows the dispersion | variation in the wafer surface of thickness. When obtaining the variation of the film thickness of the film to be polished in the wafer surface, the film thickness at 40 points in the wafer was measured by an optical film thickness measuring device. Then, the difference between the measured maximum value and the minimum value of the film thickness to be polished was defined as the variation in the wafer plane.

図19に示すように、被研磨膜を研磨する前では、被研磨膜の膜厚の面内におけるばらつきは、32nm程度であった。   As shown in FIG. 19, before polishing the film to be polished, the in-plane variation of the film thickness of the film to be polished was about 32 nm.

また、被研磨膜に対してメイン研磨を行った後では、被研磨膜の膜厚の面内におけるばらつきは、35nm程度であった。   Further, after the main polishing was performed on the film to be polished, the in-plane variation of the film thickness of the film to be polished was about 35 nm.

これに対し、被研磨膜に対して仕上げ研磨を行った後では、被研磨膜の膜厚の面内におけるばらつきは、25nm程度であった。   On the other hand, after the final polishing was performed on the film to be polished, the in-plane variation of the film thickness of the film to be polished was about 25 nm.

このように、被研磨膜に対して研磨を行う前、及び、被研磨膜に対してメイン研磨を行った後では、被研磨膜の膜厚の面内におけるばらつきは比較的大きいが、被研磨膜に対して仕上げ研磨を行った後では、被研磨膜の膜厚の面内におけるばらつきは比較的小さくなる。   As described above, the in-plane variation in the film thickness of the film to be polished is relatively large before the film to be polished is polished and after the main polishing is performed on the film to be polished. After finishing polishing the film, the in-plane variation in the film thickness of the film to be polished is relatively small.

これらのことから、仕上げ研磨の際に、純水のみならず研磨剤をも研磨パッド上に供給し、研磨剤を供給する位置と純水を供給する位置とを適宜設定し、研磨剤の供給量と純水の供給量との比を適宜設定することにより、被研磨膜の膜厚の面内におけるばらつきを小さくし得ることが分かる。   For these reasons, during finish polishing, not only pure water but also abrasive is supplied onto the polishing pad, the position for supplying the abrasive and the position for supplying pure water are appropriately set, and supply of the abrasive It can be seen that the in-plane variation in the film thickness of the film to be polished can be reduced by appropriately setting the ratio between the amount and the supply amount of pure water.

図20は、メイン研磨を行う前における被研磨膜の膜厚の面内分布を示す概念図である。   FIG. 20 is a conceptual diagram showing the in-plane distribution of the film thickness of the film to be polished before main polishing.

実線は、ウェハの周縁部より少し内側で被研磨膜の膜厚が厚く、ウェハの中心及びウェハの周縁部でシリコン酸化膜の膜厚が薄くなるように、被研磨膜の膜厚が分布している場合を示している。   The solid line indicates that the film thickness of the film to be polished is distributed so that the film thickness of the film to be polished is slightly inside the peripheral edge of the wafer and the film thickness of the silicon oxide film is thin at the center of the wafer and the peripheral edge of the wafer. Shows the case.

破線は、ウェハの中心とウェハの周縁部より少し内側とでシリコン酸化膜の膜厚が厚く、ウェハの中心より少し外側とウェハの周縁部とでシリコン酸化膜の膜厚が薄くなるように、被研磨膜の膜厚が分布している場合を示している。   The broken line indicates that the thickness of the silicon oxide film is thick at the center of the wafer and slightly inside the peripheral edge of the wafer, and the thickness of the silicon oxide film is thin at the edge of the wafer slightly outside and the peripheral edge of the wafer. This shows a case where the film thickness of the film to be polished is distributed.

一点鎖線は、ウェハの周縁部からウェハの中心部に向かって徐々に厚くなるように被研磨膜の膜厚が分布している場合を示している。   The alternate long and short dash line indicates a case where the film thickness of the film to be polished is distributed so as to gradually increase from the peripheral edge of the wafer toward the center of the wafer.

図20に示すように、メイン研磨を行う前における被研磨膜の膜厚の面内分布は、成膜装置の特性等により異なり、メイン研磨を行った後における被研磨膜の膜厚の面内分布は、メイン研磨を行う前における被研磨膜の膜厚分布の影響を大きく受けるが、いずれの場合においても、仕上げ研磨の際に研磨剤と純水の両方を供給し、研磨剤を供給する位置と純水を供給する位置とを適宜設定し、研磨剤の供給量と純水の供給量との比を適宜設定することにより、被研磨膜の膜厚を均一化することが可能である。   As shown in FIG. 20, the in-plane distribution of the film thickness of the film to be polished before the main polishing differs depending on the characteristics of the film forming apparatus and the like, and the in-plane film thickness of the film to be polished after the main polishing is performed. The distribution is greatly affected by the film thickness distribution of the film to be polished before the main polishing, but in either case, both polishing agent and pure water are supplied and polishing agent is supplied during final polishing. It is possible to make the film thickness of the film to be polished uniform by appropriately setting the position and the position for supplying pure water and appropriately setting the ratio of the supply amount of the polishing agent and the supply amount of pure water. .

(半導体装置の製造方法)
本発明の第1実施形態による半導体装置の製造方法を図21乃至図23を用いて説明する。図21は、本実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
(Method for manufacturing semiconductor device)
A method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 21 is a process sectional view showing the method for manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment.

まず、図21(a)に示すように、半導体基板10を用意する。半導体基板10としては、例えばシリコン基板を用いる。   First, as shown in FIG. 21A, a semiconductor substrate 10 is prepared. For example, a silicon substrate is used as the semiconductor substrate 10.

次に、半導体基板10上の全面に、例えば熱酸化法により、シリコン酸化膜12を形成する。シリコン酸化膜12の厚さは、例えば10nm程度とする。   Next, a silicon oxide film 12 is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 10 by, eg, thermal oxidation. The thickness of the silicon oxide film 12 is about 10 nm, for example.

次に、全面に、例えばCVD法により、シリコン窒化膜14を形成する。シリコン窒化膜14の膜厚は、例えば100nm程度とする。   Next, a silicon nitride film 14 is formed on the entire surface by, eg, CVD. The film thickness of the silicon nitride film 14 is, eg, about 100 nm.

次に、フォトリソグラフィ技術を用い、シリコン窒化膜14及びシリコン酸化膜12に半導体基板10に達する開口部16を形成する。   Next, an opening 16 reaching the semiconductor substrate 10 is formed in the silicon nitride film 14 and the silicon oxide film 12 by using a photolithography technique.

次に、開口部16が形成されたシリコン窒化膜14をマスクとして、半導体基板10を異方性エッチングする。これにより、半導体基板10にトレンチ18、即ち、溝が形成される。トレンチ18の深さは、シリコン窒化膜14の表面から例えば300nm程度とする。   Next, the semiconductor substrate 10 is anisotropically etched using the silicon nitride film 14 in which the opening 16 is formed as a mask. Thereby, a trench 18, that is, a groove is formed in the semiconductor substrate 10. The depth of the trench 18 is, for example, about 300 nm from the surface of the silicon nitride film 14.

次に、図21(b)に示すように、全面に、例えば高密度プラズマCVD法により、シリコン酸化膜20を形成する。シリコン酸化膜20の膜厚は、例えば450nmとする。こうして、トレンチ18内にシリコン酸化膜20が埋め込まれる。こうして、表面に凹凸が存在するシリコン酸化膜20が形成される。シリコン酸化膜20は、被研磨膜となるものである。   Next, as shown in FIG. 21B, a silicon oxide film 20 is formed on the entire surface by, eg, high density plasma CVD. The film thickness of the silicon oxide film 20 is 450 nm, for example. Thus, the silicon oxide film 20 is buried in the trench 18. In this way, the silicon oxide film 20 having irregularities on the surface is formed. The silicon oxide film 20 is a film to be polished.

次に、半導体基板10を、研磨ヘッド112a(図1参照)により支持する。この際、被研磨膜であるシリコン酸化膜20が下面側に位置するようにする。   Next, the semiconductor substrate 10 is supported by the polishing head 112a (see FIG. 1). At this time, the silicon oxide film 20 as the film to be polished is positioned on the lower surface side.

次に、カルーセル110を反時計回りに90度程度回転させる。これにより、半導体基板10を支持する研磨ヘッド112aが、上面に研磨パッド104が設けられた研磨テーブル102a上に位置することとなる。   Next, the carousel 110 is rotated about 90 degrees counterclockwise. As a result, the polishing head 112a that supports the semiconductor substrate 10 is positioned on the polishing table 102a provided with the polishing pad 104 on the upper surface.

次に、図21(c)に示すように、CMP法により、半導体基板10に形成された被研磨膜20に対してメイン研磨を行う。メイン研磨は、以下のようにして行う。即ち、研磨ヘッド112aにより半導体基板10を回転させながら、研磨ヘッド112aを降下させ、被研磨膜20の表面を研磨パッド104の表面に押し付ける。この際、研磨テーブル102aを回転させるとともに、ノズル124aを介して研磨パッド104上に研磨剤を供給する。   Next, as shown in FIG. 21C, main polishing is performed on the polishing target film 20 formed on the semiconductor substrate 10 by CMP. The main polishing is performed as follows. That is, the polishing head 112 a is lowered while rotating the semiconductor substrate 10 by the polishing head 112 a, and the surface of the polishing target film 20 is pressed against the surface of the polishing pad 104. At this time, the polishing table 102a is rotated and an abrasive is supplied onto the polishing pad 104 through the nozzle 124a.

メイン研磨の際における研磨条件は、以下の通りとする。   The polishing conditions in the main polishing are as follows.

研磨ヘッド112aを研磨パッド104に押し付ける圧力、即ち、研磨圧力は、例えば100〜500g重/cmとする。ここでは、研磨圧力を例えば210g重/cmとする。 The pressure for pressing the polishing head 112a against the polishing pad 104, that is, the polishing pressure is, for example, 100 to 500 g weight / cm 2 . Here, the polishing pressure is, for example, 210 g weight / cm 2 .

研磨ヘッド112aの回転数は、例えば70〜150回転/分とする。ここでは、研磨ヘッドの回転数を例えば142回転/分とする。   The number of rotations of the polishing head 112a is, for example, 70 to 150 rotations / minute. Here, the rotation speed of the polishing head is, for example, 142 rotations / minute.

研磨テーブル12aの回転数は、例えば70〜150回転/分とする。ここでは、研磨テーブル102aの回転数を、例えば140回転/分とする。 Rotational speed of the polishing table 1 0 2a is, for example, 70 to 150 revolutions / minute. Here, the rotation speed of the polishing table 102a is, for example, 140 rotations / minute.

研磨剤の供給量は、例えば0.1〜0.3リットル/分の範囲とする。ここでは、研磨剤の供給量を例えば0.15リットル/分とする。研磨剤は、例えば、研磨パッドの中心の位置Pに供給する。 The supply amount of the abrasive is, for example, in the range of 0.1 to 0.3 liter / min. Here, the supply amount of the abrasive is, for example, 0.15 liter / min. Abrasives, for example, supplied to the position P 1 of the center of the polishing pad.

研磨剤としては、研磨砥粒と界面活性剤より成る添加剤とを含む研磨剤を用いる。このような研磨剤では、研磨砥粒として、例えば酸化セリウム(セリア)が用いられている。また、添加剤として、例えばポリアクリル酸アンモニウム塩が用いられている。このような研磨剤としては、例えばEKCテクノロジー株式会社製の研磨剤(型番:Micro Planer STI2100)を挙げることができる。   As the abrasive, an abrasive containing abrasive grains and an additive composed of a surfactant is used. In such an abrasive, for example, cerium oxide (ceria) is used as abrasive grains. As an additive, for example, polyacrylic acid ammonium salt is used. As such an abrasive | polishing agent, the abrasive | polishing agent (model number: Micro Planer STI2100) by EKC Technology Co., Ltd. can be mentioned, for example.

メイン研磨の終点検出は、上述したように、研磨テーブル102aの駆動電圧又は駆動電流の変化に基づいて行う。   As described above, the main polishing end point is detected based on the change in the driving voltage or driving current of the polishing table 102a.

メイン研磨の際における研磨テーブル102aの駆動電圧及び駆動電流は、例えば図23に示すように変化する。図23は、研磨テーブルの駆動電圧の変化を概念的に示すグラフである。研磨テーブルの駆動電流も、研磨テーブルの駆動電圧と同様に変化する。被研磨膜20の表面がほぼ平坦化されると、図23に示すように、研磨テーブル102aの駆動電圧及び駆動電流は殆ど変化しなくなる。このため、単位時間当たりの駆動電圧又は駆動電流の変化を観測することにより、終点検出を行うことができる。具体的には、駆動電圧又は駆動電流の変化が一定値より小さくなった時点を、研磨の終点とすることができる。   The drive voltage and drive current of the polishing table 102a during main polishing change as shown in FIG. 23, for example. FIG. 23 is a graph conceptually showing changes in the driving voltage of the polishing table. The driving current of the polishing table also changes in the same manner as the driving voltage of the polishing table. When the surface of the film to be polished 20 is substantially flattened, the driving voltage and driving current of the polishing table 102a hardly change as shown in FIG. For this reason, end point detection can be performed by observing the change of the drive voltage or drive current per unit time. Specifically, the point of time when the change in the driving voltage or driving current becomes smaller than a certain value can be set as the polishing end point.

なお、ここでは、メイン研磨の終点検出を研磨テーブル102aの駆動電圧又は駆動電流に基づいて行う場合を例に説明したが、メイン研磨の終点を検出する方法はこれに限定されるものではなく、他の方法を用いてメイン研磨の終点を検出してもよい。例えば、研磨テーブル102aのトルクを観測することにより、終点検出を行ってもよい。また、研磨ヘッド112aの駆動電圧、駆動電流、トルク等を観測することによっても、終点検出を行うことが可能である。   Here, the case where the end point of main polishing is detected based on the driving voltage or driving current of the polishing table 102a has been described as an example, but the method of detecting the end point of main polishing is not limited to this. The end point of main polishing may be detected using other methods. For example, the end point may be detected by observing the torque of the polishing table 102a. In addition, the end point can be detected by observing the driving voltage, driving current, torque, and the like of the polishing head 112a.

こうして、被研磨膜20の表面が平坦化されたことが、上記のような終点検出方法により検出される。   In this way, the planarization of the surface of the film to be polished 20 is detected by the end point detection method as described above.

こうして、被研磨膜20の表面が平坦化され、メイン研磨が終了する(図21(c)参照)。   Thus, the surface of the film to be polished 20 is flattened, and the main polishing is completed (see FIG. 21C).

なお、研磨パッド104の目立てを、メイン研磨を行う前に行ってもよいし、メイン研磨中に行ってもよい。   The polishing pad 104 may be sharpened before the main polishing or during the main polishing.

研磨パッド104の目立てを行う際の条件は、例えば以下の通りとする。   The conditions for sharpening the polishing pad 104 are, for example, as follows.

ダイヤモンドディスク116が研磨パッド104aに加える荷重は、例えば1300〜4600g重とする。ダイヤモンドディスク116の回転数は、例えば70〜120回転/分とする。   The load that the diamond disk 116 applies to the polishing pad 104a is, for example, 1300 to 4600 g weight. The number of revolutions of the diamond disk 116 is, for example, 70 to 120 revolutions / minute.

次に、仕上げ研磨を行う。仕上げ研磨は、以下のようにして行う。即ち、ノズル124aを介して、研磨パッド104上に研磨剤を供給するとともに、ノズル124bを介して、純水を研磨パッド104上に供給する。研磨剤は、研磨パッド104の中心の位置P1に供給する。純水は、研磨パッド104の中心から12.5cm離れた位置P2に供給する。そして、研磨ヘッド112aを回転させながら、被研磨膜20を研磨パッド104の表面に押し付ける。この際、研磨テーブル102bについても回転させる。 Next, finish polishing is performed. Final polishing is performed as follows. That is, the abrasive is supplied onto the polishing pad 104 through the nozzle 124a, and pure water is supplied onto the polishing pad 104 through the nozzle 124b. The abrasive is supplied to the central position P1 of the polishing pad 104 . The pure water is supplied to a position P2 that is 12.5 cm away from the center of the polishing pad 104 . Then, the polishing target film 20 is pressed against the surface of the polishing pad 104 while rotating the polishing head 112a. At this time, the polishing table 102b is also rotated.

なお、研磨剤を供給する位置、純水を供給する位置は、上記に限定されるものではなく、適宜設定すればよい。   Note that the position for supplying the abrasive and the position for supplying pure water are not limited to the above, and may be set as appropriate.

仕上げ研磨を行う際の条件は、例えば以下のように設定する。   The conditions for performing the final polishing are set as follows, for example.

研磨圧力は、例えば100〜500g重/cmの範囲とする。ここでは、研磨圧力を例えば210g重/cmとする。 The polishing pressure is, for example, in the range of 100 to 500 g weight / cm 2 . Here, the polishing pressure is, for example, 210 g weight / cm 2 .

研磨ヘッド112aの回転数は、例えば70〜150回転の範囲とする。ここでは、研磨ヘッドの回転数を、例えば122回転/分とする。   The number of rotations of the polishing head 112a is, for example, in the range of 70 to 150 rotations. Here, the number of revolutions of the polishing head is, for example, 122 revolutions / minute.

研磨テーブル102aの回転数は、例えば70〜150回転/分の範囲とする。ここでは、研磨テーブル102aの回転数を、例えば120回転/分とする。 The number of rotations of the polishing table 102a is, for example, in the range of 70 to 150 rotations / minute. Here, the rotation speed of the polishing table 102a is, for example, 120 rotations / minute.

研磨パッド上104に供給する研磨剤の供給量は、例えば0.05〜0.3リットル/分の範囲とする。ここでは、研磨剤の供給量を、例えば0.05リットル/分とする。   The amount of the abrasive supplied to the polishing pad 104 is, for example, in the range of 0.05 to 0.3 liter / min. Here, the supply amount of the abrasive is, for example, 0.05 liter / min.

研磨パッド104上に供給する純水の供給量は、例えば0.05〜0.3リットル/分の範囲とする。ここでは、純水の供給量を、例えば0.15リットル/分とする。   The supply amount of pure water supplied onto the polishing pad 104 is, for example, in the range of 0.05 to 0.3 liter / min. Here, the supply amount of pure water is, for example, 0.15 liter / min.

仕上げ研磨の時間は、例えば60秒程度とする。   The time for final polishing is, for example, about 60 seconds.

なお、仕上げ研磨を行う際の条件は、上記に限定されるものではなく、適宜設定すればよい。   Note that the conditions for performing the finish polishing are not limited to the above, and may be set as appropriate.

