ＣＭＰ方法及び半導体装置の製造方法
【課題】酸化珪素砥粒を含む研磨剤により酸化珪素膜の平坦化を行う場合に、酸化珪素膜と研磨停止膜としての窒化珪素膜との研磨選択比を確保する。
【解決手段】実施形態に係わるＣＭＰ方法は、酸化珪素砥粒を含む研磨剤を用い、かつ、研磨停止膜として窒化珪素膜を用いて、被研磨膜としての酸化珪素膜の平坦化を行う場合において、研磨剤に、50000以上、5000000以下の重量平均分子量を持つ第１の水溶性高分子と、1000以上、10000以下の重量平均分子量を持つ第２の水溶性高分子とを含ませた状態で、酸化珪素膜の研磨を行う。
【解決手段】実施形態に係わるＣＭＰ方法は、酸化珪素砥粒を含む研磨剤を用い、かつ、研磨停止膜として窒化珪素膜を用いて、被研磨膜としての酸化珪素膜の平坦化を行う場合において、研磨剤に、50000以上、5000000以下の重量平均分子量を持つ第１の水溶性高分子と、1000以上、10000以下の重量平均分子量を持つ第２の水溶性高分子とを含ませた状態で、酸化珪素膜の研磨を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
実施形態は、ＣＭＰ方法及び半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
化学機械研磨(Chemical Mechanical Polishing:ＣＭＰ)による酸化珪素膜（被研磨膜）の平坦化において、被研磨膜の表面上に研磨傷が入りやすいという問題を解消するため、研磨剤中の砥粒として、酸化セリウム砥粒に代えて酸化珪素砥粒を用いる技術がある。
【０００３】
この技術では、さらに研磨剤中に水溶性高分子を導入することにより、酸化珪素砥粒を用いることによる酸化珪素膜の研磨速度の低下を防ぐことができる。
【０００４】
しかし、以上の技術を用いた場合、被研磨膜としての酸化珪素膜と研磨停止膜としての窒化珪素膜との研磨選択比を確保することは難しい。
【０００５】
例えば、研磨剤中にポリカルボン酸塩を導入することにより、酸化珪素膜と窒化珪素膜との研磨選択比を大きくする技術が知られているが、この技術は、酸化セリウム砥粒を用いる場合に有効であり、酸化珪素砥粒を用いる場合には十分な効果を発揮することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−２８０７５号公報
【特許文献２】特許第３２７８５３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
実施形態は、酸化珪素砥粒を含む研磨剤により酸化珪素膜の平坦化を行う場合に、酸化珪素膜の研磨速度の向上及び研磨傷の低減と共に、酸化珪素膜と研磨停止膜としての窒化珪素膜との研磨選択比の確保を図る技術を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態に係わるＣＭＰ方法は、酸化珪素砥粒を含む研磨剤を用い、かつ、研磨停止膜として窒化珪素膜を用いて、被研磨膜としての酸化珪素膜の平坦化を行う場合において、前記研磨剤に、50000以上、5000000以下の重量平均分子量を持つ第１の水溶性高分子と、1000以上、10000以下の重量平均分子量を持つ第２の水溶性高分子とを含ませた状態で、前記酸化珪素膜の研磨を行う。
【０００９】
実施形態に係わる半導体装置の製造方法は、半導体基板上に研磨停止膜としての窒化珪素膜を形成する工程と、前記窒化珪素膜及び前記半導体基板に溝を形成する工程と、前記窒化珪素膜上に前記溝を埋め込む酸化珪素膜を形成する工程と、酸化珪素砥粒、50000以上、5000000以下の重量平均分子量を持つ第１の水溶性高分子、及び、1000以上、10000以下の重量平均分子量を持つ第２の水溶性高分子を含む研磨剤を用いて、前記窒化珪素膜が露出するまで、ＣＭＰにより前記酸化珪素膜を研磨する工程とを備える。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】ＣＭＰ装置を示す図。
【図２】ＣＭＰ装置を示す図。
【図３】被研磨物を示す図。
【図４】トルク電流値の変化を示す図。
【図５】第１の実施例を示すフローチャート。
【図６】ＣＭＰ方法を示す図。
【図７】ＣＭＰ方法を示す図。
【図８】ＣＭＰ方法を示す図。
【図９】研磨選択比の向上を示す図。
【図１０】研磨傷数の低減を示す図。
【図１１】第２の実施例を示すフローチャート。
【図１２】ＣＭＰ方法を示す図。
【図１３】ＣＭＰ方法を示す図。
【図１４】ＣＭＰ方法を示す図。
【図１５】平坦性の向上を示す図。
【図１６】平坦性の向上を示す図。
【図１７】半導体装置の製造方法を示す図。
【図１８】半導体装置の製造方法を示す図。
【図１９】半導体装置の製造方法を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら実施形態を説明する。
【００１２】
実施形態のＣＭＰ方法は、酸化珪素砥粒を含む研磨剤を用い、かつ、研磨停止膜として窒化珪素膜を用いて、酸化珪素膜（被研磨膜）の平坦化を行うプロセスに適用される。例えば、半導体装置の製造方法においては、半導体基板の溝内に酸化珪素膜を埋め込むプロセスが知られているが、このようなプロセスに実施形態のＣＭＰ方法が使用される。
【００１３】
この場合、実施形態では、ＣＭＰの研磨剤中に、さらに、異なる分子量を持つ第１及び第２の水溶性高分子を含有させる。
【００１４】
第１の水溶性高分子は、50000以上、5000000以下の重量平均分子量を持ち、第２の水溶性高分子は、1000以上、10000以下の重量平均分子量を持つ。第１及び第２の水溶性高分子は、例えば、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリスルホン酸及びそれらの塩のグループから選択される。
【００１５】
以上の構成によれば、酸化珪素砥粒により、酸化珪素膜（被研磨膜）の表面上の研磨傷を低減できる。また、第１の水溶性高分子を研磨剤に含めることにより、酸化珪素膜の研磨速度を向上できる。さらに、第２の水溶性高分子を研磨剤に含めることにより、酸化珪素膜と研磨停止膜としての窒化珪素膜との研磨選択比を確保できる。
【００１６】
［ＣＭＰ装置］
まず、実施形態のＣＭＰ方法を実施するためのＣＭＰ装置を説明する。
【００１７】
