JP3278532B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
に係り、基板表面の平坦化工程、特に、層間絶縁膜の平
坦化工程、埋め込み金属配線の形成工程、埋め込み素子
分離膜の形成工程、または埋め込みキャパシタ形成工程
等において使用される研磨方法に関する。
ジスタおよび他の半導体素子を縮小して実装密度を高め
る傾向にある。このため、種々の微細加工技術が研究・
開発されており、既にデザインルールにおいては、サブ
ハーフミクロンのオーダーとなっている。
めに開発されている技術の一つにCMP(ケミカルメカ
ニカルポリッシング)技術がある。この技術は、半導体
装置の製造工程において、例えば層間絶縁膜の平坦化、
プラグ形成、埋め込み金属配線形成、埋め込み素子分
離、埋め込みキャパシタ形成等を行う際に必須となる技
術である。
いた層間絶縁膜の平坦化工程を示す断面図である。ま
ず、図16(A)に示すように、凸部の割合が基板全体
の50%であるシリコン基板1上に絶縁膜としてシリコ
ン酸化膜2を形成し、シリコン酸化膜2上に通常のフォ
トリソグラフィー法およびエッチング法により、幅0.
3μm、高さ0.4μmの第1のAl配線3を形成す
る。次いで、図16(B)に示すように、プラズマCV
D法により、厚さ1.3μmのシリコン酸化膜4を形成
した後、これにポリッシング処理を施してシリコン酸化
膜4の平坦化を行う。このときの断面形状の変化を図1
6(C)〜(E)に示す。図16(C)は理想的な位置
でポリッシング処理が終了した場合の断面形状を示し、
図16(D)および(E)は過剰にポリッシング処理が
施された場合の断面形状を示す。
術では、ポリッシング速度が経時的に変化するため、ポ
リッシング処理を図16(C)に示すような理想的な位
置で停止することが非常に困難である。また、Al配線
間のスペースが広い、すなわちシリコン酸化膜4が幅広
の場合には、シリコン酸化膜の中央部が優先的にポリッ
シングされてしまい、いわゆるディッシングが発生して
しまう。
リッシングされたときには、シリコン酸化膜4上に形成
した第2のAl配線(図示せず)と第1のAl配線3と
の間の耐圧が劣化する。さらに、図16(E)に示すよ
うに過剰にポリッシングされたときには、第1のAl配
線3の断線が生じてしまうことがある。
に示すように、幅広いシリコン酸化膜4上に、被研磨物
(ここではシリコン酸化膜)より研磨速度が遅い物質、
例えばSi3 N4 等からなる耐研磨膜5を形成する方法
が提案されている(特開平5−315308号公報)。
しかしながら、この方法では、選択比(Si3 N4 膜の
研磨速度/シリコン酸化膜の研磨速度)が大きくとれな
いという問題があり、さらに耐研磨膜5の形成・除去等
の工程が増えるという問題がある。
あり、ディッシングを発生させることなく、所望の凸状
部のみを効率よく研磨することができる研磨方法を提供
することを目的とする。
と相互作用が非常に強い有機化合物を研磨液に加えるこ
とにより、研磨中における被研磨膜の凹部表面と研磨布
の表面との間の平均的な間隔が研磨粒子の平均粒径より
広くなり、あるいは研磨中における被研磨膜と研磨液と
の間の摩擦係数が研磨布と研磨液との間の摩擦係数より
も大きくなり、これにより凹凸を有する被研磨膜の凸状
部だけが優先的にポリッシングされ、表面が平坦になる
とポリッシング速度が遅くなることを見出だし本発明を
するに至った。
に表面に凹凸部を有する被研磨膜を形成する工程と、前
記被研磨膜を有する基板を研磨定盤の研磨布に押圧し、
研磨粒子を含む研磨液を前記被研磨膜と前記研磨布との
間に供給しながら、前記基板と前記研磨定盤を相対的に
動かして前記被研磨膜を研磨する工程とを具備し、研磨
中における前記被研磨膜の凹部表面と前記研磨布の表面
との間の平均的な間隔を前記研磨粒子の平均粒径より広
く設定することを特徴とする研磨方法である。
面に凹凸部を有する被研磨膜を形成する工程と、前記被
研磨膜を有する基板を研磨定盤の研磨布に押圧し、研磨
粒子を含む研磨液を前記被研磨膜と前記研磨布との間に
供給しながら、前記基板と前記研磨定盤を相対的に動か
