JP2007059661A - 研磨方法および研磨装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被研磨面上での面内分布の悪化を回避して、研磨後における被研磨面の高平坦化を可能にしつつ、高い研磨レートを確保して十分な削り込み量を得ることが可能な研磨方法および研磨装置を提供する。
【解決手段】ウエハ基板Ｗの凹凸を有する被研磨面Ｗａに、界面活性剤２１ｂを含有した研磨用スラリー２１を供給して、被研磨面Ｗａを研磨する研磨方法において、被研磨面Ｗａが界面活性剤２１ｂにより保護される温度で、研磨用スラリー２１を供給して被研磨面Ｗａの研磨を行うことで、凹凸を構成する凸部１４ａを除去し、被研磨面Ｗａを平坦化した後、界面活性剤２１ｂによる被研磨面Ｗａの保護作用が低下するように、第１研磨工程よりも高い温度で研磨用スラリー２１を供給し、平坦な状態を維持したまま被研磨面Ｗａを削り込むことを特徴とする研磨方法およびこの研磨方法に用いる研磨装置である。
【選択図】図２

Description

本発明は、研磨方法および研磨装置に関し、さらに詳しくは、界面活性剤を含有した研磨用スラリーを用いた研磨方法および研磨装置に関する。

一般に、半導体装置の製造工程においては、ウエハ基板等の平坦化のために、平坦化技術の一つである化学的機械的研磨（Chemical Mechanical Polishing(ＣＭＰ))法を用いることが広く知られている。ＣＭＰ法は、通常、ウエハ基板等の被研磨物の被研磨面と研磨パッドの研磨面とが互いに対向するように配置し、その間に研磨剤としての機能を有した液状の研磨用スラリーを供給しつつ、被研磨面と研磨面とを相対的に摺擦させることによって行う。これにより、被研磨物の被研磨面が研磨によって平坦化される。

ただし、近年では、半導体装置の微細化等の進展に伴い、ＣＭＰ法による平坦化の度合に対する要求も高まりつつある。このことから、例えばウエハ基板上の酸化膜等を平坦化するためのＣＭＰにおいては、研磨用スラリーに添加剤として界面活性剤を含有させることが提案されている（例えば、下記特許文献１，２参照）。

ここで、界面活性剤を含有したセリアスラリーを用いたＣＭＰ法による研磨方法について図６を用いて説明する。図６（ａ）に示すように、被研磨物となるウエハ基板Ｗは、ＳＴＩ（Shallow Trench Isolation)技術により、表面側に窒化シリコン（ＳｉＮ）膜１２が設けられたシリコン基板１１に凹部１３が設けられており、この凹部１３を埋め込む状態でＳｉＮ膜１２上に酸化シリコン（ＳｉＯ₂）膜１４が形成されている。このため、ＳｉＯ₂膜１４の凹部１３上以外を覆う部分が凸状部分（凸部）１４ａとなり、ＳｉＯ₂膜１４の表面が凹凸を有する被研磨面Ｗａとなる。

この状態のウエハ基板Ｗを、被研磨面Ｗａが研磨定盤に貼付された研磨パッドと対向するように、研磨ヘッド（図示省略）に装着する。その後、研磨ヘッドと研磨定盤とを回転させた状態で、研磨パッド上に界面活性剤を含有したセリアスラリーからなる研磨用スラリー２１を供給し、研磨ヘッドを研磨定盤に向けて下降する。そして、ウエハ基板Ｗの被研磨面Ｗａと研磨パッドとの間に研磨用スラリー２１が介在した状態で、研磨ヘッドと研磨定盤とを回転させながら加圧することで、被研磨面Ｗａと研磨パッドとを相対的に摺擦し、被研磨面Ｗａを研磨する。

