JP3311203B2 - 半導体装置の製造方法及び半導体製造装置、半導体ウェーハの化学的機械的ポリッシング方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法及び半導体製造装置、半導体ウェーハの化学的機械的ポリッシング方法Info
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- B24B37/04—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、研磨盤を用いて半導体
基板をポリッシングにより平坦化する半導体装置の製造
方法及びこの方法を実施するために用いられる半導体製
造装置に関するものである。
基板をポリッシングにより平坦化する半導体装置の製造
方法及びこの方法を実施するために用いられる半導体製
造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ＩＣやＬＳＩなどの半導体装置は、半導
体基板に形成する集積回路を設計する設計工程、集積回
路を形成するために用いられる電子ビームなどを描画す
るためのマスク作成工程、単結晶インゴットから所定の
厚みのウェーハを形成するウェーハ製造工程、ウェーハ
に集積回路などの半導体素子を形成するウェーハ処理工
程、ウェーハを各半導体基板に分離しパッケージングし
て半導体装置を形成する組立工程及び検査工程等を経て
形成される。各工程には、それぞれその工程に必要な製
造装置が用意される。半導体製造装置にはこの他にも前
処理装置や排ガス処理装置など設備、環境に必要な製造
装置も用いられる。従来、ウェーハ処理工程においてト
レンチやコンタクトホールなどの溝（トレンチ）部に金
属膜、ポリシリコン膜、シリコン酸化膜（ＳｉＯ2 ）な
どの任意の材料の膜を埋め込んだ後にその表面を平坦化
する方法として、ＣＭＰ(ChemicalMechanical Polishin
g) 法が行われるようになってきた。
体基板に形成する集積回路を設計する設計工程、集積回
路を形成するために用いられる電子ビームなどを描画す
るためのマスク作成工程、単結晶インゴットから所定の
厚みのウェーハを形成するウェーハ製造工程、ウェーハ
に集積回路などの半導体素子を形成するウェーハ処理工
程、ウェーハを各半導体基板に分離しパッケージングし
て半導体装置を形成する組立工程及び検査工程等を経て
形成される。各工程には、それぞれその工程に必要な製
造装置が用意される。半導体製造装置にはこの他にも前
処理装置や排ガス処理装置など設備、環境に必要な製造
装置も用いられる。従来、ウェーハ処理工程においてト
レンチやコンタクトホールなどの溝（トレンチ）部に金
属膜、ポリシリコン膜、シリコン酸化膜（ＳｉＯ2 ）な
どの任意の材料の膜を埋め込んだ後にその表面を平坦化
する方法として、ＣＭＰ(ChemicalMechanical Polishin
g) 法が行われるようになってきた。
【０００３】図８にウェーハ表面を平坦化するために用
いられるＣＭＰ用のポリッシング装置の概略を示し、以
下にその構成を説明する。台１１上にベアリング１３を
介して研磨盤受け１５が配置されている。この研磨受け
１５上には研磨盤１７が取り付けられている。この研磨
盤１７上にはウェーハを研磨する研磨布１９が張り付け
られている。研磨受け１５及び研磨盤１７を回転させる
ためにこれらの中心部分に駆動シャフト２１が接続され
ている。この駆動シャフト２１は、モータ２３により回
転ベルト２５を介して回転される。一方、ウェーハ２０
は研磨布１９と対抗する位置にくるように真空または水
張りにより、テンプレート２９及び吸着布３１が設けら
れた吸着盤３３により吸着されている。この吸着盤３３
は、駆動シャフト３５に接続されている。またこの駆動
シャフト３５は、モーター３７によりギア３９及び４１
を介し回転される。駆動シャフト３５は、上下方向の移
動に対し駆動台４３に固定されている。
いられるＣＭＰ用のポリッシング装置の概略を示し、以
下にその構成を説明する。台１１上にベアリング１３を
介して研磨盤受け１５が配置されている。この研磨受け
１５上には研磨盤１７が取り付けられている。この研磨
盤１７上にはウェーハを研磨する研磨布１９が張り付け
られている。研磨受け１５及び研磨盤１７を回転させる
ためにこれらの中心部分に駆動シャフト２１が接続され
ている。この駆動シャフト２１は、モータ２３により回
転ベルト２５を介して回転される。一方、ウェーハ２０
は研磨布１９と対抗する位置にくるように真空または水
張りにより、テンプレート２９及び吸着布３１が設けら
れた吸着盤３３により吸着されている。この吸着盤３３
は、駆動シャフト３５に接続されている。またこの駆動
シャフト３５は、モーター３７によりギア３９及び４１
を介し回転される。駆動シャフト３５は、上下方向の移
動に対し駆動台４３に固定されている。
【０００４】このような構造によって、シリンダ４５に
よる上下の移動に伴い、駆動台４３が上下移動し、これ
により吸着盤３３に固定されたウェーハ２０が研磨布１
９に押しつけられたり研磨布１９から離れたりする。ウ
ェーハ２０と研磨布１９の間には目的に応じて研磨剤が
流され、これによりウェーハ２０のポリッシングが行わ
れる。また、図面には示さないが、ウェーハは、ポリッ
シングの間別の駆動系によりＸ−Ｙ方向（水平方向）に
移動可能となっている。
よる上下の移動に伴い、駆動台４３が上下移動し、これ
により吸着盤３３に固定されたウェーハ２０が研磨布１
９に押しつけられたり研磨布１９から離れたりする。ウ
ェーハ２０と研磨布１９の間には目的に応じて研磨剤が
流され、これによりウェーハ２０のポリッシングが行わ
れる。また、図面には示さないが、ウェーハは、ポリッ
シングの間別の駆動系によりＸ−Ｙ方向（水平方向）に
移動可能となっている。
【０００５】次に、図９を参照して図８に示すポリッシ
ング装置を用いたＣＭＰ法によるウェーハ表面の平坦化
処理の一例を説明する。半導体基板１上にＳｉ3 Ｎ4 膜
７を形成する。次に、パターニングによりＳｉ3 Ｎ4 膜
７及び半導体基板１の所定部分をエッチングして溝部８
を形成する。そして、Ｓｉ3 Ｎ4 膜７上及び溝部８内に
ＳｉＯ2 膜５をＣＶＤ法により積層する（図９
（ａ））。続いて、ＣＭＰ法によりＳｉＯ2 膜５をポリ
ッシングし、ストッパー膜となるＳｉ3 Ｎ4 膜７の露出
を検出した段階でＳｉＯ2 膜５のポリッシングを終了さ
せることにより、溝部８内へのＳｉＯ2 膜５の埋込みが
完了すると共に半導体基板１表面の良好な平坦化が行わ
れる（図９（ｂ））。尚、ＣＭＰ法自体は新しい技術で
はなく、前述した半導体装置の製造工程におけるウェー
ハ製造工程での製造プロセスで用いられている技術であ
る。最近、このＣＭＰ技術が高集積半導体デバイスの製
造プロセスに用いられ始めている。
ング装置を用いたＣＭＰ法によるウェーハ表面の平坦化
処理の一例を説明する。半導体基板１上にＳｉ3 Ｎ4 膜
７を形成する。次に、パターニングによりＳｉ3 Ｎ4 膜
７及び半導体基板１の所定部分をエッチングして溝部８
を形成する。そして、Ｓｉ3 Ｎ4 膜７上及び溝部８内に
ＳｉＯ2 膜５をＣＶＤ法により積層する（図９
（ａ））。続いて、ＣＭＰ法によりＳｉＯ2 膜５をポリ
ッシングし、ストッパー膜となるＳｉ3 Ｎ4 膜７の露出
を検出した段階でＳｉＯ2 膜５のポリッシングを終了さ
せることにより、溝部８内へのＳｉＯ2 膜５の埋込みが
完了すると共に半導体基板１表面の良好な平坦化が行わ
れる（図９（ｂ））。尚、ＣＭＰ法自体は新しい技術で
はなく、前述した半導体装置の製造工程におけるウェー
ハ製造工程での製造プロセスで用いられている技術であ
る。最近、このＣＭＰ技術が高集積半導体デバイスの製
造プロセスに用いられ始めている。
【０００６】次に、図１０及び図１１を参照してその応
用例を説明する。図１０は、トレンチ素子分離プロセス
におけるＣＭＰ法の応用である。半導体基板１表面を熱
酸化してＳｉＯ2 膜２を形成した後、ポリッシングのス