図１及び図２は、ＣＭＰ装置を示している。
図１は、ＣＭＰ装置の斜視図であり、図２は、図１のＣＭＰ装置の側面図である。
【００１８】
台座部（例えば、回転台）１１は、例えば、回転駆動（右回り／左回り）される。研磨パッド１２は、台座部１１上に搭載される。
【００１９】
保持部１３は、被研磨物（例えば、半導体ウェハー）１４を保持し、かつ、被研磨物１４を保持した状態で被研磨物１４を研磨パッド１２の表面部に接触させる。保持部１３は、例えば、回転駆動（右回り／左回り）される。
【００２０】
台座部１１及び保持部１３は、被研磨物１４の研磨量のむらをなくす観点から共に回転駆動されているのが望ましい。両者が回転駆動されるとき、保持部１３の回転方向と台座部１１の回転方向とは同じであるのが望ましい。
【００２１】
ここで、被研磨物１４の研磨圧力は、例えば、100 hPa (hectopascal)以上、500 hPa以下であるのが望ましい。また、台座部１１及び保持部１３の回転速度は、例えば、30 rpm (revolutions par minute)以上、120 rpm以下であるのが望ましい。
【００２２】
被研磨物１４は、例えば、図３に示すように、半導体ウェハー（半導体装置）である。ここでは、半導体基板１４ａと、半導体基板１４ａ上の研磨停止膜としての窒化珪素膜１４ｂと、半導体基板１４ａの溝内に埋め込まれた被研磨膜としての酸化珪素膜１４ｃとを備える半導体装置を、被研磨物１４の例として示す。
【００２３】
供給部１５は、台座部１１の上方、例えば、台座部１１が円柱形のとき、円の中央部の上方に配置され、研磨パッド１２の表面部にスラリーを供給する。スラリーは、例えば、研磨剤としての薬液、水などを含む。
【００２４】
表面調整部１６は、被研磨物１４の研磨により、磨耗した、又は、研磨剤中に含まれる酸化珪素砥粒により目詰まりした研磨パッド１２の表面部を、被研磨物１４の研磨前の初期状態に戻す機能を有する。表面調整部１６は、例えば、研磨パッド１２の表面部を一定量だけ切削することにより、研磨パッド１２の表面部を初期状態に戻す。
【００２５】
尚、表面調整部１６は、１回のＣＭＰ工程が終了する度に、研磨パッド１２の表面部を初期状態に戻してもよいし、複数回のＣＭＰ工程を実行した後に、研磨パッド１２の表面部を初期状態に戻してもよい。
【００２６】
温度設定部１７は、研磨パッド１２の表面部に配置され、研磨パッド１２の表面部の温度、即ち、被研磨物１４の研磨面の温度を設定する。温度設定部１７は、例えば、研磨パッド１２の表面部に接触する熱交換体（接触機構）や、研磨パッド１２の表面部に不活性気体（熱交換気体）を供給する非接触機構などを備える。
【００２７】
温度設定部１７が熱交換体から構成される場合、制御可能な研磨パッドの表面部の温度範囲を広く確保できる。また、温度設定部１７が非接触機構により構成される場合、研磨パッド１２に傷やむらが発生することがないため、結果として、被研磨物１４の研磨傷を低減できる。
【００２８】
また、温度設定部１７は、温度センサを有していてもよい。また、温度センサを温度設定部１７以外の部分に設け、温度設定部１７は、温度センサを有していなくてもよい。
【００２９】
さらに、温度設定部１７に代えて、台座部１１又は保持部１３の温度を制御することにより、研磨パッド１２の表面部の温度又は被研磨物１４の研磨面の温度を間接的に制御する手段を設けてもよい。
【００３０】
制御部１８は、台座部１１、保持部１３、供給部１５、表面調整部１６及び温度設定部１７の動作を制御する。制御部１８は、トルク電流モニター部１９を有する。
【００３１】
トルク電流モニター部１９は、台座部１１又は保持部１３を回転駆動するトルク電流値をモニターする。即ち、台座部１１及び保持部１３がそれぞれ一定回転で駆動されるとき、そのトルク電流値をモニターすることにより、研磨停止膜としての窒化珪素膜が露出した時点（研磨の終了時点）を判断することができる。
【００３２】
なぜなら、例えば、被研磨物１４が図３に示す半導体装置のとき、酸化珪素膜１４ｃの凹凸が存在する状態では、研磨パッド１２と酸化珪素膜１４ｃとの接触抵抗が小さく、酸化珪素膜１４ｃの凹凸が無くなった状態では、研磨パッド１２と酸化珪素膜１４ｃとの接触抵抗が大きく、さらに、研磨パッド１２及び酸化珪素膜１４ｃの接触抵抗と、研磨パッド１２及び窒化珪素膜１４ｂの接触抵抗とが異なるからである。
【００３３】
具体的には、図４に示すように、酸化珪素膜１４ｃの凹凸が小さくなるに従い、研磨パッド１２と酸化珪素膜１４ｃとの接触抵抗が次第に大きくなるため、トルク電流値も次第に大きくなる。そして、トルク電流値は、酸化珪素膜１４ｃの凹凸が無くなった後に、一定になる。
【００３４】
また、この後、窒化珪素膜１４ｂが露出すると、研磨パッド１２と窒化珪素膜１４ｂとの接触抵抗が、研磨パッド１２と酸化珪素膜１４ｃとの接触抵抗よりも大きいため、トルク電流値は、少し大きくなる。
【００３５】
尚、このトルク挙動は、一例であって、スラリーや研磨パッドなどの組み合わせによっては、上述とは異なるトルク挙動を示す場合もある。
【００３６】
このように、トルク電流値の変化点Ｐ１（時刻ｔ１），Ｐ２（時刻ｔ２）を検出することにより、研磨の終了時点を判断することが可能である。
【００３７】
但し、トルク電流モニター部１９を設けることなく、研磨の終了時点を判断することも可能である。例えば、経験則に従い、ＣＭＰ工程における研磨時間をモニターすることにより、研磨の終了時点を判断してもよい。
【００３８】
［ＣＭＰ方法］
図１及び図２のＣＭＰ装置を用いたＣＭＰ方法を説明する。
【００３９】
図５は、ＣＭＰ方法の第１の実施例を示している。
【００４０】
このフローチャートは、図１の制御部１８により実行される。
【００４１】
まず、保持部１３に被研磨物１４をセッティングする（ステップＳＴ１）。
このセッティングは、被研磨物１４を保持部１３に保持する動作と、保持部１３を台座部１１上の所定位置に移動させる動作を含む。
【００４２】
ここで、被研磨物１４は、酸化珪素膜を被研磨膜とし、かつ、窒化珪素膜を研磨停止膜とする。例えば、被研磨物１４は、図３に示す半導体装置である。
【００４３】
次に、台座部１１の回転を開始する（ステップＳＴ２）。
台座部１１の回転と共に保持部１３を回転させてもよい。但し、保持部１３の回転時期は、台座部１１の回転時期と同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００４４】
