(57)【要約】【課題】エッジ部分に形成された膜を短時間で研磨できるスラリを使用した研磨工程を備える半導体装置の製造方法を提供する。また、エッジ部分に研磨痕を残さずに研磨できるスラリを使用した研磨工程を備える半導体装置の製造方法を提供する。さらに、研磨後のエッジ部分に異物が付着しにくいスラリを使用した研磨工程を備える半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】ウェハ１のエッジ部分にノズル２８からスラリ２９を供給しながら、研磨ドラム２６Ａで研磨する。この際スラリ２９は、純水に酸化セリウム粒子を分散させたものであり、酸化セリウム粒子の粒径は１０μｍ以下である。また、スラリ２９には、親水性の分散剤が添加されている。【選択図】    図１３
2004241584.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウェハのエッジ部分に形成された膜を、溶媒に酸化セリウム粒子を分散させたスラリを使用して研磨する工程を備え、
前記酸化セリウム粒子の粒径が１０μｍ以下であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
半導体ウェハのエッジ部分に形成された膜を、溶媒に酸化セリウム粒子を分散させたスラリを使用して研磨する工程を備え、
前記溶媒は、水と親水性の分散剤よりなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
半導体ウェハのエッジ部分に形成された膜を、溶媒に酸化セリウム粒子とシリカ粒子を分散させたスラリを使用して研磨する工程を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
半導体ウェハのエッジ部分に形成された膜を、溶媒に酸化セリウム粒子とアルミナ粒子を分散させたスラリを使用して研磨する工程を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
半導体ウェハのエッジ部分に形成された膜を、溶媒に酸化セリウム粒子を分散させたスラリを使用して研磨する工程を備え、
前記酸化セリウム粒子の前記溶媒に対する重量濃度が１パーセントから６パーセントの範囲にあることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造技術に関し、特に半導体ウェハへの異物付着が問題となる半導体装置の製造工程に適用して有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から半導体ウェハ（以下、ウェハという）のエッジ部分を、スラリを使用して鏡面加工する技術があるが、第１の従来技術として、例えばウェハのエッジ部分を鏡面加工する際に問題となる加工面のしみを残さないようにしたシリカ系スラリに関するものがある（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
また、第２の従来技術として、ウェハのエッジ部分を鏡面加工する際に、研磨速度が速くできるとともに有効な面粗さが得られるシリカ系スラリに関するものがある（例えば特許文献２参照）。
【０００４】
さらに、第３の従来技術として以下に示すものがある。すなわち、ウェハまたは酸化膜を成膜したウェハのエッジ部分を鏡面仕上げする目的で研磨する際、研磨速度が速く、ウェハ表面への乾燥ゲルの付着を低減させることを可能とするエッジポリッシング用組成物に関するものがある（例えば特許文献３参照）。
【０００５】
また、第４の従来技術として、シリコンウェハあるいは化合物半導体のウェハ等のエッジ部分に対し、鏡面仕上げする目的で研磨するもので、特に表面硬度が高く凹凸の大きいウェハ等のエッジ部分の研磨を効率よく行なう方法に関するものがある（例えば特許文献４参照。）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−８０３５０号公報（第４頁）
【０００７】
【特許文献２】
特開２００１−１１８８１５号公報（第３頁から５頁）
【０００８】
【特許文献３】
特開平１１−３４９９２５号公報（第３頁から５頁）
【０００９】
【特許文献４】