して前記被研磨膜を研磨する工程とを具備し、研磨中に
おける前記被研磨膜と前記研磨液との間の摩擦係数が前
記研磨布と前記研磨液との間の摩擦係数よりも大きくな
るようにすることを特徴とする研磨方法である。
面に凹凸部を有する被研磨膜を形成する工程と、前記被
研磨膜を有する基板を研磨定盤の研磨布に押圧し、研磨
粒子を含む研磨液を前記被研磨膜と前記研磨布との間に
供給しながら、前記基板と前記研磨定盤を相対的に動か
して前記被研磨膜を研磨する工程とを具備し、前記研磨
液に、COOH(カルボキシル基)、COOM1 (M1
はカルボキシル基の水素原子と置換して塩を形成し得る
原子もしくは官能基)、SO3 H(スルホ基)、および
SO3 M2 (M2 はスルホ基の水素原子と置換して塩を
形成し得る原子もしくは官能基)からなる群より選ばれ
た少なくとも1つの親水基を有する分子量100以上の
有機化合物を添加することを特徴とする研磨方法であ
る。
面に凹凸部を有する被研磨膜を形成する工程と、前記被
研磨膜を有する基板を研磨定盤の研磨布に押圧し、研磨
粒子を含む研磨液を前記被研磨膜と前記研磨布との間に
供給しながら、前記基板と前記研磨定盤を相対的に動か
して前記被研磨膜を研磨する工程とを具備し、供給する
研磨液の粘度を研磨中に変化させることを特徴とする研
磨方法である。
の材料としては、シリコン、石英、サファイア、Al2
O3 、 III−V族化合物等を用いることができる。被研
磨膜としては、SiO2 、α−Si、poly−Si、Si
ON、SiOF、BPSG (Boro-Phospho-Silicate Gl
ass)、PSG (Phospho-Silicate Glass) 、SiN、S
i3 N4 、Si、Al、W、Ag、Cu、Ti、Ti
N、Au、Pt等を主として含む膜を用いることができ
る。
Al2 O3 、Fe2 O3 、SiC、SiN、ZrO2 、
TiO2 等を主成分とするものを用いることができ、こ
の研磨粒子を純水等の分散媒に分散させることにより研
磨液が構成される。研磨粒子の平均粒径は、0.01〜
5.0μmであることが好ましい。これは、研磨粒子の
平均粒径が0.01μm未満であるとポリッシング速度
が低くなりすぎ、5.0μmを超えると被研磨膜の傷の
原因となるからである。
用いることができる。また、研磨の際の押圧力や供給
量、基板と研磨定盤の相対回転速度については通常の条
件を採用することができる。
磨膜の凹部表面と研磨布の表面との間の平均的な間隔が
研磨粒子の平均粒径より広くなるとは、凹部または平坦
な被研磨膜を研磨したときの研磨速度がほぼ飽和してい
る状態を意味する。具体的には、図5において低粘度側
からの接線と高粘度側からの接線との交点、すなわち粘
度2.6cP以上のことである。その交点付近でなだら
かに変化しているのは、粒径にバラツキがあるからであ
る。
磨膜と研磨液との間の摩擦係数を研磨布と研磨液との間
の摩擦係数よりも大きくなるとは、研磨布を備えた研磨
定盤にかかるトルクが飽和している状態を意味する。
化合物としては、高分子ポリカルボン酸アンモニウム塩
または高分子ポリスルホン酸アンモニウム塩であること
が好ましい。また、これらの有機化合物に含まれる親水
基としては、−COOH(カルボキシル基)、−COO
M(M:カルボキシル基の水素原子と置換して塩を形成
し得る原子もしくは官能基、例えば−Na,−NH
4 )、−SO3 H(スルホ基)、−SO3 M(M:スル
ホ基の水素原子と置換して塩を形成し得る原子、例えば
−Na,−NH4 )等を挙げることができる。特に、こ
れらの親水基のうち、−COOM、−SO3 H、−SO
3 Mが水に良く溶解するので好ましい。また、これらの
有機化合物の分子量は100以上であることが好まし
い。これは、有機化合物の分子量が100未満であると
後述する停滞層を形成しづらくなるからである。なお、
研磨液に添加する上記有機化合物の量は、研磨液の粘度
が2.6〜4.5cPとなるように適宜設定することが
好ましい。
度を調整する方法としては、異なる粘度の研磨液を収容
した2つ以上の研磨液供給タンクを用い、それぞれの研
磨液供給タンクからの供給を切り換える方法等を用いる
ことができる。
