JP2000216120A - 研磨装置およびこれを用いた半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体基板の被研磨面の研磨量が安定し、被
研磨面にマイクロスクラッチが発生するのが抑制される
研磨装置とその研磨装置を用いた半導体装置の製造方法
を提供する。 【解決手段】 パッド２上にウェハを保持するトップリ
ング３が配置されている。そのトップリング３に対して
回転方向前方のパッド２の上方には、研磨薬液を供給す
るための研磨用薬液供給ライン６が配置されている。パ
ッド２の回転中心のまわりには円柱の側面を成すように
仕切板９が配置されている。トップリング３に対して回
転方向後方のパッド２の上方には、仕切板９からパッド
２の外周へ向かって連続して延びる研磨用薬液排除機構
７が配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は研磨装置およびこれ
を用いた半導体装置の製造方法に関し、特に、半導体装
置の製造の研磨工程においてマイクロスクラッチの発生
が抑制され、安定した研磨特性が得られる研磨装置とこ
れを用いた半導体装置の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の高密度化および微細化に対
応するための技術の一環として、製造プロセスにおいて
半導体基板上の表面を化学的機械研磨法（Chemical Mec
hanical Polishing 法、以下「ＣＭＰ法」と記す）によ
って平坦化する手法がある。そこで、従来のＣＭＰ法に
用いる研磨装置の一例として、特開平８−２９４８６１
号公報に記載された研磨装置について説明する。

【０００３】図２１および図２２を参照して、水平面内
で回転する回転定盤１１３上に被研磨面を研磨するため
の研磨クロス１１５が貼付けられている。回転定盤１１
３の上方には、ウェハ１１６を保持して研磨クロス１１
５の表面に半導体基板の被研磨面を対向させるためのウ
ェハ保持盤１１４が配置されている。ウェハ保持盤１１
４の回転中心は、回転定盤１１３の回転中心Ｄに対して
所定のオフセット距離Ｅを有するように配置されてい
る。

【０００４】また、回転定盤１１３の上方には、研磨液
を研磨クロス１１５の研磨面１１５ａに供給するための
研磨液供給管１１７と、ドレッシング液を研磨面１１５
ａに供給するためのドレッシング液供給管１２０とが配
置されている。さらに、回転定盤１１３上方には、研磨
加工後の研磨廃液やドレッシング液を研磨面１１５ａか
ら排出するための液排出機構１２３が配置されている。

【０００５】ウェハ保持盤１１４の直径は回転定盤１１
３の半径よりも短く、また、ウェハ保持盤１１４および
回転定盤１１３はそれぞれ矢印Ａ、矢印Ｂに示す方向に
回転する。なお、図２２に示された二点鎖線の円Ｆは、
ウェハ保持盤１１４に保持されたウェハ１１６の外周部
分が研磨クロス１１５の回転中心側部位に描く軌跡を示
している。

【０００６】従来の研磨装置の主要部分は上記のように
構成される。次に上述した研磨装置の動作について説明
する。一定速度で回転させた回転定盤１１３に貼付けら
れた研磨面１１５ａに、アルミナ微粒子を含む研磨液を
研磨液供給管１１７から供給する。同時に、ドレッシン
グ液供給管１２０からドレッシング液の水を研磨面１１
５ａに供給する。ウェハ１１６が固定されたウェハ保持
盤１１４を一定速度で回転させた状態で、ウェハ保持盤
１１４を下方に移動させる。ウェハ１１６の被研磨面１
１６ａを研磨面１１５ａに押圧させて、被研磨面１１６
ａの研磨加工を行なう。研磨加工後の研磨廃液とドレッ
シング液を液排出機構１２３によって回収する。以上の
ようにしてウェハ１１６の研磨加工が行なわれる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た研磨装置による研磨加工では、次に示すような問題が
あった。図２３を参照して、研磨液供給管１１７から供
給された研磨液の一部が矢印（実線）に示すように、ウ
ェハ保持盤１１４に対して回転方向後方やドレッシング
液供給管１２０に対して回転方向後方の領域に直接流れ
込むおそれがあった。また、ドレッシング液供給管１２
０から供給されたドレッシング液の一部が矢印（点線）
に示すように、液排出機構１２３に対して回転方向後方
や、研磨液供給管１１７に対して回転方向後方の領域に
直接流れ込むおそれがあった。

【０００８】さらには、研磨後の研磨廃液が液排出機構
１２３に対して回転方向後方の領域に直接流れ込むおそ
れがあった。そのため、供給された研磨液とドレッシン
グ液とが混合したり、研磨液に研磨廃液が混入するなど
して、ウェハの被研磨面における研磨量が変動したり、
研磨屑によってウェハの被研磨面の表面にマイクロスク
ラッチが発生するおそれがあった。

【０００９】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであり、半導体基板の被研磨面にマイクロスク
ラッチが発生するのが抑制され、安定した研磨特性が得
られる研磨装置とその研磨装置を用いた半導体装置の製
造方法とを提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の１つの局面にお
ける研磨装置は、研磨面部と、研磨部と、薬液供給部
と、廃液除去部とを備えている。研磨面部は、回転中心
を有して回転し、被研磨面を研磨する。研磨部は、研磨
面部上に研磨面部と対向させて配置され、一連の研磨洗
浄作業を行なう。この研磨部は、被研磨面を保持する部
分または研磨面部を洗浄する部分をいう。薬液供給部
は、研磨部に対して回転方向前方の前記研磨面部上に配
置され、研磨面部に研磨作業のための薬液を供給する。
廃液除去部は、研磨部に対して回転方向後方の研磨面部
上に配置され、研磨面部上の廃液を除去する。そして研
磨面部の回転中心のまわりには、廃液除去部とともに、
薬液および廃液が回転中心近傍の領域を経て廃液除去部
に対して回転方向後方の研磨面部の領域へ流れ込むのを
阻止する仕切部が形成されている。廃液除去部は、その
仕切部から研磨面部の外周に向かって連続して配置され
ている。