トッパー膜となるＳｉ3 Ｎ4 膜７をＣＶＤ法により形成
する。次に、リソグラフィによるパターニングで素子分
離形成領域のＳｉ3 Ｎ4 膜７とＳｉＯ2 膜２及び半導体
基板１の一部を除去して溝部９を形成する。溝部９内の
半導体基板１表面を酸化し溝部９の底にボロンをイオン
注入してチャネルカット領域１０を形成する。次いで、
Ｓｉ3 Ｎ4 膜７上及び溝部９内にポリシリコン膜３をＣ
ＶＤ法により形成する（図１０（ａ））。ポリシリコン
膜に代えてＳｉＯ2 を利用しても良い。次いで半導体基
板１表面のポリシリコン３をＳｉ3 Ｎ4 膜７が露出する
までポリッシングする（図１０（ｂ））。このときのポ
リッシング条件では、ポリシリコン膜と比べＳｉ3 Ｎ4
膜７のポリッシングレートは、約１／１０〜１／２００
程度と小さい条件を用いているためにＳｉ3 Ｎ4 膜７で
ポリッシングを止めることができ、溝内部にのみポリシ
リコン膜３が埋め込まれる。このように、ポリッシング
でのストッパー膜は、ポリッシングしたい膜と比べポッ
シングレートの小さいものを選び、ポリッシング時間を
指定することでこのストッパー膜が露出した段階でポリ
ッシングを終了させることができる。
用例を説明する。図１０は、トレンチ素子分離プロセス
におけるＣＭＰ法の応用である。半導体基板１表面を熱
酸化してＳｉＯ2 膜２を形成した後、ポリッシングのス
トッパー膜となるＳｉ3 Ｎ4 膜７をＣＶＤ法により形成
する。次に、リソグラフィによるパターニングで素子分
離形成領域のＳｉ3 Ｎ4 膜７とＳｉＯ2 膜２及び半導体
基板１の一部を除去して溝部９を形成する。溝部９内の
半導体基板１表面を酸化し溝部９の底にボロンをイオン
注入してチャネルカット領域１０を形成する。次いで、
Ｓｉ3 Ｎ4 膜７上及び溝部９内にポリシリコン膜３をＣ
ＶＤ法により形成する（図１０（ａ））。ポリシリコン
膜に代えてＳｉＯ2 を利用しても良い。次いで半導体基
板１表面のポリシリコン３をＳｉ3 Ｎ4 膜７が露出する
までポリッシングする（図１０（ｂ））。このときのポ
リッシング条件では、ポリシリコン膜と比べＳｉ3 Ｎ4
膜７のポリッシングレートは、約１／１０〜１／２００
程度と小さい条件を用いているためにＳｉ3 Ｎ4 膜７で
ポリッシングを止めることができ、溝内部にのみポリシ
リコン膜３が埋め込まれる。このように、ポリッシング
でのストッパー膜は、ポリッシングしたい膜と比べポッ
シングレートの小さいものを選び、ポリッシング時間を
指定することでこのストッパー膜が露出した段階でポリ
ッシングを終了させることができる。
【０００７】次に、図１１を参照して金属配線を絶縁膜
の溝部内へ埋め込む場合に用いるＣＭＰ法の応用例を説
明する。半導体基板１上にＣＶＤ−ＳｉＯ2 膜５及びプ
ラズマＳｉＯ2 膜１２を続けて形成する。次いで、プラ
ズマＳｉＯ2 膜１２をパターニングして所定箇所に溝部
１４を形成する。溝部１４内及びプラズマＳｉＯ2 膜１
２の全面にＣｕ膜１６を積層する（図１１（ａ））。プ
ラズマＳｉＯ2 膜１２をストッパー膜としてＣｕ膜１６
をポリッシングする。プラズマＳｉＯ2 膜１２が露出し
た段階でＣｕ膜１６のポリッシングを終了させることに
より溝部１４内にのみＣｕ膜１４が埋め込まれ、Ｃｕ埋
め込み配線が形成される（図１１（ｂ））。このポリッ
シングにより半導体基板１の表面が平坦化され、続く２
層目のプラズマＳｉＯ2 膜１８の形成が容易になる（図
１１（ｃ））。このＣＭＰ法による平坦化により２層
目、３層目の電極配線（図示せず）の形成が容易とな
る。
の溝部内へ埋め込む場合に用いるＣＭＰ法の応用例を説
明する。半導体基板１上にＣＶＤ−ＳｉＯ2 膜５及びプ
ラズマＳｉＯ2 膜１２を続けて形成する。次いで、プラ
ズマＳｉＯ2 膜１２をパターニングして所定箇所に溝部
１４を形成する。溝部１４内及びプラズマＳｉＯ2 膜１
２の全面にＣｕ膜１６を積層する（図１１（ａ））。プ
ラズマＳｉＯ2 膜１２をストッパー膜としてＣｕ膜１６
をポリッシングする。プラズマＳｉＯ2 膜１２が露出し
た段階でＣｕ膜１６のポリッシングを終了させることに
より溝部１４内にのみＣｕ膜１４が埋め込まれ、Ｃｕ埋
め込み配線が形成される（図１１（ｂ））。このポリッ
シングにより半導体基板１の表面が平坦化され、続く２
層目のプラズマＳｉＯ2 膜１８の形成が容易になる（図
１１（ｃ））。このＣＭＰ法による平坦化により２層
目、３層目の電極配線（図示せず）の形成が容易とな
る。
【０００８】従来のポリッシング装置を用いて半導体ウ
ェーハ上のポリシリコン又は酸化膜のポリッシングの場
合、シリカを研磨粒子としてアルカリ性の溶媒に混ぜた
コロイダルシリカ研磨剤を研磨布上の加工点（半導体ウ
ェーハの接触している領域）に注入しポリッシングを行
う。ポリシリコンは、水酸化物イオンと反応してポリッ
シングが促進されるため、研磨剤をアルカリ性にする必
要があるので、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、ＮＨ3 などを添加し
ていた。そのため、他の製造工程に比べて金属不純物が
非常に多く汚染の原因となっていた。また、半導体ウェ
ーハ上の金属膜をポリッシングする場合において、研磨
粒子を酸性の溶媒に混ぜた研磨剤を加工点に注入して金
属膜をポリッシングする。このとき金属膜は、水素イオ
ンと反応しポリッシングが促進されるため、研磨剤を酸
性にする必要がある。研磨剤を酸性にするための添加物
には鉄等の金属不純物が含まれているので他の製造工程
に比べて金属不純物が非常に多くなり汚染の原因となっ
ている。そして、これらの汚染を除くためにはポリッシ
ング後の後処理、次工程の前処理として少なくとも２回
の薬液洗浄を行う必要があり製造工程を繁雑にする要因
になっていた。
ェーハ上のポリシリコン又は酸化膜のポリッシングの場
合、シリカを研磨粒子としてアルカリ性の溶媒に混ぜた
コロイダルシリカ研磨剤を研磨布上の加工点（半導体ウ
ェーハの接触している領域）に注入しポリッシングを行
う。ポリシリコンは、水酸化物イオンと反応してポリッ
シングが促進されるため、研磨剤をアルカリ性にする必
要があるので、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、ＮＨ3 などを添加し
ていた。そのため、他の製造工程に比べて金属不純物が
非常に多く汚染の原因となっていた。また、半導体ウェ
ーハ上の金属膜をポリッシングする場合において、研磨
粒子を酸性の溶媒に混ぜた研磨剤を加工点に注入して金
属膜をポリッシングする。このとき金属膜は、水素イオ
ンと反応しポリッシングが促進されるため、研磨剤を酸
性にする必要がある。研磨剤を酸性にするための添加物
には鉄等の金属不純物が含まれているので他の製造工程
に比べて金属不純物が非常に多くなり汚染の原因となっ
ている。そして、これらの汚染を除くためにはポリッシ
ング後の後処理、次工程の前処理として少なくとも２回
の薬液洗浄を行う必要があり製造工程を繁雑にする要因
になっていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】現在、生活環境に悪影
響を及ぼすのでフロンなどの弗素系溶剤は、半導体装置
の製造には敬遠され、代って純水や超純水などの水が最
も安全な溶剤として利用されるようになっている。純水
は、イオン、微粒子、微生物、有機物などの不純物をほ
とんど除去した抵抗率が５〜１８ＭΩｃｍ程度の高純度
の水である。超純水は超純水製造装置により水中の懸濁
物質、溶解物質及び高効率に取り除いた純水よりさらに
純度の高い極めて高純度の水である。電気伝導度で表現
すると、純水の伝導率ρは、１０μＳｃｍより小さく、
超純水の伝導率ρは、０．０５５μＳｃｍより小さい。
これらの水を電気分解することによって、酸素、オゾン
などの酸化性の強い陽極水や還元性の強い陰極水が生成
される。本発明は、研磨剤に金属不純物を含まないイオ
ン水を使用して金属汚染を減少させると共に研磨レート
を制御することができる半導体装置の製造方法及び金属
汚染の少ない半導体製造装置及び半導体ウェーハの化学