は、被研磨膜に加わる荷重、すなわち基板を研磨定盤に
押し付ける圧力(押圧力)、研磨液に含まれる研磨粒子
の粒径、研磨粒子を分散させた研磨液の粘度、および基
板と研磨定盤の回転数を適宜設定して上記第1〜第4の
態様の要件を満足するようにしてもよい。ここで、基板
の回転数の調整は、真空チャックホルダ等を基板支持に
用いる場合、該ホルダの回転数を調整することにより行
う。
作用が強い有機化合物、例えば、カルボキシル基やスル
ホ基等の親水基を有する分子量100以上の有機化合物
を研磨液に添加することにより、被研磨膜の凹部表面に
おいて停滞層が形成され、研磨中における被研磨膜の凹
部表面と研磨布の表面との間の平均的な間隔が研磨粒子
の平均粒径より広くなる。
部のポリッシングに有効に作用する研磨粒子の数が見掛
け上少なくなるので、被研磨膜の凸部が優先的にポリッ
シングされ、さらに、被研磨膜の表面が平坦になるにし
たがってポリッシング速度が遅くなる。したがって、デ
ィッシングの発生を防止しながら、研磨終点でポリッシ
ングを停止することができ、すなわちポリッシング膜厚
を制御することができ、凸部のみを除去して被研磨膜の
表面を平坦にすることができる。
中における被研磨膜と研磨液との間の摩擦係数を研磨布
と研磨液との間の摩擦係数よりも大きくすることによっ
ても、上記の如くポリッシングの制御を行うことがで
き、精度良く被研磨膜表面の平坦化を行うことができ
る。
研磨膜と相互作用が強い上記有機化合物を添加すること
により、供給する研磨液の粘度を調整することができ
る。したがって、研磨中にポリッシング速度を変化させ
ることもでき、研磨の制御性が向上する。例えば、研磨
の途中で研磨液に上記した有機化合物を添加することに
より、研磨の途中までポリッシング速度を大きくすると
共に、研磨の最終段階で被研磨膜の表面平滑度を向上さ
せることができる。
的に説明する。 (実施例1)まず、図1(A)に示すように、凸部の割
合が基板全体の50%であるシリコン基板11上に絶縁
膜としてシリコン酸化膜12を形成し、シリコン酸化膜
12上に通常のフォトリソグラフィー法およびエッチン
グ法により、幅0.3μm、高さ0.4μmのAl配線
13を形成する。次いで、図1(B)に示すように、プ
ラズマCVD法により、厚さ1.3μmのシリコン酸化
膜14を形成して試料20を作製した。なお、図中15
は凸部を示し、16は凹部を示す。
置を用いてCMPを施して層間絶縁膜の平坦化を行っ
た。この装置は、回転可能な研磨定盤21と、研磨定盤
21上に貼付された研磨クロス22と、研磨定盤21の
上方に配置されており、回転可能な真空チャックホルダ
23と、研磨液タンクに接続され、吐出部が研磨クロス
22近傍まで延出した研磨液供給用配管24とから構成
されている。試料20は、研磨クロス22に被研磨面が
対向するように真空チャックホルダ23に真空チャック
される。また、研磨液供給用配管24は、研磨液の供給
量を制御する手段を備えている。なお、研磨クロス22
には、樹脂含浸不織布からなる厚さ1.2mm、硬度85
のものを用いた。
径0.6μmの酸化セリウム粒子を、純水に1.0重量
%の割合で分散させ、これにポリカルボン酸アンモニウ
ム塩6.0重量%を加え、オストワルド計で粘度を測定
して3.0cPに粘度調整を行ったものを用いた。ま
た、研磨条件は、研磨圧力300gf/cm2 、研磨定盤お
よび真空チャックホルダの回転数100rpm とした(以
後、この条件をポリッシングの標準条件という)。な
お、試料20が研磨クロス22に当接するときの圧力
は、圧縮空気により任意に制御できるようになってい
る。
ッシングした場合の断面形状の経時変化を図3(A)〜
(C)に示す。図3(A)は、60秒ポリッシング処理
を施した後の断面形状、図3(B)は、120秒ポリッ
シング処理を施した後の断面形状を示す。図3(B)に
示すように、凸部がポリッシングされて平坦な表面が得
られた後は、図3(C)に示すように、ポリッシングが
ほとんど進行せず、常に理想的な断面形状が得られる。
また、図3(C)から分かるように、ディッシングも大
幅に抑制される。
化を図4に示す。図4には比較のために、平均粒径0.