特開２０００−２８８８８７号公報（第３頁から４頁）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記した第１の従来技術から第４の従来技術は、ウェハあるいは円板状の工作物のエッジ部分を鏡面仕上げする目的で研磨する技術に関するものである。すなわち、ウェハ上に素子を形成する前段階で行なわれるものであり、これから素子を形成しようとするウェハを加工するために行なわれる技術である。したがって、ウェハ上に素子を形成する過程で行なわれるスパッタリング法やＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等により、エッジ部分に形成された膜を除去する目的で行なわれるものではない。
【００１１】
このため、ウェハ上に素子を形成する過程で、エッジ部分に形成された膜が剥がれ、剥がれた膜による異物発生を防止することができないという問題点がある。例えば、ウェハ上に素子を形成する過程において、エッジ部分に形成される膜は、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）、アルミ（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）等からなる膜が考えられるが、これらの膜が剥がれた後、ウェハ上に再付着することにより生ずる素子の特性への悪影響を防止することができないという問題点がある。
【００１２】
ここで、ウェハ上に素子を形成する過程において、エッジ部分を研磨することにより、エッジ部分に形成された膜を除去し、エッジ部分からの異物発生を防止することが考えられる。
【００１３】
例えば、シリカ系のスラリを使用してウェハのエッジ部分を研磨し、予め剥がれる膜の除去を行なうことが考えられる。しかし、エッジ部分に形成された膜は、必ずしもシリコンではないため、長い研磨時間が必要となる問題点がある。
【００１４】
また、短時間で研磨する目的で、砥粒径の大きなスラリを使用すると、ウェハのエッジ部分に研磨痕が残り、エッジ部分に溝が形成される。すると、この溝に異物が残り、この残った異物により発塵する。そして、この発塵した異物がウェハの素子形成面上に再付着し、ウェハ上に形成されるデバイスの電気特性等に悪影響を及ぼすという問題点がある。また、エッジ部分に溝が形成されるとウェハのかけの原因ともなる。
【００１５】
さらに、研磨後、エッジ部分の表面にはシリコンが露出するが、露出したシリコンは、異物の付着がし易く発塵のポテンシャルが高くなるという問題点がある。
【００１６】
本発明の目的は、エッジ部分に形成された膜を短時間で研磨できるスラリを使用した研磨工程を備える半導体装置の製造方法を提供することにある。
【００１７】
また本発明の他の目的は、エッジ部分に研磨痕を残さずに研磨できるスラリを使用した研磨工程を備える半導体装置の製造方法を提供することにある。
【００１８】
さらに本発明の他の目的は、研磨後のエッジ部分に異物が付着しにくいスラリを使用した研磨工程を備える半導体装置の製造方法を提供することにある。
【００１９】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
【００２１】
本発明は、半導体ウェハのエッジ部分に形成された膜を、溶媒に酸化セリウム粒子を分散させたスラリを使用して研磨する工程を備え、前記酸化セリウム粒子の粒径が１０μｍ以下であることを特徴とするものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。また、実施の形態を説明するための全図において同一機能を有するものは同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００２３】
本実施の形態は、例えばウェハ上にＣＭＯＳ素子を形成する半導体装置の製造方法に本発明を適用したものである。
【００２４】
図１は、基板工程を経て、ＰＭＯＳ型素子およびＮＭＯＳ型素子が形成されたウェハ１の断面図を示しており、特にウェハ１のエッジ部分を示したものである。
【００２５】
ここで、ウェハのエッジ部分とは、ウェハの外周部においてウェハの主面および裏面の平坦な面に対して角度がついた領域をいい、本明細書においては、ウェハの主面および裏面の平坦な面における外端部から製品となるチップが取得できる領域の間の一部の領域も含むものである。
【００２６】
