(57)【要約】【課題】被研磨膜の表面にスクラッチが生ずるのを抑制し得る半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】研磨パッド１０４上に液体１２６を供給しながら、研磨パッドの表面の目立てを行う工程と、研磨パッドの表面の目立てを行った後に、研磨パッド上に水１２８を噴射することにより、研磨パッドの表面を洗浄する工程と、研磨パッドの表面を洗浄した後に、研磨パッド上に研磨剤を供給しながら、半導体基板上に形成された被研磨膜の表面を研磨パッドを用いて研磨し、被研磨膜の表面を平坦化する工程とを有している。研磨パッドの目立てを行った後、被研磨膜の表面を研磨する前に、研磨パッドの表面を洗浄するため、スクラッチの発生要因となる異物を研磨パッドの表面から確実に除去することができる。このため、被研磨膜の表面にスクラッチが生ずるのを抑制することができる。【選択図】  図６
2005340328.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨パッド上に液体を供給しながら、前記研磨パッドの表面の目立てを行う工程と、
前記研磨パッドの表面の目立てを行った後に、前記研磨パッド上に水を噴射することにより、前記研磨パッドの表面を洗浄する工程と、
前記研磨パッドの表面を洗浄した後に、前記研磨パッド上に前記研磨剤を供給しながら、半導体基板上に形成された被研磨膜の表面を前記研磨パッドを用いて研磨し、前記被研磨膜の表面を平坦化する工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
前記研磨パッドの表面を洗浄する工程の後、前記被研磨膜の表面を平坦化する前に、前記研磨パッド上に前記研磨剤を供給することにより、前記研磨パッドの表面に存在している水を前記研磨剤により置換する工程を更に有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の半導体装置の製造方法において、
前記研磨パッドの表面の目立てを行う工程では、前記研磨パッド上に、水又は前記研磨剤を供給しながら、前記研磨パッドの表面の目立てを行う
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項１又は２記載の半導体装置の製造方法において、
前記研磨パッドの表面の目立てを行う工程では、前記研磨パッド上に、水と前記研磨剤、又は、水と前記研磨剤との混合物を供給しながら、前記研磨パッドの表面の目立てを行う
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記研磨パッドの表面を洗浄する工程では、１〜１０秒の噴射時間で水を噴射することにより、前記研磨パッドの表面を洗浄する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記研磨パッドの表面を洗浄する工程では、０．２〜１０リットル／分の噴射量で水を噴射することにより、前記研磨パッドの表面を洗浄する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記被研磨膜は、絶縁膜である
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項８】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記被研磨膜は、金属膜又は金属積層膜である
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記研磨剤は、研磨砥粒と界面活性剤より成る添加剤とを含む
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項９記載の半導体装置の製造方法において、
前記研磨砥粒は、酸化セリウム又は酸化シリコンを含み、
前記添加剤は、ポリアクリル酸アンモニウム塩を含む
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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法に係り、特に被研磨膜を研磨する半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、素子領域を画定する素子分離領域を形成するための技術として、ＬＯＣＯＳ（LOCal Oxidation of Silicon、局所酸化）法が広く知られている。
【０００３】
しかし、ＬＯＣＯＳ法により素子分離領域を形成した場合には、バーズビークによって素子領域が小さくなる傾向がある。また、ＬＯＣＯＳ法により素子分離領域を形成した場合には、基板表面に大きな段差が形成されてしまう。このため、ＬＯＣＯＳ法を用いて素子分離領域を形成する技術では、更なる微細化・高集積化が困難であった。
【０００４】
ＬＯＣＯＳ法に代わる方法として、ＳＴＩ（Shallow Trench Isolation）法が注目されている。ＳＴＩ法による素子分離領域の形成方法を図２０を用いて説明する。図２０は、従来の半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
【０００５】
図２０（ａ）に示すように、半導体基板２１０上に、シリコン酸化膜２１２、シリコン窒化膜２１４を順次形成する。
【０００６】
次に、フォトリソグラフィ技術を用い、シリコン窒化膜２１４及びシリコン酸化膜２１２をパターニングする。これにより、シリコン窒化膜２１４及びシリコン酸化膜２１２に、半導体基板２１０に達する開口部２１６が形成される。
【０００７】
開口部２１６が形成されたシリコン窒化膜２１４をマスクとして半導体基板２１０を異方性エッチングする。こうして、半導体基板２１０にトレンチ２１８が形成される。
【０００８】
図２０（ｂ）に示すように、トレンチ２１８内及びシリコン窒化膜２１４上にシリコン酸化膜２２０を形成する。
【０００９】
図２０（ｃ）に示すように、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing、化学的機械的研磨）法により、シリコン窒化膜２１４の表面が露出するまで、シリコン酸化膜２２０表面を研磨する。シリコン窒化膜２１４は、シリコン酸化膜２２０を研磨する際のストッパとして機能する。研磨剤としては、例えば、シリカより成る研磨砥粒とＫＯＨより成る添加剤とを含む研磨剤を用いる。こうして、トレンチ２１８内に、シリコン酸化膜２２０より成る素子分離領域２２１が埋め込まれる。素子分離領域２２１により素子領域２２２が画定される。
【００１０】
この後、シリコン窒化膜２１４及びシリコン酸化膜２１２をエッチング除去する。この後、素子領域２２２内にトランジスタ（図示せず）を形成する。こうして、半導体装置が製造される。
【００１１】
ＳＴＩ法を用いて素子分離領域２２１を形成すれば、ＬＯＣＯＳ法で素子分離領域を形成する場合のようなバーズビークが発生することはなく、素子領域２２２が狭くなってしまうのを防止することができる。また、トレンチ２１８の深さを深く設定することにより、実効的な素子間距離を長くすることができるため、高い素子分離機能を得ることができる。
【特許文献１】特開２００３−１２７０６３号公報
【特許文献２】特開平１０−９４９６４号公報
【特許文献３】特開２０００−２１８５１７号公報
【特許文献４】特開平３−１０７６９号公報
【特許文献５】特開平１０−２０２５０２号公報
【特許文献６】特開平１０−２２５８６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、従来の半導体装置の製造方法では、被研磨膜２２０の表面にスクラッチ（傷）が多く生じてしまう場合があった。このため、半導体装置を高い歩留りで製造することができない場合があった。
