JPH0963996A - シリコンウェハの研磨方法 - Google Patents
シリコンウェハの研磨方法Info
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- JPH0963996A JPH0963996A JP24381195A JP24381195A JPH0963996A JP H0963996 A JPH0963996 A JP H0963996A JP 24381195 A JP24381195 A JP 24381195A JP 24381195 A JP24381195 A JP 24381195A JP H0963996 A JPH0963996 A JP H0963996A
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- polishing
- silicon wafer
- tmah
- silicon
- aqueous solution
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- Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 化学機械研磨法（ＣＭＰ法（Chem-Mech Poli
shing Method））によりシリコンウェハを研磨するに当
たり、アルカリ金属によるシリコンウェハの汚染を防止
しつつシリコンウェハの表面を研磨して平坦化する。 【解決手段】 スラリー導入管２６から、コロイダル
シリカが混入された、０．１ｗｔ％以上５．０ｗｔ％以
下の濃度のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド（Ｔ
ＭＡＨ）水溶液を供給し、このＴＭＡＨ水溶液をシリコ
ンウェハ２１と研磨用パッド２４との間に介在させてシ
リコンウェハ２１の表面を研磨する。ＴＭＡＨにはアル
カリ金属が含まれていないので、シリコンウェハ２１が
汚染されることがない。
shing Method））によりシリコンウェハを研磨するに当
たり、アルカリ金属によるシリコンウェハの汚染を防止
しつつシリコンウェハの表面を研磨して平坦化する。 【解決手段】 スラリー導入管２６から、コロイダル
シリカが混入された、０．１ｗｔ％以上５．０ｗｔ％以
下の濃度のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド（Ｔ
ＭＡＨ）水溶液を供給し、このＴＭＡＨ水溶液をシリコ
ンウェハ２１と研磨用パッド２４との間に介在させてシ
リコンウェハ２１の表面を研磨する。ＴＭＡＨにはアル
カリ金属が含まれていないので、シリコンウェハ２１が
汚染されることがない。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、シリコンウェハの
研磨方法に関し、特にシリコンウェハを化学機械研磨法
（ＣＭＰ法（Chem-Mech Polishing Method））で研磨し
てウェハ表面を平坦化するために用いて好適である。
研磨方法に関し、特にシリコンウェハを化学機械研磨法
（ＣＭＰ法（Chem-Mech Polishing Method））で研磨し
てウェハ表面を平坦化するために用いて好適である。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体装置における素子の高集積
化及び微細化に伴い、装置のさらなる高速動作や電気的
特性の高性能化を達成するために、アルミニウム配線や
多結晶シリコン配線などの多層化が進められている。こ
のように配線の多層化が進行すると、下層配線上に形成
されて表面に凹凸のあるシリコン酸化膜などの層間絶縁
膜の上に形成される上層配線が、その凹凸による段差の
ために断線したり、段差部でのフォトリソグラフィの解
像不良のために配線間ショートを起こしたりするといっ
た不良が生じてしまう。このような事態を回避して配線
の多層化を実現するためには、下層配線上に形成された
層間絶縁膜の表面を平坦化することが必要になる。
化及び微細化に伴い、装置のさらなる高速動作や電気的
特性の高性能化を達成するために、アルミニウム配線や
多結晶シリコン配線などの多層化が進められている。こ
のように配線の多層化が進行すると、下層配線上に形成
されて表面に凹凸のあるシリコン酸化膜などの層間絶縁
膜の上に形成される上層配線が、その凹凸による段差の
ために断線したり、段差部でのフォトリソグラフィの解
像不良のために配線間ショートを起こしたりするといっ
た不良が生じてしまう。このような事態を回避して配線
の多層化を実現するためには、下層配線上に形成された
層間絶縁膜の表面を平坦化することが必要になる。
【０００３】一方、素子分離技術についても、従来のＬ
ＯＣＯＳ法による素子分離に代わって、素子の高集積化
に適したトレンチアイソレーション法が提案されてい
る。このトレンチアイソレーション法では、シリコン基
板に形成した深い溝（トレンチ）を素子分離のための絶
縁膜で埋め込んだ後、溝の外部に堆積した絶縁膜を除去
してシリコン基板の表面を平坦化し、後の素子形成に備
える必要がある。
ＯＣＯＳ法による素子分離に代わって、素子の高集積化