この際、被研磨面Ｗａの凸部１４ａ以外の領域は研磨用スラリー２１中の界面活性剤２１ｂにより保護された状態となるが、被研磨面Ｗａの凸部１４ａでは、研磨パッドによる圧力が高いため、研磨砥粒２１ａおよび凸部１４ａの表面に吸着している界面活性剤２１ｂが脱離し、集中研磨される。これにより、凸部１４ａの研磨速度が凸部１４ａ以外の領域よりも高くなり、その結果として、図６（ｂ）に示すように、凸部１４ａ（前記図６（ａ）参照）が除去され、被研磨面Ｗａの高平坦化を実現することができる。

その後は、図６（ｃ）に示すように、ＳｉＮ膜１２の表面が露出するまで、被研磨面Ｗａをさらに削り込む。

特開平１０−１８０６１６号公報 特開２００１−１５４６１号公報

しかし、上述した研磨方法では、図６（ｂ）を用いて説明した平坦化以降の研磨において、被研磨面Ｗａが界面活性剤２１ｂに保護されているため、研磨レートが低くなってしまい、被研磨面Ｗａを十分に削り込むことができないおそれがある。この点については、研磨時間を長時間化することによって、十分な削り込み量を確保することも考えられる。ところが、界面活性剤２１ｂを含有する研磨用スラリー２１を用いた場合には、研磨時間が長時間化すると、研磨終了付近では被研磨面Ｗａへの界面活性剤２１ｂによる保護作用が強まるため、被研磨面Ｗａと研磨パッドとの間に発生する摩擦力が高くなる。したがって、研磨終了付近では、凝集したスラリー等がディフェクトの要因となり、いわゆるスクラッチ等が生じてしまうおそれがある。さらに、研磨時間の長時間化は、半導体装置製造の効率低下を招く要因にもなる。

また、図６（ｂ）を用いて説明した工程において、研磨パッド上に純水を供給し、研磨パッド上に残留するスラリー成分により被研磨面を研磨する方法も行われているが、充分な研磨レートは得られていない。

さらに、ＣＭＰ法による研磨では、被研磨面または研磨パッドの状態等によっては、被研磨面上における研磨の面内分布が悪くなることも考えられる。具体的には、例えば同一被研磨面上でも、研磨箇所によっては研磨レートに差が生じてしまうことがある。このような面内分布の悪化は、研磨用スラリー中に界面活性剤を含有させてもその悪い面内分布を踏襲してしまい、その結果、所望の高平坦化が得られない要因となり得る。そして、平坦化不十分による凹凸段差のために、ＣＭＰ後の露光工程においてフォーカスが合わない、といったことを招くおそれがある。

このように、従来におけるＣＭＰでは、ＣＭＰ後における被研磨面の高平坦化を可能にしつつ、高い研磨レートを確保して十分な削り込み量をも得ることが、必ずしも実現容易ではない。つまり、従来におけるＣＭＰでは、次世代半導体製造プロセスに要求される高平坦化の実現が困難であったり、また半導体装置製造の歩留まり向上や高効率化等が困難である、といった問題点がある。

そこで、本発明は、被研磨面上での面内分布の悪化を回避して、研磨後における被研磨面の高平坦化を可能にしつつ、高い研磨レートを確保して十分な削り込み量を得ることが可能な研磨方法および研磨装置を提供することを目的としている。

上述したような目的を達成するために、本発明の研磨方法は、被研磨物の被研磨面に、界面活性剤を含有した研磨用スラリーを供給して、被研磨面を研磨する研磨方法において、研磨用スラリーの供給温度が異なる複数の研磨工程を有していることを特徴としている。

このような研磨方法によれば、各研磨工程で研磨用スラリーを異なる温度で供給することで、被研磨面の状態に応じて、界面活性剤による被研磨面の保護状態を変化させることが可能となる。このため、例えば被研磨面が凹凸を有する場合には、被研磨面が界面活性剤により保護される温度で、研磨用スラリーを供給することで、凸部以外の領域は界面活性剤により保護された状態となり、研磨パッドによる圧力がかかる凸部では、凸部を覆う界面活性剤が外れた状態となって集中研磨される。これにより、凸部が確実に除去されるため、被研磨面の高平坦化が可能となる。次いで、界面活性剤による被研磨面への保護作用が低下するように、凸部を除去した研磨工程よりも高い温度で研磨用スラリーを供給することで、被研磨面の研磨レートが速くなり、高平坦化された状態を維持したまま被研磨面をさらに削りこむことが可能となる。

