【手続補正書】
【提出日】平成16年11月24日(2004.11.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セリウムの酸化物粒子および窒化珪素膜選択吸着性を有する水溶性界面活性剤および純水を必須成分として含んで成るＣＭＰ研磨液を用い、Ｂｌａｎｋｅｔウエハの酸化珪素膜の研磨速度が毎分４５０ｎｍ以下、かつ、Ｂｌａｎｋｅｔウエハの窒化珪素膜の研磨速度が毎分２０ｎｍ以下となるようなＣＭＰ研磨条件で、窒化珪素膜の上に形成された凸状部分上の酸化珪素膜高さが凹状部分上の酸化珪素膜高さの１．２倍以下であり、かつ、凹状部分上の酸化珪素膜厚さが、初期段差すなわち酸化珪素膜形成前の凹状部分深さより１０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下厚いパターンウエハを研磨することを特徴とする基板の研磨方法。
【請求項２】
Ｂｌａｎｋｅｔウエハにおいては、酸化珪素膜研磨速度は研磨時間に依存しないか、または、研磨時間が長くなると遅くなるのに対し、パターンウエハにおいては、酸化珪素膜研磨速度は研磨初期で最も遅くなるようなＣＭＰ研磨液およびＣＭＰ研磨条件で研磨することを特徴とする請求項１記載の基板の研磨方法。
【請求項３】
パターンウエハにおいて、凹状部分上の酸化珪素膜の平均研磨速度が毎分１００ｎｍ以下と遅く、凸状部分上の酸化珪素膜の研磨速度は最大で毎分２００ｎｍ以上となるようなＣＭＰ研磨液およびＣＭＰ研磨条件で研磨することを特徴とする請求項１または２記載の基板の研磨方法。
【請求項４】
パターンウエハの凹状部分上における酸化珪素膜厚さ全てが初期段差より０〜１０ｎｍ厚い状態に至るのに要する研磨時間と、窒化珪素膜の上に形成された凸状部分上の酸化珪素膜全てが完全に除去される研磨時間との差が２０秒以内となるようなＣＭＰ研磨液およびＣＭＰ研磨条件で研磨することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の基板の研磨方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、セリウムの酸化物粒子および窒化珪素膜選択吸着性を有する水溶性界面活性剤および純水を必須成分として含んで成るＣＭＰ研磨液を用い、Ｂｌａｎｋｅｔウエハの酸化珪素膜の研磨速度が毎分４５０ｎｍ以下、かつ、Ｂｌａｎｋｅｔウエハの窒化珪素膜の研磨速度が毎分２０ｎｍ以下となるようなＣＭＰ研磨条件で、窒化珪素膜の上に形成された凸状部分上の酸化珪素膜高さが凹状部分上の酸化珪素膜高さの１．２倍以下であり、かつ、凹状部分上の酸化珪素膜厚さが、初期段差すなわち酸化珪素膜形成前の凹状部分深さより１０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下厚いパターンウエハを研磨することを特徴とする基板の研磨方法に関する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
また、本発明は、Ｂｌａｎｋｅｔウエハにおいては、酸化珪素膜研磨速度は研磨時間に依存しないか、または、研磨時間が長くなると遅くなるのに対し、パターンウエハにおいては、酸化珪素膜研磨速度は研磨初期で最も遅くなるようなＣＭＰ研磨液およびＣＭＰ研磨条件で研磨することを特徴とする基板の研磨方法に関する。
また、本発明は、パターンウエハにおいて、凹状部分上の酸化珪素膜の平均研磨速度が毎分１００ｎｍ以下と遅く、凸状部分上の酸化珪素膜の研磨速度が最大で毎分２００ｎｍ以上となるようなＣＭＰ研磨液およびＣＭＰ研磨条件で研磨することを特徴とするＣＭＰ研磨液およびＣＭＰ研磨条件で研磨することを特徴とする基板の研磨方法に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
また、本発明は、パターンウエハの全ての凹状部分上の酸化珪素膜の厚さが初期段差より０〜１０ｎｍ厚い状態に至る研磨時間と、窒化珪素膜の上に形成された凸状部分上の酸化珪素膜全てが完全に除去される研磨時間との差が２０秒以内となるようなＣＭＰ研磨液およびＣＭＰ研磨条件で研磨することを特徴とする基板の研磨方法に関する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明に基づき、チップ内およびウエハ面内均一性良くパターンウエハをＣＭＰ研磨するためには、窒化珪素膜の上に形成された凸状部分上の酸化珪素膜高さが凹状部分上の酸化珪素膜高さの１．２倍以下であり、かつ、凹状部分上の酸化珪素膜厚さが、初期段差すなわち酸化珪素膜形成前の凹状部分深さより１０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下厚い必要がある。
