抛光方法技术

在本发明专利技术的将研磨对象物压紧到固定磨粒上，边使之滑动边进行研磨的抛光方法，其特征在于具备：第一工序，边供应含有阴离子系界面活性剂且不含磨粒的研磨液，边研磨上述研磨对象物；以及第二工序，边供应含有阳离子系界面活性剂且不含磨粒的研磨液，边研磨上述研磨对象物。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及抛光方法及装置，特别涉及使用固定磨粒来研磨半导体晶片等研磨对象物的抛光方法及装置。
技术介绍
近年来，随着半导体器件的高集成化的进展，电路的布线微细化，布线间的距离也正在变窄。特别是，在线宽不大于0.5μm的光刻的情况下，由于焦深变浅，所以需要逐次移位式曝光装置(stepper)的成像面的平坦度。作为使这种半导体晶片表面平坦化的手段，进行化学机械研磨(CMP)的抛光装置是公知的。这种化学机械研磨(CMP)装置，配备上面具有研磨垫的研磨工作台和顶环。另外，将研磨对象物加装在研磨工作台与顶环(topring)之间，向研磨垫的表面供应研磨液(浆液)，同时通过顶环将研磨对象物压紧到研磨工作台上，将研磨对象物的表面研磨成平坦且呈镜面状。这种CMP装置，例如，用于在半导体器件的最下层形成晶体管电路用的STI(Shallow Trench Isolation浅沟槽绝缘)的形成工序中。图3A至图3F是表示STI形成工序的一个例子的剖面简图。在硅晶片100上形成氮化膜110(一般为氮化硅膜Si3N4)(参照图3A)，以该氮化膜110作为掩模(mask)蚀刻硅晶片100，形成沟槽(槽)120(参照图3B)。然后，在该沟槽120内埋入作为绝缘材料的硅氧化膜130(图3C)。在沟槽120内埋入硅氧化膜130的情况下，如图3C所示，由于在表面上残留多余的硅氧化膜130，所以，通过CMP将该多余的硅氧化膜130除去，使氮化膜110的表面露出(参照图3D)。其次，通过蚀刻将氮化膜110除去，形成硅氧化膜的槽130a(参照图3E)。中间插入这样的硅氧化膜的槽130a形成晶体管140(参照图3F)。在这种STI形成工序中，利用CMP的研磨工序的目的，如上所述，是为了将形成在氮化膜上的多余的硅氧化膜完全除去。当硅氧化膜的清除不完全时，会阻碍其后的氮化膜的蚀刻。但是，在现有技术中，在形成上述STI时的研磨中，利用聚氨酯类研磨垫和使二氧化硅分散的浆液，由于与硅氧化膜130相比，氮化膜110更难研磨，所以，如图4所示，硅氧化膜130被过研磨，产生凹陷。此外，还存在着对氮化膜的研磨产生不均匀，在氮化膜上的表面内不能获得足够的均匀性的问题。在STI的形成过程中，必须严格控制氮化膜及沟槽的硅氧化膜的膜厚，即，必须使晶片内的膜厚很均匀，抑制上述凹陷，获得面内均匀性成为一个重要的课题。最近，有人试图利用聚氨酯类研磨垫和分散有二氧化硅的浆液，通过边添加高浓度的界面活性剂边进行晶片的研磨，以期改进上述问题。例如，当利用二氧化硅浆液时的凹陷量为500时，如果利用这种方法，则可以将凹陷量降低到200～300。但是，在这种方法中，由于使用软质的研磨垫，所以不能完全消除上述凹陷。此外，由于使用高浓度的界面活性剂，所以，二氧化铈凝聚，存在着会发生由凝聚的二氧化铈擦伤晶片的问题。作为改进利用含有这种磨粒的研磨液(浆液)和软质垫的研磨方法所存在的问题的方法，如特开2000-173955号公报所述，提出了采用固定磨粒的研磨方法。特开2000-173955号公报提出利用含有二氧化铈的固定磨粒和含有1重量％的分子量为10000的聚丙烯酸铵，pH为碱性的研磨液进行研磨的方法。这种方法，其目的是，通过使pH为碱性，充分提高脱落的磨粒的分散性，提高研磨速度，但是，由于它包括多级研磨以及修整、后处理，所以，还谈不上研磨工序的最佳化。
技术实现思路