また、本発明の研磨装置は、表面に研磨パッドが貼付された研磨定盤と、被研磨面を研磨パッドと対向させる状態で被研磨物を保持する研磨ヘッドと、研磨パッド上に研磨用スラリーを供給するスラリー供給管とを備えた研磨装置において、研磨用スラリーを加熱する加熱手段と、加熱手段または加熱された研磨用スラリーにより温度上昇した研磨パッドまたは研磨ヘッドを冷却する冷却手段を備えたことを特徴としている。

このような研磨装置によれば、研磨用スラリーを加熱する加熱手段が設けられていることから、研磨用スラリーを異なる温度で供給することが可能となる。これにより、研磨用スラリーに界面活性剤が含有されている場合には、研磨用スラリーの供給温度を変えることで、被研磨面の状態に応じて、界面活性剤による被研磨面の保護状態を変化させることが可能となる。

以上、説明したように、本発明の研磨方法および研磨装置によれば、研磨後における被研磨面の高平坦化を可能にしつつ、高い研磨レートを確保して十分な削り込み量をも得られるので、歩留まりの低下を回避して、効率のよう半導体装置の製造が実現可能となり、また次世代半導体プロセスに要求される高平坦化の実現に対応することも容易となる。

以下、本発明に係る研磨方法および研磨装置、具体的にはＣＭＰ法およびＣＭＰ装置について、図面に基づいて詳細に説明する。

（第１実施形態）
まず、本実施形態のＣＭＰ装置について説明する。図１（ａ）は、ＣＭＰ装置の概略構成を示す斜視図である。ここで説明する研磨装置は、上面に研磨パッド１が貼付された研磨定盤２と、その上方にて被研磨物であるウエハ基板を保持する研磨ヘッド３とを備えたものである。また、研磨定盤２の上方側には、研磨用スラリーを供給するためのスラリー供給管４が配置されている。上記研磨定盤２と、研磨ヘッド３とは水平方向に回転可能であり、研磨用パッド３は研磨定盤２に向けて下降するように構成されている。これにより、上記スラリー供給管４から研磨パッド１上に供給された研磨用スラリーを、研磨パッド１と研磨ヘッド３に装着した被研磨物との間に介在させて、研磨定盤２と研磨ヘッド３とを回転させた状態で加圧し、研磨パッド１と被研磨面とを相対的に摺擦することで、被研磨面が研磨される。

ここで、上記研磨ヘッド３は、図１（ｂ）に示すように、回転可能に構成された支持体５と、支持体５の周縁を囲う状態で、例えばポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂等の弾性部材からなるリテーナリング６とを備えている。このリテーナリング６は、研磨ヘッド３に装着されるウエハ基板Ｗの研磨時における飛び出しを防ぎ、かつ研磨パッド１と接してリバウンド効果を生じさせる。

そして、本発明の特徴的な構成として、この研磨ヘッド３には、加熱手段７と冷却手段８とが内蔵されている。すなわち、研磨ヘッド３のリテーナリングにより囲まれた内側では、支持体５側からウエハ基板Ｗの装着面側に向けて、加熱手段７、冷却手段８およびメンブレンサポート９がこの順に配置されている。

ここで、支持体５のウエハ基板Ｗの装着面側の表面に配置される加熱手段７は、図１（ｃ）に示すように、例えば幾つかの同心円状の溝を有した円形状の板状部材７ａと、この溝を埋め込む状態で配置された電熱ヒータからなる熱源７ｂとを備えている。これにより、図１（ａ）を用いて説明した研磨パッド３に装着された被研磨物と研磨パッド１との間に介在される研磨用スラリーを加熱することが可能となる。なお、熱源７ｂは、上記電熱ヒータの代わりに高温ガスが循環するような配管であっても構わない。

