(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に薄膜を有する基板を準備する工程と、
前記基板の裏面側を加圧して回転する固定砥粒盤の表面に前記基板表面を押しつける工程と、
前記基板と前記固定砥粒盤との間で生じる研磨加工摩擦力により生じる前記基板の横方向の移動を、当該基板と接触する部位に溝部を有し前記基板の周辺に配置されたガイドにより防止しながら、前記固定砥粒盤を用いて前記薄膜を研磨加工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に記載の半導体装置の製造方法において、
前記固定砥粒の研磨面側における縦弾性係数が３０００Ｋｇ／ｃｍ2以上であ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または２に記載の半導体装置の製造方法において、
前記固定砥粒の表面に分散剤を含む水を供給しながら研磨する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から３のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記固定砥粒の表面に砥粒を含むスラリーを供給しながら研磨する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に記載の半導体装置の製造方法において、
前記研磨加工は、前記基板の平坦度の状態をモニターしながら行われ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に記載の半導体装置の製造方法において、
前記溝部は、Ｖ溝形状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７】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、
前記薄膜と前記固定砥粒との間隔を随時制御して、前記薄膜と前記固定砥粒との間に介在させる加工液の量を制御する工程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８】
請求項１または７に記載の半導体装置の製造方法において、
前記薄膜は有機ＳＯＧ薄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に記載の半導体装置の製造方法において、
前記ガイドの前記固定砥粒に対向する面と前記固定砥粒の表面との高さを制御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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体基板表面上に形成された薄膜を研磨部材を用いて化学的機械研磨加工する半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
集積度が２５６Ｍｂｉｔ以上のＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等の高集積な半導体装置の製造工程では、最小寸法が０．２μｍ以下の微細なパターンを形成することになる。光リソグラフィを用いてこのように微細なパターンを高精度に形成するためには露光光の短波長化や開口数の増大が必要となる。それに伴い、光リソグラフィ工程で用いる縮小投影露光装置の許容焦点深度が浅くなる。光リソグラフィ工程で基板表面に形成された薄膜上の感光剤膜（ホトレジスト膜）に高い解像度で微細な回路パターンを露光転写するためには、被露光面である感光剤膜表面で０．３μｍ以下の平坦度が必要である。
【０００３】
感光剤膜表面の平坦性を得る手法として、特開平７−３１４２９８号公報には加熱により、感光剤膜の形成される下地となる絶縁膜を軟化させてリフローさせるリフロー平坦化法が開示されている。また、絶縁膜の凸部を溶かして平坦化するエッチング法、さらに加工液に研磨粉や砥粒を含むスラリーと研磨パッドを用いて化学的機械的に絶縁膜を加工する化学的機械研磨加工（ＣＭＰ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）法が知られている。
【０００４】
また、特開平１１−２７７４１７号公報のように、研磨中にウエハがリテーナに接触したとき、リテーナ全体がウエハにあわせて変形する方法が知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のリフロー平坦化法やエッチング法では、段差部分を局所的に平滑化できるものの、半導体基板の広い領域（直径３０ｍｍ以上）にわたって露光装置の浅い焦点深度の許容範囲を満たすほどの平坦度が得られないという問題があった。一方、従来の化学的機械研磨加工法はリフロー平坦化法に比べて良い平坦性が得られる。しかし、従来の化学的機械研磨加工法は基板表面上に形成された薄膜面を研磨部材である柔軟な研磨布（例えば、ポリウレタンからなる研磨パッドで、縦弾性係数が１０００ｋｇ／ｃｍ2以下）に押し当てて基板表面を研磨する方法であるため、基板表面の押しつけ力により研磨布が凹凸に変形してしまい、加工後の平坦性が低下する問題があった。例えば、特開平９−２６７２５７号や特開平１０−２８６７５８号に開示されているように、基板外周部近傍の研磨布が基板の押し付け力で凹んだり波打ち状となり、その結果、基板外周表面の加工特性が不均一となって、いわゆる縁だれを起こしていた。
【０００６】
研磨部材への半導体基板の押しつけ力が大きい程、すなわち加工面圧が高いほど、加工後の基板表面の平坦性は悪化する。平坦性は悪化の現象を低減するため加工面圧を下げると、加工能率が低下して加工時間が増大し、スループットが低下するという問題が生じた。
【０００７】
一方、研磨剤と研磨布を用いる代わりに、研磨砥粒を樹脂で固めた砥石（固定砥粒盤）を用いて基板表面を加工する技術が特開平９−２３２２６０号に開示されている。砥石は研磨布に比べて硬い（例えば、縦弾性係数が５０００ｋｇ／ｃｍ2以上）ため、凹凸状の回路パターン領域の基板表面の平坦性能は向上したが、基板外周表面の加工特性が不均一となる、いわゆる縁だれ現象を解決できなかった。
【０００８】
また、特開平６−１５５２８６号や特開平９−１１７８６０号のようにウエハ外周に設けたガイドの内壁面の構造に傾斜面を設け、ウエハが研磨部材側に近接することを防いだり、ガイド内から外れることを防ぎかつウエハ外周端部の過剰研磨を防止する方法が開示されている。しかし、この従来技術では、ウエハ外周端への推力の変動によりウエハ外周端がガイドの傾斜面を上り降りして高さが変動したり、さらには、研磨部材と反対側への過剰移動を防げ無いなど、ウエハ外周端の位置規制や接触保持の能力が劣っているため、研磨布に比べて硬い砥石を研磨部材に用いる時に、基板外周表面の加工特性が不均一となる、いわゆる縁だれ現象を解決できなかった。
