JP2006261261A - Apparatus and method for chemical mechanical polishing - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve throughput by giving multi-function characteristic to a slurry used on a polishing table in the chemical-mechanical polishing process for polishing the wafer surface. <P>SOLUTION: The chemical mechanical polishing apparatus 1 comprises a polishing table 7 for setting a wafer 5, a plurality of slurry supplying lines 8, 9, and 10 for supplying the slurry by dropping it on the polishing table 7, and a plurality of slurry units 11, 12, and 13 for supplying different slurries to a plurality of slurry supplying lines. With this structure, a plurality of different slurries are mixed in the predetermined mixing ratio on the polishing table 7, and thereby multiple-function can be given to the slurry used. Moreover, the CMP can be conducted continuously in a plurality of steps on the same polishing table and thereby throughput can also be improved. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は化学機械研磨装置および化学機械研磨方法に関し、特に、研磨特性の異なるスラリーを混合して研磨する化学機械研磨装置および化学機械研磨方法に関する。   The present invention relates to a chemical mechanical polishing apparatus and a chemical mechanical polishing method, and more particularly to a chemical mechanical polishing apparatus and a chemical mechanical polishing method for mixing and polishing slurry having different polishing characteristics.

半導体装置の製造において、ウェハ表面の段差を緩和して平坦化する方法として、化学機械研磨（Chemical Mechanical Polishing；ＣＭＰ）が広く用いられている。
化学機械研磨を用いる工程では、それぞれの工程で要求される研磨特性により、異なるスラリー（研磨液）を用いて別々の研磨テーブル上で処理を行っていた（例えば、特許文献１参照）。 In the manufacture of semiconductor devices, chemical mechanical polishing (CMP) is widely used as a method for leveling the surface of the wafer by reducing the level difference.
In the process using chemical mechanical polishing, processing is performed on different polishing tables using different slurries (polishing liquids) depending on the polishing characteristics required in each process (for example, see Patent Document 1).

特開２００１−３０１４５４号公報JP 2001-301454 A

上記従来の化学機械研磨装置、および化学機械研磨方法では、それぞれの工程で用いるスラリー固有の特性のみが発揮され、それ以外の研磨特性を得られないという問題があった。   The conventional chemical mechanical polishing apparatus and chemical mechanical polishing method described above have a problem that only the characteristics specific to the slurry used in each step are exhibited, and other polishing characteristics cannot be obtained.

また、複数の異なる研磨特性が必要とされる工程においては、その工程を複数の研磨ステップに分割し、それぞれの研磨ステップを別々の研磨テーブルを用いて行う必要があり、スループットが低くなるという問題があった。   In addition, in a process that requires a plurality of different polishing characteristics, it is necessary to divide the process into a plurality of polishing steps, and each polishing step must be performed using separate polishing tables, resulting in low throughput. was there.

本発明は上記課題を解決するためになされたもので、使用するスラリーに多機能性を持たせ、且つ、スループットを向上させることができる化学機械研磨装置、および化学機械研磨方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and provides a chemical mechanical polishing apparatus and a chemical mechanical polishing method capable of providing a slurry having multiple functions and improving the throughput. Objective.

本発明に係る化学機械研磨装置は、ウェハの表面を研磨する化学機械研磨装置であって、前記ウェハを載置する研磨テーブルと、前記研磨テーブル上にスラリーを滴下して供給する複数のスラリー供給ラインと、前記複数のスラリー供給ラインにそれぞれ異なるスラリーを供給する複数のスラリーユニットとを含むことを特徴とする。   The chemical mechanical polishing apparatus according to the present invention is a chemical mechanical polishing apparatus for polishing the surface of a wafer, and a plurality of slurry supplies for dropping the slurry onto the polishing table and placing the wafer on the polishing table And a plurality of slurry units for supplying different slurries to the plurality of slurry supply lines.

また、本発明に係る化学機械研磨方法は、連続した複数の研磨ステップによりウェハの表面を同一の研磨テーブル上で研磨する化学機械研磨方法であって、前記複数の研磨ステップのうちいずれかの研磨ステップに、異なる性質のスラリーを混合した混合スラリーを用いる研磨ステップとを含むことを特徴とする。
本発明のその他の特徴については、以下において詳細に説明する。 Further, the chemical mechanical polishing method according to the present invention is a chemical mechanical polishing method for polishing the surface of a wafer on the same polishing table by a plurality of successive polishing steps, wherein any one of the plurality of polishing steps is polished. The step includes a polishing step using a mixed slurry in which slurries having different properties are mixed.
Other features of the present invention are described in detail below.