本专利技术是鉴于这种现有技术中存在的问题而被提出来的，其目的是供应一种抛光方法及装置，能够抑制在氮化膜上形成了氧化膜的研磨对象物的凹陷，得到良好的面内均匀性。为了解决这种现有技术中的问题，本专利技术是一种抛光方法，将研磨对象物压紧(按压)到固定磨粒上，边使之滑动边进行研磨，其特征在于，它包括第一工序，边供应含有阴离子系界面活性剂且不含磨粒的研磨液，边研磨上述研磨对象物；以及第二工序，边供应含有阳离子系界面活性剂且不含磨粒的研磨液，边研磨上述研磨对象物。此外，本专利技术是一种种抛光方法，将研磨对象物压紧到固定磨粒上，边使之滑动边进行研磨，其特征在于，它包括第一工序，边供应含有阴离子系界面活性剂的研磨液，边研磨上述研磨对象物；以及第二工序，边供应含有阳离子系界面活性剂的研磨液，边研磨上述研磨对象物。在这种情况下，优选，上述阳离子系界面活性剂包含不少于一种的具有脂肪族胺盐、脂肪族季铵盐、苄烷铵盐、苯索氯铵盐、吡啶鎓盐、或咪唑啉鎓盐中任一种结构的有机化合物。上述研磨液中阴离子系界面活性剂的浓度，优选为0.001重量％至5重量％，pH优选为5至10。进而，优选上述阴离子系界面活性剂，包含具有由COO-或SO3-基构成的亲水基的有机化合物。此外，优选，上述研磨对象物为在氮化膜上堆积硅氧化膜的研磨对象物。在研磨液的pH从中性区域至酸性区域，固定磨粒的磨粒表面及氮化膜的表面上主要带正电(表面的一部分有负电荷，但正电荷占支配地位)。从而，供应给固定磨粒上的阴离子系界面活性剂，牢固地电附着在固定磨粒的磨粒表面和氮化膜的表面上。在这种情况下，固定磨粒的磨粒与氮化膜均被阴离子系界面活性剂覆盖，相互排斥，所以，氮化膜的研磨难以进展，氮化膜的研磨速度变得极低。这时的研磨选择比，例如变成氧化膜∶氮化膜＝10∶1以上，氮化膜起着阻挡研磨构件的作用。这样，氮化膜的研磨速度极度降低，研磨量变得非常少，所以，不会发生氮化膜的残留膜厚度的不均匀，可以获得氮化膜上的平面内均匀性。这时，认为借助上述研磨选择比，氮化膜不被研磨，只研磨硅氧化膜，形成上述凹陷，但实际上，不会形成凹陷，可以将凹陷量例如抑制在100以下。这可以认为是由于下面两个原因引起的。①阴离子系界面活性剂不仅附着在氮化膜表面上，也少量地附着在硅氧化膜上，在硅氧化膜的表面上形成阴离子系界面活性剂的覆膜。由于在施加某个值以上的表面压力时，硅氧化膜的表面覆膜破碎或者变得脆弱，故虽然进行研磨，但随着研磨稍稍进展，硅氧化膜的表面高度变得低于氮化膜，所以，硅氧化膜表面处的表面压力降低，形成厚的阴离子系界面活性剂的覆膜，研磨变得难以进行。②由于所使用的阴离子系界面活性剂是高分子，所以，附着在氮化膜上的阴离子系界面活性剂，覆盖沟槽部的一部分或者相当大的区域，所以阻碍由固定磨粒中的粒子进行的研磨。此外，在本专利技术中，作为研磨面采用固定磨粒。由于在固定磨粒中，研磨面是硬质的，难以弹性变形，所以，与现有技术中利用具有弹性的研磨垫相比，不容易形成凹陷，可以获得更平坦的精加工面。但是，在使用与固定磨粒硬度相同的硬质研磨垫的情况下，也可以使用研磨垫和界面活性剂。这样，根据本专利技术，通过边向固定磨粒上供应含有阴离子系界面活性剂且不含磨粒的研磨液边进行研磨，例如，可以使氮化膜起着研磨限制构件的作用。从而，降低氮化膜的研磨速度，获得氮化膜上的面内均匀性，且可以抑制凹陷，可以实现划痕少平坦性高的研磨。附图说明图1是表示本专利技术的一种实施方式的抛光装置的总体结构的平面图。图2是图1中的抛光室的正视图。图3A至图3F是表示STI形成工序的一个例子的简图。图4是表示在利用现有技术的抛光装置时的凹陷的简图。图5是表示在STI形成工序中采用固定磨粒研磨工艺时的研磨次序的图，是基片的部分剖视图。图6是表示在STI形成工序中采用固定磨粒研磨工艺时的研磨次序的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抛光方法，将研磨对象物压紧到固定磨粒上，边使之滑动边进行研磨，其特征在于，它包括：第一工序，边供应含有阴离子系界面活性剂且不含磨粒的研磨液，边研磨上述研磨对象物；以及第二工序，边供应含有阳离子系界面活性剂且不含磨粒的研磨 液，边研磨上述研磨对象物。

