JPH09148285A - 化学的機械研磨粒子及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
化学的機械研磨粒子及び半導体装置の製造方法Info
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- JPH09148285A JPH09148285A JP7307296A JP30729695A JPH09148285A JP H09148285 A JPH09148285 A JP H09148285A JP 7307296 A JP7307296 A JP 7307296A JP 30729695 A JP30729695 A JP 30729695A JP H09148285 A JPH09148285 A JP H09148285A
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- polishing
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- chemical mechanical
- chemical
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- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 スラリー除去が困難であったという問題点を
解決し、容易に確実な研磨用スラリーの除去を行うこと
ができる化学的機械研磨粒子及びこれを用いた半導体装
置の製造方法を提供する。 【解決手段】 化学的機械研磨方法に用いる研磨粒子
２であって、昇華性の物質で構成した化学的機械研磨粒
子。化学的機械研磨方法により、基板５上に形成され
た膜５１の平坦化を行う工程を含み、化学的機械研磨時
に用いる化学的機械的研磨粒子２を昇華性の物質で構成
した半導体装置の製造方法。
解決し、容易に確実な研磨用スラリーの除去を行うこと
ができる化学的機械研磨粒子及びこれを用いた半導体装
置の製造方法を提供する。 【解決手段】 化学的機械研磨方法に用いる研磨粒子
２であって、昇華性の物質で構成した化学的機械研磨粒
子。化学的機械研磨方法により、基板５上に形成され
た膜５１の平坦化を行う工程を含み、化学的機械研磨時
に用いる化学的機械的研磨粒子２を昇華性の物質で構成
した半導体装置の製造方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、化学的機械研磨粒
子及びこれを用いた半導体装置の製造方法に関する。本
発明は、例えば、半導体装置の製造方法のうちでも、と
りわけ基板上に多層配線が形成された半導体装置の研磨
を行う際の改良手段として好適に利用することができ
る。特に、信頼性の高い層間絶縁膜の平坦化方法や、メ
タルプラグの形成方法として好適に利用できるものであ
る。本発明は例えば、高度に微細化・高集積化したメモ
リー素子や論理演算素子等の半導体集積回路の製造の際
に多層配線を形成する場合に好ましく用いることができ
る。
子及びこれを用いた半導体装置の製造方法に関する。本
発明は、例えば、半導体装置の製造方法のうちでも、と
りわけ基板上に多層配線が形成された半導体装置の研磨
を行う際の改良手段として好適に利用することができ
る。特に、信頼性の高い層間絶縁膜の平坦化方法や、メ
タルプラグの形成方法として好適に利用できるものであ
る。本発明は例えば、高度に微細化・高集積化したメモ
リー素子や論理演算素子等の半導体集積回路の製造の際
に多層配線を形成する場合に好ましく用いることができ
る。
【０００２】
【従来の技術】電子材料等、特に半導体装置の分野で
は、デバイスの高密度化に伴って、例えばその配線技術
は、益々微細化かつ多層化の方向に進んでいる。半導体
集積回路の製造プロセスにおけるいわゆる多層配線技術
の占める比重はますます大きくなりつつある。しかし、
一方では多層化により、新たに発生する問題もある。
は、デバイスの高密度化に伴って、例えばその配線技術
は、益々微細化かつ多層化の方向に進んでいる。半導体
集積回路の製造プロセスにおけるいわゆる多層配線技術
の占める比重はますます大きくなりつつある。しかし、
一方では多層化により、新たに発生する問題もある。
【０００３】即ち、配線の微細化と多層化の進展によっ
て、層間絶縁膜の段差は大きくかつ急峻となる。従って
その上に形成される配線の加工精度、信頼性を低下させ
る傾向が出て来る。このため、例えばＡｌ配線について
その段差被覆性の大幅な改善ができない現在、層間絶縁
膜の平坦性を向上させることは必須の課題である。
て、層間絶縁膜の段差は大きくかつ急峻となる。従って
その上に形成される配線の加工精度、信頼性を低下させ
る傾向が出て来る。このため、例えばＡｌ配線について
その段差被覆性の大幅な改善ができない現在、層間絶縁
膜の平坦性を向上させることは必須の課題である。
【０００４】層間絶縁膜の平坦性の向上の必要性は、リ
ソグラフィーの短波長化に伴う焦点深度の低下の点から
も重要になりつつあり、この平坦性の向上により、限界
まできている解像度を維持し、更には向上する必要があ
る。
ソグラフィーの短波長化に伴う焦点深度の低下の点から
も重要になりつつあり、この平坦性の向上により、限界
まできている解像度を維持し、更には向上する必要があ
る。
【０００５】これまでに、例えば絶縁膜の形成技術及び
平坦化技術として、図５に示したような各種の技術が開
発されてきた。以下従来のこの種の技術について、略述
すると次のとおりである。
平坦化技術として、図５に示したような各種の技術が開
発されてきた。以下従来のこの種の技術について、略述
すると次のとおりである。
【０００６】従来の絶縁膜の形成技術及び平坦化技術と
して、有機シラン系ＣＶＤ法（プラズマＣＶＤ法、減圧
ＣＶＤ法、常圧ＣＶＤ法等）は、表面反応が支配的なプ