的機械的ポリッシング方法を提供することを目的にして
いる。
響を及ぼすのでフロンなどの弗素系溶剤は、半導体装置
の製造には敬遠され、代って純水や超純水などの水が最
も安全な溶剤として利用されるようになっている。純水
は、イオン、微粒子、微生物、有機物などの不純物をほ
とんど除去した抵抗率が５〜１８ＭΩｃｍ程度の高純度
の水である。超純水は超純水製造装置により水中の懸濁
物質、溶解物質及び高効率に取り除いた純水よりさらに
純度の高い極めて高純度の水である。電気伝導度で表現
すると、純水の伝導率ρは、１０μＳｃｍより小さく、
超純水の伝導率ρは、０．０５５μＳｃｍより小さい。
これらの水を電気分解することによって、酸素、オゾン
などの酸化性の強い陽極水や還元性の強い陰極水が生成
される。本発明は、研磨剤に金属不純物を含まないイオ
ン水を使用して金属汚染を減少させると共に研磨レート
を制御することができる半導体装置の製造方法及び金属
汚染の少ない半導体製造装置及び半導体ウェーハの化学
的機械的ポリッシング方法を提供することを目的にして
いる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、半導体ウェー
ハのポリッシング処理において、研磨剤とともに金属不
純物を含まないアルカリ性イオン水又は酸性イオン水を
半導体ウェーハのポリッシングに使用し、また、半導体
製造装置のポリッシング装置において、研磨布の加工点
に研磨剤を注入するパイプとイオン水を注入する別のパ
イプとを設けることを特徴とする。すなわち、本発明の
半導体装置の製造方法は、純水又は超純水の電気分解に
より生成したイオン水と、研磨粒子を含む研磨剤とを研
磨布に供給しながら、この研磨布を用いて半導体ウェー
ハのポリッシングされる膜を有する主面をポリッシング
する工程を備え、前記ポリッシングされる膜が金属であ
り、前記イオン水には酸性イオン水を用いることを特徴
としている。また、本発明の半導体装置の製造方法は、
純水又は超純水の電気分解により生成した酸性もしくは
アルカリ性イオン水と、研磨粒子を含む研磨剤とを研磨
布に供給しながら、この研磨布を用いて半導体ウェーハ
のポリッシングされる膜を有する主面をポリッシングす
る工程を備え、前記ポリッシングされる膜が金属である
場合は、前記酸性イオン水を用いてポリッシングし、前
記ポリッシングされる膜が酸化物、窒化物、多結晶シリ
コン及びシリコン単結晶のいずれかである場合は、前記
アルカリ性イオン水を用いてポリッシングすることを特
徴としている。前記研磨布への前記イオン水及び前記研
磨剤の供給は互いに異なる供給手段によって供給される
ようにしても良い。また、本発明の半導体装置の製造方
法は、研磨布の加工点に研磨粒子を含む研磨剤を供給し
ながら、この研磨布を用いて半導体ウェーハのポリッシ
ングされる膜を有する主面をポリッシングする工程と、
純水又は超純水の電気分解により生成したイオン水によ
ってポリッシングした前記半導体ウェーハの前記ポリッ
シングされた膜の表面を安定化する工程とを備えている
ことを特徴としている。前記イオン水は、アルカリ性イ
オン水又は酸性イオン水であるようにしても良い。前記
イオン水がアルカリ性イオン水である場合において、酸
性イオン水によって生じた廃液を中和させ、前記イオン
水が酸性イオン水である場合において、アルカリ性イオ
ン水によって生じた廃液を中和させるようにしても良
い。前記イオン水が酸性イオン水の場合は、前記半導体
ウェーハ上の金属からなるポリッシングされる膜の表面
を安定化し、前記イオン水がアルカリ性イオン水の場合
は、前記半導体ウェーハ上の酸化物、窒化物、多結晶シ
リコン及びシリコン単結晶のいずれかからなるポリッシ
ングされる膜の表面を安定化するようにしても良い。前
記イオン水は、温度制御されているようにしても良い。
ハのポリッシング処理において、研磨剤とともに金属不
純物を含まないアルカリ性イオン水又は酸性イオン水を
半導体ウェーハのポリッシングに使用し、また、半導体
製造装置のポリッシング装置において、研磨布の加工点
に研磨剤を注入するパイプとイオン水を注入する別のパ
イプとを設けることを特徴とする。すなわち、本発明の
半導体装置の製造方法は、純水又は超純水の電気分解に
より生成したイオン水と、研磨粒子を含む研磨剤とを研
磨布に供給しながら、この研磨布を用いて半導体ウェー
ハのポリッシングされる膜を有する主面をポリッシング
する工程を備え、前記ポリッシングされる膜が金属であ
り、前記イオン水には酸性イオン水を用いることを特徴
としている。また、本発明の半導体装置の製造方法は、
純水又は超純水の電気分解により生成した酸性もしくは
アルカリ性イオン水と、研磨粒子を含む研磨剤とを研磨
布に供給しながら、この研磨布を用いて半導体ウェーハ
のポリッシングされる膜を有する主面をポリッシングす
る工程を備え、前記ポリッシングされる膜が金属である
場合は、前記酸性イオン水を用いてポリッシングし、前
記ポリッシングされる膜が酸化物、窒化物、多結晶シリ
コン及びシリコン単結晶のいずれかである場合は、前記
アルカリ性イオン水を用いてポリッシングすることを特
徴としている。前記研磨布への前記イオン水及び前記研
磨剤の供給は互いに異なる供給手段によって供給される
ようにしても良い。また、本発明の半導体装置の製造方
法は、研磨布の加工点に研磨粒子を含む研磨剤を供給し
ながら、この研磨布を用いて半導体ウェーハのポリッシ
ングされる膜を有する主面をポリッシングする工程と、
純水又は超純水の電気分解により生成したイオン水によ
ってポリッシングした前記半導体ウェーハの前記ポリッ
シングされた膜の表面を安定化する工程とを備えている
ことを特徴としている。前記イオン水は、アルカリ性イ
オン水又は酸性イオン水であるようにしても良い。前記
イオン水がアルカリ性イオン水である場合において、酸
性イオン水によって生じた廃液を中和させ、前記イオン
水が酸性イオン水である場合において、アルカリ性イオ
ン水によって生じた廃液を中和させるようにしても良
い。前記イオン水が酸性イオン水の場合は、前記半導体
ウェーハ上の金属からなるポリッシングされる膜の表面
を安定化し、前記イオン水がアルカリ性イオン水の場合
は、前記半導体ウェーハ上の酸化物、窒化物、多結晶シ
リコン及びシリコン単結晶のいずれかからなるポリッシ
ングされる膜の表面を安定化するようにしても良い。前
記イオン水は、温度制御されているようにしても良い。
【００１１】本発明の半導体製造装置は、研磨布と、前
記研磨布が表面に取り付けられ、研磨盤駆動軸により回
転される研磨盤と、半導体ウェーハを保持し、この半導
体ウェーハのポリッシングされる膜を有する主面を前記
研磨布表面に押し付けるトップリングと純水又は超純水
の電気分解により生成したイオン水を前記研磨布に供給
するイオン水供給パイプと、研磨粒子を含む研磨剤を前
記研磨布に供給する研磨剤供給パイプとを備え、前記イ
オン水供給パイプは、純水又は超純水の電気分解を行う
電解槽に接続され、この電解槽には、さらに前記廃液パ
イプに接続されたイオン水排出パイプが接続されている
ことを特徴としている。前記イオン水供給パイプ及び前
記研磨剤供給パイプは、可動であり、前記研磨布の任意
の位置上に配置するようにしても良い。前記イオン水供
給パイプ及び前記研磨剤供給パイプは供給口近傍で一体
化されているようにしても良い。前記研磨盤は、前記廃
液パイプが接続された外囲器に収納されており、この廃
液パイプには逆流防止弁が取り付けられているようにし
ても良い。前記研磨盤は、前記廃液パイプが接続された
外囲器に収納されており、この廃液パイプには沈殿槽が
取り付けられているようにしても良い。
記研磨布が表面に取り付けられ、研磨盤駆動軸により回
転される研磨盤と、半導体ウェーハを保持し、この半導
体ウェーハのポリッシングされる膜を有する主面を前記
研磨布表面に押し付けるトップリングと純水又は超純水
の電気分解により生成したイオン水を前記研磨布に供給
するイオン水供給パイプと、研磨粒子を含む研磨剤を前
記研磨布に供給する研磨剤供給パイプとを備え、前記イ