【００１１】この構成によれば、特に仕切部とその仕切
部から研磨面部の外周に向かって連続して配置された廃
液除去部とによって、研磨後の薬液および廃液が、廃液
除去部に対して回転方向後方の研磨面部の領域へ流れ込
み、研磨前の薬液と混合することなく研磨面部から確実
に除去される。その結果、被研磨面は研磨屑を含んだ廃
液が混入していない薬液によって常に研磨されて、被研
磨面における研磨量が安定するとともに、研磨屑などに
よって被研磨面にマイクロスクラッチが発生するのが抑
えられる。また、研磨後の薬液および廃液が、研磨面部
から確実に除去されることから、種類の異なる薬液を使
用する場合に、その薬液の種類に対応して研磨面部を交
換することなく同一の研磨面部を用いて連続的に研磨作
業を行うことができ、研磨装置のスループットが向上す
る。

【００１２】好ましくは、薬液供給部は、薬液を研磨面
部上に均一に供給するための、仕切部から研磨面部の外
周に向かって連続して延びる発泡体を有している。

【００１３】この場合には、研磨面部上に薬液が均一に
供給されて、被研磨面が均一に研磨される。その結果、
被研磨面内の研磨量のばらつきが抑えられる。

【００１４】また好ましくは、廃液除去部は、廃液を吸
い上げるための排気部と、その排気部の前段に設けら
れ、廃液中の液体を除去するための液体除去部とを有し
ている。

【００１５】この場合には、排気部により廃液を吸い上
げる際に、液体除去部により廃液中の液体分が除去され
ることによって、排気部の排気能力が低下することなく
除去作業を行なうことができる。その結果、廃液を研磨
面部からより確実に除去することができる。

【００１６】さらに好ましくは、廃液除去部は、液体除
去部の前段に設けられ、廃液に含まれる固形物を除去す
るためのフィルタ部を有している。

【００１７】この場合には、廃液に含まれる研磨屑など
の固形物が排気部に到達して、排気部の動作に支障をき
たすことがなくなる。その結果、廃液をさらに確実に除
去することができる。

【００１８】好ましくは、研磨部は、半導体基板を保持
して、その半導体基板の被研磨面を研磨面部と対向させ
て配置する基板保持部と、研磨面部を洗浄する研磨面洗
浄部とを有している。そして薬液供給部は、研磨面部に
研磨薬液を供給するための研磨薬液供給部と、研磨面部
に洗浄液を供給するための洗浄液供給部とを有してい
る。さらに廃液除去部は、研磨面部上の研磨廃液を除去
するための研磨廃液除去部と、研磨面部上の洗浄廃液を
除去するための洗浄廃液除去部とを有している。そして
これら各部は、回転方向前方から後方に向かって、研磨
薬液供給部、基板保持部、研磨廃液除去部、洗浄液供給
部、研磨面洗浄部、洗浄廃液除去部の順に研磨面部上に
配置されている。仕切部およぼ研磨廃液除去部によって
研磨薬液および研磨廃液が、研磨廃液除去部に対して回
転方向後方の研磨面部の領域に流れ込むのが阻止され、
仕切部および洗浄廃液除去部によって洗浄液および洗浄
廃液が、洗浄廃液除去部に対して回転方向後方の研磨面
部の領域に流れ込むのが阻止される。

【００１９】この場合には、研磨後の研磨廃液および研
磨薬液が、研磨面部を洗浄する洗浄液と混合することな
く研磨面部から確実に除去されるとともに、研磨面部を
洗浄した後の洗浄廃液および洗浄液が、研磨前の研磨薬
液と混合することなく研磨面部から確実に除去される。
その結果、半導体基板の被研磨面は廃液の混入していな
い研磨薬液と一定の清浄度を有する研磨面部とによって
常に研磨されることになり、被研磨面の研磨量がさらに
安定するとともに、被研磨面にマイクロスクラッチが発
生するのを効果的に抑制することができる。

【００２０】本発明の他の局面における研磨装置を用い
た半導体装置の製造方法は、半導体基板を対向させて半
導体基板の被研磨面を研磨するための回転する研磨面部
を有し、その研磨面部では、研磨のための研磨薬液が研
磨面部に供給されて半導体基板の研磨が行なわれ、研磨
後の研磨廃液が除去されるまでの一連の研磨が行なわれ
る研磨領域と、研磨面部を洗浄するための洗浄液が研磨
面部に供給されて研磨面部の洗浄が行なわれ、洗浄後の
洗浄廃液が除去されるまでの一連の洗浄が行なわれる洗
浄領域とが形成される研磨装置を用いた半導体装置の製
造方法である。この方法は、次の工程を備えている。半
導体基板の主表面に研磨を阻止する研磨阻止膜を形成す
る。その研磨阻止膜上に絶縁膜を形成する。半導体基板
を研磨面部と対向させ、研磨薬液としての第１の研磨薬
液および研磨廃液が、研磨領域に対して回転方向後方の
研磨面部の領域に流れ込むのを阻止しながら研磨阻止膜
上に厚さを残して絶縁膜を研磨する（第１研磨工程）。
洗浄液および洗浄廃液が、洗浄領域に対して回転方向後
方の研磨面部の領域に流れ込むのを阻止しながら研磨面
部を洗浄する（洗浄工程）。そして、第１の研磨薬液と
は種類が異なる第２の研磨薬液および研磨廃液が、研磨
領域に対して回転方向後方の研磨面部の領域に流れ込む
のを阻止しながら絶縁膜をさらに研磨する（第２研磨工
程）。