ロセスであり、コンフォーマル形状またはそれに追い形
状が得られる。この技術はこれに先立つ更に従来の技術
からの改善が少なく特に利点を挙げられず、かつ膜質や
クラック耐性が満足でない傾向がある。
して、有機シラン系ＣＶＤ法（プラズマＣＶＤ法、減圧
ＣＶＤ法、常圧ＣＶＤ法等）は、表面反応が支配的なプ
ロセスであり、コンフォーマル形状またはそれに追い形
状が得られる。この技術はこれに先立つ更に従来の技術
からの改善が少なく特に利点を挙げられず、かつ膜質や
クラック耐性が満足でない傾向がある。
【０００７】加工整形技術（バイアススパッタ、バイア
スＥＣＲＣＶＤ法）は、膜形成と同時にスパッタエッチ
を行って角をとるもので、シンプルな技術（膜生成と同
時に平坦化できる）ではあるが、平坦性のパターン依存
性に問題があり、また、プラズマダメージの問題があ
る。
スＥＣＲＣＶＤ法）は、膜形成と同時にスパッタエッチ
を行って角をとるもので、シンプルな技術（膜生成と同
時に平坦化できる）ではあるが、平坦性のパターン依存
性に問題があり、また、プラズマダメージの問題があ
る。
【０００８】塗布法は、液体を塗布する手法であるた
め、塗布された液体は液体であるが故に凹部に厚く溜ま
るという長所がある。しかしその中の無機ＳＯＧ法は、
工程が容易で処理能力が大きいが、膜質及びクラック耐
性に問題がある。有機ＳＯＧ法は、無機ＳＯＧより厚く
塗布できるが、プラズマ耐性に問題がある。有機樹脂を
用いる方法は、工程が容易で低誘電率であるが、加工性
及び膜質に問題がある。
め、塗布された液体は液体であるが故に凹部に厚く溜ま
るという長所がある。しかしその中の無機ＳＯＧ法は、
工程が容易で処理能力が大きいが、膜質及びクラック耐
性に問題がある。有機ＳＯＧ法は、無機ＳＯＧより厚く
塗布できるが、プラズマ耐性に問題がある。有機樹脂を
用いる方法は、工程が容易で低誘電率であるが、加工性
及び膜質に問題がある。
【０００９】リフロー法は、高温熱処理法であり、熱処
理により凹部を狭化するもので、工程が容易であるが、
高温熱処理が必須であるので、汎用性に欠ける。
理により凹部を狭化するもので、工程が容易であるが、
高温熱処理が必須であるので、汎用性に欠ける。
【００１０】エッチバック法には、スパッタエッチング
法、マスク材を用いる手法がある。スパッタエッチング
法は、スパッタエッチングにより角をとるもので工程が
容易であるが、従来法からの改善が少ないという問題が
ある。またマスク材を用いる手法は、マスク材（レジス
ト）を塗布し平坦な表面をエッチングするもので汎用性
があるが、制御性に難点がある。
法、マスク材を用いる手法がある。スパッタエッチング
法は、スパッタエッチングにより角をとるもので工程が
容易であるが、従来法からの改善が少ないという問題が
ある。またマスク材を用いる手法は、マスク材（レジス
ト）を塗布し平坦な表面をエッチングするもので汎用性
があるが、制御性に難点がある。
【００１１】上述した各種従来技術には更に、重要な難
点として、微細化、多層化した配線層に適用した場合、
配線間が広い場合の平坦性の不足や配線間における層間
膜での粗鬆状中空である「鬆（す）」の発生による、配
線間における接続不良等が、大きな問題になっている。
点として、微細化、多層化した配線層に適用した場合、
配線間が広い場合の平坦性の不足や配線間における層間
膜での粗鬆状中空である「鬆（す）」の発生による、配
線間における接続不良等が、大きな問題になっている。
【００１２】そこで、この問題を改善する手段として最
近、従来シリコンウエハーのミラーポリッシュに用いら
れた化学的機械研磨法（Ｃｈｅｍｉｃｈａｌ Ｍｅｃｈ
ａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈ法。ＣＭＰと略称され
る。）を応用して、層間絶縁膜をグローバル平坦化する
技術が実行され、または検討されている。これは、アル
カリ剤等のエッチング剤を有する薬剤の存在下で（酸性
雰囲気等、他の条件下の場合もある）、研磨粒子を含む
スラリーを用いて研磨を行う研磨方法で、化学的なエッ
チングと機械的な研磨とがともに進行するので、化学的
機械研磨方法と言われている。
近、従来シリコンウエハーのミラーポリッシュに用いら
れた化学的機械研磨法（Ｃｈｅｍｉｃｈａｌ Ｍｅｃｈ
ａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈ法。ＣＭＰと略称され
る。）を応用して、層間絶縁膜をグローバル平坦化する
技術が実行され、または検討されている。これは、アル
カリ剤等のエッチング剤を有する薬剤の存在下で（酸性
雰囲気等、他の条件下の場合もある）、研磨粒子を含む
スラリーを用いて研磨を行う研磨方法で、化学的なエッ
チングと機械的な研磨とがともに進行するので、化学的
機械研磨方法と言われている。
【００１３】この方法は確実に層間絶縁膜を完全平坦化
できる手法として有望視されている。この方法の具体例
を簡単に述べると、以下のようになる。図４に化学的機
械研磨装置の概略を示すが、被研磨材である基板（ウエ
ハー）５をセットしたキャリア６を基板（ウエハー）５
がプラテンと呼ばれる研磨プレート３に対向するように
セットし、スラリーと呼ばれる研磨粒子を含む系を用
い、スラリー供給系１０のスラリー供給口１からスラリ
ー２を研磨プレート３上のパッドと呼ばれる研磨布９の
上の供給し、研磨プレート回転軸４の回転数とキャリア
６のキャリア回転軸７の回転数及び研磨圧力調整器８の
圧力を調整して研磨を行う。この時、絶縁層等の被研磨
層をエッチングする意味で例えばＫＯＨなどの化学剤を
添加し、例えば塩基性雰囲気で研磨を行う。実際にはこ
の化学的機械研磨のあとにスラリー等を十分洗浄で除去
し、平坦化が完成する。
できる手法として有望視されている。この方法の具体例
を簡単に述べると、以下のようになる。図４に化学的機
械研磨装置の概略を示すが、被研磨材である基板（ウエ
ハー）５をセットしたキャリア６を基板（ウエハー）５