次に、台座部１１上の研磨パッド１２上にスラリーを供給する（ステップＳＴ３）。
スラリーは、遠心力により研磨パッド１２上の全体にまんべんなく塗布される。
【００４５】
ここで、スラリーは、酸化珪素砥粒を含む研磨剤を含む。また、研磨剤は、50000以上、5000000以下の重量平均分子量を持つ第１の水溶性高分子と、1000以上、10000以下の重量平均分子量を持つ第２の水溶性高分子とを含む。
【００４６】
第１及び第２の水溶性高分子は、例えば、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリスルホン酸及びそれらの塩のグループから選択される。
【００４７】
ここで、本例のスラリーの供給方法は特に制限されない。
【００４８】
例えば、酸化珪素砥粒と第１及び第２の水溶性高分子とを含む溶液を、一度に供給してもよいし、酸化珪素砥粒を含む溶液の供給と、第１及び第２の水溶性高分子とを含む溶液の供給とを、別々に行ってもよい。
【００４９】
尚、第１及び第２の水溶性高分子の分子量は、重合度により制御可能である。分子量が上述の範囲内にあれば、第１の水溶性高分子の種類と第２の水溶性高分子の種類とは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００５０】
ステップＳＴ１〜ＳＴ３を終えた状態を図６に示す。
【００５１】
次に、保持部１３に保持された被研磨物１４を研磨パッド１２に接触させ、被研磨物１４の研磨、即ち、酸化珪素膜の研磨を開始する（ステップＳＴ４）。
研磨の開始は、例えば、保持部１３を下降させることにより行うことができる。
【００５２】
ステップＳＴ４の状態を図７に示す。
【００５３】
次に、研磨停止膜としての窒化珪素膜が露出した時点で研磨を終了する（ステップＳＴ５）。
研磨の終了は、例えば、保持部１３を上昇させることにより行うことができる。
【００５４】
尚、窒化珪素膜が露出した時点については、既に説明したように、台座部１１又は保持部１３のトルク電流値をモニターすることにより判断してもよいし、経験則に従い、研磨時間をモニターすることにより判断してもよい。
【００５５】
ステップＳＴ５の状態を図８に示す。
【００５６】
最後に、台座部１１の回転を停止させる（ステップＳＴ６）。
【００５７】
以上のＣＭＰ方法によれば、酸化珪素砥粒により、酸化珪素膜（被研磨膜）の表面上の研磨傷を低減できる。また、第１の水溶性高分子を研磨剤に含めることにより、酸化珪素膜の研磨速度を向上できる。さらに、第２の水溶性高分子を研磨剤に含めることにより、酸化珪素膜と研磨停止膜としての窒化珪素膜との研磨選択比を確保できる。
【００５８】
図９は、第１の実施例による研磨選択比の向上の効果を示している。
【００５９】
研磨選択比は、酸化珪素膜の研磨レートを窒化珪素膜の研磨レートで割った値で定義する。また、比較例は、上述のＣＭＰ方法の実施例で用いた研磨剤から第２の水溶性高分子を除いた場合の結果である。
【００６０】
同図から明らかなように、実施例による研磨選択比は、約11.5であるのに対し、比較例による研磨選択比は、約2.5である。即ち、実施例によれば、比較例に比べて、約4.5倍以上の研磨選択比を確保できる。
【００６１】
この効果は、第２の水溶性高分子により、研磨停止膜としての窒化珪素膜の表面が保護され、酸化珪素砥粒が窒化珪素膜の表面に接触する確率が減少するためと考えられる。
【００６２】
図１０は、第１の実施例による研磨傷の低減の効果を示している。
【００６３】
研磨傷数は、実施例を1としたときの比較例の値で比較する。比較例は、上述のＣＭＰ方法の実施例で用いた研磨剤中の酸化珪素砥粒に代えて酸化セリウム砥粒を用いた場合の結果である。
【００６４】
同図から明らかなように、実施例による研磨傷数を1とすると、比較例による研磨傷数は約13である。即ち、実施例によれば、比較例に比べて、被研磨膜である酸化珪素膜の表面に形成される研磨傷数を大幅に減らすことができる。
【００６５】
図１１は、ＣＭＰ方法の第２の実施例を示している。
【００６６】
本例は、上述の第１の実施例の変形例である。従って、第１の実施例と同じステップについては、その詳細な説明を省略する。
【００６７】
このフローチャートは、図１の制御部１８により実行される。
【００６８】
まず、保持部１３に被研磨物１４をセッティングする（ステップＳＴ１）。
被研磨物１４は、第１の実施例と同様に、酸化珪素膜を被研磨膜とし、かつ、窒化珪素膜を研磨停止膜とする。例えば、被研磨物１４は、図３に示す半導体装置である。
【００６９】
次に、温度設定を行う（ステップＳＴ２）。
このステップは、本例で新たに加わったステップである。
【００７０】
温度設定は、被研磨膜の研磨面の平坦性を向上させることを目的とする。具体的には、研磨パッド１２の表面部の温度又は被研磨物１４の研磨面の温度を40℃以下に設定する。
【００７１】
次に、台座部１１の回転を開始し、台座部１１上の研磨パッド１２上にスラリーを供給する（ステップＳＴ３〜ＳＴ４）。
【００７２】
スラリーは、第１の実施例と同様に、酸化珪素砥粒を含む研磨剤を含む。また、研磨剤は、50000以上、5000000以下の重量平均分子量を持つ第１の水溶性高分子と、1000以上、10000以下の重量平均分子量を持つ第２の水溶性高分子とを含む。
【００７３】
第１及び第２の水溶性高分子は、例えば、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリスルホン酸及びそれらの塩のグループから選択される。
【００７４】
ステップＳＴ１〜ＳＴ４を終えた状態を図１２に示す。
【００７５】
尚、温度設定は、後述する研磨開始（ステップＳＴ５）の直前までに、研磨パッド１２の表面部の温度又は被研磨物１４の研磨面の温度を40℃以下に設定すればよい。即ち、温度設定は、ステップＳＴ１とステップＳＴ２との間に完了することが条件とはならない。
【００７６】
また、研磨を開始した後においても、研磨が終了するまで、研磨パッド１２の表面部の温度又は被研磨物１４の研磨面の温度が40℃以下の範囲内にあるように管理することは、被研磨膜の研磨面の平坦性を向上させるために望ましいことである。
【００７７】