に適したトレンチアイソレーション法が提案されてい
る。このトレンチアイソレーション法では、シリコン基
板に形成した深い溝（トレンチ）を素子分離のための絶
縁膜で埋め込んだ後、溝の外部に堆積した絶縁膜を除去
してシリコン基板の表面を平坦化し、後の素子形成に備
える必要がある。
【０００４】このような層間絶縁膜表面やシリコン基板
表面を平坦化する技術の一つとして、特開昭６０−３９
８３５号公報などに記載されたＣＭＰ法といわれる方法
が知られている。このＣＭＰ法とは、被研磨材料と硬度
が同じ程度か若干高い研磨粒子が液体中に分散混入され
たスラリー（slurry）をシリコンウェハと研磨用パッド
との間に介在させ、シリコンウェハを研磨用パッドに対
して相対的に回転させることにより、シリコンウェハ表
面を研磨し平坦化する方法である。このＣＭＰ法による
と、研磨粒子の機械的研磨作用とスラリー液の化学的研
磨作用との相乗効果により研磨効率を向上させることが
できるとともに、スラリー液のｐＨ調節により研磨能率
を正確に制御することができる。
表面を平坦化する技術の一つとして、特開昭６０−３９
８３５号公報などに記載されたＣＭＰ法といわれる方法
が知られている。このＣＭＰ法とは、被研磨材料と硬度
が同じ程度か若干高い研磨粒子が液体中に分散混入され
たスラリー（slurry）をシリコンウェハと研磨用パッド
との間に介在させ、シリコンウェハを研磨用パッドに対
して相対的に回転させることにより、シリコンウェハ表
面を研磨し平坦化する方法である。このＣＭＰ法による
と、研磨粒子の機械的研磨作用とスラリー液の化学的研
磨作用との相乗効果により研磨効率を向上させることが
できるとともに、スラリー液のｐＨ調節により研磨能率
を正確に制御することができる。
【０００５】ＣＭＰ法によってシリコン基板やシリコン
酸化膜などのシリコン系材料を研磨しようとした場合、
研磨粒子としては粒径１０ｎｍ程度のシリカパウダーを
用い、スラリー液としては水酸化カリウム（ＫＯＨ）ま
たは水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）などのアルカリ金属
と水酸基（ＯＨ）とからなる物質の水溶液を用いるのが
一般的である。このように、スラリー液として水酸基を
有する物質の水溶液を用いるには、シリコン基板やシリ
コン酸化膜の表面においてシリコンが水酸基と結合し、
これらの表面が研磨され易くなるからである。
酸化膜などのシリコン系材料を研磨しようとした場合、
研磨粒子としては粒径１０ｎｍ程度のシリカパウダーを
用い、スラリー液としては水酸化カリウム（ＫＯＨ）ま
たは水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）などのアルカリ金属
と水酸基（ＯＨ）とからなる物質の水溶液を用いるのが
一般的である。このように、スラリー液として水酸基を
有する物質の水溶液を用いるには、シリコン基板やシリ
コン酸化膜の表面においてシリコンが水酸基と結合し、
これらの表面が研磨され易くなるからである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、スラリ
ー液として、アルカリ金属と水酸基（ＯＨ）とからなる
水酸化カリウム（ＫＯＨ）または水酸化ナトリウム（Ｎ
ａＯＨ）などの水溶液を用いた場合、シリコン酸化膜内
やシリコン基板とシリコン酸化膜との界面にカリウムや
ナトリウムなどのアルカリ金属が堆積するため、これら
が汚染されてしまう。このような汚染が発生すると、シ
リコン酸化膜内の固定電荷が増加し、またシリコン基板
とシリコン酸化膜との界面準位が増加することになるた
め、素子が誤動作を起こしたり、素子の電気的特性が劣
化したりするという問題が生じてしまう。
ー液として、アルカリ金属と水酸基（ＯＨ）とからなる
水酸化カリウム（ＫＯＨ）または水酸化ナトリウム（Ｎ
ａＯＨ）などの水溶液を用いた場合、シリコン酸化膜内
やシリコン基板とシリコン酸化膜との界面にカリウムや
ナトリウムなどのアルカリ金属が堆積するため、これら
が汚染されてしまう。このような汚染が発生すると、シ
リコン酸化膜内の固定電荷が増加し、またシリコン基板
とシリコン酸化膜との界面準位が増加することになるた
め、素子が誤動作を起こしたり、素子の電気的特性が劣
化したりするという問題が生じてしまう。
【０００７】従って、従来のように、水酸化カリウム
（ＫＯＨ）または水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）などの
水溶液をスラリー液として用いた場合、研磨を行った後
で十分な洗浄を施してカリウムやナトリウムなどのアル
カリ金属を除去しなければならなかった。しかし、素子
の微細化により、これら汚染源となるカリウムやナトリ
ウムを十分に除去することが困難となってきており、結
局は、素子の誤動作や電気的特性の劣化が生じてしまっ
ていた。
（ＫＯＨ）または水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）などの
水溶液をスラリー液として用いた場合、研磨を行った後
で十分な洗浄を施してカリウムやナトリウムなどのアル