例えばＣＶＤ法で酸化珪素膜をパターンウエハ上に成膜する場合、ウエハ全面で膜厚を全く同じにすること、および、凸状部分上の膜厚と凹状部分上の膜厚を全く同じにすることは困難であり、成膜条件によっては、凸状部分の特に中心部分のみが厚く、凹状部分の中心部の厚さの２倍以上に達する場合もある。このように凸状部分上の酸化珪素膜膜厚が、凹状部分上の酸化珪素膜膜厚の１．２倍を超えるほど厚いパターンウエハ、または、そのような部分を含むパターンウエハを研磨した場合、凸状部分上の酸化珪素膜が厚く残った状態でウエハ面全体が平坦になるため、その後凸状部分上の酸化珪素膜を除去するのに時間がかかり、効率が悪くなる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
また、凹状部分上の酸化珪素膜厚さが、初期段差すなわち酸化珪素膜形成前の凹状部分深さより１５０ｎｍを超えて厚い場合にも、所要研磨時間が長くなって効率が悪くなる。逆に、凹状部分上の酸化珪素膜厚さが、初期段差すなわち酸化珪素膜形成前の凹状部分深さより１０ｎｍ以上厚くなければ、ディッシングが発生する。したがって、凹状部分上の酸化珪素膜厚さは、初期段差すなわち酸化珪素膜形成前の凹状部分深さより１０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下厚い必要があり、２０ｎｍ以上１００ｎｍ以下厚いことが好ましく、３０ｎｍ以上８０ｎｍ以下厚いことがさらに好ましい。
本発明で使用するセリウムの酸化物粒子を研磨粒子とするＣＭＰ研磨液においては、従来のシリカ粒子を研磨粒子とするＣＭＰ研磨液と異なり、セリウムの酸化物粒子が水中に存在する酸化珪素膜と直接化学反応するため、同じ研磨粒子で繰り返し研磨した場合には、酸化珪素膜との化学反応性が弱くなり、研磨速度が低下する場合がある。したがって、例えば、研磨液の供給速度が小さいか、または、回転数が小さい場合、ウエハに接するスラリが新鮮なものに置き換わるのに時間がかかるため、研磨時間が長くなるにしたがって、Ｂｌａｎｋｅｔ膜の酸化珪素膜研磨速度は遅くなる傾向がある。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
パターンウエハの全ての凹状部分上の酸化珪素膜の厚さが初期段差より０〜１０ｎｍ厚い状態に至る研磨時間と、窒化珪素膜の上に形成された凸状部分上の酸化珪素膜全てが完全に除去される研磨時間との差が２０秒以内となるようにＣＭＰ研磨条件をさらに調整すれば、特に隣り合う凸状部分間の距離が長い領域と隣り合う凸状部分間の距離が短い領域が混載されたパターンウエハのチップ内およびウエハ面内均一性をさらに向上させることが可能となる。
窒化珪素膜の上に形成された凸状部分上の酸化珪素膜全てが完全に除去される時、特に隣り合う凸状部分間の距離が長い領域の凹状部分上の酸化珪素膜の厚さが初期段差より薄い場合は、それ以上さらに研磨するとディッシングが発生し易くなるため、研磨時間のウインドウが狭くなる。また、特に隣り合う凸状部分間の距離が短い領域の凹状部分上の酸化珪素膜が１０ｎｍを超えて厚く残っている場合は、所要研磨時間が長くなって効率が悪くなる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
さらに、パターンウエハの全ての凹状部分上の酸化珪素膜の厚さが初期段差より０〜１０ｎｍ厚い状態に至る研磨時間と、窒化珪素膜の上に形成された凸状部分上の絶縁膜全てが完全に除去される研磨時間との差が２０秒を超える条件で研磨すると、特に隣り合う凸状部分間の距離が長い領域の凹部でディッシングが発生し易くなる。
本発明に基づく研磨方法においては、ウエハ回転軸のトルクまたは被研磨面からのレーザー反射光の解析、いずれの方法によっても研磨終点時間をモニターすることが可能であり、いずれの方法においても、被研磨面が最も平坦化された時に最大ピークを示す。したがって、この最大ピークが出現する時間と、窒化珪素膜の上に形成された凸状部分上の絶縁膜全てが完全に除去される研磨時間との差を、研磨液および研磨条件の調整によって、できるだけ短くすることが好ましい。