【００２１】この製造方法によれば、第１および第２研
磨工程のそれぞれの工程における第１または第２の研磨
薬液および研磨廃液が、再び研磨領域に流れ込んで、研
磨前の研磨薬液と混合したり、また、洗浄領域に流れ込
んで洗浄液と混合したりすることなく研磨面部から確実
に除去される。その結果、半導体基板の被研磨面は、一
定の清浄度を有する研磨面部と研磨屑などを含んだ研磨
廃液や洗浄廃液が混入していない研磨薬液とによって常
に研磨されて、被研磨面の研磨量が安定するとともに、
被研磨面に研磨屑などによってマイクロスクラッチが発
生するのを抑制することができる。

【００２２】また、研磨薬液、研磨廃液、洗浄液および
洗浄廃液が、研磨面部に新たに供給される研磨薬液や洗
浄液と混合することなく研磨面部から確実に除去される
ことから、種類の異なる研磨薬液を使用する場合に、研
磨面部を交換することなく第１研磨工程に引続いて第２
研磨工程を同一研磨面部を用いて実施することができ
る。その結果、研磨装置のスループットを向上すること
ができる。

【００２３】好ましくは、第１研磨工程では、第１の研
磨薬液による絶縁膜と研磨阻止膜との研磨選択比が比較
的小さく、第２研磨工程では、第２の研磨薬液による絶
縁膜と研磨阻止膜との研磨選択比が比較的大きい。

【００２４】この場合には、第１研磨工程では絶縁膜が
半導体基板の全面にわたり表面から均一に研磨され、第
２研磨工程では、研磨阻止膜上に残っている絶縁膜が確
実に研磨される。

【００２５】この研磨工程では、特に研磨阻止膜として
シリコン窒化膜、絶縁膜としてシリコン酸化膜、第１の
薬液としてシリカスラリー（ＳｉＯ₂ 系）および第２の
薬液としてセリアスラリー（ＣｅＯ₂ 系）を用いること
ができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】実施の形態１ 本発明の実施の形態１に係る研磨装置について図を用い
て説明する。図１および図２を参照して、回転軸により
回転するプラテン１の表面にパッド２が貼付けられてい
る。そのパッド２の表面と対向するようにトップリング
３が配置されている。プラテン１およびトップリング３
は、たとえばそれぞれ矢印Ａおよび矢印Ｂに示す方向に
回転する。トップリング３は後述するように、ウェハの
被研磨面がパッド２の表面と向い合うウェハを保持す
る。そのトップリング３に対してパッド２の回転方向前
方のパッド２の領域上方には、パッド２上に研磨薬液を
供給するための研磨用薬液供給ライン６が配置されてい
る。

【００２７】パッド２の回転中心のまわりには、後述す
る研磨用薬液排除機構７とともに、研磨後の研磨廃液等
が回転中心近傍の領域を経て、研磨用薬液排除機構に対
して回転方向後方のパッド２の領域に流れ込むのを阻止
する仕切板９が配置されている。仕切板９は、たとえば
円柱の側面を成すようにパッド２上に形成されている。
そして、トップリング３に対して回転方向後方のパッド
２の領域上方には、パッド２上の研磨廃液を除去するた
めの研磨用薬液排除機構７が配置されている。その研磨
用薬液排除機構７は仕切板９からパッド２の外周に向か
って連続して配置されている。

【００２８】また、パッド２上には、パッド２を洗浄す
るためのドレッサー４が配置されている。ドレッサー４
は、たとえば矢印Ｃに示す方向に回転する。そのドレッ
サー４に対して回転方向前方のパッド２の領域上には、
パッド２上にドレス用薬液を供給するためのドレス用薬
液供給ライン５が配置されている。

【００２９】次に、各部の構成をもう少し詳しく説明す
る。図３に示すように、トップリング３は、被研磨面が
パッド２と向い合うようにウェハ１０を保持している。
またトップリング３は、圧力室３ｂを形成するために特
にリテーナリング３ａと空孔つき弾性体膜３ｃとを有し
ている。ウェハ１０は、被研磨面がパッド２と向い合う
ように空孔つき弾性体膜３ｃ上に配置され、圧力室３ｂ
内を配管３ｄによって真空引きすることによって保持さ
れる。

【００３０】また、図４に示すように、ドレッサー４
は、ダイヤモンドホイール４ａを有し、その表面にはダ
イヤモンドが形成されたダイヤモンド電着面４ｂを有し
ている。また、パッド２は、図５に示すように、プラテ
ン１上に形成された連続発泡ウレタンフォーム２ｂと、
その上に形成された溝つき独立発泡硬度ポリウレタン２
ａとからなる。

【００３１】さらに、図６に示すように、研磨用薬液排
除機構７は、排除本体７ａ、フィルタ７ｂ、水トラック
７ｃおよび真空ポンプ７ｄを有している。本研磨装置の
基本構成は上記のように構成される。