本発明によれば、化学機械研磨装置の研磨テーブル上に複数の異なる性質のスラリーを供給して混合することにより、使用するスラリーに多機能性を持たせ、且つ、スループットを向上させることができる化学機械研磨装置、および化学機械研磨方法を得ることができる。   According to the present invention, by supplying and mixing a plurality of slurries having different properties onto a polishing table of a chemical mechanical polishing apparatus, the slurry to be used can have multiple functions and can improve the throughput. A chemical mechanical polishing apparatus and a chemical mechanical polishing method can be obtained.

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において同一または相当する部分には同一符号を付して、その説明を簡略化ないし省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is simplified or omitted.

実施の形態
図１は、本実施の形態に係る化学機械研磨（Chemical Mechanical Polishing；以下、「ＣＭＰ」という）装置の平面概略図である。
ＣＭＰ装置１は、ウェハの表面を研磨するＣＭＰ装置であって、ウェハを外部から搬入するための搬送系ユニット２と、搬入されたウェハの表面を研磨するための加工系ユニット３と、ウェハを研磨する際に加工系ユニット３にスラリー（研磨液）を供給するための供給系ユニット４とを有している。 Embodiment FIG. 1 is a schematic plan view of a chemical mechanical polishing (hereinafter, referred to as “CMP”) apparatus according to the present embodiment.
The CMP apparatus 1 is a CMP apparatus for polishing the surface of a wafer, and includes a transfer system unit 2 for carrying in the wafer from the outside, a processing system unit 3 for polishing the surface of the loaded wafer, and a wafer. It has a supply system unit 4 for supplying slurry (polishing liquid) to the processing system unit 3 when polishing.

ＣＭＰ装置１は加工系ユニット３にウェハ５を載置する研磨テーブル７を有している。また、加工系ユニット３と供給系ユニット４との間に、研磨テーブル７の上にスラリーを滴下して供給する複数のスラリー供給ライン８、９、１０を有している。
さらに、ＣＭＰ装置１は供給系ユニット４に複数のスラリー供給ライン８、９、１０にそれぞれ異なるスラリーを供給する複数のスラリーユニット１１、１２、１３を有している。 The CMP apparatus 1 has a polishing table 7 on which a wafer 5 is placed on a processing system unit 3. Further, a plurality of slurry supply lines 8, 9, and 10 are provided between the processing system unit 3 and the supply system unit 4 to drop and supply the slurry onto the polishing table 7.
Further, the CMP apparatus 1 has a plurality of slurry units 11, 12, and 13 that supply different slurry to the supply system unit 4 to a plurality of slurry supply lines 8, 9, and 10, respectively.

次に、この装置を用いてウェハの表面を研磨する方法について説明する。
まず、外部から搬入されたウェハ５は、搬送系ユニット２の搬送アーム６の先端に吸着され、加工系ユニット３へ移載される。移載されたウェハ５は表面を下向きにして、加工系ユニット３の研磨テーブル７の上に載置される。
次に、研磨テーブル７の表面の研磨パッド（図示しない）上で、載置されたウェハ５を研磨テーブル７の上に加圧しながら、ウェハ５および研磨テーブル７を相対的に移動させ、ウェハ５の表面を研磨する。 Next, a method for polishing the surface of the wafer using this apparatus will be described.
First, the wafer 5 carried in from the outside is attracted to the tip of the transfer arm 6 of the transfer system unit 2 and transferred to the processing system unit 3. The transferred wafer 5 is placed on the polishing table 7 of the processing system unit 3 with the surface facing downward.
Next, the wafer 5 and the polishing table 7 are relatively moved while pressing the wafer 5 placed on the polishing table 7 on a polishing pad (not shown) on the surface of the polishing table 7. Polish the surface.

このとき、所望の研磨特性を得るため研磨テーブル７の上に適切なスラリーを供給する必要がある。供給系ユニット４は、研磨テーブル７の上に三種類の異なるスラリーを供給できるように、第一のスラリーユニット１１、第二のスラリーユニット１２、第三のスラリーユニット１３を備え、各スラリーユニットはそれぞれ第一のスラリー供給ライン８、第二のスラリー供給ライン９、第三のスラリー供給ライン１０と接続され、これらのスラリー供給ラインを介して研磨テーブル７の上にスラリーを供給できるようになっている。   At this time, it is necessary to supply an appropriate slurry on the polishing table 7 in order to obtain desired polishing characteristics. The supply system unit 4 includes a first slurry unit 11, a second slurry unit 12, and a third slurry unit 13 so that three different types of slurry can be supplied onto the polishing table 7. The first slurry supply line 8, the second slurry supply line 9, and the third slurry supply line 10 are connected to each other, and the slurry can be supplied onto the polishing table 7 through these slurry supply lines. Yes.

