(57)【要約】　　　（修正有）【課題】高平坦化度及び高選択比を合わせ持つＣＭＰ用のスラリー、及びこれを用いたＣＭＰ方法を提供する。【解決手段】高平坦化度スラリーは、少なくとも１種以上の金属酸化物研磨粒子及び負イオン性のパッシベーション剤を含む。高選択比のスラリーは、少なくとも１種以上の金属酸化物研磨粒子、高平坦化度のスラリー剤に含まれたパッシベーション剤２０より小さい含量のパッシベーション剤、４次アミンまたはその塩及びｐＨ調節剤を含み、ポリシング対象膜１０の等電点より高くてポリシングストッパー１５の等電点より低いｐＨを有する。【選択図】　　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリシングストッパー及び前記ポリシングストッパーを覆うポリシング対象膜を有する基板の化学機械的ポリシングに用いられるスラリーキットであって、
（ａ）少なくとも１種以上の金属酸化物研磨粒子及び負イオン性のパッシベーション剤を含む水溶性の第１のスラリー剤と、
（ｂ）前記少なくとも１種以上の金属酸化物研磨粒子、前記第１のスラリー剤に含まれたパッシベーション剤より低い含量のパッシベーション剤を含み、前記ポリシング対象膜の等電点より高くて前記ポリシングストッパーの等電点より低いｐＨを有する水溶性の第２のスラリー剤と、
を含むことを特徴とするスラリーキット。
【請求項２】
前記パッシベーション剤は、ポリカルボン酸、ポリエチレンイミン、ポリビニルスルホン酸、ポリカルボン酸塩、ポリエチレンイミン塩またはポリビニルスルホン酸塩であることを特徴とする請求項１に記載のスラリーキット。
【請求項３】
前記第１のスラリー剤内の前記パッシベーション剤の含量は１．６ないし４．０質量％であり、前記第２スラリー剤内の前記パッシベーション剤の含量は０．４ないし１．２質量％であることを特徴とする請求項１または２に記載のスラリーキット。
【請求項４】
前記第１のスラリー剤内の前記パッシベーション剤の含量は１．６ないし２．１質量％であることを特徴とする請求項３に記載のスラリーキット。
【請求項５】
前記第２のスラリー剤は、４次アミン、その塩またはその誘導体をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のスラリーキット。
【請求項６】
前記４次アミンは、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドまたはコリンであることを特徴とする請求項５に記載のスラリーキット。
【請求項７】
前記４次アミン、その塩またはその誘導体の前記第２のスラリー剤に対する含量は０．２ないし０．８質量％であることを特徴とする請求項５または６に記載のスラリーキット。
【請求項８】
前記第２のスラリー剤は、ｐＨ調節剤をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のスラリーキット。
【請求項９】
前記ｐＨ調節剤は、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドまたはコリンであることを特徴とする請求項８に記載のスラリーキット。
【請求項１０】
前記研磨粒子は、セリア、シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニアまたはゲルマニアであることを特徴とする請求項１に記載のスラリーキット。
【請求項１１】
前記研磨粒子の含量は０．５ないし２．０質量％であることを特徴とする請求項１または１０に記載のスラリーキット。
【請求項１２】
前記第２のスラリー剤のｐＨは５ないし９であることを特徴とする請求項１に記載のスラリーキット。
【請求項１３】
前記第２スラリー剤のｐＨは７ないし９であることを特徴とする請求項１２に記載のスラリーキット。
【請求項１４】
前記ポリシング対象膜は酸化膜であり、前記ポリシングストッパーはシリコン窒化膜であることを特徴とする請求項１に記載のスラリーキット。
【請求項１５】
前記酸化膜はＨＤＰＣＶＤまたはＰＥＣＶＤ酸化膜であり、前記シリコン窒化膜はＬＰＣＶＤシリコン窒化膜または５００ないし６００℃のＰＥＣＶＤシリコン窒化膜であることを特徴とする請求項１４に記載のスラリーキット。
【請求項１６】
ポリシングストッパー及び前記ポリシングストッパーを覆うポリシング対象膜を有する基板の化学機械的ポリシングに用いられるスラリーであって、
少なくとも１種以上の金属酸化物研磨粒子と、
負イオン性のパッシベーション剤と、
４次アミン、その塩またはその誘導体と、
ｐＨ調節剤と、
を含み、前記ポリシング対象膜の等電点より高くて前記ポリシングストッパーの等電点より低いｐＨを有して前記ポリシング対象膜を選択的にポリシングする水溶性スラリー。
【請求項１７】
前記パッシベーション剤はポリカルボン酸、ポリエチレンイミン、ポリビニルスルホン酸、ポリカルボン酸塩、ポリエチレンイミン塩またはポリビニルスルホン酸塩であることを特徴とする請求項１６に記載のスラリー。
【請求項１８】
前記パッシベーション剤の含量は０．４ないし１．２質量％であることを特徴とする請求項１６または１７に記載のスラリー。
【請求項１９】
前記４次アミンはテトラメチルアンモニウムヒドロキシドまたはコリンであることを特徴とする請求項１６に記載のスラリー。
【請求項２０】
前記４次アミン、その塩またはその誘導体の含量は０．２ないし０．８質量％であることを特徴とする請求項１６または１９に記載のスラリー。
【請求項２１】
前記ｐＨ調節剤は水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドまたはコリンであることを特徴とする請求項１６に記載のスラリー。
【請求項２２】
前記研磨粒子はセリア、シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニアまたはゲルマニアであることを特徴とする請求項１６に記載のスラリー。
【請求項２３】
前記研磨粒子の含量は０．５ないし２．０質量％であることを特徴とする請求項１６または２２に記載のスラリー。
【請求項２４】
前記スラリーのｐＨは５ないし９であることを特徴とする請求項１６に記載のスラリー。
【請求項２５】
前記スラリーのｐＨは７ないし９であることを特徴とする請求項２４に記載のスラリー。
【請求項２６】
前記ポリシング対象膜は酸化膜であり、前記ポリシングストッパーはシリコン窒化膜であることを特徴とする請求項１６に記載のスラリー。
【請求項２７】