こうして、シリコン窒化膜14上のシリコン酸化膜20が除去され、仕上げ研磨が終了する(図22(a)参照)。   Thus, the silicon oxide film 20 on the silicon nitride film 14 is removed, and the finish polishing is finished (see FIG. 22A).

この後、図22(b)に示すように、シリコン窒化膜14及びシリコン酸化膜12をエッチング除去する。トレンチ18内に埋め込まれたシリコン酸化膜20より成る素子分離領域21により、素子領域22が画定される。   Thereafter, as shown in FIG. 22B, the silicon nitride film 14 and the silicon oxide film 12 are removed by etching. An element region 22 is defined by an element isolation region 21 made of a silicon oxide film 20 embedded in the trench 18.

この後、素子領域22内に、トランジスタ等(図示せず)を形成する。   Thereafter, a transistor or the like (not shown) is formed in the element region 22.

こうして、本実施形態による半導体装置が製造される。   Thus, the semiconductor device according to the present embodiment is manufactured.

このように、本実施形態によれば、仕上げ研磨の際に、純水のみならず研磨剤をも研磨パッド上に供給し、研磨剤を供給する位置と純水を供給する位置とを適宜設定し、研磨剤の供給量と純水の供給量との比を適宜設定するため、仕上げ研磨を行った後における被研磨膜の膜厚の面内分布を均一化することが可能となる。   As described above, according to this embodiment, not only pure water but also a polishing agent is supplied onto the polishing pad during finish polishing, and a position for supplying the polishing agent and a position for supplying pure water are set as appropriate. In addition, since the ratio between the supply amount of the polishing agent and the supply amount of pure water is appropriately set, the in-plane distribution of the film thickness of the film to be polished after the finish polishing can be made uniform.

(変形例)
次に、本実施形態による半導体装置の製造方法の変形例を図24及び図25を用いて説明する。図24及び図25は、本変形例による半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
(Modification)
Next, a modified example of the semiconductor device manufacturing method according to the present embodiment will be explained with reference to FIGS. 24 and 25 are process cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to this modification.

まず、図24(a)に示すように、トランジスタ(図示せず)等が形成された半導体基板10上に、層間絶縁膜28を形成する。   First, as shown in FIG. 24A, an interlayer insulating film 28 is formed on a semiconductor substrate 10 on which transistors (not shown) and the like are formed.

次に、全面に、積層膜30を形成する。積層膜30は、配線の材料となるものである。積層膜30は、例えば、膜厚5nmのTi膜、膜厚50nmのTiN膜、膜厚300nmのAl膜、膜厚5nmのTi膜、及び膜厚80nmのTiN膜を順次積層することにより形成することができる。   Next, the laminated film 30 is formed on the entire surface. The laminated film 30 is a wiring material. The stacked film 30 is formed, for example, by sequentially stacking a Ti film with a thickness of 5 nm, a TiN film with a thickness of 50 nm, an Al film with a thickness of 300 nm, a Ti film with a thickness of 5 nm, and a TiN film with a thickness of 80 nm. be able to.

次に、図24(b)に示すように、フォトリソグラフィ技術を用いて、積層膜30をパターニングする。これにより、積層膜30より成る複数の配線32が形成される。   Next, as shown in FIG. 24B, the laminated film 30 is patterned using a photolithography technique. Thereby, a plurality of wirings 32 made of the laminated film 30 are formed.

次に、図24(c)に示すように、全面に、例えば高密度プラズマCVD法により、シリコン酸化膜20を形成する。シリコン酸化膜20の膜厚は例えば700nm程度とする。シリコン酸化膜20は、被研磨膜となるものである。   Next, as shown in FIG. 24C, a silicon oxide film 20 is formed on the entire surface by, eg, high density plasma CVD. The film thickness of the silicon oxide film 20 is about 700 nm, for example. The silicon oxide film 20 is a film to be polished.

次に、シリコン酸化膜より成る被研磨膜20に対してメイン研磨及び仕上げ研磨を行う。被研磨膜20に対してメイン研磨及び仕上げ研磨を行う方法は、図21(c)及び図22(a)を用いて上述した半導体装置の製造方法と同様とすればよい。   Next, main polishing and final polishing are performed on the polishing target film 20 made of a silicon oxide film. A method for performing main polishing and finish polishing on the film to be polished 20 may be the same as the method for manufacturing the semiconductor device described above with reference to FIGS. 21C and 22A.

こうして、図25に示すように、被研磨膜20の表面が平坦化された半導体装置が形成される。   In this way, as shown in FIG. 25, a semiconductor device in which the surface of the film to be polished 20 is planarized is formed.

このように、被研磨膜20が、配線32上に形成された被研磨膜20であってもよい。   Thus, the film to be polished 20 may be the film to be polished 20 formed on the wiring 32.

[第2実施形態]
本発明の第2実施形態による半導体装置の製造方法を図21、図22、及び図26乃至図32を用いて説明する。図1乃至図25に示す第1実施形態による半導体装置の製造方法と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。
[Second Embodiment]
A method for fabricating a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 21, 22, and 26 to 32. The same components as those of the semiconductor device manufacturing method according to the first embodiment shown in FIGS. 1 to 25 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted or simplified.

本実施形態による半導体装置の製造方法は、研磨テーブル等の駆動電流等に基づいて仕上げ研磨の終点を検出すること、また、メイン研磨を行う際に、比較的高い研磨圧力で被研磨膜を研磨し、この後、比較的低い研磨圧力で被研磨膜を研磨することにも主な特徴がある。   The semiconductor device manufacturing method according to the present embodiment detects the end point of the final polishing based on the driving current of the polishing table and the like, and polishes the film to be polished with a relatively high polishing pressure when performing the main polishing. Thereafter, the main feature is that the film to be polished is polished at a relatively low polishing pressure.

まず、第1実施形態による半導体装置の製造方法と同様に、半導体基板10を用意する(図21(a)参照)。   First, a semiconductor substrate 10 is prepared in the same manner as in the semiconductor device manufacturing method according to the first embodiment (see FIG. 21A).

次に、第1実施形態による半導体装置の製造方法と同様に、半導体基板10上の全面に、例えば熱酸化法により、シリコン酸化膜12を形成する。シリコン酸化膜12の厚さは、例えば10nm程度とする。   Next, similarly to the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment, a silicon oxide film 12 is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 10 by, eg, thermal oxidation. The thickness of the silicon oxide film 12 is about 10 nm, for example.

次に、第1実施形態による半導体装置の製造方法と同様に、全面に、例えばCVD法により、シリコン窒化膜14を形成する。シリコン窒化膜14の膜厚は、例えば100nm程度とする。シリコン窒化膜14は、被研磨膜であるシリコン酸化膜12を研磨する際に、ストッパ膜として機能するものである。   Next, as in the semiconductor device manufacturing method according to the first embodiment, a silicon nitride film 14 is formed on the entire surface by, eg, CVD. The film thickness of the silicon nitride film 14 is, eg, about 100 nm. The silicon nitride film 14 functions as a stopper film when the silicon oxide film 12 that is a film to be polished is polished.

次に、第1実施形態による半導体装置の製造方法と同様に、フォトリソグラフィ技術を用い、シリコン窒化膜14及びシリコン酸化膜12に半導体基板10に達する開口部16を形成する。   Next, as in the semiconductor device manufacturing method according to the first embodiment, the opening 16 reaching the semiconductor substrate 10 is formed in the silicon nitride film 14 and the silicon oxide film 12 using the photolithography technique.

次に、第1実施形態による半導体装置の製造方法と同様に、開口部16が形成されたシリコン窒化膜14をマスクとして、半導体基板10を異方性エッチングする。これにより、半導体基板10にトレンチ18、即ち、溝が形成される。トレンチ18の深さは、シリコン窒化膜14の表面から例えば380nm程度の深さとする。   Next, as in the semiconductor device manufacturing method according to the first embodiment, the semiconductor substrate 10 is anisotropically etched using the silicon nitride film 14 having the openings 16 as a mask. Thereby, a trench 18, that is, a groove is formed in the semiconductor substrate 10. The depth of the trench 18 is, for example, about 380 nm from the surface of the silicon nitride film 14.

に、第1実施形態による半導体装置の製造方法と同様に、全面に、例えば高密度プラズマCVD法により、シリコン酸化膜20を形成する(図21(b)参照)。シリコン酸化膜20の膜厚は、例えば425nmとする。こうして、トレンチ18内にシリコン酸化膜20が埋め込まれる。こうして、表面に凹凸が存在するシリコン酸化膜20が形成される。 The next, as in the method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment, the entire surface by, e.g., high-density plasma CVD method to form a silicon oxide film 20 (see FIG. 21 (b)). The film thickness of the silicon oxide film 20 is, for example, 425 nm. Thus, the silicon oxide film 20 is buried in the trench 18. In this way, the silicon oxide film 20 having irregularities on the surface is formed.

次に、第1実施形態による半導体装置の製造方法と同様に、半導体基板10を、研磨ヘッド112aにより支持する。この際、被研磨膜であるシリコン酸化膜20が下面側に位置するようにする。   Next, as in the semiconductor device manufacturing method according to the first embodiment, the semiconductor substrate 10 is supported by the polishing head 112a. At this time, the silicon oxide film 20 as the film to be polished is positioned on the lower surface side.

次に、第1実施形態による半導体装置の製造方法と同様に、カルーセル110を反時計回りに90度程度回転させる。これにより、半導体基板10を支持する研磨ヘッド112aが、上面に研磨パッド104が設けられた研磨テーブル102a上に位置することとなる。   Next, the carousel 110 is rotated about 90 degrees counterclockwise as in the semiconductor device manufacturing method according to the first embodiment. As a result, the polishing head 112a that supports the semiconductor substrate 10 is positioned on the polishing table 102a provided with the polishing pad 104 on the upper surface.

次に、CMP法により、半導体基板10に形成された被研磨膜20に対してメイン研磨を行う。メイン研磨は、以下のようにして行う。即ち、研磨ヘッド112aにより半導体基板10を回転させながら、研磨ヘッド112aを降下させ、被研磨膜20の表面を研磨パッド104の表面に押し付ける。この際、研磨テーブル102aを回転させるとともに、ノズル124aを介して研磨パッド104上に研磨剤を供給する。   Next, main polishing is performed on the polishing target film 20 formed on the semiconductor substrate 10 by CMP. The main polishing is performed as follows. That is, the polishing head 112 a is lowered while rotating the semiconductor substrate 10 by the polishing head 112 a, and the surface of the polishing target film 20 is pressed against the surface of the polishing pad 104. At this time, the polishing table 102a is rotated and an abrasive is supplied onto the polishing pad 104 through the nozzle 124a.

メイン研磨の際における研磨条件は、以下の通りとする。   The polishing conditions in the main polishing are as follows.

研磨ヘッド112aの回転数は、例えば70〜150回転/分とする。ここでは、例えば142回転/分とする。   The number of rotations of the polishing head 112a is, for example, 70 to 150 rotations / minute. Here, for example, 142 rpm.

研磨テーブル112aの回転数は、例えば70〜150回転/分とする。ここでは、例えば140回転/分とする。   The number of rotations of the polishing table 112a is, for example, 70 to 150 rotations / minute. Here, for example, it is 140 rpm.

研磨剤126の供給量は、例えば0.1〜0.3リットル/分の範囲とする。ここでは、例えば0.15リットル/分とする。   The supply amount of the abrasive 126 is, for example, in the range of 0.1 to 0.3 liter / min. Here, for example, it is set to 0.15 liter / min.

研磨剤としては、第1実施形態と同様に、研磨砥粒と界面活性剤より成る添加剤とを含む研磨剤を用いる。   As the abrasive, as in the first embodiment, an abrasive containing abrasive grains and an additive composed of a surfactant is used.

メイン研磨は、第1段階の研磨と第2段階の研磨とにより構成される。第1段階の研磨では、比較的高い研磨圧力で被研磨膜20の表面を研磨し、第2段階の研磨では、比較的低い研磨圧力で被研磨膜20の表面を研磨する。第1段階の研磨において比較的高い研磨圧力で被研磨膜20の表面を研磨するのは、被研磨膜20の表面を高速で研磨することにより、スループットを向上するためである。一方、第2段階の研磨において比較的低い研磨圧力で被研磨膜20の表面を研磨するのは、比較的低い研磨圧力で被研磨膜20の表面を研磨すると、被研磨膜20の表面を十分に平坦化し得るためである。   The main polishing is composed of a first stage polishing and a second stage polishing. In the first stage polishing, the surface of the film to be polished 20 is polished with a relatively high polishing pressure, and in the second stage polishing, the surface of the film to be polished 20 is polished with a relatively low polishing pressure. The reason for polishing the surface of the film to be polished 20 at a relatively high polishing pressure in the first stage polishing is to improve the throughput by polishing the surface of the film to be polished 20 at a high speed. On the other hand, the surface of the film to be polished 20 is polished at a relatively low polishing pressure in the second stage polishing because the surface of the film to be polished 20 is sufficiently polished when the surface of the film to be polished 20 is polished at a relatively low polishing pressure. This is because it can be flattened.

なお、研磨圧力以外の研磨条件は、第1段階の研磨と第2段階の研磨とで異なるように設定してもよいし、同様に設定してもよい。   The polishing conditions other than the polishing pressure may be set to be different between the first stage polishing and the second stage polishing, or may be set similarly.

第1段階の研磨における研磨圧力は、例えば300〜700g重/cmとする。ここでは、第1段階における研磨圧力を、例えば420g重/cmとする。 The polishing pressure in the first stage polishing is, for example, 300 to 700 g weight / cm 2 . Here, the polishing pressure in the first stage is set to 420 g weight / cm 2 , for example.

図26は、研磨テーブルの駆動電流の変化を示すグラフである。横軸は時間を示している。縦軸は、研磨テーブルの駆動電流を示している。   FIG. 26 is a graph showing changes in the driving current of the polishing table. The horizontal axis indicates time. The vertical axis represents the driving current of the polishing table.

図26に示すように、研磨テーブル102の駆動電流は徐々に増加していき、この後、減少し始める。研磨テーブル102の駆動電流が減少し始めた時点Aを、第1段階の研磨の終点とする。   As shown in FIG. 26, the driving current of the polishing table 102 gradually increases and then starts to decrease. The time point A at which the drive current of the polishing table 102 starts to decrease is taken as the end point of the first stage polishing.

第2段階の研磨における研磨圧力は、例えば60〜300g重/cmとする。但し、第2段階の研磨における研磨圧力は、第1段階の研磨における研磨圧力より低く設定する。ここでは、第2段階の研磨圧力を、例えば280g重/cmとする。 The polishing pressure in the second stage polishing is, for example, 60 to 300 g weight / cm 2 . However, the polishing pressure in the second stage polishing is set lower than the polishing pressure in the first stage polishing. Here, the polishing pressure in the second stage is, for example, 280 g weight / cm 2 .

第2段階の研磨では、第1段階の研磨より低い研磨圧力で研磨するため、研磨テーブルの駆動電流は急激に減少する。この後、研磨テーブルの駆動電流は増加に転じ、やがて研磨テーブルの駆動電流の増加が終了する。研磨テーブルの駆動電流の増加が終了した時点Bを、第2段階の研磨の終点とする。   In the second stage polishing, polishing is performed at a lower polishing pressure than in the first stage polishing, so that the driving current of the polishing table decreases rapidly. Thereafter, the drive current of the polishing table starts to increase, and eventually the increase of the drive current of the polishing table is finished. The time point B at which the increase in the driving current of the polishing table ends is set as the end point of the second stage polishing.

こうして、被研磨膜20の表面が平坦化されたことが、上記のような終点検出方法により検出される。   In this way, the planarization of the surface of the film to be polished 20 is detected by the end point detection method as described above.

こうして、被研磨膜であるシリコン酸化膜20の表面が平坦化され、メイン研磨が終了する(図21(c)参照)。   In this way, the surface of the silicon oxide film 20 which is a film to be polished is planarized, and the main polishing is completed (see FIG. 21C).

なお、メイン研磨を行う際の条件は、上記に限定されるものではなく、適宜設定すればよい。   The conditions for performing the main polishing are not limited to the above, and may be set as appropriate.

また、第1実施形態による半導体装置の製造方法と同様に、研磨パッド104の目立てを、メイン研磨を行う前に行ってもよいし、メイン研磨中に行ってもよい。   Further, as in the semiconductor device manufacturing method according to the first embodiment, the polishing pad 104 may be sharpened before the main polishing or during the main polishing.

研磨パッド104の目立てを行う際の条件は、例えば以下の通りとする。   The conditions for sharpening the polishing pad 104 are, for example, as follows.

ダイヤモンドディスク116が研磨パッド104aに加える荷重は、例えば1300〜4600g重とする。ダイヤモンドディスク116の回転数は、例えば70〜120回転/分とする。   The load that the diamond disk 116 applies to the polishing pad 104a is, for example, 1300 to 4600 g weight. The number of revolutions of the diamond disk 116 is, for example, 70 to 120 revolutions / minute.

次に、仕上げ研磨を行う。仕上げ研磨は、以下のようにして行う。即ち、ノズル124aを介して、研磨パッド104上に研磨剤を供給するとともに、ノズル124bを介して、純水を研磨パッド104上に供給する。そして、研磨ヘッド112aを回転させながら、被研磨膜20を研磨パッド104表面に押し付ける。この際、研磨テーブル102bについても回転させる。なお、研磨剤と純水とを供給する位置は、適宜設定すればよい。   Next, finish polishing is performed. Final polishing is performed as follows. That is, the abrasive is supplied onto the polishing pad 104 through the nozzle 124a, and pure water is supplied onto the polishing pad 104 through the nozzle 124b. Then, the polishing target film 20 is pressed against the surface of the polishing pad 104 while rotating the polishing head 112a. At this time, the polishing table 102b is also rotated. In addition, what is necessary is just to set the position which supplies an abrasive | polishing agent and a pure water suitably.

仕上げ研磨を行う際の条件は、例えば以下のように設定する。   The conditions for performing the final polishing are set as follows, for example.

研磨圧力は、例えば60〜300g重/cmの範囲とする。但し、仕上げ研磨では、第2段階の研磨における研磨圧力より低い研磨圧力で被研磨膜20を研磨する。ここでは、研磨圧力を、例えば175g重/cmとする。 The polishing pressure is, for example, in the range of 60 to 300 g weight / cm 2 . However, in the final polishing, the film to be polished 20 is polished at a polishing pressure lower than the polishing pressure in the second stage polishing. Here, the polishing pressure is, for example, 175 g weight / cm 2 .