【００３２】次に、上述した研磨装置の動作について説
明する。図１および図２を参照して、プラテン１および
ウェハが保持されたトップリング３が、それぞれ矢印
Ａ、Ｂに示す方向に回転する。研磨用薬液供給ライン６
からパッド２上に研磨薬液が供給される。そして、回転
するウェハの被研磨面が回転するパッド２に押圧される
ことによって被研磨面が研磨される。研磨後の研磨廃液
や研磨薬液は、研磨用薬液排除機構７によってパッド２
上から除去される。

【００３３】一方、パッド２上には、ドレス用薬液供給
ライン５から、たとえば純水などのドレス用薬液が供給
される。回転するドレッサー４のダイヤモンド電着面４
ｂがパッド２に押圧されることによってパッド２上の表
面が洗浄される。以上のようにして、ウェハの被研磨面
の一連の研磨作業が行われる。

【００３４】上述した研磨装置では、特に、仕切板９と
その仕切板９からパッド２の外周へ向かって連続して配
置された研磨用薬液排除機構７とを有している。そのた
め、パッド２上へ供給された研磨用薬液や研磨後の研磨
廃液がパッド２の回転中心近傍の領域を経て、研磨用薬
液排除機構７に対してパッド２の回転方向後方のパッド
２の領域へ流れ込み、研磨前の研磨用薬液と混合するこ
となくパッド２上から確実に除去される。

【００３５】その結果、研磨屑などを含んだ研磨廃液が
混入していない研磨用薬液によって、ウェハの被研磨面
が常に研磨されることになり、被研磨面における研磨量
が安定するとともに、研磨屑などによって被研磨面にマ
イクロスクラッチが発生するのが抑えられる。

【００３６】また、上述した研磨装置では、研磨薬液排
除機構７が、特に、フィルタ７ｂと水トラック７ｃとを
有していることによって、研磨屑や液体分が排除され
る。その結果、真空ポンプ７ｄの吸い込み能力が低下し
たり、寿命が短くなるのを抑制することができる。

【００３７】なお、本実施の形態に係る研磨装置では、
図７および図８に示すように、特に研磨用薬液供給ライ
ン６として、仕切板９からパッド２の外周へ向かって連
続して延びる発泡体６ａを有するものを適用してもよ
い。この場合には、研磨用薬液配管６ｂから発泡体６ａ
を経て、研磨用薬液が均一にパッド２上に供給されて、
パッド２上には矢印Ｄの方向に向かって研磨用薬液被膜
６ｃが形成される。

【００３８】その結果、ウェハの被研磨面がより均一に
研磨されて、ウェハ面内の研磨量のばらつきが抑制され
る。また、研磨用薬液を滴下する場合と比べると、その
使用量も減少するため、研磨後の研磨廃液の量が減って
除去効果も向上する。

【００３９】なお、ドレス用薬液供給ライン５も上記の
研磨用薬液供給ライン６と同様の構造を採用することに
よって、パッド２上には矢印Ｅの方向に向かってドレス
用薬液被膜が形成されて、パッド２の洗浄効果が向上す
る。

【００４０】実施の形態２ 本発明の実施の形態２に係る研磨装置について図を用い
て説明する。図９および図１０を参照して、本実施の形
態に係る研磨装置では、特にパッド２を洗浄した後のド
レス廃液を除去するためのドレス用薬液排除機構８を有
している。このドレス用薬液排除機構８は研磨後の研磨
廃液を除去する役目も果たしている。なお、これ以外の
構成については実施の形態１において説明した図１およ
び図２で示す研磨装置と同様なので同一部材には同一符
号を付し、その説明を省略する。

【００４１】上述した研磨装置では、研磨後の研磨廃液
を除去する役目も有するドレス用薬液排除機構８が、仕
切板９からパッド２の外周へ向かって連続して配置され
ている。そのため、研磨後の研磨廃液やパッド洗浄後の
ドレス廃液がパッド２の回転中心近傍の領域を経て、ド
レス用薬液排除機構８に対してパッド２の回転方向後方
のパッド２の領域へ流れ込み、研磨前の研磨用薬液と混
合することなくパッド２上から確実に除去される。

【００４２】その結果、研磨屑などを含んだ研磨廃液や
洗浄屑などを含んだドレス廃液が混入していない研磨用
薬液によってウェハの被研磨面が常に研磨されることに
なり、ウェハの被研磨面における研磨量が安定するとと
もに、被研磨面にマイクロスクラッチが発生するのが抑
えられる。

【００４３】なお、本実施の形態に係る研磨装置では、
図１１に示すように、特に研磨用薬液供給ライン６およ
びドレス用薬液供給ライン５として、仕切板９からパッ
ド２の外周へ向かって連続して形成されたものを適用し
てもよい。この場合にも、実施の形態１の変形例におい
て説明したのと同様に、パッド２上には矢印Ｄの方向に
向かって研磨用薬液被膜６ｃが形成されて、ウェハの被
研磨面がより均一に研磨され、ウェハ面内の研磨量のば
らつきが抑制される。また、パッド２上には矢印Ｅの方
向に向かってドレス用薬液被膜が形成されて、パッド２
の洗浄効果が向上する。

【００４４】実施の形態３ 本発明の実施の形態３に係る研磨装置について図を用い
て説明する。図１２および図１３を参照して、本実施の
形態に係る研磨装置では、実施の形態１に係る研磨装置
と実施の形態２に係る研磨装置とを合せた構成を有して
いる。すなわち、本研磨装置は仕切板９からパッド２の
外周へ向かってそれぞれ連続して形成された研磨用薬液
排除機構７とドレス用薬液排除機構８とを有している。