前記酸化膜はＨＤＰＣＶＤまたはＰＥＣＶＤ酸化膜であり、前記シリコン窒化膜はＬＰＣＶＤシリコン窒化膜または高温のＰＥＣＶＤシリコン窒化膜であることを特徴とする請求項２６に記載のスラリー。
【請求項２８】
ポリシングストッパー及び前記ポリシングストッパーを覆うポリシング対象膜を有する基板と研磨パッドとの間に少なくとも１種以上の金属酸化物研磨粒子及び負イオン性のパッシベーション剤を含む水溶性の第１のスラリー剤を供給しつつ前記基板と研磨パッドとを接触させたまま前記基板と前記研磨パッドとを相対的に移動させて前記基板上のポリシング対象膜の少なくとも一部を除去する段階と、
前記基板と前記研磨パッドとの間に、前記少なくとも１種以上の金属酸化物研磨粒子、前記第１のスラリー剤に含まれたパッシベーション剤より低い含量の前記パッシベーション剤を含み、前記ポリシング対象膜の等電点より高くて前記ポリシングストッパーの等電点より低いｐＨを有する水溶性の第２のスラリー剤を供給しつつ、前記基板と研磨パッドとを接触させたまま前記基板と研磨パッドとを相対的に移動させて、前記ポリシングストッパー膜の上面が露出されるまで前記ポリシング対象膜を除去する段階と、
を含むことを特徴とする化学機械的研磨方法。
【請求項２９】
前記ポリシング対象膜は、トレンチを充填する絶縁膜または下部構造物を有し基板上に形成された層間絶縁膜であることを特徴とする請求項２８に記載の化学機械的研磨方法。
【請求項３０】
前記ポリシング対象膜は酸化膜であり、前記ポリシングストッパーはシリコン窒化膜であることを特徴とする請求項２８または２９に記載の化学機械的研磨方法。
【請求項３１】
前記酸化膜はＨＤＰＣＶＤまたはＰＥＣＶＤ酸化膜であり、前記シリコン窒化膜はＬＰＣＶＤシリコン窒化膜または５００ないし６００℃のＰＥＣＶＤシリコン窒化膜であることを特徴とする請求項３０に記載の化学機械的研磨方法。
【請求項３２】
前記パッシベーション剤はポリカルボン酸、ポリエチレンイミン、ポリビニルスルホン酸、ポリカルボン酸塩、ポリエチレンイミン塩またはポリビニルスルホン酸塩であることを特徴とする請求項２８に記載の化学機械的研磨方法。
【請求項３３】
前記第１のスラリー剤内の前記パッシベーション剤の含量は１．６ないし４．０質量％であり、前記第２のスラリー剤内の前記パッシベーション剤の含量は０．４ないし１．２質量％であることを特徴とする請求項２８または３２に記載の化学機械的研磨方法。
【請求項３４】
前記第２のスラリー剤は４次アミン、その塩またはその誘導体をさらに含むことを特徴とする請求項２８に記載の化学機械的研磨方法。
【請求項３５】
前記４次アミンはテトラメチルアンモニウムヒドロキシドまたはコリンであることを特徴とする請求項３４に記載の化学機械的研磨方法。
【請求項３６】
前記４次アミン、その塩またはその誘導体の第２スラリーに対する含量は０．２ないし０．８質量％であることを特徴とする請求項３４または３５に記載の化学機械的研磨方法。
【請求項３７】
前記第２のスラリー剤はｐＨ調節剤をさらに含むことを特徴とする請求項２８に記載の化学機械的研磨方法。
【請求項３８】
前記ｐＨ調節剤は水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドまたはコリンであることを特徴とする請求項３７に記載の化学機械的研磨方法。
【請求項３９】
前記研磨粒子はセリア、シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニアまたはゲルマニアであることを特徴とする請求項２８に記載の化学機械的研磨方法。
【請求項４０】
前記研磨粒子の含量は０．５ないし２．０質量％であることを特徴とする請求項２８または３９に記載の化学機械的研磨方法。
【請求項４１】
前記第２のスラリー剤のｐＨは５ないし９であることを特徴とする請求項２８に記載の化学機械的研磨方法。
【請求項４２】
ポリシングストッパー及び前記ポリシングストッパーを覆うポリシング対象膜を有する基板と研磨パッドとの間に、少なくとも１種以上の金属酸化物研磨粒子、負イオン性のパッシベーション剤、４次アミン、その塩またはその誘導体及びｐＨ調節剤を含み、前記ポリシング対象膜の等電点より高くて前記ポリシングストッパーの等電点より低いｐＨを有して前記ポリシング対象膜を選択的にポリシングする水溶性スラリーを供給しつつ、前記基板と前記研磨パッドとを接触させたまま前記基板と前記研磨パッドとを相対的に移動させ、前記ポリシングストッパーの上面が露出されるまで前記ポリシング対象膜を除去する段階を含むことを特徴とする化学機械的研磨方法。
【請求項４３】
前記ポリシング対象膜は、トレンチを充填する絶縁膜または下部構造物を有し基板上に形成された層間絶縁膜であることを特徴とする請求項４２に記載の化学機械的研磨方法。
【請求項４４】
前記ポリシング対象膜は酸化膜であり、前記ポリシングストッパーはシリコン窒化膜であることを特徴とする請求項４２または４３に記載の化学機械的研磨方法。
【請求項４５】
前記酸化膜はＨＤＰＣＶＤまたはＰＥＣＶＤ酸化膜であり、前記シリコン窒化膜はＬＰＣＶＤシリコン窒化膜または５００ないし６００℃のＰＥＣＶＤシリコン窒化膜であることを特徴とする請求項４４に記載の化学機械的研磨方法。
【請求項４６】
前記パッシベーション剤はポリカルボン酸、ポリエチレンイミン、ポリビニルスルホン酸、ポリカルボン酸塩、ポリエチレンイミン塩またはポリビニルスルホン酸塩であることを特徴とする請求項４２に記載の化学機械的研磨方法。
【請求項４７】
前記パッシベーション剤の含量は０．４ないし１．２質量％であることを特徴とする請求項４２または４６に記載の化学機械的研磨方法。
【請求項４８】
前記４次アミンはテトラメチルアンモニウムヒドロキシドまたはコリンであることを特徴とする請求項４２に記載の化学機械的研磨方法。
【請求項４９】
前記４次アミン、その塩またはその誘導体の含量は０．２ないし０．８質量％であることを特徴とする請求項４２または４８に記載の化学機械的研磨方法。
【請求項５０】
前記ｐＨ調節剤は水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドまたはコリンであることを特徴とする請求項４２に記載の化学機械的研磨方法。
【請求項５１】
前記研磨粒子はセリア、シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニアまたはゲルマニアであることを特徴とする請求項４２に記載の化学機械的研磨方法。
【請求項５２】
前記研磨粒子の含量は０．５ないし２．０質量％であることを特徴とする請求項４２または５１に記載の化学機械的研磨方法。