次に、保持部１３に保持された被研磨物１４を研磨パッド１２に接触させ、被研磨物１４の研磨、即ち、酸化珪素膜の研磨を開始する（ステップＳＴ５）。
研磨の開始は、例えば、保持部１３を下降させることにより行うことができる。
【００７８】
ステップＳＴ５の状態を図１３に示す。
【００７９】
次に、研磨停止膜としての窒化珪素膜が露出した時点で研磨を終了する（ステップＳＴ６）。
研磨の終了は、例えば、保持部１３を上昇させることにより行うことができる。
ステップＳＴ６の状態を図１４に示す。
【００８０】
最後に、台座部１１の回転を停止させる（ステップＳＴ７）。
【００８１】
以上のＣＭＰ方法によれば、酸化珪素砥粒により、酸化珪素膜（被研磨膜）の表面上の研磨傷を低減できる。また、第１の水溶性高分子を研磨剤に含めることにより、酸化珪素膜の研磨速度を向上できる。さらに、第２の水溶性高分子を研磨剤に含めることにより、酸化珪素膜と研磨停止膜としての窒化珪素膜との研磨選択比を確保できる。
【００８２】
また、研磨中（ステップＳＴ５〜ＳＴ６）における研磨パッド１２の表面部の温度又は被研磨物１４の研磨面の温度を40℃以下に維持することにより、被研磨膜の研磨面の平坦性を向上させることができる。
【００８３】
図１５及び図１６は、第２の実施例による平坦性の向上の効果を示している。
平坦性は、被研磨膜の研磨面の最も低い点と最も高い点との差のことである。即ち、平坦性は、その値が零に近づくほど向上することを意味する。
【００８４】
本例では、凹部線幅5μm、温度45℃のときの平坦性を１として規格化している。
【００８５】
まず、図１５によれば、研磨パッド１２の表面部の温度又は被研磨物１４の研磨面の温度が35℃のときの被研磨膜の平坦性は、研磨面の温度が45℃のときの平坦性よりも向上することが分かる。尚、同図において、横軸の凹部線幅は、例えば、図３の半導体基板１４ａの溝の幅のことである。
【００８６】
次に、図１６によれば、被研磨膜の平坦性は、研磨パッド１２の表面部の温度又は被研磨物１４の研磨面の温度が40℃を境に顕著に変化することが分かる。尚、同図は、凹部線幅を5μmに固定したときの結果であるが、その他の凹部線幅（測定データ＝0.16μm、0.2μm、0.3μm、1μm、2μm、10μm、35μm、70μm）でも同様の結果が得られる。
【００８７】
［半導体装置の製造方法］
図１７乃至図１９は、半導体装置の製造方法を示している。
【００８８】
上述のＣＭＰ方法を半導体装置の製造方法における溝の埋め込み工程に適用すれば、平坦性の向上により、半導体装置の特性や製造歩留りなどの向上を実現できる。
【００８９】
以下、具体的に説明する。
【００９０】
まず、図１７に示すように、半導体基板１４ａ上に研磨停止膜としての窒化珪素膜１４ｂを形成する。また、例えば、ＰＥＰ (photo engraving process)により、窒化珪素膜１４ｂ上にレジストパターンを形成する。そして、このレジストパターンをマスクに、例えば、ＲＩＥ (reactive ion etching)により、窒化珪素膜１４ｂ及び半導体基板１４ａに溝（凹部）を形成する。この後、レジストパターンを除去する。
【００９１】
また、例えば、ＣＶＤ (chemical vapor deposition)により、窒化珪素膜１４ｂ上に溝を埋め込む酸化珪素膜１４ｃを形成する。
【００９２】
次に、図１８及び図１９に示すように、ＣＭＰにより、酸化珪素膜１４ｃを研磨し、酸化珪素膜１４ｃを、半導体基板１４ａの溝内のみに残存させる。酸化珪素膜１４ｃは、研磨停止膜としての窒化珪素膜１４ｂが露出するまで、ＣＭＰにより研磨される。
【００９３】
ＣＭＰで用いる研磨剤は、上述したように、酸化珪素砥粒、50000以上、5000000以下の重量平均分子量を持つ第１の水溶性高分子、及び、1000以上、10000以下の重量平均分子量を持つ第２の水溶性高分子を含む。
【００９４】
以上の工程により、本例に係わる半導体装置が完成する。
【００９５】
尚、半導体基板１４ａの溝に残存した酸化珪素膜１４ｃは、例えば、素子分離のための絶縁層（STI: shallow trench isolation）として使用される。
【００９６】
実施形態によれば、酸化珪素砥粒を含む研磨剤により酸化珪素膜の平坦化を行う場合に、酸化珪素膜の研磨速度の向上及び研磨傷の低減と共に、酸化珪素膜と研磨停止膜としての窒化珪素膜との研磨選択比の確保を図ることができる。
【００９７】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００９８】
１１： 台座部、 １２： 研磨パッド、 １３： 保持部、 １４： 被研磨物、 １４ａ： 半導体基板、 １４ｂ： 窒化珪素膜（研磨停止膜）、 １４ｃ： 酸化珪素膜（被研磨膜）、 １５： 供給部、 １６： 表面調整部、 １７： 温度設定部、 １８： 制御部、 １９： トルク電流モニター部。
【技術分野】
【０００１】
実施形態は、ＣＭＰ方法及び半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
化学機械研磨(Chemical Mechanical Polishing:ＣＭＰ)による酸化珪素膜（被研磨膜）の平坦化において、被研磨膜の表面上に研磨傷が入りやすいという問題を解消するため、研磨剤中の砥粒として、酸化セリウム砥粒に代えて酸化珪素砥粒を用いる技術がある。
【０００３】
この技術では、さらに研磨剤中に水溶性高分子を導入することにより、酸化珪素砥粒を用いることによる酸化珪素膜の研磨速度の低下を防ぐことができる。
【０００４】
しかし、以上の技術を用いた場合、被研磨膜としての酸化珪素膜と研磨停止膜としての窒化珪素膜との研磨選択比を確保することは難しい。
【０００５】
例えば、研磨剤中にポリカルボン酸塩を導入することにより、酸化珪素膜と窒化珪素膜との研磨選択比を大きくする技術が知られているが、この技術は、酸化セリウム砥粒を用いる場合に有効であり、酸化珪素砥粒を用いる場合には十分な効果を発揮することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−２８０７５号公報
【特許文献２】特許第３２７８５３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