6μmの酸化セリウム粒子を、純水に1.0重量%の割
合で分散させてなる粘度1.0cPの研磨剤を用いて標
準条件でCMPを行った結果を併記した。図4から分か
るように、本発明の研磨方法によれば、凸部15の膜厚
と凹部16の膜厚との間の差が小さくなる(図中の円
部)と、凸部15および凹部16のポリッシングが共に
進まなくなる。このため、理想的な残り膜厚でポリッシ
ングを停止することが可能になり、さらにディッシング
を抑制することができる。これは、ポリカルボン酸アン
モニウム塩が研磨液に添加されていることにより、研磨
中におけるシリコン酸化膜の主面と研磨クロスの主面と
の間の平均的な間隔が酸化セリウム粒子の平均粒径
(0.6μm)より広くなる、もしくは研磨中における
シリコン酸化膜と研磨液との間の摩擦係数が研磨クロス
と研磨液との間の摩擦係数よりも大きくなることに起因
すると考えられる。すなわち、シリコン酸化膜の主面と
研磨クロスの主面との間の平均的な間隔が広がると、酸
化セリウム粒子がシリコン酸化膜面に作用しにくくな
り、このため、研磨液粘度に反比例して徐々にポリッシ
ング速度が低下する。そして、上記間隔がある一定以上
に広がると、ポリッシング速度は飽和する。この状態で
ポリッシングを行うと、酸化セリウム粒子が凸部に優先
的に作用し、凹凸が緩和された後は作用しなくなり、膜
厚の制御性が良くディッシングが抑制されると考えられ
る。
凸部15の膜厚と凹部16の膜厚との間の差が小さくな
っても、凸部15および凹部16のポリッシングが進行
してしまう。
ンモニウム塩の効果を調べるために、ポリカルボン酸ア
ンモニウム塩の添加量を調整して粘度を変えた研磨液を
用いて図1(B)に示す試料20に標準条件でCMP処
理を施した。この結果を図5および図6に示す。
シング速度と研磨液粘度との関係を示すグラフである。
図5から分かるように、ポリカルボン酸アンモニウム塩
の添加量が増加するにつれてポリッシング速度が減少す
る。具体的には、凹部16のポリッシング速度は2.6
cP以上で飽和し、凸部15のポリッシング速度は2.