【請求項５３】
前記スラリーのｐＨは５ないし９であることを特徴とする請求項４２に記載の化学機械的研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は超小型半導体素子を製造するのに用いられる化学機械的ポリシング（ＣＭＰ）方法及びこれに用いられるスラリーに係り、特に、高平坦化度及び高選択比を有するＣＭＰスラリー、これを用いたＣＭＰ方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子の高集積化、微細化及び配線構造の多層化が進むに伴い、ウェーハ上に多層に形成される導電層または絶縁層における段差が増えてきている。このような段差を除去するために、１９８０年代の末ごろアメリカのＩＢＭ社により、化学的な除去工程と機械的な除去工程とを組み合わせたＣＭＰという新しい工程が開発された。それ以来、６４Ｍ以上のメモリ半導体及び非メモリ半導体においてはほとんどの領域にＣＭＰ工程が適用されるほどに微細加工技術の中心となっており、今後の次世代のギガ級ＤＲＡＭメモリまたは同級の非メモリ半導体の製造に当たって最も重要な技術として注目されている。
【０００３】
ＣＭＰ工程とは、加工しようとするウェーハの上面と研磨パッドとを接触させた状態でスラリーをこれらの接触部位に供給しつつウェーハと研磨パッドとを相対的に移動させることにより、ウェーハの上面の凹凸部分を化学的に反応させると同時に物理的に除去して平坦化する技術である。このため、ＣＭＰ工程の効用はＣＭＰ装置の工程条件、スラリーの種類、研磨パッドの種類によって決まる。特に、スラリーは、ポリシング工程の効用に重要な影響を及ぼす要因である。従って、スラリーでは、高平坦化度及び高選択比特性を有することが要求される。ところで、従来のスラリーの場合、高平坦化度特性に乏しくてＣＭＰ結果物にディッシングを引き起こし、これは配線の短絡の原因にもなる。また、ポリシング対象膜（例えば、酸化膜）に対するポリシングストッパー（例えば、シリコン窒化膜）の選択比がおおよそ４：１に過ぎず、ポリシングストッパーが許容範囲以上にポリシングされてしまう。結果的に、ストッパーがウェーハの一部分を均一に除去できず、ウェーハの全体に亘ってのストッパーの厚みの変化幅が極めて大きくならざるを得ない。結果的に、ウェーハの上面に高密度パターン及び低密度パターンを合わせ持つ場合に段差が引き起こされ、これは、後続する素子製造工程のマージンを減らす原因となる。
【０００４】
そこで、スラリーとして要求される諸特性、例えば高平坦化度及び高選択比を満足できる新しいＣＭＰスラリーに対する開発が望まれる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする技術的な課題は、高平坦化度及び／または高選択比特性を有するＣＭＰスラリーを提供するところにある。
【０００６】
本発明が解決しようとする他の技術的な課題は、前記のような特性を有するＣＭＰスラリーを用いたＣＭＰ方法を提供するところにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記技術的な課題を達成するために、本発明によるＣＭＰスラリーは、高平坦化度のスラリー及び高選択比のスラリーの２種よりなるスラリーキットである。このスラリーキットは、ポリシングストッパーとポリシングストッパーを覆うポリシング対象膜とを有する基板のＣＭＰに用いられるスラリーキットである。高平坦化度のスラリーは少なくとも１種以上の金属酸化物研磨粒子及び負イオン性のパッシベーション剤を含む。高選択比のスラリーは少なくとも１種以上の金属酸化物研磨粒子、高平坦化度のスラリー剤に含まれたパッシベーション剤より低い含量のパッシベーション剤を含み、ポリシング対象膜の等電点より高くてポリシングストッパーの等電点より低いｐＨを有する。場合によっては、高選択比のスラリーを単独で使用しても良い。
【０００８】
好ましくは、パッシベーション剤は、ポリカルボン酸、ポリエチレンイミン、ポリビニルスルホン酸、ポリカルボン酸塩、ポリエチレンイミン塩またはポリビニルスルホン酸塩である。
【０００９】
好ましくは、高平坦化度のスラリー内のパッシベーション剤の含量は１．６ないし４．０質量％であり、より好ましくは、１．６ないし２．１質量％である。好ましくは、高選択比のスラリー内のパッシベーション剤の含量は０．４ないし１．２質量％である。
【００１０】
好ましくは、研磨粒子はセリア、シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニアまたはゲルマニアであり、その含量は０．５ないし２．０質量％である。
【００１１】
高選択比のスラリーは４次アミン、その塩もしくはその誘導体及び／またはｐＨ調節剤をさらに含むことができる。好ましくは、４次アミンはテトラメチルアンモニウムヒドロキシドまたはコリンであり、その含量は０．２ないし０．８質量％である。そして、好ましくは、ｐＨ調節剤は水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドまたはコリンである。好ましくは、高選択比のスラリーのｐＨは５ないし９であり、より好ましくは、７ないし９である。
【００１２】
好ましくは、ポリシング対象膜は酸化膜であり、ポリシングストッパーはシリコン窒化膜である。
【００１３】
前記他の技術的な課題を達成するために、本発明によるＣＭＰ方法においては、ポリシングストッパー及びポリシングストッパーを覆うポリシング対象膜を有する基板と研磨パッドとの間に前記高平坦化度のスラリーを供給しつつ前記基板と研磨パッドとを接触させたまま前記基板と研磨パッドとを相対的に移動させて前記基板上のポリシング対象膜の少なくとも一部を除去する。次に、前記基板と研磨パッドとの間に前記高選択比のスラリーを供給しつつ前記基板と研磨パッドとを接触させたまま前記基板と研磨パッドとを相対的に移動させるが、前記ポリシングストッパーの上面が露出されるまで前記ポリシング対象膜を除去する。場合によっては、前記高平坦化度のスラリーを用いる段階は省かれても良い　。
【００１４】
