JPH1148122A - 化学的機械研磨装置およびこれを用いた半導体集積回路装置の製造方法 - Google Patents
化学的機械研磨装置およびこれを用いた半導体集積回路装置の製造方法Info
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- JPH1148122A JPH1148122A JP20887497A JP20887497A JPH1148122A JP H1148122 A JPH1148122 A JP H1148122A JP 20887497 A JP20887497 A JP 20887497A JP 20887497 A JP20887497 A JP 20887497A JP H1148122 A JPH1148122 A JP H1148122A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 CMP技術において、寿命の長い研磨パッド
を得ると同時に、安定した研磨速度で半導体ウエハ上の
被研磨膜の全面を均一に研磨する。 【解決手段】 ダイヤモンド粒子が埋め込まれた第1の
ドレッサ5で研磨パッド4の表面を切削して平坦度を出
した後、半導体ウエハ1上の被研磨膜の表面を研磨する
と同時に、供給ノズル10から研磨砥粒溶液11を供給
しながら円筒状のブラシ7によって構成される第2のド
レッサ6で研磨パッド4の表面の芝めを立たせて、元の
荒い芝めを復元する。
を得ると同時に、安定した研磨速度で半導体ウエハ上の
被研磨膜の全面を均一に研磨する。 【解決手段】 ダイヤモンド粒子が埋め込まれた第1の
ドレッサ5で研磨パッド4の表面を切削して平坦度を出
した後、半導体ウエハ1上の被研磨膜の表面を研磨する
と同時に、供給ノズル10から研磨砥粒溶液11を供給
しながら円筒状のブラシ7によって構成される第2のド
レッサ6で研磨パッド4の表面の芝めを立たせて、元の
荒い芝めを復元する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路装
置の製造技術に関し、特に、半導体ウエハ上に堆積され
た絶縁膜または金属膜の表面の凹凸を化学的機械研磨
(Chemical Mechanical Polishing ;CMP)装置を用
いて平坦に加工する技術に関するものである。
置の製造技術に関し、特に、半導体ウエハ上に堆積され
た絶縁膜または金属膜の表面の凹凸を化学的機械研磨
(Chemical Mechanical Polishing ;CMP)装置を用
いて平坦に加工する技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のCMP装置P2 の要部断面の模式
図を図5に示す。図において、51は半導体ウエハ、5
2は剛性板、53は低剛性の合成樹脂から成る加圧用パ
ッド、54は剛性板52にその厚み方向に複数個設けら
れた通気孔、55は剛性板52に設けられた通気孔54
と一致する如く加圧用パッド53に配列された通気孔、
56は加圧ヘッド、57は研磨パッド、58は研磨パッ
ドが貼り付けられた研磨定盤、59は半導体ウエハ51
が研磨中に加圧ヘッド56から外れないように設けられ
たストッパである。
図を図5に示す。図において、51は半導体ウエハ、5
2は剛性板、53は低剛性の合成樹脂から成る加圧用パ
ッド、54は剛性板52にその厚み方向に複数個設けら
れた通気孔、55は剛性板52に設けられた通気孔54
と一致する如く加圧用パッド53に配列された通気孔、
56は加圧ヘッド、57は研磨パッド、58は研磨パッ
ドが貼り付けられた研磨定盤、59は半導体ウエハ51
が研磨中に加圧ヘッド56から外れないように設けられ
たストッパである。
【0003】半導体ウエハ51は、剛性板52および加
圧用パッド53にそれぞれ設けられた通気孔54,55
からの真空吸引により加圧ヘッド56に装着された後、
研磨パッド57上に押し付けられる。研磨時の圧力は加
圧ヘッド56、剛性板52、加圧用パッド53を介して
半導体ウエハ51に加えられる。半導体ウエハ51は加
圧ヘッド56と共に回転し、同じく回転する研磨定盤5
8に貼り付けられた研磨パッド57に押さえつけながら
研磨される。
圧用パッド53にそれぞれ設けられた通気孔54,55
からの真空吸引により加圧ヘッド56に装着された後、
研磨パッド57上に押し付けられる。研磨時の圧力は加
圧ヘッド56、剛性板52、加圧用パッド53を介して
半導体ウエハ51に加えられる。半導体ウエハ51は加
圧ヘッド56と共に回転し、同じく回転する研磨定盤5
8に貼り付けられた研磨パッド57に押さえつけながら
研磨される。
【0004】次に、前記CMP装置P2 を用い、半導体
ウエハ上に堆積された絶縁膜または金属膜の表面の凹凸
を平坦化する製造工程の一例を図6(a)〜(f)を用
いて説明する。
ウエハ上に堆積された絶縁膜または金属膜の表面の凹凸
を平坦化する製造工程の一例を図6(a)〜(f)を用
いて説明する。
【0005】これらの図において、60は半導体基板、
61は第1層目の配線、62は層間絶縁膜、63は層間
絶縁膜62に開孔されたスルーホール、64は金属膜、
65は第2層目の配線である。
61は第1層目の配線、62は層間絶縁膜、63は層間
絶縁膜62に開孔されたスルーホール、64は金属膜、
65は第2層目の配線である。
【0006】まず、半導体基板60上に、例えばトラン
ジスタ等の半導体素子、電荷蓄積用容量素子または抵抗
素子(いずれも図示せず)などを形成した後、これらを
互いに電気的に接続する第1層目の配線61を形成する
(工程(a))。この際、半導体基板60の表面には第
1層目の配線61の厚み分の凸部が生ずる。
ジスタ等の半導体素子、電荷蓄積用容量素子または抵抗
素子(いずれも図示せず)などを形成した後、これらを
互いに電気的に接続する第1層目の配線61を形成する
(工程(a))。この際、半導体基板60の表面には第
1層目の配線61の厚み分の凸部が生ずる。
【0007】次に、CVD(Chemical Vapor Depositio
n )法を用いて酸化シリコン膜または窒化シリコン膜な
どによって構成される層間絶縁膜62を半導体基板60
上に堆積させて、上記第1層目の配線61を層間絶縁膜
62で覆う(工程(b))。この際、ほぼ前記第1層目
の配線61の厚み分の段差が層間絶縁膜62の表面に残
留する。次いで、前記CMP装置P2 を用いて、層間絶
縁膜62の表面を研磨して平坦に加工する(工程
(c))。
n )法を用いて酸化シリコン膜または窒化シリコン膜な
どによって構成される層間絶縁膜62を半導体基板60
上に堆積させて、上記第1層目の配線61を層間絶縁膜
62で覆う(工程(b))。この際、ほぼ前記第1層目
の配線61の厚み分の段差が層間絶縁膜62の表面に残
留する。次いで、前記CMP装置P2 を用いて、層間絶
縁膜62の表面を研磨して平坦に加工する(工程
(c))。
【0008】次に、第1層目の配線61に達するスルー
ホール63を層間絶縁膜62に設けた後、CVD法また
はスパッタリング法などによって半導体基板60上に金
属膜64を堆積し(工程(d))、次いで、前記CMP
装置P2 を用いて層間絶縁膜62の表面に積層された金
属膜64を研磨除去する。これによって、スルーホール
63に金属膜64を埋め込む(工程(e))。
ホール63を層間絶縁膜62に設けた後、CVD法また
はスパッタリング法などによって半導体基板60上に金
属膜64を堆積し(工程(d))、次いで、前記CMP
装置P2 を用いて層間絶縁膜62の表面に積層された金
属膜64を研磨除去する。これによって、スルーホール
63に金属膜64を埋め込む(工程(e))。
【0009】次に、半導体基板60上に金属膜(図示せ
ず)を堆積した後、この金属膜をパターニングすること
によって第2層目の配線65を形成する(工程
(f))。第1層目の配線61と第2層目の配線65と
はスルーホール63に埋め込まれた金属膜64を介して
電気的に接続される。また、上記工程(a)〜(f)を
同様に繰り返すことにより所望の多層配線を有する半導
体集積回路装置を形成することができる。
ず)を堆積した後、この金属膜をパターニングすること
によって第2層目の配線65を形成する(工程
(f))。第1層目の配線61と第2層目の配線65と
はスルーホール63に埋め込まれた金属膜64を介して
電気的に接続される。また、上記工程(a)〜(f)を
同様に繰り返すことにより所望の多層配線を有する半導
体集積回路装置を形成することができる。
【0010】ところで、上記工程(c)での層間絶縁膜
62の表面の平坦化および上記工程(e)での金属膜6
4の表面の平坦化で要求される研磨技術の基本的性能と
しては、被研磨膜の凹凸の平坦度、研磨量の均一性、ス
ループットおよび研磨速度の安定性が挙げられる。これ
らのうち、被研磨膜の凹凸の平坦度は使用する研磨パッ
ドの機械的材料、研磨量の均一性はウエハ加圧方式によ
ってほぼ決定されるのに対し、スループットおよび研磨
速度の安定性は、研磨砥粒の材質、加圧力または摺動速