ここで、第一のスラリーユニット１１としては、ウェハ５の被研磨膜により形成された表面の凸部の段差を緩和するための高平坦化スラリーを供給するスラリーユニット、第二のスラリーユニット１２としては、ウェハ５の被研磨膜と比較してストッパー膜の研磨速度が小さい高選択スラリーを供給するスラリーユニット、第三のスラリーユニット１３としては、ウェハ５の被研磨膜およびストッパー膜の表面の段差を緩和するための（膜の種類によらず表面の段差を緩和するための）低選択スラリーを供給するスラリーユニットを用いるようにした。   Here, as the first slurry unit 11, a slurry unit for supplying a highly flattened slurry for relaxing a step of the convex portion on the surface formed by the film to be polished of the wafer 5, and a second slurry unit 12 are used. Is a slurry unit for supplying a highly selective slurry whose polishing rate of the stopper film is lower than that of the film to be polished on the wafer 5, and the third slurry unit 13 is a step between the surface of the film to be polished on the wafer 5 and the surface of the stopper film. A slurry unit for supplying a low-selection slurry (for relaxing the surface step regardless of the type of film) is used.

また、第一のスラリー供給ライン８、第二のスラリー供給ライン９、および第三のスラリー供給ライン１０は、それぞれ研磨テーブル７の上に供給するスラリーの流量を調節することができる。そして、上記のスラリーを適宜混合することにより、所望の研磨特性が得られるＣＭＰを行うことができる。   The first slurry supply line 8, the second slurry supply line 9, and the third slurry supply line 10 can each adjust the flow rate of the slurry supplied onto the polishing table 7. Then, by appropriately mixing the above slurry, CMP can be performed to obtain desired polishing characteristics.

なお、ＣＭＰ装置１は、三つの異なるスラリーを供給できるスラリーユニットおよびスラリー供給ラインを備えるようにしたが、必要に応じて四つ以上の異なるスラリーを供給できるスラリーユニットおよびスラリー供給ラインを設けるようにしても良い。
また、それぞれのスラリーに純水を混合して研磨特性を微調整できるように、研磨テーブル７の上に純水を供給できる純水供給ラインを設けるようにしても良い。 The CMP apparatus 1 includes a slurry unit and a slurry supply line that can supply three different slurries. However, a slurry unit and a slurry supply line that can supply four or more different slurries are provided as necessary. May be.
Further, a pure water supply line capable of supplying pure water may be provided on the polishing table 7 so that the polishing characteristics can be finely adjusted by mixing pure water with each slurry.

以上説明したように、本実施の形態に係るＣＭＰ装置は、ウェハの表面を研磨するＣＭＰ装置であって、ウェハを載置する研磨テーブル７と、研磨テーブル７の上にスラリーを滴下して供給する複数のスラリー供給ライン８、９、１０と、これらの複数のスラリー供給ラインにそれぞれ異なるスラリーを供給する複数のスラリーユニット１１、１２、１３を含むようにした。   As described above, the CMP apparatus according to the present embodiment is a CMP apparatus that polishes the surface of a wafer, and supplies the slurry by dropping the slurry onto the polishing table 7 on which the wafer is placed and the polishing table 7. The plurality of slurry supply lines 8, 9, and 10 and the plurality of slurry units 11, 12, and 13 that supply different slurries to the plurality of slurry supply lines are included.

このような構成とすることにより、ＣＭＰ装置１によりウェハ５の表面を研磨するとき、複数の異なるスラリーを所望の混合比で混合し、使用するスラリーに多機能性を持たせることができる。
また、同一研磨テーブル上で連続して複数ステップのＣＭＰを行うことができ、スループットを向上させることができる。 With such a configuration, when the surface of the wafer 5 is polished by the CMP apparatus 1, a plurality of different slurries can be mixed at a desired mixing ratio, and the used slurry can have multi-functionality.
Further, a plurality of steps of CMP can be performed continuously on the same polishing table, and throughput can be improved.

次に、本実施の形態に係るＣＭＰ方法の例として、シャロートレンチ素子分離（Shallow Trench Isolation；以下、「ＳＴＩ」という）を形成する工程のＣＭＰ方法について説明する。
図２（ａ）〜（ｄ）は、ＳＴＩを形成する際のＣＭＰ方法を説明するための、ウェハ表面付近の断面図である。以下、図１および図２（ａ）〜（ｄ）を参照しながら説明する。 Next, as an example of the CMP method according to the present embodiment, a CMP method in a process of forming shallow trench element isolation (hereinafter referred to as “STI”) will be described.
FIGS. 2A to 2D are cross-sectional views in the vicinity of the wafer surface for explaining the CMP method when forming the STI. Hereinafter, description will be made with reference to FIGS. 1 and 2A to 2D.