好ましくは、ポリシング対象膜はトレンチ領域を充填する絶縁膜、または下部構造物を有し基板上に形成された層間絶縁膜であり、ポリシング対象膜は酸化膜であり、ポリシングストッパーはシリコン窒化膜である。より好ましくは、酸化膜はＨＤＰＣＶＤ（Ｈｉｇｈ　Ｄｅｎｓｉｔｙ　Ｐｌａｓｍａ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）またはＰＥＣＶＤ（Ｐｌａｓｍａ　Ｅｎｈａｎｃｅｄ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）酸化膜であり、前記シリコン窒化膜はＬＰＣＶＤ（Ｌｏｗ　Ｐｒｅｓｓｕｒｅ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）シリコン窒化膜または高温のＰＥＣＶＤシリコン窒化膜である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面に基づき、本発明によるＣＭＰスラリー及びこれを用いたＣＭＰ方法の実施形態について詳細に説明する。しかし、本発明は後述する実施形態に限定されることなく、相異なる形態にて実現できる。単に、これらの実施形態は本発明の開示を完全にし、且つ、当業者に本発明の概要を完全に知らせるために提供される。図中、各層の厚みは説明の便宜のために誇張または概略化されている。明細書の全体に亘って、同じ参照符号は同じ要素を表わす。
【００１６】
本発明によるＣＭＰスラリーは、金属酸化物研磨粒子と共に加えられる添加剤によって、その特性が調節されたスラリーである。これらのスラリーは特性によって独立的に、または相互補完的に用いられる。本発明によるＣＭＰスラリーはその機能によって高選択比のスラリーと高平坦化度のスラリーとに大別できる。少なくとも１種以上の金属酸化物研磨粒子に加えられるパッシベーション剤の含量が高ければ高平坦化度特性を表わし、パッシベーション剤の含量が低ければ高選択比特性を表わす。
【００１７】
高選択比のスラリーは、好ましくは０．２ないし２．５質量％、より好ましくは、０．５ないし２．０質量％の金属酸化物研磨粒子、好ましくは０．４ないし１．２質量％の負イオン性のパッシベーション剤及び水、好ましくは、脱イオン水を含む水溶液である。
【００１８】
金属酸化物研磨粒子としては、セリア、シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア及びゲルマニアよりなる群から選ばれた何れか１種以上の物質が好適に使用される。
【００１９】
負イオン性のパッシベーション剤としては、ポリカルボン酸、ポリエチレンイミン、ポリビニルスルホン酸、ポリカルボン酸塩、ポリエチレンイミン塩及びポリビニルスルホン酸塩よりなる群から選ばれた何れか１種以上の物質が好適に使用される。負イオン性のパッシベーション剤は、下記の反応式１のように、水溶性スラリー内において溶解されて負（−）電荷のポリマーを多量形成するポリマーである。
【００２０】
【化１】
2004031905.tif 000003
【００２１】
負電荷のポリマーは静電引力により正電荷を帯びた表面には強く吸着され、静電斥力により負電荷を帯びた表面には反発力が働く。すなわち、負イオン性ポリマーはスラリー内において正電荷を帯びた表面に吸着されてパッシベーションの機能を果たす。その結果、スラリー内において正電荷を帯びた物質のポリシングを抑え、且つ、負電荷を帯びる物質の選択的なポリシングを可能にし得る。
【００２２】
従って、相異なる２枚の膜に各々相異なる表面電荷を帯びさせれば、負イオン性ポリマーのパッシベーション作用により選択比を高められる。スラリーのｐＨが等電点より低ければスラリー内の膜の表面は正電荷を帯び、等電点より高ければスラリー内の膜の表面は負電荷を帯びる。このため、スラリーのｐＨを調節して２枚の膜に各々相異なる表面電荷を帯びさせられる。
【００２３】
図１を参照すれば、スラリーのｐＨがポリシング対象膜（例えば、酸化膜）１０の等電点より高くてポリシングストッパー（例えば、シリコン窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４）１５の等電点より低ければ、ポリシング対象膜１０は負電荷を帯び、ポリシングストッパー１５は正電荷を帯びる。このため、負イオン性ポリマー２０がポリシングストッパー１５の表面に強く吸着されてパッシベーションの機能を果たす。従って、負イオン性ポリマー２０のパッシベーション作用によりポリシングストッパー１５に対するポリシング対象膜１０の選択比を例えば、４５：１以上に高くできる。
【００２４】
現在、ＳＴＩ（Ｓｈａｌｌｏｗ　Ｔｒｅｎｃｈ　Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）工程及びＩＬＤ（Ｉｎｔｅｒｌａｙｅｒ　Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ）工程におけるポリシング対象膜である酸化膜は、ＨＤＰＣＶＤ法により形成されたＨＤＰ酸化膜またはＰＥＣＶＤ法により形成されたＰＥ−ＴＥＯＳ（Ｐｌａｓｍａ　Ｅｎｈａｎｃｅｄ　Ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌｏｒｔｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ）などの酸化膜であり、ポリシングストッパーのシリコン窒化膜は数百ｍＴｏｒｒ以下の圧力条件を用いるＬＰＣＶＤ法または５００ないし６００℃のＰＥＣＶＤシリコン窒化膜である。ここで、５００ないし６００℃のＰＥＣＶＤシリコン窒化膜とは、５００ないし６００℃のＰＥＣＶＤ法により形成されたシリコン窒化膜のことをいう。
【００２５】
膜質の固有な表面電荷はゼータ（ξ）ポテンシャル（ｍＶ）の値で表わせ、ゼータポテンシャルの符号が変わる水溶液のｐＨが等電点である。図２に示されたように、ＨＤＰＣＶＤまたはＰＥＣＶＤ酸化膜の場合、等電点は約ｐＨ５であり、ＬＰＣＶＤまたは高温のＰＥＣＶＤシリコン窒化膜の場合、等電点は約ｐＨ９である。従って、スラリーのｐＨは５ないし９であり、両方の膜質において反対側の表面電荷を十分に表わさせるためには、ｐＨ７ないし９が好ましい。
【００２６】
高選択比のスラリーは４次アミン、その塩またはその誘導体（以下、４次アミンと称する。）を０．２ないし０．８質量％さらに含むことが好ましい。４次アミンとしては、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド（（ＣＨ３）４ＮＯＨ、ＴＭＡＨ）、コリン（（ＣＨ３）３（ＣＨ２ＣＨ２ＯＨ）ＮＯＨ）またはこれらの塩が好ましい。コリン塩またはコリン誘導体としては、コリンフッ化物、コリン塩化物、コリンブロム化物、コリンヨード化物、コリンジハイドロジェンシトレート、コリンバイタルトレート、コリンバイカーボネート、コリンシトレート、コリンアスコルベート、コリンボレート、コリンテオフィリネート　、コリングルコネート、アセチルコリン塩化物、アセチルコリンブロム化物及びメタコリン塩化物よりなる群から選ばれたいずれか一種が使用できる。