オン水供給パイプは、純水又は超純水の電気分解を行う
電解槽に接続され、この電解槽には、さらに前記廃液パ
イプに接続されたイオン水排出パイプが接続されている
ことを特徴としている。前記イオン水供給パイプ及び前
記研磨剤供給パイプは、可動であり、前記研磨布の任意
の位置上に配置するようにしても良い。前記イオン水供
給パイプ及び前記研磨剤供給パイプは供給口近傍で一体
化されているようにしても良い。前記研磨盤は、前記廃
液パイプが接続された外囲器に収納されており、この廃
液パイプには逆流防止弁が取り付けられているようにし
ても良い。前記研磨盤は、前記廃液パイプが接続された
外囲器に収納されており、この廃液パイプには沈殿槽が
取り付けられているようにしても良い。
【００１２】本発明の半導体ウェーハの化学的機械的ポ
リッシング方法は、研磨布の加工点に研磨粒子を含む研
磨剤を供給しながら、この研磨布を用いて半導体ウェー
ハのポリッシングされる膜を有する主面をポリッシング
する工程と、純水又は超純水の電気分解により生成した
イオン水によって、ポリッシングした前記半導体ウェー
ハの前記ポリッシングされた膜の表面を安定化させる工
程とを備えていることを特徴としている。また、本発明
の半導体ウェーハの化学的機械的ポリッシング方法は、
純水又は超純水の電気分解により生成したイオン水と、
研磨粒子を含む研磨剤とを研磨布に供給する供給工程
と、前記供給工程が行われている間、前記研磨布を用い
て半導体ウェーハのポリッシングされる膜を有する主面
をポリッシングするポリッシング工程とを備え、前記ポ
リッシングされる膜が金属であり、前記イオン水には酸
性イオン水を用いることを特徴としている。また、本発
明の半導体ウェーハの化学的機械的ポリッシング方法
は、純水又は超純水の電気分解により生成した酸性もし
くはアルカリ性イオン水と、研磨粒子を含む研磨剤とを
研磨布に供給する供給工程と、前記供給工程が行われて
いる間、前記研磨布を用いて半導体ウェーハのポリッシ
ングされる膜を有する主面をポリッシングするポリッシ
ング工程とを備え、前記ポリッシングされる膜が金属で
ある場合は、前記酸性イオン水を用いてポリッシング
し、前記ポリッシングされる膜が酸化物、窒化物、多結
晶シリコン及びシリコン単結晶のいずれかである場合
は、前記アルカリ性イオン水を用いてポリッシングする
ことを特徴としている。
リッシング方法は、研磨布の加工点に研磨粒子を含む研
磨剤を供給しながら、この研磨布を用いて半導体ウェー
ハのポリッシングされる膜を有する主面をポリッシング
する工程と、純水又は超純水の電気分解により生成した
イオン水によって、ポリッシングした前記半導体ウェー
ハの前記ポリッシングされた膜の表面を安定化させる工
程とを備えていることを特徴としている。また、本発明
の半導体ウェーハの化学的機械的ポリッシング方法は、
純水又は超純水の電気分解により生成したイオン水と、
研磨粒子を含む研磨剤とを研磨布に供給する供給工程
と、前記供給工程が行われている間、前記研磨布を用い
て半導体ウェーハのポリッシングされる膜を有する主面
をポリッシングするポリッシング工程とを備え、前記ポ
リッシングされる膜が金属であり、前記イオン水には酸
性イオン水を用いることを特徴としている。また、本発
明の半導体ウェーハの化学的機械的ポリッシング方法
は、純水又は超純水の電気分解により生成した酸性もし
くはアルカリ性イオン水と、研磨粒子を含む研磨剤とを
研磨布に供給する供給工程と、前記供給工程が行われて
いる間、前記研磨布を用いて半導体ウェーハのポリッシ
ングされる膜を有する主面をポリッシングするポリッシ
ング工程とを備え、前記ポリッシングされる膜が金属で
ある場合は、前記酸性イオン水を用いてポリッシング
し、前記ポリッシングされる膜が酸化物、窒化物、多結
晶シリコン及びシリコン単結晶のいずれかである場合
は、前記アルカリ性イオン水を用いてポリッシングする
ことを特徴としている。
【００１３】
【作用】金属不純物を含まないイオン水を使用すること
によって研磨剤をアルカリ性又は酸性に維持することが
できるので、ポリッシング時に金属汚染を減少させるこ
とができると共にポリッシングレートを制御することが
可能になる。また、イオン水はポリッシングしたあとの
半導体ウェーハの表面を安定化させることができる。
によって研磨剤をアルカリ性又は酸性に維持することが
できるので、ポリッシング時に金属汚染を減少させるこ
とができると共にポリッシングレートを制御することが
可能になる。また、イオン水はポリッシングしたあとの
半導体ウェーハの表面を安定化させることができる。
【００１４】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。まず、図１及び図６を参照して第１の実施例を説
明する。図１は、ポリッシング装置のトップリングと研
磨盤部分を拡大した斜視図である。このポリッシング装
置は、図８に示す装置を基本構造にしている。本発明の
半導体製造装置であるポリッシング装置は研磨盤１７を
備えている。この研磨盤１７には、図示しない研磨盤受
けを介して駆動シャフト（図示せず）がその中心部分に
接続されている。そして研磨盤１７の上には半導体ウェ
ーハを研磨する研磨布１９が貼り付けられている。研磨
布１９は、発泡ポリウレタンやポリウレタン不織布など
から構成されている。駆動シャフトは、モータにより回
転され、研磨盤受け及び研磨盤１７を回転させる。半導
体ウェーハは、研磨布１９と対向する位置にくるように
真空などにより、図示しない吸着布が設けられた吸着盤
により吸着されている。吸着盤は、駆動シャフト３５に
接続され、この駆動シャフト３５の移動によって吸着盤
に保持されている半導体ウェーハが研磨布１９に押し付
けられたり離れたりする。半導体ウェーハを保持する吸
着布は、吸着盤とともに、トップリング５０を構成して
いる。
する。まず、図１及び図６を参照して第１の実施例を説
明する。図１は、ポリッシング装置のトップリングと研
磨盤部分を拡大した斜視図である。このポリッシング装
置は、図８に示す装置を基本構造にしている。本発明の
半導体製造装置であるポリッシング装置は研磨盤１７を
備えている。この研磨盤１７には、図示しない研磨盤受
けを介して駆動シャフト（図示せず）がその中心部分に
接続されている。そして研磨盤１７の上には半導体ウェ
ーハを研磨する研磨布１９が貼り付けられている。研磨
布１９は、発泡ポリウレタンやポリウレタン不織布など
から構成されている。駆動シャフトは、モータにより回
転され、研磨盤受け及び研磨盤１７を回転させる。半導
体ウェーハは、研磨布１９と対向する位置にくるように
真空などにより、図示しない吸着布が設けられた吸着盤
により吸着されている。吸着盤は、駆動シャフト３５に
接続され、この駆動シャフト３５の移動によって吸着盤
に保持されている半導体ウェーハが研磨布１９に押し付
けられたり離れたりする。半導体ウェーハを保持する吸
着布は、吸着盤とともに、トップリング５０を構成して
いる。
【００１５】半導体ウェーハをポリッシングする場合
は、セリア（ＣｅＯ2 ）やシリカ（ＳｉＯ2 ）などの研
磨粒子を含む研磨剤（スラリー）を研磨剤タンクから研
磨剤供給パイプ５１を介して研磨布１９に供給するとと
もに、イオン水をイオン水供給パイプ５２から供給しな
がら行う。そのために、研磨剤供給パイプ５１とイオン
水供給パイプ５２とはそれらの先端のノズルが研磨布１
９の上方に半導体ウェーハを保持するトップリング５０
の近傍に配置され、研磨布１９の加工点に研磨剤とイオ
ン水とが注入され、混ぜ合わせるようになっている。こ
れら供給パイプ５１、５２は、研磨布１９の上の任意の
位置に移動可能になっている。このポリッシング装置を
用いて行うポリッシングは、半導体ウェーハが、例え
ば、１００ｒｐｍ程度で回転する研磨盤１７の上の研磨
布１９に押し付けられて行われる。研磨盤１７の回転数
は、通常２０〜２００ｒｐｍであり、押し付け圧力は、
５０〜５００ｇ／ｃｍ2 である。
は、セリア（ＣｅＯ2 ）やシリカ（ＳｉＯ2 ）などの研
磨粒子を含む研磨剤（スラリー）を研磨剤タンクから研