図１に示すように、基板工程を経ることによりウェハ１には、ＰＭＯＳ型素子およびＮＭＯＳ型素子が形成されている。以下に、ウェハ１にＰＭＯＳ型素子およびＮＭＯＳ型素子を形成する工程を簡単に説明する。
【００２７】
まず、シリコンに例えばホウ素（Ｂ）などのＰ型不純物を導入したウェハ１を用意する。そして、このウェハ１にフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を使用して、ウェハ１の所定領域をエッチングして素子分離溝を形成する。続いて、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を使用して酸化シリコン膜を堆積させた後、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）法を使用してウェハ１の表面を研磨することにより、素子分離層２を形成する。
【００２８】
次に、ウェハ１のＰＭＯＳ型素子形成領域にイオン注入法を使用して、例えばリン（Ｐ）や砒素（Ａｓ）などのＮ型不純物を注入し、Ｎ型ウェル３を形成する。その後、ウェハ１の素子形成面に熱酸化法を使用してゲート絶縁膜４を形成する。そして、ゲート絶縁膜４上にＣＶＤ法を使用してポリシリコン膜を堆積する。このポリシリコン膜の成長時には、リン（Ｐ）などの導電性不純物が添加される。さらに、ＣＶＤ法を使用してこのポリシリコン膜上に酸化シリコン膜を形成する。
【００２９】
次に、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を使用して、ポリシリコン膜および酸化シリコン膜をエッチングし、ゲート電極５およびキャップ絶縁膜６を形成する。続いて、ＰＭＯＳ型素子形成領域をレジスト膜で覆った後、イオン注入法を使用してリン（Ｐ）などのＮ型不純物をＮＭＯＳ型素子形成領域に注入し、低濃度Ｎ型不純物拡散層７、８を形成する。同様に、ＮＭＯＳ型素子形成領域をレジスト膜で覆った後、イオン注入法を使用してボロン（Ｂ）などのＰ型不純物をＰＭＯＳ型素子形成領域に注入し、低濃度Ｐ型不純物拡散層９、１０を形成する。
【００３０】
続いて、ウェハ１上に例えばＣＶＤ法を使用して酸化シリコンを堆積させた後、異方性エッチングを行なうことにより、サイドスペーサ１１を形成する。そして、ＰＭＯＳ型素子形成領域をレジスト膜で覆った後、イオン注入法を使用して、リン（Ｐ）などのＮ型不純物を注入し、高濃度Ｎ型不純物拡散層１２、１３を形成する。同様に、ＮＭＯＳ型素子形成領域をレジスト膜で覆った後、イオン注入法を使用して、ボロン（Ｂ）などのＰ型不純物を注入し、高濃度Ｐ型不純物拡散層１４、１５を形成する。このようにして、ウェハ１上にＰＭＯＳ型素子およびＮＭＯＳ型素子を形成することができる。
【００３１】
なお、上述した基板工程を経ることにより、ウェハ１のエッジ部分および裏面（素子形成面とは反対側の面）には、膜１６が形成されているものとする。
【００３２】
次に、第１層配線を形成する配線工程について説明する。まず図２に示すように、ウェハ１の素子形成面上に例えばＣＶＤ法を使用して、酸化シリコン膜１７を堆積させる。この時、図２を見てわかるようにウェハ１のエッジ部分にも酸化シリコン膜１７が形成されるが、膜厚は上部（素子形成面側）が厚く、下側にいくに連れて薄くなっており、ウェハ１の裏面にはほとんど酸化シリコン膜１７が形成されないことがわかる。
【００３３】
続いて、図３に示すように、ＣＭＰ法を使用して酸化シリコン膜１７の上部を研磨し平坦化する。そして、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を使用して、図４に示すように酸化シリコン膜１７を貫通する接続孔１８を形成する。この接続孔１８は複数あり、ＮＭＯＳ型素子のソース領域およびドレイン領域となる高濃度Ｎ型不純物拡散層１２、１３に貫通している。また、ＰＭＯＳ型素子のソース領域およびドレイン領域となる高濃度Ｐ型不純物拡散層１４、１５にも貫通している。
【００３４】
次に、図５に示すようにスパッタリング法を使用してチタン／窒化チタン膜１９をウェハ１上に形成する。このチタン／窒化チタン膜１９は、接続孔１８の底面および側壁に形成されるが、ウェハ１のエッジ部分にも形成される。このチタン／窒化チタン膜１９は、バリア膜として形成されるものである。このバリア膜は、後述するように接続孔１８に埋め込まれるタングステン膜とシリコンとの合金反応などを防止するために設けられるものである。