【０００９】
さらには、特開平１０−３１５１２５号のようにウエハ裏面に加える負荷を外周と内周とで異ならせて均一な加工を狙う方法が開示されている。この方法では負荷と摩擦係数により発生する推力に対する対応が行えないため、硬い砥石を研磨部材に用いる時に、基板外周表面の加工特性が不均一となる、いわゆる縁だれ現象を解決できなかった。
【００１０】
発明者らは、表面の剛性の高い砥石を用いると、研磨部材である砥石の変形は生じないが、加工負荷と摩擦により生じる基板面方向に加わる推力によって、基板がキャリアのガイドに押しつけられて変形する現象を実験的に初めて見いだした。この現象によって基板外周表面の加工特性が不均一となり、いわゆる縁だれを起こすことが新たに判明した。
【００１１】
図７、８は砥石を用いた基板の研磨加工の従来技術の概略図である。
【００１２】
図７は砥石面１に押しつけられたウエハ２とガイド８３を上方より見た一平面の概略図である。ウエハ２の外径の寸法公差やウエハを自動搬送する際の図示していないキャリアへの装着や脱着を円滑に行なうために、通常ガイド８３の内径はウエハの外径より２ｍｍ程度まで大きい値とする。その結果、ガイド内壁とウエハ外周囲との間には隙間１０が存在する。砥石面１は矢印４の方向に回転し、ウエハ２とガイド８３はキャリアと一体になってに矢印５の方向に回転する。それぞれの直径と回転中心位置の異なる二つの相対運動とにより、ウエハ表面には加工摩擦力Ｆｐが働く。ウエハ２は図示していない弾性部材によりキャリアに保持され保持力Ｆｃが発生している。この加工摩擦力Ｆｐと保持力Ｆｃとの差の力でウエハはガイド内の隙間１０を移動してガイド８３の内壁に押しつけられ抗力Ｆｇが発生する。ガイドの内径よりウエハの外径の寸歩が小さいため、押しつけられたウエハ外周はガイドの内壁と外周全てで接することができず、略一点で接触する。その結果、この一点にウエハへの抗力Ｆｇが集中する。ウエハ面方向での力の釣り合いの関係はＦｐ＝Ｆｇ＋Ｆｃとなる。
【００１３】
図８は側面の拡大断面の概略図とウエハ直径上の外周部近傍の加工速度を示す特性線図である。特性線図の横軸は、ウエハ直径上の位置を中心を０として右側を正、左側を負で表わす。本発明では直径２００ｍｍのウエハを用いた場合の左半分のデータを例示する。また、縦軸は相対的加工速度比を示し、ウエハの中心近傍の平均加工速度で規格化した相対値で表わす。特性曲線の変極点の位置や大きさは加工条件により変化するので、本発明はその一例を示している。
【００１４】
ウエハ２の裏面に弾性部材６を介して加工負荷Ｐｂを加えて、砥石面１にウエハ表面上の薄膜８７を押しつける。薄膜と砥石面１との間には加工液８８が介在する。ウエハ表面上の薄膜８７と砥石面１との摩擦係数μｐと加工負荷Ｐｂとの積で決まる加工摩擦力Ｆｐ（Ｆｐ＝Ｐｂ×μｐ）が生じて、ウエハには砥石の回転方向への推力が働く。このウエハに働く加工摩擦力Ｆｐは弾性部材６とウエハ裏面との摩擦係数μｗと加工負荷Ｐｂとの積で決まる保持力Ｆｃ（Ｆｃ＝Ｐｂ×μｗ）とガイド８９からの抗力Ｆｇとで釣り合う。従来技術を用いた場合、約１ｍｍ以下と厚さの薄いウエハ２では、抗力Ｆｇによりウエハ外周端から３０ｍｍ程度までの基板外周端領域に局所的な変形９１や９２が生じた。
【００１５】
図８−ａは、ウエハ外周端９０に砥石面に押しつけられるような変形が生じた場合で、ウエハ面内の加工速度曲線の平均部分１２に比べて加工速度曲線の高い値の部分９３を呈し、局所的な変形の反動でいわゆる『かえり』生じる部分は急峻な変化を伴って加工速度曲線の低い値の部分９４を示す。加工速度曲線の低い値の部分９４の最小な相対加工速度比の大きさはほぼ０．８〜０．５の範囲で、ウエハ径位置はほぼ−７５〜−９５ｍｍの範囲に現れる。その結果、ウエハ外周部近傍の加工特性が不均一となり、削れ過ぎの縁だれとなった。
【００１６】
図８−ｂは、ウエハ外周端９０に砥石面から持ち上げられるような変形が生じた場合で、ウエハ面内の加工速度曲線の平均部分１２に比べて加工速度曲線の低い値の部分９５を呈し、局所的な変形の反動でいわゆる『かえり』生じる部分は急峻な変化を伴って加工速度曲線の高い値の部分９７を示す。加工速度曲線の高い値の部分９７の最大な相対加工速度比の大きさはほぼ１．２〜２．０の範囲で、ウエハ径位置はほぼ−７５〜−９５ｍｍの範囲に現れる。その結果、ウエハ外周部近傍の加工特性が不均一となり、削れ不足の縁だれとなった。
【００１７】
本発明の目的は、加工負荷と摩擦により生じる基板面方向に加わる推力に起因して、基板がキャリアのガイドに押しつけられて変形する現象によって基板外周表面の研磨加工特性が不均一となり、いわゆる縁だれを起こすことを解消して、基板外周領域を含めた研磨加工特性を制御する手法を提供することにある。
【００１８】
本発明の他の目的は、半導体基板表面に形成された回路パターンの凸部分を平坦に加工し、凹部の加工を低減あるいは防止して研磨時間を低減し、スループットを向上することのできる半導体装置の製造方法の提供である。
【００１９】
また、本発明の他の目的は、半導体基板表面に形成された薄膜の凸部分を平坦に加工し、凹部の加工を低減あるいは防止し、かつ残膜の厚さむらの発生を低減あるいは防止することのできる半導体装置の製造方法の提供である。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明の一実施例によれば、半導体基板の基板表面上に形成された薄膜を研磨加工する場合、表面に薄膜を有する基板裏面をキャリアで保持しながら、前記基板が前記基板を囲むように設けられたガイドに押しつけられたときに生ずる反力を前記ガイドにより分散させるように研磨することにより、又、表面に薄膜を有する半導体基板裏面を保持しながら、前記半導体基板の周囲に設けられ、内壁に弾性体を有するガイドで抑えるように研磨することにより、又、表面に薄膜を有する基板が、前記基板を囲むように設けられ、内壁に凹状溝を有するガイドにに押しつけられたときに、前記凹状溝で固定され、上下方向への変形が低減されるように研磨することにより上記目的は達成される。
【００２１】
基板背面から研磨部材へ基板を押しつける加工負荷と、研磨部材と基板表面の薄膜との摩擦係数との積で決まる加工摩擦力を、基板裏面とキャリアの弾性部材との摩擦係数の積で決まる基板の保持力と、基板外周が押しつけ接触するガイドから基板への反力との和で決まる力関係のもとで、言い換えると、
（加工摩擦力）＝（加工負荷）×（研磨部材と基板表面の薄膜との摩擦係数）、
（基板の保持力）＝（加工負荷）×（キャリアの弾性部材と基板裏面との摩擦係数）、
（加工摩擦力）＝（基板の保持力）＋（ガイドから基板への反力）、
または、