磨剤供給パイプ５１を介して研磨布１９に供給するとと
もに、イオン水をイオン水供給パイプ５２から供給しな
がら行う。そのために、研磨剤供給パイプ５１とイオン
水供給パイプ５２とはそれらの先端のノズルが研磨布１
９の上方に半導体ウェーハを保持するトップリング５０
の近傍に配置され、研磨布１９の加工点に研磨剤とイオ
ン水とが注入され、混ぜ合わせるようになっている。こ
れら供給パイプ５１、５２は、研磨布１９の上の任意の
位置に移動可能になっている。このポリッシング装置を
用いて行うポリッシングは、半導体ウェーハが、例え
ば、１００ｒｐｍ程度で回転する研磨盤１７の上の研磨
布１９に押し付けられて行われる。研磨盤１７の回転数
は、通常２０〜２００ｒｐｍであり、押し付け圧力は、
５０〜５００ｇ／ｃｍ2 である。
【００１６】イオン水には、アルカリイオン水と酸性イ
オン水があり、電解槽内に固体電解質を配置し、電解質
つまり金属不純物を含まない純水あるいは超純水を低電
圧で電気分解を行うことによって任意のｐＨのイオン水
が生成される。アルカリイオン水の場合は、研磨中に研
磨レートが変動した場合、レートを速くするにはｐＨを
よりアルカリ性側に、遅くするには中性側に制御するこ
とで安定した研磨が可能になる。また、酸性イオン水の
場合も研磨中に研磨レートが変動した場合、レートを速
くするにはｐＨをより酸性側に、遅くするには中性側に
制御することで安定した研磨が可能になる。
オン水があり、電解槽内に固体電解質を配置し、電解質
つまり金属不純物を含まない純水あるいは超純水を低電
圧で電気分解を行うことによって任意のｐＨのイオン水
が生成される。アルカリイオン水の場合は、研磨中に研
磨レートが変動した場合、レートを速くするにはｐＨを
よりアルカリ性側に、遅くするには中性側に制御するこ
とで安定した研磨が可能になる。また、酸性イオン水の
場合も研磨中に研磨レートが変動した場合、レートを速
くするにはｐＨをより酸性側に、遅くするには中性側に
制御することで安定した研磨が可能になる。
【００１７】次に、図２乃至図５を参照して第２の実施
例を説明する。図２は、半導体製造装置に用いるポリッ
シング装置のトップリング、研磨盤及び廃液機構部分及
びイオン水を供給する電解槽を説明する断面図である。
第１の実施例と同様にこのポリッシング装置は図８に示
す装置を基本構造にしている。このポリッシング装置の
研磨盤１７には、図示しない研磨盤受けを介して駆動シ
ャフト（図示せず）がその中心部分に接続されている。
そして研磨盤１７の上には半導体ウェーハを研磨するポ
リウレタン不織布などの研磨布１９が貼り付けられてい
る。駆動シャフトは、モータにより回転され、研磨盤受
け及び研磨盤１７を回転させる。半導体ウェーハは、研
磨布１９と対向する位置にくるように真空などにより、
吸着布が設けられた吸着盤により吸着されている。吸着
盤は、駆動シャフト３５に接続されこの駆動シャフト３
５の移動によって吸着盤に保持されている半導体ウェー
ハが研磨布１９に押し付けられたり離れたりする。半導
体ウェーハを保持する吸着布は吸着盤と共に、トップリ
ング５０を構成している。
例を説明する。図２は、半導体製造装置に用いるポリッ
シング装置のトップリング、研磨盤及び廃液機構部分及
びイオン水を供給する電解槽を説明する断面図である。
第１の実施例と同様にこのポリッシング装置は図８に示
す装置を基本構造にしている。このポリッシング装置の
研磨盤１７には、図示しない研磨盤受けを介して駆動シ
ャフト（図示せず）がその中心部分に接続されている。
そして研磨盤１７の上には半導体ウェーハを研磨するポ
リウレタン不織布などの研磨布１９が貼り付けられてい
る。駆動シャフトは、モータにより回転され、研磨盤受
け及び研磨盤１７を回転させる。半導体ウェーハは、研
磨布１９と対向する位置にくるように真空などにより、
吸着布が設けられた吸着盤により吸着されている。吸着
盤は、駆動シャフト３５に接続されこの駆動シャフト３
５の移動によって吸着盤に保持されている半導体ウェー
ハが研磨布１９に押し付けられたり離れたりする。半導
体ウェーハを保持する吸着布は吸着盤と共に、トップリ
ング５０を構成している。
【００１８】半導体ウェーハは、シリカなどの研磨粒子
を含む研磨剤（スラリー）が研磨剤タンクから研磨剤供
給パイプ５１を介して研磨布１９に供給されながら、ま
たイオン水がイオン水供給パイプ５２から研磨布１９に
供給されながらポリッシングされる。そのために、研磨
剤供給パイプ５１とイオン水供給パイプ５２とはそれら
の先端のノズルが研磨布１９の上方で、かつ半導体ウェ
ーハを保持するトップリング５０の近傍に配置される。
これらパイプ５１、５２は、研磨布１９の上を自在に移
動でき、研磨布１９の加工点に研磨剤とイオン水とが注
入されて混ぜ合わせるようになっている。この回転する
研磨盤１７は外囲器５３に収納されており、この外囲器
５３はポリッシングに使用したイオン水や研磨剤スラリ
ーなどの廃液が外に四散しないようにしている。外囲器
５３の底部には前記廃液を排出する排出口５４が形成さ
れている。排出口５４には廃液パイプ５５が接続されい
る。この廃液パイプ５５には逆流防止弁５６が必要に応
じて取り付けられていて廃液の逆流を防いでいる。
を含む研磨剤（スラリー）が研磨剤タンクから研磨剤供
給パイプ５１を介して研磨布１９に供給されながら、ま
たイオン水がイオン水供給パイプ５２から研磨布１９に
供給されながらポリッシングされる。そのために、研磨
剤供給パイプ５１とイオン水供給パイプ５２とはそれら
の先端のノズルが研磨布１９の上方で、かつ半導体ウェ
ーハを保持するトップリング５０の近傍に配置される。
これらパイプ５１、５２は、研磨布１９の上を自在に移
動でき、研磨布１９の加工点に研磨剤とイオン水とが注
入されて混ぜ合わせるようになっている。この回転する
研磨盤１７は外囲器５３に収納されており、この外囲器
５３はポリッシングに使用したイオン水や研磨剤スラリ
ーなどの廃液が外に四散しないようにしている。外囲器
５３の底部には前記廃液を排出する排出口５４が形成さ
れている。排出口５４には廃液パイプ５５が接続されい
る。この廃液パイプ５５には逆流防止弁５６が必要に応
じて取り付けられていて廃液の逆流を防いでいる。
【００１９】また、沈殿槽５７が必要に応じて取り付け
られているのでポリッシングに使用した研磨粒子などが
廃液と分離される。ポリッシング時に研磨剤を研磨布１
９の加工点に供給する研磨剤供給パイプ５１は研磨タン
ク５８に接続されており、イオン水を前記加工点に供給
するイオン水供給パイプ５２は、そのイオン水排出パイ
プ５９が前記廃液パイプ５５に接続されている電解槽６
０に接続されている。前述のように電解槽６０はイオン
水排出パイプ５９を備え、この排出パイプは、外囲器５
３から導出された廃液パイプ５５に接続されている。こ
のようなパイプ構造によって電解槽６０から排出される
イオン水と廃液に含まれるイオン水とが混合して中和さ
れる。したがって結合された廃液パイプ５５とイオン水
排出パイプ５９とは中和機構を構成している。一般に電
解槽では、アルカリイオン水又は酸性イオン水を生成す
ると必ず同量の酸性イオン水又はアルカリイオン水が生
成されるので、アルカリイオン水をポリッシングに使用
する場合は、同時に生成されたポリッシングに必要ない
酸性イオン水をイオン水排出パイプ５９から廃液パイプ
５５に排水して廃液を中和する。
られているのでポリッシングに使用した研磨粒子などが
廃液と分離される。ポリッシング時に研磨剤を研磨布１
９の加工点に供給する研磨剤供給パイプ５１は研磨タン
ク５８に接続されており、イオン水を前記加工点に供給
するイオン水供給パイプ５２は、そのイオン水排出パイ
プ５９が前記廃液パイプ５５に接続されている電解槽６
０に接続されている。前述のように電解槽６０はイオン
水排出パイプ５９を備え、この排出パイプは、外囲器５
３から導出された廃液パイプ５５に接続されている。こ
のようなパイプ構造によって電解槽６０から排出される
イオン水と廃液に含まれるイオン水とが混合して中和さ