カリ金属を除去しなければならなかった。しかし、素子
の微細化により、これら汚染源となるカリウムやナトリ
ウムを十分に除去することが困難となってきており、結
局は、素子の誤動作や電気的特性の劣化が生じてしまっ
ていた。
【０００８】そこで、本発明の目的は、ＣＭＰ法により
シリコンウェハを研磨するに当たり、アルカリ金属によ
るシリコンウェハの汚染を防止しつつシリコンウェハの
表面を研磨することができるシリコンウェハの研磨方法
を提供することである。
シリコンウェハを研磨するに当たり、アルカリ金属によ
るシリコンウェハの汚染を防止しつつシリコンウェハの
表面を研磨することができるシリコンウェハの研磨方法
を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のシリコンウェハの研磨方法は、シリコンウ
ェハと研磨用パッドとの間に、テトラメチルアンモニウ
ムヒドロキシド（以下、「ＴＭＡＨ」という）水溶液を
介在させて前記シリコンウェハの表面を研磨する。
に、本発明のシリコンウェハの研磨方法は、シリコンウ
ェハと研磨用パッドとの間に、テトラメチルアンモニウ
ムヒドロキシド（以下、「ＴＭＡＨ」という）水溶液を
介在させて前記シリコンウェハの表面を研磨する。
【００１０】本発明の一態様においては、前記ＴＭＡＨ
水溶液中のＴＭＡＨ濃度が、０．１ｗｔ％以上５．０ｗ
ｔ％以下である。
水溶液中のＴＭＡＨ濃度が、０．１ｗｔ％以上５．０ｗ
ｔ％以下である。
【００１１】本発明の一態様においては、前記ＴＭＡＨ
水溶液中に５ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下の濃度でシリカ
パウダーが混入されている。
水溶液中に５ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下の濃度でシリカ
パウダーが混入されている。
【００１２】本発明の一態様においては、前記シリカパ
ウダーの粒子径が７ｎｍ以上４０ｎｍ以下である。
ウダーの粒子径が７ｎｍ以上４０ｎｍ以下である。
【００１３】本発明の一態様においては、前記ＴＭＡＨ
水溶液中に５ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下の濃度でコロイ
ダルシリカが混入されている。
水溶液中に５ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下の濃度でコロイ
ダルシリカが混入されている。
【００１４】本発明の一態様においては、前記コロイダ
ルシリカの粒子径が７ｎｍ以上５０ｎｍ以下である。
ルシリカの粒子径が７ｎｍ以上５０ｎｍ以下である。
【００１５】本発明の一態様においては、前記シリコン
ウェハの表面を５０ｇ／ｃｍ2 以上６００ｇ／ｃｍ2 以
下の研磨圧力で研磨する。
ウェハの表面を５０ｇ／ｃｍ2 以上６００ｇ／ｃｍ2 以
下の研磨圧力で研磨する。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明を一実施形態につい
て、図面を参照して説明する。
て、図面を参照して説明する。
【００１７】本実施形態においては、上述したトレンチ
アイソレーション法に伴うシリコンウェハ表面の平坦化
のために研磨を行う。図１は本実施形態の研磨方法を実
施するために用いる研磨装置（ポリッシャー）の概略的
な模式図であり、図２は本実施形態の研磨方法で研磨さ
れるシリコンウェハを工程順に示す部分的な断面図であ
る。
アイソレーション法に伴うシリコンウェハ表面の平坦化
のために研磨を行う。図１は本実施形態の研磨方法を実
施するために用いる研磨装置（ポリッシャー）の概略的
な模式図であり、図２は本実施形態の研磨方法で研磨さ
れるシリコンウェハを工程順に示す部分的な断面図であ
る。
【００１８】図１において、研磨装置１０は、研磨プレ
ート（プラテン）２３とウェハ保持試料台２２とスラリ
ー導入管２６とを有している。円形断面を有する研磨プ
レート２３は研磨プレート回転軸２８を中心として回転
可能に、この研磨プレート回転軸２８に支持固定されて
いる。また、研磨プレート２３には、その上面に研磨用
パッド２４が設けられているとともに、研磨温度調節用
のヒータ２９が埋設されている。本実施形態では、３０
ｒｐｍ以上８０ｒｐｍ以下の回転数で研磨プレート２３
を回転させる。これは、回転数が３０ｒｐｍ未満では十
分な研磨能率を得ることができず、８０ｒｐｍを超える
と研磨装置１０全体の安定性が悪化するとともにフロー
トポリッシング状態となって研磨能率が急速に減少する
からである。
ート（プラテン）２３とウェハ保持試料台２２とスラリ
ー導入管２６とを有している。円形断面を有する研磨プ
レート２３は研磨プレート回転軸２８を中心として回転
可能に、この研磨プレート回転軸２８に支持固定されて
いる。また、研磨プレート２３には、その上面に研磨用
パッド２４が設けられているとともに、研磨温度調節用
のヒータ２９が埋設されている。本実施形態では、３０
ｒｐｍ以上８０ｒｐｍ以下の回転数で研磨プレート２３
を回転させる。これは、回転数が３０ｒｐｍ未満では十
分な研磨能率を得ることができず、８０ｒｐｍを超える
と研磨装置１０全体の安定性が悪化するとともにフロー