（ガイドから基板への反力）＝（加工摩擦力）−（基板の保持力）
の関係のもとで、
ガイド内壁面と基板外周との有効接触面積を増やすことにより、ガイドから基板への反力の集中を分散して緩和し、基板外周端の局所的な変形を防ぐことが可能となる。その結果、基板外周端まで均一に研磨加工して、縁だれのない半導体装置が製造可能となる。
【００２２】
さらには、基板の保持力を増加させることにより、ガイドから基板への反力を低減できるので、基板外周端の局所的な変形を防ぐことが可能となる。その結果、基板外周端の局所的な変形を防げるので、基板外周端まで均一に研磨加工して、縁だれのない半導体装置が製造可能となる。
【００２３】
また、ガイド内壁面の溝で基板外周端の高さを規制し加工条件を制御できるので、基板外周端まで研磨加工の均一性が一層向上する。その結果、基板外周端まで均一に研磨加工して、縁だれのない高性能な半導体装置を製造することができる。
【００２４】
なお、ガイド内壁面の溝で基板外周端の高さを規制することにより、ガイド内壁溝の上下の面と基板外周の円弧状の傾斜面とが挟むように接触するので、有効接触面積をより増やす作用が働き、ガイドから基板への反力の集中を分散して緩和し、基板外周端の局所的な変形を防ぐことが可能となるので、基板外周端まで均一に研磨加工して、縁だれのない半導体装置を製造可能となる。
【００２５】
なお、発明者は砥石すなわち固定砥粒盤を用いる化学的機械研磨法による半導体装置の製造方法において、図７、８の従来技術で述べたように、砥石などの剛性の高い研磨部材では基板の押しつけ荷重による砥石の変形は生じないが、加工負荷と摩擦により生じる基板面方向に加わる推力によって、約１ｍｍ以下と厚さの薄い基板がキャリアのガイドに押しつけられて局所的に変形する現象を実験的に初めて見いだした。この現象によって基板外周表面の加工特性が不均一となり、いわゆる縁だれを起こすことを明らかにした。
【００２６】
本発明は、上記知見に基づいて創出されたものである。
【００２７】
なお、本発明で述べる残膜とは、半導体基板上に点在状に配列し形成されたパターンの同一段差部分の加工後の膜厚さ、すなわち、薄膜の表面と基板表面との距離を言う。
【００２８】
従って、残膜の厚さむらは、基板面内の任意の点Ｐの残膜を残膜Ｐ、加工速度を加工速度Ｐ、加工量を加工量Ｐと表わすと
0003873557.tif 000002
で表わすことができる。この加工速度の差は基板面内での加工速度の変動や不均一性に起因するものである。
【００２９】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
以下、本発明の一実施例を図を用いて説明する。なお、それぞれ図中において、同一の機能の部分には同一の番号を付した。
【００３０】
図１は本発明の一実施例の半導体装置の製造方法を示す概略図である。
【００３１】
図１−ａは砥石面１に押しつけられたウエハ２とガイド３を上方より見た一平面の概略断面図であり、砥石面１は矢印４の方向に回転し、ウエハとガイドはキャリアによって矢印５の方向に回転する。この二つの回転運動の差から砥石面１の回転による相対運動により、ウエハ表面には加工摩擦力Ｆｐが働く。図１−ｂは側面の拡大断面の概略図とウエハ直径上の外周部近傍の研磨加工時の加工速度を示す特性線図である。以下に述べる特性線図も同様に横軸は、ウエハ直径上の位置を中心を０として右側を正、左側を負で表わす。本発明では直径２００ｍｍのウエハを用いた場合の左半分のデータを例示す。また、縦軸は相対的加工速度比を示し、ウエハの中心近傍の平均加工速度で規格化した相対値で表わす。特性曲線の変極点の位置や大きさは加工条件により変化するので、本発明はその一例を示している。
【００３２】
ガイド３は薄い厚さの内壁９を有する構造であり、内壁９の外側の領域１１側にたわみ変形可能な構造である。
【００３３】
ウエハ２の裏面に弾性部材６を介して加工負荷Ｐｂを加えて、砥石面１にウエハ表面上の薄膜７を押しつける。薄膜と砥石面１との間には加工液８が介在する。ウエハ表面上の薄膜７と砥石面１との摩擦係数μｐと加工負荷Ｐｂとの積で決まる加工摩擦力Ｆｐ（Ｆｐ＝Ｐｂ×μｐ）が生じて、ウエハには砥石の回転方向への推力が働く。このウエハに働く加工摩擦力Ｆｐは弾性部材６とウエハ裏面との摩擦係数μｗと加工負荷Ｐｂとの積で決まる保持力Ｆｃ（Ｆｃ＝Ｐｂ×μｗ）と内壁９からの抗力Ｆｇとで釣り合う。すなわち、ウエハ２は弾性部材６でキャリアに保持され保持力Ｆｃが発生する。加工摩擦力Ｆｐと保持力Ｆｃとの差分の力でウエハはガイドに押しつけられ抗力Ｆｇが発生し、反対側に隙間１０が生じる。ウエハ面方向の力はＦｐ＝Ｆｇ＋Ｆｃの関係式を満たす。
【００３４】
ガイドの素材としては、ポリアセタール（ＰＯＭ）樹脂やポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）樹脂等の樹脂を用いることができる。薄い厚さの内壁９を有する構造のガイドとして、本一実施例では高さ７．５ｍｍ外径２３６ｍｍ、内径２０４ｍｍのＰＯＭ樹脂の内側に、幅０．５〜１．０ｍｍ深さ５ｍｍのリング状の溝１１を形成して、幅０．５〜０．９ｍｍ高さ５ｍｍの薄い厚さの内壁９の構造を得た。
【００３５】
砥石表面とウエハとの相対運動に伴う推力により、ウエハがガイドに押し付けられ、ガイドの内壁９はウエハ外周に接触し倣うように変形して、抗力Ｆｇ（Ｆｇ＝Ｆｐ−Ｆｃ）がウエハに発生する。ガイドの内壁が倣うのでガイドとウエハ外周端の接触面積が増して、ウエハ外周端に加わる単位長さ当たりの抗力Ｆｇ１は（Ｆｇ＝ΣＦｇ１）のように分散して小さくなる。その結果、ウエハ外周部近傍の変形量が小さくなり、局所変形の反動による『かえり』の影響が研磨加工時の加工速度特性に現われず、加工速度曲線の部分１３のようになだらかな変化を呈する特徴がある。加工速度曲線の平均部分１２より加工速度曲線の高い値の部分１４は、ガイド内壁９が推力でたわみ変形して傾斜することにより砥石面に押す分力が生じることに起因する。
【００３６】
なお、研磨部材が縦弾性係数は１０００ｋｇ／ｃｍ2（９８Ｍｐａ）以下の柔軟な硬度の弾性体であると、研磨部材の表面形状が半導体基板上のパターン凹部の形状に追従して研磨加工を行ない、加工が進むにつれ薄膜の平均的な厚さの値は小さくなるもののパターン凹部が加工されてしまうので、平坦化性能が良くないと言う問題が生じる。従って、砥石面１を構成する砥石は適度な硬度の微細な研磨砥粒を分散させた固定砥粒盤として、縦弾性係数は３０００ｋｇ／ｃｍ2（２９４Ｍｐａ）以上の値にするのが望ましい。
【００３７】
（実施例２）
以下、本発明の別の実施例を説明する。
【００３８】