れる。したがって結合された廃液パイプ５５とイオン水
排出パイプ５９とは中和機構を構成している。一般に電
解槽では、アルカリイオン水又は酸性イオン水を生成す
ると必ず同量の酸性イオン水又はアルカリイオン水が生
成されるので、アルカリイオン水をポリッシングに使用
する場合は、同時に生成されたポリッシングに必要ない
酸性イオン水をイオン水排出パイプ５９から廃液パイプ
５５に排水して廃液を中和する。
【００２０】図３を参照して電解槽６０の詳細を説明す
る。電解槽６０は、陰極室６１と陽極室６２とを備え、
陰極室６１には陰極６３が配置され、陽極室６２には陽
極６４が配置されている。そして、これら電極６３６４
は共に白金又はチタンから構成されている。陰極室６１
で形成される陰極水７３及び陽極室６２で形成される陽
極水７３とを効率よく分離するために両室は多孔質隔膜
６５で仕切られている。電解槽６０の陰極６３は、電池
６６の負極６７に接続され、陽極６４は、電池６６の正
極６８に接続されている。電解槽６０では電池６６から
の電源電圧を印加して電解槽６０に純水供給パイプから
供給された純水又は超純水に、例えば、塩化アンモニウ
ムなどの支持電解質を添加した希釈電解質溶液６９を電
気分解する。この電気分解の結果陰極６３側で生成され
る陰極水はアルカリイオン水であり、陽極６４側で生成
される陽極水７４は酸性イオン水である。また、蓚酸を
支持電解質として電解槽で純水又は超純水を電気分解す
ると、陰極側で生成される陰極水も、陽極側で生成され
る陽極水もともに酸性を示す。陰極室６１で生成された
陰極水７３は、陰極水供給パイプ７１から外部に供給さ
れ、陽極室６２で生成された陽極水７４は、陽極水供給
パイプ７２から外部に供給される。
る。電解槽６０は、陰極室６１と陽極室６２とを備え、
陰極室６１には陰極６３が配置され、陽極室６２には陽
極６４が配置されている。そして、これら電極６３６４
は共に白金又はチタンから構成されている。陰極室６１
で形成される陰極水７３及び陽極室６２で形成される陽
極水７３とを効率よく分離するために両室は多孔質隔膜
６５で仕切られている。電解槽６０の陰極６３は、電池
６６の負極６７に接続され、陽極６４は、電池６６の正
極６８に接続されている。電解槽６０では電池６６から
の電源電圧を印加して電解槽６０に純水供給パイプから
供給された純水又は超純水に、例えば、塩化アンモニウ
ムなどの支持電解質を添加した希釈電解質溶液６９を電
気分解する。この電気分解の結果陰極６３側で生成され
る陰極水はアルカリイオン水であり、陽極６４側で生成
される陽極水７４は酸性イオン水である。また、蓚酸を
支持電解質として電解槽で純水又は超純水を電気分解す
ると、陰極側で生成される陰極水も、陽極側で生成され
る陽極水もともに酸性を示す。陰極室６１で生成された
陰極水７３は、陰極水供給パイプ７１から外部に供給さ
れ、陽極室６２で生成された陽極水７４は、陽極水供給
パイプ７２から外部に供給される。
【００２１】通常は、陰極室６１でアルカリイオン水が
生成されるので、この実施例のポリッシング装置を使用
する場合に、アルカリイオン水を用いてポリッシングを
行うには、電解槽６０に接続された陰極水供給パイプ７
１がイオン水供給パイプ５２となってアルカリイオン水
を研磨布１９に供給する。この場合、陽極室６２で生成
される酸性イオン水は不要なので廃棄される。したがっ
て、陽極水供給パイプ７２がイオン水を排出するイオン
水排出パイプ５９となって廃液パイプ５５に接続され
る。また、酸性イオン水を用いてポリッシングを行うに
は、電解槽６０に接続された陽極水供給パイプ７２がイ
オン水供給パイプ５２となって酸性イオン水を研磨布１
９に供給する。この場合、陰極室６１で生成されるアル
カリイオン水は不要なので廃棄される。従って陰極水供
給パイプ７１がイオン水を排出するイオン水排出パイプ
５９となって廃液パイプ５５に接続される（図２参
照）。
生成されるので、この実施例のポリッシング装置を使用
する場合に、アルカリイオン水を用いてポリッシングを
行うには、電解槽６０に接続された陰極水供給パイプ７
１がイオン水供給パイプ５２となってアルカリイオン水
を研磨布１９に供給する。この場合、陽極室６２で生成
される酸性イオン水は不要なので廃棄される。したがっ
て、陽極水供給パイプ７２がイオン水を排出するイオン
水排出パイプ５９となって廃液パイプ５５に接続され
る。また、酸性イオン水を用いてポリッシングを行うに
は、電解槽６０に接続された陽極水供給パイプ７２がイ
オン水供給パイプ５２となって酸性イオン水を研磨布１
９に供給する。この場合、陰極室６１で生成されるアル
カリイオン水は不要なので廃棄される。従って陰極水供
給パイプ７１がイオン水を排出するイオン水排出パイプ
５９となって廃液パイプ５５に接続される（図２参
照）。
【００２２】イオン水には、アルカリイオン水と酸性イ
オン水があり、電解槽内に固体電解質を配置し、電解質
つまり金属不純物を含まない純水あるいは超純水を低電
圧で電気分解を行うことによって任意のｐＨのイオン水
が生成される。アルカリイオン水の場合は、研磨中に研
磨レートが変動した場合、レートを速くするにはｐＨを
よりアルカリ性側に、遅くするには中性側に制御するこ
とで安定した研磨が可能になる。また、酸性イオン水の
場合も研磨中に研磨レートが変動した場合、レートを速
くするにはｐＨをより酸性側に、遅くするには中性側に
制御することで安定した研磨が可能になる。ポリッシン
グにアルカリイオン水を用いるか、酸性イオン水を用い
るかは、半導体ウェーハの表面に形成された堆積膜の種
類によって決められる。イオン水は、ポリッシング処理
を行なったあとの堆積膜の表面を安定化させることがで
きる。酸性イオン水は、堆積膜がＡｌ、ＣｕやＷ等の高
融点金属などの金属に適している。酸性イオン水を用い
たポリッシングによって堆積膜の表面は酸化されて安定
化する。
オン水があり、電解槽内に固体電解質を配置し、電解質
つまり金属不純物を含まない純水あるいは超純水を低電
圧で電気分解を行うことによって任意のｐＨのイオン水
が生成される。アルカリイオン水の場合は、研磨中に研
磨レートが変動した場合、レートを速くするにはｐＨを
よりアルカリ性側に、遅くするには中性側に制御するこ
とで安定した研磨が可能になる。また、酸性イオン水の
場合も研磨中に研磨レートが変動した場合、レートを速
くするにはｐＨをより酸性側に、遅くするには中性側に
制御することで安定した研磨が可能になる。ポリッシン
グにアルカリイオン水を用いるか、酸性イオン水を用い
るかは、半導体ウェーハの表面に形成された堆積膜の種
類によって決められる。イオン水は、ポリッシング処理
を行なったあとの堆積膜の表面を安定化させることがで
きる。酸性イオン水は、堆積膜がＡｌ、ＣｕやＷ等の高
融点金属などの金属に適している。酸性イオン水を用い
たポリッシングによって堆積膜の表面は酸化されて安定
化する。
【００２３】また、アルカリイオン水をポリッシングに
用いる場合は酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）、窒化シリコン
（Ｓｉ3 Ｎ4 ）、ポリシリコンなどの堆積膜やシリコン
単結晶が適当である。アルカリイオン水によってこれら
の堆積膜の表面は安定化される。ＳｉＯ2 膜をポリッシ
ングする図９に示す処理やポリシリコン膜をポリッシン
グする図１０に示す処理にはアルカリイオン水を用い、
Ｃｕ膜をポリッシングする図１１に示す処理には酸性イ
オン水を用いるのが適当である。イオン水のｐＨの大き
さによって半導体ウェーハのポリッシングレートや堆積
膜の安定化の程度などの条件が変わる。したがって、イ
オン水のｐＨを調整することはポリッシング条件を適切
にする上で重要である。イオン水のｐＨは、図４及び図
５に示すように水温によって変化する。従ってイオン水
の温度をコントロールすればそのｐＨを正確に決めるこ
とができる。図はいづれもｐＨの温度依存性を示す特性
図であり、図４は酸性イオン水のｐＨの温度依存性を示
す特性図、図５はアルカリイオン水のｐＨの温度依存性