がプラテンと呼ばれる研磨プレート３に対向するように
セットし、スラリーと呼ばれる研磨粒子を含む系を用
い、スラリー供給系１０のスラリー供給口１からスラリ
ー２を研磨プレート３上のパッドと呼ばれる研磨布９の
上の供給し、研磨プレート回転軸４の回転数とキャリア
６のキャリア回転軸７の回転数及び研磨圧力調整器８の
圧力を調整して研磨を行う。この時、絶縁層等の被研磨
層をエッチングする意味で例えばＫＯＨなどの化学剤を
添加し、例えば塩基性雰囲気で研磨を行う。実際にはこ
の化学的機械研磨のあとにスラリー等を十分洗浄で除去
し、平坦化が完成する。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この方法には
いくつか解決すべき問題点がある。最も重要なのは、研
磨に用いたスラリーの除去の問題である。
いくつか解決すべき問題点がある。最も重要なのは、研
磨に用いたスラリーの除去の問題である。
【００１５】化学的機械研磨は前述のようにスラリーと
呼ばれる研磨粒子含有系を使用するので、研磨後、この
スラリーをウエハー表面から除去してやる必要がある。
そこで、通常は化学的機械研磨後にこの化学的機械研磨
装置にてスラリーの荒落としを行ない、基板を別の洗浄
装置に移動させ、基板上に付着したスラリーを完全に除
去するとともに、化学的機械研磨時の汚染を除去する。
呼ばれる研磨粒子含有系を使用するので、研磨後、この
スラリーをウエハー表面から除去してやる必要がある。
そこで、通常は化学的機械研磨後にこの化学的機械研磨
装置にてスラリーの荒落としを行ない、基板を別の洗浄
装置に移動させ、基板上に付着したスラリーを完全に除
去するとともに、化学的機械研磨時の汚染を除去する。
【００１６】しかし、この移動工程において、基板表面
に残ったスラリーが被研磨材である基板等に固着してし
まう。固着したスラリーは、その後の洗浄で除去できな
い。従って、一般的にはカセットを水溶液に浸したま
ま、洗浄装置に運ぶことが行われる。あるいは最近、ド
ライイン・ドライアウトという言葉で言われる技術が提
案されているが、これはウエット雰囲気で両装置部を連
接する装置が必要なものである。前者のカセットを水溶
液に浸したままで洗浄装置に運ぶ技術は、被研磨材を運
ぶのが大変であるし、後者のドライイン・ドライアウト
技術は化学的機械研磨処理と洗浄処理のタクトタイムが
違うため、装置バランスが悪いという問題があった。こ
のように従来のスラリーを用いた方法では、その除去方
法に問題があった。
に残ったスラリーが被研磨材である基板等に固着してし
まう。固着したスラリーは、その後の洗浄で除去できな
い。従って、一般的にはカセットを水溶液に浸したま
ま、洗浄装置に運ぶことが行われる。あるいは最近、ド
ライイン・ドライアウトという言葉で言われる技術が提
案されているが、これはウエット雰囲気で両装置部を連
接する装置が必要なものである。前者のカセットを水溶
液に浸したままで洗浄装置に運ぶ技術は、被研磨材を運
ぶのが大変であるし、後者のドライイン・ドライアウト
技術は化学的機械研磨処理と洗浄処理のタクトタイムが
違うため、装置バランスが悪いという問題があった。こ
のように従来のスラリーを用いた方法では、その除去方
法に問題があった。
【００１７】本発明は、前記問題点に鑑みて創案された
もので、前記問題点を解決せんとするものであり、従来
のスラリー除去が困難であったという問題点を解決した
化学的機械研磨粒子及び半導体装置の製造方法を提供す
ることを目的とするものである。本発明は、従来のスラ
リーの除去方法とは全く異なる方法を用いることによ
り、スラリーの除去に対して実効のある技術を提供せん
とする視点に立って、なされたものである。
もので、前記問題点を解決せんとするものであり、従来
のスラリー除去が困難であったという問題点を解決した
化学的機械研磨粒子及び半導体装置の製造方法を提供す
ることを目的とするものである。本発明は、従来のスラ
リーの除去方法とは全く異なる方法を用いることによ
り、スラリーの除去に対して実効のある技術を提供せん
とする視点に立って、なされたものである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】前記問題点を解決するに
あたり、本発明者は鋭意考察した結果、次のことを想到
するに至った。即ち、そもそも研磨粒子は平坦化形状の
形成には必要であるが、平坦化形状そのものには不要な
ものである。従って、スラリー除去の問題が発生するの
である。それでは必要な時だけは存在していて、不要な
時は存在しなくなるような物性でスラリーを構成できな
いものだろうと考え、この考え方に立脚して種々検討を
行ない、下記の手段を採用することで、上述の目的を達
成する発明をなすに至った。
あたり、本発明者は鋭意考察した結果、次のことを想到
するに至った。即ち、そもそも研磨粒子は平坦化形状の
形成には必要であるが、平坦化形状そのものには不要な
ものである。従って、スラリー除去の問題が発生するの
である。それでは必要な時だけは存在していて、不要な
時は存在しなくなるような物性でスラリーを構成できな
いものだろうと考え、この考え方に立脚して種々検討を
行ない、下記の手段を採用することで、上述の目的を達
成する発明をなすに至った。
【００１９】即ち、第１の発明は、化学的機械研磨方法
に用いる化学的機械研磨粒子であって、昇華性の物質で
構成したことを特徴とする化学的機械研磨粒子であり、
これにより問題の解決を図るものである。
に用いる化学的機械研磨粒子であって、昇華性の物質で
構成したことを特徴とする化学的機械研磨粒子であり、
これにより問題の解決を図るものである。
【００２０】また、第２の発明は、化学的機械研磨方法
により、基板上に形成された膜（絶縁膜や、配線膜、そ
の他の薄膜や、これらの多層膜等）の平坦化を行う工程
を含む半導体装置の製造方法において、前記化学的機械
研磨時に用いる化学的機械的研磨粒子を昇華性の物質で