研磨パッド104上に供給する研磨剤の供給量は、例えば0.05〜0.3リットル/分の範囲とする。ここでは、例えば0.05リットル/分とする。   The supply amount of the polishing agent supplied onto the polishing pad 104 is, for example, in the range of 0.05 to 0.3 liter / min. Here, for example, 0.05 liter / min.

研磨パッド104上に供給する純水の供給量は、例えば0.05〜0.3リットル/分の範囲とする。ここでは、例えば0.15リットル/分とする。   The supply amount of pure water supplied onto the polishing pad 104 is, for example, in the range of 0.05 to 0.3 liter / min. Here, for example, it is set to 0.15 liter / min.

研磨ヘッドの回転数、研磨テーブルの回転数については、第1段階の研磨や第2段階の研磨と異なるように設定してもよいし、同様に設定してもよい。   The number of revolutions of the polishing head and the number of revolutions of the polishing table may be set differently from the first-stage polishing or the second-stage polishing, or may be set in the same manner.

なお、仕上げ研磨を行う際の条件は、上記に限定されるものではなく、適宜設定すればよい。   Note that the conditions for performing the finish polishing are not limited to the above, and may be set as appropriate.

仕上げ研磨では、第2段階の研磨より低い研磨圧力で被研磨膜を研磨するため、研磨テーブルの駆動電流は急激に減少する。この後、研磨テーブルの駆動電流は増加に転じ、やがて研磨テーブルの駆動電流の増加が終了する。そして、研磨テーブルの駆動電流は、減少し始める。仕上げ研磨では、研磨テーブルの駆動電流が、減少から増加に転じて更に減少し始めた時点Cを、研磨の終点とする。研磨テーブルの駆動電流が減少から増加に転じて更に減少し始めた時点Cは、ストッパ膜であるシリコン窒化膜14の表面が露出した時点とほぼ一致するため、素子領域22上に被研磨膜20が残存するのを防止しつつ、埋め込み絶縁膜20の表面に深いディッシングが生じるのを防止することができる。   In the final polishing, since the film to be polished is polished at a lower polishing pressure than in the second stage polishing, the driving current of the polishing table decreases rapidly. Thereafter, the drive current of the polishing table starts to increase, and eventually the increase of the drive current of the polishing table is finished. Then, the driving current of the polishing table starts to decrease. In the final polishing, a point C when the driving current of the polishing table starts to decrease from the decrease to the increase is defined as the polishing end point. The point C when the driving current of the polishing table starts to decrease further from the decrease is almost coincident with the point when the surface of the silicon nitride film 14 serving as the stopper film is exposed, so that the polishing target film 20 is formed on the element region 22. It is possible to prevent deep dishing from occurring on the surface of the buried insulating film 20 while preventing the remaining of the film.

こうして、シリコン窒化膜14上のシリコン酸化膜20が除去され、仕上げ研磨が終了する(図22(a)参照)。   Thus, the silicon oxide film 20 on the silicon nitride film 14 is removed, and the finish polishing is finished (see FIG. 22A).

なお、ここでは、研磨の終点を研磨テーブル102aの駆動電流に基づいて検出する場合を例に説明したが、研磨の終点を検出する方法はこれに限定されるものではなく、他の方法を用いて研磨の終点を検出してもよい。例えば、研磨テーブル102の駆動電圧に基づいて研磨の終点を検出してもよい。また、研磨ヘッド112aの駆動電圧、駆動電流に基づいて、終点を検出してもよい。研磨テーブルの駆動電圧、研磨ヘッドの駆動電圧、及び研磨ヘッドの駆動電流は、図23に示す研磨テーブルの駆動電流と同様に変化するため、上記と同様にして、研磨の終点を検出することが可能である。 Here, although the case of detecting based on the end point of polishing on the driving current of the polishing table 102a has been described as an example, a method of detecting the end point of the Migaku Ken is not limited to this, other methods It may be used to detect the end point of polishing. For example, the polishing end point may be detected based on the driving voltage of the polishing table 102. Further, the end point may be detected based on the driving voltage and driving current of the polishing head 112a. Since the driving voltage of the polishing table, the driving voltage of the polishing head, and the driving current of the polishing head change similarly to the driving current of the polishing table shown in FIG. 23, the end point of polishing can be detected in the same manner as described above. Is possible.

また、研磨テーブル102aや研磨ヘッド112aのトルクに基づいて終点を検出してもよい。 Further, the end point may be detected based on the torque of the polishing table 102a and the polishing head 112a .

この後、図22(b)に示すように、シリコン窒化膜14及びシリコン酸化膜12をエッチング除去する。トレンチ18内に埋め込まれたシリコン酸化膜20より成る素子分離領域21により、素子領域22が画定される。   Thereafter, as shown in FIG. 22B, the silicon nitride film 14 and the silicon oxide film 12 are removed by etching. An element region 22 is defined by an element isolation region 21 made of a silicon oxide film 20 embedded in the trench 18.

この後、素子領域22内に、トランジスタ等(図示せず)を形成する。   Thereafter, a transistor or the like (not shown) is formed in the element region 22.

こうして、本実施形態による半導体装置が製造される。   Thus, the semiconductor device according to the present embodiment is manufactured.

図27は、被研磨膜の表面に存在する段差の変化を示すグラフである。図27では、被研磨膜に対して第1段階の研磨を行う前、被研磨膜に対して第1段階の研磨を行った後、及び被研磨膜に対して第2段階の研磨を行った後において、被研磨膜20の表面に存在している段差の高さが示されている。   FIG. 27 is a graph showing changes in the level difference existing on the surface of the film to be polished. In FIG. 27, the first stage polishing is performed on the film to be polished, the first stage polishing is performed on the film to be polished, and the second stage polishing is performed on the film to be polished. Later, the height of the step existing on the surface of the film to be polished 20 is shown.

面積が比較的大きい凸部における段差は、ハッチングを付すことなく示されている。ここでは、面積が比較的大きい凸部における段差として、100μm×100μmの凸部における段差を測定した。   The step in the convex portion having a relatively large area is shown without hatching. Here, as the step in the convex portion having a relatively large area, the step in the convex portion of 100 μm × 100 μm was measured.

面積が比較的小さい凸部における段差は、ハッチングを付すことにより示されている。ここでは、面積が比較的小さい凸部における段差として、1μm×1μmの凸部による段差を測定した。   A step in the convex portion having a relatively small area is indicated by hatching. Here, as the step in the convex portion having a relatively small area, the step due to the convex portion of 1 μm × 1 μm was measured.

図27から分かるように、第1段階の研磨を行った後では、第1段階の研磨を行う前と比較して、面積が比較的小さい凸部における段差が、著しく緩和されている。具体的には、第1段階の研磨を行った後では、第1段階の研磨を行う前と比較して、段差が12%程度にまで緩和されている。一方、面積が比較的大きい凸部における段差は、ほとんど緩和されていない。   As can be seen from FIG. 27, after the first-stage polishing, the level difference in the convex portion having a relatively small area is remarkably reduced as compared to before the first-stage polishing. Specifically, after the first stage polishing, the level difference is reduced to about 12% compared to before the first stage polishing. On the other hand, the step in the convex part having a relatively large area is hardly alleviated.

このことから、第1段階の研磨では、主として、面積が比較的小さい凸部における段差が著しく緩和されることが分かる。   From this, it can be seen that in the first-stage polishing, the step difference in the convex portion having a relatively small area is remarkably relieved.

また、第2段階の研磨を行った後では、第1段階の研磨を行った後と比較して、面積が比較的大きい凸部における段差が、著しく緩和されている。具体的には、第2段階の研磨を行った後では、第1段階の研磨を行った後と比較して、段差が20%程度にまで緩和されている。   In addition, after the second stage polishing, the step in the convex portion having a relatively large area is remarkably relaxed as compared to after the first stage polishing. Specifically, after the second stage polishing, the level difference is reduced to about 20% compared to after the first stage polishing.

このことから、第2段階の研磨では、主として、面積が比較的大きい凸部における段差が著しく緩和されることが分かる。   From this, it can be seen that, in the second stage polishing, the level difference in the convex portion having a relatively large area is remarkably relieved.

図28は、メイン研磨の際の研磨圧力と研磨時間との関係を示すグラフである。   FIG. 28 is a graph showing the relationship between the polishing pressure and the polishing time during main polishing.

実施例22は、本実施形態による半導体装置の製造方法の場合、即ち、第1段階の研磨では比較的高い研磨圧力で被研磨膜を研磨し、第2段階の研磨では比較的低い研磨圧力で被研磨膜を研磨した場合を示している。第1段階の研磨における研磨圧力は、420g重/cmとした。第2段階における研磨圧力は、280g重/cmとした。 In Example 22, in the semiconductor device manufacturing method according to the present embodiment, the film to be polished is polished at a relatively high polishing pressure in the first stage polishing, and at a relatively low polishing pressure in the second stage polishing. The case where the film to be polished is polished is shown. The polishing pressure in the first stage polishing was 420 g weight / cm 2 . The polishing pressure in the second stage was 280 g weight / cm 2 .

比較例6は、メイン研磨の研磨圧力を2段階で設定することなく、比較的高い研磨圧力でメイン研磨を行った場合を示している。研磨圧力は、420g重/cmとした。 Comparative Example 6 shows a case where main polishing is performed at a relatively high polishing pressure without setting the polishing pressure of main polishing in two stages. The polishing pressure was 420 g weight / cm 2 .

比較例7は、提案されている半導体装置の製造方法の場合、即ち、メイン研磨の研磨圧力を2段階に設定することなく、比較的低い研磨圧力でメイン研磨を行った場合を示している。研磨圧力は、280g重/cmとした。 Comparative Example 7 shows the case of the proposed method for manufacturing a semiconductor device, that is, the case where main polishing is performed at a relatively low polishing pressure without setting the polishing pressure for main polishing to two stages. The polishing pressure was 280 g weight / cm 2 .

図28から分かるように、比較例6では、メイン研磨の時間は87秒程度であった。   As can be seen from FIG. 28, in Comparative Example 6, the main polishing time was about 87 seconds.

また、比較例7では、メイン研磨の時間は138秒程度であった。   In Comparative Example 7, the main polishing time was about 138 seconds.

これに対し、実施例22では、メイン研磨の時間は110秒程度であった。実施例22では、比較例7と比較して、研磨時間が28秒程度短縮されている。   In contrast, in Example 22, the main polishing time was about 110 seconds. In Example 22, as compared with Comparative Example 7, the polishing time was shortened by about 28 seconds.

このことから、本実施形態によれば、提案されている半導体装置の製造方法と比較して、メイン研磨の時間を短縮し得ることがわかる。   From this, it can be seen that according to the present embodiment, the time for main polishing can be shortened as compared with the proposed method for manufacturing a semiconductor device.

図29は、メイン研磨を行った際に被研磨膜の表面に残存する段差を示すグラフである。   FIG. 29 is a graph showing steps remaining on the surface of the film to be polished when main polishing is performed.

実施例23は、本実施形態による半導体装置の製造方法の場合、即ち、メイン研磨の第1段階では比較的高い研磨圧力で被研磨膜を研磨し、メイン研磨の第2段階では比較的低い研磨圧力で被研磨膜を研磨した場合を示している。第1段階の研磨における研磨圧力は、420g重/cmとした。第2段階における研磨圧力は、280g重/cmとした。 In Example 23, the film to be polished is polished with a relatively high polishing pressure in the first stage of the main polishing, and relatively low in the second stage of the main polishing. The case where the film to be polished is polished with pressure is shown. The polishing pressure in the first stage polishing was 420 g weight / cm 2 . The polishing pressure in the second stage was 280 g weight / cm 2 .

比較例8は、メイン研磨の研磨圧力を2段階に設定することなく、比較的高い研磨圧力でメイン研磨を行った場合を示している。研磨圧力は、420g重/cmとした。 Comparative Example 8 shows a case where the main polishing is performed at a relatively high polishing pressure without setting the polishing pressure of the main polishing to two stages. The polishing pressure was 420 g weight / cm 2 .

比較例9は、提案されている半導体装置の製造方法の場合、即ち、メイン研磨の研磨圧力を2段階に設定することなく、比較的低い研磨圧力でメイン研磨を行った場合を示している。研磨圧力は、280g重/cmとした。 Comparative Example 9 shows the case of the proposed method for manufacturing a semiconductor device, that is, the case where main polishing is performed at a relatively low polishing pressure without setting the polishing pressure for main polishing to two stages. The polishing pressure was 280 g weight / cm 2 .

図29から分かるように、比較例8では、被研磨膜の表面に残存した段差は、115nm程度であった。   As can be seen from FIG. 29, in Comparative Example 8, the level difference remaining on the surface of the film to be polished was about 115 nm.

また、比較例9では、被研磨膜の表面に残存した段差は、60nm程度であった。   In Comparative Example 9, the level difference remaining on the surface of the film to be polished was about 60 nm.

これに対し、実施例23では、被研磨膜の表面に残存した段差は、75nm程度であった。   On the other hand, in Example 23, the level difference remaining on the surface of the film to be polished was about 75 nm.

これらのことから、本実施形態によれば、提案されている半導体装置の製造方法と同様に、メイン研磨の際に被研磨膜20の表面の段差を十分に緩和し得ることが分かる。   From these facts, it can be seen that, according to the present embodiment, the step on the surface of the film to be polished 20 can be sufficiently relaxed during the main polishing, as in the proposed method for manufacturing a semiconductor device.

図30は、メイン研磨を行った際にチップ領域内に残存する段差を示すグラフである。   FIG. 30 is a graph showing steps remaining in the chip region when main polishing is performed.

実施例24は、本実施形態による半導体装置の製造方法の場合、即ち、メイン研磨の第1段階では比較的高い研磨圧力で被研磨膜を研磨し、メイン研磨の第2段階では比較的低い研磨圧力で被研磨膜を研磨し、仕上げ研磨では第2段階の研磨より更に低い研磨圧力で被研磨膜を研磨した場合を示している。メイン研磨の第1段階における研磨圧力は、420g重/cmとした。メイン研磨の第2段階における研磨圧力は、280g重/cmとした。仕上げ研磨における研磨圧力は、175g重/cmとした。仕上げ研磨を行う際には、研磨砥粒と純水の両方を研磨パッド上に供給した。研磨砥粒の供給量は、0.05リットル/分とした。純水の供給量は、0.15リットル/分とした。仕上げ研磨では、研磨テーブルの駆動電流が、下降から上昇に転じて更に下降し始めた時点Cを、研磨の終点とした。 In Example 24, the film to be polished is polished at a relatively high polishing pressure in the first stage of the main polishing, and relatively low in the second stage of the main polishing. The case where the film to be polished is polished by pressure and the film to be polished is polished at a polishing pressure lower than that of the second stage polishing in the final polishing is shown. The polishing pressure in the first stage of main polishing was 420 g weight / cm 2 . The polishing pressure in the second stage of the main polishing was 280 g weight / cm 2 . The polishing pressure in the final polishing was 175 g weight / cm 2 . When performing final polishing, both abrasive grains and pure water were supplied onto the polishing pad. The supply amount of abrasive grains was 0.05 liter / min. The supply amount of pure water was 0.15 liter / min. In the finish polishing, the time point C when the driving current of the polishing table started to decrease from the decrease to the increase was defined as the polishing end point.

比較例10は、メイン研磨の研磨圧力を2段階に設定することなく、比較的高い研磨圧力でメイン研磨を行った場合を示している。研磨圧力は、420g重/cmとした。 Comparative Example 10 shows a case where main polishing is performed at a relatively high polishing pressure without setting the polishing pressure of main polishing to two stages. The polishing pressure was 420 g weight / cm 2 .

比較例11は、提案されている半導体装置の製造方法の場合、メイン研磨の研磨圧力を2段階に設定することなく、比較的低い研磨圧力でメイン研磨を行った場合を示している。研磨圧力は、280g重/cmとした。 Comparative Example 11 shows a case where the main polishing is performed at a relatively low polishing pressure without setting the polishing pressure of the main polishing to two stages in the case of the proposed method for manufacturing a semiconductor device. The polishing pressure was 280 g weight / cm 2 .

図30から分かるように、比較例10では、チップ内における段差は65nm程度であった。   As can be seen from FIG. 30, in Comparative Example 10, the step in the chip was about 65 nm.

比較例11では、チップ内における段差は37nm程度であった。   In Comparative Example 11, the step in the chip was about 37 nm.

これに対し、実施例24では、チップ内における段差は37nm程度であった。   In contrast, in Example 24, the step in the chip was about 37 nm.

これらのことから、本実施形態によれば、提案されている半導体装置の製造方法と同様に、チップ内段差をも十分に緩和し得ることが分かる。   From these facts, it can be seen that according to the present embodiment, the step in the chip can be sufficiently relaxed as in the proposed method for manufacturing a semiconductor device.

図31は、素子領域上に残存する被研磨膜の膜厚の変化を示すグラフである。図31では、被研磨膜に対して第1段階の研磨を行う前、被研磨膜に対して第1段階の研磨を行った後、被研磨膜に対して第2段階の研磨を行った後、及び、被研磨膜に対して仕上げ研磨を行った後において、素子領域22上に残存している被研磨膜20の膜厚がそれぞれ示されている。   FIG. 31 is a graph showing changes in the film thickness of the film to be polished remaining on the element region. In FIG. 31, after performing the first stage polishing on the film to be polished, after performing the first stage polishing on the film to be polished, after performing the second stage polishing on the film to be polished. The film thicknesses of the film 20 to be polished remaining on the element region 22 after the final polishing is performed on the film to be polished are shown.

図31から分かるように、素子領域22上に残存する被研磨膜20の膜厚は、徐々に減少していく。そして、仕上げ研磨が終了した後では、素子領域22上には被研磨膜20は全く残存していない。このことから、研磨テーブル102等の駆動電流等の変化に基づいて仕上げ研磨の終点を検出することにより、素子領域22上の被研磨膜20を確実に除去し得ることが分かる。   As can be seen from FIG. 31, the film thickness of the polishing target film 20 remaining on the element region 22 gradually decreases. After the finish polishing is completed, the polishing target film 20 does not remain on the element region 22 at all. From this, it can be seen that the polishing target film 20 on the element region 22 can be reliably removed by detecting the end point of the final polishing based on the change in the driving current of the polishing table 102 and the like.