【００１３】
本発明の目的は、被研磨膜の表面にスクラッチが生ずるのを抑制し得る半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の一観点によれば、研磨パッド上に液体を供給しながら、前記研磨パッドの表面の目立てを行う工程と、前記研磨パッドの表面の目立てを行った後に、前記研磨パッド上に水を噴射することにより、前記研磨パッドの表面を洗浄する工程と、前記研磨パッドの表面を洗浄した後に、前記研磨パッド上に前記研磨剤を供給しながら、半導体基板上に形成された被研磨膜の表面を前記研磨パッドを用いて研磨し、前記被研磨膜の表面を平坦化する工程とを有する半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１５】
以上の通り、本発明によれば、研磨パッドの目立てを行った後、被研磨膜の表面を研磨する前に、研磨パッド上に純水を高圧で噴射することにより研磨パッドの表面を洗浄するため、スクラッチの発生要因となる異物を研磨パッドの表面から確実に除去することができる。このため、本実施形態によれば、研磨パッドの表面に異物が残存してしていない状態で、被研磨膜の表面を研磨することができる。従って、本発明によれば、被研磨膜の表面にスクラッチが生ずるのを抑制することができる。従って、本発明によれば、半導体装置を製造する際の歩留りを向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
［第１実施形態］
（研磨装置）
本発明の第１実施形態による半導体装置の製造方法を説明するに先立って、本実施形態で用いられる研磨装置について図１乃至図３を用いて説明する。図１は、研磨装置を示す平面図である。図２は、図１に示す研磨装置の一部を示す側面図である。図３は、図１に示す研磨装置の一部を示す拡大側面図である。
【００１７】
図１に示すように、基台１００上には、回転可能な研磨テーブル１０２ａ〜１０２ｃが３つ設けられている。
【００１８】
本実施形態では、例えば研磨テーブル１０２ａを用いて被研磨膜の表面を研磨する。なお、研磨テーブル１０２ｂ、１０２ｃを用いて被研磨膜の表面を研磨してもよい。
【００１９】
図２に示すように、研磨テーブル１０２ａ〜１０２ｃ上には、それぞれ研磨パッド１０４が設けられている。研磨パッド１０４は、例えば発泡ウレタンにより形成されている。
【００２０】
図１に示すように、基台１００上には、アーム１０８ａ〜１０８ｄを有するカルーセル１１０が設けられている。
【００２１】
アーム１０８ａ〜１０８ｄには、回転可能な研磨ヘッド１１２ａ〜１１２ｄがそれぞれ設けられている。カルーセル１１０を適宜回転させることにより、研磨ヘッド１１２ａ〜１１２ｄを移動させることが可能である。
【００２２】
図２に示すように、研磨ヘッド１１２ａ〜１１２ｄは、半導体基板（半導体ウェハ）１０を支持する。研磨ヘッド１１２ａ〜１１２ｄは、半導体基板１０を回転させながら、半導体基板１０を研磨パッド１０４に押し付ける。
【００２３】
研磨テーブル１０２ａ〜１０２ｃの上方には、それぞれ複数のノズル１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃが設けられている。ノズル１２４ａは、研磨剤を研磨パッド１０４上に供給するためのものである。ノズル１２４ｂは、純水を研磨パッド１０４上に供給するためのものである。ノズル１２４ｃは、純水を研磨パッド１０４上に高圧で噴射するためのものである。ノズル１２４ｃの先端の形状は、純水が研磨パッド１０４の全体に広がるように工夫されている。このため、研磨パッド１０４の表面全体に純水を速やかに供給することができ、研磨パッド１０４の表面を確実に洗浄することが可能となる。
【００２４】
図１に示すように、研磨テーブル１０２ａ〜１０２ｃの側部には、研磨パッド１０４の目立てを行うための目立て装置１１４ａ〜１１４ｃがそれぞれ設けられている。
【００２５】
図３に示すように、目立て装置１１４は、ダイヤモンドディスク１１６を有している。ダイヤモンドディスク１１６は、例えばステンレスより成る台金１１８に、例えば１５０μｍ程度の粒状のダイヤモンド１２０を固定することにより構成されている。ダイヤモンド１２０は、１ｍｍ２当たり数個〜数十個程度配置されている。ダイヤモンド１２０は、例えばニッケルめっき層１２２により台金１１８に固定されている。
【００２６】
こうして、本実施形態で用いられる研磨装置が構成されている。
【００２７】
（半導体装置の製造方法）
本発明の第１実施形態による半導体装置の製造方法を図４乃至図１２を用いて説明する。図４及び図５は、本実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。図６乃至図８は、本実施形態による半導体装置の製造方法を示す側面図である。
【００２８】
まず、例えばシリコンより成る半導体基板１０上の全面に、例えば熱酸化法により、膜厚１０ｎｍのシリコン酸化膜１２を形成する。
【００２９】
次に、全面に、例えばＣＶＤ法により、膜厚１００ｎｍ程度のシリコン窒化膜１４を形成する。
【００３０】
次に、フォトリソグラフィ技術を用い、シリコン窒化膜１４及びシリコン酸化膜１２に半導体基板１０に達する開口部１６を形成する。
【００３１】
次に、開口部１６が形成されたシリコン窒化膜１４をマスクとして、半導体基板１０を異方性エッチングする。これにより、半導体基板１０にトレンチ１８が形成される。トレンチ１８の深さは、シリコン窒化膜１４の表面から例えば３８０ｎｍ程度とする（図４（ａ）参照）。
【００３２】
次に、図４（ｂ）に示すように、全面に、例えば高密度プラズマＣＶＤ法により、シリコン酸化膜２０を形成する。シリコン酸化膜２０の膜厚は、例えば４２５ｎｍとする。こうして、トレンチ１８内にシリコン酸化膜２０が埋め込まれ、表面に凹凸が存在するシリコン酸化膜２０が形成される。シリコン酸化膜２０は、被研磨膜となるものである。
【００３３】
次に、半導体基板１０を、研磨ヘッド１１２ａ（図１参照）により支持する。この際、被研磨膜２０が半導体基板１０の下面側に位置するようにする。
【００３４】
次に、研磨パッド１０４の目立て（コンディショニング）を行う（図６（ａ）参照）。
【００３５】
研磨パッド１０４の目立ては、以下のようにして行う。即ち、図６（ａ）に示すように、ダイヤモンドディスク１１６を回転させながら、ダイヤモンドディスク１１６を降下させ、ダイヤモンドディスク１１６の下面側を研磨パッド１０４の表面に押し付ける。この際、研磨テーブル１０２ａを回転させるとともに、ノズル１２４ｂを介して研磨パッド１０４上に純水１２６を供給する。
【００３６】
研磨パッド１０４の目立てを行う際の条件は、例えば以下の通りとする。
【００３７】
目立てを行う際に研磨パッド１０４上に供給する純水１２６の供給量は、例えば０．１〜０．３リットル／分の範囲とする。ここでは、純水１２６の供給量を０．２リットル／分とする。
【００３８】
ダイヤモンドディスク１１６が研磨パッド１０４に加える荷重は、例えば１．３〜４．６ｋｇ重の範囲とする。ここでは、ダイヤモンドディスク１１６が研磨パッド１０４に加える荷重を４．１ｋｇ重とする。
【００３９】
ダイヤモンドディスク１１６の回転数は、例えば７０〜１２０回転／分の範囲とする。ここでは、ダイヤモンドディスク１１６の回転数を９８回転／分とする。
【００４０】
研磨テーブル１０２ａの回転数は、例えば７０〜１２０回転／分の範囲とする。ここでは、研磨テーブル１０２ａの回転数を１０５回転／分とする。
【００４１】
研磨パッド１０４の目立てを行う時間は、例えば５〜１２０秒の範囲とする。ここでは、研磨パッド１０４の目立てを行う時間を４８秒とする。
【００４２】
なお、研磨パッド１０４の目立てを行う際の条件は、上記に限定されるものではなく、適宜設定すればよい。