0cP付近で急速に減少し、5.0cP以上で飽和す
る。
一性および面内最大段差と研磨液粘度との関係を示すグ
ラフである。図6から分かるように、粘度が1.5〜
4.5cPの範囲では、面内の均一性が良く、かつ面内
のばらつきも小さく、理想的な断面形状が得られた。
塩を研磨液に添加して粘度を高くすることにより、凸部
15および凹部16をポリッシングする選択比が大きく
なり、凸部15のみを優先的にポリッシングすることが
でき、粘度が1.4〜4.5cPにおいて面内均一性が
向上する。しかも、粘度が2.6〜4.5においては、
表面が平坦になったときにポリッシングが進行しなくな
るので、研磨終点で制御性良くポリッシングを停止させ
ることができる。
ンモニウム塩の効果をさらに詳しく調べるために、ポリ
カルボン酸アンモニウム塩、エタノールまたは分子量2
0000〜30000のポリビニルアルコールを添加し
てなる研磨液を用いて図1(B)に示す試料20に標準
条件でCMP処理を施した。その結果を図7に示す。図
7は、凹部16のポリッシング速度と研磨液粘度との関
係を示すグラフである。図7から分かるように、ポリカ
ルボン酸アンモニウム塩を添加した研磨液を用いた場合
は、上述したように2.0cP付近でポリッシング速度
は飽和する。ポリカルボン酸アンモニウム塩を添加した
研磨液が図7に示すような特性を示すので、凸部15の
みを優先的にポリッシングし、表面が平坦になったとき
にポリッシングが進行しなくなると考えられる。これに
対して、エタノールまたはポリビニルアルコールを添加
した研磨液を用いた場合は、粘度が高くなるにしたがっ
てポリッシング速度が減少する直線となる。
加と研磨液粘度との関係を回転粘度計およびオストワル
ド計により調べ、その結果を図8に示す。図8から分か
るように、ポリカルボン酸アンモニウム塩が増加する
と、研磨液粘度が直線的に増加する。したがって、ポリ
カルボン酸アンモニウム塩が添加された研磨液は、ニュ
ートン粘性流体であることが分かる。なお、回転粘度計
により測定された値は、オストワルド計により測定され
た値より小さい。これは、研磨剤のガラスとの間の相互
作用が大きいために、見掛けの粘度が大きくなったから
である。
の研磨方法の作用について説明する。図9(A)は、本
発明の研磨方法により図1(B)に示す試料20にCM
P処理を施した場合を示す断面図である。図9(A)か
ら分かるように、所定量のポリカルボン酸アンモニウム
塩が添加されている研磨液をCMP処理に使用すると、
研磨液の粘性によりシリコン酸化膜14の主面と研磨ク
ロス22との間の間隔が広がる。このとき、凸部15で
は、研磨粒子31によりポリッシングが進行する。一
方、凹部16では、シリコン酸化膜14の主面と研磨ク
ロス22との間の間隔が研磨粒子31の平均粒径よりも
広くなり、研磨粒子31を包含する研磨液32からなる
停滞層33が形成される。このため、凹部16のポリッ
シングに有効に作用する研磨粒子の数が見掛け上少なく
なる。これにより、凸部15が優先的にポリッシングさ
れ、シリコン酸化膜14の表面が平坦になったときにポ
リッシングが進行しなくなる。
またはポリビニルアルコールを添加した研磨液を用いて
図1(B)に示す試料20にCMP処理を施した場合を
示す断面図である。図9(B)から分かるように、研磨
液の粘性によりシリコン酸化膜14の主面と研磨クロス
22との間の間隔が広がるが、凹部16には停滞層は形
成されない。このため、研磨粒子31は、凸部15およ
び凹部16に同じように作用する。したがって、凸部1
5と凹部16との間でポリッシングの選択比を取ること
が困難となる。この場合、凹部16に作用する研磨粒子
の数を減少させるためには、研磨液の粘度をさらに高く
すればよいが、凸部15をポリッシングする速度まで遅
くなるので好ましくない。
グが進行しなくなる現象をさらに詳しく検討した。ここ
では、使用する研磨粒子の粒径または研磨圧力を変化さ
せたときの研磨液粘度の変化について調べた。試料に
は、図10に示すように、シリコン基板41上にプラズ
マCVD法により厚さ1μmのシリコン酸化膜42を形
成したもの、すなわち平坦な表面を有するものを用い
た。
液粘度とポリッシング速度との関係を調べた。その結果
を図11に示す。なお、研磨液としては、平均粒径が
2.0μmの酸化セリウム粒子を純水に1.0重量%の
割合で分散させてなるものを使用した。また、研磨条件
は上記標準条件を採用し、被研磨膜には図1(B)に示
す試料20を用いた。図11から分かるように、表面が
平坦になった後にポリッシングがほとんど進行しなくな
る現象が生じるグラフ上の領域(以下、特異領域とい
う)は、平均粒径が0.6μmの酸化セリウム粒子を用
いた場合に比べて高粘度側にシフトしている。
粘度とポリッシング速度との関係を調べた。その結果を
図12に示す。なお、研磨液としては、平均粒径が0.