度などの研磨条件に加えて、研磨パッドの表面状態に強
く依存する。
62の表面の平坦化および上記工程(e)での金属膜6
4の表面の平坦化で要求される研磨技術の基本的性能と
しては、被研磨膜の凹凸の平坦度、研磨量の均一性、ス
ループットおよび研磨速度の安定性が挙げられる。これ
らのうち、被研磨膜の凹凸の平坦度は使用する研磨パッ
ドの機械的材料、研磨量の均一性はウエハ加圧方式によ
ってほぼ決定されるのに対し、スループットおよび研磨
速度の安定性は、研磨砥粒の材質、加圧力または摺動速
度などの研磨条件に加えて、研磨パッドの表面状態に強
く依存する。
【0011】特に、本発明者の実験により、研磨速度の
安定性は研磨パッドの表面の荒さの変化と強い相関関係
があることが明らかとなった。図7は、本発明者の実験
結果の一例であり、半導体ウエハの処理枚数に対する半
導体ウエハ上の被研磨膜の研磨速度の変化および研磨パ
ッドの表面の荒さの変化を示すグラフ図である。
安定性は研磨パッドの表面の荒さの変化と強い相関関係
があることが明らかとなった。図7は、本発明者の実験
結果の一例であり、半導体ウエハの処理枚数に対する半
導体ウエハ上の被研磨膜の研磨速度の変化および研磨パ
ッドの表面の荒さの変化を示すグラフ図である。
【0012】図に示すように、半導体ウエハの処理枚数
が増加するに従い、研磨速度は初期に急激に低下し、そ
の後、なだらかに低下した後、ほぼ一定の速度に安定す
る。また、研磨速度の変化と同様に、研磨パッドの表面
の荒さも半導体ウエハの処理枚数が増加するに従い減少
した後、ほぼ一定の荒さに落ち着く。
が増加するに従い、研磨速度は初期に急激に低下し、そ
の後、なだらかに低下した後、ほぼ一定の速度に安定す
る。また、研磨速度の変化と同様に、研磨パッドの表面
の荒さも半導体ウエハの処理枚数が増加するに従い減少
した後、ほぼ一定の荒さに落ち着く。
【0013】この現象は、研磨パッドの表面の荒さが減
少すると研磨砥粒液の保持力が低下して研磨パッドの表
面に供給された研磨砥粒液が半導体ウエハの摺動により
半導体ウエハの外周端で掃き出されてしまい、半導体ウ
エハ上の研磨面と研磨パッド面との間に存在する研磨砥
粒の量が減少して、研磨速度が低下するものと考えられ
る。なお、研磨パッドの表面の荒さが減少する理由は、
研磨パッドの表面の芝め構造が、研磨中に繰り返し受け
る半導体ウエハの研磨圧力によって倒れてしまうためで
ある。
少すると研磨砥粒液の保持力が低下して研磨パッドの表
面に供給された研磨砥粒液が半導体ウエハの摺動により
半導体ウエハの外周端で掃き出されてしまい、半導体ウ
エハ上の研磨面と研磨パッド面との間に存在する研磨砥
粒の量が減少して、研磨速度が低下するものと考えられ
る。なお、研磨パッドの表面の荒さが減少する理由は、
研磨パッドの表面の芝め構造が、研磨中に繰り返し受け
る半導体ウエハの研磨圧力によって倒れてしまうためで
ある。
【0014】そこで、研磨中における研磨パッドの表面
状態の経時変化を防ぎ、半導体ウエハの表面の研磨速度
を一定に保つために、半導体ウエハ上の被研磨膜を研磨
する加圧ヘッドとは別に、ダイヤモンド粒子を埋め込ん
だ円盤(以下、ドレッサと称す)を研磨作業後または研
磨作業中に研磨パッド上に摺動させて、研磨パッドの表
面を整形するドレッシングが研磨パッドに施されてい
る。
状態の経時変化を防ぎ、半導体ウエハの表面の研磨速度
を一定に保つために、半導体ウエハ上の被研磨膜を研磨
する加圧ヘッドとは別に、ダイヤモンド粒子を埋め込ん
だ円盤(以下、ドレッサと称す)を研磨作業後または研
磨作業中に研磨パッド上に摺動させて、研磨パッドの表
面を整形するドレッシングが研磨パッドに施されてい
る。
【0015】図8および図9に従来の研磨パッドのドレ
ッシング方法の概略図を示す。図8に示すドレッシング
方法は、大型のドレッサ66に回転と揺動を加えながら
研磨パッド57の表面を整形する方法であり、図9に示
すドレッシング方法は、アーム機構67を用いて小型の
ドレッサ68を研磨パッド57の全面に可変速で揺動さ
せて、研磨パッド57の表面を整形する方法である。こ
れらのドレッシング方法には、半導体ウエハ上の被研磨
膜の研磨と研磨パッドの表面のドレッシングとを同時に
行う同時ドレッシング、または半導体ウエハ上の被研磨
膜の研磨前後の半導体ウエハを搬送する空き時間に研磨
パッドの表面のドレッシングを行う間欠ドレッシングが
ある。
ッシング方法の概略図を示す。図8に示すドレッシング
方法は、大型のドレッサ66に回転と揺動を加えながら
研磨パッド57の表面を整形する方法であり、図9に示
すドレッシング方法は、アーム機構67を用いて小型の
ドレッサ68を研磨パッド57の全面に可変速で揺動さ
せて、研磨パッド57の表面を整形する方法である。こ
れらのドレッシング方法には、半導体ウエハ上の被研磨
膜の研磨と研磨パッドの表面のドレッシングとを同時に
行う同時ドレッシング、または半導体ウエハ上の被研磨
膜の研磨前後の半導体ウエハを搬送する空き時間に研磨
パッドの表面のドレッシングを行う間欠ドレッシングが
ある。
【0016】なお、CMP装置のドレッシング方法につ
いては、例えばソリッド・ステート・テクノロジ(Soli
d State Technology, 日本版,Dec. 1994. Iqbal Ali et
al., ”層間絶縁膜の化学的機械研磨に関する概観”)
などに記載されている。
いては、例えばソリッド・ステート・テクノロジ(Soli
d State Technology, 日本版,Dec. 1994. Iqbal Ali et
al., ”層間絶縁膜の化学的機械研磨に関する概観”)
などに記載されている。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記ド
レッシング方法には、以下の問題点があることを本発明
者は見いだした。
レッシング方法には、以下の問題点があることを本発明
者は見いだした。
【0018】すなわち、まず、同時ドレッシングでは、
研磨パッドの表面が常にドレッシングされるので安定な
研磨速度が得られるが、研磨パッドの表面が常にドレッ
サによって削り取られるため研磨パッドの寿命が著しく
低下する。また、間欠ドレッシングでは、研磨パッドの
寿命は長いが、半導体ウエハ上の被研磨膜の研磨中に研
磨速度が低下して安定な研磨速度が得られず、さらに、
ドレッシングに要する時間が単独で必要なためCMP装
置のスループットが低下する。
研磨パッドの表面が常にドレッシングされるので安定な
研磨速度が得られるが、研磨パッドの表面が常にドレッ
サによって削り取られるため研磨パッドの寿命が著しく
低下する。また、間欠ドレッシングでは、研磨パッドの
寿命は長いが、半導体ウエハ上の被研磨膜の研磨中に研
磨速度が低下して安定な研磨速度が得られず、さらに、
ドレッシングに要する時間が単独で必要なためCMP装
置のスループットが低下する。
【0019】これらの問題を解決する方法の一つとし
て、研磨パッドに対するドレッサの押圧力を低下させる
方法がある。この方法を採用すれば、研磨速度をある程
度安定化させ、研磨パッドの寿命を長くすることができ
る。
て、研磨パッドに対するドレッサの押圧力を低下させる
方法がある。この方法を採用すれば、研磨速度をある程
度安定化させ、研磨パッドの寿命を長くすることができ
る。
【0020】しかし、ドレッシングには、研磨パッドの
表面の荒さを一定に保ち研磨速度を安定化させる目的の
他に、研磨パッドの全面をドレッシングでの切削によっ
て整形し、研磨パッドの表面の平坦度を得ることにより
半導体ウエハ上の被研磨膜の全面の均一性を確保する目
的があり、研磨パッドに対するドレッサの押圧力を低下
させると研磨パッドの表面の平坦度を確保することが難
しく、半導体ウエハ上の被研磨膜の全面を均一に研磨す
ることができない問題がある。
表面の荒さを一定に保ち研磨速度を安定化させる目的の
他に、研磨パッドの全面をドレッシングでの切削によっ
て整形し、研磨パッドの表面の平坦度を得ることにより
半導体ウエハ上の被研磨膜の全面の均一性を確保する目
的があり、研磨パッドに対するドレッサの押圧力を低下
させると研磨パッドの表面の平坦度を確保することが難
しく、半導体ウエハ上の被研磨膜の全面を均一に研磨す
ることができない問題がある。
【0021】本発明の目的は、CMP技術において、寿
命の長い研磨パッドを得ると同時に、安定した研磨速度
で半導体ウエハ上の被研磨膜の全面を均一に研磨するこ
とができる技術を提供することにある。
命の長い研磨パッドを得ると同時に、安定した研磨速度
で半導体ウエハ上の被研磨膜の全面を均一に研磨するこ
とができる技術を提供することにある。
【0022】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
【0023】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
次のとおりである。
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