図32は、ディッシング量のウェハ間でのばらつきを統計的に処理した結果を示すグラフである。実施例25は、本実施形態による半導体装置の製造方法の場合、即ち、研磨テーブルの駆動電流の変化に基づいて仕上げ研磨の終点を検出した場合を示している。比較例12は、仕上げ研磨を予め定められた所定時間行った場合を示している。なお、比較例12では、仕上げ研磨の時間を30秒間とした。実施例25と比較例12のいずれにおいても、25枚のウェハに対して研磨を行った。   FIG. 32 is a graph showing the result of statistically processing the variation in dishing amount between wafers. Example 25 shows the semiconductor device manufacturing method according to the present embodiment, that is, the case where the finish polishing end point is detected based on the change in the driving current of the polishing table. Comparative Example 12 shows a case where the finish polishing is performed for a predetermined time. In Comparative Example 12, the finish polishing time was 30 seconds. In both Example 25 and Comparative Example 12, 25 wafers were polished.

ディッシング量のウェハ間でのばらつきは、以下のようにして求めた。即ち、まず、各ウェハ内の3つのチップについて、40μm×40μmのトレンチ内に埋め込まれた埋め込み絶縁膜の膜厚と、130μm×210μmのトレンチ内に埋め込まれた埋め込み絶縁膜の膜厚とをそれぞれ測定した。埋め込み絶縁膜の膜厚を測定する際には、光学式の膜厚測定装置を用いた。そして、40μm×40μmのトレンチ内に埋め込まれた埋め込み絶縁膜の膜厚と130μm×210μmのトレンチ内に埋め込まれた埋め込み絶縁膜の膜厚との差分に基づいて、ディッシング量を算出した。25枚のウェハについてディッシング量を3箇所ずつ求めたため、実施例25と比較例12のそれぞれにおいて、75箇所ずつのディシング量が求められた。そして、ディッシング量に関する75個のデータに基づいてそれぞれ標準偏差を求めた。求められた標準偏差の平均膜厚に対する割合を、ウェハ間でのばらつきとした。   The variation in dishing amount between wafers was determined as follows. That is, first, for the three chips in each wafer, the thickness of the buried insulating film buried in the 40 μm × 40 μm trench and the thickness of the buried insulating film buried in the 130 μm × 210 μm trench are respectively set. It was measured. When measuring the thickness of the buried insulating film, an optical film thickness measuring device was used. The dishing amount was calculated based on the difference between the film thickness of the buried insulating film buried in the 40 μm × 40 μm trench and the film thickness of the buried insulating film buried in the 130 μm × 210 μm trench. Since the dishing amount was obtained for each of the 25 wafers at three locations, in each of Example 25 and Comparative Example 12, 75 dishing amounts were obtained. Then, standard deviations were obtained based on 75 pieces of data related to the dishing amount. The ratio of the obtained standard deviation to the average film thickness was defined as variation between wafers.

図32から分かるように、比較例12では、ディッシング量のばらつきが、32%程度と大きい。このことから、仕上げ研磨を所定時間行った場合には、ディッシングの深さのウェハ間でのばらつきが大きいことが分かる。   As can be seen from FIG. 32, in the comparative example 12, the variation in the dishing amount is as large as about 32%. From this, it can be seen that when the final polishing is performed for a predetermined time, the dishing depth varies greatly between wafers.

これに対し、実施例25では、ディッシング量のばらつきが、13%程度と小さい。このことから、本実施形態の場合、即ち、研磨テーブルの駆動電流等の変化に基づいて仕上げ研磨の終点を検出した場合には、提案されている半導体装置の製造方法と比較して、ウェハ間でのディッシング量のばらつきを比較例の半分程度に抑制し得ることが分かる。   On the other hand, in Example 25, the variation in dishing amount is as small as about 13%. From this, in the case of this embodiment, that is, when the end point of the final polishing is detected based on the change of the driving current of the polishing table, the wafer-to-wafer comparison is made as compared with the proposed semiconductor device manufacturing method. It can be seen that the variation in the amount of dishing can be suppressed to about half of the comparative example.

これらのことから、本実施形態によれば、ディッシング量のウェハ間のばらつきを抑制しうることが分かる。   From these facts, it can be seen that according to the present embodiment, the variation in dishing amount between wafers can be suppressed.

本実施形態による半導体装置の製造方法は、上述したように、研磨テーブル等の駆動電流等の変化に基づいて、仕上げ研磨の終点を検出することに主な特徴の一つがある。   As described above, the manufacturing method of the semiconductor device according to the present embodiment has one of main features in detecting the end point of the finish polishing based on the change in the driving current of the polishing table or the like.

提案されている半導体装置の製造方法では、仕上げ研磨の際には、予め定められた所定時間、被研磨膜20を研磨していた。このため、被研磨膜20を成膜する際における膜厚のばらつき等により、素子領域22上に被研磨膜20が残ってしまったり、被研磨膜より成る埋め込み絶縁膜20に深いディッシングが生じてしまったりすることがあった。   In the proposed method for manufacturing a semiconductor device, the polishing target film 20 is polished for a predetermined time during final polishing. For this reason, due to film thickness variation when the film to be polished 20 is formed, the film to be polished 20 remains on the element region 22 or deep dishing occurs in the buried insulating film 20 made of the film to be polished. There were times when I missed.

これに対し、本実施形態によれば、ストッパ膜14の露出に対応した研磨テーブル102等の駆動電流等の変化に基づいて仕上げ研磨の終点を検出するため、仕上げ研磨の終点を正確に検出することができる。このため、本実施形態によれば、素子領域22上に被研磨膜20が残ってしまったり、被研磨膜より成る埋め込み絶縁膜20の表面に深いディッシングが生じてしまったりするのを防止することができる。   On the other hand, according to the present embodiment, since the end point of the finish polishing is detected based on the change of the driving current of the polishing table 102 and the like corresponding to the exposure of the stopper film 14, the end point of the finish polishing is accurately detected. be able to. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to prevent the polishing target film 20 from remaining on the element region 22 or deep dishing from occurring on the surface of the buried insulating film 20 made of the polishing target film. Can do.

また、本実施形態による半導体装置の製造方法は、メイン研磨の第1段階では比較的高い研磨圧力で被研磨膜20を研磨し、メイン研磨の第2段階では比較的低い研磨圧力で被研磨膜20を研磨することにも主な特徴がある。   In addition, in the semiconductor device manufacturing method according to the present embodiment, the polishing target film 20 is polished at a relatively high polishing pressure in the first stage of main polishing, and the polishing target film is set at a relatively low polishing pressure in the second stage of main polishing. Polishing 20 also has the main characteristics.

提案されている半導体装置の製造方法では、メイン研磨の際に比較的低い研磨圧力で被研磨膜20を研磨していたため、メイン研磨に要する研磨時間は必ずしも十分に短くはなかった。   In the proposed method for manufacturing a semiconductor device, the polishing target film 20 is polished at a relatively low polishing pressure during the main polishing, so that the polishing time required for the main polishing is not necessarily short enough.

これに対し、本実施形態による半導体装置の製造方法では、メイン研磨の第1段階では比較的高い研磨圧力で被研磨膜20を研磨し、メイン研磨の第2段階では比較的低い研磨圧力で被研磨膜20を研磨する。第1段階の研磨では、比較的高い研磨圧力で被研磨膜20を研磨するため、比較的速い研磨速度で被研磨膜20を研磨することができる。一方、第2段階の研磨では、比較的い研磨圧力で被研磨膜20を研磨するため、被研磨膜20の表面を十分に平坦化することができる。従って、本実施形態によれば、被研磨膜の平坦性を損なうことなく、メイン研磨の時間を短縮することもできる。 On the other hand, in the semiconductor device manufacturing method according to the present embodiment, the film to be polished 20 is polished at a relatively high polishing pressure in the first stage of main polishing, and is covered at a relatively low polishing pressure in the second stage of main polishing. The polishing film 20 is polished. In the first stage polishing, since the film to be polished 20 is polished with a relatively high polishing pressure, the film to be polished 20 can be polished at a relatively high polishing rate. On the other hand, in the polishing of the second stage, for polishing the film 20 at a relatively low There polishing pressure, it is possible to sufficiently flatten the surface of the polished film 20. Therefore, according to the present embodiment, the main polishing time can be shortened without impairing the flatness of the film to be polished.

[第3実施形態]
本発明の第3実施形態による半導体装置の製造方法を図33乃至図37を用いて説明する。図33乃至図35は、本実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。図33乃至図35において、紙面左側はチップ領域内を示しており、紙面右側はスクライブライン領域を示している。図36は、本実施形態による半導体装置の製造方法を示す平面図である。図1乃至図32に示す第1又は第2実施形態による半導体装置の製造方法と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。
[Third Embodiment]
A method for fabricating a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 33 to 35 are process cross-sectional views illustrating the method for fabricating the semiconductor device according to the present embodiment. 33 to 35, the left side of the drawing shows the inside of the chip area, and the right side of the drawing shows the scribe line area. FIG. 36 is a plan view showing the method for manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment. The same components as those in the semiconductor device manufacturing method according to the first or second embodiment shown in FIGS. 1 to 32 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted or simplified.

本実施形態による半導体装置の製造方法は、大きさが互いに異なる複数の検査用パターンを予め形成しておき、これらの検査用パターンにおける埋め込み酸化膜の膜厚の差に基づいて、仕上げ研磨が正常に行われたか否かを検査することに主な特徴がある。   In the semiconductor device manufacturing method according to the present embodiment, a plurality of inspection patterns having different sizes are formed in advance, and the final polishing is normal based on the difference in the thickness of the buried oxide film in these inspection patterns. The main feature is to check whether or not it has been performed.

まず、半導体基板10を用意する(図33(a)参照)。   First, the semiconductor substrate 10 is prepared (see FIG. 33A).

次に、半導体基板10上の全面に、例えば熱酸化法により、シリコン酸化膜12を形成する。シリコン酸化膜12の厚さは、例えば10nm程度とする。   Next, a silicon oxide film 12 is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 10 by, eg, thermal oxidation. The thickness of the silicon oxide film 12 is about 10 nm, for example.

次に、全面に、例えばCVD法により、シリコン窒化膜14を形成する。シリコン窒化膜14の膜厚は、例えば100nm程度とする。シリコン窒化膜14は、被研磨膜であるシリコン酸化膜20を研磨する際に、ストッパ膜として機能するものである。 Next, a silicon nitride film 14 is formed on the entire surface by, eg, CVD. The film thickness of the silicon nitride film 14 is, eg, about 100 nm. The silicon nitride film 14 functions as a stopper film when the silicon oxide film 20 that is a film to be polished is polished.

次に、フォトリソグラフィ技術を用い、シリコン窒化膜14及びシリコン酸化膜12に半導体基板10に達する開口部16を形成する。この際、スクライブラインには、40μm×40μmの開口部16aと、70μm×150μmの開口部16bとを形成する。開口部16aと開口部16bとの間の距離は、例えば50μm以上とする。   Next, an opening 16 reaching the semiconductor substrate 10 is formed in the silicon nitride film 14 and the silicon oxide film 12 by using a photolithography technique. At this time, an opening 16a of 40 μm × 40 μm and an opening 16b of 70 μm × 150 μm are formed in the scribe line. The distance between the opening 16a and the opening 16b is, for example, 50 μm or more.

次に、開口部16、16a、16bが形成されたシリコン窒化膜14をマスクとして、半導体基板10を異方性エッチングする。これにより、半導体基板10にトレンチ18、即ち、溝が形成される。トレンチ18の深さは、シリコン窒化膜14の表面から例えば380nm程度とする。スクライブラインには、開口部16aに対応して第1の検査用トレンチ18aが形成され、開口部16bに対応して第2の検査用トレンチ18bが形成される。   Next, the semiconductor substrate 10 is anisotropically etched using the silicon nitride film 14 in which the openings 16, 16 a and 16 b are formed as a mask. Thereby, a trench 18, that is, a groove is formed in the semiconductor substrate 10. The depth of the trench 18 is, for example, about 380 nm from the surface of the silicon nitride film 14. In the scribe line, a first inspection trench 18a is formed corresponding to the opening 16a, and a second inspection trench 18b is formed corresponding to the opening 16b.

次に、全面に、例えば高密度プラズマCVD法により、シリコン酸化膜20を形成する。シリコン酸化膜20の膜厚は、例えば425nmとする。こうして、トレンチ18内にシリコン酸化膜20が埋め込まれる。こうして、表面に凹凸が存在するシリコン酸化膜20が形成される(図33(b)参照)。   Next, a silicon oxide film 20 is formed on the entire surface by, eg, high density plasma CVD. The film thickness of the silicon oxide film 20 is, for example, 425 nm. Thus, the silicon oxide film 20 is buried in the trench 18. In this way, the silicon oxide film 20 having irregularities on the surface is formed (see FIG. 33B).

次に、半導体基板10を、研磨ヘッド112aにより支持する。この際、シリコン酸化膜より成る被研磨膜20が下面側に位置するようにする。   Next, the semiconductor substrate 10 is supported by the polishing head 112a. At this time, the polishing target film 20 made of a silicon oxide film is positioned on the lower surface side.

次に、第1及び第2実施形態による半導体装置の製造方法と同様に、カルーセル110を反時計回りに90度程度回転させる。これにより、半導体基板10を支持する研磨ヘッド112aが、上面に研磨パッド104が設けられた研磨テーブル102a上に位置することとなる。   Next, the carousel 110 is rotated counterclockwise by about 90 degrees as in the semiconductor device manufacturing method according to the first and second embodiments. As a result, the polishing head 112a that supports the semiconductor substrate 10 is positioned on the polishing table 102a provided with the polishing pad 104 on the upper surface.

次に、CMP法により、半導体基板10に形成された被研磨膜20に対してメイン研磨を行う。メイン研磨は、以下のようにして行う。即ち、研磨ヘッド112aにより半導体基板10を回転させながら、研磨ヘッド112aを降下させ、被研磨膜20の表面を研磨パッド104の表面に押し付ける。この際、研磨テーブル102aを回転させるとともに、ノズル124aを介して研磨パッド104上に研磨剤を供給する。   Next, main polishing is performed on the polishing target film 20 formed on the semiconductor substrate 10 by CMP. The main polishing is performed as follows. That is, the polishing head 112 a is lowered while rotating the semiconductor substrate 10 by the polishing head 112 a, and the surface of the polishing target film 20 is pressed against the surface of the polishing pad 104. At this time, the polishing table 102a is rotated and an abrasive is supplied onto the polishing pad 104 through the nozzle 124a.

メイン研磨の際における研磨条件は、以下の通りとする。   The polishing conditions in the main polishing are as follows.

研磨圧力は、例えば100〜500g重/cmとする。ここでは、研磨圧力を200g重/cmとする。 The polishing pressure is, for example, 100 to 500 g weight / cm 2 . Here, the polishing pressure is set to 200 g weight / cm 2 .

研磨ヘッド112aの回転数は、例えば70〜150回転/分とする。ここでは、研磨ヘッド112aの回転数を、例えば120回転/分とする。 The number of rotations of the polishing head 112a is, for example, 70 to 150 rotations / minute. Here, the rotation speed of the polishing head 112a is, for example, 120 rotations / minute.

研磨テーブル12aの回転数は、例えば70〜150回転/分とする。ここでは、研磨テーブル102aの回転数を例えば120回転/分とする。 Rotational speed of the polishing table 1 0 2a is, for example, 70 to 150 revolutions / minute. Here, the rotation speed of the polishing table 102a is, for example, 120 rotations / minute.

研磨剤126の供給量は、例えば0.1〜0.3リットル/分の範囲とする。ここでは、研磨剤の供給量を例えば0.2リットル/分とする。   The supply amount of the abrasive 126 is, for example, in the range of 0.1 to 0.3 liter / min. Here, the supply amount of the abrasive is, for example, 0.2 liter / min.

研磨剤としては、第1及び第2実施形態と同様に、研磨砥粒と界面活性剤より成る添加剤とを含む研磨剤を用いる。   As the abrasive, as in the first and second embodiments, an abrasive containing abrasive grains and an additive composed of a surfactant is used.

メイン研磨における終点は、第1実施形態と同様に、研磨テーブル102a等の駆動電流等の変化に基づいて検出する。 The end point in the main polishing is detected based on a change in the driving current of the polishing table 102a and the like, as in the first embodiment.

こうして、被研磨膜20に対するメイン研磨が終了する(図34(a)参照)。   Thus, the main polishing with respect to the polishing target film 20 is completed (see FIG. 34A).

なお、メイン研磨を行う際の条件は、上記に限定されるものではなく、適宜設定すればよい。   The conditions for performing the main polishing are not limited to the above, and may be set as appropriate.

また、研磨パッド104の目立てを、メイン研磨を行う前に行ってもよいし、メイン研磨中に行ってもよい。目立てを行う際の条件は、例えば第1又は第2実施形態による半導体装置の製造方法と同様とすればよい。   The polishing pad 104 may be sharpened before the main polishing or during the main polishing. The conditions for sharpening may be the same as those of the semiconductor device manufacturing method according to the first or second embodiment, for example.

次に、第1実施形態による半導体装置の製造方法と同様にして、仕上げ研磨を行う。仕上げ研磨は、以下のようにして行う。即ち、研磨剤を供給するのを止め、ノズル124bを介して、純水を研磨パッド104上に供給する。そして、研磨ヘッド112aを回転させながら、被研磨膜20を研磨パッド104表面に押し付ける。この際、研磨テーブル102bについても回転させる。なお、純水を供給する位置は、適宜設定すればよい。また、研磨剤を供給するのを止めず、研磨剤と純水の両方を研磨パッド104上に供給しながら、被研磨膜20の表面を研磨してもよい。 Next, finish polishing is performed in the same manner as the semiconductor device manufacturing method according to the first embodiment. Final polishing is performed as follows. That is, the supply of the abrasive is stopped and pure water is supplied onto the polishing pad 104 through the nozzle 124b. Then, the polishing target film 20 is pressed against the surface of the polishing pad 104 while rotating the polishing head 112a. At this time, the polishing table 102b is also rotated. In addition, what is necessary is just to set the position which supplies pure water suitably. Alternatively, the surface of the polishing target film 20 may be polished while supplying both the polishing agent and pure water onto the polishing pad 104 without stopping the supply of the polishing agent.

仕上げ研磨を行う際の条件は、例えば以下のように設定する。   The conditions for performing the final polishing are set as follows, for example.

研磨ヘッド112aを研磨パッド104に押し付ける圧力、即ち、研磨圧力は、例えば50〜500g重/cmの範囲とする。ここでは、研磨圧力を、例えば140g重/cmとする。 The pressure for pressing the polishing head 112a against the polishing pad 104, that is, the polishing pressure is, for example, in the range of 50 to 500 g weight / cm 2 . Here, the polishing pressure is, for example, 140 g weight / cm 2 .

研磨ヘッド112aの回転数は、40〜150回転/分の範囲とする。ここでは、研磨ヘッド112aの回転数を120回転/分とする。 The number of rotations of the polishing head 112a is in the range of 40 to 150 rotations / minute. Here, the rotational speed of the polishing head 112a is 120 revolutions / minute.