【００４３】
こうして、研磨パッド１０４の表面の目立てが終了する。
【００４４】
研磨パッド１０４の目立てが終了した後、ダイヤモンドディスク（目立て手段）１１６を上昇させる。これにより、ダイヤモンドディスク１１６が研磨パッド１０４に接触していない状態となる。
【００４５】
図９（ａ）は、研磨パッドの目立てが終了した際における研磨パッドの状態を示す断面図である。
【００４６】
図９（ａ）に示すように、研磨パッド１０４の表面には、研磨砥粒２４、添加剤２６、研磨パッド１０４の切削屑１０４ａ等が付着している、また、研磨パッド１０４の表面には、ダイヤモンド粒子１２０ａが付着する場合もある。研磨砥粒２４や添加剤２６は、例えば、過去に行った研磨の際に研磨パッド１０４上に供給された研磨剤に含まれていたものである。ダイヤモンド粒子１２０ａは、ダイヤモンドディスク１１６に設けられたダイヤモンド１２０の一部が欠落することにより生じたものである。切削屑１０４ａは、研磨パッド１０４の一部がダイヤモンド１２０により削られることにより生じたものである。ダイヤモンド粒１２０ａ子や切削屑１０４ａは、被研磨膜２０を研磨する際に被研磨膜２０の表面にスクラッチ（図示せず）が生じる要因となるものである。
【００４７】
次に、ダイヤモンド粒子１２０ａや切削屑１０４ａを除去すべく、研磨パッド１０４の表面を洗浄する（図６（ｂ）参照）。
【００４８】
研磨パッド１０４の表面の洗浄は、以下のようにして行う。即ち、ダイヤモンドディスク１１６を回転させながら、ノズル１２４ｃを介して、純水１２８を研磨パッド１０４の表面に高圧で噴射する。ノズル１２４ｃは、上述したように、研磨パッド１０４の全体に純水１２８が広がるように、先端の形状が工夫されている。このため、研磨パッド１０４の全体に純水を速やかに供給することができる。しかも、純水１２８を高圧で噴射するため、研磨パッド１０４の表面を確実に洗浄することができる。
【００４９】
研磨パッド１０４の表面を洗浄する際の条件は、例えば以下の通りとする。
【００５０】
純水１２８の流量は、例えば０．２〜１０リットル／分の範囲とする。ここでは、純水１２８の流量を３リットル／分とする。
【００５１】
純水１２８を噴射する際の圧力は、例えば直径７．５３ｍｍの配管に接続された圧力計で測定した場合において、例えば３５０〜７０００ｇ重／ｃｍ２の範囲とする。ここでは、純水１２８を噴射する際の圧力を、１７５０ｇ重／ｃｍ２とする。
【００５２】
ノズル１２４ｃの断面積は、例えば１０ｍｍ２以下とする。ここでは、ノズル１２４ｃの断面積を２ｍｍ２とする。
【００５３】
研磨テーブル１０２ａの回転数は、例えば７０〜１５０回転／分の範囲とする。ここでは、研磨テーブル１０２ａの回転数を１０５回転とする。
【００５４】
純水１２８を噴射する時間は、例えば１〜１０秒間の範囲とする。ここでは、純水１２８を噴射する時間を２秒間とする。
【００５５】
なお、研磨パッド１０４の表面を洗浄する際の条件は、上記に限定されるものではなく、適宜設定すればよい。
【００５６】
図９（ｂ）は、研磨パッドの表面の洗浄が終了した際における研磨パッドの状態を示す断面図である。
【００５７】
図９（ｂ）に示すように、スクラッチの要因となるダイヤモンド粒子１２０ａや切削屑１０４ａは、研磨パッド１０４上から除去されている。
【００５８】
一方、研磨砥粒２４や添加剤２６は、溝１３０、１３２内や孔１３４内に残っている。溝１３０は、研磨パッド１０４に予め形成されているものである。溝１３２は、研磨パッド１０４の目立てを行う際に、研磨パッド１０４の一部がダイヤモンド１２０により削られることにより生じたものである。孔１３４は、研磨パッド１０４に導入されている気泡１３６によるものである。
【００５９】
研磨パッド１０４の表面を洗浄する際には、過去の研磨の際に溝１３０、１３２内や孔１３４内に残存した研磨砥粒２４や添加剤２６が過度に除去されてしまわないような条件で、研磨パッド１０４の表面を洗浄することが望ましい。溝１３０、１３２内や孔１３４内に残存している研磨砥粒２４や添加剤２６が純水により過度に除去されてしまわないような条件で研磨パッド１０４の表面を洗浄するのは、以下のような理由によるものである。
【００６０】
即ち、溝１３０、１３２内や孔１３４内に残存している研磨砥粒２４や添加剤２６が過度に除去されてしまうような条件で研磨パッド１０４の表面を洗浄した場合には、研磨パッド１０４の表面を洗浄する際に、溝１３０、１３２内や孔１３４内が純水１２８で満たされてしまうこととなる。溝１３０、１３２内や孔１３４内が純水１２８で満たされた場合には、被研磨膜２０に対する研磨を行う前に研磨パッド１０４上に研磨剤を十分に供給したとしても、溝１３０、１３２内や孔１３４内の純水を研磨剤により十分に置換することは困難である。溝１３０、１３２内や孔１３４内が純水で満たされていると、被研磨膜２０を研磨する際に、研磨剤が純水１２８により希釈されてしまうこととなる。そうすると、被研磨膜２０を研磨する際に、所望の研磨特性を得ることが困難となる。
【００６１】
本実施形態では、溝１３０、１３２内や孔１３４内に残存している研磨砥粒２４や添加剤２６が過度に除去されてしまわないような条件で、研磨パッド１０４の表面を洗浄するため、溝１３０、１３２内や孔１３４内が純水１２８により満たされてしまうのを防止することができる。このため、後工程で被研磨膜２０を研磨する際に、研磨剤１２８が純水により希釈されてしまうのを防止することができる。従って、本実施形態によれば、所望の研磨特性で被研磨膜２０を研磨することが可能となる。
【００６２】
こうして、研磨パッド１０４の表面の洗浄が終了する。
【００６３】
次に、研磨パッド１０４表面に存在する純水１２８を研磨剤１３８により置換する（図７（ａ）参照）。
【００６４】
研磨パッド１０４の表面に存在する純水１２８を研磨剤１３８により置換する際には、以下のようにして、研磨パッド１０４の表面に存在する純水１２８を研磨剤１３８により置換する。即ち、まず、カルーセル１１０を反時計回りに９０度程度回転させる。これにより、半導体基板１０を支持する研磨ヘッド１１２ａが、上面に研磨パッド１０４が設けられた研磨テーブル１０２ａ上に位置することとなる。次に、研磨ヘッド１１２ａにより半導体基板１０を回転させながら、研磨ヘッド１１２ａを降下させ、被研磨膜２０の表面を研磨パッド１０４の表面に接触させる。この際、研磨テーブル１０２ａを回転させるとともに、ノズル１２４ａを介して研磨パッド１０４上に研磨剤１３８を供給する。なお、研磨パッド１０４上に供給する研磨剤１３８については、後述することとする。
【００６５】
研磨パッド１０４の表面に存在する純水を研磨剤１３８により置換する際の条件は、例えば以下の通りとする。
【００６６】
研磨剤１３８の流量は、例えば０．１〜０．３リットル／分の範囲とする。ここでは、研磨剤１３８の流量を０．１３５リットル／分とする。
【００６７】
研磨テーブル１０２ａの回転数は、例えば７０〜１５０回転／分の範囲とする。ここでは、研磨テーブル１０２ａの回転数を１００回転とする。
【００６８】
研磨ヘッド１１２ａの回転数は、例えば７０〜１５０回転／分の範囲とする。ここでは、研磨ヘッド１１２ａの回転数を１０２回転／分とする。
【００６９】
研磨ヘッド１１２ａを研磨パッド１０４に押し付ける圧力、即ち、研磨圧力は、例えば０ｇ重／ｃｍ２とする。即ち、被研磨膜２０の表面を研磨パッド１０４の表面に押し付けずに、被研磨膜２０の表面と研磨パッド１０４の表面とを接触させる。
【００７０】
研磨パッド１０４の表面に存在する純水を研磨剤１３８により置換する時間は、例えば１〜２０秒間の範囲とする。ここでは、研磨パッド１０４の表面に存在する純水を研磨剤１３８により置換する時間を３秒間とする。
【００７１】
なお、研磨パッド１０４の表面に存在する純水１２８を研磨剤１３８により置換する際の条件は、上記に限定されるものではなく、適宜設定すればよい。