次のとおりである。
【0024】すなわち、本発明のCMP装置は、研磨定
盤上に貼り付けられた研磨パッドの表面を整形するドレ
ッサとして、少なくとも、ダイヤモンド粒子が埋め込ま
れ、研磨パッドの表面を平坦化する第1のドレッサと、
ポリマ繊維からなるブラシによって構成され、研磨パッ
ドの表面の荒さを復元させる第2のドレッサとを有して
おり、上記第1のドレッサにより研磨パッドの表面を切
削した後、第1のドレッサを後退させ、次いで、加圧ヘ
ッドに装着された半導体ウエハを研磨パッドの表面に押
さえ付けて半導体ウエハ上の被研磨膜の表面を研磨する
と同時に、研磨パッドの表面に研磨砥粒溶液を供給しな
がら上記第2のドレッサを断続的または連続的に研磨パ
ッドの表面に押さえ付けて、研磨パッドの表面の芝めを
立たせる方向に摺動させるものである。
盤上に貼り付けられた研磨パッドの表面を整形するドレ
ッサとして、少なくとも、ダイヤモンド粒子が埋め込ま
れ、研磨パッドの表面を平坦化する第1のドレッサと、
ポリマ繊維からなるブラシによって構成され、研磨パッ
ドの表面の荒さを復元させる第2のドレッサとを有して
おり、上記第1のドレッサにより研磨パッドの表面を切
削した後、第1のドレッサを後退させ、次いで、加圧ヘ
ッドに装着された半導体ウエハを研磨パッドの表面に押
さえ付けて半導体ウエハ上の被研磨膜の表面を研磨する
と同時に、研磨パッドの表面に研磨砥粒溶液を供給しな
がら上記第2のドレッサを断続的または連続的に研磨パ
ッドの表面に押さえ付けて、研磨パッドの表面の芝めを
立たせる方向に摺動させるものである。
【0025】上記した手段によれば、第2のドレッサに
よるドレッシングによって、研磨パッドの表面を切削す
ることなく、半導体ウエハ上の被研磨膜の表面を研磨す
ることによって倒れた研磨パッドの表面の芝めを立たせ
て、比較的容易に元の荒い芝めに復元できるので、研磨
パッドの寿命を大幅に長くできると同時に、半導体ウエ
ハ上の被研磨膜の研磨速度を安定化することができる。
さらに、研磨パッドに対する第1のドレッサの押圧力を
低下させる必要がないので、研磨パッドの表面の平坦度
が確保できて、半導体ウエハ上の被研磨膜の全面を均一
に研磨することができる。
よるドレッシングによって、研磨パッドの表面を切削す
ることなく、半導体ウエハ上の被研磨膜の表面を研磨す
ることによって倒れた研磨パッドの表面の芝めを立たせ
て、比較的容易に元の荒い芝めに復元できるので、研磨
パッドの寿命を大幅に長くできると同時に、半導体ウエ
ハ上の被研磨膜の研磨速度を安定化することができる。
さらに、研磨パッドに対する第1のドレッサの押圧力を
低下させる必要がないので、研磨パッドの表面の平坦度
が確保できて、半導体ウエハ上の被研磨膜の全面を均一
に研磨することができる。
【0026】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。
に基づいて詳細に説明する。
【0027】なお、実施の形態を説明するための全図に
おいて同一機能を有するものは同一の符号を付し、その
繰り返しの説明は省略する。
おいて同一機能を有するものは同一の符号を付し、その
繰り返しの説明は省略する。
【0028】本発明の一実施の形態であるCMP装置P
1 が有する研磨パッドのドレッシング方法を図1に示す
模式図を用いて説明する。図1(a)は、CMP装置P
1 の上面図であり、図1(b)は、図1(a)中に記載
のA方向から見たCMP装置P1 の側面図である。1は
半導体ウエハ、2a,2bは加圧ヘッド、3は研磨定
盤、4は研磨パッド、5は第1のドレッサ、6は第2の
ドレッサ、7はブラシ、8a,8b,8cは歯車、9は
ギア、10は供給ノズル、11は研磨砥粒溶液である。
1 が有する研磨パッドのドレッシング方法を図1に示す
模式図を用いて説明する。図1(a)は、CMP装置P
1 の上面図であり、図1(b)は、図1(a)中に記載
のA方向から見たCMP装置P1 の側面図である。1は
半導体ウエハ、2a,2bは加圧ヘッド、3は研磨定
盤、4は研磨パッド、5は第1のドレッサ、6は第2の
ドレッサ、7はブラシ、8a,8b,8cは歯車、9は
ギア、10は供給ノズル、11は研磨砥粒溶液である。
【0029】被研磨材料である半導体ウエハ1は、加圧
ヘッド2a,2bに装着され、回転する研磨定盤3上に
張り付けられた研磨パッド4の表面に加圧ヘッド2a,
2bを介して押さえ付けられて、その表面は研磨され
る。なお、研磨時の加圧ヘッド2a,2bおよび研磨定
盤3の回転数は、例えば共に30回/分であり、半導体
ウエハ1および研磨定盤3の直径は、例えばそれぞれ8
インチおよび600nmである。半導体ウエハ1は、例
えば300gr/cm2 の圧力で研磨パッド4の表面に
押さえ付けられている。
ヘッド2a,2bに装着され、回転する研磨定盤3上に
張り付けられた研磨パッド4の表面に加圧ヘッド2a,
2bを介して押さえ付けられて、その表面は研磨され
る。なお、研磨時の加圧ヘッド2a,2bおよび研磨定
盤3の回転数は、例えば共に30回/分であり、半導体
ウエハ1および研磨定盤3の直径は、例えばそれぞれ8
インチおよび600nmである。半導体ウエハ1は、例
えば300gr/cm2 の圧力で研磨パッド4の表面に
押さえ付けられている。
【0030】研磨パッド4の表面は、第1のドレッサ5
および第2のドレッサ6を用いてドレッシングされる。
第1のドレッサ5にはダイヤモンド粒子が埋め込まれて
おり、第1のドレッサ5は研磨パッド4の表面を切削し
て平坦度を出すために用いられる。第2のドレッサ6は
研磨パッドの研磨面に対して平行な回転軸を有する円筒
状のブラシ7と歯車8a,8b,8cとによって構成さ
れており、研磨パッド4の表面の芝めを立たせて元の荒
い芝めを復元するために用いられる。
および第2のドレッサ6を用いてドレッシングされる。
第1のドレッサ5にはダイヤモンド粒子が埋め込まれて
おり、第1のドレッサ5は研磨パッド4の表面を切削し
て平坦度を出すために用いられる。第2のドレッサ6は
研磨パッドの研磨面に対して平行な回転軸を有する円筒
状のブラシ7と歯車8a,8b,8cとによって構成さ
れており、研磨パッド4の表面の芝めを立たせて元の荒
い芝めを復元するために用いられる。
【0031】第2のドレッサ6の歯車8cを研磨定盤3
の外周端面に形成したギア9と噛み合わせて研磨定盤3
を回転させることにより、歯車8bを介して歯車8aと
一体のブラシ7を強制的に回転駆動させる。この際、第
2のドレッサ6の研磨パッド4に対する摺動方向は、半
導体ウエハ1の摺動方向とほぼ逆方向の成分を有してい
る。また、ブラシ7の円周速度は研磨定盤3の最外周部
の円周速度より約1.5倍速くなるように、歯車8cのギ
ア比とブラシ7の径は選ばれる。ブラシ7には、例えば
線径100μm、長さ5mmのナイロンブラシを使用し
た。
の外周端面に形成したギア9と噛み合わせて研磨定盤3
を回転させることにより、歯車8bを介して歯車8aと
一体のブラシ7を強制的に回転駆動させる。この際、第
2のドレッサ6の研磨パッド4に対する摺動方向は、半
導体ウエハ1の摺動方向とほぼ逆方向の成分を有してい
る。また、ブラシ7の円周速度は研磨定盤3の最外周部
の円周速度より約1.5倍速くなるように、歯車8cのギ
ア比とブラシ7の径は選ばれる。ブラシ7には、例えば
線径100μm、長さ5mmのナイロンブラシを使用し
た。
【0032】まず、第1のドレッサ5を用いて研磨パッ
ド4の表面を切削した後、第1のドレッサ5を後退さ
せ、次いで、半導体ウエハ1上の被研磨膜の表面を研磨
すると同時に、第2のドレッサ6を断続的または連続的
に研磨パッド4上で摺動させて、研磨パッド4の表面を
整形する。この際、第2のドレッサ6の近傍に設置した
供給ノズル10から研磨砥粒溶液11が約200ml/
分の速度で研磨パッド4上に供給される。研磨砥粒溶液
11の供給口は第2のドレッサ6に内蔵してもよい。
ド4の表面を切削した後、第1のドレッサ5を後退さ
せ、次いで、半導体ウエハ1上の被研磨膜の表面を研磨
すると同時に、第2のドレッサ6を断続的または連続的
に研磨パッド4上で摺動させて、研磨パッド4の表面を
整形する。この際、第2のドレッサ6の近傍に設置した
供給ノズル10から研磨砥粒溶液11が約200ml/
分の速度で研磨パッド4上に供給される。研磨砥粒溶液
11の供給口は第2のドレッサ6に内蔵してもよい。
【0033】図2に、本実施の形態である前記CMP装
置P1 を用いて、半導体ウエハ上にプラズマCVD法で
堆積された酸化シリコン膜の表面を研磨した際の酸化シ
リコン膜の研磨速度と半導体ウエハの研磨枚数との関係
を示す。図において、四角印は前記本実施の形態のドレ
ッシング、白丸印は従来の同時ドレッシング、黒丸印は
従来の間欠ドレッシングを採用した際のそれぞれの酸化
シリコン膜の研磨速度を示す。
置P1 を用いて、半導体ウエハ上にプラズマCVD法で
堆積された酸化シリコン膜の表面を研磨した際の酸化シ
リコン膜の研磨速度と半導体ウエハの研磨枚数との関係