研磨テーブル102aの回転数は、40〜150回転/分の範囲とする。ここでは、研磨テーブル102aの回転数を120回転/分とする。 The number of rotations of the polishing table 102a is in the range of 40 to 150 rotations / minute. Here, the number of rotations of the polishing table 102a is 120 rotations / minute.

研磨パッド104上に供給する純水の供給量は、例えば0.1〜10リットル/分の範囲とする。ここでは、例えば0.2リットル/分とする。   The supply amount of pure water supplied onto the polishing pad 104 is, for example, in the range of 0.1 to 10 liters / minute. Here, for example, it is 0.2 liter / min.

仕上げ研磨の時間は、例えば40秒とする。   The time for final polishing is, for example, 40 seconds.

なお、仕上げ研磨を行う際の条件は、上記に限定されるものではなく、適宜設定すればよい。   Note that the conditions for performing the finish polishing are not limited to the above, and may be set as appropriate.

こうして、シリコン窒化膜14上のシリコン酸化膜20が除去され、仕上げ研磨が終了する(図34(b)参照)。   Thus, the silicon oxide film 20 on the silicon nitride film 14 is removed, and the finish polishing is finished (see FIG. 34B).

図34(b)及び図36に示すように、チップ領域34とチップ領域34との間のスクライブライン36に形成された第1の検査用トレンチ18aには、埋め込み絶縁膜20より成る40μm×40μmの第1の検査用パターン38aが埋め込まれる。また、スクライブライン36に形成された第2の検査用トレンチ18bには、埋め込み絶縁膜20より成る70μm×150μmの第2の検査パターン38bが埋め込まれる。   As shown in FIGS. 34 (b) and 36, the first inspection trench 18a formed in the scribe line 36 between the chip region 34 and the chip region 34 is 40 μm × 40 μm made of the buried insulating film 20. The first inspection pattern 38a is embedded. Further, a second inspection pattern 38b of 70 μm × 150 μm made of the buried insulating film 20 is buried in the second inspection trench 18b formed in the scribe line 36.

図34(b)に示すように、第1の検査用パターン38aは表面積が比較的小さいため、第1の検査用パターン38aを構成する埋め込み絶縁膜20の表面には極めて浅いディッシングしか生じない。このため、第1の検査用パターン38aを構成する埋め込み絶縁膜20の膜厚dは、比較的厚くなる。一方、第2の検査用パターン38bは面積が比較的大きいため、第2の検査用パターン38bを構成する埋め込み絶縁膜20の表面には比較的深いディッシングが生ずる。このため、第2の検査用パターン38bを構成する埋め込み絶縁膜20の膜厚dは、比較的薄くなる。 As shown in FIG. 34B, since the surface area of the first inspection pattern 38a is relatively small, only extremely shallow dishing occurs on the surface of the buried insulating film 20 constituting the first inspection pattern 38a. Therefore, the film thickness d 1 of the buried insulating film 20 constituting the first inspection pattern 38a is made relatively thick. On the other hand, since the second inspection pattern 38b has a relatively large area, relatively deep dishing occurs on the surface of the buried insulating film 20 constituting the second inspection pattern 38b. Therefore, the film thickness d 2 of the buried insulating film 20 constituting the second test pattern 38b is made relatively thin.

次に、第1の検査用パターン38aを構成する埋め込み絶縁膜20の膜厚dと第2の検査用パターンを構成する埋め込み絶縁膜20の膜厚dとを測定する。そして、第1の検査用パターンを構成する埋め込み絶縁膜20の膜厚dと、第2の検査用パターンを構成する埋め込み絶縁膜20の膜厚dとの差Δdに基づいて、被研磨膜20に対する研磨が正常に行われたか否かを検査する。被研磨膜20に対する研磨が正常に行われたか否かの検査は、予め定められた所定の検査規格を満たすか否かにより行う。 Next, to measure the thickness d 2 of the buried insulating film 20 constituting the film thickness d 1 and a second test pattern of the buried insulating film 20 constituting the first inspection pattern 38a. Then, the film thickness d 1 of the buried insulating film 20 constituting the first test pattern, based on the difference Δd between the film thickness d 2 of the buried insulating film 20 constituting the second test pattern, polished It is inspected whether the polishing on the film 20 has been normally performed. Whether or not the polishing of the film to be polished 20 has been normally performed is determined by whether or not a predetermined inspection standard set in advance is satisfied.

図37は、第2の検査用パターンの面積に対する、第1の検査用パターンの膜厚と第2の検査用パターンとの膜厚の差との関係を示すグラフである。横軸は第2の検査用パターン38bの表面積を示している。縦軸は、第1の検査用パターン38aを構成する埋め込み絶縁膜20の膜厚dと第2の検査用パターン38bを構成する埋め込み絶縁膜20の膜厚dとの差Δdを示している。上述したように、第1の検査用パターン38aとしては、40μm×40μmのパターンを用いた。第1の検査用パターン38aとしてこのような比較的面積の小さいパターンを用いるのは、比較的面積の小さいパターンはディッシング量が極めて少ないため、第1の検査用パターン38aを構成する埋め込み絶縁膜20の膜厚dを基準の膜厚とすることができるためである。このような理由により第1の検査用パターンの面積は、3600μm以下であることが好ましい。但し、第1の検査用パターン38aがあまりに小さすぎると、第1の検査用パターン38aが形成されている箇所を検出することが困難となるため、第1の検査用パターン38aは1000μm以上であることが好ましい。従って、第1の検査用パターンの面積は、1000〜3600μm程度であることが好ましい。 FIG. 37 is a graph showing the relationship between the film thickness of the first inspection pattern and the difference in film thickness between the second inspection pattern and the area of the second inspection pattern. The horizontal axis indicates the surface area of the second inspection pattern 38b. The vertical axis shows the difference Δd between the film thickness d 2 of the buried insulating film 20 constituting the thickness d 1 of the buried insulating film 20 constituting the first inspection pattern 38a of the second inspection pattern 38b Yes. As described above, a 40 μm × 40 μm pattern was used as the first inspection pattern 38a. The reason why such a pattern having a relatively small area is used as the first inspection pattern 38a is that the pattern having a relatively small area has a very small dishing amount, and therefore, the embedded insulating film 20 constituting the first inspection pattern 38a. This is because it is possible to make the thickness d 1 and the thickness of the reference. For this reason, the area of the first inspection pattern is preferably 3600 μm 2 or less. However, if the first inspection pattern 38a is too small, it is difficult to detect a portion where the first inspection pattern 38a is formed. Therefore, the first inspection pattern 38a is 1000 μm 2 or more. Preferably there is. Therefore, the area of the first inspection pattern is preferably about 1000 to 3600 μm 2 .

実線は、本実施形態による半導体装置の製造方法の場合、即ち、研磨砥粒と界面活性剤より成る添加剤とを含む研磨剤を用い、所定時間の仕上げ研磨を行った場合を示している。   The solid line indicates the case of the semiconductor device manufacturing method according to the present embodiment, that is, the case where the final polishing is performed for a predetermined time using the abrasive containing the abrasive grains and the additive made of the surfactant.

破線は、研磨砥粒と界面活性剤より成る添加剤とを含む研磨剤を用い、所定時間より10秒間長く仕上げ研磨を行った場合を示している。   A broken line indicates a case where the final polishing is performed for 10 seconds longer than a predetermined time using an abrasive containing abrasive grains and an additive composed of a surfactant.

被研磨膜20の膜厚を測定する際には、KLA−Tencor株式会社製の薄膜測定装置(型番:ASET−F5)を用いた。 When measuring the film thickness of the film 20 to be polished, a thin film measuring device (model number: ASET-F5 X ) manufactured by KLA-Tencor Co., Ltd. was used.

実線で示した特性と破線で示した特性とを比較して分かるように、提案されている研磨剤、即ち、研磨砥粒と界面活性剤より成る添加剤とを含む研磨剤を用いて仕上げ研磨を行う場合には、仕上げ研磨の時間が所定の研磨時間よりオーバーすると、第1の検査用パターン38aを構成する埋め込み絶縁膜20の膜厚dと第2の検査用パターン38bを構成する埋め込み絶縁膜20との膜厚dの差Δdが大きくなる。 As can be seen by comparing the characteristic indicated by the solid line with the characteristic indicated by the broken line, the final polishing is performed using the proposed abrasive, that is, an abrasive containing an abrasive and an additive comprising a surfactant. when performing, when the time of the finish polishing is over than a predetermined polishing time, embedding constitute the film thickness d 1 and a second test pattern 38b of the buried insulating film 20 constituting the first inspection pattern 38a the difference Δd of the thickness d 2 of the insulating film 20 is increased.

被研磨膜20に対する研磨が正常に行われたか否かの検査を行う際には、第1の検査用パターン38aを構成する埋め込み絶縁膜20の膜厚dと第2の検査用パターン38bを構成する埋め込み絶縁膜20との膜厚dの差Δdと、予め求められた膜厚の差Δd′(図37参照)とを比較し、膜厚の差Δdと膜厚の差Δd′との差ΔDが、所定の検査規格を満たすか否かにより判断する。 When polishing of the film to be polished 20 is performed whether the test was successful, and the film thickness d 1 of the buried insulating film 20 constituting the first inspection pattern 38a and the second inspection pattern 38b the difference [Delta] d of the thickness d 2 of the buried insulating film 20 constituting, 'compared with the (see FIG. 37), the thickness of the difference [Delta] d and the difference in thickness [Delta] d' advance difference the obtained film thickness [Delta] d and The difference ΔD is determined based on whether or not a predetermined inspection standard is satisfied.

例えば、第2の検査用パターンの面積が10000μm程度の場合には、予め求められた膜厚の差Δd′は、7nm程度である。検査規格として、ΔDが2nm以内の場合を正常と判断する旨定められている場合には、第1の検査用パターン38aにおける埋め込み絶縁膜20の膜厚dと第2の検査用パターン38bにおける埋め込み絶縁膜20の膜厚dとの差Δdが5〜9nmである場合には、被研磨膜20に対する研磨が正常に行われたと判断される。 For example, when the area of the second inspection pattern is about 10,000 μm 2 , the film thickness difference Δd ′ obtained in advance is about 7 nm. When the inspection standard stipulates that ΔD is within 2 nm is determined to be normal, the thickness d 1 of the buried insulating film 20 in the first inspection pattern 38a and the second inspection pattern 38b If the difference Δd between the film thickness d 2 of the buried insulating film 20 is 5~9nm it is determined that polishing of the polished film 20 was successful.

被研磨膜20に対する研磨が正常に行われたと判断された場合には、次の工程に移行する。   When it is determined that the polishing of the polishing target film 20 has been performed normally, the process proceeds to the next step.

一方、第1のパターンを構成する埋め込み絶縁膜20の膜厚dと第2のパターンを構成する埋め込み絶縁膜20の膜厚dとの差Δdが、所定の検査規格の範囲外である場合には、被研磨膜20に対する研磨が正常に行われなかったと考えられるため、不良品として処理する。例えば、第1の検査用パターン38aにおける埋め込み絶縁膜20の膜厚dと第2の検査用パターン38bにおける埋め込み絶縁膜20の膜厚dとの差Δdが15nm程度であった場合には、研磨時間が10秒間長すぎたと判断することができる(図37参照)。 On the other hand, the difference Δd between the film thickness d 2 of the buried insulating film 20 constituting the film thickness d 1 and a second pattern of the buried insulating film 20 constituting the first pattern, is outside the range of the predetermined inspection standard In this case, since it is considered that the polishing of the polishing target film 20 has not been performed normally, it is treated as a defective product. For example, when the difference Δd between the film thickness d 1 of the buried insulating film 20 in the first inspection pattern 38a and the film thickness d 2 of the buried insulating film 20 in the second inspection pattern 38b is about 15 nm. It can be determined that the polishing time is too long for 10 seconds (see FIG. 37).

図37から分かるように、第2の検査用パターンの面積が10000μm以上の場合には、第1の検査用パターンを構成する埋め込み絶縁膜の膜厚と第2の検査用パターンを構成する埋め込み絶縁膜の膜厚との差は、第2の検査用パターンの面積に比例する。このため、第2の検査用パターンの面積を10000μm以上とすることにより、被研磨膜に対する研磨が正常に行われたか否かの検査を正確に行うことが可能となる。従って、第2の検査用パターンの面積は、10000μm以上とすることが好ましい。 As can be seen from FIG. 37, when the area of the second inspection pattern is 10000 μm 2 or more, the film thickness of the embedded insulating film constituting the first inspection pattern and the embedding constituting the second inspection pattern The difference from the film thickness of the insulating film is proportional to the area of the second inspection pattern. Therefore, by setting the area of the second inspection pattern to 10000 μm 2 or more, it is possible to accurately inspect whether or not the polishing of the polishing target film has been performed normally. Therefore, the area of the second inspection pattern is preferably 10,000 μm 2 or more.

次に、第1実施形態による半導体装置の製造方法と同様にして、シリコン窒化膜及びシリコン酸化膜をエッチング除去する(図35参照)。トレンチ18内に埋め込まれたシリコン酸化膜20より成る素子分離領域21により、素子領域22が画定される。   Next, the silicon nitride film and the silicon oxide film are removed by etching in the same manner as in the semiconductor device manufacturing method according to the first embodiment (see FIG. 35). An element region 22 is defined by an element isolation region 21 made of a silicon oxide film 20 embedded in the trench 18.

こうして、本実施形態による半導体装置の製造方法が製造される。   Thus, the semiconductor device manufacturing method according to the present embodiment is manufactured.

この後、素子領域22内に、トランジスタ等(図示せず)を形成する。   Thereafter, a transistor or the like (not shown) is formed in the element region 22.

なお、互いに面積の異なる検査用パターンを2種類形成したが、互いに面積の異なるパターンを更に多くの種類形成してもよい。   Although two types of test patterns having different areas are formed, more patterns having different areas may be formed.

このように本実施形態によれば、面積が互いに異なる複数の検査用パターンを形成しておき、これらの検査用パターンを構成する埋め込み絶縁膜の膜厚の差に基づいて、被研磨膜に対する研磨が正常に行われたか否かを検査するため、研磨砥粒と界面活性剤より成る添加剤とを含む研磨剤を用いて仕上げ研磨を行った場合であっても、被研磨膜に対する研磨が正常に行われたか否かを正確に検査することができる。従って、本実施形態によれば、半導体装置の信頼性の更なる向上を図ることができる。   As described above, according to the present embodiment, a plurality of inspection patterns having different areas are formed, and polishing of the film to be polished is performed based on the difference in film thickness of the buried insulating films constituting these inspection patterns. In order to inspect whether or not the polishing is normally performed, the polishing of the film to be polished is normal even when final polishing is performed using an abrasive containing abrasive grains and an additive comprising a surfactant. It is possible to accurately inspect whether or not this was done. Therefore, according to the present embodiment, the reliability of the semiconductor device can be further improved.

(変形例(その1))
次に、本実施形態による半導体装置の製造方法の変形例(その1)を図38を用いて説明する。図38は、本変形例による半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
(Modification (Part 1))
Next, a modification (No. 1) of the method for fabricating the semiconductor device according to the present embodiment will be explained with reference to FIG. FIG. 38 is a process cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the present modification.

まず、図38(a)に示すように、ゲート電極(図示せず)とソース/ドレイン領域27を有するトランジスタが形成された半導体基板10上に、シリコン酸化膜より成る層間絶縁膜28を形成する。   First, as shown in FIG. 38A, an interlayer insulating film 28 made of a silicon oxide film is formed on a semiconductor substrate 10 on which a transistor having a gate electrode (not shown) and source / drain regions 27 is formed. .

次に、フォトリソグラフィ技術を用い、層間絶縁膜28にソース/ドレイン領域27に達するコンタクトホール40を形成する。コンタクトホール40は、導体プラグを埋め込むためのものである。この際、スクライブライン36(図36参照)に、第1の検査用トレンチ(図示せず)及び第2の検査用トレンチ(図示せず)を形成する。 Next, contact holes 40 reaching the source / drain regions 27 are formed in the interlayer insulating film 28 by using a photolithography technique. The contact hole 40 is for embedding a conductor plug. At this time, a first inspection trench (not shown) and a second inspection trench (not shown) are formed in the scribe line 36 (see FIG. 36) .

次に、全面に、ポリシリコン膜20aを形成する。   Next, a polysilicon film 20a is formed on the entire surface.

次に、ポリシリコン膜より成る被研磨膜42の表面を研磨する。被研磨膜42に対する研磨の方法は、図34(a)及び図34(b)を用いて上述した半導体装置の製造方法と同様とする。ポリシリコン膜20aとシリコン酸化膜28とは研磨特性が異なるため、ポリシリコン膜より成る被研磨膜20aを研磨する際には、シリコン酸化膜より成る層間絶縁膜28がストッパ膜として機能する。第1の検査用トレンチ及び第2の検査用トレンチには、第1の検査用パターン(図示せず)と第2の検査用パターン(図示せず)とが形成される。 Next, the surface of the polishing target film 42 made of a polysilicon film is polished. The method for polishing the polishing target film 42 is the same as the method for manufacturing the semiconductor device described above with reference to FIGS. 34 (a) and 34 (b). Since the polysilicon film 20a and the silicon oxide film 28 have different polishing characteristics, when the polishing target film 20a made of a polysilicon film is polished, the interlayer insulating film 28 made of a silicon oxide film functions as a stopper film. The first test train Chi及 beauty second testing train Ji, the first test pattern (not shown) and a second test pattern (not shown) is formed.

こうして、図38(b)に示すように、コンタクトホール40内にポリシリコンより成る導体プラグ44が埋め込まれる。   Thus, as shown in FIG. 38B, the conductor plug 44 made of polysilicon is embedded in the contact hole 40.

こうして、本変形例による半導体装置が製造される。   Thus, the semiconductor device according to this modification is manufactured.

このように、被研磨膜20aは、層間絶縁膜28上に形成されたポリシリコン膜20aであってもよい。   As described above, the polishing target film 20 a may be a polysilicon film 20 a formed on the interlayer insulating film 28.

(変形例(その2))
次に、本実施形態による半導体装置の製造方法の変形例(その2)を図39を用いて説明する。図39は、本変形例による半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
(Modification (Part 2))
Next, a modification (No. 2) of the method for fabricating the semiconductor device according to the present embodiment will be explained with reference to FIG. FIG. 39 is a process cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the present modification.