【００７２】
こうして、研磨パッド１０４の表面に存在する純水１２８が研磨剤１３８により置換される。
【００７３】
次に、ＣＭＰ法により、半導体基板１０に形成された被研磨膜２０に対してメイン研磨を行う（図７（ｂ）参照）。
【００７４】
メイン研磨は、以下のようにして行う。即ち、研磨ヘッド１１２ａにより半導体基板１０を回転させながら、被研磨膜２０の表面を研磨パッド１０４の表面に押し付ける。この際、研磨テーブル１０２ａを回転させるとともに、ノズル１２４ａを介して研磨パッド１０４上に研磨剤１３８を供給する。
【００７５】
メイン研磨の際における研磨条件は、以下の通りとする。
【００７６】
研磨ヘッド１１２ａを研磨パッド１０４に押し付ける圧力、即ち、研磨圧力は、例えば１００〜５００ｇ重／ｃｍ２の範囲とする。ここでは、研磨圧力を２８０ｇ重／ｃｍ２とする。
【００７７】
研磨ヘッド１１２ａの回転数は、例えば７０〜１５０回転／分の範囲とする。ここでは、研磨ヘッド１１２ａの回転数を１４２回転／分とする。
【００７８】
研磨テーブル１０２ａの回転数は、例えば７０〜１５０回転／分の範囲とする。ここでは、研磨テーブル１０２ａの回転数を１４０回転／分とする。
【００７９】
研磨剤１３８の供給量は、例えば０．１〜０．３リットル／分の範囲とする。ここでは、研磨剤１３８の供給量を０．１３５リットル／分とする。
【００８０】
なお、メイン研磨を行う際の条件は、上記に限定されるものではなく、適宜設定すればよい。
【００８１】
研磨剤１３８としては、例えば、研磨砥粒２４（図９参照）と界面活性剤より成る添加剤２６（図９参照）とを含む研磨剤を用いる。このような研磨剤では、研磨砥粒２４として、例えば酸化セリウム（セリア）が用いられている。また、このような研磨剤では、添加剤２６として、例えばポリアクリル酸アンモニウム塩等が用いられている。このような研磨剤としては、例えば、ＥＫＣテクノロジー株式会社製の研磨剤（型番：Ｍｉｃｒｏ  Ｐｌａｎｅｒ  ＳＴＩ２１００）を挙げることができる。
【００８２】
図１０は、本実施形態で用いられる研磨剤の特性を示すグラフである。横軸は研磨圧力を示している。縦軸は研磨速度、即ち研磨レートを示している。
【００８３】
図１０から分かるように、本実施形態で用いられる研磨剤は、ある研磨圧力を境界として、その境界より小さい研磨圧力においては研磨速度が遅く、その境界より大きい研磨圧力においては研磨圧力にほぼ比例して研磨速度が速くなる。
【００８４】
図１１は、研磨速度が変化するメカニズムを示す概念図である。
【００８５】
図１１（ａ）に示すように、被研磨膜２０の表面に凹凸が存在している状態においては、被研磨膜２０の凸部における角の部分に圧力が集中するため、被研磨膜２０の凸部における角の部分に高い圧力が加わる。このため、被研磨膜２０の凸部が速い研磨レートで研磨され、被研磨膜２０は速い研磨速度で平坦化される。そして、上述したように、研磨ヘッド１１２を研磨パッド１０４に押し付ける際における研磨圧力を大きく設定するほど、被研磨膜２０に対する研磨速度は速くなる傾向がある。
【００８６】
なお、研磨ヘッド１１２を研磨パッド１０４に押し付ける際の研磨圧力を大きく設定するほど、被研磨膜２０に対する研磨速度が速くなるのは、研磨圧力を大きく設定するほど、研磨剤中に添加剤２６として含まれている界面活性剤が被研磨膜２０の凸部の角部から剥がれやすくなり、被研磨膜２０に対する研磨が界面活性剤により阻害されにくくなるためと考えられる。
【００８７】
これに対し、図１１（ｂ）に示すように被研磨膜２０の表面がほぼ平坦化された状態においては、高い圧力が一部に集中して加わることはなく、被研磨膜２０に加わる圧力は全体として平均化される。このため、被研磨膜２０に対する研磨速度は極めて遅くなる。
【００８８】
なお、表面が平坦化された被研磨膜２０に対する研磨速度が遅くなるのは、研磨剤中に添加剤２６として含まれている界面活性剤が剥がれにくくなり、被研磨膜２０に対する研磨が界面活性剤により阻害されるためと考えられる。
【００８９】
メイン研磨の終点検出は、研磨テーブル１０２ａの駆動電圧又は駆動電流に基づいて行う。
【００９０】
メイン研磨の際における研磨テーブル１０２ａの駆動電圧又は駆動電流は、例えば図１２に示すように変化する。図１２は、研磨テーブルの駆動電圧又は駆動電流の変化を概念的に示すグラフである。
【００９１】
被研磨膜２０に対する研磨の初期の段階においては、図１２に示すように研磨テーブル１０２ａの駆動電圧又は駆動電流は殆ど変化しない。この後、被研磨膜２０の表面が平坦化されて行くに伴って、研磨テーブル１０２ａの駆動電圧又は駆動電流は上昇していく。そして、被研磨膜２０の表面がほぼ平坦化されると、図に示すように、研磨テーブル１０２ａの駆動電圧又は駆動電流は殆ど変化しなくなる。このため、単位時間当たりの駆動電圧又は駆動電流の変化を観測することにより、終点検出を行うことができる。具体的には、単位時間当たりの駆動電圧又は駆動電流の変化量が一定値より小さくなった時点を、メイン研磨の終点とすることができる。
【００９２】
なお、ここでは、メイン研磨の終点検出を研磨テーブル１０２ａの駆動電圧又は駆動電流に基づいて行う場合を例に説明したが、メイン研磨の終点を検出する方法はこれに限定されるものではなく、他の方法を用いてメイン研磨の終点を検出してもよい。例えば、研磨テーブル１０２ａのトルクを観測することにより、終点検出を行ってもよい。研磨テーブル１０２ａのトルクも、研磨テーブル１０２ａの駆動電流や駆動電圧と同様に変化する。また、研磨ヘッド１１２ａの駆動電圧、駆動電流又はトルク等を観測することによっても、メイン研磨の終点を検出することが可能である。
【００９３】
こうして、被研磨膜２０の表面が平坦化されたことが、上記のような終点検出方法により検出される。
【００９４】
こうして、被研磨膜２０の表面が平坦化され、メイン研磨が終了する。
【００９５】
メイン研磨が終了した段階では、図４（ｃ）に示すように、シリコン窒化膜１４上に被研磨膜２０が残っている。シリコン窒化膜１４上に被研磨膜２０が残っていると、シリコン窒化膜１４及びシリコン酸化膜１２をエッチング除去することができないため、シリコン窒化膜１４上の被研磨膜２０を除去する必要がある。このため、メイン研磨が終了した後には、引き続いて、シリコン窒化膜１４上の被研磨膜２０を除去するための仕上げ研磨を行う。
【００９６】
仕上げ研磨は、以下のようにして行う。即ち、研磨ヘッド１１２ａにより半導体基板１０を回転させながら、被研磨膜２０の表面を研磨パッド１０４の表面に押し付ける。この際、ノズル１２４ａを介して研磨パッド１０４上に研磨剤１３８を供給するとともに、ノズル１２４ｂを介して研磨パッド１０４上に純水１２６を供給する。また、この際、研磨テーブル１０２ａについても回転させる（図８参照）。
【００９７】
仕上げ研磨を開始する際には、被研磨膜２０の表面には、メイン研磨の際に用いられた研磨剤１３８が付着している。また、研磨パッド１０４の表面にも、研磨剤１３８が付着している。研磨剤１３８に含まれていた界面活性剤より成る添加剤２６は水溶性であるため、純水を供給すると、添加剤２６は短時間で除去される。一方、研磨剤１３８に含まれていた研磨砥粒２４は、水溶性ではないため、除去されにくく、研磨パッド１０４と被研磨膜２０との間に残ることとなる。添加剤２６は、被研磨膜の表面が平坦化された際に、被研磨膜２０の研磨速度を遅くするのに寄与していたものである。このような添加剤２６が短時間に除去される一方、研磨に寄与する研磨砥粒２４は研磨パッド１０４と被研磨膜２０との間に残るため、被研磨膜２０を研磨砥粒２４により更に研磨することができる。
【００９８】
仕上げ研磨を行う際における研磨条件は、例えば以下のように設定する。
【００９９】