実施形態は、酸化珪素砥粒を含む研磨剤により酸化珪素膜の平坦化を行う場合に、酸化珪素膜の研磨速度の向上及び研磨傷の低減と共に、酸化珪素膜と研磨停止膜としての窒化珪素膜との研磨選択比の確保を図る技術を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態に係わるＣＭＰ方法は、酸化珪素砥粒を含む研磨剤を用い、かつ、研磨停止膜として窒化珪素膜を用いて、被研磨膜としての酸化珪素膜の平坦化を行う場合において、前記研磨剤に、50000以上、5000000以下の重量平均分子量を持つ第１の水溶性高分子と、1000以上、10000以下の重量平均分子量を持つ第２の水溶性高分子とを含ませた状態で、前記酸化珪素膜の研磨を行う。
【０００９】
実施形態に係わる半導体装置の製造方法は、半導体基板上に研磨停止膜としての窒化珪素膜を形成する工程と、前記窒化珪素膜及び前記半導体基板に溝を形成する工程と、前記窒化珪素膜上に前記溝を埋め込む酸化珪素膜を形成する工程と、酸化珪素砥粒、50000以上、5000000以下の重量平均分子量を持つ第１の水溶性高分子、及び、1000以上、10000以下の重量平均分子量を持つ第２の水溶性高分子を含む研磨剤を用いて、前記窒化珪素膜が露出するまで、ＣＭＰにより前記酸化珪素膜を研磨する工程とを備える。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】ＣＭＰ装置を示す図。
【図２】ＣＭＰ装置を示す図。
【図３】被研磨物を示す図。
【図４】トルク電流値の変化を示す図。
【図５】第１の実施例を示すフローチャート。
【図６】ＣＭＰ方法を示す図。
【図７】ＣＭＰ方法を示す図。
【図８】ＣＭＰ方法を示す図。
【図９】研磨選択比の向上を示す図。
【図１０】研磨傷数の低減を示す図。
【図１１】第２の実施例を示すフローチャート。
【図１２】ＣＭＰ方法を示す図。
【図１３】ＣＭＰ方法を示す図。
【図１４】ＣＭＰ方法を示す図。
【図１５】平坦性の向上を示す図。
【図１６】平坦性の向上を示す図。
【図１７】半導体装置の製造方法を示す図。
【図１８】半導体装置の製造方法を示す図。
【図１９】半導体装置の製造方法を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら実施形態を説明する。
【００１２】
実施形態のＣＭＰ方法は、酸化珪素砥粒を含む研磨剤を用い、かつ、研磨停止膜として窒化珪素膜を用いて、酸化珪素膜（被研磨膜）の平坦化を行うプロセスに適用される。例えば、半導体装置の製造方法においては、半導体基板の溝内に酸化珪素膜を埋め込むプロセスが知られているが、このようなプロセスに実施形態のＣＭＰ方法が使用される。
【００１３】
この場合、実施形態では、ＣＭＰの研磨剤中に、さらに、異なる分子量を持つ第１及び第２の水溶性高分子を含有させる。
【００１４】
第１の水溶性高分子は、50000以上、5000000以下の重量平均分子量を持ち、第２の水溶性高分子は、1000以上、10000以下の重量平均分子量を持つ。第１及び第２の水溶性高分子は、例えば、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリスルホン酸及びそれらの塩のグループから選択される。
【００１５】
以上の構成によれば、酸化珪素砥粒により、酸化珪素膜（被研磨膜）の表面上の研磨傷を低減できる。また、第１の水溶性高分子を研磨剤に含めることにより、酸化珪素膜の研磨速度を向上できる。さらに、第２の水溶性高分子を研磨剤に含めることにより、酸化珪素膜と研磨停止膜としての窒化珪素膜との研磨選択比を確保できる。
【００１６】
［ＣＭＰ装置］
まず、実施形態のＣＭＰ方法を実施するためのＣＭＰ装置を説明する。
【００１７】
図１及び図２は、ＣＭＰ装置を示している。
図１は、ＣＭＰ装置の斜視図であり、図２は、図１のＣＭＰ装置の側面図である。
【００１８】
台座部（例えば、回転台）１１は、例えば、回転駆動（右回り／左回り）される。研磨パッド１２は、台座部１１上に搭載される。
【００１９】
保持部１３は、被研磨物（例えば、半導体ウェハー）１４を保持し、かつ、被研磨物１４を保持した状態で被研磨物１４を研磨パッド１２の表面部に接触させる。保持部１３は、例えば、回転駆動（右回り／左回り）される。
【００２０】
台座部１１及び保持部１３は、被研磨物１４の研磨量のむらをなくす観点から共に回転駆動されているのが望ましい。両者が回転駆動されるとき、保持部１３の回転方向と台座部１１の回転方向とは同じであるのが望ましい。
【００２１】
ここで、被研磨物１４の研磨圧力は、例えば、100 hPa (hectopascal)以上、500 hPa以下であるのが望ましい。また、台座部１１及び保持部１３の回転速度は、例えば、30 rpm (revolutions par minute)以上、120 rpm以下であるのが望ましい。
【００２２】
被研磨物１４は、例えば、図３に示すように、半導体ウェハー（半導体装置）である。ここでは、半導体基板１４ａと、半導体基板１４ａ上の研磨停止膜としての窒化珪素膜１４ｂと、半導体基板１４ａの溝内に埋め込まれた被研磨膜としての酸化珪素膜１４ｃとを備える半導体装置を、被研磨物１４の例として示す。
【００２３】
供給部１５は、台座部１１の上方、例えば、台座部１１が円柱形のとき、円の中央部の上方に配置され、研磨パッド１２の表面部にスラリーを供給する。スラリーは、例えば、研磨剤としての薬液、水などを含む。
【００２４】
表面調整部１６は、被研磨物１４の研磨により、磨耗した、又は、研磨剤中に含まれる酸化珪素砥粒により目詰まりした研磨パッド１２の表面部を、被研磨物１４の研磨前の初期状態に戻す機能を有する。表面調整部１６は、例えば、研磨パッド１２の表面部を一定量だけ切削することにより、研磨パッド１２の表面部を初期状態に戻す。
【００２５】
尚、表面調整部１６は、１回のＣＭＰ工程が終了する度に、研磨パッド１２の表面部を初期状態に戻してもよいし、複数回のＣＭＰ工程を実行した後に、研磨パッド１２の表面部を初期状態に戻してもよい。
【００２６】
温度設定部１７は、研磨パッド１２の表面部に配置され、研磨パッド１２の表面部の温度、即ち、被研磨物１４の研磨面の温度を設定する。温度設定部１７は、例えば、研磨パッド１２の表面部に接触する熱交換体（接触機構）や、研磨パッド１２の表面部に不活性気体（熱交換気体）を供給する非接触機構などを備える。