まず、図39(a)に示すように、ゲート電極(図示せず)とソース/ドレイン領域27とを有するトランジスタが形成された半導体基板10上に、シリコン酸化膜より成る層間絶縁膜28を形成する。   First, as shown in FIG. 39A, an interlayer insulating film 28 made of a silicon oxide film is formed on a semiconductor substrate 10 on which a transistor having a gate electrode (not shown) and source / drain regions 27 is formed. To do.

次に、フォトリソグラフィ技術を用い、層間絶縁膜38にソース/ドレイン領域27に達するコンタクトホール40を形成する。コンタクトホール40は、導体プラグを埋め込むためのものである。   Next, contact holes 40 reaching the source / drain regions 27 are formed in the interlayer insulating film 38 by using a photolithography technique. The contact hole 40 is for embedding a conductor plug.

次に、全面に、TiN膜41を形成する。TiN膜41は、バリア膜として機能するものである。なお、ここでは、TiN膜41を形成したが、Ti膜とTiN膜とを順次積層してもよい。   Next, a TiN film 41 is formed on the entire surface. The TiN film 41 functions as a barrier film. Although the TiN film 41 is formed here, a Ti film and a TiN film may be sequentially stacked.

次に、タングステン膜43を形成する。タングステン膜43は、配線の材料となるものである。こうして、TiN膜41及びタングステン膜43より成る積層膜20bが形成される。   Next, a tungsten film 43 is formed. The tungsten film 43 is a wiring material. Thus, the laminated film 20b made of the TiN film 41 and the tungsten film 43 is formed.

次に、図34(a)及び図34(b)を用いて上述した半導体装置の製造方法と同様にして、積層膜より成る被研磨膜20bの表面を研磨する。これにより、コンタクトホール40内に積層膜より成る導体プラグ42aが埋め込まれる。   Next, in the same manner as the semiconductor device manufacturing method described above with reference to FIGS. 34A and 34B, the surface of the polishing target film 20b made of a laminated film is polished. As a result, the conductor plug 42 a made of a laminated film is embedded in the contact hole 40.

こうして、本変形例による半導体装置が製造される。   Thus, the semiconductor device according to this modification is manufactured.

このように、被研磨膜20bは、TiN膜41やタングステン膜43等より成る積層膜であってもよい。   Thus, the film to be polished 20b may be a laminated film made of the TiN film 41, the tungsten film 43, or the like.

(変形例(その3))
次に、本実施形態による半導体装置の製造方法の変形例(その3)を図40を用いて説明する。図40は、本変形例による半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
(Modification (Part 3))
Next, a modification (No. 3) of the method for fabricating the semiconductor device according to the present embodiment will be explained with reference to FIG. FIG. 40 is a process cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the present modification.

まず、図40(a)に示すように、トランジスタ(図示せず)等が形成された半導体基板10上に、シリコン酸化膜より成る層間絶縁膜28を形成する。   First, as shown in FIG. 40A, an interlayer insulating film 28 made of a silicon oxide film is formed on a semiconductor substrate 10 on which transistors (not shown) and the like are formed.

次に、フォトリソグラフィ技術を用い、層間絶縁膜28にトレンチ40aを形成する。トレンチ40aは、配線を埋め込むためのものである。   Next, a trench 40 a is formed in the interlayer insulating film 28 using a photolithography technique. The trench 40a is for embedding wiring.

次に、全面に、TiN膜41を形成する。TiN膜41は、上記と同様に、バリア膜として機能するものである。なお、ここでは、TiN膜41を形成したが、Ti膜とTiN膜とを順次積層してもよい。   Next, a TiN film 41 is formed on the entire surface. The TiN film 41 functions as a barrier film similarly to the above. Although the TiN film 41 is formed here, a Ti film and a TiN film may be sequentially stacked.

次に、Cu膜44を形成する。Cu膜44は、配線の材料となるものである。こうして、TiN膜41及びCu膜44より成る積層膜20cが形成される。   Next, a Cu film 44 is formed. The Cu film 44 serves as a wiring material. In this way, the laminated film 20c composed of the TiN film 41 and the Cu film 44 is formed.

次に、図40(b)を用いて上述した半導体装置の製造方法と同様にして、積層膜より成る被研磨膜20cの表面を研磨する。これにより、トレンチ40a内に積層膜より配線42bが埋め込まれる。   Next, in the same manner as the semiconductor device manufacturing method described above with reference to FIG. 40B, the surface of the polishing target film 20c made of a laminated film is polished. As a result, the wiring 42b is buried in the trench 40a from the laminated film.

こうして、本変形例による半導体装置が製造される。   Thus, the semiconductor device according to this modification is manufactured.

このように、被研磨膜20cは、TiN膜41やCu膜44等から成る積層膜であってもよい。   Thus, the film to be polished 20c may be a laminated film made of the TiN film 41, the Cu film 44, or the like.

[第4実施形態]
メイン研磨を行った後、単に仕上げ研磨を行った場合には、素子領域の上方に被研磨膜が残ってしまう場合があり得る。
[Fourth Embodiment]
If the final polishing is simply performed after the main polishing, the polishing target film may remain above the element region.

図54乃至図56は、素子領域の上方に被研磨膜が残ってしまうメカニズムを示す工程断面図である。   54 to 56 are process cross-sectional views showing the mechanism by which the film to be polished remains above the element region.

図54(a)に示すように、半導体基板210には、幅が比較的広いトレンチ218bと幅が比較的狭いトレンチ218cとが混在している。トレンチ218b、218cが形成された半導体基板210上には、シリコン酸化膜より成る被研磨膜220が形成されている。トレンチ218b、218cが形成された半導体基板210上に被研磨膜220が形成されているため、被研磨膜220の表面には凹凸219が形成されている。幅が比較的広いトレンチ218bの上方においては、被研磨膜220の表面に凹部219aが存在している。一方、素子領域222の上方においては、被研磨膜220の表面に凸部219bが存在している。また、幅が比較的狭いトレンチ218cの上方においても、被研磨膜220の表面に凸部219bが存在している。   As shown in FIG. 54A, the semiconductor substrate 210 includes a relatively wide trench 218b and a relatively narrow trench 218c. A polished film 220 made of a silicon oxide film is formed on the semiconductor substrate 210 in which the trenches 218b and 218c are formed. Since the film to be polished 220 is formed on the semiconductor substrate 210 in which the trenches 218b and 218c are formed, the unevenness 219 is formed on the surface of the film to be polished 220. A recess 219a is present on the surface of the polishing target film 220 above the relatively wide trench 218b. On the other hand, above the element region 222, a convex portion 219 b exists on the surface of the film to be polished 220. Further, even above the relatively narrow trench 218c, the convex portion 219b is present on the surface of the polishing target film 220.

メイン研磨の際には、研磨砥粒(図示せず)と界面活性剤より成る添加剤224とを含む研磨剤が、研磨パッド104上に供給される。添加剤224は、被研磨膜220の表面に付着する。研磨が開始されると、凸部219b上の添加剤224は大きな圧力が加わることにより除去され、凹部219a上に添加剤224が選択的に残留する(図54(b)参照)。   In the main polishing, an abrasive containing abrasive grains (not shown) and an additive 224 made of a surfactant is supplied onto the polishing pad 104. The additive 224 adheres to the surface of the polishing target film 220. When polishing is started, the additive 224 on the convex portion 219b is removed by applying a large pressure, and the additive 224 selectively remains on the concave portion 219a (see FIG. 54B).

被研磨膜220の表面が平坦化されると、メイン研磨は終了となる。凹部219aが存在していた領域217aにおいては、メイン研磨が終了した時点においても、添加剤224が多く付着している。一方、凸部219bが存在していた領域217bにおいては、添加剤はあまり多く付着していない。即ち、幅が比較的広いトレンチ218bの上方においては、被研磨膜220の表面に添加剤224が多く付着している一方、素子領域222の上方や幅が比較的狭いトレンチ218cの上方においては、被研磨膜220の表面に添加剤224はあまり付着していない(図55(a)参照)。   When the surface of the film to be polished 220 is planarized, the main polishing is finished. In the region 217a where the concave portion 219a was present, a large amount of the additive 224 is adhered even when the main polishing is completed. On the other hand, in the area | region 217b where the convex part 219b existed, not much additive was adhering. That is, a large amount of additive 224 adheres to the surface of the film to be polished 220 above the relatively wide trench 218b, while above the element region 222 and above the relatively narrow trench 218c, The additive 224 is not so much adhered to the surface of the film to be polished 220 (see FIG. 55A).

仕上げ研磨の際には、研磨剤と純水とが、研磨パッド104上に供給される。凹部219aが存在していた領域217aにおいては、被研磨膜220の表面に添加剤224が多く付着しているため、添加剤224が純水により十分に除去しきれないまま、仕上げ研磨が行われる。一方、凸部219bが存在していた領域217bにおいては、被研磨膜220の表面に添加剤224が少ししか付着していないため、添加剤224が純水により十分に除去された状態で、仕上げ研磨が行われる(図55(b)参照)。   In the final polishing, an abrasive and pure water are supplied onto the polishing pad 104. In the region 217a where the concave portion 219a was present, since a large amount of the additive 224 is adhered to the surface of the film to be polished 220, final polishing is performed without the additive 224 being sufficiently removed by pure water. . On the other hand, in the region 217b where the convex portions 219b existed, the additive 224 is only slightly attached to the surface of the film to be polished 220, so that the additive 224 is sufficiently removed with pure water. Polishing is performed (see FIG. 55B).

凸部219bが存在していた領域217bにおいては、被研磨膜220の表面から添加剤224が十分に除去された状態で仕上げ研磨が行われるため、被研磨膜220に対する研磨が確実に行われる。一方、凹部219aが存在していた領域217aにおいては、被研磨膜220の表面から添加剤224が十分に除去しきれない状態で仕上げ研磨が行われるため、被研磨膜22に対する研磨が十分に行われない。このため、凹部219aが存在していた領域217aの近傍においては、素子領域222の上方に被研磨膜220が残ってしまうこととなる(図56参照)。 In the region 217b where the protrusions 219b existed, the final polishing is performed in a state where the additive 224 is sufficiently removed from the surface of the polishing target film 220, so that the polishing of the polishing target film 220 is reliably performed. On the other hand, in the region 217a in which recesses 219a was present, because the final polishing is performed in a state where the additive 224 from the surface of the polished film 220 is not completely removed sufficiently, sufficient polishing for the film to be polished 22 0 Not done. Therefore, the polishing target film 220 remains above the element region 222 in the vicinity of the region 217a where the recess 219a existed (see FIG. 56).

本願発明者は鋭意検討した結果、メイン研磨を行った後、仕上げ研磨を行う前に、被研磨膜の表面に付着している添加剤を純水を用いて除去することに想到した。   As a result of intensive studies, the present inventor has come up with the idea of removing the additive adhering to the surface of the film to be polished using pure water after performing main polishing and before performing final polishing.

仕上げ研磨を行う前に、被研磨膜の表面に付着している添加剤を除去すれば、被研磨膜の表面に添加剤が付着している状態で被研磨膜に対する仕上げ研磨を行うことを防止することが可能となる。このため、凹部が存在していた領域においても、被研磨膜に対する研磨を確実に行うことが可能となる。   If the additive adhering to the surface of the film to be polished is removed before performing the final polishing, it is possible to prevent the film to be polished from being polished with the additive adhering to the surface of the film to be polished. It becomes possible to do. For this reason, it is possible to reliably polish the film to be polished even in the region where the concave portion was present.

本発明の第4実施形態による半導体装置の製造方法を図41乃至図45を用いて説明する。図41は、本実施形態で用いられる研磨装置を示す側面図である。図42乃至図44は、本実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。図1乃至図40に示す第1乃至第3実施形態による半導体装置の製造方法と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。   A method of manufacturing a semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 41 is a side view showing a polishing apparatus used in the present embodiment. 42 to 44 are process cross-sectional views illustrating the method for fabricating the semiconductor device according to the present embodiment. The same components as those of the semiconductor device manufacturing method according to the first to third embodiments shown in FIGS. 1 to 40 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted or simplified.

まず、本実施形態で用いられる研磨装置について図41を用いて説明する。   First, the polishing apparatus used in this embodiment will be described with reference to FIG.

本実施形態で用いられる研磨装置は、基本的な構成は、図1乃至図4を用いて上述した研磨装置と同様である。   The polishing apparatus used in the present embodiment has the same basic configuration as the polishing apparatus described above with reference to FIGS.

本実施形態による研磨装置は、ノズル124a、124bの他に、純水を高圧で噴射するためのノズル124cが更に設けられている点が、図1乃至図4を用いて上述した研磨装置と異なっている。純水を高圧で噴射するのは、研磨パッド104上に純水を短時間で大量に供給し、被研磨膜20の表面に付着した添加剤24(図42(b)参照)を短時間かつ確実に除去するためである。   The polishing apparatus according to the present embodiment differs from the polishing apparatus described above with reference to FIGS. 1 to 4 in that a nozzle 124c for injecting pure water at a high pressure is further provided in addition to the nozzles 124a and 124b. ing. Pure water is sprayed at a high pressure because a large amount of pure water is supplied onto the polishing pad 104 in a short time, and the additive 24 (see FIG. 42 (b)) adhering to the surface of the film to be polished 20 is removed in a short time. This is for sure removal.

こうして、本実施形態で用いられる研磨装置が構成されている。このような研磨装置としては、例えば、アプライド・マテリアルズ社製の化学機械研磨装置(型番:Mirra3400)を挙げることができる。   Thus, the polishing apparatus used in this embodiment is configured. An example of such a polishing apparatus is a chemical mechanical polishing apparatus (model number: Mirra 3400) manufactured by Applied Materials.

次に、本実施形態による半導体装置の製造方法について図42乃至図45を用いて説明する。   Next, the method for fabricating the semiconductor device according to the present embodiment will be explained with reference to FIGS.

まず、図42(a)に示すように、第1実施形態による半導体装置の製造方法と同様に、半導体基板10を用意する。   First, as shown in FIG. 42A, a semiconductor substrate 10 is prepared in the same manner as the semiconductor device manufacturing method according to the first embodiment.

次に、第1実施形態による半導体装置の製造方法と同様に、半導体基板10上の全面に、例えば熱酸化法により、シリコン酸化膜12を形成する。   Next, similarly to the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment, a silicon oxide film 12 is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 10 by, eg, thermal oxidation.

次に、第1実施形態による半導体装置の製造方法と同様に、全面に、例えばCVD法により、シリコン窒化膜14を形成する。シリコン窒化膜14は、被研磨膜であるシリコン酸化膜12を研磨する際に、ストッパ膜として機能するものである。   Next, as in the semiconductor device manufacturing method according to the first embodiment, a silicon nitride film 14 is formed on the entire surface by, eg, CVD. The silicon nitride film 14 functions as a stopper film when the silicon oxide film 12 that is a film to be polished is polished.

次に、第1実施形態による半導体装置の製造方法と同様に、フォトリソグラフィ技術を用い、シリコン窒化膜14及びシリコン酸化膜12に半導体基板10に達する開口部16を形成する。   Next, as in the semiconductor device manufacturing method according to the first embodiment, the opening 16 reaching the semiconductor substrate 10 is formed in the silicon nitride film 14 and the silicon oxide film 12 using the photolithography technique.

次に、第1実施形態による半導体装置の製造方法と同様に、開口部16が形成されたシリコン窒化膜14をマスクとして、半導体基板10を異方性エッチングする。こうして、半導体基板10に、幅が比較的広いトレンチ(溝)18cと、幅が比較的狭いトレンチ18dとが形成される。   Next, as in the semiconductor device manufacturing method according to the first embodiment, the semiconductor substrate 10 is anisotropically etched using the silicon nitride film 14 having the openings 16 as a mask. Thus, a trench (groove) 18c having a relatively wide width and a trench 18d having a relatively narrow width are formed in the semiconductor substrate 10.

に、第1実施形態による半導体装置の製造方法と同様に、全面に、例えば高密度プラズマCVD法により、シリコン酸化膜20を形成する。こうして、トレンチ18c、18d内にシリコン酸化膜20が埋め込まれる。トレンチ18c、18dが形成された半導体基板10上に被研磨膜20が形成されているため、被研磨膜20の表面には凹凸19が形成される。幅が比較的広いトレンチ18cの上方においては、被研磨膜20の表面に凹部19aが形成される。一方、素子領域22の上方においては、被研磨膜20の表面に凸部19bが形成される。また、幅が比較的狭いトレンチ18dの上方においても、被研磨膜20の表面に凸部19bが形成される。 The next, as in the method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment, the entire surface by, e.g., high-density plasma CVD method to form a silicon oxide film 20. Thus, the silicon oxide film 20 is embedded in the trenches 18c and 18d. Since the film to be polished 20 is formed on the semiconductor substrate 10 in which the trenches 18 c and 18 d are formed, the unevenness 19 is formed on the surface of the film to be polished 20. A recess 19 a is formed on the surface of the polishing target film 20 above the relatively wide trench 18 c. On the other hand, a convex portion 19 b is formed on the surface of the polishing target film 20 above the element region 22. In addition, a convex portion 19b is formed on the surface of the polishing target film 20 even above the trench 18d having a relatively small width.

次に、第1実施形態による半導体装置の製造方法と同様に、半導体基板10を、研磨ヘッド112a(図41参照)により支持する。この際、被研磨膜であるシリコン酸化膜20が下面側に位置するようにする。   Next, as in the semiconductor device manufacturing method according to the first embodiment, the semiconductor substrate 10 is supported by the polishing head 112a (see FIG. 41). At this time, the silicon oxide film 20 as the film to be polished is positioned on the lower surface side.

次に、第1実施形態による半導体装置の製造方法と同様に、カルーセル110(図1参照)を反時計回りに90度程度回転させる。これにより、半導体基板10を支持する研磨ヘッド112aが、上面に研磨パッド104が設けられた研磨テーブル102a上に位置することとなる。   Next, as in the semiconductor device manufacturing method according to the first embodiment, the carousel 110 (see FIG. 1) is rotated about 90 degrees counterclockwise. As a result, the polishing head 112a that supports the semiconductor substrate 10 is positioned on the polishing table 102a provided with the polishing pad 104 on the upper surface.

次に、CMP法により、半導体基板10に形成された被研磨膜20に対してメイン研磨を行う。メイン研磨は、以下のようにして行う。即ち、研磨ヘッド112aにより半導体基板10を回転させながら、研磨ヘッド112aを降下させ、被研磨膜20の表面を研磨パッド104の表面に押し付ける。この際、研磨テーブル102aを回転させるとともに、ノズル124aを介して研磨パッド104上に研磨剤を供給する。   Next, main polishing is performed on the polishing target film 20 formed on the semiconductor substrate 10 by CMP. The main polishing is performed as follows. That is, the polishing head 112 a is lowered while rotating the semiconductor substrate 10 by the polishing head 112 a, and the surface of the polishing target film 20 is pressed against the surface of the polishing pad 104. At this time, the polishing table 102a is rotated and an abrasive is supplied onto the polishing pad 104 through the nozzle 124a.