を示す特性図である。酸性イオン水のｐＨは、温度が上
がるに従って低下し、アルカリイオン水のｐＨは、温度
が上がるに従って低下する。ｐＨの変化率は、アルカリ
イオン水の方が大きい。
用いる場合は酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）、窒化シリコン
（Ｓｉ3 Ｎ4 ）、ポリシリコンなどの堆積膜やシリコン
単結晶が適当である。アルカリイオン水によってこれら
の堆積膜の表面は安定化される。ＳｉＯ2 膜をポリッシ
ングする図９に示す処理やポリシリコン膜をポリッシン
グする図１０に示す処理にはアルカリイオン水を用い、
Ｃｕ膜をポリッシングする図１１に示す処理には酸性イ
オン水を用いるのが適当である。イオン水のｐＨの大き
さによって半導体ウェーハのポリッシングレートや堆積
膜の安定化の程度などの条件が変わる。したがって、イ
オン水のｐＨを調整することはポリッシング条件を適切
にする上で重要である。イオン水のｐＨは、図４及び図
５に示すように水温によって変化する。従ってイオン水
の温度をコントロールすればそのｐＨを正確に決めるこ
とができる。図はいづれもｐＨの温度依存性を示す特性
図であり、図４は酸性イオン水のｐＨの温度依存性を示
す特性図、図５はアルカリイオン水のｐＨの温度依存性
を示す特性図である。酸性イオン水のｐＨは、温度が上
がるに従って低下し、アルカリイオン水のｐＨは、温度
が上がるに従って低下する。ｐＨの変化率は、アルカリ
イオン水の方が大きい。
【００２４】このポリッシング装置を用いて行うポリッ
シングのポリッシング条件は、前記第１の実施例と同じ
である。イオン水を所定のｐＨに安定させるために、加
熱装置をポリッシング装置に備えるようにすることもで
きる。イオン水の温度を室温（２５℃）にし、酸性水の
ｐＨを２〜４、アルカリ水のｐＨを９．５〜１０．５に
してポリッシングするのが最適なポリッシング条件であ
った。次に、図６及び図７を参照して、ポリッシング装
置の研磨剤供給パイプとイオン水供給パイプの研磨布の
上における配置構造を説明する。図はいづれも研磨剤供
給パイプ及びイオン水供給パイプの先端部分の断面図で
ある。図６（ａ）は、研磨剤供給パイプ５１及びイオン
水供給パイプ５２は、先端部分で一体化されている。研
磨布の加工点に近接して研磨剤及びイオン水を滴下する
ことができるので、ポリッシング及びこれに続く表面安
定化が正確にかつ効果的に行われる。図６（ｂ）のパイ
プ５１、５２は、先端部が一体化されてはいないが両者
が近接配置されているので図６（ａ）のタイプと同じよ
うな効果がある。図７（ａ）のパイプは、研磨剤供給パ
イプ５１の先端がイオン水供給パイプ５２の先端部に包
まれ、図７（ｂ）のパイプは、研磨剤供給パイプ５１の
先端部にイオン水供給パイプ５２の先端部が包まれてい
る。いづれも両パイプは、一体化されているので図６
（ａ）のタイプと同じ効果がある。本発明のポリッシン
グ装置を用いて図９乃至図１１に示すポリッシング工程
を含む半導体装置の製造に適用することができる。
シングのポリッシング条件は、前記第１の実施例と同じ
である。イオン水を所定のｐＨに安定させるために、加
熱装置をポリッシング装置に備えるようにすることもで
きる。イオン水の温度を室温（２５℃）にし、酸性水の
ｐＨを２〜４、アルカリ水のｐＨを９．５〜１０．５に
してポリッシングするのが最適なポリッシング条件であ
った。次に、図６及び図７を参照して、ポリッシング装
置の研磨剤供給パイプとイオン水供給パイプの研磨布の
上における配置構造を説明する。図はいづれも研磨剤供
給パイプ及びイオン水供給パイプの先端部分の断面図で
ある。図６（ａ）は、研磨剤供給パイプ５１及びイオン
水供給パイプ５２は、先端部分で一体化されている。研
磨布の加工点に近接して研磨剤及びイオン水を滴下する
ことができるので、ポリッシング及びこれに続く表面安
定化が正確にかつ効果的に行われる。図６（ｂ）のパイ
プ５１、５２は、先端部が一体化されてはいないが両者
が近接配置されているので図６（ａ）のタイプと同じよ
うな効果がある。図７（ａ）のパイプは、研磨剤供給パ
イプ５１の先端がイオン水供給パイプ５２の先端部に包
まれ、図７（ｂ）のパイプは、研磨剤供給パイプ５１の
先端部にイオン水供給パイプ５２の先端部が包まれてい
る。いづれも両パイプは、一体化されているので図６
（ａ）のタイプと同じ効果がある。本発明のポリッシン
グ装置を用いて図９乃至図１１に示すポリッシング工程
を含む半導体装置の製造に適用することができる。
【００２５】
【発明の効果】本発明では研磨剤に金属が含まれないの
で研磨剤による金属汚染がなくなり、金属不純物を取り
除くための薬液洗浄が不要となるので工程が削減されス
ループットが向上する。また、アルカリイオン水をポリ
ッシングに用いる場合、水酸化物イオンとの反応により
ポリッシングが促進されるためにアルカリイオン水の注
入量を制御することによってポリッシングレートを容易
に調整できる。酸性イオン水をポリッシングに用いる場
合、水素イオンとの反応によりポリッシングが促進され
るため、水素イオン水の注入量を制御することによって
ポリッシングレートが容易に調整できる。
で研磨剤による金属汚染がなくなり、金属不純物を取り
除くための薬液洗浄が不要となるので工程が削減されス
ループットが向上する。また、アルカリイオン水をポリ
ッシングに用いる場合、水酸化物イオンとの反応により
ポリッシングが促進されるためにアルカリイオン水の注
入量を制御することによってポリッシングレートを容易
に調整できる。酸性イオン水をポリッシングに用いる場
合、水素イオンとの反応によりポリッシングが促進され
るため、水素イオン水の注入量を制御することによって
ポリッシングレートが容易に調整できる。
【図１】本発明の第１の実施例のポリッシング装置の概
略斜視図。
略斜視図。
【図２】第２の実施例のポリッシング装置の概略断面
図。
図。
【図３】図２のポリッシング装置に用いられる電解槽の
断面図。
断面図。
【図４】酸性水のｐＨの温度依存性を示す特性図。
【図５】アルカリイオン水のｐＨの温度依存性を示す特
性図。
性図。
【図６】本発明及び従来のポリッシング装置の断面図。
【図７】本発明のポリッシング装置の研磨剤及びイオン
水の供給パイプの配置構造を示す模型式断面図。
水の供給パイプの配置構造を示す模型式断面図。
【図８】本発明のポリッシング装置の研磨剤及びイオン
水の供給パイプの配置構造を示す模型式断面図。
水の供給パイプの配置構造を示す模型式断面図。
【図９】本発明及び従来のポリッシング装置を用いた半
導体装置の製造工程断面図。
導体装置の製造工程断面図。
【図１０】本発明及び従来のポリッシング装置を用いた
半導体装置の製造工程断面図。
半導体装置の製造工程断面図。
【図１１】本発明及び従来のポリッシング装置を用いた
半導体装置の製造工程断面図。
半導体装置の製造工程断面図。
１・・・半導体基板、 ２、５、１２、１８・・・Ｓ
ｉＯ2 膜、３・・・ポリシリコン膜、 ８、９、１４
・・・溝部、６・・・エッチバックレジスト、 ７・
・・Ｓｉ3 Ｎ4 膜、１０・・・チャネルカット領域、
１１・・・台、１３・・・ベアリング、 １５・・
・研磨盤受け、１６・・・Ｃｕ膜、 １７・・・研磨
盤、 １９・・・研磨布、２０・・・ウェーハ、
２１、３５・・・駆動シャフト、２３、３７・・・モー
タ、 ２５・・・回転ベルト、２９・・・テンプレー
ト、 ３１・・・吸着布、 ３３・・・吸着盤、３
９、４１・・・ギア、 ４３・・・駆動台、 ４５
・・・シリンダ、５０・・・トップリング、 ５１・
・・研磨剤供給パイプ、５２・・・イオン水供給パイ
プ、 ５３・・・外囲器、５４・・・排出口、 ５
５・・・廃液パイプ、 ５６・・・逆流防止弁、５７
・・・沈殿層、 ５８・・・研磨剤タンク、５９・・
・イオン水排水パイプ、 ６０・・・電解層、６１・
・・陰極室、 ６２・・・陽極室、 ６３・・・陰
極、６４・・・陽極、 ６５・・・多孔質隔膜、
６６・・・電池、６７・・・負極、 ６８・・・正
極、 ６９・・・希釈電解質溶液、７１・・・陰極水