また、再び図１（ｂ）に示すように、冷却手段８は、加熱手段７の支持体５側とは反対側の表面と側面とを覆う状態で設けられている。この冷却手段８は、例えば同心円状に、冷却水および冷却ガスが循環するように構成されており、上記加熱手段７により加熱された研磨ヘッド３を例えば常温に戻すときに使用される。

そして、冷却手段９の加熱手段７とは反対側の面に配置されるメンブレンサポート９の表面が、被研磨物となるウエハ基板Ｗの装着面となる。

次に、以上のように構成されたＣＭＰ装置が行う処理動作例、すなわち本発明の第１実施形態におけるＣＭＰ法について、図２を用いて説明する。なお、ＣＭＰ装置の各構成については、図１を用いて説明する。

まず、図２（ａ）に示すように、被研磨物であるウエハ基板Ｗは、ＳＴＩ技術により、表面側にＳｉＮ膜１２が設けられた状態のシリコン基板１１に凹部１３が形成されており、この凹部１３を埋め込む状態でＳｉＮ膜１２上にＳｉＯ₂膜１４が形成されている。このため、ＳｉＯ₂膜１４の凹部１３上以外を覆う部分が凸状部分（凸部）１４ａとなり、ＳｉＯ₂膜１４の表面が凹凸を有する被研磨面Ｗａとなる。

ここでは、上記被研磨面Ｗａに対して、ＣＭＰ法により第１研磨工程と第２研磨工程とからなる２段階研磨を行うこととする。まず、上述したＣＭＰ装置の研磨ヘッド３の基板装着面に、被研磨面Ｗａを研磨パッド１と対向させた状態で、ウエハ基板Ｗを装着する。そして、研磨ヘッド３および研磨定盤２をそれぞれ回転させて、スラリー供給管４から研磨パッド１上に研磨用スラリー２１を供給する。

ここで、研磨用スラリー２１は、研磨砥粒２１ａとして例えば酸化セリウム（ＣｅＯ₂）を含有したセリアスラリーであり、添加剤として界面活性剤２１ｂが含有されている。この界面活性剤２１ｂとしては、例えばポリアクリル酸アンモニウム塩、またはポリカルボン酸アンモニウム塩からなる陰イオン系活性剤が用いられることとする。研磨用スラリー２１中に界面活性剤２１ｂが含有されることで、研磨砥粒２１ａの周囲は研磨砥粒２１ａとイオン結合された界面活性剤２１ｂで覆われている。

次いで、ウエハ基盤Ｗが装着された研磨ヘッド３を研磨定盤２に向けて下降させる。そして、ウエハ基板Ｗの被研磨面Ｗａと研磨パッド１との間に研磨スラリー２１が介在した状態で、研磨ヘッド３と研磨定盤２とを回転させながら加圧することで、被研磨面Ｗａと研磨パッド１とを相対的に摺擦し、被研磨面Ｗａを研磨する（第１研磨工程）。

ここで、研磨用スラリーの温度は、界面活性剤２１ｂにより被研磨面Ｗａが保護される温度であることが好ましく、具体的には２０℃以上４０℃以下であることとする。これにより、被研磨面Ｗａの凸部１４ａ以外の領域は研磨用スラリー２１中の界面活性剤２１ｂにより保護された状態となるが、被研磨面Ｗａの凸部１４ａでは、研磨パッドによる圧力が高いため、研磨砥粒２１ａおよび凸部１４ａの表面に吸着している界面活性剤２１ｂが脱離し、凸部１４ａが集中研磨される。これにより、凸部１４ａの研磨速度が凸部１４ａ以外の領域よりも高くなり、その結果として、図２（ｂ）に示すように、凸部１４ａ（前記図２（ａ）参照）が除去され、被研磨面Ｗａの高平坦化を実現することができる。