【００２７】
４次アミンは、スラリーのｐＨを最適の範囲に調節する役割だけではなく、アミン自らの酸化膜の除去力によりスラリーの酸化膜の除去率を高める機能をも果たす。また、塩基性４次アミンの場合には、下記の反応式２のように負イオン性のパッシベーション剤Ｉの解離を促す。
【００２８】
【化２】
2004031905.tif 000004
【００２９】
負イオン性パッシベーション剤Ｉは、水溶液内において解離されて負電荷のポリマーＩＩと正電荷ＩＩＩを形成する。しかし、水溶性スラリー内において負イオン性のパッシベーション剤が完全に解離されるのではなく、溶液平衡をなしつつ解離が進む。ここに塩基性４次アミンなどの塩基が加えられる場合、共役酸−共役塩基の反応により負イオン性のパッシベーション剤Ｉがさらに解離されて負電荷のポリマーＩＩを一層多く生成する。従って、ポリシングストッパーに対するパッシベーション機能が強くなる。
【００３０】
さらに好ましくは、高選択比のスラリーはｐＨ調節剤をさらに含んでスラリーのｐＨを最適化する。ｐＨ調節剤としては、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、ＴＭＡＨ及びコリンよりなる群から選ばれた塩基、または硫酸、塩酸、リン酸及び硝酸よりなる群から選ばれた酸が好適である。
【００３１】
高平坦化度のスラリーは、高選択比のスラリーに比べて多量の負イオン性のパッシベーション剤を含む水溶性スラリーである。好ましくは、０．２ないし２．５質量％の金属酸化物研磨粒子と共に、１．６ないし４．０質量％の負イオン性のパッシベーション剤を含む。スラリーの製造コスト及びポリシング対象膜の最小限の除去率の確保を考慮するとき、負イオン性のパッシベーション剤の含量は、１．６ないし２．１質量％であることが最も好ましい。
【００３２】
負イオン性のパッシベーション剤の含量が増えれば、水溶性スラリー内において解離された負電荷のポリマーがパッシベーション剤の役割を果たすだけではなく、バルク相にも存在しつつ研磨粒子の活動を抑え、且つスラリーの流動性に影響を与える。従って、高平坦化度のスラリーを用いる場合、ポリシング工程が適用されるウェーハの表面に段差が存在すれば、高段差の部分は速く除去して低段差の部分は遅く除去する特性を示す。従って、高平坦化度のスラリーが適用されたウェーハの表面は高い平坦化度を有する。
【００３３】
高平坦化度のスラリーもまた、スラリーのｐＨを最適化するためにｐＨ調節剤をさらに含みうる。ｐＨ調節剤としては、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、ＴＭＡＨ及びコリンよりなる群から選ばれた塩基、または硫酸、塩酸、リン酸及び硝酸よりなる群から選ばれた酸が好適である。
【００３４】
以下、図３に基づき、本発明の一実施形態による高選択比のスラリーの製造方法について説明する。
【００３５】
まず、スラリーの原料としての超純水入りの混合器内に研磨粒子を入れる（Ｓ３０）。次に、スラリーの原料である超純水と研磨粒子とを混合する（Ｓ３２）。この時、研磨粒子の濃度は好ましくは０．２ないし２．５質量％の範囲、より好ましくは、０．５ないし２．０質量％の範囲に保持する。予備混合段階（Ｓ３２）では、スラリーのｐＨを弱酸性ないし弱アルカリ性の範囲にする。
【００３６】
次に、混合されたスラリーをポンプを用いて適切な分散装置（メディアミルまたは超高圧分散装置）に移した後、高圧分散する（Ｓ３４）。この時、分散装置に特別に制限はないが、分散能の再現性、分散工程中に発生し得る汚染の最小化、分散後の平均粒度及び平均粒度の分散性などを考慮するとき、超高圧分散装置を用いることが好ましい。但し、超高圧分散装置のコア部である高硬度分散チャンバは、耐久性を考慮してダイアモンド材質にすることが好ましい。高圧分散時の適切な圧力は、６８０ないし１３６０ａｔｍである。この範囲より低圧で分散を行うと分散効率が十分ではなく、その一方、この範囲より高圧では装置の効率及びチャンバの耐久性に悪影響を及ぼす。
【００３７】
このように、超高圧分散を経てスラリーの粒度制御を行った後、超純水をさらに加えて所望の研磨粒子の濃度に調整できる。
【００３８】
分散済みのスラリーは平均粒度の制御が終わったため、次の段階においてスラリーの特性に必要な添加剤を加える（Ｓ３６）。具体的に、スラリーの選択比を高めるために、負イオン性のパッシベーション剤を加える。負イオン性のパッシベーション剤の添加量は、好ましくは０．４ないし１．２質量％である。負イオン性ポリマーとしては、ポリカルボン酸、ポリエチレンイミン、ポリビニルスルホン酸、ポリカルボン酸塩、ポリエチレンイミン塩およびポリビニルスルホン酸塩よりなる群から選ばれた何れか１種が使用されうる。
【００３９】
次に、４次アミンを加えてスラリーの選択比を高め、ｐＨを最適の範囲にセットする。４次アミンの添加量は、好ましくは０．２ないし０．８質量％である。４次アミンの添加により、スラリーのｐＨをポリシング対象膜の等電点より高くてポリシングストッパーの等電点より低いｐＨに調節する。ポリシング対象膜が酸化膜であり、ポリシングストッパーが窒化膜である場合には、スラリーのｐＨを５ないし９、好ましくは、７ないし９にする。
【００４０】
一方、４次アミンの添加だけで最適ｐＨが得られない場合には、ｐＨ調節剤をさらに加えてｐＨをセットする。
【００４１】
次に、スラリーに対する添加工程及び／またはｐＨ調節が終わった後には、フィルタを用いて大き目のパーチクルを素早く除去するスラリー濾過を行う（Ｓ３８）。前記スラリー濾過工程は、大き目のパーチクルをスラリーから除去してポリシング面におけるスクラッチの発生を減らすために行う。前記スラリー濾過済みのスラリーに対して諸物性及び性能特性のテストを行う。
【００４２】
高平坦化度のスラリーも、添加剤の量のみを異にする同一工程を経て製造する。
【００４３】
本発明による高選択比のスラリー及び高平坦化度のスラリーは、必要に応じて単独で使用しても良く、順次的に使用しても良い。以下、図４及び図５に基づき、本発明の実施形態によるＣＭＰ方法について説明する。
【００４４】