研磨ヘッド１１２ａを研磨パッドに押し付ける研磨圧力は、即ち研磨圧力は、例えば１００〜５００ｇ重／ｃｍ２の範囲とする。ここでは、研磨圧力を２１０ｇ重／ｃｍ２とする。
【０１００】
研磨剤１３８の供給量は、例えば０．０５〜０．３リットル／分の範囲とする。ここでは、研磨剤１３８の供給量を０．１リットル／分とする。
【０１０１】
純水１２６の供給量は、例えば０．０５〜０．３リットル／分の範囲とする。ここでは、純水１２６の供給量を０．２５リットル／分とする。
【０１０２】
研磨ヘッド１１２ａの回転数は、例えば７０〜１５０回転／分の範囲とする。ここでは、研磨ヘッド１１２ａの回転数を１１２回転／分とする。
【０１０３】
研磨テーブル１０２ａの回転数は、例えば７０〜１５０回転／分の範囲とする。ここでは、研磨テーブル１０２ａの回転数を１２０回転／分とする。
【０１０４】
仕上げ研磨の時間は、所定時間とする。ここでは、仕上げ研磨の時間を、例えば３０秒程度とする。
【０１０５】
なお、仕上げ研磨を行う際における研磨条件は、上記に限定されるものではなく、適宜設定すればよい。
【０１０６】
こうして、仕上げ研磨が終了し、シリコン窒化膜１４上のシリコン酸化膜２０が除去される（図５（ａ）参照）。
【０１０７】
次に、半導体基板１０に対して洗浄を行う。半導体基板１０の洗浄は、例えば以下のようにして行う。即ち、まず、例えば０．３ｗｔ％のアンモニア水溶液を用い、半導体基板１０の表面をブラシにより洗浄する。この後、例えば０．５ｗｔ％のフッ酸を用い、半導体基板１０の表面を更にブラシにより洗浄する。この後、半導体基板１０に対して純水リンスを行う。この後、半導体基板１０を乾燥させる。このようにして、半導体基板１０が洗浄される。
【０１０８】
次に、図５（ｂ）に示すように、シリコン窒化膜１４及びシリコン酸化膜１２をエッチング除去する。トレンチ１８内に埋め込まれたシリコン酸化膜２０より成る素子分離領域２１により、素子領域２２が画定される。
【０１０９】
この後、素子領域２２内に、トランジスタ等（図示せず）を形成する。
【０１１０】
こうして、本実施形態による半導体装置が製造される。
【０１１１】
（評価結果）
次に、本実施形態による半導体装置の製造方法の評価結果について説明する。
【０１１２】
図１３は、被研磨膜の表面に生じたスクラッチの数を示すグラフ（その１）である。
【０１１３】
実施例１は、本実施形態の場合、即ち、純水を供給しながら研磨パッド１０４の目立てを行った後に、研磨パッド１０４の表面を純水により洗浄し、この後、被研磨膜２０の表面を研磨した場合を示している。比較例１は、純水を供給しながら研磨パッド１０４の目立てを行った後に、研磨パッド１０４の表面を洗浄することなく、被研磨膜２０の表面を研磨した場合を示している。
【０１１４】
図１３から分かるように、比較例１の場合には、被研磨膜２０の表面に生ずるスクラッチの数は、６０個程度と極めて多かった。
【０１１５】
これに対し、実施例１の場合、即ち、本実施形態の場合には、被研磨膜２０の表面に生ずるスクラッチの数は、８個程度と著しく減少している。
【０１１６】
これらのことから、本実施形態によれば、被研磨膜２０の表面に生ずるスクラッチの数を著しく減少し得ることが分かる。
【０１１７】
図１４は、被研磨膜２０に対する研磨量の面内分布を示すグラフである。実施例２は、本実施形態の場合、即ち、即ち、純水を供給しながら研磨パッド１０４の目立てを行った後に、研磨パッド１０４の表面を純水により洗浄し、更に研磨パッド１０４の表面に存在する純水を研磨剤により置換した後に、被研磨膜２０の表面を研磨した場合を示している。比較例２は、研磨パッド１０４上に純水を長時間噴射しながら目立てを行った後に、研磨パッド１０４の表面を洗浄せず、研磨パッド１０４の表面に研磨剤を供給した後に、被研磨膜２０の表面を研磨した場合を示している。比較例３は、研磨剤を供給しながら研磨パッド１０４の目立てを行った後に、研磨パッド１０４の表面を洗浄せず、被研磨膜２０の表面を研磨した場合を示している。図１４において、横軸はウェハの中心からの位置を示しており、縦軸は被研磨膜に対する研磨量を示している。
【０１１８】
被研磨膜２０の研磨量の面内分布を求める際には、被研磨膜２０の膜厚をウェハの直径方向に順次測定し、膜厚の測定値の差分に基づいて、被研磨膜２０の研磨量の面内分布を求めた。被研磨膜２０の膜厚を測定する際には、ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ株式会社製の薄膜測定装置（型番：ＡＳＥＴ−Ｆ５Ｘ）を用いた。
【０１１９】
なお、被研磨膜２０の研磨量の面内分布を測定する際には、半導体基板１０にトレンチ１８を形成することなく被研磨膜２０を形成し、表面が平坦な被研磨膜２０に対して研磨を行った。研磨時間は、１分間とした。
【０１２０】
図１４に示すように、比較例２では、被研磨膜２０の研磨量が比較的大きく、しかも研磨量の面内分布が大きくばらついている。比較例２において、被研磨膜２０の研磨量が比較的大きく、しかも研磨量の面内分布が大きくばらついているのは、以下のような理由によるものと考えられる。即ち、比較例２では、研磨パッド１０４の目立てを行う際に純水を長時間噴射するため、溝１３０、１３２や孔１３４内に残存する研磨砥粒２４や添加剤２６が純水により除去されてしまい、溝１３０、１３２や孔１３４内が純水で満たされてしまう。このため、比較例２では、被研磨膜２０の研磨を行う工程の前に、研磨パッド１０４上に研磨剤を供給しているにもかかわらず、溝１３０、１３２内や孔１３４内に満たされた純水を研磨剤により置換することができない。このため、比較例２では、被研磨膜２０を研磨する際に、研磨剤が純水により希釈されてしまい、研磨量の著しいばらつきが生じるものと考えられる。
【０１２１】
比較例３では、被研磨膜２０の研磨量が非常に少なく、しかも研磨量の面内分布が比較的均一になっている。比較例３において、被研磨膜２０の研磨量が少なく、しかも研磨量の面内分布が比較的均一になっているのは、以下のような理由によるものと考えられる。即ち、被研磨膜２０の表面が平坦な状態においては、高い圧力が一部に集中して加わることがないため、被研磨膜２０に加わる圧力は全体として平均化される。このため、被研磨膜２０に対する研磨が添加剤２６により阻害され、被研磨膜２０に対する研磨速度が極めて遅くなる。このような理由により、比較例３においては、被研磨膜２０の研磨量が非常に少なく、しかも研磨量の面内分布が比較的均一になっているものと考えられる。
【０１２２】
実施例２では、被研磨膜２０の研磨量が約３０ｎｍ以下と比較的少なく、しかも、研磨量の面内分布が比較的均一になっている。実施例２において、被研磨膜２０の研磨量の面内分布が比較的均一になっているのは、以下のような理由によるものと考えられる。即ち、実施例２では、研磨パッド１０４の目立てを行う際に研磨パッド１０４上に純水を噴射しているわけではなく、純水を供給する時間も比較的短い。このため、過去に行われた研磨の際に溝１３０、１３２内や孔１３４内に残存した研磨剤が、溝１３０、１３２内や孔１３４内から過度に除去されてしまうことはなく、溝１３０、１３２内や孔１３４内が純水により満たされてしまうことはない。このため、被研磨膜２０に対する研磨を行う前に行われる研磨剤の供給により、研磨パッド１０４上の純水が研磨剤により十分に置換される。このため、実施例２では、被研磨膜２０に対する研磨を行う際に研磨剤が純水により希釈されてしまうのを抑制することができ、研磨量の面内分布を比較的均一にすることができると考えられる。
【０１２３】
これらのことから、研磨パッド１０４の目立てを行う際には、過去の研磨の際に溝１３０、１３２内や孔１３４内に残存した研磨剤が過度に除去されてしまわないような条件で、研磨パッド１０４の目立てを行うことが重要であることが分かる。
【０１２４】