【００３５】
ここで、エッジ部分に形成されたチタン／窒化チタン膜１９は、後の工程での異物発生の原因となるため、クランプを取り付けた状態でスパッタリングを行い、エッジ部分にチタン／窒化チタン膜１９を形成しないようにすることが考えられるが、クランプを取り付けた状態でスパッタリングを行なうと膜の厚さなど膜の均一性が損なわれるため、クランプの取り付け状態でのスパッタリングは行なわない。
【００３６】
その後、ウェハ１のエッジ部分を覆うようにクランプを取り付けた状態で、例えばＣＶＤ法を使用してタングステン膜２０を堆積する（図６参照）。ここでの工程では、クランプを取り付けた状態でＣＶＤ法を行なうが、形成されたタングステン膜２０は、後述する工程でＣＭＰ法によって研磨するため、膜厚の均一性が堆積したときになくても問題はない。
【００３７】
次に、図７に示すようにＣＭＰ法により堆積したタングステン膜２０を研磨し、接続孔１８以外の領域に形成されていたタングステン膜２０を除去する。続いて、図８に示すようにスパッタリング法を使用してアルミニウム膜２１を形成した後、このアルミニウム膜２１上にＣＶＤ法を使用してＳｉＯＮ膜２２を形成する。このＳｉＯＮ膜２２は、反射防止膜として形成されるものである。上述したスパッタリングを使用したアルミニウム膜２１の形成およびＣＶＤ法を使用したＳｉＯＮ膜２２の形成する際、ウェハ１のエッジ部分は、クランプで覆われているため、膜は形成されない。
【００３８】
次に、図９に示すようにフォトリソグラフィ技術を使用して、アルミニウム膜２１およびＳｉＯＮ膜２２のエッチングを行い、反射防止膜２４が付いたアルミニウム配線２３を形成する。その後、図１０に示すように、ＣＶＤ法を使用して、ウェハ１上に酸化シリコン膜２５を形成する。この酸化シリコン膜２５は、ウェハ１のエッジ部分にも形成される。続いて、図１１に示すように、ＣＭＰ法を使用することにより、酸化シリコン膜２５を研磨し、その表面を平坦化する。ここまでの配線工程で、ウェハ１のエッジ部分には、酸化シリコン膜１７、チタン／窒化チタン膜１９および酸化シリコン膜２５が形成されている。このようにして、第１層配線が形成される。
【００３９】
ここで、ウェハ１のエッジ部分に形成された酸化シリコン膜１７、２５およびチタン／窒化チタン膜１９は、その後の工程で、剥がれたりして異物発生の原因となるため、エッジ部分を研磨する。
【００４０】
エッジ部分に残存した膜を除去する工程は、例えばウェハ１のエッジ部分に複数個の研磨ドラムを接触させて行なう方法があり、例えば図１２に示すように３個の研磨ドラム２６Ａ〜２６Ｃをウェハ１に接触させて行なうことができる。
【００４１】
図１３から図１５は、図１２におけるＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線およびＣ−Ｃ線での断面図である。
【００４２】
図１３から図１５に示すように、研磨ドラム２６Ａは、ウェハ１のエッジ部分の上面（素子形成面）側を研磨し、研磨ドラム２６Ｂは、ウェハ１のエッジ部分の中央部を研磨し、研磨ドラム２６Ｃは、ウェハ１のエッジ部分の下面（裏面）側を研磨していることがわかる。
【００４３】
次に、研磨ドラムを使用してウェハ１のエッジ部分を研磨する研磨装置を、図１３を参照して説明する。図１３において、ウェハ１は、素子形成面を上にしてウェハホルダ２７に搭載されている。このウェハホルダ２７は、ウェハ１を搭載した状態で、回転しており、その回転速度は、例えば１〜１２ｒｐｍである。そして、回転しているウェハ１のエッジ部分には、研磨ドラム２６Ａが接触しており、エッジ部分に研磨ドラム２６Ａが例えば１００〜５０００ｇの一定の荷重で接触するようになっている。また、研磨ドラム２６Ａとウェハ１のエッジ部分とが接触する領域には、研磨パッドが貼られているとともに、研磨ドラム２６Ａは、１０００〜５０００ｒｐｍで回転している。
【００４４】
ウェハ１のエッジ部分と研磨ドラム２６Ａの接触領域には、ノズル２８よりスラリ２９が供給される。ここで、上述した配線工程において、ウェハ１のエッジ部分に形成される膜の主成分は、酸化シリコン膜である。この結果、酸化シリコン膜を高速研磨できる砥粒として、酸化セリウム粒子を使用することが有効であることがわかる。すなわち、スラリ２９として純水（溶媒）に酸化セリウム粒子を分散させたものを使用することによって、エッジ部分の研磨を高速で行なうことができる。