構成したことを特徴とする半導体装置の製造方法であ
り、これにより問題の解決を図るものである。
により、基板上に形成された膜（絶縁膜や、配線膜、そ
の他の薄膜や、これらの多層膜等）の平坦化を行う工程
を含む半導体装置の製造方法において、前記化学的機械
研磨時に用いる化学的機械的研磨粒子を昇華性の物質で
構成したことを特徴とする半導体装置の製造方法であ
り、これにより問題の解決を図るものである。
【００２１】本発明において、「昇華性の物質」とは、
温度上昇によって固体状態から気化するものを総称し、
この場合、化学的構造を維持したまま気化するのでもよ
く、分解して気化するのでもよく、加熱等により消失す
るものであればよい。特に問題なければ消失が一時的に
液体状態を介するのでもよい。上記発明において、昇華
性を有する研磨粒子は、昇華性の無機化合物とすること
ができる。ないしはポリチアジル等の昇華性高分子化合
物とすることができる。
温度上昇によって固体状態から気化するものを総称し、
この場合、化学的構造を維持したまま気化するのでもよ
く、分解して気化するのでもよく、加熱等により消失す
るものであればよい。特に問題なければ消失が一時的に
液体状態を介するのでもよい。上記発明において、昇華
性を有する研磨粒子は、昇華性の無機化合物とすること
ができる。ないしはポリチアジル等の昇華性高分子化合
物とすることができる。
【００２２】本発明の作用のプロセスの概念を図１に示
した。本発明においては、図１（ａ）に示す如く、化学
的機械研磨方法を行う場合に、化学的機械研磨粒子とし
て、昇華性の物質で構成した化学的機械研磨粒子を用い
る。図１中、符号５は被研磨材である基板、５１は特に
その上に形成した被研磨膜、２はスラリー中の特に研磨
粒子を示している。また本発明の半導体装置の製造方法
は、化学的機械研磨方法により、基板５上に形成された
膜５１の平坦化を行う工程を含む半導体装置の製造方法
において、図１（ａ）に例示したような化学的機械研磨
時に用いる化学的機械的研磨粒子２を昇華性の物質で構
成したものである。この場合、図１（ｂ）のように加熱
により研磨粒子２（スラリー）を昇華させて消失させる
ことができる。その後図１（ｃ）のように洗浄すること
で、平坦化が完成する。
した。本発明においては、図１（ａ）に示す如く、化学
的機械研磨方法を行う場合に、化学的機械研磨粒子とし
て、昇華性の物質で構成した化学的機械研磨粒子を用い
る。図１中、符号５は被研磨材である基板、５１は特に
その上に形成した被研磨膜、２はスラリー中の特に研磨
粒子を示している。また本発明の半導体装置の製造方法
は、化学的機械研磨方法により、基板５上に形成された
膜５１の平坦化を行う工程を含む半導体装置の製造方法
において、図１（ａ）に例示したような化学的機械研磨
時に用いる化学的機械的研磨粒子２を昇華性の物質で構
成したものである。この場合、図１（ｂ）のように加熱
により研磨粒子２（スラリー）を昇華させて消失させる
ことができる。その後図１（ｃ）のように洗浄すること
で、平坦化が完成する。
【００２３】本発明のように研磨粒子を昇華性の物質で
構成しておけば、化学的機械研磨終了後、基板を加熱す
ることにより、この研磨粒子を昇華させ、跡形もなくす
ことができる。一般に研磨粒子は溶剤に分散させてスラ
リーとして用いるが、溶剤の方は通常容易に揮発するの
で、スラリー状にしても全く同様に完全に除去できる。
従って、従来のスラリー除去方法のようにスクラバーや
スプレー洗浄のような物理的な作用で最初にスラリーの
荒落としをやるといった手間が省ける。よって研磨後
は、例えば、化学的な洗浄により化学的機械研磨の汚染
を除去すれば良いだけとすることができる。
構成しておけば、化学的機械研磨終了後、基板を加熱す
ることにより、この研磨粒子を昇華させ、跡形もなくす
ことができる。一般に研磨粒子は溶剤に分散させてスラ
リーとして用いるが、溶剤の方は通常容易に揮発するの
で、スラリー状にしても全く同様に完全に除去できる。
従って、従来のスラリー除去方法のようにスクラバーや
スプレー洗浄のような物理的な作用で最初にスラリーの
荒落としをやるといった手間が省ける。よって研磨後
は、例えば、化学的な洗浄により化学的機械研磨の汚染
を除去すれば良いだけとすることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下に本発明の好ましい実施の形
態について説明し、更に本発明の好ましい具体的な実施
例を説明する。但し当然のことではあるが、本発明は以
下の実施例により限定を受けるものではない。
態について説明し、更に本発明の好ましい具体的な実施
例を説明する。但し当然のことではあるが、本発明は以
下の実施例により限定を受けるものではない。
【００２５】本発明の化学的機械研磨方法に用いる化学
的機械研磨粒子は、昇華性の物質で構成したことを特徴
とし、本発明の半導体装置の製造方法は、化学的機械研
磨方法により、基板上に形成された膜（絶縁膜や、配線
膜、その他の薄膜や、これらの多層膜等）の平坦化を行
う工程を含むとともに、このときの化学的機械研磨時に
用いる化学的機械的研磨粒子を昇華性の物質で構成した
ことを特徴とするものであるが、これらの発明におい
て、昇華性を有する研磨粒子は、例えば次のような材料
で形成することができる。即ち、硫化ゲルマニウム（Ｉ
Ｉ）ＧｅＳ（４３０℃で昇華）、安息香酸アンモニウム
ＮＨ4 Ｃ7 Ｈ5 Ｏ2 （１６０℃で昇華）、塩化ジルコニ
ウム（ＩＶ）ＺｒＣｌ4 （３３１℃で昇華）、スカンジ
ウムアセチルアセトネートＳｃ（Ｃ3 Ｈ7 Ｏ2 ）3 （２
１０〜２１５℃で昇華）、フッ化アンチモン（ＩＩＩ）
ＳｂＦ3 （３１９℃で昇華）、酸化フッ化モリブデンＭ
ｏＯ2 Ｆ2 （２７０℃で昇華）等で形成することができ
る。また、ポリチアジルを用いることができる。ポリチ
アジルは、（ＳＮ）ｘで表されるポリマーで導電性があ
り、昇温することにより気化する物質である。この場合