図２は本発明の第２の実施例の半導体装置の製造方法を示す概略断面図である。ガイド２３の内壁下端にＶ字状の溝２０が円周状に設けてある。ウエハ2の板厚さが７３０μmの時に、溝２０の中心位置を砥石表面1とガイド２３の接触面からの距離ｈを２５０μmとした。丸みの付いた端部を有するウエハの外周端の高さを規制する点で、溝２０のＶ字状の開き角度よりも溝の有効中心位置ｈの精度が重要である。Ｖ字状溝の勾配が上下に対称な構造の時は、溝の底の鋭角な頂点の位置が有効中心位置となる。この有効中心位置はウエハの板厚さの２０〜５０％の範囲の値にするのが望ましい。
【００３９】
図２−ａと図２−ｂはガイド２３と砥石面1との距離をｇ１、ｇ２と異ならせて（ｇ１＜ｇ２）研磨加工した場合のウエハ外周近傍の断面形状とその時の加工速度特性を示す一例である。この距離ｇ１、ｇ２の制御は、ウエハ2を砥石面に押し付ける圧力の総和で決まるウエハ荷重Ｐｂと、ガイドを砥石面に押しつける荷重Ｐｇとの比率を変えることにより行なえる。なお、ウエハ荷重Ｐｂは既述の加工負荷Ｐｂとなる。本実施例の一例として平均圧力３５０ｇ／ｃｍ2（約３０ｋＰａ）でウエハ荷重Ｐｂが１１０ｋｇの時、図２−ａは荷重比Ｐｇ／Ｐｂが１．０の場合、図２−ｂは荷重比Ｐｇ／Ｐｂが０．７の場合である。図２−ａの場合のように荷重比が大きいと、ウエハの外周端高さが砥石面側に近接するため、ウエハ外周端が砥石面に押しつけられるような変形が生じて、ウエハ面内の加工速度曲線の平均部分12に比べて加工速度曲線の高い値の部分２７を呈し、局所変形の反動でいわゆる『かえり』を生じる部分は、急峻な変化を伴って加工速度曲線の低い値の部分２６を示す。その結果、ウエハ外周部近傍の加工特性が不均一となり、削れ過ぎの縁だれとなる。一方、図２−ｂの場合のように荷重比が小さいとウエハ外周端が砥石面から持ち上げられる変形が生じるのでウエハ面内の加工速度曲線の平均部分12に比べて加工速度曲線の低い値の部分２９を呈し、局所変形の反動でいわゆる『かえり』を生じる部分は、急峻な変化を伴って加工速度曲線の高い値の部分２８となり、図２−ａとは逆の特性を示す。その結果、ウエハ外周部近傍の加工特性が不均一となり、削れ不足の縁だれとなる。
【００４０】
以上のことから、ガイド内壁に溝を設けて荷重比を上述の両者の間を選ぶというように適切に設定することにより、ウエハ外周端の高さを制御することができる。すなわち、図２−ａと図２−ｂとの両者の間の特性を得る条件を設定することによりウエハ外周端の加工特性の不均一性に起因する縁だれを低減できるという特徴が得られた。
【００４１】
（実施例３）
以下、本発明の別の実施例を説明する。
【００４２】
図３は本発明の第３の実施例の半導体装置の製造方法を示す概略断面図である。キャリアのホルダ１３１に固定されたガイド３３の内壁下端にＶ字状の溝３４が円周状に設けてある。一方、ホルダ１３１には高さを調整可能な調整機構１３２を介して支持リング３５が設けてある。調整機構１３２の高さを制御することにより、ガイド３３の下面と砥石面１との間隙ｇ３を一定に保つことができる。その結果、砥石面に接触する支持リング３５により、キャリア全体を常に砥石面に追従させて、キャリアの姿勢すなわちホルダ１３１に固定された弾性部材６に保持されたウエハ２の表面とガイド３３とを砥石面と平行且つ一定間隔に保つことができる。ガイド３３は砥石に接触しないため、摩耗が生じないのでウエハ２の支持条件が長期に渡って安定に保証される。支持リング３５の砥石面と接触する部分は加工の進行に伴って摩耗するが、この摩耗量は調整機構１３２を繰り出すことにより補正することができるので、間隙ｇ３を許容範囲に常に保つことができる。この許容範囲は、加工速度の均一性の要求仕様で決定されるもので、間隙ｇ３が許容範囲であれば調整機構１３２を繰り出し制御せず固定しておくことができる。すなわち、また、支持リングの３５の摩耗量はあらかじめ加工時間と摩耗量との関係を求めておいてオープン制御方式で所定時間毎に調整しても良いし、公知の距離測定器を用いて、ガイド３３と支持リング３５との表面の距離を測定して判断し、それが所定値になるように調整機構１３２を制御しても良い。なお、これらの調整はウエハの研磨加工中でなく、ウエハの載せ替えの搬送工程中に行うのが容易である。さらには、ガイド３３と支持リング３５との表面の高さが所定量となる基準段差を設けた治具上にガイド３３を接地させて、その後支持リングが段差分を見込んだ治具に接地するように調整機構を制御することを搬送工程中に適宜行うことにより間隙ｇ３が常に補償される。
【００４３】
ガイド３３は砥石面と非接触で摩耗しないので、ガイド内壁のＶ溝の有効中心高さが常に一定位置に設定でき、研磨加工時に加工摩擦力と保持力との差で生じる推力で押しつけられるウエハ外周端の高さ位置を一定位置に安定して保持することが可能となる。推力Ｆｐによってガイド内壁溝３４に押し付けられる下流側には隙間が生じないが、上流側ではガイド内壁溝の斜面１３４と隙間１０が現れる。ガイド内壁面の溝で基板外周端の高さを規制することにより、ガイド内壁溝の上下の面と基板外周の円弧状の傾斜面とが挟むように接触するので、有効接触面積をより増やす作用が働き、ガイドから基板への反力の集中を分散して緩和し、基板外周端の局所的な変形を防ぐことが可能となるので、基板外周端まで均一に研磨加工して、縁だれのない半導体装置を製造可能となる。
【００４４】
本実施例の場合には荷重比Ｐｇ／Ｐｂ＞１であれば常に支持リングが砥石面と接触可能である。研磨加工中の加重比に影響する外乱や加工負荷Ｐｂに応じて支持リングへの荷重Ｐｇを設定すればよい。
【００４５】
上述のように、ウエハ外周端の高さを安定して制御することができるので、ウエハ面内の加工速度曲線の平均部分１２に比べて僅かに加工速度曲線の低い値の部分３７を呈するのみで、局所変形の反動であるいわゆる『かえり』を発生せずなだらかな変化の加工速度曲線の部分３８となり、ウエハ外周端の加工特性の不均一性に起因する縁だれを低減できる特徴を有している。
【００４６】
（実施例４）
以下、本発明の別の実施例を説明する。
【００４７】
図４は本発明の第４の実施例の半導体装置の製造方法を示す概略断面図である。
【００４８】
図4−ａは砥石面１に押しつけられたウエハ４２とガイド４３、支持リング３５を上方より見た一平面の概略断面図であり、砥石面１は矢印４の方向に回転し、ウエハとガイドおよび支持リングはキャリアによって矢印５の方向に回転する。この二つの回転運動の差から砥石面１の回転による相対運動により、ウエハ表面には加工摩擦力Ｆｐが働く。
【００４９】
図４−ｂは側面の拡大断面の概略図とウエハ直径上の外周部近傍の加工速度を示す特性線図である。ガイド４３は厚さが薄く、外側の領域５１側にたわみ変形可能な構造で、内壁下端にＶ字状の溝４４が円周状に設けてある。支持リング３５によりガイド４３の下面と砥石面１との間隙を一定に保ち、さらにキャリアの姿勢を砥石面と平行且つ一定間隔に保つことができる。ガイド４３は砥石に接触しないため、キャリア全体を砥石面に押しつける荷重Ｐｇは支持リングに付加される。支持リングが砥石と接触して摩耗するのを補正するため、図３と同様の図示していない支持リング高さ補正機構で支持リングを繰り出して、ガイド４３の溝４４の有効中心位置と砥石面との距離が高精度に補正される。ガイド４３は砥石面と非接触で摩耗せず、ガイド内壁のＶ溝の有効中心位置が常に一定位置に有るので、研磨加工時に、推力Ｆｐより押しつけられるウエハ外周端の高さ位置を安定して一定位置に保持することが容易となる。