メイン研磨の際における研磨条件は、以下の通りとする。   The polishing conditions in the main polishing are as follows.

研磨ヘッド112aを研磨パッド104に押し付ける圧力、即ち、研磨圧力は、例えば100〜500g重/cmとする。ここでは、研磨圧力を例えば280g重/cmとする。 The pressure for pressing the polishing head 112a against the polishing pad 104, that is, the polishing pressure is, for example, 100 to 500 g weight / cm 2 . Here, the polishing pressure is, for example, 280 gf / cm 2 .

研磨ヘッド112aの回転数は、例えば70〜150回転/分とする。ここでは、例えば122回転/分とする。   The number of rotations of the polishing head 112a is, for example, 70 to 150 rotations / minute. Here, for example, it is 122 rpm.

研磨テーブル112aの回転数は、例えば70〜150回転/分とする。ここでは、例えば120回転/分とする。   The number of rotations of the polishing table 112a is, for example, 70 to 150 rotations / minute. Here, for example, 120 rpm.

研磨剤126の供給量は、例えば0.1〜0.3リットル/分の範囲とする。ここでは、例えば0.135リットル/分とする。研磨剤としては、第1実施形態と同様に、研磨砥粒と界面活性剤より成る添加剤とを含む研磨剤を用いる。   The supply amount of the abrasive 126 is, for example, in the range of 0.1 to 0.3 liter / min. Here, for example, 0.135 liter / min. As the abrasive, as in the first embodiment, an abrasive containing abrasive grains and an additive composed of a surfactant is used.

図45は、研磨剤の供給量及び純水の供給量を示すグラフである。横軸は時間を示しており、縦軸は研磨剤又は純水の供給量を示している。図45中において、点線は研磨剤の供給量を示しており、実線は純水の供給量を示している。   FIG. 45 is a graph showing the supply amount of abrasive and the supply amount of pure water. The horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates the supply amount of the abrasive or pure water. In FIG. 45, the dotted line indicates the supply amount of the abrasive, and the solid line indicates the supply amount of pure water.

メイン研磨の際には、研磨砥粒(図示せず)と界面活性剤より成る添加剤24とを含む研磨剤が、研磨パッド104上に供給される。添加剤24は、被研磨膜20の表面に付着する。研磨が開始されると、凸部19b上の添加剤24は大きな圧力が加わることにより除去され、凹部19a上に添加剤24が選択的に残留する(図42(b)参照)。   In the main polishing, an abrasive containing abrasive grains (not shown) and an additive 24 made of a surfactant is supplied onto the polishing pad 104. The additive 24 adheres to the surface of the polishing target film 20. When polishing is started, the additive 24 on the convex portion 19b is removed by applying a large pressure, and the additive 24 selectively remains on the concave portion 19a (see FIG. 42B).

メイン研磨の終点検出は、例えば、第1実施形態による半導体装置の製造方法と同様に、研磨テーブル102aの駆動電圧又は駆動電流の変化に基づいて行えばよい。こうして、被研磨膜20の表面が平坦化されたことが検出される。   The end point detection of the main polishing may be performed based on a change in the driving voltage or driving current of the polishing table 102a, for example, as in the semiconductor device manufacturing method according to the first embodiment. Thus, it is detected that the surface of the film to be polished 20 has been planarized.

こうして、被研磨膜であるシリコン酸化膜20の表面が平坦化され、メイン研磨が終了する。   Thus, the surface of the silicon oxide film 20 that is the film to be polished is planarized, and the main polishing is completed.

なお、メイン研磨を行う際の条件は、上記に限定されるものではなく、適宜設定すればよい。   The conditions for performing the main polishing are not limited to the above, and may be set as appropriate.

凹部19aが存在していた領域17aにおいては、メイン研磨が終了した時点においても、被研磨膜20の表面に添加剤24が多く付着している。一方、凸部19bが存在していた領域17bにおいては、被研磨膜20の表面に添加剤24があまり多く付着していない。即ち、幅が比較的広いトレンチ18cの上方においては、被研磨膜20の表面に添加剤24が多く付着している一方、素子領域22の上方や幅が比較的狭いトレンチ18dの上方においては、被研磨膜20の表面に添加剤24はあまり付着していない(図43(a)参照)。   In the region 17a where the recess 19a was present, a large amount of the additive 24 is adhered to the surface of the polishing target film 20 even when the main polishing is completed. On the other hand, in the region 17b where the convex portions 19b existed, the additive 24 is not so much adhered to the surface of the film to be polished 20. That is, a large amount of the additive 24 adheres to the surface of the film to be polished 20 above the relatively wide trench 18c, while above the element region 22 and above the relatively narrow trench 18d, The additive 24 does not adhere so much to the surface of the film to be polished 20 (see FIG. 43A).

なお、第1実施形態による半導体装置の製造方法と同様に、研磨パッド104の目立てを、メイン研磨を行う前に行ってもよいし、メイン研磨中に行ってもよい。   As in the semiconductor device manufacturing method according to the first embodiment, the polishing pad 104 may be sharpened before the main polishing or during the main polishing.

研磨パッド104の目立てを行う際の条件は、例えば以下の通りとする。   The conditions for sharpening the polishing pad 104 are, for example, as follows.

ダイヤモンドディスク116が研磨パッド104aに加える荷重は、例えば1300〜4600g重とする。ダイヤモンドディスク116の回転数は、例えば70〜120回転/分とする。   The load that the diamond disk 116 applies to the polishing pad 104a is, for example, 1300 to 4600 g weight. The number of revolutions of the diamond disk 116 is, for example, 70 to 120 revolutions / minute.

次に、被研磨膜220の表面に付着している添加剤24を純水を用いて除去する(図43(b)参照)。添加剤24の除去は、以下のようにして行う。即ち、ノズル124cを介して、研磨パッド104上に純水を高圧で噴射するとともに、研磨ヘッド112aを回転させながら、被研磨膜20の表面を研磨パッド104に押し付ける。この際、研磨テーブル102についても回転させる。 Next, the additive 24 adhering to the surface of the polishing target film 220 is removed using pure water (see FIG. 43B). The removal of the additive 24 is performed as follows. That is, pure water is sprayed onto the polishing pad 104 at a high pressure via the nozzle 124c, and the surface of the film to be polished 20 is pressed against the polishing pad 104 while rotating the polishing head 112a. At this time, also rotated about the polishing table 10 2.

添加剤24を除去する際の条件は、例えば以下のように設定する。   The conditions for removing the additive 24 are set as follows, for example.

純水の供給量は、例えば0.2〜10リットル/分の範囲とする。ここでは、例えば3リットル/分とする。   The supply amount of pure water is, for example, in the range of 0.2 to 10 liters / minute. Here, for example, it is 3 liters / minute.

なお、ここでは、添加剤24を純水により除去する際に、研磨パッド104上に純水のみを供給する場合を例に説明したが(図45参照)、添加剤24を除去する際に、純水のみならず研磨剤が供給されていてもよい。但し、研磨剤の供給量に対する純水の供給量が十分に多くない場合には、被研磨膜の表面に付着した添加剤24を純水により除去することが困難である。従って、研磨剤の供給量に対して純水の供給量が十分に多いことが必要である。例えば、研磨剤の供給量に対する純水の供給量を、5倍以上に設定することが望ましい。更に望ましくは、研磨剤の供給量に対する純水の供給量を、7倍以上に設定することが望ましい。 Here, the case where only pure water is supplied onto the polishing pad 104 when the additive 24 is removed with pure water has been described as an example (see FIG. 45), but when the additive 24 is removed, An abrasive may be supplied as well as pure water. However, when the supply amount of pure water is not sufficiently large relative to the supply amount of the polishing agent, it is difficult to remove the additive 24 adhering to the surface of the film to be polished with pure water. Therefore, it is necessary that the supply amount of pure water is sufficiently larger than the supply amount of the abrasive. For example, it is desirable to set the supply amount of pure water to 5 times or more with respect to the supply amount of the abrasive. More preferably, the supply amount of pure water with respect to the supply amount of the abrasive is preferably set to 7 times or more.

純水を噴射する圧力は、例えば70〜7000g重/cmの範囲とする。ここでは、例えば1750g重/cmとする。 The pressure which injects pure water shall be the range of 70-7000 g weight / cm < 2 >, for example. Here, for example, it is 1750 g weight / cm 2 .

なお、純水を噴射する際の圧力は、上記に限定されるものではない。例えば、純水に圧力を加えることなく、研磨パッド104上に純水を供給するようにしてもよい。   In addition, the pressure at the time of injecting pure water is not limited to the above. For example, pure water may be supplied onto the polishing pad 104 without applying pressure to the pure water.

添加剤24の除去を行う時間は、例えば1〜10秒程度とする。ここでは、例えば4秒とする。   The time for removing the additive 24 is, for example, about 1 to 10 seconds. Here, for example, 4 seconds is set.

研磨圧力は、例えば100〜500重/cmの範囲とする。ここでは、研磨圧力を例えば210g重/cmとする。 Polishing pressure is in the range of for example 100 to 500 fold / cm 2. Here, the polishing pressure is, for example, 210 g weight / cm 2 .

研磨ヘッド112aの回転数は、例えば70〜150回転/分の範囲とする。ここでは、研磨ヘッドの回転数を、例えば122回転/分とする。   The number of rotations of the polishing head 112a is, for example, in the range of 70 to 150 rotations / minute. Here, the number of revolutions of the polishing head is, for example, 122 revolutions / minute.

研磨テーブル102aの回転数は、例えば70〜150回転/分の範囲とする。ここでは、研磨テーブルの回転数を、例えば120回転/分とする。   The number of rotations of the polishing table 102a is, for example, in the range of 70 to 150 rotations / minute. Here, the rotation speed of the polishing table is, for example, 120 rotations / minute.

なお、添加剤24を除去する際の条件は、上記に限定されるものではなく、適宜設定すればよい。   The conditions for removing the additive 24 are not limited to the above, and may be set as appropriate.

こうして、被研磨膜20の表面に付着していた界面活性剤より成る添加剤24が、純水により除去される。   In this way, the additive 24 made of a surfactant attached to the surface of the film to be polished 20 is removed with pure water.

次に、仕上げ研磨を行う。仕上げ研磨は、以下のようにして行う。即ち、ノズル124aを介して、研磨パッド104上に研磨剤を供給するとともに、ノズル124bを介して、純水を研磨パッド104上に供給する。そして、研磨ヘッド112aを回転させながら、被研磨膜20を研磨パッド104表面に押し付ける。この際、研磨テーブル102bについても回転させる。   Next, finish polishing is performed. Final polishing is performed as follows. That is, the abrasive is supplied onto the polishing pad 104 through the nozzle 124a, and pure water is supplied onto the polishing pad 104 through the nozzle 124b. Then, the polishing target film 20 is pressed against the surface of the polishing pad 104 while rotating the polishing head 112a. At this time, the polishing table 102b is also rotated.

仕上げ研磨を行う際の条件は、例えば以下のように設定する。   The conditions for performing the final polishing are set as follows, for example.

研磨圧力は、例えば100〜500g重/cmの範囲とする。ここでは、研磨圧力を例えば210g重/cmとする。 The polishing pressure is, for example, in the range of 100 to 500 g weight / cm 2 . Here, the polishing pressure is, for example, 210 g weight / cm 2 .

研磨パッド104上に供給する研磨剤の供給量は、例えば0.05〜0.3リットル/分の範囲とする。ここでは、例えば0.1リットル/分とする。   The supply amount of the polishing agent supplied onto the polishing pad 104 is, for example, in the range of 0.05 to 0.3 liter / min. Here, for example, it is set to 0.1 liter / min.

研磨パッド104上に供給する純水の供給量は、例えば0.05〜0.3リットル/分の範囲とする。ここでは、例えば0.25リットル/分とする。   The supply amount of pure water supplied onto the polishing pad 104 is, for example, in the range of 0.05 to 0.3 liter / min. Here, for example, 0.25 liter / min.

研磨ヘッド112aの回転数は、例えば70〜150回転/分の範囲とする。ここでは、研磨ヘッドの回転数を、例えば122回転/分とする。   The number of rotations of the polishing head 112a is, for example, in the range of 70 to 150 rotations / minute. Here, the number of revolutions of the polishing head is, for example, 122 revolutions / minute.

研磨テーブル102aの回転数は、例えば70〜150回転/分の範囲とする。ここでは、研磨テーブルの回転数を、例えば120回転/分とする。   The number of rotations of the polishing table 102a is, for example, in the range of 70 to 150 rotations / minute. Here, the rotation speed of the polishing table is, for example, 120 rotations / minute.

仕上げ研磨の時間は、例えば30秒程度とする。   The time for final polishing is, for example, about 30 seconds.

なお、仕上げ研磨の終点検出を、例えば第2実施形態による半導体装置の製造方法と同様に、研磨テーブル102の駆動電圧又は駆動電流の変化に基づいて行うようにしてもよい。   Note that the end point detection of the finish polishing may be performed based on a change in the driving voltage or driving current of the polishing table 102, for example, in the same manner as the semiconductor device manufacturing method according to the second embodiment.

また、仕上げ研磨を行う際の条件は、上記に限定されるものではなく、適宜設定すればよい。   Further, the conditions for performing the finish polishing are not limited to the above, and may be set as appropriate.

こうして、シリコン窒化膜14上のシリコン酸化膜20が除去され、仕上げ研磨が終了する(図44(a)参照)。   Thus, the silicon oxide film 20 on the silicon nitride film 14 is removed, and the finish polishing is finished (see FIG. 44A).

この後、図44(b)に示すように、シリコン窒化膜14及びシリコン酸化膜12をエッチング除去する。トレンチ18内に埋め込まれたシリコン酸化膜20より成る素子分離領域21により、素子領域22が画定される。   Thereafter, as shown in FIG. 44B, the silicon nitride film 14 and the silicon oxide film 12 are removed by etching. An element region 22 is defined by an element isolation region 21 made of a silicon oxide film 20 embedded in the trench 18.

この後、素子領域22内に、トランジスタ等(図示せず)を形成する。   Thereafter, a transistor or the like (not shown) is formed in the element region 22.

こうして、本実施形態による半導体装置が製造される。   Thus, the semiconductor device according to the present embodiment is manufactured.

本実施形態による半導体装置の製造方法は、上述したように、メイン研磨を行った後、仕上げ研磨を行う前に、被研磨膜20の表面に付着している添加剤24を純水を用いて除去することに主な特徴がある。   As described above, the method for manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment uses pure water to add the additive 24 adhering to the surface of the film to be polished 20 after performing main polishing and before performing final polishing. The main feature is to remove.

本実施形態によれば、仕上げ研磨を行う前に、被研磨膜20の表面に付着している添加剤24を除去するため、被研磨膜20の表面に添加剤24が付着している状態で仕上げ研磨が行われるのを防止することができる。このため、本実施形態によれば、素子領域22の上方に被研磨膜20が残ってしまうのを確実に防止することができ、ひいては、素子領域22上のシリコン窒化膜14及びシリコン酸化膜12を確実に除去することができる。   According to the present embodiment, the additive 24 attached to the surface of the film to be polished 20 is removed before the finish polishing, so that the additive 24 is attached to the surface of the film to be polished 20. It is possible to prevent the finish polishing from being performed. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to reliably prevent the polishing target film 20 from remaining above the element region 22, and as a result, the silicon nitride film 14 and the silicon oxide film 12 on the element region 22. Can be reliably removed.

[変形実施形態]
本発明は上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
[Modified Embodiment]
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made.

例えば、上記実施形態では、被研磨膜20がシリコン酸化膜であり、ストッパ膜14がシリコン窒化膜である場合を例に説明したが、被研磨膜20、ストッパ膜14の材料はこれらに限定されるものではない。研磨速度が互いに異なる材料であれば、被研磨膜20とストッパ膜14の材料として適宜用いることができる。例えば、被研磨膜20がシリコン酸化膜であり、ストッパ膜14がシリコン膜であってもよい。   For example, in the above embodiment, the case where the polishing target film 20 is a silicon oxide film and the stopper film 14 is a silicon nitride film has been described as an example. However, the materials of the polishing target film 20 and the stopper film 14 are limited to these. It is not something. Any material having a different polishing rate can be appropriately used as the material of the polishing target film 20 and the stopper film 14. For example, the polishing target film 20 may be a silicon oxide film, and the stopper film 14 may be a silicon film.

また、上記実施形態では、トレンチ18を形成した後、トレンチ18内を埋め込むようにシリコン酸化膜20を形成したが、トレンチ18を形成した後、図41に示すように、被研磨膜となるシリコン酸化膜20を形成する前に、トレンチ18の内壁にシリコン酸化膜46とシリコン窒化膜48とを順次形成してもよい。図46は、変形実施形態による半導体装置の製造方法を示す平面図及び断面図である。図46(a)は平面図であり、図46(b)は図46(a)のA−A′線断面図である。   In the above embodiment, after forming the trench 18, the silicon oxide film 20 is formed so as to fill the trench 18. However, after forming the trench 18, as shown in FIG. Before the oxide film 20 is formed, a silicon oxide film 46 and a silicon nitride film 48 may be sequentially formed on the inner wall of the trench 18. 46A and 46B are a plan view and a cross-sectional view showing a method for manufacturing a semiconductor device according to a modified embodiment. 46 (a) is a plan view, and FIG. 46 (b) is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 46 (a).

また、上記実施形態では、研磨剤に含まれる研磨砥粒が酸化セリウムである場合を例に説明したが、研磨剤に含まれる研磨砥粒は酸化セリウムに限定されるものではない。他のあらゆる研磨砥粒を用いることが可能である。例えば、研磨砥粒として酸化シリコン(シリカ)を用いてもよい。   Moreover, although the said embodiment demonstrated to the example the case where the abrasive grain contained in an abrasive | polishing agent is a cerium oxide, the abrasive grain contained in an abrasive | polishing agent is not limited to a cerium oxide. Any other abrasive grain can be used. For example, silicon oxide (silica) may be used as the abrasive grains.

また、第3実施形態では、検査用パターン38a、38bをスクライブライン上に形成したが、検査用パターンを形成する領域はスクライブライン上に限定されるものではなく、例えばチップ領域内に形成してもよい。   In the third embodiment, the inspection patterns 38a and 38b are formed on the scribe line. However, the region for forming the inspection pattern is not limited to the scribe line. For example, it is formed in the chip region. Also good.