溝１３０、１３２内や孔１３４内に残存している研磨剤が過度に除去されてしまうのを防止しうる条件としては、例えば、純水の噴射時間を１〜１０秒の範囲とすることが望ましい。また、純水の噴射量を０．２〜１０リットル／分の範囲とすることが望ましい。このような条件で純水を噴射すれば、溝１３０、１３２内や孔１３４内に残存している研磨剤が過度に除去されてしまうのを防止することが可能である。
【０１２５】
なお、研磨パッド１０４の目立てを行う際ににおける純水の噴射時間や純水の噴射量は、これに限定されるものではなく、適宜設定することができる。
【０１２６】
このように本実施形態によれば、研磨パッド１０４の目立てを行った後、被研磨膜２０の表面を研磨する前に、研磨パッド１０４上に純水を高圧で噴射することにより研磨パッド１０４の表面を洗浄するため、スクラッチの発生要因となる異物を研磨パッド１０４の表面から確実に除去することができる。このため、本実施形態によれば、研磨パッド１０４の表面に異物が残存してしていない状態で、被研磨膜２０の表面を研磨することができる。しかも、過去に行った研磨の際に溝１３０、１３２内や孔１３４内に残存した研磨剤が、過度に除去されてしまわないような条件で研磨パッド１０４の洗浄を行うため、被研磨膜２０に対する研磨を行う際に研磨剤が純水により希釈されてしまうのを抑制することができる。従って、本実施形態によれば、被研磨膜２０の表面にスクラッチが生ずるのを抑制することができるとともに、所望の研磨特性で被研磨膜２０を研磨することができる。従って、本実施形態によれば、半導体装置を製造する際の歩留りを向上することができる。
【０１２７】
なお、特許文献１には、被研磨膜を研磨した後に研磨パッドを洗浄する技術が開示されている。しかし、引用文献１では、目立てを行った後、被研磨膜を研磨する前に洗浄を行っているわけではないため、目立ての際に生じた異物を除去することができない。
【０１２８】
また、特許文献２、３には、被研磨膜に対する研磨を行いながら研磨パッドの目立てを行う技術、即ち、ｉｎ−ｓｉｔｕで研磨パッドの目立てを行う技術が開示されている。本実施形態による半導体装置の製造方法は、被研磨膜に対する研磨を行うのと別個の工程で研磨パッドの目立てを行うこと（ｅｘ−ｓｉｔｕ）を前提としており、本実施形態による半導体装置の製造方法は引用文献２、３とは無関係である。なお、本実施形態においてｅｘ−ｓｉｔｕで研磨パッドの目立てを行うのは、界面活性剤より成る添加剤と研磨砥粒とを含む研磨剤を用いて被研磨膜を研磨する際に、ｉｎ−ｓｉｔｕで研磨パッドの目立てを行った場合には、良好な研磨特性が得られない場合があるためである。
【０１２９】
また、特許文献４乃至６には、ダイヤモンドディスクによる目立てを行うことなく、高圧ジェットスプレーを用いてコンディショニングを行う技術が開示されている。しかし、特許文献４乃至６に記載された技術では、研磨の過程で変質した研磨パッドの表層部を除去することができず、長期間にわたって良好な研磨特性を維持することは困難である。
【０１３０】
（変形例（その１））
次に、本実施形態による半導体装置の製造方法の変形例（その１）を図１５及び図１６を用いて説明する。図１５及び図１６は、本変形例による半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
【０１３１】
本変形例による半導体装置の製造方法は、配線３２上に形成された被研磨膜２０を研磨することに特徴がある。
【０１３２】
まず、図１５（ａ）に示すように、トランジスタ（図示せず）等が形成された半導体基板１０上に、層間絶縁膜２８を形成する。
【０１３３】
次に、全面に、積層膜３０を形成する。積層膜３０は、配線の材料となるものである。積層膜３０は、例えば、膜厚５ｎｍのＴｉ膜、膜厚５０ｎｍのＴｉＮ膜、膜厚３００ｎｍのＡｌ膜、膜厚５ｎｍのＴｉ膜、及び膜厚８０ｎｍのＴｉＮ膜を順次積層することにより形成することができる。
【０１３４】
次に、図１５（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィ技術を用いて、積層膜３０をパターニングする。これにより、積層膜３０より成る複数の配線３２が形成される。
【０１３５】
次に、図１５（ｃ）に示すように、全面に、例えば高密度プラズマＣＶＤ法により、シリコン酸化膜２０を形成する。シリコン酸化膜２０の膜厚は例えば７００ｎｍ程度とする。シリコン酸化膜２０は、被研磨膜となるものである。
【０１３６】
次に、この後の半導体装置の製造方法は、図４（ｃ）及び図５（ａ）を用いて上述した半導体装置の製造方法と同様であるので説明を省略する。
【０１３７】
こうして、図１６に示すように、被研磨膜２０の表面が平坦化された半導体装置が形成される。
【０１３８】
このように、被研磨膜２０が、配線３２上に形成された被研磨膜２０であってもよい。
【０１３９】
（変形例（その２））
次に、本実施形態による半導体装置の製造方法の変形例（その２）を図１７を用いて説明する。図１７は、本変形例による半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
【０１４０】
本変形例による半導体装置の製造方法は、被研磨膜３６が金属より成ることに主な特徴がある。
【０１４１】
まず、図１７（ａ）に示すように、トランジスタ（図示せず）等が形成された半導体基板１０上に、層間絶縁膜３４を形成する。
【０１４２】
次に、全面に、スピンコート法により、フォトレジスト膜（図示せず）を形成する。
【０１４３】
次に、フォトリソグラフィ技術を用い、フォトレジスト膜をパターニングする。
【０１４４】
次に、フォトレジスト膜をマスクとして層間絶縁膜３４をエッチングする。こうして、配線４０（図１７（ｃ）参照）を埋め込むための溝３８又は導体プラグ（図示せず）を埋め込むためのコンタクトホール（図示せず）が形成される。
【０１４５】
次に、図１７（ｂ）に示すように、全面に、金属より成る被研磨膜３６を形成する。被研磨膜３６としては、例えば、膜厚５ｎｍのＴｉ膜、膜厚５０ｎｍのＴｉＮ膜、及び膜厚９００ｎｍのＣｕ膜を順次堆積して成る積層膜を形成する。
【０１４６】
なお、ここでは、被研磨膜３６として金属積層膜を形成する場合を例に説明したが、被研磨膜３６は金属積層膜に限定されるものではなく、例えば単層の金属膜でもよい。
【０１４７】
次に、図１７（ｃ）に示すように、例えばＣＭＰ法により、層間絶縁膜３４の表面が露出するまで被研磨膜３６を研磨する。被研磨膜３６をＣＭＰ法により研磨する方法は、被研磨膜２０をＣＭＰ法により研磨する上述した方法と同様であるため、説明を省略する。
【０１４８】
本変形例では被研磨膜３６が金属より成るため、被研磨膜３６をＣＭＰ法により研磨する際には、金属を研磨するのに適した研磨剤を用いる。
【０１４９】
例えば、被研磨膜３６の材料としてＣｕが用いられている場合には、研磨砥粒にＣｕ用の添加剤を添加した研磨剤を用いることができる。かかる添加剤としては、例えばＪＳＲ株式会社製の添加剤（型番：ＣＭＳ７３０３）を用いることができる。
【０１５０】
また、被研磨膜３６の材料としてタングステンが用いられている場合には、タングステン用の研磨剤を用いることができる。かかる研磨剤としては、例えば株式会社フジミインコーポレーテッド製の研磨剤（型番：ＰＬ５１０７）を用いることができる。
【０１５１】
なお、研磨剤はこれらに限定されるものではなく、研磨の対象となる金属を研磨するのに適した研磨剤を適宜用いることができる。
【０１５２】
こうして、被研磨膜３６より成る配線４０が溝３８内に埋め込まれる。また、金属より成る導体プラグ（図示せず）がコンタクトホール（図示せず）内に埋め込まれる。
【０１５３】
このように、被研磨膜３６が金属積層膜又は金属膜であってもよい。
【０１５４】