【００５０】
ウエハ２の裏面に弾性部材６を介して加工負荷Ｐｂを加えて、砥石面１にウエハ表面上の薄膜を押しつける。薄膜と砥石面１との間には加工液が介在する。ウエハ表面上の薄膜と砥石面との摩擦係数μｐと加工負荷Ｐｂとの積で決まる加工摩擦力Ｆｐが生じて、ウエハには砥石の回転方向への推力が働く。このウエハに働く加工摩擦力Ｆｐは弾性部材６とウエハ裏面との摩擦係数μｗと加工負荷Ｐｂとの積で決まる保持力Ｆｃとガイド４３からの抗力Ｆｇとで釣り合う。
【００５１】
一方、ガイド４３は薄い厚さの構造のため、砥石表面とウエハとの相対運動に伴う推力により、ウエハ外周がにガイド内壁に押し付けられ接触し、ガイド４３の内壁はウエハ外周に倣うように変形する。その結果、ガイドとウエハ外周端の接触面積が増すので、ウエハ外周端に加わる単位長さ当たりの抗力Ｆｇ１はＦｇ＝ΣＦｇ１のように分散して小さくなる。その結果、ウエハ外周部近傍の変形量が小さくなり、局所変形の反動による『かえり』の影響が加工速度特性に現われず、加工速度曲線の部分４８のようになだらかな変化を呈する特徴がある。
【００５２】
さらに、ガイド４３の内壁下端にＶ字状の溝４４の有効中心高さが常に一定位置に有るので、研磨加工時に、推力Ｆｐより押しつけられるウエハ外周端の高さ位置を安定して一定位置に保持し、ウエハ外周端の高さを安定して制御することができるので、ウエハ面内の加工速度曲線の平均部分１２に比べて極僅かに加工速度曲線の低い値の部分４９を呈するのみで、局所変形の反動であるいわゆる『かえり』も発生せず、なだらかな加工速度曲線の部分４８となり、ウエハ外周端の加工特性の不均一性に起因する縁だれを低減できる特徴がある。
【００５３】
（実施例５）
以下、本発明の別の実施例を説明する。
【００５４】
図５は本発明の第５の実施例の半導体装置の製造方法を示す概略断面図である。
【００５５】
図5−ａは砥石面１に押しつけられたウエハ２とガイド６３および支持リング３５を上方より見た一平面の概略断面図であり、砥石面１は矢印４の方向に回転し、ウエハとガイドおよび支持リングはキャリアによって矢印５の方向に回転する。この二つの回転運動の差から砥石面１の回転による相対運動により、ウエハ表面には加工摩擦力Ｆｐが働く。
【００５６】
図５−ｂは側面の拡大断面の概略図とウエハ直径上の外周部近傍の加工速度を示す特性線図である。ガイド６３の内壁には部分的な逃げ領域７０を有し、内壁下端にＶ字状の溝７４が円周状に設けてある。支持リング３５が常に砥石面１に接するように案内することにより、ガイド６３の下面と砥石面１との間隙を一定に保ち、さらにキャリアの姿勢を砥石面と平行且つ一定間隔に保つことができる。ガイド６３は砥石に接触しないため、キャリア全体を砥石面に押しつける荷重Ｐｇは支持リング３５に付加される。  支持リングが砥石と接触して摩耗するのを補正するため、図３と同様の図示していない支持リングの高さ補正機構で、ガイド６３の溝７４の有効中心位置と砥石面との距離が高精度に補正される。ガイド６３は砥石面と非接触で摩耗せず、ガイド内壁のＶ溝の有効中心高さが常に一定位置に有るので、研磨加工時に、推力より押しつけられるウエハ外周端の高さ位置を安定して一定位置に保持することが容易となる。
【００５７】
ウエハ２の裏面に弾性部材６を介して加工負荷Ｐｂを加えて、砥石面１にウエハ表面上の薄膜を押しつける。薄膜と砥石面１との間には加工液が介在する。ウエハ表面上の薄膜と砥石面との摩擦係数μｐと加工負荷Ｐｂとの積で決まる加工摩擦力Ｆｐが生じて、ウエハには砥石の回転方向への推力が働く。このウエハに働く加工摩擦力Ｆｐは弾性部材６とウエハ裏面との摩擦係数μｗと加工負荷Ｐｂとの積で決まる保持力Ｆｃとガイド６３からの抗力Ｆｇとで釣り合う。
【００５８】
一方、ガイド６３の内壁には部分的な逃げ領域７０が所定の間隔で存在し、ウエハ外周との接触を回避し、逃げ領域以外のガイドの内壁の下部に設けた複数箇所のＶ字状溝にウエハ外周を接触させ高さ位置を規制して制御する。ウエハ外周を互いに離れた少なくとも２カ所以上の複数の内壁で支持することになり、ガイド６３の内壁厚さを厚く高剛性にした構造でも、ウエハ外周端の１箇所に抗力Ｆｇが集中することを防止できる特徴がある。すなわち、ガイドとウエハ外周端の接触箇所が増すので、ウエハ外周端に加わる力は一箇所の抗力Ｆｇ１はＦｇ＝ΣＦｇ１のように分散して小さくなる。その結果、ウエハ外周部近傍の変形量が小さくなり、局所変形の反動による『かえり』の影響が加工速度特性に現われず、加工速度曲線の部分６８のようになだらかな変化を呈する特徴がある。さらに、ガイド６３の内壁下端にＶ字状の溝７４の有効中心高さが常に一定位置に有るので、研磨加工時に、推力Ｆｐより押しつけられるウエハ外周端の高さ位置を安定して一定位置に保持し、ウエハ外周端の高さを安定して制御することができるので、ウエハ面内の加工速度曲線の平均部分１２に比べて極僅かに小さい加工速度曲線の部分７１を呈するのみで、局所変形の反動であるいわゆる『かえり』も発生せず、なだらかな加工速度曲線の部分６８となり、ウエハ外周端の加工特性の不均一性に起因する縁だれを低減できる特徴がある。
【００５９】
なお、本一実施例の場合のガイドの内壁構造は、内径２０２ｍｍのガイドの内壁に半径３７．５の窪みを３ｍｍ（直径２０８ｍｍ位置まで）切り込んで、１２カ所に等間隔で逃げ領域７０の形成した形状であり、約５３ｍｍ間隔で配列された約１５ｍｍの複数の円弧にウエハ外周端が接触する状態で支持可能な構造となっている。なお、ウエハ外周端と複数箇所で接触させるために、逃げ領域は少なくとも８カ所以上設けることが望ましい。
【００６０】
なお、ガイド６３の壁の厚さを薄くして実施例１のようにたわみ変形作用を併用する別の応用実施例も可能である。このように薄い内壁と複数点支持とを併用する構造により、実施例１ほど内壁の壁厚さを薄せずに加工速度の均一性が図れる特徴がある。さらに、実施例１のように薄い厚さの内壁構造のみの時に発生し易い振動の発生を低減したり、肉厚差により振動モードを変えて、ガイド周りからの音の生じない安定したキャリア構造を実用化できる特徴もある。
【００６１】
（実施例６）
以下、本発明の別の実施例を説明する。
【００６２】
図６は本発明の第６の実施例の半導体装置の製造方法を示す概略断面図である。
【００６３】