【００２７】
温度設定部１７が熱交換体から構成される場合、制御可能な研磨パッドの表面部の温度範囲を広く確保できる。また、温度設定部１７が非接触機構により構成される場合、研磨パッド１２に傷やむらが発生することがないため、結果として、被研磨物１４の研磨傷を低減できる。
【００２８】
また、温度設定部１７は、温度センサを有していてもよい。また、温度センサを温度設定部１７以外の部分に設け、温度設定部１７は、温度センサを有していなくてもよい。
【００２９】
さらに、温度設定部１７に代えて、台座部１１又は保持部１３の温度を制御することにより、研磨パッド１２の表面部の温度又は被研磨物１４の研磨面の温度を間接的に制御する手段を設けてもよい。
【００３０】
制御部１８は、台座部１１、保持部１３、供給部１５、表面調整部１６及び温度設定部１７の動作を制御する。制御部１８は、トルク電流モニター部１９を有する。
【００３１】
トルク電流モニター部１９は、台座部１１又は保持部１３を回転駆動するトルク電流値をモニターする。即ち、台座部１１及び保持部１３がそれぞれ一定回転で駆動されるとき、そのトルク電流値をモニターすることにより、研磨停止膜としての窒化珪素膜が露出した時点（研磨の終了時点）を判断することができる。
【００３２】
なぜなら、例えば、被研磨物１４が図３に示す半導体装置のとき、酸化珪素膜１４ｃの凹凸が存在する状態では、研磨パッド１２と酸化珪素膜１４ｃとの接触抵抗が小さく、酸化珪素膜１４ｃの凹凸が無くなった状態では、研磨パッド１２と酸化珪素膜１４ｃとの接触抵抗が大きく、さらに、研磨パッド１２及び酸化珪素膜１４ｃの接触抵抗と、研磨パッド１２及び窒化珪素膜１４ｂの接触抵抗とが異なるからである。
【００３３】
具体的には、図４に示すように、酸化珪素膜１４ｃの凹凸が小さくなるに従い、研磨パッド１２と酸化珪素膜１４ｃとの接触抵抗が次第に大きくなるため、トルク電流値も次第に大きくなる。そして、トルク電流値は、酸化珪素膜１４ｃの凹凸が無くなった後に、一定になる。
【００３４】
また、この後、窒化珪素膜１４ｂが露出すると、研磨パッド１２と窒化珪素膜１４ｂとの接触抵抗が、研磨パッド１２と酸化珪素膜１４ｃとの接触抵抗よりも大きいため、トルク電流値は、少し大きくなる。
【００３５】
尚、このトルク挙動は、一例であって、スラリーや研磨パッドなどの組み合わせによっては、上述とは異なるトルク挙動を示す場合もある。
【００３６】
このように、トルク電流値の変化点Ｐ１（時刻ｔ１），Ｐ２（時刻ｔ２）を検出することにより、研磨の終了時点を判断することが可能である。
【００３７】
但し、トルク電流モニター部１９を設けることなく、研磨の終了時点を判断することも可能である。例えば、経験則に従い、ＣＭＰ工程における研磨時間をモニターすることにより、研磨の終了時点を判断してもよい。
【００３８】
［ＣＭＰ方法］
図１及び図２のＣＭＰ装置を用いたＣＭＰ方法を説明する。
【００３９】
図５は、ＣＭＰ方法の第１の実施例を示している。
【００４０】
このフローチャートは、図１の制御部１８により実行される。
【００４１】
まず、保持部１３に被研磨物１４をセッティングする（ステップＳＴ１）。
このセッティングは、被研磨物１４を保持部１３に保持する動作と、保持部１３を台座部１１上の所定位置に移動させる動作を含む。
【００４２】
ここで、被研磨物１４は、酸化珪素膜を被研磨膜とし、かつ、窒化珪素膜を研磨停止膜とする。例えば、被研磨物１４は、図３に示す半導体装置である。
【００４３】
次に、台座部１１の回転を開始する（ステップＳＴ２）。
台座部１１の回転と共に保持部１３を回転させてもよい。但し、保持部１３の回転時期は、台座部１１の回転時期と同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００４４】
次に、台座部１１上の研磨パッド１２上にスラリーを供給する（ステップＳＴ３）。
スラリーは、遠心力により研磨パッド１２上の全体にまんべんなく塗布される。
【００４５】
ここで、スラリーは、酸化珪素砥粒を含む研磨剤を含む。また、研磨剤は、50000以上、5000000以下の重量平均分子量を持つ第１の水溶性高分子と、1000以上、10000以下の重量平均分子量を持つ第２の水溶性高分子とを含む。
【００４６】
第１及び第２の水溶性高分子は、例えば、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリスルホン酸及びそれらの塩のグループから選択される。
【００４７】
ここで、本例のスラリーの供給方法は特に制限されない。
【００４８】
例えば、酸化珪素砥粒と第１及び第２の水溶性高分子とを含む溶液を、一度に供給してもよいし、酸化珪素砥粒を含む溶液の供給と、第１及び第２の水溶性高分子とを含む溶液の供給とを、別々に行ってもよい。
【００４９】
尚、第１及び第２の水溶性高分子の分子量は、重合度により制御可能である。分子量が上述の範囲内にあれば、第１の水溶性高分子の種類と第２の水溶性高分子の種類とは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００５０】
ステップＳＴ１〜ＳＴ３を終えた状態を図６に示す。
【００５１】
次に、保持部１３に保持された被研磨物１４を研磨パッド１２に接触させ、被研磨物１４の研磨、即ち、酸化珪素膜の研磨を開始する（ステップＳＴ４）。
研磨の開始は、例えば、保持部１３を下降させることにより行うことができる。
【００５２】
ステップＳＴ４の状態を図７に示す。
【００５３】
次に、研磨停止膜としての窒化珪素膜が露出した時点で研磨を終了する（ステップＳＴ５）。
研磨の終了は、例えば、保持部１３を上昇させることにより行うことができる。
【００５４】
尚、窒化珪素膜が露出した時点については、既に説明したように、台座部１１又は保持部１３のトルク電流値をモニターすることにより判断してもよいし、経験則に従い、研磨時間をモニターすることにより判断してもよい。
【００５５】
ステップＳＴ５の状態を図８に示す。
【００５６】
最後に、台座部１１の回転を停止させる（ステップＳＴ６）。
【００５７】
以上のＣＭＰ方法によれば、酸化珪素砥粒により、酸化珪素膜（被研磨膜）の表面上の研磨傷を低減できる。また、第１の水溶性高分子を研磨剤に含めることにより、酸化珪素膜の研磨速度を向上できる。さらに、第２の水溶性高分子を研磨剤に含めることにより、酸化珪素膜と研磨停止膜としての窒化珪素膜との研磨選択比を確保できる。