まず、図４を参照すれば、ＣＭＰ装置は、ポリシングパッド４１が上面に形成されたポリシングテーブル４０がモータ（図示せず）により回転する第１の回転軸４２に連結されて回転する。ポリシングパッド４１上には、ＣＭＰ工程を適用する基板５６が取り付けられるポリシングヘッド５０もモータ（図示せず）により回転する第２の回転軸５２によりポリシングテーブル４０と反対方向に回転可能に構成される。基板５６は、ポリシングヘッド５０の表面にクランプ５４により取り付け及び取り外し可能に固定される。一方、ポリシングテーブル４０の一の側にはスラリー供給部６０からスラリー６２が供給される。
【００４５】
図４及び図５に基づき、ＣＭＰ工程について具体的に説明すれば、平坦化工程を適用する基板５６とそれに適したスラリーとを用意する（Ｓ７０）。次に、基板５６をポリシングヘッド５０に取り付けた後、スラリー６２を供給する。
【００４６】
基板５６上に形成されたポリシング対象膜が、セルトランジスタ、ビットライン及びキャパシタのように下部構造物を覆う層間絶縁膜（ＩｎｔｅｒＬａｙｅｒＤｉｅｌｅｃｔｒｉｃ：ＩＬＤ）、予備メタルライン絶縁膜（ＰｒｅＭｅｔａｌ　Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ：ＰＭＤ）あるいはメタル間絶縁膜（ＩｎｔｅｒＭｅｔａｌ　Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ：ＩＭＤ）のように段差が大きい膜である場合には、０．２ないし２．５質量％の金属酸化物研磨粒子と共に、１．６ないし４．０質量％の負イオン性のパッシベーション剤を含む高平坦化スラリー６２を供給する（Ｓ７２）。
【００４７】
次に、基板５６とポリシングパッド４１とを接触させたまま基板５６とポリシングパッド４１とを相対的に移動させつつ基板上のＩＬＤ、ＰＭＤまたはＩＭＤ膜の少なくとも一部を除去する（Ｓ７４）。
【００４８】
一方、基板５６上に形成されたポリシング対象膜が、浅いトレンチを埋め込む酸化膜であり、酸化膜の下部にシリコン窒化膜ストッパーが形成されている場合、またはＤＲＡＭのソース／ドレイン領域を露出させる自己整列コンタクトホールが形成されるＩＬＤ膜であって、その下部にシリコン窒化膜ストッパーが形成されている場合には、０．２ないし２．５質量％の金属酸化物研磨粒子と共に０．４ないし１．２質量％の負イオン性のパッシベーション剤及び４次アミンを含む高選択比のスラリーを供給した（Ｓ７６）後、トレンチ埋込み酸化膜またはＩＬＤ膜の少なくとも一部を除去する（Ｓ７８）。
【００４９】
好ましくは、ポリシングストッパーの上面をポリシングの終了点として用いる場合には、高平坦化度のスラリーを供給（Ｓ７２）した後、ポリシング対象膜の一部をＣＭＰ（Ｓ７４）して予備平坦化を行い、引続きポリシングストッパーに対して高選択比を有するスラリーを供給（Ｓ７６）した後、ＣＭＰ（Ｓ７８）すれば、ディッシングを効率よく抑えつつ基板上の均一度が向上された結果物が得られるので、工程マージンを高められる。
【００５０】
【実施例】
本発明に関するより詳細な内容については下記の具体的な実験例を通じて説明し、ここに記載されていない内容は、当業者であれば技術的に十分類推できるので、その詳細な説明を省く。
【００５１】
＜実験例１＞
図３の製造方法に従い、金属酸化物研磨粒子として１質量％のセリアを含み、負イオン性のパッシベーション剤としてアンモニウムポリカルボン酸（ＡＰＣ）を含むが、ＡＰＣの含量が相異なる複数のスラリーを製造した。
【００５２】
試料としては、１０，０００Åの酸化膜（ＰＥ−ＴＥＯＳ）が形成されたブランケット基板と、２，０００Åのシリコン窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４）が形成されたブランケット基板とを用意した。
【００５３】
下記表１のように相異なる含量のＡＰＣを含むスラリーを用い、試料に対してＣＭＰ工程を行った後、除去率及びシリコン窒化膜に対する酸化膜の選択比を測定した。この時、ＣＭＰは、ＩＣ１０００の上部パッド及びＳｕｂａ４のサブパッドが取り付けられたＡＭＡＴ社のＭｉｒｒａ装置を用い、０．２７ａｔｍの下向き圧力、７７ｒｐｍのテーブル速度の条件下で行った。その結果が下記表１に記載されており、下記表１の結果をグラフで表わした図面が図６である。
【００５４】
【表１】
2004031905.tif 000005
【００５５】
前記表１及び図６のグラフから分かるように、ＡＰＣが加えられていない場合にはシリコン窒化膜の除去率が９６４Å／分と高く、その結果、選択比が４．９：１と低かった。これに対し、ＡＰＣが０．２質量％以上に加えられている場合、酸化膜の除去率は変わっていないものの、シリコン窒化膜の除去率は急減し、その結果、選択比が高くなる。これは、図１に示されたように、スラリー内において解離されて形成された負電荷のポリマー２０がシリコン窒化膜１５の表面を選択的にパッシベーションさせてシリコン窒化膜１５の除去を防ぐ効果を誘導するためであると解釈される。図６のグラフの結果から、４５：１以上の高選択比を得るためには０．２ないし１．２質量％のＡＰＣが加えられるとよいということが分かる。そして、適切な酸化膜の除去率を考慮する時、０．４ないし１．２質量％のＡＰＣが加えられることが一層好ましいということが分かる。
【００５６】
一方、ＡＰＣの含量が１．６質量％以上に加えられれば、シリコン窒化膜の除去率に大した変化がないものの、酸化膜の除去率が２，０００Å／分に急減する傾向にある。これは、過量のＡＰＣが窒化膜に対して選択的なパッシベーションの役割を果たすだけではなく、バルク相にも存在しつつ研磨粒子の活動を抑え、同時にスラリーの流動性に影響を与えるためであると解釈される。
【００５７】
＜実験例２＞
スラリー内のＡＰＣ含量が０質量％及び０．８質量％である場合に対し、各々金属酸化物研磨粒子であるセリア含量を１質量％及び５質量％と異ならしめてその性能を測定した。試料としては、実験例１と同様に、酸化膜（ＰＥ−ＴＥＯＳ）ブランケット基板及びシリコン窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４）ブランケット基板を用意した。
【００５８】
用意されたスラリー及び試料を用い、ＣＭＰ装置及び工程条件は実験例１と同様にしてＣＭＰを行い、酸化膜及びシリコン窒化膜の除去率及び選択比を測定した。その結果を下記表２に示す。
【００５９】
【表２】
2004031905.tif 000006
【００６０】