図２（ａ）に示すように、ウェハ５（図１参照）のシリコン基板１４の主面上にパッド酸化膜１５、ストッパー膜１６が形成されている。パッド酸化膜１５は、例えば縦型拡散炉や急速熱酸化炉などにより１０〜２０ｎｍ程度の膜厚で形成されたシリコン酸化膜である。ストッパー膜１６は、例えば化学気相成長（Chemical Vapor Deposition；以下、「ＣＶＤ」という）法により１００〜１５０ｎｍ程度の膜厚で形成されたシリコン窒化膜である。
パッド酸化膜１５およびストッパー膜１６をマスクとして、シリコン基板１４に溝１７が形成されている。
さらに、溝１７を埋め込むように、シリコン基板１４およびストッパー膜１６の上にシリコン酸化膜１８が形成されている。シリコン酸化膜１８は高密度プラズマＣＶＤ法により形成され、この膜により形成された表面の凸部の段差は５００ｎｍ程度である。 As shown in FIG. 2A, a pad oxide film 15 and a stopper film 16 are formed on the main surface of the silicon substrate 14 of the wafer 5 (see FIG. 1). The pad oxide film 15 is a silicon oxide film formed with a film thickness of about 10 to 20 nm by, for example, a vertical diffusion furnace or a rapid thermal oxidation furnace. The stopper film 16 is a silicon nitride film formed to a thickness of about 100 to 150 nm by, for example, a chemical vapor deposition (hereinafter referred to as “CVD”) method.
A groove 17 is formed in the silicon substrate 14 using the pad oxide film 15 and the stopper film 16 as a mask.
Further, a silicon oxide film 18 is formed on the silicon substrate 14 and the stopper film 16 so as to fill the groove 17. The silicon oxide film 18 is formed by a high-density plasma CVD method, and the step of the convex portion on the surface formed by this film is about 500 nm.

次に、シリコン酸化膜１８の表面のＣＭＰを、連続した複数の研磨ステップによりウェハの表面を同一の研磨テーブル上で研磨するＣＭＰ方法により行う。
まず、ＣＭＰ装置１（図１参照）を用いて、ウェハ５の表面を、ウェハ５の被研磨膜により形成された表面の凸部の段差を緩和するための高平坦化スラリーを研磨テーブル７の上に滴下して研磨する第一研磨ステップを行う。 Next, CMP of the surface of the silicon oxide film 18 is performed by a CMP method in which the surface of the wafer is polished on the same polishing table by a plurality of successive polishing steps.
First, using a CMP apparatus 1 (see FIG. 1), a highly planarized slurry for reducing the level difference between the convex portions of the surface of the wafer 5 formed by the film to be polished of the wafer 5 is applied to the polishing table 7. A first polishing step is performed in which the material is dropped and polished.

高平坦化スラリーは、シリコン酸化膜１８により形成された表面の凸部の段差を緩和するための性質を有するスラリーである。
例えば、図１に示した第一のスラリーユニット１１から供給された高平坦化スラリーを、第一のスラリー供給ライン８を介して研磨テーブル７の上に滴下し、研磨テーブル７の上に載置されたウェハ５の表面を研磨する。これにより、図２（ｂ）に示すように、シリコン酸化膜１８により形成された表面の凸部の段差を緩和して、段差が５０ｎｍ程度になるようにする。
このようにして、高平坦化スラリーを用いてウェハ５の表面を研磨することにより、シリコン酸化膜１８により形成された表面の凸部の段差を緩和して、シリコン酸化膜１８の表面を平坦化することができる。 The highly planarized slurry is a slurry having a property for relaxing the step of the convex portion on the surface formed by the silicon oxide film 18.
For example, the highly flattened slurry supplied from the first slurry unit 11 shown in FIG. 1 is dropped onto the polishing table 7 via the first slurry supply line 8 and placed on the polishing table 7. The surface of the wafer 5 is polished. Thereby, as shown in FIG. 2B, the step of the convex portion on the surface formed by the silicon oxide film 18 is relaxed so that the step becomes about 50 nm.
In this way, by polishing the surface of the wafer 5 using the highly planarized slurry, the step of the convex portion formed on the surface of the silicon oxide film 18 is relaxed, and the surface of the silicon oxide film 18 is planarized. can do.