トポリッシング状態となって研磨能率が急速に減少する
からである。
【００１９】シリコンウェハ２１とほぼ同形状の円形断
面を有するウェハ保持試料台２２は試料台回転軸２７を
中心として回転可能に、この試料台回転軸２７に支持固
定されている。また、ウェハ保持試料台２２の下面には
真空チャック方式により研磨用パッド２４と対向するよ
うにシリコンウェハ２１を固定することができる。シリ
コンウェハ２１の研磨圧力は、試料台回転軸２７ととも
にウェハ保持試料台２２の上下方向の位置を変えること
により調節することができる。
面を有するウェハ保持試料台２２は試料台回転軸２７を
中心として回転可能に、この試料台回転軸２７に支持固
定されている。また、ウェハ保持試料台２２の下面には
真空チャック方式により研磨用パッド２４と対向するよ
うにシリコンウェハ２１を固定することができる。シリ
コンウェハ２１の研磨圧力は、試料台回転軸２７ととも
にウェハ保持試料台２２の上下方向の位置を変えること
により調節することができる。
【００２０】スラリー導入管２６は図示しないスラリー
槽に接続されており、このスラリー槽に蓄えられたスラ
リー２５は、スラリー導入管２６の先端部から研磨プレ
ート２３上の研磨用パッド２４の中央部に供給され、研
磨プレート２３の回転により周辺部に拡散し、シリコン
ウェハ２１と研磨用パッド２４との間に介在するように
なる。
槽に接続されており、このスラリー槽に蓄えられたスラ
リー２５は、スラリー導入管２６の先端部から研磨プレ
ート２３上の研磨用パッド２４の中央部に供給され、研
磨プレート２３の回転により周辺部に拡散し、シリコン
ウェハ２１と研磨用パッド２４との間に介在するように
なる。
【００２１】本実施形態では、スラリーとして、濃度
０．３ｗｔ％のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド
（ＴＭＡＨ）と、粒子径７ｎｍ〜５０ｎｍ程度で濃度５
ｗｔ％のコロイダルシリカ（コロイドシリカ）とを含有
した水溶液を用いる。
０．３ｗｔ％のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド
（ＴＭＡＨ）と、粒子径７ｎｍ〜５０ｎｍ程度で濃度５
ｗｔ％のコロイダルシリカ（コロイドシリカ）とを含有
した水溶液を用いる。
【００２２】次に、本実施形態の研磨方法を工程順に説
明する。
明する。
【００２３】シリコンウェハ２１の表面を研磨する条件
は、以下のようなものとした。 研磨プレート２３の回転数 ３５ｒｐｍ ウェハ保持試料台２２の回転数 １５ｒｐｍ シリコンウェハ２１と研磨用パッド２４との相対速度（研磨相対速度） ６ｃｍ／秒 研磨圧力 ２００ｇ／ｃｍ2 スラリー流量 ２００ｍｌ／分 研磨温度 ３２℃ 研磨時間 ３０秒
は、以下のようなものとした。 研磨プレート２３の回転数 ３５ｒｐｍ ウェハ保持試料台２２の回転数 １５ｒｐｍ シリコンウェハ２１と研磨用パッド２４との相対速度（研磨相対速度） ６ｃｍ／秒 研磨圧力 ２００ｇ／ｃｍ2 スラリー流量 ２００ｍｌ／分 研磨温度 ３２℃ 研磨時間 ３０秒
【００２４】最初に、研磨の前段階として、シリコンウ
ェハ（シリコン基板）１の表面をトレンチアイソレーシ
ョン法で素子分離する。そのためには、まず、図２
（ａ）に示すように、シリコンウェハ１上に膜厚２５ｎ
ｍ程度のシリコン酸化膜２と膜厚３０ｎｍ程度のシリコ
ン窒化膜３とを順次形成する。そして、溝を形成すべき
部分のシリコン窒化膜３およびシリコン酸化膜２を選択
的に除去してから、シリコン窒化膜３をマスクとしてシ
リコンウェハ１に異方性エッチングを施し、深さ３００
ｎｍ程度の溝５を形成する。しかる後、熱酸化により溝
５の側面および底面に膜厚２５ｎｍ程度のシリコン酸化
膜４を形成する。なお、シリコン酸化膜２はシリコンウ
ェハ１とシリコン窒化膜３とが直接接触することによる
ストレスを軽減する。
ェハ（シリコン基板）１の表面をトレンチアイソレーシ
ョン法で素子分離する。そのためには、まず、図２
（ａ）に示すように、シリコンウェハ１上に膜厚２５ｎ
ｍ程度のシリコン酸化膜２と膜厚３０ｎｍ程度のシリコ
ン窒化膜３とを順次形成する。そして、溝を形成すべき
部分のシリコン窒化膜３およびシリコン酸化膜２を選択
的に除去してから、シリコン窒化膜３をマスクとしてシ
リコンウェハ１に異方性エッチングを施し、深さ３００
ｎｍ程度の溝５を形成する。しかる後、熱酸化により溝
５の側面および底面に膜厚２５ｎｍ程度のシリコン酸化
膜４を形成する。なお、シリコン酸化膜２はシリコンウ
ェハ１とシリコン窒化膜３とが直接接触することによる
ストレスを軽減する。
【００２５】次に、図２（ｂ）に示すように、ＴＥＯＳ
などの有機化合物とオゾンとのプラズマ反応によるＣＶ
Ｄ法で全面にシリコン酸化膜６を形成して溝５を埋め込
む。これにより、シリコンウェハ１は溝５により素子分
離される。なお、このとき、シリコン窒化膜３上には、
厚さ２００ｎｍ程度のシリコン酸化膜６が堆積してい
る。
などの有機化合物とオゾンとのプラズマ反応によるＣＶ
Ｄ法で全面にシリコン酸化膜６を形成して溝５を埋め込
む。これにより、シリコンウェハ１は溝５により素子分
離される。なお、このとき、シリコン窒化膜３上には、