この第１研磨工程の研磨は、所望の平坦度が得られるまで行う。具体的には、例えば研磨定盤２のトルク変化から凸部１４ａが除去されたか否かを判断し得るので、そのトルク変化の検出結果に基づいて第１研磨工程終了の判定を行う。

次いで、図２（ｃ）に示すように、研磨ヘッド３に配設された加熱手段７により、研磨パッド１と被研磨面Ｗａとの間に介在される研磨用スラリー２１を加熱した状態で、第２研磨工程を行う。この第２研磨工程における研磨用スラリー２１の温度は、上記第１研磨工程より高く、第１研磨工程よりも界面活性剤２１ｂによる被研磨面Ｗａへの保護作用が低下する温度であり、ＣＭＰ装置の構成部分の劣化を促進しない温度であることが好ましい。具体的には、６０℃以上１００℃以下であることとする。この際、冷却手段８の配管に窒素ガス（Ｎ₂）およびアルゴンガス（Ａｒ）を流動させることで上記範囲内で温度を安定化させることが好ましい。なお、この第２研磨工程における研磨用スラリー２１の温度は、上記温度の範囲内でも高い方が、界面活性剤２１ｂによる被研磨面Ｗａへの保護作用をさらに低下させることができるため、好ましい。

これにより、界面活性剤２１ｂによる被研磨面Ｗａの保護作用が低下することから、図２（ｄ）に示すように、被研磨面Ｗａの研磨レートが促進され、高平坦化を維持した状態で、被研磨面Ｗａをさらに削り込むことができる。この第２研磨工程の研磨は、ＳｉＮ膜１２の表面が露出されるまで行う。具体的には、例えば研磨定盤２のトルク変化により、硬度の高いＳｉＮ膜１２の表面が露出されたか否かを判断し得るので、そのトルク変化の検出結果に基づいて第２研磨工程終了の判定を行う。なお、第２研磨工程終了の判定は、研磨定盤側から光を照射した場合の被研磨面Ｗａの光学的変化により行ってもよい。その後は、研磨ヘッド３内の冷却手段８の配管に冷却ガスを循環させることで研磨ヘッド３を常温に戻す。

このような研磨方法によれば、第１研磨工程では、界面活性剤２１ｂにより被研磨面Ｗａが保護されるため、研磨パッド１による圧力がかかる凸部１４ａのみが集中研磨されることから、凸部１４ａが除去され被研磨面Ｗａが平坦化される。次いで、第２研磨工程では、第１研磨工程よりも高い温度で研磨用スラリー２１が供給されるため、界面活性剤２１ｂによる被研磨面Ｗａの保護作用が低下し、研磨レートが高くなるとともに平坦化を維持した状態で被研磨面をさらに削りこむことができる。

したがって、高い研磨レートを確保して十分な削り込み量をも得られるだけでなく、研磨を長時間行うことで凝集したスラリーによるスクラッチやディッシングを防止することができるため、歩留まりの低下も回避できる。さらに、研磨用スラリー２１の供給温度を高くするだけでよく、１つの研磨定盤２上で２段階の研磨を行えることから、効率のよい半導体装置の製造が実現可能となる。

また、図３に、第２研磨工程での研磨用スラリー２１の温度を４０℃、６０℃、８０℃および１００℃としてそれぞれ研磨を行った場合および４０℃で純水を供給して研磨した場合の研磨レートを測定した結果を示す。なお、第１研磨工程は、研磨用スラリー２１の温度を４０℃として研磨を行った。

このグラフに示すように、研磨用スラリー２１の温度を第１研磨工程と同じ４０℃として第２研磨工程の研磨を行った場合には、研磨レートは２０ｎｍ／ｍｉｎを示した。また、４０℃で純水を供給して研磨した場合には、研磨レートは４０ｎｍ／ｍｉｎを示した。これは、純水を供給することで研磨用スラリー２１を供給した場合よりも界面活性剤２１ｂによる被研磨面Ｗａへの保護作用が若干低下したためと考えられる。