次に、図２（ｃ）に示すように、第一研磨ステップにより研磨されたウェハ５の表面を、前述した高平坦化スラリーと、ウェハ５の被研磨膜と比較してストッパー膜の研磨速度が小さい高選択スラリーとを研磨テーブル７の上に混合比を変化させることなく所定の混合比で滴下しながら混合して研磨する第二研磨ステップを行う。   Next, as shown in FIG. 2C, the polishing speed of the stopper film is compared with the above-described highly planarized slurry and the film to be polished of the wafer 5 on the surface of the wafer 5 polished by the first polishing step. A second polishing step is performed in which a highly selected slurry having a small particle size is mixed and polished on the polishing table 7 while being dropped at a predetermined mixing ratio without changing the mixing ratio.

高選択スラリーは、シリコン酸化膜１８と比較してストッパー膜１６の研磨速度が小さい研磨特性を有するスラリーである。この高選択スラリーと前述の高平坦化スラリーとを、所定の混合比で混合してウェハ５の表面を研磨する。
例えば、図１に示した第一のスラリーユニット１１から供給された高平坦化スラリーと第二のスラリーユニット１２から供給された高選択スラリーを同一の流量、すなわち１：１の混合比で研磨テーブル７に滴下しながらウェハ５の表面を研磨する。 The highly selective slurry is a slurry having a polishing characteristic in which the polishing rate of the stopper film 16 is lower than that of the silicon oxide film 18. The surface of the wafer 5 is polished by mixing the highly selective slurry and the above-described highly planarized slurry at a predetermined mixing ratio.
For example, the highly flattened slurry supplied from the first slurry unit 11 shown in FIG. 1 and the highly selected slurry supplied from the second slurry unit 12 are polished at the same flow rate, that is, a mixing ratio of 1: 1. The surface of the wafer 5 is polished while dripping onto the substrate 7.

このとき、ストッパー膜１６の表面が露出する前は、シリコン酸化膜１８の表面の残存段差を緩和しながら研磨して、平坦性を向上させることができる。そしてストッパー膜１６の表面が露出した後は、ストッパー膜１６が研磨されるのを抑制し、パッド酸化膜１５、シリコン基板１４が研磨されるのを防ぐことができる。
すなわち、高平坦化スラリーの研磨特性によりシリコン酸化膜１８の表面の残存段差を緩和し、高選択スラリーの研磨特性によりストッパー膜１６でＣＭＰのストップ機能を働かせることができる。 At this time, before the surface of the stopper film 16 is exposed, it can be polished while relaxing the remaining step on the surface of the silicon oxide film 18 to improve the flatness. After the surface of the stopper film 16 is exposed, the stopper film 16 can be prevented from being polished, and the pad oxide film 15 and the silicon substrate 14 can be prevented from being polished.
That is, the remaining step on the surface of the silicon oxide film 18 can be relaxed by the polishing characteristics of the highly planarized slurry, and the CMP stop function can be activated by the stopper film 16 by the polishing characteristics of the highly selective slurry.

次に、図２（ｄ）に示すように、第二研磨ステップにより研磨されたウェハ５の表面を、前述した高選択スラリーと、ウェハ５の被研磨膜およびストッパー膜の表面の段差を緩和するための低選択スラリーとを前記高選択スラリーの割合が大から小になるように混合比を変化させて研磨テーブル７の上に滴下しながら混合して研磨する第三研磨ステップを行う。   Next, as shown in FIG. 2 (d), the surface of the wafer 5 polished by the second polishing step is relaxed to the level difference between the above-described highly selective slurry and the surface of the film to be polished and the stopper film of the wafer 5. A third polishing step is performed in which the low-selection slurry is mixed and polished while being dropped onto the polishing table 7 while changing the mixing ratio so that the ratio of the high-selection slurry is large to small.

低選択スラリーは、研磨速度がやや小さいが、シリコン酸化膜１８およびストッパー膜１６の表面の段差を緩和するための性質を有するスラリーである。この低選択スラリーと前述の高選択スラリーとを、研磨テーブル７の上で混合比を変化させながら混合して、ウェハ５の表面を研磨する。
例えば、図１に示した第二のスラリーユニット１２から供給された高選択スラリーと第三のスラリーユニット１３から供給された低選択スラリーの流量比を、例えば初期段階では１０：１とし、終了段階では１：１０となるように高選択スラリーの割合が大から小になるように混合比を連続的に変化させて研磨テーブル７の上に供給しながら研磨を行うようにする。 The low-selection slurry is a slurry having a property for relaxing the steps on the surfaces of the silicon oxide film 18 and the stopper film 16 although the polishing rate is slightly low. The low-selection slurry and the above-described high-selection slurry are mixed on the polishing table 7 while changing the mixing ratio, and the surface of the wafer 5 is polished.
For example, the flow rate ratio between the high-selection slurry supplied from the second slurry unit 12 and the low-selection slurry supplied from the third slurry unit 13 shown in FIG. Then, the mixing ratio is continuously changed so that the ratio of the highly selected slurry becomes large to small so as to be 1:10, and polishing is performed while supplying the mixture onto the polishing table 7.

