JPH04120719A - レジストの研磨方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［概要１ リソグラフィ技術においてウェハー表面に塗布したレジ
ストを平坦化するレジストの研磨方法に関し、 機械的な研磨方法よりも一層安定化させることを目的と
し、 ポジレジストを塗布して全面露光したウェハーを、アル
カリ溶液を含ませた研磨布に押圧して研磨するようにし
たことを特徴とする。

前記アルカリ溶液に０．０１〜５重量％のコロイダルシ
リカを懸濁させることを特徴とする。

［産業上の利用分野］ 本発明はりソグラフィ技術においてウェハー表面に塗布
したレジストを平坦化するレジストの研磨方法に関する
。

例えば、ＬＳＩなどの半導体デバイスにおいては、微細
パターンを高精度に形成しなければならないために、フ
ィールド絶縁膜を被着して作成したり、また、凹凸ある
表面に多層レジストを積層してパターンニングする方法
が採られており、本発明はそのようなプロセスに用いら
れるレジスト表面の研磨法に関している。

［従来の技術と発明が解決しようとする課題１従来、半
導体デバイスを製造する際、ウエハ−プロセス初期にＬ
ＯＣＯ３法によってフィールド絶縁膜を形成して素子分
離する著名な製造方法が知られている。それはＳｉＮｘ
　　（窒化シリコン）膜を選択的にパターンニングし、
これをマスクにして露出したシリコンウェハー表面を熱
酸化してＳｉＯ□　（酸化シリコン）膜からなるフィー
ルド絶縁膜を生成する方法である。

ところが、このＬＯＧ−Ｏ５法によるフィールド絶縁膜
の形成方法はバーズビークの段差発生などのために配線
のカバーレイシネ良や高精度にパターンニングでき難い
等、半導体デバイスの微細化に対応できにくいために、
最近、フィールド絶縁膜をＣＶＤ　（化学気相成長）法
で被着して形成する方法が検討されている。

第３図（ａ）〜（ｅ）はそのフィールド絶縁膜の形成方
法と問題点を説明する図である。まず、第３図（ａ）に
示すように、ウェハー１をリソグラフィ技術によって選
択的にエツチングして凹部２（深さ０．６〜０．８μｍ
程度）を形成する。次いで、第３図（ｂ）に示すように
、この凹部２を含むウェハー表面にＣＶＤ法によってｓ
ｉ　０２　Ｍ　３を被着する。そのとき、５ｉＯ２膜３
表面は凹部２に応して凹凸が生しる。次いで、第３図（
Ｃ）に示すように、その表面にレジスト４を塗布して平
坦化する。

次いで、第３図（ｄ）に示すように、レジスト４を研磨
して凹部のみがレジストで埋まって、５ｉＯｚ膜３面が
露出した平坦な表面状態にする。次いで、第３図（ｅ）
に示すように、レジスト４と５ｉＯｚ膜３とを同時にリ
アクティブイオンエツチング（ＲＩＥ）して、前記した
凹部２のみにＳｉＯ□膜３を残存させる。あるいは、レ
ジストをマスクにして希弗酸でコントロールエツチング
した後、ウェハー１の表面が露出する状態まで研磨する
。かくして、バーズビークのない高精度な５ｉＯ７膜か
らなるフィールド絶縁膜が形成される。

ところが、このレジストを研磨する方法として機械的研
磨がおこなわれているが、そのような機械的研磨法は表
出するＳｉＯ□膜を傷つける問題がある。

また、近年、半導体デバイスの高集積化に伴って素子が
微細化され、素子表面の凹凸が大きくなってくると、リ
ソグラフィ技術における焦点深度不足からパターン解像
度が低下することになる。

これを回避する方法として、多層レジストプロセスによ
る多層レジストパターンの形成法が開発されており、そ
れには、例えば３層レジスト法（トリレベル法；　ｔｒ
ｉ−１ｅｖｅｌ法）があるが、それは凹凸ある素子表面
に平坦化するまで非感光性の有機樹脂膜を下層として塗
布して固化させる。次いで、中間層としてシリコン含有
膜（例えば、スピンオングラス（ＳＯＣ）膜）を塗布し
て固化させ、更に、その上に高怒度な解像性の良い感光
性のレジスト（例えばポジレジスト）を塗布し、露光・
現像してパターンを形成する。このレジストパターンを
マスクにして、シリコン含有膜および有機樹脂膜をパタ
ーンニングして３層レジストパターンを形成する方法で
ある。

しかし、このような多層レジストプロセスにおける３層
レジスト法を用いても比較的に大面積パターンの間に存
在する段差、即ち、表面レベルの異なる段差（レベル段
差）については下層として有機樹脂膜を塗布するだけで
平坦化することは困難である。

従って、上記したレベル段差をも解消させて平坦化した
多層レジストの下層を形成する方法として、レジスト研
磨がおこなわれており、例えば、研磨テープを押し付は
ローラで接触させてレベル段差を除去して平坦化させる
方法が提案されている（特開平１−１２０８２５号公報
参照）。