図６−ａは砥石面１に押しつけられたウエハ２と支持リング３５を上方より見た一平面の概略断面図であり、砥石面１およびウエハと支持リングはキャリアによって矢印４の方向に回転する。なお、キャリアは駆動軸１１２、ジンバル機構とホルダ１１４とから主に構成される。砥石面とウエハ等の回転による相対運動により、ウエハ表面には加工摩擦力Ｆｐが働く。
【００６４】
図６−ｂはキャリアに保持したウエハ２を砥石面に押しつけて研磨加工中の側面の拡大断面の概略図である。ジンバル機構の一例として特願平９−３２２５４４号の図１８、１９に本発明者が例示したものを応用できる。すなわち、転動拘束手段１１０と１１１とで構成され、ウエハを保持したキャリアをウエハと砥石面との接する境界面を回転中心とする球面運動を可能とする。転動拘束手段１１０は、ホルダに設けた円弧部材とそれと接する回転案内手段およびスチールベルト等の巻部材の拘束手段によって紙面に垂直な軸周りにキャリアを回転可能し、同様に転動拘束手段１１１は紙面に平行な軸周りにキャリアを回転可能する。また、それぞれの円弧部材と回転案内手段は巻部材に張力を与えることにより機械的遊びのない拘束剛性の高い歳差運動による球面運動を可能とする。また、球面運動の回転中心位置は円弧部材の円弧中心位置で決まるので、半径や取付位置を調整することで、面運動の回転中心位置を任意に設計可能である。従って、研磨加工の際の球面運動の最適な構造条件を設定することが容易である。
ウエハ２の背面を吸引する機構を備えた薄板１０６でウエハ２を固定保持し、この薄板１０６の背面に所定圧力を導いて加工負荷Ｐｂを加える。薄板１０６は厚さ０．１〜０．３ｍｍのステンレスや樹脂の薄板を用いることができ、薄板外周を均一に放射方向に巻き上げる構造の張力機構１０７を用いて所定の張力を加えた状態でホルダ１１４に固定する。
【００６５】
薄板１０６の表面（ウエハ裏面と接触する側）には柔軟なゴムや樹脂の粘弾性部材を１ｍｍ以下の厚さで平坦に成形し、薄板１０６に設けられた直径２ｍｍ以下の複数個の貫通孔と連通して、ウエハ裏面を吸引固定できる。
【００６６】
薄板１０６の裏面は複数個の貫通孔とつながる排気流路１０９を有している。この排気流路の背面側は柔軟なゴムや樹脂のシートで気密に遮断し、独立に給気可能な加圧空間１１７を有す。排気流路１０９は気密に遮断する柔軟なゴムや樹脂の表面に溝を複数形成したシートを用いても良いし、柔軟な網を薄板と気密遮断用のシートとの間に介在させる構造としても良い。排気流路１０９は配管１１５に柔軟な気密手段でつながり、図示していない排気系によって負圧吸引可能となる。また、加圧空間１１７は配管１１６につながり図示していない給気系からの加圧により薄板１０６を介してウエハ２に加工負荷を加えることが可能である。
【００６７】
キャリアのジンバル機構によりホルダ１１４の姿勢は歳差運度可能となり、支持リング３５が砥石面１と常に接触するように荷重を加えることにより、ホルダ１１４の姿勢を砥石面１に対して常に平行に保つことができる。本実施例の場合ウエハの背面を吸引して薄板１０６の粘弾性部材に強固に固定可能なため、ウエハ背面と粘弾性部材との摩擦係数μｗがウエハ表面上の薄膜と砥石面との摩擦係数μｐより大きく（μｗ＞μｐ）なる。
【００６８】
従って、ウエハ表面上の薄膜と砥石面との摩擦係数μｐと加工負荷Ｐｂとの積で決まる加工摩擦力Ｆｐ（Ｆｐ＝Ｐｂ×μｐ）と、このウエハに働く加工摩擦力Ｆｐは弾性部材とウエハ裏面との摩擦係数μｗと加工負荷Ｐｂとの積で決まる保持力Ｆｃ（Ｆｃ＝Ｐｂ×μｗ）を越えることはなく、常に加工摩擦力と保持力が等しくなる（Ｆｐ＝Ｆｃ）。  その結果、ウエハ外周囲と支持リング内壁面との間に互いに接触しない領域１０５が維持され、ウエハが偏って装着されたとしても、支持リングにウエハ押しつける推力がほとんど生じないため、ウエハ外周に生じる抗力Ｆｇはほぼ零となり、ウエハ外周端に抗力による加工速度の不均一性という悪影響が現われないという大きな特徴がある。
【００６９】
なお、柔軟なゴムや樹脂の粘弾性部材を積層したステンレスや樹脂の薄板の代わりに、ウエハ裏面と接する表面に細かい溝を格子状に形成したゴム板を用いることにより、ウエハ裏面との摩擦係数を増大させウエハの保持力を高めることが可能である。
【００７０】
また、ゴム板のみを用いる場合には負圧吸引せずに加圧することによりゴム板がウエハ背面に倣って保持力を発生することが可能である。
【００７１】
特に、ウエハ背面に吸着したゴム板の保持力を増すために、ウエハを取り巻くガイドまたは支持リングの内径をウエハ径より数ｍｍ大きく設計することにより、ウエハを吸着したゴム板が水平面すなわち砥石面方向に伸縮可能として、加工摩擦力に起因する推力をゴムの伸び変形で緩和できるので、ゴム板による保持力が向上しウエハ外周への抗力を低減できる特徴がある。
【００７２】
ゴム板としては、厚さ０．５〜１．５ｍｍのエチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）等の合成ゴムやシリコンゴムを用いることができる。また、ウエハ背面との吸着力を得るためにはゴム硬度がＪＩＳＡ３０〜７０度とするのが望ましい。
【００７３】
ゴム材の場合には、適当な形状のホルダにはめ込むような袋状や風船状、タイヤ形状の構造のものを加硫成形することも可能である。加硫成形したゴム製のポッドに２〜１０％の伸びによる張力を与えるように伸ばしてホルダにはめ込むことにより組み立てが容易に行える。
【００７４】
なお、張力を与えて張ったゴム製ポッドがウエハを吸着して水平方向に伸縮する際にゴム製ポッドの外周部がウエハ背面との隙間に移動して加工負荷分布の不均一要因となることを防ぐため直角等の鋭角部分を避け、丸みをなす構造とすることが望ましい。
【００７５】
なお、ゴム製ポッドを用いる場合、キャリアへのウエハ吸着を自動的に行うため、ゴム製ポッドの中央近傍に貫通孔を設け、ゴム製ポッドの背面の加圧室より負圧吸引することでウエハを装着する構造とすることが可能である。キャリアにウエハを負圧吸引した状態で、砥石面上までウエハを運びキャリアを下げて砥石に接地させた後に、加圧室に給気することによりゴム製ポッド背面を加圧して加工負荷をウエハに与えることが容易にできる。加圧状態ではゴム製ポッドの貫通孔がウエハ背面に押し付けられてふさがれるため気体が漏れ出ることはない。
【００７６】
また、均一な加工負荷を与えるためには、ゴム製ポッドのホルダ取り付けの周辺領域の適度な伸縮性が重要となるので、ゴム製ポッドの耐久性や過膨張事故回避のため、ゴム製ポッドの周辺を除いた中央領域にナイロンやポリエステル等の布等を一体成形したり、ゴム硬度や厚さを変えた構造とすることも可能である。例えば、ゴム製ポッドの形状寸法は、外形の直径がウエハ径より２〜１０ｍｍ小さい寸法とし、中央領域の直径はウエハ径より２〜５０ｍｍ小さい寸法に設計することが望ましい。
【００７７】