厚さ２００ｎｍ程度のシリコン酸化膜６が堆積してい
る。
【００２６】次に、図２（ｃ）に示すように、図１で示
したウェハ保持試料台２２にシリコンウェハ１を真空チ
ャックで取り付ける。そして、上記の条件でシリコンウ
ェハ１表面の研磨を開始する。上記の研磨条件における
研磨能率は０．５μｍ／分であるので、３０秒間程度の
研磨をシリコンウェハ１に施すことにより、溝５の内部
以外のシリコン酸化膜６をすべて除去することができ、
シリコンウェハ１表面は平坦化される。なお、このと
き、シリコン窒化膜３が研磨に対するストッパとなるの
で、多少余裕を見て長時間の研磨を行ったとしても、溝
５内部のシリコン酸化膜６やシリコンウェハ１が研磨さ
れることがない。この後、簡単に洗浄を行ってスラリー
を除去してから、溝５相互間のシリコンウェハ１の凸部
にＭＯＳトランジスタ（図示せず）などの素子が形成さ
れる。
したウェハ保持試料台２２にシリコンウェハ１を真空チ
ャックで取り付ける。そして、上記の条件でシリコンウ
ェハ１表面の研磨を開始する。上記の研磨条件における
研磨能率は０．５μｍ／分であるので、３０秒間程度の
研磨をシリコンウェハ１に施すことにより、溝５の内部
以外のシリコン酸化膜６をすべて除去することができ、
シリコンウェハ１表面は平坦化される。なお、このと
き、シリコン窒化膜３が研磨に対するストッパとなるの
で、多少余裕を見て長時間の研磨を行ったとしても、溝
５内部のシリコン酸化膜６やシリコンウェハ１が研磨さ
れることがない。この後、簡単に洗浄を行ってスラリー
を除去してから、溝５相互間のシリコンウェハ１の凸部
にＭＯＳトランジスタ（図示せず）などの素子が形成さ
れる。
【００２７】本実施形態では、ＴＭＡＨとコロイダルシ
リカとを含有した水溶液をスラリーとして使用したＣＭ
Ｐ研磨を施すことにより、ＴＭＡＨの化学的研磨作用と
コロイダルシリカの機械的研磨作用との相乗効果が生じ
るため、高い研磨能率でシリコンウェハ１表面のシリコ
ン酸化膜６を研磨除去することができる。ここで、ＴＭ
ＡＨによる化学的研磨作用が発生するは、ＴＭＡＨ中の
水酸基（ＯＨ）がシリコン酸化膜６のシリコンと結合
し、その表面が研磨され易くなるからである。なお、こ
の研磨能率はＴＭＡＨの濃度（ｐＨ）調節により容易に
制御可能である。
リカとを含有した水溶液をスラリーとして使用したＣＭ
Ｐ研磨を施すことにより、ＴＭＡＨの化学的研磨作用と
コロイダルシリカの機械的研磨作用との相乗効果が生じ
るため、高い研磨能率でシリコンウェハ１表面のシリコ
ン酸化膜６を研磨除去することができる。ここで、ＴＭ
ＡＨによる化学的研磨作用が発生するは、ＴＭＡＨ中の
水酸基（ＯＨ）がシリコン酸化膜６のシリコンと結合
し、その表面が研磨され易くなるからである。なお、こ
の研磨能率はＴＭＡＨの濃度（ｐＨ）調節により容易に
制御可能である。
【００２８】さらに、ＴＭＡＨは酸素、炭素、窒素およ
び水素だけで構成されておりナトリウムやカリウムのよ
うなアルカリ金属を含んでいないため、従来のように、
シリコン酸化膜６やシリコンウェハ１が汚染されること
による素子の誤動作や電気的特性の劣化という事態が生
じることがなくなる。また、シリコン酸化膜６やシリコ
ンウェハ１が汚染されなくなるので、従来のように、こ
れらを洗浄して除去する工程が不要になる。
び水素だけで構成されておりナトリウムやカリウムのよ
うなアルカリ金属を含んでいないため、従来のように、
シリコン酸化膜６やシリコンウェハ１が汚染されること
による素子の誤動作や電気的特性の劣化という事態が生
じることがなくなる。また、シリコン酸化膜６やシリコ
ンウェハ１が汚染されなくなるので、従来のように、こ
れらを洗浄して除去する工程が不要になる。
【００２９】本実施形態では、シリコンウェハ１の表面
をトレンチアイソレーション法で素子分離するに当たり
研磨による平坦化を行ったが、本発明の研磨方法は、層
間絶縁膜などの絶縁膜、多結晶シリコン膜や金属膜など
の導電膜、および、単結晶シリコン基板（ベアウェハ）
の平坦化などにも適用することができる。
をトレンチアイソレーション法で素子分離するに当たり
研磨による平坦化を行ったが、本発明の研磨方法は、層
間絶縁膜などの絶縁膜、多結晶シリコン膜や金属膜など
の導電膜、および、単結晶シリコン基板（ベアウェハ）
の平坦化などにも適用することができる。
【００３０】
【実施例】次に、上記実施形態の研磨条件を様々に変化
させた実施例について説明する。
させた実施例について説明する。
【００３１】実施例１ まず、上記実施形態でＴＭＡＨの濃度条件だけを０．
１、０．２、０．３、０．５、１．０、２．０、３．
０、４．０、５．０および６．２（ｗｔ％）と変化させ
たときの研磨能率（μｍ／分）の変化について説明す
る。このときのＴＭＡＨ濃度と研磨能率との関係を表１
及び図３に示す。
１、０．２、０．３、０．５、１．０、２．０、３．
０、４．０、５．０および６．２（ｗｔ％）と変化させ
たときの研磨能率（μｍ／分）の変化について説明す
る。このときのＴＭＡＨ濃度と研磨能率との関係を表１
及び図３に示す。
【００３２】
【表１】
【００３３】これら表１および図３から明らかなよう
に、０．１８μｍ／分程度以上の現実的な研磨能率を維