このとき、第三研磨ステップの初期段階では高選択スラリーの研磨特性により研磨レートの低下およびストッパー膜１６の膜減り量を抑えるように研磨することができる。そして終了段階では、低選択スラリーの研磨特性によりシリコン酸化膜１８のディッシング量を抑えるように研磨することができる。このようにして、ストッパー膜１６の膜減り量とシリコン酸化膜１８のディッシング量の最適値を自在に調節することができる。   At this time, in the initial stage of the third polishing step, the polishing can be performed so as to suppress the decrease in the polishing rate and the amount of film loss of the stopper film 16 due to the polishing characteristics of the highly selective slurry. In the final stage, the polishing can be performed so as to suppress the dishing amount of the silicon oxide film 18 by the polishing characteristics of the low-selection slurry. In this way, it is possible to freely adjust the optimum values of the amount of reduction of the stopper film 16 and the amount of dishing of the silicon oxide film 18.

以上、説明したように本実施の形態に係るＣＭＰ方法は、連続した複数の研磨ステップによりウェハの表面を同一の研磨テーブル上で研磨するＣＭＰ方法であって、まず、ウェハ５の表面を、ウェハ５の被研磨膜により形成された表面の凸部の段差を緩和するための高平坦化スラリーを研磨テーブル７の上に滴下して研磨する第一研磨ステップを行うようにした。
次に第一研磨ステップにより研磨されたウェハ５の表面を、前述した高平坦化スラリーと、ウェハ５の被研磨膜と比較してストッパー膜の研磨速度が小さい高選択スラリーとを研磨テーブル７の上に混合比を変化させることなく所定の混合比で滴下しながら混合して研磨する第二研磨ステップを行うようにした。
さらに第二研磨ステップにより研磨されたウェハ５の表面を、前述した高選択スラリーと、ウェハ５の被研磨膜およびストッパー膜の表面の段差を緩和するための低選択スラリーとを高選択スラリーの割合が大から小になるように混合比を変化させて研磨テーブル７の上に滴下しながら混合して研磨する第三研磨ステップを行うようにした。 As described above, the CMP method according to the present embodiment is a CMP method in which the surface of the wafer is polished on the same polishing table by a plurality of successive polishing steps. The first polishing step is performed in which a highly flattened slurry for reducing the level difference of the convex portions on the surface formed by the film to be polished 5 is dropped on the polishing table 7 and polished.
Next, the surface of the wafer 5 polished by the first polishing step is made up of the above-described highly planarized slurry and the highly selective slurry whose polishing rate of the stopper film is lower than that of the film to be polished of the wafer 5. A second polishing step of mixing and polishing while dropping at a predetermined mixing ratio without changing the mixing ratio was performed.
Furthermore, the ratio of the high-selective slurry is the above-described high-selective slurry on the surface of the wafer 5 polished by the second polishing step and the low-selective slurry for relaxing the steps of the surface of the film to be polished and the stopper film on the wafer 5. The third polishing step is performed in which the mixing ratio is changed so as to decrease from large to small, and the mixture is mixed and polished while dropping on the polishing table 7.

すなわち、本実施の形態に係るＣＭＰ方法は、連続した複数の研磨ステップによりウェハの表面を同一の研磨テーブル上で研磨するＣＭＰ方法であって、複数の研磨ステップのうちいずれかの研磨ステップに、異なる性質のスラリーを混合した混合スラリーを用いる研磨ステップを含むようにしたものである。   That is, the CMP method according to the present embodiment is a CMP method for polishing the surface of a wafer on the same polishing table by a plurality of continuous polishing steps, and in any one of the plurality of polishing steps, A polishing step using a mixed slurry in which slurries having different properties are mixed is included.

このようにＣＭＰを行うことにより、異なる性質のスラリーを混合した混合スラリーを用いて、使用するスラリーに多機能性を持たせることができる。さらに、このＣＭＰを同一研磨テーブル上で行うことにより、スループットを向上させることができる。   By performing CMP in this way, the slurry to be used can be made multifunctional by using a mixed slurry obtained by mixing slurry having different properties. Furthermore, throughput can be improved by performing this CMP on the same polishing table.