【００４５】
図１６に研磨時間と図１１に示したエッジ部分の膜厚Ａとの関係を示す。図１６において、スラリ２９として純水にシリカ粒子を分散させたものを使用した場合を破線で示し、スラリ２９として純水に酸化セリウム粒子を分散させたものを使用した場合を実線で示す。グラフの横軸は研磨時間（分）であり、縦軸は図１１で示したエッジ部分の膜厚Ａである。
【００４６】
図１６を見て分かるように、スラリ２９として純水に酸化セリウム粒子を分散させたものである場合、膜厚は時間が経過するとともにほぼ直線的に減少していき、１０００ｎｍあった膜厚をすべて研磨するまでの時間は、約１分３０秒であることがわかる。一方、スラリ２９として純水にシリカ粒子を分散させたものである場合も同様に膜厚は時間とともにほぼ直線的に減少していき、すべての膜を研磨するまでの時間は、約２分３０秒であることがわかる。以上の結果から、純水に酸化セリウム粒子を分散させたものをスラリ２９として用いることにより研磨時間の短縮を図ることができることがわかる。なお、純水に分散させた酸化セリウムの濃度（重量濃度）と純水に分散させたシリカ粒子の濃度（重量濃度）は同じである。
【００４７】
次に、ウェハ１のエッジ部分にスクラッチなど研磨痕を生じさせない条件として、酸化セリウム粒子の粒子径に関する検討をした。酸化セリウム粒子の粒子径を規定するには所定の径の穴が空いたフィルタを用いた。すなわち、純水に酸化セリウム粒子を分散させたスラリ２９を所定の穴が空いたフィルタにかけた後、このスラリ２９をエッジ部分に供給して、エッジ部分に研磨痕が生じないかどうか確かめた。スラリ２９をフィルタに介さない場合、エッジ部分に研磨痕が認められたが、スラリ２９を１０μｍ以下のフィルタに介した場合、ウェハのエッジ部分に研磨痕が認められなかった。この結果から、スラリ２９に用いる酸化セリウム粒子の径を１０μｍ以下にすることで、研磨痕を生じさせずに済むことが判明した。
【００４８】
次に、純水に分散させる酸化セリウム粒子の濃度と研磨速度の関係について検討した。図１７に純水中の酸化セリウム粒子の濃度と研磨速度の関係を示す。図１７において、縦軸は研磨速度を示しており、横軸はスラリ２９中の酸化セリウム粒子の濃度を示している。この濃度は、溶媒である水に対する酸化セリウム粒子の割合を重量パーセントで示したものである。
【００４９】
図１７を見てわかるように、純水中の酸化セリウム粒子の割合が１パーセントから６パーセントの範囲にあるとき、酸化セリウム粒子の濃度と研磨速度の間には、ほぼ直線の関係があることがわかる。したがって、純水中の酸化セリウム粒子の割合が１パーセントから６パーセントの範囲にあるとき、研磨に関して安定した範囲であることがわかる。つまり、濃度によって研磨速度を制御できる範囲といえる。
【００５０】
一方、図１７を見てわかるように、純水中の酸化セリウム粒子の割合が６パーセントを超えると直線関係が崩れ研磨速度が低下する傾向にあることがわかる。つまり、この直線関係が得られない範囲は、研磨に対して不安定な範囲と言え、砥粒の粒子径などにより、研磨速度と濃度の関係に違いが出ると予想される。したがって、ウェハ１のエッジ部分の研磨に適しているのは、純水中の酸化セリウム粒子の割合が１パーセントから６パーセントの範囲にあるときであり、特に研磨速度を速くし、かつ研磨速度を制御できるという安定的な研磨を行なう観点からは５パーセントであることが望ましい。
【００５１】
次に、前述した研磨装置を用いてウェハ１のエッジ部分を研磨した様子を図１８に示す。図１８に示すように、ウェハ１のエッジ部分に形成された膜は除去され、ウェハ１の表面すなわちシリコンの表面が露出している。露出しているシリコンの表面は異物が付着しやすく、その後の工程における発塵のポテンシャルが高い。このため、エッジ部分の研磨時に使用されるスラリ２９を改善することにより、露出したシリコンに異物が付着しづらくすることができるか検討してみた。
【００５２】
図１９は、純水に酸化セリウム粒子を分散させたスラリ２９に親水性の分散材を添加した場合に、研磨して露出したシリコン表面に付着している異物数をカウントしたものである。
【００５３】