の気化は、分解することによるものと考えられ、かかる
分解（気化）は１４０〜１５０℃から始まるが、２０８
℃程度にすると、速やかに気化が進行する。このポリチ
アジルは、チアジルＳ2 Ｎ2 の重合によって得ることが
できる。（ポリチアジルの製法及び物性については、
Ｃ．Ｍ．Ｍｉｋｕｌｓｋｉ，ｅｔ．ａｌ．，“Ｓｙｎｔ
ｈｅｓｉｓａｎｄ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ Ｍｅｔ
ａｌｌｉｃ ＰｏｌｙｍｅｒｉｃＳｕｌｆｕｒ Ｎｉｔ
ｒｉｄｅ，（ＳＮ）ｘ，ａｎｄ Ｉｔｓ Ｐｒｅｃｕｒ
ｓｏｒ，Ｄｉｓｕｌｆｕｒ Ｄｉｎｉｔｒｉｄｅ，Ｓ2
Ｎ2 ”，Ｊｏｕｒｎａｌｏｆ ｔｈｅ Ａｍｅｒｉｃａ
ｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ／９７：２２／
Ｏｃｔｏｂｅｒ ２９，１９７５、及びＪ．Ｃ．ＢＡＩ
ＬＡＲ ＪＲ．ｅｔ．ａｌ．，“ＣＯＭＰＲＥＨＥＮＳ
ＩＶＥ ＩＮＯＲＧＡＮＩＣ ＣＨＥＭＩＳＴＲＹ”，
ＰＥＲＧＡＭＯＮ ＰＲＥＳＳ，に詳しい記述があ
る。）
的機械研磨粒子は、昇華性の物質で構成したことを特徴
とし、本発明の半導体装置の製造方法は、化学的機械研
磨方法により、基板上に形成された膜（絶縁膜や、配線
膜、その他の薄膜や、これらの多層膜等）の平坦化を行
う工程を含むとともに、このときの化学的機械研磨時に
用いる化学的機械的研磨粒子を昇華性の物質で構成した
ことを特徴とするものであるが、これらの発明におい
て、昇華性を有する研磨粒子は、例えば次のような材料
で形成することができる。即ち、硫化ゲルマニウム（Ｉ
Ｉ）ＧｅＳ（４３０℃で昇華）、安息香酸アンモニウム
ＮＨ4 Ｃ7 Ｈ5 Ｏ2 （１６０℃で昇華）、塩化ジルコニ
ウム（ＩＶ）ＺｒＣｌ4 （３３１℃で昇華）、スカンジ
ウムアセチルアセトネートＳｃ（Ｃ3 Ｈ7 Ｏ2 ）3 （２
１０〜２１５℃で昇華）、フッ化アンチモン（ＩＩＩ）
ＳｂＦ3 （３１９℃で昇華）、酸化フッ化モリブデンＭ
ｏＯ2 Ｆ2 （２７０℃で昇華）等で形成することができ
る。また、ポリチアジルを用いることができる。ポリチ
アジルは、（ＳＮ）ｘで表されるポリマーで導電性があ
り、昇温することにより気化する物質である。この場合
の気化は、分解することによるものと考えられ、かかる
分解（気化）は１４０〜１５０℃から始まるが、２０８
℃程度にすると、速やかに気化が進行する。このポリチ
アジルは、チアジルＳ2 Ｎ2 の重合によって得ることが
できる。（ポリチアジルの製法及び物性については、
Ｃ．Ｍ．Ｍｉｋｕｌｓｋｉ，ｅｔ．ａｌ．，“Ｓｙｎｔ
ｈｅｓｉｓａｎｄ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ Ｍｅｔ
ａｌｌｉｃ ＰｏｌｙｍｅｒｉｃＳｕｌｆｕｒ Ｎｉｔ
ｒｉｄｅ，（ＳＮ）ｘ，ａｎｄ Ｉｔｓ Ｐｒｅｃｕｒ
ｓｏｒ，Ｄｉｓｕｌｆｕｒ Ｄｉｎｉｔｒｉｄｅ，Ｓ2
Ｎ2 ”，Ｊｏｕｒｎａｌｏｆ ｔｈｅ Ａｍｅｒｉｃａ
ｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ／９７：２２／
Ｏｃｔｏｂｅｒ ２９，１９７５、及びＪ．Ｃ．ＢＡＩ
ＬＡＲ ＪＲ．ｅｔ．ａｌ．，“ＣＯＭＰＲＥＨＥＮＳ
ＩＶＥ ＩＮＯＲＧＡＮＩＣ ＣＨＥＭＩＳＴＲＹ”，
ＰＥＲＧＡＭＯＮ ＰＲＥＳＳ，に詳しい記述があ
る。）
【００２６】次に実施例で用いた実際の研磨プロセスの
説明に先立ち、まず、本発明を実施するために使用する
ことができる研磨装置について図４を参照しながら説明
する。図４は研磨装置の概略を示したものである。ここ
では被研磨材である基板５をセットしたキャリア６を基
板５がプラテンと呼ばれる研磨プレート３に対向するよ
うにセットする。スラリー供給系１０に貯蔵された研磨
粒子含有のスラリー２をスラリー供給口１から研磨プレ
ート３上のパッドと呼ばれる研磨布９の上の供給し、研
磨プレート回転軸４の回転数とキャリア６のキャリア回
転軸７の回転数及び研磨圧力調整器８の圧力を調整して
研磨を行う。これにより基板５上の被研磨膜が研磨され
る。
説明に先立ち、まず、本発明を実施するために使用する
ことができる研磨装置について図４を参照しながら説明
する。図４は研磨装置の概略を示したものである。ここ
では被研磨材である基板５をセットしたキャリア６を基
板５がプラテンと呼ばれる研磨プレート３に対向するよ
うにセットする。スラリー供給系１０に貯蔵された研磨
粒子含有のスラリー２をスラリー供給口１から研磨プレ
ート３上のパッドと呼ばれる研磨布９の上の供給し、研
磨プレート回転軸４の回転数とキャリア６のキャリア回
転軸７の回転数及び研磨圧力調整器８の圧力を調整して
研磨を行う。これにより基板５上の被研磨膜が研磨され
る。
【００２７】なお図示装置はあくまでも一例であり、基
板載置の方法などや、プラテン、キャリアの数や構成及
びパッドその他各種の構成について、特に限定されるも
のではない。次に各実施例を具体的に説明する。
板載置の方法などや、プラテン、キャリアの数や構成及
びパッドその他各種の構成について、特に限定されるも
のではない。次に各実施例を具体的に説明する。
【００２８】実施例１ 本実施例は、Ａｌ配線層間を例に採り、絶縁層を平坦化
した場合に本発明を採用しものである。図２（ａ）に示
したようにシリコン等からなる半導体基板１０１上の酸
化シリコン等からなる第１の層間絶縁膜１０２及び配線
層１０３（Ａｌ等）を形成し、更に第２の層間膜１０４
（酸化シリコン等）が形成されたウエハーを用意した。
これを被研磨材とした。以上の工程は全て、通常の一般
的な手法に従って行った。
した場合に本発明を採用しものである。図２（ａ）に示
したようにシリコン等からなる半導体基板１０１上の酸
化シリコン等からなる第１の層間絶縁膜１０２及び配線
層１０３（Ａｌ等）を形成し、更に第２の層間膜１０４
（酸化シリコン等）が形成されたウエハーを用意した。