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態による半導体装置の製造方法を図１８乃至図１９を用いて説明する。図１８は、本実施形態による半導体装置の製造方法を示す側面図である。図１乃至図１７に示す第１実施形態による半導体装置の製造方法と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。
【０１５５】
本実施形態による半導体装置の製造方法は、研磨パッド１０４の目立てを行う際に研磨パッド１０４上に供給する液体として、研磨剤１３８を用いることに主な特徴がある。
【０１５６】
まず、半導体基板１０を、研磨ヘッド１１２ａ（図２参照）により支持する工程までは、上述した第１実施形態による半導体装置の製造方法と同様であるので、説明を省略する。
【０１５７】
次に、研磨パッド１０４の目立て（コンディショニング）を行う（図１８参照）。
【０１５８】
研磨パッド１０４の目立ては、以下のようにして行う。即ち、ダイヤモンドディスク１１６を回転させながら、ダイヤモンドディスク１１６を降下させ、ダイヤモンドディスク１１６の下面側を研磨パッド１０４の表面に押し付ける。この際、研磨テーブル１０２ａを回転させるとともに、ノズル１２４ｂを介して研磨パッド１０４上に研磨剤１３８を供給する。
【０１５９】
研磨パッド１０４の目立てを行う際の条件は、例えば以下の通りとする。
【０１６０】
目立てを行う際に研磨パッド１０４上に供給する研磨剤１３８の供給量は、例えば０．１〜０．３リットル／分の範囲とする。ここでは、研磨剤１３８の供給量を０．２リットル／分とする。
【０１６１】
ダイヤモンドディスク１１６が研磨パッド１０４に加える荷重は、例えば１．３〜４．６ｋｇ重の範囲とする。ここでは、ダイヤモンドディスク１１６が研磨パッド１０４に加える荷重を４．１ｋｇ重とする。
【０１６２】
ダイヤモンドディスク１１６の回転数は、例えば７０〜１２０回転／分の範囲とする。ここでは、ダイヤモンドディスク１１６の回転数を９８回転／分とする。
【０１６３】
研磨テーブル１０２ａの回転数は、例えば７０〜１２０回転／分の範囲とする。ここでは、研磨テーブル１０２ａの回転数を１０５回転／分とする。
【０１６４】
研磨パッド１０４の目立てを行う時間は、例えば５〜１２０秒の範囲とする。ここでは、研磨パッド１０４の目立てを行う時間を４８秒とする。
【０１６５】
なお、研磨パッド１０４の目立てを行う際の条件は、上記に限定されるものではなく、適宜設定すればよい。
【０１６６】
こうして、研磨パッド１０４の表面の目立てが終了する。
【０１６７】
研磨パッド１０４の目立てが終了した後、ダイヤモンドディスク１１６を上昇させる。これにより、ダイヤモンドディスク１１６が研磨パッド１０４に接触していない状態となる。
【０１６８】
この後の半導体装置の製造方法は、上述した第１実施形態による半導体装置の製造方法と同様であるため、説明を省略する。
【０１６９】
（評価結果）
次に、本実施形態による半導体装置の製造方法の評価結果を図１９を用いて説明する。図１９は、被研磨膜の表面に生じたスクラッチの数を示すグラフ（その２）である。
【０１７０】
実施例３は、本実施形態の場合、即ち、研磨剤１３８を供給しながら研磨パッド１０４の目立てを行った後に、研磨パッド１０４の表面を純水により洗浄し、この後、研磨パッド１０４上に研磨剤を供給した後に、被研磨膜２０の表面を研磨した場合を示している。比較例４は、研磨剤２０を供給しながら目立てを行った後に、研磨パッド１０４の表面を洗浄することなく、被研磨膜２０の表面を研磨した場合を示している。
【０１７１】
図１９から分かるように、比較例４の場合には、被研磨膜２０の表面に生ずるスクラッチの数は、１２個程度と比較的多かった。
【０１７２】
これに対し、実施例３の場合、即ち、本実施形態の場合には、被研磨膜２０の表面に生ずるスクラッチの数は、６個程度と著しく減少している。
【０１７３】
これらのことから、本実施形態によれば、被研磨膜２０の表面に生ずるスクラッチの数を著しく減少し得ることが分かる。
【０１７４】
このように、研磨パッド１０４の目立てを行う際に研磨パッド１０４上に供給する液体として、研磨剤１３８を用いるようにしてもよい。
【０１７５】
［変形実施形態］
本発明は上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
【０１７６】
例えば、第１実施形態では、研磨パッド１０４上に純水１２６のみを供給しながら研磨パッド１０４の目立てを行う場合を例に説明したが、研磨パッド１０４の目立てを行う際に供給する液体は、純水に限定されるものではない。また、第２実施形態では、研磨パッド１０４上に研磨剤１３８のみを供給しながら研磨パッド１０４の目立てを行う場合を例に説明したが、研磨パッド１０４の目立てを行う際に供給する液体は、研磨剤１３８に限定されるものではない。例えば、研磨パッド１０４の目立てを行う際に、純水１２６と研磨剤１３８の両方を、研磨パッド１０４上に供給するようにしてもよい。この場合には、例えば、ノズル１２４ｂを介して研磨パッド１０４上に純水を供給するとともに、ノズル１２４ａを介して研磨パッド１０４上に研磨剤を供給すればよい。また、研磨パッド１０４の目立てを行う際に、研磨剤１３８と純水１２６との混合物、即ち、純水により希釈された研磨剤を、研磨パッド１０４上に供給するようにしてもよい。
【０１７７】
また、第２実施形態では、トレンチ１８が形成された半導体基板１０上に形成された被研磨膜２０を研磨する場合を例に説明したが、配線３２が形成された半導体基板１０上に形成された被研磨膜２０を研磨してもよい（図１５及び図１６参照）。
【０１７８】
また、第２実施形態では、絶縁膜より成る被研磨膜２０を研磨する場合を例に説明したが、被研磨膜は絶縁膜に限定されるものではない。例えば、例えば金属膜又は金属積層膜より成る被研磨膜３６を研磨してもよい（図１７参照）。
【０１７９】
また、上記実施形態では、酸化セリウム（セリア）より成る研磨砥粒２４を含む研磨剤１３８を用いる場合を例に説明したが、研磨剤１３８に含まれる研磨砥粒２４は酸化セリウムに限定されるものではない。例えば、酸化シリコン（シリカ）より成る研磨砥粒を含み研磨剤を用いてもよい。かかる研磨剤としては、例えば、花王株式会社製のＫＳ−Ｓ−２１０を挙げることができる。
【０１８０】
また、上記実施形態では、界面活性剤より成る添加剤と研磨砥粒とを含む研磨剤を用いる場合を例に説明したが、研磨パッド上に供給する研磨剤は、かかる研磨剤に限定されるものではない。例えば、研磨パッド上に供給する研磨剤として、シリカより成る研磨砥粒とＫＯＨより成る添加剤とを含む研磨剤を用いてもよい。また、研磨砥粒を含まない研磨剤を用いてもよい。
【０１８１】
また、上記実施形態では、ＳＴＩ法により素子分離領域を形成する場合等を例に説明したが、本発明は、素子分離領域を形成する場合に限定されるものではなく、被研磨膜の表面を研磨する際に広く用いることができる。
【０１８２】
（付記１）
研磨パッド上に液体を供給しながら、前記研磨パッドの表面の目立てを行う工程と、
前記研磨パッドの表面の目立てを行った後に、前記研磨パッド上に水を噴射することにより、前記研磨パッドの表面を洗浄する工程と、
前記研磨パッドの表面を洗浄した後に、前記研磨パッド上に前記研磨剤を供給しながら、半導体基板上に形成された被研磨膜の表面を前記研磨パッドを用いて研磨し、前記被研磨膜の表面を平坦化する工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【０１８３】
（付記２）
付記１記載の半導体装置の製造方法において、
前記研磨パッドの表面を洗浄する工程の後、前記被研磨膜の表面を平坦化する前に、前記研磨パッド上に前記研磨剤を供給することにより、前記研磨パッドの表面に存在している水を前記研磨剤により置換する工程を更に有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【０１８４】