図１９を見てわかるように、純水に酸化セリウム粒子を分散させただけのスラリ２９を用いてエッジ部分を研磨した場合、露出したシリコン表面には２４０個の異物が付着していたことがわかる。これに対し、純水に酸化セリウム粒子を分散させるとともにアンモニア（ＮＨ４ＯＨ）水を添加したスラリ２９を用いてエッジ部分を研磨した場合、露出したシリコンの表面には１２２個の異物が付着していることがわかった。
【００５４】
この結果、アンモニア水を添加したスラリ２９を用いることにより、シリコン表面に付着した異物数を半減できることがわかる。このように、露出したシリコン表面に付着する異物が半減したのは、アンモニア水をスラリ２９に添加することでスラリ２９のｐＨが調節され、ゼータ電位的にシリコン表面への異物付着が抑制されたためと思われる。わかりやすく言うと、例えばシリコン表面をマイナスに帯電させるとともに異物の表面をマイナスに帯電させることにより、シリコン表面と異物が反発し合うようにして、シリコン表面に異物が付着しづらくしたものである。
【００５５】
続いて、純水に酸化セリウム粒子を分散させるとともにアンモニウムイオンを含む有機剤（親水性の分散剤）を添加したスラリ２９を用いてエッジ部分を研磨した場合、露出したシリコン表面に付着している異物数は２４１個であり、純水に酸化セリウム粒子を分散させただけのスラリ２９を用いた場合とほぼ同数であった。
【００５６】
さらに、純水に酸化セリウム粒子を分散させるとともに陰イオン性界面活性剤（親水性の分散剤）を添加したスラリ２９を用いてエッジ部分を研磨した場合、露出したシリコンの表面には１６２個の異物が付着していた。これに対し、純水に酸化セリウム粒子を分散させるとともに非イオン性界面活性剤（親水性の分散剤）を添加したスラリ２９を用いてエッジ部分を研磨した場合、露出したシリコンの表面には６４個の異物数しか付着していなかった。また、非イオン性界面活性剤を添加したスラリ２９に、さらにアンモニア水を添加した場合、露出したシリコン表面に付着していた異物数は４２個であり、最も効果があることがわかった。
【００５７】
界面活性剤を添加することにより露出したシリコン表面に付着する異物が減少したのは、界面活性剤を添加することによりスラリ２９のｐＨが調節され、ゼータ電位的にシリコン表面への異物付着が抑制されたためと思われる。また、露出したシリコン表面に界面活性剤による被膜等が一時的に形成されたためと思われる。なお、この被膜は、その後の洗浄工程で除去されるようにする。
【００５８】
以上述べたことをまとめると、ウェハ１のエッジ部分を研磨する際に使用されるスラリ２９として、（ａ）溶媒である純水に酸化セリウム粒子を分散させ、（ｂ）この酸化セリウム粒子の粒径を１０μｍ以下にするとともに酸化セリウム粒子の濃度を５パーセント程度にし、（ｃ）酸化セリウムを分散させる溶媒に親水性の分散剤、例えばアンモニウムイオンを有する有機剤、陰イオン性界面活性剤および非イオン性界面活性剤のうち少なくとも１種類を有するものを用いることで、研磨速度を速くできるとともに研磨痕がない状態でエッジ部分の研磨をすることができる。そして、露出したシリコン表面に付着する異物数を低減することができる。
【００５９】
なお、上記した第１配線を形成する工程では、ウェハ１のエッジ部分に形成されている膜の主成分は、酸化シリコン膜１７、２５であるが、チタン／窒化チタン膜１９も形成されている。より具体的には、例えば酸化シリコン膜１７、２５が約９５パーセント、チタン／窒化チタン膜１９が約５パーセントの割合で膜が形成されているエッジ部分に対しては、純水に酸化セリウム粒子だけが分散されているスラリ２９を使用してエッジ部分を研磨するよりも、酸化セリウムが約９０パーセントおよびシリカ粒子が約１０パーセントだけ分散されているスラリ２９を使用してエッジ部分を研磨する方がより短時間で研磨することができる。
【００６０】
これは、酸化シリコン膜１７、２５が化学的作用で酸化セリウム粒子に研磨されるのに対して、チタン／窒化チタン膜１９が物理的作用で、酸化セリウム粒子に研磨されることに起因している。したがって、酸化セリウム粒子より硬度の高いシリカ粒子を混入することによりチタン／窒化チタン膜１９を速く研磨することができる。
【００６１】
また、上記では、酸化セリウム粒子とシリカ粒子を純水に分散させたスラリ２９について説明したが、酸化シリコン膜１７、２５とチタン／窒化チタン膜１９を含む膜から形成されているエッジ部分を研磨する際には、酸化セリウム粒子とアルミナ粒子を純水に分散させたスラリ２９を用いてもよい。