一方、本発明を適用し、第２研磨工程の研磨用スラリー２１の温度を第１研磨工程よりも高い６０℃、８０℃または１００℃にして、研磨した場合の研磨レートは、１２０ｎｍ／ｍｉｎ以上を示し、第２研磨工程の温度を上昇させることで、顕著な研磨レートの向上が認められることが確認された。また、研磨用スラリー２１の温度が高い程、高い研磨レートを示すことが確認された

（変形例１）
上記第１実施形態では、ＳＴＩ技術により被研磨面Ｗａに凹凸を有するウエハ基板Ｗを被研磨物として用いた例について説明したが、図４（ａ）に示すように、例えばシリコン基板３１上にゲート電極３２を覆う状態で絶縁膜３３が設けられた状態のウエハ基板Ｗ’を被研磨物として用いた場合にも、本発明は好適に適用される。この場合には、絶縁膜３３のゲート電極３２を覆う部分が凸部３３ａとなり、絶縁膜３３の表面が凹凸を有する被研磨面Ｗａ’となる。

このようなウエハ基板Ｗ’の被研磨面Ｗａ’の研磨を第１実施形態と同様に行うと、まず、第１研磨工程では、研磨用スラリー２１の温度を例えば２０℃以上４０℃以下とすることで、被研磨面Ｗａ’が界面活性剤２１ｂにより保護された状態となる。そして、ウエハ基板Ｗの被研磨面Ｗａ’と研磨パッド１との間に研磨スラリー２１が介在した状態で、研磨ヘッド３と研磨定盤２とを回転させながら加圧することで、被研磨面Ｗａ’と研磨パッド１とが相対的に摺擦され、被研磨面Ｗａ’を研磨する。これにより凸部３３ａが集中研磨により除去されて、図４（ｂ）に示すように、被研磨面Ｗａ’が平坦化される。この第１研磨工程の研磨は、所望の平坦度が得られるまで行う。具体的には、例えば研磨定盤２のトルク変化から凸部３３ａが除去されたか否かを判断し得るので、そのトルク変化の検出結果に基づいて第１研磨工程終了の判定を行う。

次いで、図４（ｃ）に示すように、研磨ヘッド３に配設された加熱手段７により、研磨パッド１と被研磨面Ｗａ’との間に介在される研磨用スラリー２１を例えば６０℃以上１００℃以下加熱した状態で、第２研磨工程を行う。これにより、界面活性剤２１ｂによる被研磨面Ｗａ’の保護作用が低下することから、図４（ｄ）に示すように、被研磨面Ｗａ’の研磨レートが促進され、平坦化された状態で、被研磨面Ｗａ’をさらに削り込むことができる。そして、予め設定した研磨時間で研磨を終了する。この第２研磨工程は研磨レートが安定しており、所望の削り量となる研磨時間を研磨レートから算出することが可能である。

このようなウエハ基板Ｗ’の被研磨面Ｗａ’の研磨であっても第１実施形態と同様に行うことができる。この場合には、被研磨面Ｗａ’が高平坦化されることで、その後、上記絶縁膜３３に接続孔等を形成する場合のリソグラフィーのフォーカスマージンを向上させることができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。ただし、ここでは、上述した第１実施形態の場合との相違点を説明し、同様の内容についてはその説明を省略する。図５は、本発明の第２実施形態におけるＣＭＰ装置の要部構成例を示す図である。

ここで説明するＣＭＰ装置は、図５（ａ）に示すように、２本のスラリー供給管４ａ、４ｂと、純水供給管４ｃとを備えている。ここで、スラリー供給管４ａは、第１研磨工程の際に研磨用スラリーを供給するノズルであり、２０℃以上４０℃以下の範囲で研磨用スラリーを供給可能である。