（付記３）
付記１又は２記載の半導体装置の製造方法において、
前記研磨パッドの表面の目立てを行う工程では、前記研磨パッド上に、水又は前記研磨剤を供給しながら、前記研磨パッドの表面の目立てを行う
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【０１８５】
（付記４）
付記１又は２記載の半導体装置の製造方法において、
前記研磨パッドの表面の目立てを行う工程では、前記研磨パッド上に、水と前記研磨剤、又は、水と前記研磨剤との混合物を供給しながら、前記研磨パッドの表面の目立てを行う
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【０１８６】
（付記５）
付記１乃至４のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記研磨パッドの表面を洗浄する工程では、１〜１０秒の噴射時間で水を噴射することにより、前記研磨パッドの表面を洗浄する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【０１８７】
（付記６）
付記１乃至５のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記研磨パッドの表面を洗浄する工程では、０．２〜１０リットル／分の噴射量で水を噴射することにより、前記研磨パッドの表面を洗浄する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【０１８８】
（付記７）
付記１乃至６のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記被研磨膜の表面を平坦化する工程の前に、前記半導体基板上に前記被研磨膜と異なるエッチング特性を有する絶縁膜を形成する工程と；前記絶縁膜に開口部を形成する工程と；前記絶縁膜をマスクとして前記半導体基板をエッチングし、前記半導体基板に溝を形成する工程と；前記溝内及び前記絶縁膜上に前記被研磨膜を形成する工程とを更に有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【０１８９】
（付記８）
付記１乃至６のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記被研磨膜の表面を平坦化する工程の前に、前記半導体基板上に配線を形成する工程と；前記配線上及び前記半導体基板上に前記被研磨膜を形成する工程とを更に有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【０１９０】
（付記９）
付記１乃至８のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記被研磨膜は、絶縁膜である
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【０１９１】
（付記１０）
付記１乃至６のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記被研磨膜は、金属膜又は金属積層膜である
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【０１９２】
（付記１１）
付記１乃至１０のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記研磨剤は、研磨砥粒と界面活性剤より成る添加剤とを含む
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【０１９３】
（付記１２）
付記１１記載の半導体装置の製造方法において、
前記研磨砥粒は、酸化セリウム又は酸化シリコンを含み、
前記添加剤は、ポリアクリル酸アンモニウム塩を含む
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【図面の簡単な説明】
【０１９４】
【図１】研磨装置を示す平面図である。
【図２】図１に示す研磨装置の一部を示す側面図である。
【図３】図１に示す研磨装置の一部を示す拡大側面図である。
【図４】本発明の第１実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その１）である。
【図５】本発明の第１実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その２）である。
【図６】本発明の第１実施形態による半導体装置の製造方法を示す側面図（その１）である。
【図７】本発明の第１実施形態による半導体装置の製造方法を示す側面図（その２）である。
【図８】本発明の第１実施形態による半導体装置の製造方法を示す側面図（その３）である。
【図９】研磨パッドの状態を示す断面図である。
【図１０】本発明の第１実施形態で用いられる研磨剤の特性を示すグラフである。
【図１１】研磨速度が変化するメカニズムを示す概念図である。
【図１２】研磨テーブルの駆動電圧又は駆動電流の変化を概念的に示すグラフである。
【図１３】被研磨膜の表面に生じたスクラッチの数を示すグラフ（その１）である。
【図１４】被研磨膜に対する研磨量の面内分布を示すグラフである。
【図１５】本発明の第１実施形態の変形例（その１）による半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その１）である。
【図１６】本発明の第１実施形態の変形例（その１）による半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その２）である。
【図１７】本発明の第１実施形態の変形例（その２）による半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
【図１８】本発明の第２実施形態による半導体装置の製造方法を示す側面図である。
【図１９】被研磨膜の表面に生じたスクラッチの数を示すグラフ（その２）である。
【図２０】従来の半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
【符号の説明】
【０１９５】
１０…半導体基板
１２…シリコン酸化膜
１４…シリコン窒化膜
１６…開口部
１８…トレンチ
２０…シリコン酸化膜
２１…素子分離領域
２２…素子領域
２４…研磨砥粒
２６…添加剤
２８…層間絶縁膜
３０…積層膜
３２…配線
３４…層間絶縁膜
３６…被研磨膜
３８…溝
４０…配線
１００…基台
１０２ａ〜１０２ｃ…研磨テーブル
１０４…研磨パッド
１０４ａ…切削屑
１０８ａ〜１０８ｄ…アーム
１１０…カルーセル
１１２ａ〜１１２ｄ…研磨ヘッド
１１４ａ〜１１４ｃ…目立て装置
１１６…ダイヤモンドディスク
１１８…台金
１２０…ダイヤモンド
１２０ａ…ダイヤモンド粒子
１２２…ニッケルめっき層
１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃ…ノズル
１２６…純水
１２８…純水
１３０…溝
１３２…溝
１３４…孔
１３６…気泡
１３８…研磨剤
２１０…半導体基板
２１２…シリコン酸化膜
２１４…シリコン窒化膜
２１６…開口部
２１８…溝
２２０…シリコン酸化膜
２２１…素子分離領域
２２２…素子領域
【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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【図２０】
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