これを被研磨材とした。以上の工程は全て、通常の一般
的な手法に従って行った。
【００２９】次に図４に示す研磨装置を用いて以下の条
件で第２の層間膜１０４の化学的機械研磨を行った。 研磨プレート回転数 ： ５０ｒｐｍ キャリアー回転数 ： １７ｒｐｍ 研磨圧力 ： ８ｐｓｉ 研磨パッド温度 ： ３０〜４０℃ スラリー流量 ： ２２５ｍｌ／ｍｉｎ
件で第２の層間膜１０４の化学的機械研磨を行った。 研磨プレート回転数 ： ５０ｒｐｍ キャリアー回転数 ： １７ｒｐｍ 研磨圧力 ： ８ｐｓｉ 研磨パッド温度 ： ３０〜４０℃ スラリー流量 ： ２２５ｍｌ／ｍｉｎ
【００３０】この研磨条件は絶縁層の研磨条件としては
一般的なものである。ここでは塩基性の雰囲気で研磨を
行うため、ポリチアジルで形成した粒子をＫＯＨ／水系
に懸濁させたスラリーを用いた。粒径は、０．４μｍ程
度とした。
一般的なものである。ここでは塩基性の雰囲気で研磨を
行うため、ポリチアジルで形成した粒子をＫＯＨ／水系
に懸濁させたスラリーを用いた。粒径は、０．４μｍ程
度とした。
【００３１】その結果、図１（ｂ）に示したように平坦
化加工ができた。その後、加熱して、ポリチアジルスラ
リーを昇華させた（図示せず）。
化加工ができた。その後、加熱して、ポリチアジルスラ
リーを昇華させた（図示せず）。
【００３２】次に、基板表面の残留スラリーと汚染をス
ピン洗浄器により、除去した。用いた洗浄用薬液は、ア
ンモニア−過酸化水素水混合液と、希フッ酸であり、こ
れらをこの順で用い、最後に純水でリンスした。このよ
うにしたことにより、スラリーも汚染も問題のないレベ
ルで除去できた。
ピン洗浄器により、除去した。用いた洗浄用薬液は、ア
ンモニア−過酸化水素水混合液と、希フッ酸であり、こ
れらをこの順で用い、最後に純水でリンスした。このよ
うにしたことにより、スラリーも汚染も問題のないレベ
ルで除去できた。
【００３３】以上述べたように、この実施例は本発明を
用いたことにより、従来の方法の隘路となっていたスラ
リーの除去を簡便に行うことができた上、除去のための
洗浄装置のコストダウン、引いては洗浄プロセス全体の
コストダウンを行うこともでき、よって、化学的機械的
研磨により有利な平坦化が可能となった。従って、例え
ば超ＬＳＩを信頼性の良いプロセスで生産性良く製造す
ることができた。
用いたことにより、従来の方法の隘路となっていたスラ
リーの除去を簡便に行うことができた上、除去のための
洗浄装置のコストダウン、引いては洗浄プロセス全体の
コストダウンを行うこともでき、よって、化学的機械的
研磨により有利な平坦化が可能となった。従って、例え
ば超ＬＳＩを信頼性の良いプロセスで生産性良く製造す
ることができた。
【００３４】実施例２ 本実施例は、Ａｌ配線層間を例に採り、金属膜を平坦化
した場合である。本実施例では図３（ａ）に示したよう
に、シリコン等からなる半導体基板１０１上に酸化シリ
コン等からなる第１の層間絶縁層１０２及びＡｌ等から
成る配線層１０３を形成し、更に第２の層間膜１０４
（酸化シリコン等）を形成し、ここでは開口部１０５を
穿った後、メタルプラグ形成のためにブランケットタン
グステン１０６を前記開口部１０５に埋め込んだウエハ
ーを用意した。これらは全て従来より用いられている通
常の方法で行った。
した場合である。本実施例では図３（ａ）に示したよう
に、シリコン等からなる半導体基板１０１上に酸化シリ
コン等からなる第１の層間絶縁層１０２及びＡｌ等から
成る配線層１０３を形成し、更に第２の層間膜１０４
（酸化シリコン等）を形成し、ここでは開口部１０５を
穿った後、メタルプラグ形成のためにブランケットタン
グステン１０６を前記開口部１０５に埋め込んだウエハ
ーを用意した。これらは全て従来より用いられている通
常の方法で行った。
【００３５】次に図４に示す研磨装置を用いて以下の条
件で化学的機械研磨を行った。 研磨プレート回転数 ： ５０ｒｐｍ キャリアー回転数 ： １７ｒｐｍ 研磨圧力 ： １０ｐｓｉ 研磨パッド温度 ： ３０〜４０℃ スラリー流量 ： ２２５ｍｌ／ｍｉｎ
件で化学的機械研磨を行った。 研磨プレート回転数 ： ５０ｒｐｍ キャリアー回転数 ： １７ｒｐｍ 研磨圧力 ： １０ｐｓｉ 研磨パッド温度 ： ３０〜４０℃ スラリー流量 ： ２２５ｍｌ／ｍｉｎ
【００３６】この研磨条件は層の研磨条件としては一般
的なものである。ここでは酸性の雰囲気で研磨を行うた
め、実施例１と同様にポリチアジルから成る研磨粒子で
構成したスラリーを用いるが、ここではこれを希フッ酸
／水／アルコールに懸濁させたものを用いた。
的なものである。ここでは酸性の雰囲気で研磨を行うた
め、実施例１と同様にポリチアジルから成る研磨粒子で
構成したスラリーを用いるが、ここではこれを希フッ酸
／水／アルコールに懸濁させたものを用いた。
【００３７】その結果、図３（ｂ）に示したように平坦
化加工ができた。符号１０７で埋め込みタングステンに
より形成されたタングステンメタルプラグを示す。その
後、図示はしていないが、加熱して、ポリチアジルスラ
リーを昇華させた。
化加工ができた。符号１０７で埋め込みタングステンに
より形成されたタングステンメタルプラグを示す。その
後、図示はしていないが、加熱して、ポリチアジルスラ
リーを昇華させた。
【００３８】次に、基板表面の残留スラリーと汚染スピ
ン洗浄器により、除去した。用いた洗浄用薬液はアンモ
ニア−過酸化水素水混合液と、希フッ酸であり、これら
をこの順で用い、最後に純水でリンスした。このように
すれば、スラリーも汚染も問題のないレベルで除去でき
た。
ン洗浄器により、除去した。用いた洗浄用薬液はアンモ
ニア−過酸化水素水混合液と、希フッ酸であり、これら
をこの順で用い、最後に純水でリンスした。このように
すれば、スラリーも汚染も問題のないレベルで除去でき
た。
【００３９】本実施例も、実施例１と同様の効果を果た
すことができる。
すことができる。