【００４５】したがって、パッド２上には回転方向前方
から後方に向かって、研磨用薬液供給ライン６、トップ
リング３、研磨用薬液排除機構７、ドレス用薬液供給ラ
イン５、ドレッサー４、ドレス用薬液排除機構８の順で
これら各部が配置されていることになる。なお、これ以
外の構成については、実施の形態１および実施の形態２
において説明した研磨装置と同様なので同一部材には同
一符号を付し、その説明を省略する。

【００４６】上述した研磨装置では、仕切板９、研磨用
薬液排除機構７およびドレス用薬液排除機構８によっ
て、研磨後の研磨廃液やパッド洗浄後のドレス廃液が研
磨前の研磨薬液と混合することなくパッド２上から確実
に除去される。

【００４７】その結果、研磨屑や洗浄屑などを含んだ研
磨廃液やドレス廃液が混入していない研磨用薬液によっ
て被研磨面が常に研磨されることになり、被研磨面の研
磨量がより安定するとともに、研磨屑などによって被研
磨面にマイクロスクラッチが発生するのをさらに抑制す
ることができる。また、パッド２の寿命も延ばすことが
できる。

【００４８】さらに、仕切板９、研磨用薬液排除機構７
および研磨用薬液排除機構７によって、研磨後の研磨廃
液やパッド洗浄後のドレス廃液がパッド洗浄前のドレス
用薬液と混合することなくパッド２上から確実に除去さ
れる。その結果、研磨屑や洗浄屑を含んだ研磨廃液やド
レス廃液が混入していないドレス用薬液によってパッド
２が常に洗浄されることになり、パッド２の洗浄効果が
さらに向上する。

【００４９】なお、本実施の形態に係る研磨装置でも、
図１４に示すように、特に研磨用薬液供給ライン６およ
びドレス用薬液供給ライン５として、仕切板９からパッ
ド２の外周へ向かって連続して形成されたものを適用す
ることで、実施の形態１および２の変形例において説明
した効果と同様の効果を得ることができる。

【００５０】実施の形態４ 次に実施の形態４として、特に実施の形態３に係る研磨
装置を用いた半導体装置の製造方法の一例として、ＳＴ
Ｉ（Shallow Trench Isolation）工程への適用について
図を用いて説明する。

【００５１】まず図１５を参照して、シリコン基板１１
上にＣＶＤ法によりシリコン酸化膜１２を形成する。そ
のシリコン酸化膜１２上にＣＶＤ法によりシリコン窒化
膜１４を形成する。次に図１６を参照して、シリコン窒
化膜１４上に所定のフォトレジストパターン１６を形成
する。そのフォトレジストパターン１６をマスクとして
シリコン窒化膜１４およびシリコン酸化膜１２に異方性
エッチングを施しシリコン基板１１の表面を露出する。
その後、フォトレジストパターン１６を除去する。

【００５２】次に図１７を参照して、シリコン窒化膜１
４およびシリコン酸化膜１２をマスクとしてシリコン基
板１１に異方性エッチングを施すことにより、トレンチ
１８を形成する。次に図１８を参照して、トレンチ１８
を埋めるようにシリコン基板１１上にＣＶＤ法等により
シリコン酸化膜２０を形成する。

【００５３】次に、実施の形態３に係る研磨装置を用い
て、このシリコン酸化膜２０に研磨を施す。この研磨工
程では、特に２段階の研磨が施され、それぞれの研磨工
程では種類の異なる研磨用薬液が用いられる。具体的に
は、シリカスラリー（ＳｉＯ ₂ 系）とセリアスラリー
（ＣｅＯ₂ 系）とが用いられる。

【００５４】シリカスラリーでは、シリコン酸化膜／シ
リコン窒化膜の研磨選択比が比較的小さい（〜３）ため
に、ストッパであるシリコン窒化膜が研磨されてしま
い、シリコン酸化膜２０の研磨量の制御が困難になる。

【００５５】これに対して、セリアスラリーでは、シリ
コン酸化膜／シリコン窒化膜の研磨選択比が比較的大き
く（５０〜１５０）、ストッパであるシリコン窒化膜が
研磨されることが抑制される。ところが、セリアスラリ
ーでは、たとえば、図１８に示すような比較的狭い領域
上に形成された一定の段差Ｌ２（≧〜３０００Å）以上
を有するシリコン酸化膜を研磨することが困難である。

【００５６】上記のように、シリカスラリー（ＳｉＯ₂
系）とセリアスラリー（ＣｅＯ₂ 系）とでは、研磨特性
に大きな違いがあることから、それぞれの特長を生かす
ために最初にシリカスラリー（ＳｉＯ₂ 系）を用い、そ
の次にセリアスラリー（ＣｅＯ₂ 系）を用いてそれぞれ
研磨作業を行う。

【００５７】すなわち、図１８に示す第１の研磨工程で
はシリカスラリーを用いてシリコン酸化膜２０を研磨
し、段差Ｌ２が３０００Å程度になったところで第１の
研磨を終了する。そして引続き、図１９に示す第２の研
磨工程では、セリアスラリーを用いて、研磨阻止膜とし
てのシリコン窒化膜１４上に位置するシリコン酸化膜２
０を研磨し、トレンチ１８内にのみシリコン酸化膜２０
を残してシリコン窒化膜１４を露出する。

【００５８】以上のようにして、ＳＴＩ構造を有する半
導体装置の基本構造が得られる。その後、トレンチ分離
された半導体基板上の素子形成領域に所定の半導体素子
等を形成して、所望の半導体装置（図示せず）が完成す
る。