を示す。図において、四角印は前記本実施の形態のドレ
ッシング、白丸印は従来の同時ドレッシング、黒丸印は
従来の間欠ドレッシングを採用した際のそれぞれの酸化
シリコン膜の研磨速度を示す。
【0034】いずれの場合も一つの研磨定盤に対して2
つの加圧ヘッドを有し、2枚の半導体ウエハを同時に研
磨した結果であり、図中には2枚の半導体ウエハで得ら
れたそれぞれの酸化シリコン膜の研磨速度の平均値を1
点で示してある。半導体ウエハ上の酸化シリコン膜の研
磨時間は5分である。
つの加圧ヘッドを有し、2枚の半導体ウエハを同時に研
磨した結果であり、図中には2枚の半導体ウエハで得ら
れたそれぞれの酸化シリコン膜の研磨速度の平均値を1
点で示してある。半導体ウエハ上の酸化シリコン膜の研
磨時間は5分である。
【0035】本実施の形態のドレッシングでは、半導体
ウエハ1上の酸化シリコン膜の研磨前の第1のドレッサ
5によるドレッシング時間は3分であり、半導体ウエハ
1上の酸化シリコン膜の研磨中は第2のドレッサ6でド
レッシングを行っている。研磨パッドには厚さが1.2m
mの発泡ポリウレタン性のIC1000(米国ロデール
社)を用いた。なお、従来の間欠ドレッシングのドレッ
シング時間は2分である。
ウエハ1上の酸化シリコン膜の研磨前の第1のドレッサ
5によるドレッシング時間は3分であり、半導体ウエハ
1上の酸化シリコン膜の研磨中は第2のドレッサ6でド
レッシングを行っている。研磨パッドには厚さが1.2m
mの発泡ポリウレタン性のIC1000(米国ロデール
社)を用いた。なお、従来の間欠ドレッシングのドレッ
シング時間は2分である。
【0036】図から明らかなように、従来の間欠ドレッ
シングの研磨速度は他のドレッシングの研磨速度と比べ
て約10%低く、また、±5%以上の研磨速度の変動が
ある。しかし、本実施の形態のドレッシングでは半導体
ウエハの研磨枚数が25枚まで従来の同時ドレッシング
とほぼ同じ研磨速度が得られ、また、±2%以下の研磨
量の均一性(図示せず)が得られる。
シングの研磨速度は他のドレッシングの研磨速度と比べ
て約10%低く、また、±5%以上の研磨速度の変動が
ある。しかし、本実施の形態のドレッシングでは半導体
ウエハの研磨枚数が25枚まで従来の同時ドレッシング
とほぼ同じ研磨速度が得られ、また、±2%以下の研磨
量の均一性(図示せず)が得られる。
【0037】図3に、本実施の形態である前記CMP装
置P1 を用いて、半導体ウエハ上に堆積された酸化シリ
コン膜を研磨した際の研磨パッドの厚さと半導体ウエハ
の研磨枚数との関係を示す。図において、四角印は前記
本実施の形態のドレッシング、白丸印は従来の同時ドレ
ッシング、黒丸印は従来の間欠ドレッシングを採用した
際のそれぞれの研磨パッドの厚さを示す。
置P1 を用いて、半導体ウエハ上に堆積された酸化シリ
コン膜を研磨した際の研磨パッドの厚さと半導体ウエハ
の研磨枚数との関係を示す。図において、四角印は前記
本実施の形態のドレッシング、白丸印は従来の同時ドレ
ッシング、黒丸印は従来の間欠ドレッシングを採用した
際のそれぞれの研磨パッドの厚さを示す。
【0038】なお、本発明者の実験から、研磨パッドを
その厚さが初期の厚さ(例えば1.2mm)の約半分にな
るまで研磨すると、半導体ウエハ上の被研磨膜の研磨速
度の安定性または半導体ウエハ上の被研磨膜の研磨量均
一性に顕著な劣化が認められることが明らかになってお
り、このことから、研磨パッドの厚さが半分となった時
点を研磨パッドの寿命と称す。
その厚さが初期の厚さ(例えば1.2mm)の約半分にな
るまで研磨すると、半導体ウエハ上の被研磨膜の研磨速
度の安定性または半導体ウエハ上の被研磨膜の研磨量均
一性に顕著な劣化が認められることが明らかになってお
り、このことから、研磨パッドの厚さが半分となった時
点を研磨パッドの寿命と称す。
【0039】図に示すように、従来の同時ドレッシング
では約100枚の半導体ウエハを研磨するだけで研磨パ
ッドは寿命に達し、従来の間欠ドレッシングでも約25
0枚の半導体ウエハを研磨すると研磨パッドは寿命に達
する。これに対し、本実施の形態のドレッシングでは、
約4000枚の半導体ウエハを研磨すると研磨パッドが
寿命に達する。
では約100枚の半導体ウエハを研磨するだけで研磨パ
ッドは寿命に達し、従来の間欠ドレッシングでも約25
0枚の半導体ウエハを研磨すると研磨パッドは寿命に達
する。これに対し、本実施の形態のドレッシングでは、
約4000枚の半導体ウエハを研磨すると研磨パッドが
寿命に達する。
【0040】次に、本実施の形態の前記CMP装置P1
を用いたDRAM(Dynamic RandomAccess Memory)の
多層配線の製造方法を図4を用いて説明する。なお、D
RAMの周辺回路部はnチャネル型MISFET(Meta
l Insulator SemiconductorField Effect Transistor
)QS の製造方法のみを記載する。
を用いたDRAM(Dynamic RandomAccess Memory)の
多層配線の製造方法を図4を用いて説明する。なお、D
RAMの周辺回路部はnチャネル型MISFET(Meta
l Insulator SemiconductorField Effect Transistor
)QS の製造方法のみを記載する。
【0041】まず、p- 型シリコン単結晶からなる半導
体基板12の主面上に周知の方法でp型ウエル13、フ
ィールド絶縁膜14およびゲート絶縁膜15を順次形成
する。
体基板12の主面上に周知の方法でp型ウエル13、フ
ィールド絶縁膜14およびゲート絶縁膜15を順次形成
する。
【0042】次に、図示はしないが、半導体基板12上
に堆積された窒化シリコン膜、タングステンシリサイド
(WSiX )膜および多結晶シリコン膜からなる積層膜
を順次エッチングすることにより、WSiX 膜および多
結晶シリコン膜からなるメモリセルのメモリセル選択用
MISFETのゲート電極16および周辺回路部のnチ
ャネル型MISFETQS のゲート電極16を形成す
る。
に堆積された窒化シリコン膜、タングステンシリサイド
(WSiX )膜および多結晶シリコン膜からなる積層膜
を順次エッチングすることにより、WSiX 膜および多
結晶シリコン膜からなるメモリセルのメモリセル選択用
MISFETのゲート電極16および周辺回路部のnチ
ャネル型MISFETQS のゲート電極16を形成す
る。
【0043】なお、上記ゲート電極16を構成するメタ
ルシリサイド膜にWSiX 膜を用いたが、その他のメタ
ルシリサイド膜、例えばモリブデンシリサイド(MoS
iX)膜、チタンシリサイド(TiSiX )膜、タンタ
ルシリサイド(TaSiX )膜などを用いてもよい。
ルシリサイド膜にWSiX 膜を用いたが、その他のメタ
ルシリサイド膜、例えばモリブデンシリサイド(MoS
iX)膜、チタンシリサイド(TiSiX )膜、タンタ
ルシリサイド(TaSiX )膜などを用いてもよい。
【0044】次に、レジストパターンならびに上記窒化
シリコン膜、WSiX 膜および多結晶シリコン膜からな
る積層膜をマスクにして、周辺回路部のp型ウエル13
にn型不純物、例えばリン(P)をイオン注入し、nチ
ャネル型MISFETQS のn型半導体領域(ソース領
域、ドレイン領域)17を、ゲート電極16に対して自
己整合で形成する。
シリコン膜、WSiX 膜および多結晶シリコン膜からな
る積層膜をマスクにして、周辺回路部のp型ウエル13
にn型不純物、例えばリン(P)をイオン注入し、nチ
ャネル型MISFETQS のn型半導体領域(ソース領
域、ドレイン領域)17を、ゲート電極16に対して自
己整合で形成する。
【0045】その後、半導体基板12上に堆積された窒
化シリコン膜をRIE(Reactive Ion Etching)法など
の異方性エッチングで加工することによって、ゲート電
極16の側壁にサイドウォールスペーサを形成し、ゲー
ト電極16を窒化シリコン膜からなる絶縁膜18で覆
う。
化シリコン膜をRIE(Reactive Ion Etching)法など
の異方性エッチングで加工することによって、ゲート電
極16の側壁にサイドウォールスペーサを形成し、ゲー
ト電極16を窒化シリコン膜からなる絶縁膜18で覆
う。
【0046】なお、上記サイドウォールスペーサを形成
した後、周辺回路部のp型ウエル13に高濃度のn型不
純物、例えば砒素(As)をイオン注入することによ
り、nチャネル型MISFETQS のソース領域、ドレ
イン領域をLDD(Lightly Doped Drain )構造として
もよい。
した後、周辺回路部のp型ウエル13に高濃度のn型不
純物、例えば砒素(As)をイオン注入することによ
り、nチャネル型MISFETQS のソース領域、ドレ
イン領域をLDD(Lightly Doped Drain )構造として
もよい。
【0047】次に、半導体基板12上に酸化シリコン膜
19および第1のBPSG(Boron-doped Phospho Sili
cate Glass)膜20をCVD法によって堆積した後、9