【００４０】なお、当然のことながら、以上説明した２
つの実施例において、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内
で各構成は変更可能であり、例えば研磨構造、条件等は
適宜変更可能である。
つの実施例において、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内
で各構成は変更可能であり、例えば研磨構造、条件等は
適宜変更可能である。
【００４１】実施例３，４ この実施例では、研磨用スラリーとして、次のものを用
いた。即ち、硫化ゲルマニウム（ＩＩ）ＧｅＳを用い、
粒径０．４〜０．５μｍの研磨粒子として実施例１，２
と同様にしてスラリーを形成して、各例と同様に研磨を
行った。研磨後の加熱は、粒子が容易に昇華して消失す
る温度に達するまで行った。本実施例によっても、実施
例１，２と同様の効果を得ることができた。
いた。即ち、硫化ゲルマニウム（ＩＩ）ＧｅＳを用い、
粒径０．４〜０．５μｍの研磨粒子として実施例１，２
と同様にしてスラリーを形成して、各例と同様に研磨を
行った。研磨後の加熱は、粒子が容易に昇華して消失す
る温度に達するまで行った。本実施例によっても、実施
例１，２と同様の効果を得ることができた。
【００４２】実施例５，６ この実施例では、研磨用スラリーとして、次のものを用
いた。即ち、安息香酸アンモニウムＮＨ4 Ｃ7 Ｈ5 Ｏ2
を用い、粒径０．４〜０．５μｍの研磨粒子として実施
例１，２と同様にしてスラリーを形成して、各例と同様
に研磨を行った。研磨後の加熱は、粒子が容易に昇華し
て消失する温度に達するまで行った。本実施例によって
も、実施例１，２と同様の効果を得ることができた。
いた。即ち、安息香酸アンモニウムＮＨ4 Ｃ7 Ｈ5 Ｏ2
を用い、粒径０．４〜０．５μｍの研磨粒子として実施
例１，２と同様にしてスラリーを形成して、各例と同様
に研磨を行った。研磨後の加熱は、粒子が容易に昇華し
て消失する温度に達するまで行った。本実施例によって
も、実施例１，２と同様の効果を得ることができた。
【００４３】実施例７，８ この実施例では、研磨用スラリーとして、次のものを用
いた。即ち、塩化ジルコニウム（ＩＶ）ＺｒＣｌ4 を用
い、粒径０．４〜０．５μｍの研磨粒子として実施例
１，２と同様にしてスラリーを形成して、各例と同様に
研磨を行った。研磨後の加熱は、粒子が容易に昇華して
消失する温度に達するまで行った。本実施例によって
も、実施例１，２と同様の効果を得ることができた。
いた。即ち、塩化ジルコニウム（ＩＶ）ＺｒＣｌ4 を用
い、粒径０．４〜０．５μｍの研磨粒子として実施例
１，２と同様にしてスラリーを形成して、各例と同様に
研磨を行った。研磨後の加熱は、粒子が容易に昇華して
消失する温度に達するまで行った。本実施例によって
も、実施例１，２と同様の効果を得ることができた。
【００４４】実施例９，１０ この実施例では、研磨用スラリーとして、次のものを用
いた。即ち、スカンジウムアセチルアセトネートＳｃ
（ＣＨ3 Ｈ7 Ｏ2 ）3 を用い、粒径０．４〜０．５μｍ
の研磨粒子として実施例１，２と同様にしてスラリーを
形成して、各例と同様に研磨を行った。研磨後の加熱
は、粒子が容易に昇華して消失する温度に達するまで行
った。本実施例によっても、実施例１，２と同様の効果
を得ることができた。
いた。即ち、スカンジウムアセチルアセトネートＳｃ
（ＣＨ3 Ｈ7 Ｏ2 ）3 を用い、粒径０．４〜０．５μｍ
の研磨粒子として実施例１，２と同様にしてスラリーを
形成して、各例と同様に研磨を行った。研磨後の加熱
は、粒子が容易に昇華して消失する温度に達するまで行
った。本実施例によっても、実施例１，２と同様の効果
を得ることができた。
【００４５】実施例１１，１２ この実施例では、研磨用スラリーとして、次のものを用
いた。即ち、フッ化アンチモン（ＩＩＩ）ＳｂＦ3 を用
い、粒径０．４〜０．５μｍの研磨粒子として実施例
１，２と同様にしてスラリーを形成して、各例と同様に
研磨を行った。研磨後の加熱は、粒子が容易に昇華して
消失する温度に達するまで行った。本実施例によって
も、実施例１，２と同様の効果を得ることができた。
いた。即ち、フッ化アンチモン（ＩＩＩ）ＳｂＦ3 を用
い、粒径０．４〜０．５μｍの研磨粒子として実施例
１，２と同様にしてスラリーを形成して、各例と同様に
研磨を行った。研磨後の加熱は、粒子が容易に昇華して
消失する温度に達するまで行った。本実施例によって
も、実施例１，２と同様の効果を得ることができた。
【００４６】実施例１３，１４ この実施例では、研磨用スラリーとして、次のものを用
いた。即ち、酸化フッ化モリブデンＭｏＯ2 Ｆ2 を用
い、粒径０．４〜０．５μｍの研磨粒子として実施例
１，２と同様にしてスラリーを形成して、各例と同様に
研磨を行った。研磨後の加熱は、粒子が容易に昇華して
消失する温度に達するまで行った。本実施例によって
も、実施例１，２と同様の効果を得ることができた。
いた。即ち、酸化フッ化モリブデンＭｏＯ2 Ｆ2 を用
い、粒径０．４〜０．５μｍの研磨粒子として実施例
１，２と同様にしてスラリーを形成して、各例と同様に
研磨を行った。研磨後の加熱は、粒子が容易に昇華して
消失する温度に達するまで行った。本実施例によって
も、実施例１，２と同様の効果を得ることができた。
【００４７】
【発明の効果】上述のように、本発明によれば、化学的
機械研磨を用いる技術において、従来のスラリー除去が
困難であったという問題点を解決した化学的機械研磨粒
子及び半導体装置の製造方法を提供することができたも
のである。
機械研磨を用いる技術において、従来のスラリー除去が
困難であったという問題点を解決した化学的機械研磨粒
子及び半導体装置の製造方法を提供することができたも
のである。
【図１】 本発明の概念を示す説明図である。
【図２】 本発明の実施例のひとつの形態（実施例１）
を示す概略図である。
を示す概略図である。