【００５９】なお、シリカスラリーによる第１の研磨工
程とセリアスラリーによる第２の研磨工程との間に、パ
ッド２をドレッサー４にて洗浄するドレス工程を挿入す
ることがパッド２上の洗浄屑や研磨屑をより確実に除去
する上で望ましい。また、このドレス工程を、第１の研
磨工程や第２の研磨工程と同時に並行して行ってもよ
い。これによって、シリコン酸化膜２０はより清浄度の
高いパッド２によって常に研磨されることになり、研磨
量がさらに安定する。

【００６０】また、第１の研磨工程と第２の研磨工程の
それぞれの後に、研磨用薬液として純水をパッド２上に
供給してシリコン酸化膜２０に水研磨を施すことが望ま
しい。

【００６１】上述した製造方法では、実施の形態３に係
る研磨装置を用いることで、研磨後の研磨薬液や研磨屑
などを含んだ研磨廃液は、研磨用薬液排除機構７によっ
てパッド２上から確実に除去され、洗浄後のドレス用薬
液洗浄液や洗浄屑などを含んだドレス廃液もドレス用薬
液排除機構８によってパッド２上から確実に除去され
る。

【００６２】これにより、種類の異なる研磨用薬液を使
用した場合でも、一方の研磨用薬液が他方の研磨用薬液
に混入することがなくなり、上述した２段階の研磨工程
を同一のプラテン上で実施することが可能となる。

【００６３】種類の異なる研磨薬液を用いて上述した２
段階の研磨工程を従来の研磨装置で行なおうとすると、
一方の研磨用薬液が他方の研磨用薬液に混入するおそれ
があるため、あらかじめプラテンを２つ用意し、１つの
プラテンにてシリカスラリーによる第１の研磨工程を行
い、その後もう１つのプラテンにてセリアスラリーによ
る第２の研磨工程を行う必要があった。このため、プラ
テンの交換等に時間を要し、プロセス時間が長くなるこ
とがあった。また、同一のプラテンにて研磨薬液の異な
る２段階の研磨を行なおうとすると、シリカスラリーと
セリアスラリーとが一方が他方に微量に混入した場合に
は、シリコン酸化膜／シリコン窒化膜の研磨選択比が１
〜２程度となって研磨量の制御性がさらに悪化するおそ
れがあった。

【００６４】したがって、半導体装置の製造工程中の研
磨工程において本研磨装置を用いることにより、上記の
従来の研磨装置を用いた場合における問題点が解消され
て、１つのプラテンにて異なる研磨薬液による複数の研
磨工程を良好に行うことができ、大幅なプロセス時間の
短縮およびプロセスの簡略化を図ることが可能になる。
また、研磨屑や洗浄屑などによって、ウェハの被研磨面
にマイクロスクラッチが発生するのを効果的に防止する
ことができる。

【００６５】なお、この実施の形態では、種類の異なる
研磨用薬液としてシリカスラリーおよびセリアスラリー
を例に挙げたが、これら２つのスラリーに限られず、被
研磨面の材質や構造によって適切なスラリーが選択され
る。

【００６６】また、この実施の形態では、半導体装置の
製造方法として、ＳＴＩ工程における研磨工程を例に挙
げて説明したが、この他に半導体基板上に形成された段
差領域を覆うように形成された絶縁膜等を平坦化する研
磨工程にも本研磨装置を適用することができる。

【００６７】さらに、実施の形態１〜３では、研磨用薬
液排除機構７とともに、研磨後の研磨廃液等が、研磨用
薬液排除機構に対して回転方向後方のパッド２の領域に
流れ込むのを阻止するための仕切部として、円柱の側面
を成すような仕切板９を例に挙げたが、廃液等の流れを
阻止するものであればこのような仕切板に限られず、た
とえば、パッド２の回転中心を連続して囲む凹部であっ
てもよい。

【００６８】今回開示された実施の形態はすべての点で
例示であって制限的なものではないと考えられるべきで
ある。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求
の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味お
よび範囲内でのすべての変更が含まれることが意図され
る。

【００６９】

【発明の効果】本発明の１つの局面における研磨装置に
よれば、被研磨面は研磨屑を含んだ廃液が混入していな
い薬液によって常に研磨されて、被研磨面における研磨
量が安定するとともに、研磨屑などによって被研磨面に
マイクロスクラッチが発生するのが抑えられる。また、
種類の異なる薬液を使用する場合に、その薬液の種類に
対応して研磨面部を交換することなく同一の研磨面部を
用いて連続的に研磨作業を行うことができ、研磨装置の
スループットが向上する。

【００７０】好ましくは、薬液供給部は、薬液を研磨面
部上に均一に供給するための、仕切部から研磨面部の外
周に向かって連続して延びる発泡体を有していることに
よって、研磨面部上に薬液が均一に供給されて被研磨面
が均一に研磨され、被研磨面内の研磨量のばらつきが抑
えられる。

【００７１】また好ましくは、廃液除去部は、廃液を吸
い上げるための排気部と、その排気部の前段に設けら
れ、廃液中の液体を除去するための液体除去部とを有し
ていることによって、排気部の排気能力が低下すること
なく除去作業が行われ、廃液を研磨面部からより確実に
除去することができる。

【００７２】さらに好ましくは、廃液除去部は、液体除
去部の前段に設けられ、廃液に含まれる固形物を除去す
るためのフィルタ部を有していることによって、固形物
が排気部に到達して排気部の動作に支障をきたすことが
なくなり、廃液をさらに確実に除去することができる。