【技术特征摘要】
JP 2002-2-20 43471/20021.一种抛光方法，将研磨对象物压紧到固定磨粒上，边使之滑动边进行研磨，其特征在于，它包括第一工序，边供应含有阴离子系界面活性剂且不含磨粒的研磨液，边研磨上述研磨对象物；以及第二工序，边供应含有阳离子系界面活性剂且不含磨粒的研磨液，边研磨上述研磨对象物。2.一种抛光方法，将研磨对象物压紧到固定磨粒上，边使之滑动边进行研磨，其特征在于，它包括第一工序，边供应含有阴离子系界面活性剂的研磨液，边研磨上述研磨对象物；以及第二工序，边供应含有阳离子系界面活性剂的研磨液，边研磨上述研磨对象物。3.如权利要求1或2所述的抛光方法，其特征在于，上述阳离子系界面活性剂，包含不少于一种的具有脂肪族胺盐、脂肪族季铵盐、苄烷铵盐、苯索氯铵盐、吡啶鎓盐、或咪唑啉鎓盐中任一种结构的有机化合物。4.如权利要求1或2所述的抛光方法，其特征在于，上述阴离子系界面活性剂包含具有由COO-或SO3-基构成的亲水基的有机化合物。5.如权利要求1至4中任一个所述的抛光方法，其特征在于，上述研磨对象物是在氮化膜上堆积硅氧化膜的研磨对象物。6.一种抛光方法，研磨对象物是上层为硅氧化膜、下层的一部分由氮化硅膜构成、且上层是非平坦的研磨对象物，将该研磨对象物压紧到研磨面上，边使之滑动边进行研磨，其特征在于，它包括第一研磨工序，直到上层在该研磨对象物的整个面上平坦化为止，边供应含有阴离子界面活性剂或纯水的第一研磨液边进行研磨；以及第二研磨工序，除去形成在下层的氮化硅膜上的硅氧化膜，直到氮化硅膜的几乎整个面露出为止，边供应含有阴离子系界面活性剂的第二研磨液边进行研磨。7.如权利要求6所述的抛光方法，其特征在于，上述研磨面由固定磨粒构成，并且上述研磨液不含磨粒。8.如权利要求6或7所述的抛光方法，其特征在于，第一研磨工序一直研磨到下层氮化硅膜上的硅氧化膜的膜厚为100nm以下。9.如权利要求6或7所述的抛光方法，其特征在于，第一研磨工序一直研磨到下层氮化硅膜上的硅氧化膜的膜厚为50nm以下。10.如权利要求6至9中任一个所述的抛光方法，其特征在于，它包括在第二研磨工序后，直到该氮化硅面达到预定的膜厚，边供应含有阳离子机密活性剂且不含磨粒的第三研磨液研磨进行研磨的第三研磨工序。11.如权利要求6至10中任一个所述的抛光方法，其特征在于，用至少一个以上的上述研磨工作台进行至少一个上述研磨工序。12.如权利要求6至11中任一个所述的抛光方法，其特征在于，上述研磨液中的阴离子界面活性剂，在第一研磨工序中使用的该阴离子界面活性剂的浓度比在第二研磨工序中使用的该阴离子界面活性剂的浓度低。13.如权利要求10所述的抛光方法，其特征在于，上述研磨液中的阳离子界面活性剂，包含不少于一种的具有脂肪族胺盐、脂肪族季铵盐、苄烷铵盐、苯索氯铵盐、吡啶鎓盐、或咪唑啉鎓盐中任一种结构的有机化合物。14.如权利要求6至13中任一个所述的抛光方法，其特征在于，第一研磨工序的研磨速度比第二研磨工序的研磨速度快。15.如权利要求14所述的抛光方法，其特征在于，加快第一研磨工序的研磨速度的手段，包括与第二研磨工序相比提高按压研磨对象物的表面压力、与第二研磨工序相比加快研磨的相对速度、或与第二研磨工序相比提高研磨面表...

【专利技术属性】
技术研发人员：和田雄高，赤塚朝彦，佐佐木达也，
申请(专利权)人：株式会社荏原制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]