6μmの酸化セリウム粒子を純水に1.0重量%の割合
で分散させてなるものを使用した。また、研磨条件は研
磨圧力以外は上記標準条件と同様とし、被研磨膜には図
1(B)に示す試料20を用いた。図12から分かるよ
うに、特異領域は、研磨圧力が高くなるにしたがい高粘
度側にシフトした。
および研磨圧力に依存して変化することが分かった。な
お、本実施例において得られた効果は、ポリカルボン酸
アンモニウム塩の分子量が100以上、より好ましくは
500以上である場合において同様に得られた。また、
その分子量が3000以下である場合に一層効果を発揮
した。 (実施例2)次に、本発明の研磨方法を埋め込み金属配
線の形成に適用した場合について説明する。まず、図1
3(A)に示すように、シリコン基板51上に絶縁膜と
してシリコン酸化膜52を形成し、このシリコン酸化膜
52表面に幅0.4〜10μm、深さ0.4μmの配線
用の溝を形成し、その上にスパッタリング法により厚さ
0.6μmの多結晶のAl膜53を形成した後、熱処理
を施してAlを溝に埋め込んで試料60を作製した。
置を用いてCMPを施して埋め込み金属配線を形成し
た。CMPにおいて、研磨液としては、平均粒径0.0
5μmのシリカ粒子を、純水に1.0重量%の割合で分
散させて粘度2.1cPのコロイド状としたものを用い
た。また、研磨条件は、実施例1の標準条件を採用し
た。
でポリッシングを行い、その後研磨液にポリカルボン酸
アンモニウム塩を6重量%の割合で加えて研磨液粘度を
4.0cPに調整し、その他は同じ条件で再びポリッシ
ングを行った。このようなポリッシングを行うことによ
り、図13(C)に示すように、ディッシングが生じる
ことなく表面が平坦な埋め込み金属配線を形成すること
ができた。
には、たとえ理想的なポイントでポリッシングを停止し
たとしても、図13(D)に示すように、幅広い金属配
線部でAl膜53のディッシングが発生するが、本発明
の研磨方法によれば、段差が小さい、あるいは幅広い金
属配線部においてもポリッシング速度が低下せず、しか
もディッシングが大幅に抑制される。 (実施例3)次に、本発明の研磨方法をコンタクト形成
に適用した場合について説明する。まず、図14(A)
に示すように、シリコン基板71上に絶縁膜としてシリ
コン酸化膜72を形成し、このシリコン酸化膜72表面
に幅0.4μm、深さ0.4μmの配線用の溝を形成
し、その上にCVD法により厚さ0.6μmのタングス
テン73を形成して試料80を作製した。
置を用いてCMPを施してコンタクトを形成した。CM
Pにおいて、研磨液としては、平均粒径0.05μmの
アルミナ粒子を、純水に1.0重量%の割合で分散さ
せ、高分子ポリスルホン酸塩を添加し、粘度3.0c
P、pH5としたものを用いた。また、研磨条件は、実
施例1の標準条件を採用した。このようなポリッシング
を行うことにより、図14(B)に示す断面形状を経て
図14(C)に示すように、ディッシングが生じること
なく表面が平坦なコンタクトを形成することができた。
には、たとえ理想的なポイントでポリッシングを停止し
たとしても、図14(D)に示すように、タングステン
膜73のディッシングが発生するが、本発明の研磨方法
によれば、段差が小さい、あるいは大きい凸部を有する
被研磨膜においてもポリッシング速度が低下せず、しか
もディッシングが大幅に抑制される。
モニウム塩のpHは3.5であるため、研磨液にポリス
ルホン酸アンモニウム塩を添加することにより、タング
ステンのポリッシングの際に化学的な作用が付与され
る。このため、タングステン膜73上の傷を抑制するこ
とができる。また、ポリッシング中には、シリコン酸化
膜72に停滞層が形成されるので、シリコン酸化膜72
上の傷も抑制することができる。
盤のモータ電流値を図15に示す。図15から分かるよ
うに、研磨液粘度が上昇するにしたがいモータ電流値が
小さくなった。これは、研磨液粘度が上昇することによ
り、タングステンのような硬い金属と研磨クロスとの間
の摩擦係数が減少することを意味する。したがって、本
発明の研磨方法によれば、ポリッシング中の研磨クロス
の劣化を防止することができる。
とはなく、種々の変形が可能である。例えば、研磨粒子