また、スラリー供給管４ｂは、図５（ｂ）に示すように、例えばステンレス（ＳＵＳ）製の配管４１とこの配管４１の周囲を覆う状態で設けられた断熱ラバー４２とで構成されている。そして、配管４１は、ここでの図示を省略した電圧器に接続されており、配管４１に電圧をかけることで、スラリー供給管４ｂから供給される研磨用スラリーを加熱するように構成されている。なお、ここでは、配管４１に電圧をかけることで研磨用スラリーが加熱される例について説明するが、配管４１ｂの周りに電熱ヒータが配設されていてもよい。

さらに、純水供給管４ｃは、研磨パッド１上に純水を供給することで、加熱した研磨用スラリーを用いた後の研磨パッド１の表面を室温程度に戻す冷却手段としての機能を有している。なお、ここでの図示は省略するが、純水供給管４ｃを研磨パッド１上に冷却水を供給するように構成することで、研磨パッド１の表面を効率よく冷却することができるため、好ましい。

また、ここでの図示は省略したが、研磨定盤２内には、冷却チラーが配設されており、加熱した研磨用スラリーにより温度上昇した研磨パッド１を冷却するように構成されている。ここで、この研磨定盤２内の冷却手段により、研磨パッド１を効率よく冷却することが出来れば、上記純水供給管４ｃは必ずしも配置しなくてもよい。

次に、以上のように構成されたＣＭＰ装置による処理動作例、すなわち、本発明の第２実施形態におけるＣＭＰ方法について、再び図２を用いて説明する。なお、ＣＭＰ装置については図５（ａ）を用いて説明する。

本実施形態においても、第１研磨工程と第２研磨工程とからなる２段階研磨でウエハ基板Ｗを研磨することとし、第１研磨工程については、図２（ａ）、（ｂ）を用いて説明した第１実施形態と同様に、スラリー供給管４ａから研磨用スラリー２１を供給して研磨を行うことで、凸部１４ａを除去し、被研磨面Ｗａを平坦化する。

次に、図２（ｃ）に示すように、スラリー供給管４ｂの配管４１に電圧をかけて、研磨用スラリー２１を加熱した状態で研磨パッド１上に供給し、第２研磨工程を行う。この第２研磨工程における研磨用スラリー２１の温度は、第１実施形態と同様に、６０℃以上１００℃以下であることとする。これにより、界面活性剤２１ｂによる被研磨面Ｗａの保護作用が低下することから、図２（ｄ）に示すように、被研磨面Ｗａの研磨レートが促進され、高平坦化を維持した状態で、ＳｉＮ膜１２の表面が露出されるまで、被研磨面Ｗａをさらに削り込むことが可能となる。

その後、純水供給管４ｃから例えば室温程度の純水を研磨パッド１上に供給するとともに、研磨定盤２に配設された冷却チラーにより温度上昇した研磨パッド１を室温程度まで戻す。

このような研磨装置および研磨方法であっても、第２研磨工程で、第１研磨工程よりも高い温度で研磨用スラリー２１を供給することで、界面活性剤２１ｂによる被研磨面Ｗａの保護作用を低下させるため、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

なお、上述した第１実施形態および第２実施形態で説明した研磨方法では、被研磨物であるウエハ基板Ｗの被研磨面Ｗａが凹凸を有しており、凸部を除去した後、被研磨面Ｗａをさらに削り込むの例について説明したが、研磨用スラリーの供給温度は被処理面の状態により適宜変更することが可能である。例えば、被研磨面または研磨パッドの状態等によっては、被研磨面上における研磨の面内分布が悪くなり、界面活性剤を含有した研磨用スラリーを用いても、面内分布が向上しない場合もあるが、この場合には、研磨用スラリーを加熱して被研磨面の研磨レートを上げ、さらに削り込むことで面内分布の悪化を防止することができる。

また、第１実施形態および第２実施形態で説明した研磨方法では、第１研磨工程と第２研磨工程とからなる２段階研磨を行う例について説明したが、２段階以上であっても構わない。さらに、第１研磨工程よりも第２研磨工程の方が高い温度で研磨用スラリーを供給する例について説明したが、被研磨面Ｗａの状態によっては、先に高い温度で研磨用スラリーを供給した後、その温度よりも低い温度で研磨用スラリーを供給して研磨を行ってもよい。