【００６２】
また、本実施の形態では、第１層配線形成後に、上述したスラリ２９を用いてエッジ部分の研磨をしているがこれに限らず、例えば、第１層配線より上部の配線を形成した後や、基板工程の途中の工程において、上述したスラリ２９を用いてエッジ部分の研磨をしてもよい。
【００６３】
また、本実施の形態では、溶媒に純水を使用したがこれに限らない。
【００６４】
また、本実施の形態では、親水性の分散剤を１種類だけ添加する例を示したが、複数の種類の分散剤を添加するように構成してもよい。
【００６５】
以上、本発明者によってなされた発明を前記実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【００６６】
【発明の効果】
本願によって開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以下の通りである。
【００６７】
エッジ部分に形成された膜を短時間で研磨できるスラリを使用した研磨工程を備える半導体装置の製造方法を提供することができる。
【００６８】
また、エッジ部分に研磨痕を残さずに研磨できるスラリを使用した研磨工程を備える半導体装置の製造方法を提供することができる。
【００６９】
また、研磨後のエッジ部分に異物が付着しにくいスラリを使用した研磨工程を備える半導体装置の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態における半導体装置の製造工程を示した断面図である。
【図２】図１に続く半導体装置の製造工程を示した断面図である。
【図３】図２に続く半導体装置の製造工程を示した断面図である。
【図４】図３に続く半導体装置の製造工程を示した断面図である。
【図５】図４に続く半導体装置の製造工程を示した断面図である。
【図６】図５に続く半導体装置の製造工程を示した断面図である。
【図７】図６に続く半導体装置の製造工程を示した断面図である。
【図８】図７に続く半導体装置の製造工程を示した断面図である。
【図９】図８に続く半導体装置の製造工程を示した断面図である。
【図１０】図９に続く半導体装置の製造工程を示した断面図である。
【図１１】図１０に続く半導体装置の製造工程を示した断面図である。
【図１２】研磨ドラムを使用してウェハのエッジ部分を研磨する研磨装置を上から見た平面図である。
【図１３】図１２のＡ−Ａ断面で切断した様子を示す断面図である。
【図１４】図１２のＢ−Ｂ断面で切断した様子を示す断面図である。
【図１５】図１２のＣ−Ｃ断面で切断した様子を示す断面図である。
【図１６】膜厚と研磨時間の関係を示したグラフである。
【図１７】研磨速度とスラリ中の酸化セリウム粒子の濃度との関係を示したグラフである。
【図１８】図１１に続く半導体装置の製造工程を示した断面図である。
【図１９】純水に酸化セリウム粒子を分散させたスラリに親水性の分散材を添加した場合に、研磨して露出したシリコン表面に付着している異物数をカウントした図である。
【符号の説明】
１  ウェハ
２  素子分離層
３  Ｎ型ウェル
４  ゲート絶縁膜
５  ゲート電極
６  キャップ絶縁膜
７  低濃度Ｎ型不純物拡散層
８  低濃度Ｎ型不純物拡散層
９  低濃度Ｐ型不純物拡散層
１０  低濃度Ｐ型不純物拡散層
１１  サイドスペーサ
１２  高濃度Ｎ型不純物拡散層
１３  高濃度Ｎ型不純物拡散層
１４  高濃度Ｐ型不純物拡散層
１５  高濃度Ｐ型不純物拡散層
１６  膜
１７  酸化シリコン膜
１８  接続孔
１９  チタン／窒化チタン膜
２０  タングステン膜
２１  アルミニウム膜
２２  ＳｉＯＮ膜
２３  アルミニウム配線
２４  反射防止膜
２５  タングステン膜
２６Ａ  研磨ドラム
２６Ｂ  研磨ドラム
２６Ｃ  研磨ドラム
２７  ウェハホルダ
２８  ノズル
２９  スラリ
【図１】
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【図２】
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【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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