表２の結果から分かるように、研磨粒子の含量が増えるほど酸化膜及びシリコン窒化膜の除去率は共に高くなり、ＡＰＣが加えられていない場合の選択比が５：１以下と低かった。これに対し、スラリーに０．８質量％のＡＰＣが加えられた場合にはシリコン窒化膜の除去率が急減し、選択比が５０：１以上であった。しかし、酸化膜の除去率は、研磨粒子の含量の増加に対して緩やかに高まる傾向にある。ＡＰＣが加えられる場合、研磨粒子の含量が高いほど酸化膜の除去率の上昇効果が窒化膜の除去率の上昇効果に比べて大きいために、選択比が高くなる結果となった。しかし、スラリーの製造コストが研磨粒子の含量に大きく依存するため、ＡＰＣが加えられて一定レベル、例えば４５：１以上の酸化膜の除去率が確保されるならば、研磨粒子の含量は最小化することが好ましい。従って、スラリー内の研磨粒子の含量は０．２ないし２．５質量％が好ましく、０．５ないし２．０質量％がさらに好ましい。
【００６１】
＜実験例３＞
図３の製造方法に従い、１質量％のセリアを含み、１質量％のＡＰＣを含むが、ＫＯＨ、ＴＭＡＨ及びコリンなどの塩基性添加剤をさらに加えてｐＨが７．５に調節された複数のスラリーを用意した。試料は、実験例１と同一に用意した。
【００６２】
用意されたスラリー及び試料を用いてＣＭＰ工程を行った後、シリコン窒化膜に対する酸化膜の選択比を測定した。ＩＣ１０００の上部パッド及びＳｕｂａ４のサブパッドが取り付けられたＰｒｅｓｉ社の装置を用い、０．３４ａｔｍの下向き圧力、６５ｒｐｍのテーブル速度の条件下でＣＭＰ工程を行った。その結果を下記表３に示す。
【００６３】
【表３】
2004031905.tif 000007
【００６４】
（※前記選択比は、塩基性添加剤が加えられていない場合の選択比である５０：１を１として標準化した値である。）
ＡＰＣが加えられてシリコン窒化膜に対する高選択比特性が得られたスラリーに塩基を加える場合、選択比のさらなる上昇が起こるということが分かった。これは、前記反応式２に示されたように、加えられえた塩基によりＡＰＣの解離が促されて負電荷のポリマーを多量形成することにより、パッシベーション能を高めるためであると解釈される。また、加えられた塩基のうち、ＴＭＡＨ及びコリンのような４次アミンを加えた場合、選択比が効果的に高まるということが分かった。
【００６５】
＜実験例４＞
図３の製造方法に従い、１質量％のセリアを含み、１質量％のＡＰＣを含むが、コリンの含量が相異なる複数のスラリーを用意した。試料は、実験例１と同一に用意した。
【００６６】
用意されたスラリー及び試料を用いてＣＭＰ工程を行った後、酸化膜及びシリコン窒化膜の除去率と、シリコン窒化膜に対する酸化膜の選択比とを測定した。実験例３と同じ装置及び工程条件を用いてＣＭＰを行った。その結果を下記表４に示す。表４の結果において、コリンの含量とｐＨ及び選択比間の関係を示すグラフが図７である。
【００６７】
【表４】
2004031905.tif 000008
【００６８】
表４の結果から、コリンの含量が増えるに伴い選択比が高くなっていて、コリンの含量が１．０質量％以上になれば選択比が急減する傾向にあるということが分かる。これは、コリンが１．０質量％以下に加えられた時にはＡＰＣの解離が促されてシリコン窒化膜に対するパッシベーション機能が強くなり、コリン自らの酸化膜除去能により酸化膜の除去率が高まるためであると解釈される。しかし、表４及び図７の結果から、１．０質量％を超えるのコリンが加えられてスラリーのｐＨが８を超えれば、選択比が急減するということが分かる。これは、スラリーのｐＨが高くなってシリコン窒化膜の等電点を超えれば、シリコン窒化膜の表面が負電位を有するために、ＡＰＣが解離されて形成された負電荷のポリマーとシリコン窒化膜との間に斥力が働いてパッシベーションの機能が行えないためであると解釈される。従って、４次アミンの添加量は、０．１ないし１．０質量％であることが効果的であり、目標とする選択比を考慮すれば、０．２ないし０．８質量％がさらに効果的である。
【００６９】
＜実験例５＞
図３の製造方法に従い、１質量％のセリア及び１．２質量％のＡＰＣを含む高選択比のスラリーＡと従来のスラリーＢとを用意した。
【００７０】
試料としては、合計３９個のチップよりなり、０．１５μｍレベルのＳＲＡＭＳＴＩ形成工程が適用される基板を用意した。まず、図８に示されたように、基板１００の全面にパッド酸化膜１０２及びシリコン窒化膜１０４を蒸着した。シリコン窒化膜１０４は、ジクロロシラン及びアンモニアガスを反応ガスとして用い、且つ、数百ｍＴｏｒｒ以下の圧力条件を用いるＬＰＣＶＤ法または高温（約５００ないし６００℃）のＰＥＣＶＤ法により形成した。次に、トレンチ領域を有するフォトレジストパターン１０６を形成した後、これをエッチングマスクとしてシリコン窒化膜をエッチングし、ハードマスク及びポリシングストッパーとして機能するシリコン窒化膜パターン１０４を形成した。次に、図９に示されたように、フォトレジストパターン１０６を除去した後、シリコン窒化膜パターン１０４をエッチングマスクとしてパッド酸化膜１０２及び基板１００を部分的にエッチングして多数のトレンチ１０７を形成した。次に、図１０に示されたように、トレンチ１０７を充填しシリコン窒化膜パターン１０４の表面を覆うように酸化膜１０８を形成した。酸化膜１０８は、ＰＥＣＶＤ法によりＰＥ−ＴＥＯＳ膜として形成した。試料のシリコン窒化膜パターン１０４をポリシングストッパーとして、用意されたスラリー及び試料を用いてＣＭＰを行った。ＣＭＰ工程は、ＩＣ１０００の上部パッド及びＳｕｂａ４のサブパッドが取り付けられたＳｔｒａｓｂａｕｇｈ社の６ＥＤ装置を用いて行った。そして、図１１のような最終結果物が得られた。得られた結果物に対し、平均厚み、厚み偏差、及び１００μｍ×１００μｍの寸法におけるディッシング深さを得るため、ポリシングストッパーである窒化膜パターン１０４の残留厚みを測定した。その結果を下記表５に示す。図１２は、ＣＭＰ後に残留する窒化膜パターン１０４の厚みの測定結果を示した。四角は試料１、ひし形は試料２、三角は試料３の結果を各々示す。
【００７１】
【表５】
2004031905.tif 000009
【００７２】
表５及び図１２の結果から分かるように、本発明によるスラリーＡを用いる場合、窒化膜パターンの厚み偏差が５６Å及び２２Åと低かった。特に、スラリーＡを下向き圧力０．６１ａｔｍとし、且つ、テーブル速度を４５ｒｐｍとする場合、窒化膜パターンの厚み偏差が従来のスラリーＢを用いる場合の偏差の約７％と低かった。従って、本発明によるスラリーＡが高選択比を有するということが確かめられた。また、ＣＭＰ工程条件によっては、本発明のスラリーがディッシングの発生も最小化させられるということが分かった。
【００７３】
＜実験例６＞
図３の製造方法に従い、１質量％のセリア及び２．０質量％のＡＰＣを含むスラリーＡと従来のスラリーＢとを用意した。