00〜950℃のリフロー処理により上記第1のBPS
G膜20の表面を平坦化する。
19および第1のBPSG(Boron-doped Phospho Sili
cate Glass)膜20をCVD法によって堆積した後、9
00〜950℃のリフロー処理により上記第1のBPS
G膜20の表面を平坦化する。
【0048】その後、レジストパターンをマスクにして
第1のBPSG膜20、酸化シリコン膜19およびゲー
ト絶縁膜15と同一層の絶縁膜を順次エッチングするこ
とにより、メモリセル選択用MISFETの一方の後に
形成されるn型半導体領域21上に第1のコンタクトホ
ール22を形成する。
第1のBPSG膜20、酸化シリコン膜19およびゲー
ト絶縁膜15と同一層の絶縁膜を順次エッチングするこ
とにより、メモリセル選択用MISFETの一方の後に
形成されるn型半導体領域21上に第1のコンタクトホ
ール22を形成する。
【0049】次いで、上記第1のコンタクトホール22
内にPが導入された多結晶シリコン膜23からなる第1
プラグ電極を形成する。なお、この多結晶シリコン膜2
3に導入されたPの拡散によってメモリセル選択用MI
SFETの一方のn型半導体領域21が形成される。
内にPが導入された多結晶シリコン膜23からなる第1
プラグ電極を形成する。なお、この多結晶シリコン膜2
3に導入されたPの拡散によってメモリセル選択用MI
SFETの一方のn型半導体領域21が形成される。
【0050】次に、半導体基板12上に酸化シリコン膜
24をCVD法によって堆積する。次いで、図示はしな
いが、レジストパターンをマスクにして酸化シリコン膜
23、第1のBPSG膜20、酸化シリコン膜19およ
びゲート絶縁膜15と同一層の絶縁膜を順次エッチング
することにより、メモリセル選択用MISFETの他方
の後に形成されるn型半導体領域上に第2のコンタクト
ホールを形成する。この際、後に形成されるビット線を
周辺回路部に延在し、周辺回路部の半導体基板12に接
続するための第2のコンタクトホール(周辺回路部)2
5を形成してもよい。
24をCVD法によって堆積する。次いで、図示はしな
いが、レジストパターンをマスクにして酸化シリコン膜
23、第1のBPSG膜20、酸化シリコン膜19およ
びゲート絶縁膜15と同一層の絶縁膜を順次エッチング
することにより、メモリセル選択用MISFETの他方
の後に形成されるn型半導体領域上に第2のコンタクト
ホールを形成する。この際、後に形成されるビット線を
周辺回路部に延在し、周辺回路部の半導体基板12に接
続するための第2のコンタクトホール(周辺回路部)2
5を形成してもよい。
【0051】次いで、半導体基板12上にPが導入され
た多結晶シリコン膜26およびWSiX 膜27をCVD
法によって順次堆積した後、レジストパターンをマスク
にしてWSiX 膜27および多結晶シリコン膜26を順
次エッチングすることにより、WSiX 膜27および多
結晶シリコン膜26からなるビット線を形成する。
た多結晶シリコン膜26およびWSiX 膜27をCVD
法によって順次堆積した後、レジストパターンをマスク
にしてWSiX 膜27および多結晶シリコン膜26を順
次エッチングすることにより、WSiX 膜27および多
結晶シリコン膜26からなるビット線を形成する。
【0052】また、多結晶シリコン膜26に導入された
Pの拡散によってメモリセル選択用MISFETの他方
のn型半導体領域(図示せず)は形成され、ビット線は
第2のコンタクトホールを通して、このメモリセル選択
用MISFETの他方のn型半導体領域に接続される。
この際、多結晶シリコン膜26に導入されたPの拡散に
よって周辺回路部のp型ウエル13にもn型半導体領域
(周辺回路部)28が形成され、第2のコンタクトホー
ル(周辺回路部)25を通して、ビット線が上記n型半
導体領域(周辺回路部)28に接続される。
Pの拡散によってメモリセル選択用MISFETの他方
のn型半導体領域(図示せず)は形成され、ビット線は
第2のコンタクトホールを通して、このメモリセル選択
用MISFETの他方のn型半導体領域に接続される。
この際、多結晶シリコン膜26に導入されたPの拡散に
よって周辺回路部のp型ウエル13にもn型半導体領域
(周辺回路部)28が形成され、第2のコンタクトホー
ル(周辺回路部)25を通して、ビット線が上記n型半
導体領域(周辺回路部)28に接続される。
【0053】次に、半導体基板12上に酸化シリコン膜
29、窒化シリコン膜30および第2のBPSG膜(図
示せず)をCVD法によって順次堆積した後、900〜
950℃のリフロー処理により上記第2のBPSG膜の
表面を平坦化する。
29、窒化シリコン膜30および第2のBPSG膜(図
示せず)をCVD法によって順次堆積した後、900〜
950℃のリフロー処理により上記第2のBPSG膜の
表面を平坦化する。
【0054】次に、半導体基板12上にPが導入された
多結晶シリコン膜31をCVD法によって堆積した後、
レジストパターンをマスクにして多結晶シリコン膜31
をエッチングする。次いで、半導体基板12上にCVD
法によって堆積されたPが導入された多結晶シリコン膜
32をRIE法などの異方性エッチングによって加工
し、上記多結晶シリコン膜31の側壁に多結晶シリコン
膜32からなるサイドウォールスペーサを形成する。
多結晶シリコン膜31をCVD法によって堆積した後、
レジストパターンをマスクにして多結晶シリコン膜31
をエッチングする。次いで、半導体基板12上にCVD
法によって堆積されたPが導入された多結晶シリコン膜
32をRIE法などの異方性エッチングによって加工
し、上記多結晶シリコン膜31の側壁に多結晶シリコン
膜32からなるサイドウォールスペーサを形成する。
【0055】次いで、レジストパターンをマスクにして
メモリセルの第2のBPSG膜、窒化シリコン膜30、
酸化シリコン膜29および酸化シリコン膜24を順次エ
ッチングすることにより、第1のコンタクトホール22
内に設けられた第1プラブ電極上に第3のコンタクトホ
ール33を形成した後、半導体基板12上にPが導入さ
れた多結晶シリコン膜34および第3のBPSG膜(図
示せず)をCVD法によって順次堆積する。
メモリセルの第2のBPSG膜、窒化シリコン膜30、
酸化シリコン膜29および酸化シリコン膜24を順次エ
ッチングすることにより、第1のコンタクトホール22
内に設けられた第1プラブ電極上に第3のコンタクトホ
ール33を形成した後、半導体基板12上にPが導入さ
れた多結晶シリコン膜34および第3のBPSG膜(図
示せず)をCVD法によって順次堆積する。
【0056】次に、レジストパターンをマスクにして上
記第3のBPSG膜および多結晶シリコン膜34,31
を順次エッチングした後、半導体基板12上にPが導入
された多結晶シリコン膜35をCVD法によって堆積す
る。次いで、この多結晶シリコン膜35をRIE法など
の異方性エッチングによって加工し、メモリセルの第3
のBPSG膜および多結晶シリコン膜34,31の側壁
に多結晶シリコン膜35を残す。
記第3のBPSG膜および多結晶シリコン膜34,31
を順次エッチングした後、半導体基板12上にPが導入
された多結晶シリコン膜35をCVD法によって堆積す
る。次いで、この多結晶シリコン膜35をRIE法など
の異方性エッチングによって加工し、メモリセルの第3
のBPSG膜および多結晶シリコン膜34,31の側壁
に多結晶シリコン膜35を残す。
【0057】次に、例えば、フッ酸溶液を用いたウエッ
トエッチングによって、第3のBPSG膜および第2の
BPSG膜を除去し、メモリセルに多結晶シリコン膜3
1,32,34,35からなる円筒型の蓄積電極を形成
する。
トエッチングによって、第3のBPSG膜および第2の
BPSG膜を除去し、メモリセルに多結晶シリコン膜3
1,32,34,35からなる円筒型の蓄積電極を形成
する。
【0058】次に、半導体基板12上に厚さ約2nmの
窒化シリコン膜(図示せず)をCVD法によって堆積
し、続いて、厚さ約30nmの非晶質の酸化タンタル
(Ta2O5 )膜(図示せず)をCVD法によって堆積
した後、半導体基板12に熱酸化処理を施すことによっ
て、上記Ta2 O5 膜を結晶化する。その後、半導体基
板12上にTiN膜36をCVD法によって堆積し、次
いで、フォトレジストをマスクにしてこのTiN膜36
をエッチングすることにより、TiN膜36からなるプ
レート電極を形成する。
窒化シリコン膜(図示せず)をCVD法によって堆積
し、続いて、厚さ約30nmの非晶質の酸化タンタル
(Ta2O5 )膜(図示せず)をCVD法によって堆積
した後、半導体基板12に熱酸化処理を施すことによっ
て、上記Ta2 O5 膜を結晶化する。その後、半導体基
板12上にTiN膜36をCVD法によって堆積し、次
いで、フォトレジストをマスクにしてこのTiN膜36
をエッチングすることにより、TiN膜36からなるプ
レート電極を形成する。
【0059】なお、容量絶縁膜にTa2 O5 膜を用いた
が、その他の酸化メタル膜(例えば、(Ba,Sr)T