なお、前述した第二研磨ステップにおいてシリコン酸化膜１８の表面の平坦性をさらに向上させる必要があるときは、高平坦化スラリーの混合比を前述の例よりも相対的に大きくするようにしても良い。
すなわち、混合スラリーを用いる研磨ステップを、二種類の異なる性質のスラリーを研磨テーブル７の上にウェハ５の被研磨膜により形成された表面の凸部の段差を緩和するための高平坦化スラリーの割合を大きくして混合比を変化させることなく所定の混合比で滴下しながら混合して研磨する研磨ステップとするようにしても良い。 When it is necessary to further improve the flatness of the surface of the silicon oxide film 18 in the second polishing step described above, the mixing ratio of the highly planarized slurry may be made relatively larger than in the above example. good.
That is, in the polishing step using the mixed slurry, two types of slurry having different properties are formed on the polishing table 7 by using a highly flattened slurry for relaxing the step of the convex portion of the surface formed by the film to be polished on the wafer 5. A polishing step may be employed in which the ratio is increased to mix and polish while dropping at a predetermined mixing ratio without changing the mixing ratio.

このように研磨することにより、前述した第二研磨ステップにおいてシリコン酸化膜１８の表面の平坦性をさらに向上させることができる。   By polishing in this way, the flatness of the surface of the silicon oxide film 18 can be further improved in the second polishing step described above.

また、前述した第三研磨ステップにおいて、シリコン酸化膜１８に発生するディッシング量を小さくしたいときは、初期段階の低選択スラリーの流量比を前述の例よりも相対的に大きくして研磨するようにしても良い。
すなわち、混合スラリーを用いる研磨ステップを、二種類の異なる性質のスラリーを、例えば初期段階の低選択スラリーの流量比を前述の例よりも相対的に大きくして、研磨テーブル７の上に混合比を変化させて滴下しながら混合して研磨する研磨ステップとするようにしても良い。 Further, in the third polishing step described above, when it is desired to reduce the dishing amount generated in the silicon oxide film 18, the polishing is performed with the flow rate ratio of the low-selection slurry in the initial stage relatively larger than that in the above example. May be.
That is, the polishing step using the mixed slurry is performed on the polishing table 7 with two kinds of slurry having different properties, for example, the flow ratio of the low-selection slurry in the initial stage is relatively larger than that in the above example. It is also possible to use a polishing step that mixes and polishes while dripping while changing.

このように研磨することにより、二種類の異なるスラリーを、その研磨ステップの研磨の初期段階と終了段階において研磨特性を変えながら研磨することができ、研磨ステップの途中段階で研磨特性を変えることができる。   By polishing in this way, two different types of slurry can be polished while changing the polishing characteristics in the initial stage and the final stage of the polishing step, and the polishing characteristics can be changed in the middle of the polishing step. it can.

さらに、上述した複数の研磨ステップのうちいずれかの研磨ステップにおいて、純水を混合したスラリーを用いて研磨するようにしても良い。
例えば、図１に示した供給系ユニット４に、研磨テーブル７の上に純水を供給できる純水供給ライン（図示しない）を設けるようにする。そして上記複数の研磨ステップのうちいずれかの研磨ステップにおいて、必要に応じて研磨テーブル７の上に純水を供給しながら、任意のスラリーと混合してウェハ５の研磨を行うようにする。
このようにすることにより、使用するスラリーの機能を微調整することができる。 Furthermore, you may make it grind | polish using the slurry which mixed the pure water in any grinding | polishing step among the some grinding | polishing steps mentioned above.
For example, the supply system unit 4 shown in FIG. 1 is provided with a pure water supply line (not shown) that can supply pure water on the polishing table 7. In any one of the plurality of polishing steps, the wafer 5 is polished by mixing with an arbitrary slurry while supplying pure water onto the polishing table 7 as necessary.
By doing in this way, the function of the slurry to be used can be finely adjusted.

以上説明したように、本実施の形態に係るＣＭＰ方法は、連続した複数の研磨ステップによりウェハの表面を同一の研磨テーブル上で研磨するＣＭＰ方法であって、複数の研磨ステップのうちいずれかの研磨ステップに、異なる性質のスラリーを混合した混合スラリーを用いる研磨ステップを含むようにした。   As described above, the CMP method according to the present embodiment is a CMP method for polishing the surface of a wafer on the same polishing table by a plurality of successive polishing steps, and any one of the plurality of polishing steps. The polishing step includes a polishing step using a mixed slurry in which slurries having different properties are mixed.

このようにＣＭＰを行うことにより、使用するスラリーに多機能性を持たせることができ、且つ、スループットを向上させることができる。   By performing CMP in this way, the slurry to be used can have multiple functions and the throughput can be improved.