なお、ウエハ２と研磨手段の砥石面１とで挟まれた加工液の介在する間を２μｍ以下の範囲で随時制御するように、加圧空間１１７への加圧流体の圧力を随時制御することにより、ウエハと研磨手段との間に存在する加工液や流速を制御して、加工時の動圧による圧力の上昇や吸引作用などの加工速度の不安定要因を低減し、また加工残差の排出を促進してスクラッチ等の傷や欠陥の発生を防止することも可能である。このように、ウエハと研磨手段との間隙を制御することが重要である。
【００７８】
また、あらかじめ、研磨手段にウエハを接近させる前に、レーザー光を用いた干渉平坦度測定器でウエハの表面の平坦度をモニタし、ウエハ表面の平坦度のモニター情報に基づいてキャリアを制御しながら所望の形状に制御し保持して、研磨加工手段に接近させ加工することも可能である。モニタにより予めウエハ固有の1μｍ以下の円周方向の小さな凹凸を補正できるので、ウエハ固有の1μｍ以下の小さな凹凸影響されずに硬い砥石を用いて基板表面に形成されている半導体装置の機能部材の凸部のみを高精度に加工することが可能となる。なお、ウエハの平坦度のモニタ情報は加工時の摩擦力や駆動力の値から換算することも可能である。
【００７９】
さらに、ウエハ全体を中心部が2μｍ程度までの凸状な略球面になるように加圧空間の加圧条件を制御して保持して、歳差運動する軸の傾き角を変えてその姿勢を制御して加工することにより、ウエハ外周端の加工特性の不均一性に起因する縁だれを低減することも可能である。
【００８０】
（実施例７）
図９は本発明の第７の実施例の半導体装置の製造方法の断面概略図である。通常、半導体基板段差形成、ウェル形成、アイソレーション、トランジスタ形成、ビット線形成、キャパシタ形成、配線形成を反復することにより、ＤＲＡＭ等の半導体装置の機能が形成される。これらのプロセスは露光処理、エッチング処理、熱処理（酸化、アニール、拡散）、イオン注入処理、薄膜形成処理（ＣＶＤ、スパッタリング、蒸着）、洗浄処理（レジスト除去、溶液による洗浄）、検査処理等を適宜組み合わせて構成される。
【００８１】
図９には、ＤＲＡＭの製造プロセスのうち、ビット線形成とキャパシタ形成の一例を示した。特に、素子構造が変化する工程での断面構造の概略図を示した。各図の右側にメモリセル部の断面構造を示し、左側に周辺ＣＭＯＳ部の断面構造を示した。製造プロセスは図９（ａ）から図９（ｇ）へと進行する。
【００８２】
まず、半導体基板２０１に素子分離のための溝を形成する。その後、溝を有する基板上に化学気相成長法によりシリコン酸化膜を形成する。次に、実施例１〜６で示したいずれかの半導体装置の製造方法によりこのシリコン酸化膜表面を研磨し、溝内にシリコン酸化膜を埋め込む。その後、ゲート酸化膜及びゲート電極２０４、ソースやドレインとなる不純物ドープ層を形成する。更に、シリコン酸化膜を形成する。この酸化膜上にレジスト膜２０２を形成、露光することによりメモリセル部においてソース領域となる不純物ドープ層上に開口部を有するレジストパターンを形成する。このレジストパターンをマスクにしてメモリセル部において不純物ドープ層上のシリコン酸化膜をエッチングする（図９（ａ））。
【００８３】
次に、レジスト膜２０２を除去した後、多結晶シリコン膜及びシリコン酸化膜を形成し、加工してビット線を形成する（図９（ｂ））。次に、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜２０９及びシリコン酸化膜２１０を堆積する（図９（ｃ））。その後、リソグラフィー及びドライエッチング技術を用いてメモリセル部においてドレインとなる不純物ドープ層上の絶縁膜に開口部を形成し、蓄積容量の第１の下部電極（蓄積電極）となる多結晶シリコン膜を２１１を形成する。さらに、ドレインとなる不純物ドープ層上の多結晶シリコン上に開口部を有するシリコン酸化膜２１２を形成する（図９（ｄ））。その後、蓄積容量の第２の下部電極となる多結晶シリコン膜（第１の下部電極の内側）を形成する（図９（ｅ））。次に、上部表面の多結晶シリコン膜の除去、シリコン酸化膜２１２及びシリコン窒化膜２０９の除去を行う（図９（ｆ））。その後、酸化タンタル膜（Ｔａ2Ｏ5膜）２１５の形成（キャパシタ絶縁膜）、蓄積容量の上部電極となるタングステン膜（Ｗ膜）２１６又は多結晶シリコン膜を形成する（図９（ｇ））。
【００８４】
なお、図９に示した符号は次の通りである。すなわち、半導体基板２０１、レジスト膜２０２、ＳｉＯ2膜（パッシベーション膜）２０３、Ｓｉ3Ｎ4膜２０４、ｎ＋層２０５、ｐ＋層２０６、ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜（ポリサイド）２０７、ＳｉＯ2膜２０８、Ｓｉ3Ｎ4膜２０９、ＳｉＯ2膜２１０、ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜２１１、ＳｉＯ2膜２１２、ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜２１３、２１４、Ｔａ2Ｏ5膜２１５、Ｗ（ｐｏｌｙ−Ｓｉ）２１６である。
【００８５】
ＳｉＯ2膜堆積、ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜堆積、Ｓｉ3Ｎ4膜堆積、ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜エッチング、ＳｉＯ2膜エッチング、Ｓｉ3Ｎ4膜エッチング、Ｔａ2Ｏ5膜形成、Ｗ膜形成等の各処理に先だって、実施例１〜６のいずれかの半導体装置の製造方法の工程を行って、露光装置でアライメント誤差なく露光処理を行うことにより、高性能で高信頼性を特徴とする半導体装置を容易に提供可能となった。なお、ＳｉＯ2膜（パッシベーション膜）等の化学的機械研磨加工の際には加工液等の研磨雰囲気をアルカリ性にして、半導体基板上の薄膜の被加工面を化学的に活性にして機械研磨加工することにより加工効率を飛躍的向上できる。
【００８６】
さらに，分散剤を重量比0.1〜10％程度まで添加した水を加工液とすることにより，砥粒の分散を促進して,加工速度と均一性を向上することが出来る。分散剤としては特殊ポリカルボン酸アンモニウム塩を用いたアニオン性のもの（花王株式会社製ＴＵ-100）等がある。
【００８７】
また，砥粒を重量比0.1〜10％程度まで添加したスラリーを加工液とすることにより，砥粒の濃度を改善して,加工速度と均一性を向上させることが出来る。
【００８８】
（実施例８）