【００５８】
図９は、第１の実施例による研磨選択比の向上の効果を示している。
【００５９】
研磨選択比は、酸化珪素膜の研磨レートを窒化珪素膜の研磨レートで割った値で定義する。また、比較例は、上述のＣＭＰ方法の実施例で用いた研磨剤から第２の水溶性高分子を除いた場合の結果である。
【００６０】
同図から明らかなように、実施例による研磨選択比は、約11.5であるのに対し、比較例による研磨選択比は、約2.5である。即ち、実施例によれば、比較例に比べて、約4.5倍以上の研磨選択比を確保できる。
【００６１】
この効果は、第２の水溶性高分子により、研磨停止膜としての窒化珪素膜の表面が保護され、酸化珪素砥粒が窒化珪素膜の表面に接触する確率が減少するためと考えられる。
【００６２】
図１０は、第１の実施例による研磨傷の低減の効果を示している。
【００６３】
研磨傷数は、実施例を1としたときの比較例の値で比較する。比較例は、上述のＣＭＰ方法の実施例で用いた研磨剤中の酸化珪素砥粒に代えて酸化セリウム砥粒を用いた場合の結果である。
【００６４】
同図から明らかなように、実施例による研磨傷数を1とすると、比較例による研磨傷数は約13である。即ち、実施例によれば、比較例に比べて、被研磨膜である酸化珪素膜の表面に形成される研磨傷数を大幅に減らすことができる。
【００６５】
図１１は、ＣＭＰ方法の第２の実施例を示している。
【００６６】
本例は、上述の第１の実施例の変形例である。従って、第１の実施例と同じステップについては、その詳細な説明を省略する。
【００６７】
このフローチャートは、図１の制御部１８により実行される。
【００６８】
まず、保持部１３に被研磨物１４をセッティングする（ステップＳＴ１）。
被研磨物１４は、第１の実施例と同様に、酸化珪素膜を被研磨膜とし、かつ、窒化珪素膜を研磨停止膜とする。例えば、被研磨物１４は、図３に示す半導体装置である。
【００６９】
次に、温度設定を行う（ステップＳＴ２）。
このステップは、本例で新たに加わったステップである。
【００７０】
温度設定は、被研磨膜の研磨面の平坦性を向上させることを目的とする。具体的には、研磨パッド１２の表面部の温度又は被研磨物１４の研磨面の温度を40℃以下に設定する。
【００７１】
次に、台座部１１の回転を開始し、台座部１１上の研磨パッド１２上にスラリーを供給する（ステップＳＴ３〜ＳＴ４）。
【００７２】
スラリーは、第１の実施例と同様に、酸化珪素砥粒を含む研磨剤を含む。また、研磨剤は、50000以上、5000000以下の重量平均分子量を持つ第１の水溶性高分子と、1000以上、10000以下の重量平均分子量を持つ第２の水溶性高分子とを含む。
【００７３】
第１及び第２の水溶性高分子は、例えば、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリスルホン酸及びそれらの塩のグループから選択される。
【００７４】
ステップＳＴ１〜ＳＴ４を終えた状態を図１２に示す。
【００７５】
尚、温度設定は、後述する研磨開始（ステップＳＴ５）の直前までに、研磨パッド１２の表面部の温度又は被研磨物１４の研磨面の温度を40℃以下に設定すればよい。即ち、温度設定は、ステップＳＴ１とステップＳＴ２との間に完了することが条件とはならない。
【００７６】
また、研磨を開始した後においても、研磨が終了するまで、研磨パッド１２の表面部の温度又は被研磨物１４の研磨面の温度が40℃以下の範囲内にあるように管理することは、被研磨膜の研磨面の平坦性を向上させるために望ましいことである。
【００７７】
次に、保持部１３に保持された被研磨物１４を研磨パッド１２に接触させ、被研磨物１４の研磨、即ち、酸化珪素膜の研磨を開始する（ステップＳＴ５）。
研磨の開始は、例えば、保持部１３を下降させることにより行うことができる。
【００７８】
ステップＳＴ５の状態を図１３に示す。
【００７９】
次に、研磨停止膜としての窒化珪素膜が露出した時点で研磨を終了する（ステップＳＴ６）。
研磨の終了は、例えば、保持部１３を上昇させることにより行うことができる。
ステップＳＴ６の状態を図１４に示す。
【００８０】
最後に、台座部１１の回転を停止させる（ステップＳＴ７）。
【００８１】
以上のＣＭＰ方法によれば、酸化珪素砥粒により、酸化珪素膜（被研磨膜）の表面上の研磨傷を低減できる。また、第１の水溶性高分子を研磨剤に含めることにより、酸化珪素膜の研磨速度を向上できる。さらに、第２の水溶性高分子を研磨剤に含めることにより、酸化珪素膜と研磨停止膜としての窒化珪素膜との研磨選択比を確保できる。
【００８２】
また、研磨中（ステップＳＴ５〜ＳＴ６）における研磨パッド１２の表面部の温度又は被研磨物１４の研磨面の温度を40℃以下に維持することにより、被研磨膜の研磨面の平坦性を向上させることができる。
【００８３】
図１５及び図１６は、第２の実施例による平坦性の向上の効果を示している。
平坦性は、被研磨膜の研磨面の最も低い点と最も高い点との差のことである。即ち、平坦性は、その値が零に近づくほど向上することを意味する。
【００８４】
本例では、凹部線幅5μm、温度45℃のときの平坦性を１として規格化している。
【００８５】
まず、図１５によれば、研磨パッド１２の表面部の温度又は被研磨物１４の研磨面の温度が35℃のときの被研磨膜の平坦性は、研磨面の温度が45℃のときの平坦性よりも向上することが分かる。尚、同図において、横軸の凹部線幅は、例えば、図３の半導体基板１４ａの溝の幅のことである。
【００８６】
次に、図１６によれば、被研磨膜の平坦性は、研磨パッド１２の表面部の温度又は被研磨物１４の研磨面の温度が40℃を境に顕著に変化することが分かる。尚、同図は、凹部線幅を5μmに固定したときの結果であるが、その他の凹部線幅（測定データ＝0.16μm、0.2μm、0.3μm、1μm、2μm、10μm、35μm、70μm）でも同様の結果が得られる。
【００８７】
［半導体装置の製造方法］
図１７乃至図１９は、半導体装置の製造方法を示している。
【００８８】
上述のＣＭＰ方法を半導体装置の製造方法における溝の埋め込み工程に適用すれば、平坦性の向上により、半導体装置の特性や製造歩留りなどの向上を実現できる。
【００８９】