iO膜またはPb(Zr,Ti)O3 膜)などを用いて
もよく、また、上記プレート電極にTiN膜を用いた
が、その他のメタルナイトライド膜(例えば、WN膜)
またはメタル膜(例えば、W膜)などを用いてもよい。
が、その他の酸化メタル膜(例えば、(Ba,Sr)T
iO膜またはPb(Zr,Ti)O3 膜)などを用いて
もよく、また、上記プレート電極にTiN膜を用いた
が、その他のメタルナイトライド膜(例えば、WN膜)
またはメタル膜(例えば、W膜)などを用いてもよい。
【0060】次に、半導体基板12上に酸化シリコン膜
37および第4のBPSG膜38をCVD法によって順
次堆積した後、900〜950℃のリフロー処理により
上記第4のBPSG膜38の表面を平坦化する。
37および第4のBPSG膜38をCVD法によって順
次堆積した後、900〜950℃のリフロー処理により
上記第4のBPSG膜38の表面を平坦化する。
【0061】次いで、レジストパターンをマスクにして
第4のBPSG膜38および酸化シリコン膜37を順次
エッチングすることにより、TiN膜36からなるプレ
ート電極上に第4のコンタクトホール39aを形成し、
同時に、第4のBPSG膜38、酸化シリコン膜37お
よび酸化シリコン膜29を順次エッチングすることによ
り、WSiX 膜27および多結晶シリコン膜26からな
るビット線上に第4のコンタクトホール39bを形成す
る。
第4のBPSG膜38および酸化シリコン膜37を順次
エッチングすることにより、TiN膜36からなるプレ
ート電極上に第4のコンタクトホール39aを形成し、
同時に、第4のBPSG膜38、酸化シリコン膜37お
よび酸化シリコン膜29を順次エッチングすることによ
り、WSiX 膜27および多結晶シリコン膜26からな
るビット線上に第4のコンタクトホール39bを形成す
る。
【0062】さらに、同時に、第4のBPSG膜38、
酸化シリコン膜37、酸化シリコン膜29、酸化シリコ
ン膜24、第1のBPSG膜20、酸化シリコン膜19
およびゲート絶縁膜15と同一層の絶縁膜を順次エッチ
ングすることにより、nチャネル型MISFETQS の
n型半導体領域17上に第4のコンタクトホール39c
を形成する。
酸化シリコン膜37、酸化シリコン膜29、酸化シリコ
ン膜24、第1のBPSG膜20、酸化シリコン膜19
およびゲート絶縁膜15と同一層の絶縁膜を順次エッチ
ングすることにより、nチャネル型MISFETQS の
n型半導体領域17上に第4のコンタクトホール39c
を形成する。
【0063】次に、半導体基板12上に金属膜(図示せ
ず)を堆積した後、レジストパターンをマスクにして上
記金属膜をエッチングすることにより、第1層目のメタ
ル配線M1 が形成される。次いで、半導体基板12上に
ECR(Electron CyclotronResonance:電子サイクロ
トロン共鳴)プラズマCVD法によって酸化シリコン膜
を堆積した後、この酸化シリコン膜の表面を本実施の形
態である前記CMP装置P1 を用いて研磨することによ
って、その表面が平坦化された酸化シリコン膜によって
構成される第1の層間絶縁膜40を設ける。
ず)を堆積した後、レジストパターンをマスクにして上
記金属膜をエッチングすることにより、第1層目のメタ
ル配線M1 が形成される。次いで、半導体基板12上に
ECR(Electron CyclotronResonance:電子サイクロ
トロン共鳴)プラズマCVD法によって酸化シリコン膜
を堆積した後、この酸化シリコン膜の表面を本実施の形
態である前記CMP装置P1 を用いて研磨することによ
って、その表面が平坦化された酸化シリコン膜によって
構成される第1の層間絶縁膜40を設ける。
【0064】次に、レジストパターンをマスクにして上
記第1の層間絶縁膜40をエッチングすることにより、
第1層目のメタル配線M1 に達するスルーホール41を
形成した後、半導体基板12上に金属膜(図示せず)を
堆積し、次いで、この金属膜をレジストパターンをマス
クにしてエッチングすることにより、第2層目のメタル
配線M2 を形成する。
記第1の層間絶縁膜40をエッチングすることにより、
第1層目のメタル配線M1 に達するスルーホール41を
形成した後、半導体基板12上に金属膜(図示せず)を
堆積し、次いで、この金属膜をレジストパターンをマス
クにしてエッチングすることにより、第2層目のメタル
配線M2 を形成する。
【0065】ここで、第1の層間絶縁膜40の表面が平
坦化されているので、第2層目のメタル配線M2 を形成
する際のフォトリソグラフィ工程において、マスクパタ
ーン転写における焦点深度に余裕が生じ、高解像度のレ
ジストパターンが形成される。これによって、レジスト
パターンをマスクとして加工、形成される第2層目のメ
タル配線M2 の欠損または隣接する第2層目のメタル配
線M2 間の接触を防ぐことができる。
坦化されているので、第2層目のメタル配線M2 を形成
する際のフォトリソグラフィ工程において、マスクパタ
ーン転写における焦点深度に余裕が生じ、高解像度のレ
ジストパターンが形成される。これによって、レジスト
パターンをマスクとして加工、形成される第2層目のメ
タル配線M2 の欠損または隣接する第2層目のメタル配
線M2 間の接触を防ぐことができる。
【0066】さらに、上記第1の層間絶縁膜40と同様
に、半導体基板12上にECRプラズマCVD法によっ
て酸化シリコン膜を堆積した後、この酸化シリコン膜の
表面を本実施の形態である前記CMP装置P1 を用いて
研磨することによって、その表面が平坦化された酸化シ
リコン膜によって構成される第2の層間絶縁膜42を設
ける。
に、半導体基板12上にECRプラズマCVD法によっ
て酸化シリコン膜を堆積した後、この酸化シリコン膜の
表面を本実施の形態である前記CMP装置P1 を用いて
研磨することによって、その表面が平坦化された酸化シ
リコン膜によって構成される第2の層間絶縁膜42を設
ける。
【0067】次に、レジストパターンをマスクにして上
記第2の層間絶縁膜42をエッチングすることにより、
第2層目のメタル配線M2 に達するスルーホール42を
形成した後、半導体基板12上に金属膜(図示せず)を
堆積し、次いで、この金属膜をレジストパターンをマス
クにしてエッチングすることにより、第3層目のメタル
配線M3 を形成する。
記第2の層間絶縁膜42をエッチングすることにより、
第2層目のメタル配線M2 に達するスルーホール42を
形成した後、半導体基板12上に金属膜(図示せず)を
堆積し、次いで、この金属膜をレジストパターンをマス
クにしてエッチングすることにより、第3層目のメタル
配線M3 を形成する。
【0068】最後に、半導体基板12の表面をパッシベ
ーション(図示せず)で被覆することにより、本実施の
形態のCMP装置P1 を用いて加工された第1の層間絶
縁膜40および第2の層間絶縁膜42を有するDRAM
が完成する。
ーション(図示せず)で被覆することにより、本実施の
形態のCMP装置P1 を用いて加工された第1の層間絶
縁膜40および第2の層間絶縁膜42を有するDRAM
が完成する。
【0069】このように、本実施の形態では、研磨パッ
ド4の寿命が、従来の同時ドレッシングを採用した研磨
パッドの寿命の約40倍以上、また、従来の間欠ドレッ
シングを採用した研磨パッドの寿命の約16倍以上長く
なり、例えば、従来の同時ドレッシングでは4〜5時間
毎に必要があった研磨パッドの交換を週に1度の頻度と
することができる。さらに、第2のドレッサ6のブラシ
7を研磨パッド4の表面の芝めを立たせる方向に摺動さ
せることによって、研磨パッド4の表面の倒れた芝めを
立たせて、比較的容易に元の荒い芝めに復元することが
できるので、研磨速度を安定化することができる。さら
に、研磨パッド4に対する第1のドレッサ5の押圧力を
低下させる必要がないので、研磨パッド4の表面の平坦
度が確保できて、半導体ウエハ1上の被研磨膜の全面を
均一に研磨することができる。
ド4の寿命が、従来の同時ドレッシングを採用した研磨
パッドの寿命の約40倍以上、また、従来の間欠ドレッ
シングを採用した研磨パッドの寿命の約16倍以上長く
なり、例えば、従来の同時ドレッシングでは4〜5時間
毎に必要があった研磨パッドの交換を週に1度の頻度と
することができる。さらに、第2のドレッサ6のブラシ
7を研磨パッド4の表面の芝めを立たせる方向に摺動さ
せることによって、研磨パッド4の表面の倒れた芝めを
立たせて、比較的容易に元の荒い芝めに復元することが
できるので、研磨速度を安定化することができる。さら
に、研磨パッド4に対する第1のドレッサ5の押圧力を
低下させる必要がないので、研磨パッド4の表面の平坦
度が確保できて、半導体ウエハ1上の被研磨膜の全面を
均一に研磨することができる。
【0070】以上、本発明者によってなされた発明を発
明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は
前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を
逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでも
ない。
明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は
前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を
逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでも
ない。
【0071】
【発明の効果】本願によって開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
【0072】本発明によれば、ブラシによって構成され
た第2のドレッサによるドレッシングによって、研磨パ
ッドの表面を切削することなく、比較的容易に研磨パッ
ドの表面の芝めを荒い芝めに復元することができるの
で、研磨パッドの寿命を大幅に長くできると同時に、半
導体ウエハ上の被研磨膜の表面の研磨速度を安定化する
ことができ、さらに、ダイヤモンド粒子を埋め込んだ第
1のドレッサの研磨パッドに対する押圧力を低下させる
必要がないので、研磨パッドの表面の平坦度が確保でき
て、半導体ウエハ上の被研磨膜の全面を均一に研磨する
ことができる。
た第2のドレッサによるドレッシングによって、研磨パ
ッドの表面を切削することなく、比較的容易に研磨パッ
ドの表面の芝めを荒い芝めに復元することができるの
で、研磨パッドの寿命を大幅に長くできると同時に、半
導体ウエハ上の被研磨膜の表面の研磨速度を安定化する
ことができ、さらに、ダイヤモンド粒子を埋め込んだ第
1のドレッサの研磨パッドに対する押圧力を低下させる
必要がないので、研磨パッドの表面の平坦度が確保でき
て、半導体ウエハ上の被研磨膜の全面を均一に研磨する
ことができる。
【0073】また、本発明によれば、研磨パッドの寿命
が長くなるので、半導体製造装置としての生産能力、稼
働率が大幅に向上し、また、高価な研磨パッドの消費量
が減少する。
が長くなるので、半導体製造装置としての生産能力、稼
働率が大幅に向上し、また、高価な研磨パッドの消費量
が減少する。
【図1】本発明の一実施の形態であるCMP装置の模式
図であり、(a)は上面図、(b)は要部側面図であ
る。
図であり、(a)は上面図、(b)は要部側面図であ
る。
【図2】本発明の一実施の形態であるドレッシング、従
来の同時ドレッシングまたは従来の間欠ドレッシングを
それぞれ採用した研磨パッドを有するCMP装置を用い
て、半導体ウエハ上の酸化シリコン膜の表面を研磨した
際の酸化シリコン膜の研磨速度の経時変化を示すグラフ
図である。
来の同時ドレッシングまたは従来の間欠ドレッシングを
それぞれ採用した研磨パッドを有するCMP装置を用い
て、半導体ウエハ上の酸化シリコン膜の表面を研磨した
際の酸化シリコン膜の研磨速度の経時変化を示すグラフ
図である。
【図3】本発明の一実施の形態であるドレッシング、従
来の同時ドレッシングまたは従来の間欠ドレッシングを
それぞれ採用した研磨パッドを有するCMP装置を用い
て、半導体ウエハ上の酸化シリコン膜の表面を研磨した
際の研磨パッドの厚さの経時変化を示すグラフ図であ
る。
来の同時ドレッシングまたは従来の間欠ドレッシングを
それぞれ採用した研磨パッドを有するCMP装置を用い
て、半導体ウエハ上の酸化シリコン膜の表面を研磨した
際の研磨パッドの厚さの経時変化を示すグラフ図であ
る。
【図4】本発明の一実施の形態であるドレッシングを採
用した研磨パッドを有するCMP装置を用いて平坦化さ
れる層間絶縁膜を有するDRAMを示す半導体基板の要
部断面図である。
用した研磨パッドを有するCMP装置を用いて平坦化さ
れる層間絶縁膜を有するDRAMを示す半導体基板の要
部断面図である。
【図5】従来のCMP装置の要部側面の模式図である。
【図6】(a)〜(f)はそれぞれ従来のドレッシング
を採用した研磨パッドを有するCMP装置を用いて平坦
化される絶縁膜または金属膜を有する半導体基板の要部
断面図である。
を採用した研磨パッドを有するCMP装置を用いて平坦
化される絶縁膜または金属膜を有する半導体基板の要部
断面図である。
【図7】従来のドレッシングを採用した研磨パッドを有
するCMP装置を用いて研磨された半導体ウエハ上の被
研磨膜の研磨速度と研磨パッドの荒さの経時変化を示す
グラフ図である。
するCMP装置を用いて研磨された半導体ウエハ上の被
研磨膜の研磨速度と研磨パッドの荒さの経時変化を示す
グラフ図である。
【図8】従来の研磨パッドのドレッシング方法を説明す
るための概略図である。
るための概略図である。
【図9】従来の研磨パッドのドレッシング方法を説明す
るための概略図である。
るための概略図である。
1 半導体ウエハ 2a 加圧ヘッド 2b 加圧ヘッド 3 研磨定盤 4 研磨パッド 5 第1のドレッサ 6 第2のドレッサ 7 ブラシ 8a 歯車 8b 歯車 8c 歯車 9 ギア 10 供給ノズル 11 研磨砥粒溶液 12 半導体基板 13 p型ウエル 14 フィールド絶縁膜 15 ゲート絶縁膜 16 ゲート電極 17 n型半導体領域(ソース領域、ドレイン領域) 18 絶縁膜 19 酸化シリコン膜 20 第1のBPSG膜 21 n型半導体領域 22 第1のコンタクトホール 23 多結晶シリコン膜 24 酸化シリコン膜 25 第2のコンタクトホール(周辺回路部) 26 多結晶シリコン膜 27 タングステンシリサイド膜 28 n型半導体領域(周辺回路部) 29 酸化シリコン膜 30 窒化シリコン膜 31 多結晶シリコン膜 32 多結晶シリコン膜 33 第3のコンタクトホール 34 多結晶シリコン膜 35 多結晶シリコン膜 36 窒化チタン膜 37 酸化シリコン膜 38 第4のBPSG膜 39a 第4のコンタクトホール 39b 第4のコンタクトホール 39c 第4のコンタクトホール 40 第1の層間絶縁膜 41 スルーホール 42 第2の層間絶縁膜 43 スルーホール 51 半導体ウエハ 52 剛性板 53 加圧用パッド 54 通気孔 55 通気孔 56 加圧ヘッド 57 研磨パッド 58 研磨定盤 59 ストッパ 60 半導体基板 61 第1層目の配線 62 層間絶縁膜 63 スルーホール 64 金属膜 65 第2層目の配線 66 大型のドレッサ 67 アーム機構 68 小型のドレッサ P1 本発明の実施の形態のCMP装置 P2 従来のCMP装置 QS nチャネル型MISFET M1 第1層目のメタル配線 M2 第2層目のメタル配線 M3 第3層目のメタル配線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 根津 広樹 東京都青梅市今井2326番地 株式会社日立 製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者 奥谷 謙 東京都青梅市今井2326番地 株式会社日立 製作所デバイス開発センタ内
Claims (10)
- 【請求項1】 研磨定盤上に貼り付けられた研磨パッド
に半導体ウエハを押し付けて前記半導体ウエハ上に設け
られた各種膜の表面を研磨する化学的機械研磨装置であ
って、前記研磨パッドの表面を整形するドレッサが、少
なくとも2種類設けられていることを特徴とする化学的
機械研磨装置。 - 【請求項2】 請求項1記載の化学的機械研磨装置にお
いて、前記研磨パッドの表面を整形するドレッサとし
て、少なくとも前記研磨パッドの表面を平坦化する第1
のドレッサと、前記研磨パッドの表面の荒さを復元させ
る第2のドレッサとが設けられていることを特徴とする
化学的機械研磨装置。 - 【請求項3】 請求項2記載の化学的機械研磨装置にお
いて、前記第1のドレッサはダイヤモンド粒子が埋め込
まれたドレッサであり、前記第2のドレッサはポリマ繊
維からなるブラシによって構成されたドレッサであるこ
とを特徴とする化学的機械研磨装置。 - 【請求項4】 請求項3記載の化学的機械研磨装置にお
いて、前記半導体ウエハ上に設けられた各種膜の表面を
研磨すると同時に、前記研磨パッドの表面に研磨砥粒溶
液を供給しながら、前記第2のドレッサを前記研磨パッ
ドの表面に押さえ付けて断続的または連続的に摺動させ
ることを特徴とした化学的機械研磨装置。 - 【請求項5】 請求項4記載の化学的機械研磨装置にお
いて、前記第2のドレッサの前記研磨パッドに対する摺
動方向が、少なくとも前記半導体ウエハの摺動方向とほ
ぼ逆方向の成分を有していることを特徴とする化学的機
械研磨装置。 - 【請求項6】 請求項4記載の化学的機械研磨装置にお
いて、前記研磨砥粒溶液の供給口が前記第2のドレッサ
に内蔵されていることを特徴とする化学的機械研磨装
置。 - 【請求項7】 請求項2〜6のいずれか1項に記載の化
学的機械研磨装置において、前記第2のドレッサが前記
研磨パッドの研磨面に対して平行な回転軸を有する円筒
状のドレッサであることを特徴とする化学的機械研磨装
置。 - 【請求項8】 請求項7記載の化学的機械研磨装置にお