図１０は本発明の第８の実施例の半導体装置の製造方法の断面鳥瞰概略図である。本発明の実施例１〜６に示したいずれかの半導体装置の製造方法により平坦化処理した半導体基板上に配線層に相当する膜厚でＳｉＯ2膜等の層間絶縁膜２２１を堆積する。なお、半導体基板にはトランジスタが形成されている。さらに、配線溝のエッチング深さ制御の精度を得るためＳｉＮ膜等のエッチストップ層２２０を堆積する（図１０（ａ））。レジスト膜２２２を塗付処理した後、本発明の固定台に半導体基板を載せ配線溝パターンを露光転写する（図１０（ｂ））。レジストを現像処理後、残存形成されたレジスト膜をマスクにエッチング処理をして配線形成領域２２３を形成する（図１０（ｃ））。再度、半導体基板にレジスト膜２２４を塗付して、本発明の固定台に半導体基板を載せ接続孔パターンを露光転写し、レジスト膜を現像処理後、残存形成されたレジスト膜をマスクにエッチング処理をして接続孔２２５を形成する（図１０（ｄ））。レジスト膜除去後にＷないしはＣｕ等の金属を埋め込み、この基板表面を本発明の化学的機械研磨加工の工程により平坦化処理することにより、配線２２６と、図示していない下層の配線に接続する配線プラグ２２７とが形成できる（図１０（ｅ））。以上の工程を必要に応じて応用して反復することで、微細な多層配線層を有する半導体装置を高精度かつ容易に製造可能となる。
【００８９】
なお、図１０（ｄ）に示すような金属の化学的機械研磨加工の際には加工液等の研磨雰囲気を酸性にして、半導体基板上の金属薄膜の被加工面を化学的に腐食して機械研磨加工することにより加工効率を飛躍的向上できる。酸化剤としては過酸化水素や硝酸鉄等が利用できる。また、砥粒としてはＡｌ2Ｏ3、ＭｎＯ2等が利用できる。さらには、化学的選択性を利用した加工終了点の制御のためＢＴＡ等の酸化抑止剤を併用することも有効である。
【００９０】
（実施例９）
図１１は本発明の第９の一実施例の半導体装置の製造方法の断面概略図である。配線間容量を小さくするための低誘電率絶縁膜の一つの有機ＳＯＧ膜を用いる工程である。半導体基板上にＡｌ等の金属配線２３０を形成し、下地カバー膜としてＳｉＯ2等の酸化膜２３１を成膜する（図１１（ａ））。有機ＳＯＧ膜２３２を塗付する（図１１（ｂ））。この基板表面を本発明の実施例１〜６に示したいずれかの半導体装置の製造方法の工程により平坦な表面２３３を形成する（図１１（ｃ））。酸素プラズマ耐性を付与するためキャップの酸化膜２３４を成膜する（図１１（ｄ））。この半導体基板にレジスト膜２３５を塗付後、本発明の固定台に半導体基板を載せ接続孔パターンを露光転写し、レジスト膜を現像処理後、残存形成されたレジスト膜をマスクにエッチング処理をして接続孔２３６を形成する（図１１（ｅ））。この後、低圧の酸素ＲＩＥ処理２３７で接続孔２３６下方の有機ＳＯＧ層の孔であるビア２３９の表面に１０ｎｍの厚さの酸化層２３８を形成する。この後、レジスト膜２３５を除去し、ビア２３９に金属を埋めた後に、本発明の実施例１〜６に示したいずれかの半導体装置の製造方法により平坦化処理等を行う。なお、有機ＳＯＧ膜は酸化膜２３４や酸化層２３８で覆われているため、酸素プラズマ処理に耐えることが可能となる。さらに、化学的機械研磨処理により平坦化処理を行う際のストッパの効果もあるので平坦化加工処理精度が向上する。その結果、より高性能な半導体装置が容易に製造可能となった。
【００９１】
実施例７から９に示したように本発明を用いた工程により半導体装置を製造した結果、ウエハ外周における歩留まりが向上して、半導体装置の取得率（収率）が約２０％向上した。
【００９２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る半導体装置の製造方法により、基板外周表面の加工特性の不均一性の発生を防ぎ、いわゆる縁だれを起こすことなく、基板表面上に形成された薄膜を基板全域に渡って平坦に研磨加工でき、さらにパターンに対応した薄膜の凹部を加工することなく、薄膜の凸部のみを平坦に加工できるので、高性能な半導体装置を高い歩留まりで製造し、安価に提供できるという効果を得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の半導体装置の製造方法を示す概略図である。
【図２】本発明の第２の実施例の半導体装置の製造方法を示す概略断面図である。
【図３】本発明の第３の実施例の半導体装置の製造方法を示す概略断面図である。
【図４】本発明の第４の実施例の半導体装置の製造方法を示す概略断面図である。
【図５】本発明の第５の実施例の半導体装置の製造方法を示す概略断面図である。
【図６】本発明の第６の実施例の半導体装置の製造方法を示す概略断面図である。
【図７】研磨加工の従来技術の概略図である。
【図８】研磨加工の従来技術の概略図である。
【図９】本発明の第７の実施例の半導体装置の製造方法の断面概略図である。
【図１０】本発明の第８の実施例の半導体装置の製造方法の断面鳥瞰概略図である。
【図１１】本発明の第９の一実施例の半導体装置の製造方法の断面概略図である。
【符号の説明】
１…砥石面、２…ウエハ、３…ガイド、４、５…矢印、６…弾性部材、７…薄膜、８…加工液、９…内壁、１０…隙間、１１…領域、１２…加工速度曲線の平均部分、１３…加工速度曲線の部分、１４…加工速度曲線の高い値の部分、２０…溝、２３…ガイド、２６…加工速度曲線の低い値の部分、２７…加工速度曲線の高い値の部分、２８…加工速度曲線の高い値の部分、２９…加工速度曲線の低い値の部分、３３…ガイド、３４…溝、３５…支持リング、３７…加工速度曲線の低い値の部分、３８…加工速度曲線の部分、４３…ガイド、４４…溝、４８…加工速度曲線の部分、４９…加工速度曲線の低い値の部分、５１…領域、６３…ガイド、６８…加工速度曲線の部分、７０…逃げ領域、７１…加工速度曲線の部分、７４…溝、８３…ガイド、８７…薄膜、８８…加工液、８９…ガイド、９０…ウエハ外周端、９１、９２…変形、９３…加工速度曲線の高い値の部分、９４…加工速度曲線の低い値の部分、９５…加工速度曲線の低い値部分、９７…加工速度曲線の高い値の部分、１０６…薄板、１０９…排気流路、１１０、１１１…転動拘束手段、１１２…駆動軸、１１４…ホルダ、１１５、１１６…配管、１１７…加圧空間、１３１…ホルダ、１３２…調整機構、１３４…斜面、２０１…半導体基板、２０２…レジスト、２０３…ＳｉＯ2、２０４…Ｓｉ3Ｎ4、２０５…ｎ＋層、２０６…ｐ＋層、２０７…ｐｏｌｙ−Ｓｉ、２０８…ＳｉＯ2、２０９…Ｓｉ3Ｎ4、２１０…ＳｉＯ2、２１１…ｐｏｌｙ−Ｓｉ、２１２…ＳｉＯ2、２１３、２１４…ｐｏｌｙ−Ｓｉ、２１５…Ｔａ2Ｏ5、２１６…Ｗ、２２０…エッチストップ層、２２１…層間絶縁膜、２２２…レジスト、２２３…配線形成領域、２２４…レジスト、２２５…接続孔、２２６…配線、２２７…配線プラグ、２３０…金属配線、２３１…酸化膜、２３２…有機ＳＯＧ膜、２３３…表面、２３４…酸化膜、２３５…レジスト、２３６…接続孔、２３７…酸素ＲＩＥ処理、２３８…酸化層、２３９…ビア。
【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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