【００７４】
一方、下部構造物が形成されて初期段差が１４，０００Åである０．１２μｍ級のＤＲＡＭ素子のウェーハの全面にＰＥ−ＴＥＯＳ膜を２３，０００Åの厚みに形成して試料を用意した。
【００７５】
用意されたスラリー及び試料を用いてＣＭＰを行った。ＣＭＰ工程は、ＩＣ１０００の上部パッド及びＳｕｂａ４のサブパッドが取り付けられたＡＭＡＴ社のＭｉｒｒａ装置を用い、０．２７ａｔｍの下向き圧力、且つ、７７ｒｐｍのテーブル速度の条件下で行った。その結果を下記表６に示す。
【００７６】
【表６】
2004031905.tif 000010
【００７７】
前記表６の結果から分かるように、本発明によるスラリーＡの場合、従来のスラリーＢに比べて酸化膜（ＰＥ−ＴＥＯＳ）の除去率は低いものの、ＣＭＰ後に残留する酸化膜の厚み偏差が極めて小さい。すなわち、高段差の部分を効果的に除去して高平坦化を誘導できるということが分かる。よって、本発明の高平坦化度のスラリーを用いれば、平坦化能に優れているのでポリシング対象膜としての酸化膜の蒸着厚みを薄くでき、その結果、工程パーフォマンスを高められると共に、蒸着工程のコストも下げられる。
【００７８】
＜実験例７＞
図３の製造方法に従い、１質量％のセリア、１質量％のＡＰＣ及び０．６質量％のコリンを含み、ｐＨが７．６ないし８．０である本発明の高選択比のスラリーと、１質量％のセリア及び２質量％のＡＰＣを含む高平坦化度のスラリーとを用意した。
【００７９】
試料としては、０．１２μｍ級のＤＲＡＭ　ＳＴＩ形成工程が適用される基板を用意した。具体的に、トレンチ１０７を形成する段階までは実験例５における方法と同様に行うが、デザインルールのみ小さく形成した。次に、トレンチ１０７を充填した酸化膜１０８を形成した。酸化膜１０８としては、図１０に示されたように、ＨＤＰＣＶＤ法により３，８００Åの厚みに形成した。
【００８０】
まず、高平坦化度のスラリーを用い、ポリシングストッパー１０４上に約１，５００Åの酸化膜が残留するように予備平坦化ＣＭＰ工程を行った。予備平坦化ＣＭＰ工程は、ＩＣ１０００の上部パッド及びＳｕｂａ４のサブパッドが取り付けられたＡＭＡＴ社のＭｉｒｒａ装置を用い、０．２７ａｔｍの下向き圧力、７７ｒｐｍのテーブル速度の条件下で行い、図１３のような中間結果物を得た。
【００８１】
次に、高選択比を有するスラリーを用い、最終的なＣＭＰ工程を行った。その結果、図１４のようにＳＴＩ工程を完了できた。
【００８２】
一方、酸化膜１０８をＨＤＰＣＶＤ法により５，５００Åの厚みに形成した他の試料に対して従来のスラリーを用い、ＩＣ１０００の上部パッド及びＳｕｂａ４のサブパッドが取り付けられたＡＭＡＴ社のＭｉｒｒａ装置を用い、０．２７ａｔｍの下向き圧力、７７ｒｐｍのテーブル速度の条件下でＣＭＰ工程を行った。
【００８３】
ＣＭＰ工程済みの試料の残留ポリシングストッパー膜の厚み偏差及び１００μｍ×１００μｍの寸法におけるディッシング深さを測定した。その結果を下記表７に示す。
【００８４】
【表７】
2004031905.tif 000011
【００８５】
前記表７の結果から分かるように、本発明によるＣＭＰ工程の場合、予備平坦化により段差をほとんど除去した後、窒化膜ポリシングストッパー１０４に対して高選択比をもって残留酸化膜１０８Ａを除去できるので、優れた基板の均一度が成し遂げられ、ディッシングの発生も最小化させられる。そして、従来の酸化膜の蒸着厚みに比べて薄いものの酸化膜を蒸着しても、残留ポリシングストッパーの厚みは従来とほとんど同一であり、ディッシングの発生を最小化させられる。
【００８６】
【発明の効果】
本発明は、高選択比及び／または高平坦化度のスラリーの提供し得るものである。本発明の高選択比のスラリーを用いれば、ストッパーの厚みの変化幅が極めて小さく、かつウェーハ上の均一度が向上し、しかもディッシングが発生しない。従って、後続する素子製造工程のマージンが高まる。特に、高平坦化度のスラリー及び高選択比のスラリーを組み合わせてこれをポリシングストッパー及びポリシング対象膜を有する基板のＣＭＰに適用する場合、ポリシング対象膜の蒸着厚みを従来より減少でき、ＣＭＰ後の均一度をも向上させられる。また、ディッシングなどの問題点も防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】負イオン性のパッシベーション剤のパッシベーションメカニズムを示す概略図である。
【図２】シリコン酸化膜及びシリコン窒化膜のゼータポテンシャルをｐＨの関数で示すグラフである。
【図３】本発明のＣＭＰ用のスラリーの製造過程を示す工程手順図である。
【図４】本発明のＣＭＰ工程に用いられる装置の概略図である。
【図５】本発明のＣＭＰ方法のフローチャートである。
【図６】シリコン窒化膜及び酸化膜の除去率ならびに選択比を負イオン性のポリマーパッシベーション剤の含量の関数で示すグラフである。
【図７】選択比及びスラリーのｐＨを４次アミンの含量の関数で示すグラフである。
【図８】本発明の高選択比のスラリーを適用するための試料の製造過程を示す断面図である。
【図９】本発明の高選択比のスラリーを適用するための試料の製造過程を示す断面図である。
【図１０】本発明の高選択比のスラリーを適用するための試料の製造過程を示す断面図である。
【図１１】高選択比のスラリーを適用した後の試料の断面図である。
【図１２】本発明のスラリー及び従来のスラリーを適用した後に測定した残留シリコン窒化膜の厚みの分布を示すグラフである。
【図１３】高平坦化度のスラリーを用いて予備平坦化を行った後の試料の断面図である。
【図１４】予備平坦化された試料に高選択比のスラリーを適用した後の断面図である。
【符号の説明】
１０…ポリシング対象膜、１５…ポリシングストッパー、２０…負イオン性ポリマー、４０…ポシングテーブル、４１…ポリシングパッド、４２…第一の回転軸、５０…ポリシングヘッド、５２…第二の回転軸、５４…クランプ、５６…基板、６０…スラリー供給部、６２…スラリー、１００…基板、１０２…パッド酸化膜、１０４…シリコン窒化膜、１０６…フォトレジストパターン、１０７…
トレンチ、１０８…酸化膜、１０８Ａ…残留酸化膜。
【図１】
2004031905.tif 000012
【図２】
2004031905.tif 000013
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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