本発明の研磨装置に係る第１実施形態を説明するための斜視図（ａ）および要部拡大断面図（ｂ）ならびに要部拡大平面図（ｃ）である。 本発明の研磨方法に係る第１実施形態を説明するための工程断面図である。 本発明の研磨方法による第２研磨工程の研磨用スラリーの温度と研磨レートとの関係を示すグラフである。 本発明の研磨方法に係る第１実施形態の変形例を説明するための工程断面図である。 本発明の研磨装置に係る第２実施形態を説明するための斜視図（ａ）および要部拡大断面図（ｂ）である。 従来の研磨方法を説明するための工程断面図である。

符号の説明

１…研磨パッド、２…研磨定盤、３…研磨ヘッド、４…スラリー供給管、７…加熱手段、８…冷却手段、２１…研磨用スラリー、２１ｂ…界面活性剤、Ｗ，Ｗ’…ウエハ基板、Ｗａ，Ｗａ’…被研磨面

Claims (8)

1. 被研磨物の被研磨面に、界面活性剤を含有した研磨用スラリーを供給して、前記被研磨面を研磨する研磨方法において、
   前記研磨用スラリーの供給温度が異なる複数の研磨工程を有している
   ことを特徴とする研磨方法。
2. 請求項１記載の研磨方法において、
   前記研磨用スラリーは、セリアスラリーである
   ことを特徴とする研磨方法。
3. 請求項１記載の研磨方法において、
   前記複数の研磨工程は、
   前記被研磨面が前記界面活性剤により保護される温度で前記研磨用スラリーを供給し、前記被研磨面の研磨を行う第１研磨工程と、
   前記界面活性剤による前記被研磨面の保護作用が低下するように、前記第１研磨工程よりも高い温度で前記研磨用スラリーを供給し、前記被研磨面の研磨を行う第２研磨工程とを有する
   ことを特徴とする研磨方法。
4. 請求項３記載の研磨方法において、
   前記被研磨面は凹凸を有しており、
   前記第１研磨工程では、前記被研磨面に前記研磨用スラリーを供給して研磨を行うことで、前記凹凸を構成する凸部を除去し、前記被研磨面を平坦化するとともに、
   前記第２研磨工程では、平坦化後の前記被研磨面に前記研磨用スラリーを供給し、平坦な状態を維持したまま前記被研磨面を削り込む
   ことを特徴とする研磨方法。
5. 請求項３記載の研磨方法において、
   前記第１研磨工程では、２０℃以上４０℃以下で前記研磨用スラリーを供給するとともに、
   前記第２研磨工程では、６０℃以上１００℃以下で前記研磨用スラリーを供給する
   ことを特徴とする研磨方法。
6. 表面に研磨パッドが貼付された研磨定盤と、
   前記被研磨面を前記研磨パッドと対向させる状態で被研磨物を保持する研磨ヘッドと、
   前記研磨パッド上に研磨用スラリーを供給するスラリー供給管とを備えた研磨装置において、
   前記研磨用スラリーを加熱する加熱手段と、
   前記加熱手段または加熱された前記研磨用スラリーにより温度上昇した前記研磨パッドまたは前記研磨ヘッドを冷却する冷却手段とを備えた
   ことを特徴とする研磨装置。
7. 請求項６記載の研磨装置において、
   前記加熱手段および前記冷却手段は、前記研磨ヘッドに内蔵されている
   ことを特徴とする研磨装置。
8. 請求項６記載の研磨装置において、
   前記スラリー供給管を複数有しており、
   前記加熱手段は、複数の前記スラリー供給管のうちの１つに設けられるとともに、
   前記冷却手段は、前記研磨定盤に内蔵されている
   ことを特徴とする研磨装置。
   

Images