供給パイプ、 ７２・・・陽極水供給パイプ、７３・
・・陰極水、 ７４・・・陽極水
ｉＯ2 膜、３・・・ポリシリコン膜、 ８、９、１４
・・・溝部、６・・・エッチバックレジスト、 ７・
・・Ｓｉ3 Ｎ4 膜、１０・・・チャネルカット領域、
１１・・・台、１３・・・ベアリング、 １５・・
・研磨盤受け、１６・・・Ｃｕ膜、 １７・・・研磨
盤、 １９・・・研磨布、２０・・・ウェーハ、
２１、３５・・・駆動シャフト、２３、３７・・・モー
タ、 ２５・・・回転ベルト、２９・・・テンプレー
ト、 ３１・・・吸着布、 ３３・・・吸着盤、３
９、４１・・・ギア、 ４３・・・駆動台、 ４５
・・・シリンダ、５０・・・トップリング、 ５１・
・・研磨剤供給パイプ、５２・・・イオン水供給パイ
プ、 ５３・・・外囲器、５４・・・排出口、 ５
５・・・廃液パイプ、 ５６・・・逆流防止弁、５７
・・・沈殿層、 ５８・・・研磨剤タンク、５９・・
・イオン水排水パイプ、 ６０・・・電解層、６１・
・・陰極室、 ６２・・・陽極室、 ６３・・・陰
極、６４・・・陽極、 ６５・・・多孔質隔膜、
６６・・・電池、６７・・・負極、 ６８・・・正
極、 ６９・・・希釈電解質溶液、７１・・・陰極水
供給パイプ、 ７２・・・陽極水供給パイプ、７３・
・・陰極水、 ７４・・・陽極水
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−41754（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−130690（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−108260（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/304 B24B 37/00
Claims (16)
- 【請求項１】 純水又は超純水の電気分解により生成し
たイオン水と、研磨粒子を含む研磨剤とを研磨布に供給
しながら、この研磨布を用いて半導体ウェーハのポリッ
シングされる膜を有する主面をポリッシングする工程を
備え、 前記ポリッシングされる膜が金属であり、前記イオン水
には酸性イオン水を用いることを特徴とする半導体装置
の製造方法。 - 【請求項２】 純水又は超純水の電気分解により生成し
た酸性もしくはアルカリ性イオン水と、研磨粒子を含む
研磨剤とを研磨布に供給しながら、この研磨布を用いて
半導体ウェーハのポリッシングされる膜を有する主面を
ポリッシングする工程を備え、前記ポリッシングされる膜が金属である場合は、前記酸
性イオン水を用いてポリッシングし、前記ポリッシング
される膜が酸化物、窒化物、多結晶シリコン及びシリコ
ン単結晶のいずれかである場合は、前記アルカリ性イオ
ン水を用いてポリッシングすることを 特徴とする半導体
装置の製造方法。 - 【請求項３】 前記研磨布への前記イオン水及び前記研
磨剤の供給は互いに異なる供給手段によって供給される
ことを特徴とする請求項２に記載の半導体装置の製造方
法。 - 【請求項４】 研磨布の加工点に研磨粒子を含む研磨剤
を供給しながら、この研磨布を用いて半導体ウェーハの
ポリッシングされる膜を有する主面をポリッシングする
工程と、純水又は超純水の電気分解により生成したイオ
ン水によって、ポリッシングした前記半導体ウェーハの
前記ポリッシングされた膜の表面を安定化する工程とを
備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項５】 前記イオン水は、アルカリ性イオン水又
は酸性イオン水であ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】 前記イオン水がアルカリ性イオン水であ
る場合において、酸性イオン水によって生じた廃液を中
和させ、前記イオン水が酸性イオン水である場合におい
て、アルカリ性イオン水によって生じた廃液を中和させ
ることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに
記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項７】 前記イオン水が酸性イオン水の場合は、
前記半導体ウェーハ上の金属からなるポリッシングされ
る膜の表面を安定化し、前記イオン水がアルカリ性イオ
ン水の場合は、前記半導体ウェーハ上の酸化物、窒化
物、多結晶シリコン及びシリコン単結晶のいずれかから
なるポリッシングされる膜の表面を安定化することを特
徴とする請求項３乃至請求項５のいずれかに記載の半導
体装置の製造方法。 - 【請求項８】 研磨布と、前記研磨布が表面に取り付け
られ、研磨盤駆動軸により回転される研磨盤と、半導体
ウェーハを保持し、この半導体ウェーハのポリッシング
される膜を有する主面を前記研磨布表面に押し付けるト
ップリングと、純水又は超純水の電気分解により生成し
たイオン水を前記研磨布に供給するイオン水供給パイプ
と、研磨粒子を含む研磨剤を前記研磨布に供給する研磨
剤供給パイプとを備え、前記イオン水供給パイプは、純水又は超純水の電気分解
を行う電解槽に接続され、この電解槽には、さらに前記
廃液パイプに接続されたイオン水排出パイプが接続され
ていることを 特徴とする半導体製造装置。 - 【請求項９】 前記イオン水供給パイプ及び前記研磨剤
供給パイプは、可動であり、前記研磨布の任意の位置上
に配置することを特徴とする請求項８に記載の半導体製
造装置。 - 【請求項１０】 前記イオン水供給パイプ及び前記研磨
剤供給パイプは供給口近傍で一体化されていることを特
徴とする請求項８又は請求項９に記載の半導体製造装
置。 - 【請求項１１】 前記研磨盤は、前記廃液パイプが接続
された外囲器に収納されており、この廃液パイプには逆
流防止弁が取り付けられていることを特徴とする請求項
８乃至請求項１０のいずれかに記載の半導体製造装置。 - 【請求項１２】 前記研磨盤は、前記廃液パイプが接続
された外囲器に収納されており、この廃液パイプには沈
殿槽が取り付けられていることを特徴とする請求項８乃
至請求項１１のいずれかに記載の半導体製造装置。 - 【請求項１３】 研磨布の加工点に研磨粒子を含む研磨
剤を供給しながら、この研磨布を用いて半導体ウェーハ
のポリッシングされる膜を有する主面をポリッシングす
る工程と、純水又は超純水の電気分解により生成したイ
オン水によって、ポリッシングした前記半導体ウェーハ
の前記ポリッシングされた膜の表面を安定化させる工程
とを備えていることを特徴とする半導体ウェーハの化学
的機械的ポリッシング方法。 - 【請求項１４】 純水又は超純水の電気分解により生成
したイオン水と、研磨粒子を含む研磨剤とを研磨布に供
給する供給工程と、 前記供給工程が行われている間、前記研磨布を用いて半
導体ウェーハのポリッシングされる膜を有する主面をポ
リッシングするポリッシング工程とを備え、 前記ポリッシングされる膜が金属であり、前記イオン水
には酸性イオン水を用いることを特徴とする半導体ウェ
ーハの化学的機械的ポリッシング方法。 - 【請求項１５】 純水又は超純水の電気分解により生成
した酸性もしくはアルカリ性イオン水と、研磨粒子を含
む研磨剤とを研磨布に供給する供給工程と、前記供給工
程が行われている間、前記研磨布を用いて半導体ウェー
ハのポリッシングされる膜を有する主面をポリッシング
するポリッシング工程とを備え、前記ポリッシングされる膜が金属である場合は、前記酸
性イオン水を用いてポリッシングし、前記ポリッシング
される膜が酸化物、窒化物、多結晶シリコン及びシリコ
ン単結晶のいずれかである場合は、前記アルカリ性イオ
ン水を用いてポリッシングすることを 特徴とする半導体
ウェーハの化学的機械的ポリッシング方法。 - 【請求項１６】 前記イオン水は、温度制御されている
ことを特徴とする請求項２乃至請求項７のいずれかに記
載の半導体装置の製造方法。
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