【図３】 本発明の実施例のもうひとつの形態（実施例
２）を示す概略図である。
２）を示す概略図である。
【図４】 実施例で用いた化学的機械研磨装置の概略図
である。
である。
【図５】 従来の絶縁膜の形成技術及び平坦化技術を説
明する図である。
明する図である。
１ スラリー供給口 ２ 研磨粒子（スラリー） ３ 研磨プレート ４ 研磨プレート回転軸 ５ 基板（被研磨材） ５１ 被研磨膜 ６ キャリア ７ キャリア回転軸 ８ 研磨圧力調整器 ９ 研磨布 １０ スラリー供給系 １０１ 半導体基板 １０２ 第１の層間絶縁膜 １０３ Ａｌ配線層 １０４ 第２の層間絶縁膜 １０５ 開口部 １０６ ブランケットタングステン １０７ メタルプラグ
Claims (6)
- 【請求項１】化学的機械研磨方法に用いる化学的機械研
磨粒子であって、 昇華性の物質で構成したことを特徴とする化学的機械研
磨粒子。 - 【請求項２】前記化学的機械研磨粒子は、昇華性無機化
合物ないし昇華性高分子化合物から成る粒子であること
を特徴とする請求項１に記載の化学的機械研磨方法。 - 【請求項３】前記化学的機械研磨粒子は、ポリチアジル
から成る粒子であることを特徴とする請求項１に記載の
化学的機械研磨方法。 - 【請求項４】化学的機械研磨方法により、基板上に形成
された膜の平坦化を行う工程を含む半導体装置の製造方
法において、 前記化学的機械研磨時に用いる化学的機械的研磨粒子を
昇華性の物質で構成したことを特徴とする半導体装置の
製造方法。 - 【請求項５】前記昇華性を有する研磨粒子は昇華性無機
化合物ないし昇華性高分子化合物から成ることを特徴と
する請求項４に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項６】前記昇華性を有する研磨粒子はポリチアジ
ルから成ることを特徴とする請求項４に記載の半導体装
置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7307296A JPH09148285A (ja) | 1995-11-27 | 1995-11-27 | 化学的機械研磨粒子及び半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7307296A JPH09148285A (ja) | 1995-11-27 | 1995-11-27 | 化学的機械研磨粒子及び半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09148285A true JPH09148285A (ja) | 1997-06-06 |
Family
ID=17967437
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7307296A Pending JPH09148285A (ja) | 1995-11-27 | 1995-11-27 | 化学的機械研磨粒子及び半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09148285A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6234875B1 (en) | 1999-06-09 | 2001-05-22 | 3M Innovative Properties Company | Method of modifying a surface |
| KR20030057181A (ko) * | 2001-12-28 | 2003-07-04 | 동부전자 주식회사 | 막의 연마를 통한 파티클 제거방법 |
| WO2022255290A1 (ja) * | 2021-05-31 | 2022-12-08 | 東ソー株式会社 | 平坦化膜の製造方法、平坦化膜用材料および平坦化膜 |
| EP4180388A1 (en) * | 2021-11-16 | 2023-05-17 | Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg | A poly(sulfur nitride) material, a suspension thereof and a corresponding production method |
-
1995
- 1995-11-27 JP JP7307296A patent/JPH09148285A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6234875B1 (en) | 1999-06-09 | 2001-05-22 | 3M Innovative Properties Company | Method of modifying a surface |
| KR20030057181A (ko) * | 2001-12-28 | 2003-07-04 | 동부전자 주식회사 | 막의 연마를 통한 파티클 제거방법 |
| WO2022255290A1 (ja) * | 2021-05-31 | 2022-12-08 | 東ソー株式会社 | 平坦化膜の製造方法、平坦化膜用材料および平坦化膜 |
| EP4180388A1 (en) * | 2021-11-16 | 2023-05-17 | Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg | A poly(sulfur nitride) material, a suspension thereof and a corresponding production method |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
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