(付記1)
研磨砥粒と界面活性剤より成る添加剤とを含む研磨剤を研磨パッド上に供給しながら、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研磨し、前記被研磨膜の表面を平坦化する工程と、
前記被研磨膜の表面が平坦化された後、前記研磨剤と水とを研磨パッド上に供給しながら、前記被研磨膜の表面を前記研磨パッドを用いて更に研磨する工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
(Appendix 1)
The surface of the film to be polished formed on the semiconductor substrate is polished using the polishing pad while supplying the polishing agent containing the abrasive grains and the additive comprising the surfactant onto the polishing pad. Flattening the surface of the film;
And further polishing the surface of the film to be polished with the polishing pad while supplying the abrasive and water onto the polishing pad after the surface of the film to be polished has been planarized. A method of manufacturing a semiconductor device.

(付記2)
付記1記載の半導体装置の製造方法において、
前記被研磨膜の表面を更に研磨する際には、前記研磨剤を供給する位置より外側の位置に前記水を供給する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(Appendix 2)
In the method for manufacturing a semiconductor device according to attachment 1,
When the surface of the film to be polished is further polished, the water is supplied to a position outside the position where the polishing agent is supplied.

(付記3)
付記1又は2記載の半導体装置の製造方法において、
前記被研磨膜の表面を更に研磨する工程では、前記研磨剤の供給量に対する前記水の供給量の比を2以上に設定する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(Appendix 3)
In the method for manufacturing a semiconductor device according to attachment 1 or 2,
In the step of further polishing the surface of the film to be polished, a ratio of the supply amount of the water to the supply amount of the polishing agent is set to 2 or more.

(付記4)
研磨砥粒と界面活性剤より成る添加剤とを含む研磨剤を研磨パッド上に供給しながら、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研磨し、前記被研磨膜の表面を平坦化する工程と、
前記被研磨膜の表面が平坦化された後、研磨パッド上に少なくとも水を供給しながら、前記被研磨膜の表面を前記研磨パッドを用いて更に研磨する工程とを有し、
前記被研磨膜の表面を更に研磨する工程では、研磨テーブル又は研磨ヘッドの、駆動電流又は駆動電圧が、減少から増加に転じて更に減少し始めたことに基づいて、研磨の終点を検出する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(Appendix 4)
The surface of the film to be polished formed on the semiconductor substrate is polished using the polishing pad while supplying the polishing agent containing the abrasive grains and the additive comprising the surfactant onto the polishing pad. Flattening the surface of the film;
And further polishing the surface of the film to be polished using the polishing pad while supplying at least water on the polishing pad after the surface of the film to be polished has been planarized,
Wherein in the step of further polishing the surface of a film to be polished is, the Migaku Ken table or Migaku Ken head, drive current or drive voltage, based on further began to decrease in turn from decreasing to increasing, the end point of polishing A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: detecting the semiconductor device.

(付記5)
付記4記載の半導体装置の製造方法において、
前記被研磨膜の表面を更に研磨する工程では、前記被研磨膜を平坦化する工程における研磨圧力より低い研磨圧力で、前記被研磨膜の表面を研磨する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(Appendix 5)
In the method for manufacturing a semiconductor device according to attachment 4,
In the step of further polishing the surface of the film to be polished, the surface of the film to be polished is polished at a polishing pressure lower than the polishing pressure in the step of planarizing the film to be polished. .

(付記6)
付記5記載の半導体装置の製造方法において、
前記被研磨膜の表面を更に研磨する工程では、60〜300g重/cmの研磨圧力で、前記被研磨膜の表面を研磨する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(Appendix 6)
In the method for manufacturing a semiconductor device according to attachment 5,
In the step of further polishing the surface of the film to be polished, the surface of the film to be polished is polished with a polishing pressure of 60 to 300 g weight / cm 2 .

(付記7)
付記4乃至6のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記被研磨膜の表面を平坦化する工程は、第1の研磨圧力で前記被研磨膜の表面を研磨する第1の研磨工程と、前記第1の研磨圧力より低い第2の研磨圧力で前記被研磨膜の表面を研磨する第2の研磨工程とを含む
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(Appendix 7)
In the method for manufacturing a semiconductor device according to any one of appendices 4 to 6,
The step of planarizing the surface of the film to be polished includes a first polishing step of polishing the surface of the film to be polished with a first polishing pressure, and a second polishing pressure lower than the first polishing pressure. And a second polishing step of polishing the surface of the film to be polished. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:

(付記8)
付記7記載の半導体装置の製造方法において、
前記第1の研磨工程では、研磨テーブル又は前記研磨ヘッドの、駆動電流又は駆動電圧が減少し始めたことに基づいて、研磨の終点を検出する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(Appendix 8)
In the method for manufacturing a semiconductor device according to attachment 7,
In the first polishing step, a polishing end point is detected based on a decrease in driving current or driving voltage of the polishing table or the polishing head. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:

(付記9)
付記7又は8記載の半導体装置の製造方法において、
前記第2の研磨工程では、研磨テーブル又は前記研磨ヘッドの、駆動電流又は駆動電圧の増加が終了したことに基づいて、研磨の終点を検出する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(Appendix 9)
In the method for manufacturing a semiconductor device according to appendix 7 or 8,
In the second polishing step, the polishing end point is detected based on the end of the increase in driving current or driving voltage of the polishing table or the polishing head. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:

(付記10)
付記7乃至9のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記第1の研磨工程又は前記第2の研磨工程では、研磨の終点を検出した後、前記被研磨膜の表面を更に所定時間研磨する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(Appendix 10)
In the method for manufacturing a semiconductor device according to any one of appendices 7 to 9,
In the first polishing step or the second polishing step, after detecting an end point of polishing, the surface of the film to be polished is further polished for a predetermined time.

(付記11)
付記1乃至10のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記被研磨膜の表面を平坦化する工程の前に、前記半導体基板上に前記被研磨膜と異なる研磨特性を有する絶縁膜を形成する工程と;前記絶縁膜に開口部を形成する工程と;前記絶縁膜をマスクとして前記半導体基板をエッチングし、前記半導体基板に溝を形成する工程と;前記溝内及び前記絶縁膜上に前記被研磨膜を形成する工程とを更に有し、
前記被研磨膜の表面を更に研磨する工程では、前記絶縁膜をストッパとして前記被研磨膜の表面を研磨する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(Appendix 11)
In the method for manufacturing a semiconductor device according to any one of appendices 1 to 10,
Before the step of planarizing the surface of the film to be polished, a step of forming an insulating film having a polishing characteristic different from that of the film to be polished on the semiconductor substrate; and a step of forming an opening in the insulating film; Etching the semiconductor substrate using the insulating film as a mask to form a groove in the semiconductor substrate; and forming the polished film in the groove and on the insulating film,
In the step of further polishing the surface of the film to be polished, the surface of the film to be polished is polished using the insulating film as a stopper.

(付記12)
半導体基板又は絶縁膜に、第1の被検査溝と、前記第1の被検査溝より面積が大きい第2の被検査溝とを含む複数の溝を形成する工程と、
前記溝内を埋め込むように、被研磨膜を形成する工程と、
研磨剤を研磨パッド上に供給しながら、前記被研磨膜の表面を前記研磨パッドを用いて研磨し、前記被研磨膜の表面を平坦化する工程と、
前記被研磨膜の表面が平坦化された後、研磨パッド上に少なくとも水を供給しながら、前記被研磨膜の表面を前記研磨パッドを用いて更に研磨する工程と、
前記第1の被検査溝内に埋め込まれた前記被研磨膜の膜厚と前記第2の被検査溝内に埋め込まれた前記被研磨膜の膜厚との差が、予め定められた検査規格を満たすか否かを検査する工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
(Appendix 12)
Forming a plurality of grooves including a first inspected groove and a second inspected groove having a larger area than the first inspected groove in a semiconductor substrate or an insulating film;
Forming a film to be polished so as to fill the groove;
Polishing the surface of the film to be polished using the polishing pad while supplying an abrasive onto the polishing pad, and planarizing the surface of the film to be polished;
A step of further polishing the surface of the film to be polished with the polishing pad while supplying at least water onto the polishing pad after the surface of the film to be polished has been planarized;
The difference between the film thickness of the film to be polished embedded in the first groove to be inspected and the film thickness of the film to be polished embedded in the second groove to be inspected is a predetermined inspection standard. And a step of inspecting whether or not the condition is satisfied.

(付記13)
付記12記載の半導体装置の製造方法において、
前記研磨剤は、研磨砥粒と界面活性剤より成る添加剤とを含む
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(Appendix 13)
In the method for manufacturing a semiconductor device according to attachment 12,
The polishing agent includes polishing abrasive grains and an additive composed of a surfactant.

(付記14)
付記12又は13記載の半導体装置の製造方法において、
前記第1の被検査溝が形成されている領域の面積は、1000〜3600μmであり、
前記第2の被検査溝が形成されている領域の面積は、7000μm以上である
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(Appendix 14)
In the method for manufacturing a semiconductor device according to attachment 12 or 13,
The area of the region where the first inspected groove is formed is 1000 to 3600 μm 2 ,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein an area of the region where the second groove to be inspected is formed is 7000 μm 2 or more.

(付記15)
付記12乃至14のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記複数の溝を形成する工程では、スクライブライン上に前記第1の被検査溝及び前記第2の被検査溝を形成する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(Appendix 15)
In the method for manufacturing a semiconductor device according to any one of appendices 12 to 14,
In the step of forming the plurality of grooves, the first inspection target groove and the second inspection target groove are formed on a scribe line.

(付記16)
付記12乃至14のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記複数の溝を形成する工程では、チップ領域内に前記第1の被検査溝及び前記第2の被検査溝を形成する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(Appendix 16)
In the method for manufacturing a semiconductor device according to any one of appendices 12 to 14,
In the step of forming the plurality of grooves, the first inspected groove and the second inspected groove are formed in a chip region. A method of manufacturing a semiconductor device, wherein:

(付記17)
付記4乃至16のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記被研磨膜の表面を更に研磨する工程では、前記研磨パッド上に前記研磨剤をも供給しながら、前記被研磨膜の表面を研磨する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(Appendix 17)
In the method for manufacturing a semiconductor device according to any one of appendices 4 to 16,
In the step of further polishing the surface of the film to be polished, the surface of the film to be polished is polished while supplying the polishing agent onto the polishing pad.

(付記18)
研磨砥粒と界面活性剤より成る添加剤とを含む研磨剤を研磨パッド上に供給しながら、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研磨し、前記被研磨膜の表面を平坦化する工程と、
前記被研磨膜の表面が平坦化された後、水を前記研磨パッド上に供給しながら、前記被研磨膜の表面に付着している前記添加剤を除去する工程と、
前記研磨剤と水とを研磨パッド上に供給しながら、前記被研磨膜の表面を前記研磨パッドを用いて更に研磨する工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
(Appendix 18)
The surface of the film to be polished formed on the semiconductor substrate is polished using the polishing pad while supplying the polishing agent containing the abrasive grains and the additive comprising the surfactant onto the polishing pad. Flattening the surface of the film;
Removing the additive adhering to the surface of the polishing film while supplying water onto the polishing pad after the surface of the polishing film is planarized;
While feeding and water the polishing agent onto the polishing pad, a method of manufacturing a semiconductor device, wherein the a step of further polishing with a polishing pad to a surface of a film to be polished.

(付記19)
付記18記載の半導体装置の製造方法において、
前記添加剤を除去する工程では、前記研磨剤の供給量の5倍以上の水を前記研磨パッド上に供給しながら、前記被研磨膜の表面に付着している前記添加剤を除去する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(Appendix 19)
In the method for manufacturing a semiconductor device according to attachment 18,
In the step of removing the additive, the additive adhering to the surface of the film to be polished is removed while supplying water of 5 times or more the supply amount of the abrasive onto the polishing pad. A method of manufacturing a semiconductor device.

(付記20)
付記1乃至19のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記研磨砥粒は、酸化セリウム又は酸化シリコンより成り、
前記添加剤は、ポリアクリル酸アンモニウム塩より成る
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(Appendix 20)
In the method for manufacturing a semiconductor device according to any one of appendices 1 to 19,
The abrasive grains are made of cerium oxide or silicon oxide,
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the additive is made of polyacrylic acid ammonium salt.

10…半導体基板
12…シリコン酸化膜
14…シリコン窒化膜
16、16a、16b…開口部
17a…凹部が存在していた領域
17b…凸部が存在していた領域
18…トレンチ
18a…第1の検査用トレンチ
18b…第2の検査用トレンチ
18c…幅が比較的広いトレンチ
18d…幅が比較的狭いトレンチ
19a…凹部
19b…凸部
20…シリコン酸化膜、被研磨膜、埋め込み絶縁膜
20a…ポリシリコン膜、被研磨膜
20b…積層膜、被研磨膜
20c…積層膜、被研磨膜
21…素子分離領域
22…素子領域
24…添加剤
27…ソース/ドレイン領域
28…層間絶縁膜
30…積層膜
32…配線
34…チップ領域
36…スクライブライン
38a…第1の検査用パターン
38b…第2の検査用パターン
40…コンタクトホール
40a…トレンチ
41…TiN膜
42、42a…導体プラグ
42b…配線
43…タングステン膜
44…Cu膜
46…シリコン酸化膜
48…シリコン窒化膜
100…基台
102a〜102c…研磨テーブル
104…研磨パッド
108a〜108d…アーム
110…カルーセル
112a〜112d…研磨ヘッド
114a〜114c…目立て装置
116…ダイヤモンドディスク
118…台金
120…ダイヤモンド
122…ニッケルめっき層
124a、124b、124c…ノズル
210…半導体基板
212…シリコン酸化膜
214…シリコン窒化膜
216…開口部
217a…凹部が存在していた領域
217b…凸部が存在していた領域
218…トレンチ
218a…検査用トレンチ
218b…幅が比較的広いトレンチ
218c…幅が比較的狭いトレンチ
219a…凹部
219b…凸部
220…シリコン酸化膜
221…素子分離領域
222…素子領域
223…ディッシング
224…添加剤
226…研磨砥粒
228…研磨パッド
230…スクライブライン
232a、232b…検査用パターン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Semiconductor substrate 12 ... Silicon oxide film 14 ... Silicon nitride film 16, 16a, 16b ... Opening part 17a ... Area | region 17b where the recessed part existed ... Area 18 where the convex part existed ... Trench 18a ... 1st test | inspection Trench 18b ... Second inspection trench 18c ... Relatively wide trench 18d ... Relatively narrow trench 19a ... Recess 19b ... Convex 20 ... Silicon oxide film, polished film, buried insulating film 20a ... Polysilicon Film, film to be polished 20b ... laminated film, film to be polished 20c ... laminated film, film to be polished 21 ... element isolation region 22 ... element region 24 ... additive 27 ... source / drain region 28 ... interlayer insulating film 30 ... laminated film 32 ... wiring 34 ... chip region 36 ... scribe line 38a ... first inspection pattern 38b ... second inspection pattern 40 ... contact hole 40a ... trench 4 ... TiN films 42, 42a ... conductor plugs 42b ... wiring 43 ... tungsten film 44 ... Cu film 46 ... silicon oxide film 48 ... silicon nitride film 100 ... bases 102a-102c ... polishing table 104 ... polishing pads 108a-108d ... arm 110 ... Carousels 112a to 112d ... Polishing heads 114a to 114c ... Shaping device 116 ... Diamond disk 118 ... Base metal 120 ... Diamond 122 ... Nickel plating layers 124a, 124b, 124c ... Nozzle 210 ... Semiconductor substrate 212 ... Silicon oxide film 214 ... Silicon nitride Film 216... Opening 217 a. Region 217 b where the concave portion was present. Region 218 where the convex portion was present. Trench 218 a... Trench 218 b for inspection. Recess 2 9b ... protrusion 220 ... silicon oxide film 221 ... isolation region 222 ... device region 223 ... dishing 224 ... additive 226 ... abrasive grains 228 ... polishing pad 230 ... scribe lines 232a, 232b ... test pattern

Claims (4)

半導体基板又は絶縁膜に、第1の被検査溝と、前記第1の被検査溝より面積が大きい第2の被検査溝とを含む複数の溝を形成する工程と、
前記溝内を埋め込むように、被研磨膜を形成する工程と、
研磨剤を研磨パッド上に供給しながら、前記被研磨膜の表面を前記研磨パッドを用いて研磨する工程と
記第1の被検査溝内に埋め込まれた前記被研磨膜より成る第1の検査用パターンの膜厚と前記第2の被検査溝内に埋め込まれた前記被研磨膜より成る第2の検査用パターンの膜厚との差が、予め定められた検査規格を満たすか否かを検査する工程と
を有することを特徴とする半導体装置の検査方法。
Forming a plurality of grooves including a first inspected groove and a second inspected groove having a larger area than the first inspected groove in a semiconductor substrate or an insulating film;
Forming a film to be polished so as to fill the groove;
And while supplying a polishing agent onto the polishing pad, Ru Ken Migakusu with a polishing pad to a surface of the polished film process,
Before SL first of the first test pattern formed of the polished film buried in the inspection groove film thickness and the more consisting second second the polished film buried in the inspected groove And a step of inspecting whether or not the difference between the thickness of the pattern for inspection satisfies a predetermined inspection standard, and a method for inspecting a semiconductor device.
請求項1記載の半導体装置の検査方法において、The method for inspecting a semiconductor device according to claim 1,
前記第1の被検査溝の面積は、1000〜3600μmThe area of the first inspected groove is 1000 to 3600 μm. 2 であり、And
前記第2の被検査溝の面積は、10000μmThe area of the second groove to be inspected is 10000 μm 2 以上であるThat's it
ことを特徴とする半導体装置の検査方法。A method for inspecting a semiconductor device.
請求項1又は2記載の半導体装置の検査方法において、
前記複数の溝を形成する工程では、スクライブライン領域に前記第1の被検査溝及び前記第2の被検査溝を形成する
ことを特徴とする半導体装置の検査方法。
In the inspection method of the semiconductor device according to claim 1 or 2 ,
Wherein in the plurality of steps of forming a groove, a method of inspecting a semiconductor device, which comprises forming the first inspection groove and the second inspection grooves in the scribe line area.
請求項1又は2記載の半導体装置の検査方法において、
前記複数の溝を形成する工程では、チップ領域内に前記第1の被検査溝及び前記第2の被検査溝を形成する
ことを特徴とする半導体装置の検査方法。
In the inspection method of the semiconductor device according to claim 1 or 2 ,
Wherein in the plurality of steps of forming a groove, a method of inspecting a semiconductor device, which comprises forming the first inspection groove and the second inspection grooves in the chip area.
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