いて、前記第2のドレッサが強制的に回転されることを
特徴とする化学的研磨装置。 - 【請求項9】 請求項7項に記載の化学的機械研磨装置
において、前記第2のドレッサの円周速度は、前記研磨
パッドが貼り付けられた研磨定盤の最外周部の円周速度
よりも速いことを特徴とする化学的機械研磨装置。 - 【請求項10】 請求項1〜9のいずれか1項に記載の
化学的機械研磨装置を用いた半導体集積回路装置装置の
製造方法であって、前記第1のドレッサおよび前記第2
のドレッサで整形される前記研磨パッドによって、半導
体ウエハ上に設けられた各種膜の表面を平坦に加工する
工程を有することを特徴とする半導体集積回路装置の製
造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20887497A JPH1148122A (ja) | 1997-08-04 | 1997-08-04 | 化学的機械研磨装置およびこれを用いた半導体集積回路装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20887497A JPH1148122A (ja) | 1997-08-04 | 1997-08-04 | 化学的機械研磨装置およびこれを用いた半導体集積回路装置の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1148122A true JPH1148122A (ja) | 1999-02-23 |
Family
ID=16563557
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP20887497A Pending JPH1148122A (ja) | 1997-08-04 | 1997-08-04 | 化学的機械研磨装置およびこれを用いた半導体集積回路装置の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH1148122A (ja) |
Cited By (22)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6368198B1 (en) | 1999-11-22 | 2002-04-09 | Kinik Company | Diamond grid CMP pad dresser |
JP2002529924A (ja) * | 1998-11-09 | 2002-09-10 | ラム リサーチ コーポレイション | 化学機械平坦化法に用いられる研磨パッドをコンディショニングする方法及び装置 |
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US6679243B2 (en) | 1997-04-04 | 2004-01-20 | Chien-Min Sung | Brazed diamond tools and methods for making |
US6884155B2 (en) | 1999-11-22 | 2005-04-26 | Kinik | Diamond grid CMP pad dresser |
US7124753B2 (en) | 1997-04-04 | 2006-10-24 | Chien-Min Sung | Brazed diamond tools and methods for making the same |
US7201645B2 (en) | 1999-11-22 | 2007-04-10 | Chien-Min Sung | Contoured CMP pad dresser and associated methods |
JP2009059914A (ja) * | 2007-08-31 | 2009-03-19 | Fujitsu Microelectronics Ltd | 半導体装置の製造方法 |
US7708621B2 (en) | 2007-03-30 | 2010-05-04 | Elpida Memory, Inc. | Polishing apparatus and method of reconditioning polishing pad |
CZ302636B6 (cs) * | 2010-09-10 | 2011-08-10 | Capka@Vlastimil | Zpusob úpravy povrchu plochého skla a zarízení k provádení tohoto zpusobu |
US8252263B2 (en) | 2008-04-14 | 2012-08-28 | Chien-Min Sung | Device and method for growing diamond in a liquid phase |
US8974270B2 (en) | 2011-05-23 | 2015-03-10 | Chien-Min Sung | CMP pad dresser having leveled tips and associated methods |
US9067301B2 (en) | 2005-05-16 | 2015-06-30 | Chien-Min Sung | CMP pad dressers with hybridized abrasive surface and related methods |
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US9199357B2 (en) | 1997-04-04 | 2015-12-01 | Chien-Min Sung | Brazed diamond tools and methods for making the same |
US9221154B2 (en) | 1997-04-04 | 2015-12-29 | Chien-Min Sung | Diamond tools and methods for making the same |
US9238207B2 (en) | 1997-04-04 | 2016-01-19 | Chien-Min Sung | Brazed diamond tools and methods for making the same |
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US9724802B2 (en) | 2005-05-16 | 2017-08-08 | Chien-Min Sung | CMP pad dressers having leveled tips and associated methods |
US9868100B2 (en) | 1997-04-04 | 2018-01-16 | Chien-Min Sung | Brazed diamond tools and methods for making the same |
-
1997
- 1997-08-04 JP JP20887497A patent/JPH1148122A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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US9868100B2 (en) | 1997-04-04 | 2018-01-16 | Chien-Min Sung | Brazed diamond tools and methods for making the same |
US9463552B2 (en) | 1997-04-04 | 2016-10-11 | Chien-Min Sung | Superbrasvie tools containing uniformly leveled superabrasive particles and associated methods |
US6679243B2 (en) | 1997-04-04 | 2004-01-20 | Chien-Min Sung | Brazed diamond tools and methods for making |
US9409280B2 (en) | 1997-04-04 | 2016-08-09 | Chien-Min Sung | Brazed diamond tools and methods for making the same |
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US9238207B2 (en) | 1997-04-04 | 2016-01-19 | Chien-Min Sung | Brazed diamond tools and methods for making the same |
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