【００７３】好ましくは、研磨部は、半導体基板を保持
して、その半導体基板の被研磨面を研磨面部と対向させ
て配置する基板保持部と、研磨面部を洗浄する研磨面洗
浄部とを有し、薬液供給部は、研磨面部に研磨薬液を供
給するための研磨薬液供給部と、研磨面部に洗浄液を供
給するための洗浄液供給部とを有し、廃液除去部は、研
磨面部上の研磨廃液を除去するための研磨廃液除去部
と、研磨面部上の洗浄廃液を除去するための洗浄廃液除
去部とを有し、そしてこれら各部は、回転方向前方から
後方に向かって、研磨薬液供給部、基板保持部、研磨廃
液除去部、洗浄液供給部、研磨面洗浄部、洗浄廃液除去
部の順に研磨面部上に配置されていることにより、半導
体基板の被研磨面は廃液の混入していない研磨薬液と一
定の清浄度を有する研磨面部とによって常に研磨される
ことになり、被研磨面の研磨量がさらに安定するととも
に、被研磨面にマイクロスクラッチが発生するのを効果
的に抑制することができる。

【００７４】本発明の他の局面における研磨装置を用い
た半導体装置の製造方法によれば、半導体基板の被研磨
面は、一定の清浄度を有する研磨面部と研磨屑などを含
んだ研磨廃液や洗浄廃液が混入していない研磨薬液とに
よって常に研磨されて、被研磨面の研磨量が安定すると
ともに、被研磨面に研磨屑などによってマイクロスクラ
ッチが発生するのを抑制することができる。

【００７５】また、種類の異なる研磨薬液を使用する場
合に、研磨面部を交換することなく第１研磨工程に引続
いて第２研磨工程を同一の研磨面部を用いて実施するこ
とができ、研磨装置のスループットを向上することがで
きる。

【００７６】好ましくは、第１研磨工程では、第１の研
磨薬液による絶縁膜と研磨阻止膜との研磨選択比が比較
的小さく、第２研磨工程では、第２の研磨薬液による絶
縁膜と研磨阻止膜との研磨選択比が比較的大きいことに
よって、第１研磨工程では絶縁膜が半導体基板の全面に
わたり表面から均一に研磨され、第２研磨工程では、研
磨阻止膜上に残っている絶縁膜が確実に研磨される。

【００７７】この研磨工程では、特に研磨阻止膜として
シリコン窒化膜、絶縁膜としてシリコン酸化膜、第１の
薬液としてシリカスラリー（ＳｉＯ₂ 系）および第２の
薬液としてセリアスラリー（ＣｅＯ₂ 系）を用いること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１に係る研磨装置の斜視
図である。