以下、具体的に説明する。
【００９０】
まず、図１７に示すように、半導体基板１４ａ上に研磨停止膜としての窒化珪素膜１４ｂを形成する。また、例えば、ＰＥＰ (photo engraving process)により、窒化珪素膜１４ｂ上にレジストパターンを形成する。そして、このレジストパターンをマスクに、例えば、ＲＩＥ (reactive ion etching)により、窒化珪素膜１４ｂ及び半導体基板１４ａに溝（凹部）を形成する。この後、レジストパターンを除去する。
【００９１】
また、例えば、ＣＶＤ (chemical vapor deposition)により、窒化珪素膜１４ｂ上に溝を埋め込む酸化珪素膜１４ｃを形成する。
【００９２】
次に、図１８及び図１９に示すように、ＣＭＰにより、酸化珪素膜１４ｃを研磨し、酸化珪素膜１４ｃを、半導体基板１４ａの溝内のみに残存させる。酸化珪素膜１４ｃは、研磨停止膜としての窒化珪素膜１４ｂが露出するまで、ＣＭＰにより研磨される。
【００９３】
ＣＭＰで用いる研磨剤は、上述したように、酸化珪素砥粒、50000以上、5000000以下の重量平均分子量を持つ第１の水溶性高分子、及び、1000以上、10000以下の重量平均分子量を持つ第２の水溶性高分子を含む。
【００９４】
以上の工程により、本例に係わる半導体装置が完成する。
【００９５】
尚、半導体基板１４ａの溝に残存した酸化珪素膜１４ｃは、例えば、素子分離のための絶縁層（STI: shallow trench isolation）として使用される。
【００９６】
実施形態によれば、酸化珪素砥粒を含む研磨剤により酸化珪素膜の平坦化を行う場合に、酸化珪素膜の研磨速度の向上及び研磨傷の低減と共に、酸化珪素膜と研磨停止膜としての窒化珪素膜との研磨選択比の確保を図ることができる。
【００９７】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００９８】
１１： 台座部、 １２： 研磨パッド、 １３： 保持部、 １４： 被研磨物、 １４ａ： 半導体基板、 １４ｂ： 窒化珪素膜（研磨停止膜）、 １４ｃ： 酸化珪素膜（被研磨膜）、 １５： 供給部、 １６： 表面調整部、 １７： 温度設定部、 １８： 制御部、 １９： トルク電流モニター部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化珪素砥粒を含む研磨剤を用い、かつ、研磨停止膜として窒化珪素膜を用いて、被研磨膜としての酸化珪素膜の平坦化を行うＣＭＰ方法において、前記研磨剤に、50000以上、5000000以下の重量平均分子量を持つ第１の水溶性高分子と、1000以上、10000以下の重量平均分子量を持つ第２の水溶性高分子とを含ませた状態で、前記酸化珪素膜の研磨を行うＣＭＰ方法。
【請求項２】
第１の水溶性高分子は、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリスルホン酸及びそれらの塩のグループから選択される請求項１に記載のＣＭＰ方法。
【請求項３】
第２の水溶性高分子は、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリスルホン酸及びそれらの塩のグループから選択される請求項１に記載のＣＭＰ方法。
【請求項４】
前記酸化珪素膜の研磨面の温度は、40℃以下である請求項１に記載のＣＭＰ方法。
【請求項５】
半導体基板上に研磨停止膜としての窒化珪素膜を形成する工程と、
前記窒化珪素膜及び前記半導体基板に溝を形成する工程と、
前記窒化珪素膜上に前記溝を埋め込む酸化珪素膜を形成する工程と、
酸化珪素砥粒、50000以上、5000000以下の重量平均分子量を持つ第１の水溶性高分子、及び、1000以上、10000以下の重量平均分子量を持つ第２の水溶性高分子を含む研磨剤を用いて、前記窒化珪素膜が露出するまで、ＣＭＰにより前記酸化珪素膜を研磨する工程と
を具備する半導体装置の製造方法。
【請求項１】
酸化珪素砥粒を含む研磨剤を用い、かつ、研磨停止膜として窒化珪素膜を用いて、被研磨膜としての酸化珪素膜の平坦化を行うＣＭＰ方法において、前記研磨剤に、50000以上、5000000以下の重量平均分子量を持つ第１の水溶性高分子と、1000以上、10000以下の重量平均分子量を持つ第２の水溶性高分子とを含ませた状態で、前記酸化珪素膜の研磨を行うＣＭＰ方法。
【請求項２】
第１の水溶性高分子は、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリスルホン酸及びそれらの塩のグループから選択される請求項１に記載のＣＭＰ方法。
【請求項３】
第２の水溶性高分子は、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリスルホン酸及びそれらの塩のグループから選択される請求項１に記載のＣＭＰ方法。
【請求項４】
前記酸化珪素膜の研磨面の温度は、40℃以下である請求項１に記載のＣＭＰ方法。
【請求項５】
半導体基板上に研磨停止膜としての窒化珪素膜を形成する工程と、
前記窒化珪素膜及び前記半導体基板に溝を形成する工程と、
前記窒化珪素膜上に前記溝を埋め込む酸化珪素膜を形成する工程と、
酸化珪素砥粒、50000以上、5000000以下の重量平均分子量を持つ第１の水溶性高分子、及び、1000以上、10000以下の重量平均分子量を持つ第２の水溶性高分子を含む研磨剤を用いて、前記窒化珪素膜が露出するまで、ＣＭＰにより前記酸化珪素膜を研磨する工程と
を具備する半導体装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２０１３−８４８３６（Ｐ２０１３−８４８３６Ａ）
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２４７５７（Ｐ２０１１−２２４７５７）
【出願日】平成２３年１０月１２日（２０１１．１０．１２）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１２日（２０１１．１０．１２）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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