持するためには、スラリー中のＴＭＡＨ濃度は０．１ｗ
ｔ％以上５．０ｗｔ％以下であることが好ましい。ま
た、ＴＭＡＨ濃度を０．２ｗｔ％以上０．６ｗｔ％以下
とすることにより、０．３μｍ／分以上の望ましい研磨
能率を得ることができ、０．３ｗｔ％程度とすることに
より、０．５μｍ／分程度の優れた研磨能率を得ること
ができる。
に、０．１８μｍ／分程度以上の現実的な研磨能率を維
持するためには、スラリー中のＴＭＡＨ濃度は０．１ｗ
ｔ％以上５．０ｗｔ％以下であることが好ましい。ま
た、ＴＭＡＨ濃度を０．２ｗｔ％以上０．６ｗｔ％以下
とすることにより、０．３μｍ／分以上の望ましい研磨
能率を得ることができ、０．３ｗｔ％程度とすることに
より、０．５μｍ／分程度の優れた研磨能率を得ること
ができる。
【００３４】実施例２ 次に、上記実施形態において、ＴＭＡＨ水溶液中に混入
する粒子をコロイダルシリカにした場合と、シリカパウ
ダーにした場合とで、研磨能率（μｍ／分）がどのくら
い変化するかについて説明する。
する粒子をコロイダルシリカにした場合と、シリカパウ
ダーにした場合とで、研磨能率（μｍ／分）がどのくら
い変化するかについて説明する。
【００３５】ＴＭＡＨ水溶液中に粒子径７〜５０ｎｍ程
度のコロイダルシリカを混入した場合は、上記実施形態
で説明したように、０．５μｍ／分の研磨能率を得るこ
とができた。また、他は同じ条件でＴＭＡＨ水溶液中に
粒子径７〜４０ｎｍ程度のシリカパウダーを混入した場
合の研磨能率は、０．４１μｍ／分であった。
度のコロイダルシリカを混入した場合は、上記実施形態
で説明したように、０．５μｍ／分の研磨能率を得るこ
とができた。また、他は同じ条件でＴＭＡＨ水溶液中に
粒子径７〜４０ｎｍ程度のシリカパウダーを混入した場
合の研磨能率は、０．４１μｍ／分であった。
【００３６】このように、ＴＭＡＨ水溶液中にコロイダ
ルシリカを混入した場合の研磨効率が優れているのは、
一つには、コロイダルシリカが電気二重層を形成してい
るので互いに反発し合い、凝集による二次粒子が形成さ
れにくいため、比較的径が小さく機械的研磨作用が大き
いままの状態で存在するからであると考えられる。さら
に、もう一つには、コロイダルシリカの電気二重層のマ
イナスイオンがＴＭＡＨの化学的研磨作用を増強するよ
うに働くからであると考えられる。
ルシリカを混入した場合の研磨効率が優れているのは、
一つには、コロイダルシリカが電気二重層を形成してい
るので互いに反発し合い、凝集による二次粒子が形成さ
れにくいため、比較的径が小さく機械的研磨作用が大き
いままの状態で存在するからであると考えられる。さら
に、もう一つには、コロイダルシリカの電気二重層のマ
イナスイオンがＴＭＡＨの化学的研磨作用を増強するよ
うに働くからであると考えられる。
【００３７】実施例３ 次に、上記実施形態で研磨温度条件だけを３２、２５お
よび２０（℃）と変化させたときの研磨能率（μｍ／
分）の変化について説明する。このときの研磨温度と研
磨能率との関係を表２に示す。
よび２０（℃）と変化させたときの研磨能率（μｍ／
分）の変化について説明する。このときの研磨温度と研
磨能率との関係を表２に示す。
【００３８】
【表２】
【００３９】表２からも明らかなように、研磨温度は高
い方が好ましく、現実的には３０〜４０℃程度であるこ
とが好ましい。
い方が好ましく、現実的には３０〜４０℃程度であるこ
とが好ましい。
【００４０】実施例４ 次に、上記実施形態で研磨圧力条件だけを５０、２０
０、３００および６００（ｇ／ｃｍ2 ）と変化させたと
きの研磨能率（μｍ／分）の変化について説明する。こ
のときの研磨圧力と研磨能率との関係を表３に示す。
０、３００および６００（ｇ／ｃｍ2 ）と変化させたと
きの研磨能率（μｍ／分）の変化について説明する。こ
のときの研磨圧力と研磨能率との関係を表３に示す。
【００４１】
【表３】
【００４２】表３からも明らかなように、研磨圧力を大
きくするほど高い研磨能力を得ることができるが、研磨
圧力を５０ｇ／ｃｍ2 よりも小さくすると十分な研磨能
力を得ることができず、また６００ｇ／ｃｍ2 よりも大
きくするとシリコンウェハの表面にスクラッチが形成さ
れる恐れがある。そこで、研磨圧力は５０ｇ／ｃｍ2以
上６００ｇ／ｃｍ2 以下とすることが好ましい。
きくするほど高い研磨能力を得ることができるが、研磨
圧力を５０ｇ／ｃｍ2 よりも小さくすると十分な研磨能
力を得ることができず、また６００ｇ／ｃｍ2 よりも大
きくするとシリコンウェハの表面にスクラッチが形成さ
れる恐れがある。そこで、研磨圧力は５０ｇ／ｃｍ2以
上６００ｇ／ｃｍ2 以下とすることが好ましい。
【００４３】なお、本発明において、スラリー中のコロ
イダルシリカやシリカパウダーの濃度は特に限定される
ものではないが、現実的には５ｗｔ％以上１０ｗｔ％以
下の濃度であることが好ましい。
イダルシリカやシリカパウダーの濃度は特に限定される
ものではないが、現実的には５ｗｔ％以上１０ｗｔ％以
下の濃度であることが好ましい。
【００４４】また、スラリー中に混入する粒子として
は、コロイダルシリカやシリカパウダーの他に、粒子径
が７ｎｍ〜４０ｎｍ程度の酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ
3 ）や炭化シリコン（ＳｉＣ）などであってもよい。
は、コロイダルシリカやシリカパウダーの他に、粒子径
が７ｎｍ〜４０ｎｍ程度の酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ
3 ）や炭化シリコン（ＳｉＣ）などであってもよい。
【００４５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
ＣＭＰ法でシリコンウェハを研磨するに当たり、ＴＭＡ
Ｈ溶液による化学的研磨作用でシリコンウェハの表面を
十分な研磨能率で研磨し平坦化することができるととも
に、ＴＭＡＨ溶液がアルカリ金属を含んでいないために
シリコンウェハが汚染されることがない。従って、アル
カリ金属を除去するためにシリコンウェハを十分に洗浄
するというような余計な工程を要しなくなるとともに、
このシリコンウェハに形成された素子が誤動作を起こさ
ず、また、素子の電気的特性も劣化しづらく安定してい
る。よって、簡単な工程で信頼性の高い半導体素子を得
ることが可能になる。
ＣＭＰ法でシリコンウェハを研磨するに当たり、ＴＭＡ
Ｈ溶液による化学的研磨作用でシリコンウェハの表面を
十分な研磨能率で研磨し平坦化することができるととも
に、ＴＭＡＨ溶液がアルカリ金属を含んでいないために
シリコンウェハが汚染されることがない。従って、アル
カリ金属を除去するためにシリコンウェハを十分に洗浄
するというような余計な工程を要しなくなるとともに、
このシリコンウェハに形成された素子が誤動作を起こさ
ず、また、素子の電気的特性も劣化しづらく安定してい
る。よって、簡単な工程で信頼性の高い半導体素子を得
ることが可能になる。
【図１】本発明の一実施形態の研磨方法を実施するため
に用いる研磨装置の概略的な模式図である。
に用いる研磨装置の概略的な模式図である。
【図２】本発明の一実施形態の研磨方法で研磨されるシ
リコンウェハを工程順に示す部分的な断面図である。
リコンウェハを工程順に示す部分的な断面図である。
【図３】本発明におけるＴＭＡＨ濃度と研磨能率との関
係を示すグラフである。
係を示すグラフである。
１、２１ シリコンウェハ（シリコン基板） ２、４、６ シリコン酸化膜 ３ シリコン窒化膜 ５ 溝 １０ 研磨装置 ２２ ウェハ保持試料台 ２３ 研磨プレート（プラテン） ２４ 研磨用パッド ２５ スラリー ２６ スラリー導入管 ２７ 試料台回転軸 ２８ 研磨プレート回転軸 ２９ ヒータ
Claims (7)
- 【請求項１】 シリコンウェハと研磨用パッドとの間
に、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド（以下、
「ＴＭＡＨ」という）水溶液を介在させて前記シリコン
ウェハの表面を研磨することを特徴とするシリコンウェ
ハの研磨方法。 - 【請求項２】 前記ＴＭＡＨ水溶液中のＴＭＡＨ濃度
が、０．１ｗｔ％以上５．０ｗｔ％以下であることを特
徴とする請求項１に記載のシリコンウェハの研磨方法。 - 【請求項３】 前記ＴＭＡＨ水溶液中に５ｗｔ％以上１
０ｗｔ％以下の濃度でシリカパウダーが混入されている
ことを特徴とする請求項１または２に記載のシリコンウ
ェハの研磨方法。 - 【請求項４】 前記シリカパウダーの粒子径が７ｎｍ以
上４０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項３に記載
のシリコンウェハの研磨方法。 - 【請求項５】 前記ＴＭＡＨ水溶液中に５ｗｔ％以上１
０ｗｔ％以下の濃度でコロイダルシリカが混入されてい
ることを特徴とする請求項１または２に記載のシリコン
ウェハの研磨方法。 - 【請求項６】 前記コロイダルシリカの粒子径が７ｎｍ
以上５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項５に記
載のシリコンウェハの研磨方法。 - 【請求項７】 前記シリコンウェハの表面を５０ｇ／ｃ
ｍ2 以上６００ｇ／ｃｍ2 以下の研磨圧力で研磨するこ
とを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のシ
リコンウェハの研磨方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24381195A JPH0963996A (ja) | 1995-08-29 | 1995-08-29 | シリコンウェハの研磨方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24381195A JPH0963996A (ja) | 1995-08-29 | 1995-08-29 | シリコンウェハの研磨方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0963996A true JPH0963996A (ja) | 1997-03-07 |
Family
ID=17109291