として、Fe2 O3 粒子、SiC粒子、SiN粒子、Z
rO2 粒子、TiO2 粒子を用いても上記と同様の効果
を得ることができる。また、ポリッシング速度を高くす
るために、研磨液にKOH、NaOH、NH4 OH等の
アルカリやHCl等の酸を加えても上記と同様の効果を
得ることができる。さらに、研磨液の温度を0〜90℃
の範囲で変化させても上記と同様の効果を得ることがで
きる。
とはない。上記実施例1〜3においては、被研磨膜がシ
リコン酸化膜、Al膜、タングステン膜である場合につ
いて説明しているが、被研磨膜がAg膜、Cu膜、Si
膜、Si3 N4 膜である場合も上記と同様の効果を得る
ことができる。
作用が強い有機化合物も、上記実施例に限定されること
はなく、被研磨膜と研磨液との間で表面活性剤となるも
のを用いてもよい。
との間の平均的な間隔は、研磨粒子の平均粒径以下とな
ることがポリッシング速度、ポリッシング選択比等の点
で好ましく、例えば5.0cP以下が好ましい。
線マスク等の露光用マスクの吸収パターン(W,Cr
等)の形成に対しても適用することが可能である。その
他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施
することができる。
研磨液に少なくとも1つの親水基を有する分子量100
以上の有機化合物を添加することにより、研磨中におけ
る被研磨膜の主面と研磨布の主面との間の平均的な間隔
を研磨粒子の平均粒径より広く設定し、または研磨中に
おける被研磨膜と研磨液との間の摩擦係数を研磨布と研
磨液との間の摩擦係数よりも大きくなるようにするの
で、ディッシングを発生させることなく、所望の凸状部
のみを効率よく研磨することができる。
被研磨膜の形成を説明するための断面図。
概略図。
ッシングされた試料の断面形状を示す断面図。
の経時変化を示すグラフ。
度との関係を示すグラフ。
面内最大段差と研磨液粘度との関係を示すグラフ。
を示すグラフ。
粘度との関係を示すグラフ。
するための図、(B)は従来の研磨方法を説明するため
の図。
断面図。
グ速度と研磨液粘度との関係を示すグラフ。
と研磨液粘度との関係を示すグラフ。
み金属配線の形成に適用した場合を示す断面図、従来の
研磨方法で埋め込み金属配線の形成に適用した場合を示
す断面図。
クト形成に適用した場合を示す断面図、従来の研磨方法
でコンタクト形成に適用した場合を示す断面図。
電流値を示すグラフ。
ための断面図。
42,52,72…シリコン酸化膜、13…Al配線、
15…凸部、16…凹部、20,60,80…試料、2
1…研磨定盤、22…研磨クロス、23…真空チャック
ホルダ、24…研磨液供給用配管、31…研磨粒子、3
2…研磨液、33…停滞層、53…Al膜、73…タン
グステン膜。
Claims (2)
- 【請求項1】基板上に形成され、凹凸部を有する被研磨
膜に、研磨粒子と表面活性剤を含む研磨剤を施す工程
と、 前記被研磨膜の表面が平坦となるまで前記被研磨膜を研
磨する工程とを具備し、 前記被研磨膜は、SiO2、SiON、SiOF、ホウ
素リン珪酸ガラス、およびリン珪酸ガラスからなる群よ
り選ばれた1種からなり、前記研磨粒子は主成分として
CeO2を含み、前記表面活性剤は、COOH(カルボ
キシル基)およびCOOM1(M1はカルボキシル基の
水素原子と置換して塩を形成し得る原子もしくは官能
基)からなる群より選ばれた少なくとも1つの親水基を
有する有機化合物であることを特徴とする半導体装置の
製造方法。 - 【請求項2】基板上に形成され、凹凸部を有する被研磨
膜に、研磨粒子と表面活性剤を含む研磨剤を施す工程
と、 前記被研磨膜の表面が平坦となるまで前記被研磨膜を研
磨する工程とを具備し、 前記被研磨膜は、SiO2、SiON、SiOF、ホウ
素リン珪酸ガラス、およびリン珪酸ガラスからなる群よ
り選ばれた1種からなり、前記表面活性剤は、COOH
(カルボキシル基)およびCOOM1(M1はカルボキ
シル基の水素原子と置換して塩を形成し得る原子もしく
は官能基)からなる群より選ばれた少なくとも1つの親
水基を有する有機化合物であることを特徴とする半導体
装置の製造方法。
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