【図２】 同実施の形態における研磨装置の上面図であ
る。

【図３】 同実施の形態に係る研磨装置のトップリング
の断面図である。

【図４】 同実施の形態における研磨装置のドレッサー
の断面図である。

【図５】 同実施の形態における研磨装置のパッド部の
部分断面図である。

【図６】 同実施の形態における研磨装置の研磨用薬液
排除機構の構成図である。

【図７】 同実施の形態に係る研磨装置の変形例を示す
上面図である。

【図８】 図７に示す研磨装置の部分断面図である。

【図９】 本発明の実施の形態２に係る研磨装置の斜視
図である。

【図１０】 同実施の形態における研磨装置の上面図で
ある。

【図１１】 同実施の形態に係る研磨装置の変形例を示
す上面図である。

【図１２】 本発明の実施の形態３に係る研磨装置の斜
視図である。

【図１３】 同実施の形態に係る研磨装置の上面図であ
る。

【図１４】 同実施の形態に係る研磨装置の変形例を示
す上面図である。

【図１５】 本発明の実施の形態４に係る半導体装置の
製造方法の一工程を示す断面図である。

【図１６】 同実施の形態において、図１５に示す工程
の後に行なわれる工程を示す断面図である。

【図１７】 同実施の形態において、図１６に示す工程
の後に行なわれる工程を示す断面図である。

【図１８】 同実施の形態において、図１７に示す工程
の後に行なわれる工程を示す断面図である。

【図１９】 同実施の形態において、図１８に示す工程
の後に行なわれる工程を示す断面図である。

【図２０】 同実施の形態において、図１９に示す工程
の後に行なわれる工程を示す断面図である。

【図２１】 従来の研磨装置の斜視図である。

【図２２】 図２１に示す研磨装置の上面図である。

【図２３】 従来の研磨装置の問題点を示す上面図であ
る。

【符号の説明】

１ プラテン、２ パッド、３ トップリング、３ａ
リテーナリング、３ｂ圧力室、３ｃ 空孔つき弾性体
膜、３ｄ 配管、２ａ 溝つき独立発泡硬度ポリウレタ
ン、２ｂ 連続発泡ウレタンフォーム、４ ドレッサ
ー、５ ドレス用薬液供給ライン、６ 研磨用薬液供給
ライン、５ａ 発泡体、５ｂ ドレス用薬液配管、５ｃ
ドレス用薬液被膜、６ａ 発泡体、６ｂ 研磨用薬液
配管、６ｃ研磨用薬液被膜、７ 研磨用薬液排除機構、
７ａ 除去本体、７ｂ フィルタ、７ｃ 水トラック、
７ｄ ポンプ、８ ドレス用薬液排除機構、９ 仕切
板、１０ ウェハ、１１ シリコン基板、１２ シリコ
ン酸化膜、１４ シリコン窒化膜、１６ フォトレジス
トパターン、１８ トレンチ、２０ シリコン酸化膜。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 澤田 真人 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 蔦原 晃一郎 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転中心を有して回転し、被研磨面を研
   磨するための研磨面部と、 前記研磨面部上に前記研磨面部と対向させて配置され、
   一連の研磨洗浄作業を行なうための研磨部と、 前記研磨部に対して回転方向前方の前記研磨面部上に配
   置され、前記研磨面部に研磨作業のための薬液を供給す
   る薬液供給部と、 前記研磨部に対して回転方向後方の前記研磨面部上に配
   置され、前記研磨面部上の廃液を除去するための廃液除
   去部と、を備え、 前記研磨面部の回転中心のまわりには、前記廃液除去部
   とともに、前記研磨面部上の前記薬液および前記廃液が
   前記回転中心近傍の領域を経て、前記廃液除去部に対し
   て回転方向後方の前記研磨面部の領域へ流れ込むのを阻
   止する仕切部が形成され、 前記廃液除去部は、前記仕切部から前記研磨面部の外周
   に向かって連続して配置されている、研磨装置。
2. 【請求項２】 前記薬液供給部は、薬液を前記研磨面部
   上に均一に供給するための、前記仕切部から前記研磨面
   部の外周に向かって連続して延びる発泡体を有する、請
   求項１記載の研磨装置。
3. 【請求項３】 前記廃液除去部は、 前記廃液を吸い上げるための排気部と、 前記排気部の前段に設けられ、前記廃液中の液体を除去
   するための液体除去部とを有している、請求項１または
   ２に記載の研磨装置。
4. 【請求項４】 前記廃液除去部は、 前記液体除去部の前段に設けられ、前記廃液に含まれる
   固形物を除去するためのフィルタ部を有している、請求
   項３記載の研磨装置。
5. 【請求項５】 前記研磨部は、 半導体基板を保持して、該半導体基板の被研磨面を前記
   研磨面部と対向させて配置する基板保持部と、 前記研磨面部を洗浄する研磨面洗浄部と、を有し、 前記薬液供給部は、 前記研磨面部に研磨薬液を供給するための研磨薬液供給
   部と、 前記研磨面部に洗浄液を供給するための洗浄液供給部
   と、を有し、 前記廃液除去部は、 前記研磨面部上の研磨廃液を除去するための研磨廃液除
   去部と、 前記研磨面部上の洗浄廃液を除去するための洗浄廃液除
   去部と、を有し、 これら各部は、回転方向前方から後方に向かって、前記
   研磨薬液供給部、前記基板保持部、前記研磨廃液除去
   部、前記洗浄液供給部、前記研磨面洗浄部、前記洗浄廃
   液除去部の順に前記研磨面部上に配置され、 前記仕切部および前記研磨廃液除去部によって、前記研
   磨薬液および前記研磨廃液が、前記研磨薬液除去部に対
   して回転方向後方の前記研磨面部の領域に流れ込むのが
   阻止され、前記仕切部および前記洗浄廃液除去部によっ
   て、前記洗浄液および前記洗浄廃液が、前記洗浄廃液除
   去部に対して回転方向後方の前記研磨面部の領域に流れ
   込むのが阻止される、請求項１記載の研磨装置。
6. 【請求項６】 半導体基板を対向させて該半導体基板の
   被研磨面を研磨するための回転する研磨面部を有し、該
   研磨面部では、研磨のための研磨薬液が前記研磨面部に
   供給されて半導体基板の研磨が行なわれ、研磨後の研磨
   廃液が除去されるまでの一連の研磨が行なわれる研磨領
   域と、研磨面部を洗浄するための洗浄液が前記研磨面部
   に供給されて前記研磨面部の洗浄が行なわれ、洗浄後の
   洗浄廃液が除去されるまでの一連の洗浄が行なわれる洗
   浄領域とが形成される研磨装置を用いた半導体装置の製
   造方法であって、 半導体基板の主表面上に研磨を阻止する研磨阻止膜を形
   成する工程と、 前記研磨阻止膜上に絶縁膜を形成する工程と、 前記半導体基板を前記研磨面部と対向させ、前記研磨薬
   液としての第１の研磨薬液および前記研磨廃液が、前記
   研磨領域に対して回転方向後方の前記研磨面部の領域に
   流れ込むのを阻止しながら前記研磨阻止膜上に厚さを残
   して前記絶縁膜を研磨する第１研磨工程と、 前記洗浄液および前記洗浄廃液が、前記洗浄領域に対し
   て回転方向後方の前記研磨面部の領域に流れ込むのを阻
   止しながら前記研磨面部を洗浄する洗浄工程と、 前記第１の研磨薬液とは種類が異なる第２の研磨薬液お
   よび前記研磨廃液が、前記洗浄領域に対して回転方向後
   方の前記研磨面部の領域に流れ込むのを阻止しながら前
   記絶縁膜をさらに研磨する第２研磨工程とを備えた、半
   導体装置の製造方法。
7. 【請求項７】 前記第１研磨工程では、前記第１の研磨
   薬液による前記絶縁膜と前記研磨阻止膜との研磨選択比
   が比較的小さく、 前記第２研磨工程では、前記第２の研磨薬液による前記
   絶縁膜と前記研磨阻止膜との研磨選択比が比較的大き
   い、請求項６記載の半導体装置の製造方法。
8. 【請求項８】 前記研磨阻止膜はシリコン窒化膜であ
   り、 前記絶縁膜はシリコン酸化膜であり、 前記第１の薬液はシリカスラリー（ＳｉＯ₂ 系）を含
   み、 前記第２の薬液はセリアスラリー（ＣｅＯ₂ 系）を含
   む、請求項６または７に記載の半導体装置の製造方法。