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24381195A Withdrawn JPH0963996A (ja) | 1995-08-29 | 1995-08-29 | シリコンウェハの研磨方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0963996A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998047976A1 (de) * | 1997-04-17 | 1998-10-29 | Merck Patent Gmbh | Pufferlösungen für suspensionen, verwendbar zum chemisch-mechanischen polieren |
| DE10247202A1 (de) * | 2002-10-10 | 2003-10-30 | Wacker Siltronic Halbleitermat | Verfahren zur Herstellung einer polierten Siliciumscheibe mit niedrigem Kupfergehalt |
| KR100445499B1 (ko) * | 2001-07-23 | 2004-08-21 | 제일모직주식회사 | 반도체 디바이스의 산화막 연마용 ｃｍｐ 슬러리 |
| US7005382B2 (en) | 2002-10-31 | 2006-02-28 | Jsr Corporation | Aqueous dispersion for chemical mechanical polishing, chemical mechanical polishing process, production process of semiconductor device and material for preparing an aqueous dispersion for chemical mechanical polishing |
| US7059941B2 (en) | 2000-10-23 | 2006-06-13 | Kao Corporation | Polishing composition |
| US7232529B1 (en) | 1999-08-26 | 2007-06-19 | Hitachi Chemical Company, Ltd. | Polishing compound for chemimechanical polishing and polishing method |
-
1995
- 1995-08-29 JP JP24381195A patent/JPH0963996A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998047976A1 (de) * | 1997-04-17 | 1998-10-29 | Merck Patent Gmbh | Pufferlösungen für suspensionen, verwendbar zum chemisch-mechanischen polieren |
| US7232529B1 (en) | 1999-08-26 | 2007-06-19 | Hitachi Chemical Company, Ltd. | Polishing compound for chemimechanical polishing and polishing method |
| US7059941B2 (en) | 2000-10-23 | 2006-06-13 | Kao Corporation | Polishing composition |
| US7247082B2 (en) | 2000-10-23 | 2007-07-24 | Kao Corporation | Polishing composition |
| KR100445499B1 (ko) * | 2001-07-23 | 2004-08-21 | 제일모직주식회사 | 반도체 디바이스의 산화막 연마용 ｃｍｐ 슬러리 |
| DE10247202A1 (de) * | 2002-10-10 | 2003-10-30 | Wacker Siltronic Halbleitermat | Verfahren zur Herstellung einer polierten Siliciumscheibe mit niedrigem Kupfergehalt |
| US7005382B2 (en) | 2002-10-31 | 2006-02-28 | Jsr Corporation | Aqueous dispersion for chemical mechanical polishing, chemical mechanical polishing process, production process of semiconductor device and material for preparing an aqueous dispersion for chemical mechanical polishing |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20021105 |