しかし、そのような機械的のみの研磨方法は凸部上のレ
ジストの厚みの制御が難しく、例えば、柔らかい有機樹
脂膜と硬い５ｉＯｚ膜などを同時に研磨する状態が起こ
って、５ｉＯｚ膜に損傷を与える。

従って、本発明は上記のような機械的な研磨方法に換え
て、−層安定化させることができるレジストの研磨方法
を提案するものである。

［課題を解決するための手段］ その課題は、第１図および第２図に示す実施例のように
、ポジレジストＩ３を塗布して露光したウェハー１１を
、アルカリ溶液を含ませた研磨布２２に押圧して研磨す
るようにしたレジストの研磨方法によって解決される。

その際、例えば、０．０１〜５重量％のコロイダルシリ
カを懸濁させたアルカリ溶液を用いると一層効果がある
。

［作用］ 即ち、本発明は化学的研磨を主体にして機械的研磨を混
合した研磨をおこなう。そうすれば、機械的研磨に比べ
て基板損傷の少ない研磨が可能となる。

［実施例１ 以下、図面を参照して実施例によって詳細に説明する。

第１図は本発明にかかる被研磨ウェハーの断面図で、記
号１１はウェハー、１２はＳｉＯ□膜、　１３はポジレ
ジストであって、このポジレジスト１３は全面露光する
。このようなウェハー１１を第２図に示す研磨器によっ
て研磨する。

第２図（ａ）、　（ｂｌは本発明にかかるレジスト研磨
器の概要図で、同図（ａｌは平面図、同図（ｂｌは同図
（ａｌのＡＡ断面図を示している。図中の記号１１はウ
ェハー、２１は回転テーブル（回転定盤）、２２はポリ
ウレタン含浸ポリエステル不織布などからなる研磨布、
２３はコロイダルシリカを懸濁させたアルカリ溶液を滴
下する研磨液滴下ノズル、２４はウェハーを保持する保
持ヘッドである。

研磨方法は研磨布２２を張り付けた直径４００ｍｍφの
回転テーブル２１を１５０〜２００　ＰＰＭで回転させ
る。

一方、口径６インチφのウェハー１１を保持した保持ヘ
ッド２４を３００〜４００　ｇｒ／ｃｓＡの圧で加圧し
て、回転テーブルと同一方向にゆっくり数十ＰＰＭの回
転速度で回転させながら研磨液滴下ノズル２３からアル
カリ溶液を滴下して研磨する。

研磨液は０．４重量％の苛性カリウム（ＫＯＨ）を溶解
した希薄な水溶液（ｐ　Ｈ８程度）で、５％以下のコロ
イダルシリカの砥粒（平均粒径０．０５μｍ程度）を懸
濁させたものである。

なお、コロイダルシリカ砥粒の混合率は被研磨対象物の
硬軟の面積比および研磨条件によって変化させるのが望
ましく、その場合、混合率は０．０１重量％から５重量
％の間で、５重量％以下にする。

それ以上は機械的研磨が顕著に増加するので好ましくな
い。また、被研磨対象物の種類によっては有機アミンや
苛性ソーダなどの他のアルカリ溶液を用いても良く、ま
た、コロイダルシリカの代わりにアルミナ砥粒を用いて
も良い。且つ、砥粒を混合することなく、アルカリ溶液
のみで研磨しても良く、その場合、研磨布への加圧によ
る機械的な研磨も伴うために、比較的に柔らかい被研磨
対象物の研磨に適している。

このように、被研磨対象物の相異によって砥粒の混合率
を変化させ、且つ、アルカリ溶液濃度も変化させて、平
坦な表面に仕上げることが可能である。従って、前記し
たフィールド絶縁膜をｃＶＤ法で被着する形成方法や３
層レジスト法の下層の形成方法に適用して極めて効果が
ある。

［発明の効果］ 以上の説明から判るように、本発明にががるレジスト研
磨方法によれば、レジストを基板表面を損傷することな
く凹部に残存させることが可能で、表面が平坦化されて
、半導体デバイスの高精度化高密度化、率いては、高集
積化に大きく寄与するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にががる被研磨ウェハーの断面図、第２
図ｆａ）、　（ｂ）は本発明にががる研磨器の概要図、
第３図（ａ）〜（ｅ）はフィールド絶縁膜の形成方法と
問題点を説明する図である。 図において、 ＩＩはウェハー　　　　　　１２は５ｉＯｚ膜、１３は
ポジレジスト、 ２１は回転テーブル、　　２２は研磨布、２３は研磨液
滴下ノズル、２４は保持ヘッド、を示している。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ポジレジストを塗布して全面露光したウェハーを
   、アルカリ溶液を含ませた研磨布に押圧して研磨するよ
   うにしたことを特徴とするレジストの研磨方法。
2. （２）前記アルカリ溶液に０．０１〜５重量％のコロイ
   ダルシリカを懸濁させることを特徴とする請求項（１）
   記載のレジストの研磨方法。