本発明のＣＭＰ装置の構成を示す図。The figure which shows the structure of the CMP apparatus of this invention. 本発明のＣＭＰ方法によるウェハの工程断面図。The process sectional drawing of the wafer by the CMP method of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１ ＣＭＰ装置、２ 搬送系ユニット、３ 加工系ユニット、４ 供給系ユニット、５ ウェハ、６ 搬送アーム、７ 研磨テーブル、８ 第一のスラリー供給ライン、９ 第二のスラリー供給ライン、１０ 第三のスラリー供給ライン、１１ 第一のスラリーユニット、１２ 第二のスラリーユニット、１３ 第三のスラリーユニット、１４ シリコン基板、１５ パッド酸化膜、１６ ストッパー膜、１７ トレンチ、１８ シリコン酸化膜。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 CMP apparatus, 2 conveyance system unit, 3 processing system unit, 4 supply system unit, 5 wafer, 6 conveyance arm, 7 polishing table, 8 1st slurry supply line, 9 2nd slurry supply line, 10 3rd Slurry supply line, 11 first slurry unit, 12 second slurry unit, 13 third slurry unit, 14 silicon substrate, 15 pad oxide film, 16 stopper film, 17 trench, 18 silicon oxide film.

Claims (7)

ウェハの表面を研磨する化学機械研磨装置であって、
前記ウェハを載置する研磨テーブルと、
前記研磨テーブル上にスラリーを滴下して供給する複数のスラリー供給ラインと、
前記複数のスラリー供給ラインにそれぞれ異なるスラリーを供給する複数のスラリーユニットと、
を含むことを特徴とする化学機械研磨装置。 A chemical mechanical polishing apparatus for polishing the surface of a wafer,
A polishing table for mounting the wafer;
A plurality of slurry supply lines for dropping and supplying the slurry onto the polishing table;
A plurality of slurry units for supplying different slurries to the plurality of slurry supply lines;
A chemical mechanical polishing apparatus comprising: 前記複数のスラリーユニットとして、前記ウェハの被研磨膜により形成された表面の凸部の段差を緩和するための高平坦化スラリーを供給する第一のスラリーユニットと、前記ウェハの被研磨膜と比較してストッパー膜の研磨速度が小さい高選択スラリーを供給する第二のスラリーユニットと、前記ウェハの被研磨膜およびストッパー膜の表面の段差を緩和するための低選択スラリーを供給する第三のスラリーユニットと、を含むことを特徴とする請求項１に記載の化学機械研磨装置。   Compared with the first slurry unit for supplying a highly planarized slurry for relaxing the level difference of the convex portion of the surface formed by the film to be polished of the wafer as the plurality of slurry units, and the film to be polished of the wafer A second slurry unit for supplying a high-selection slurry having a low polishing rate for the stopper film, and a third slurry for supplying a low-selection slurry for alleviating the level difference between the polishing target film and the stopper film on the wafer. The chemical mechanical polishing apparatus according to claim 1, comprising a unit. 連続した複数の研磨ステップによりウェハの表面を同一の研磨テーブル上で研磨する化学機械研磨方法であって、
前記複数の研磨ステップのうちいずれかの研磨ステップに、異なる性質のスラリーを混合した混合スラリーを用いる研磨ステップを含むことを特徴とする化学機械研磨方法。 A chemical mechanical polishing method for polishing a wafer surface on the same polishing table by a plurality of successive polishing steps,
The chemical mechanical polishing method according to any one of the plurality of polishing steps, comprising a polishing step using a mixed slurry in which slurries having different properties are mixed. 前記混合スラリーを用いる研磨ステップを、二種類の異なる性質のスラリーを前記研磨テーブル上に前記ウェハの被研磨膜により形成された表面の凸部の段差を緩和するための高平坦化スラリーの割合を大きくして混合比を変化させることなく所定の混合比で滴下しながら混合して研磨する研磨ステップとすることを特徴とする請求項３に記載の化学機械研磨方法。   In the polishing step using the mixed slurry, the ratio of the highly flattened slurry for relaxing the step of the convex part of the surface formed by the polishing target film of the wafer on the polishing table with two types of slurry having different properties The chemical mechanical polishing method according to claim 3, wherein the polishing step is a polishing step in which the polishing is performed by mixing while dripping at a predetermined mixing ratio without increasing the mixing ratio. 前記混合スラリーを用いる研磨ステップを、二種類の異なる性質のスラリーを前記研磨テーブル上に混合比を変化させて滴下しながら混合して研磨する研磨ステップとすることを特徴とする請求項３に記載の化学機械研磨方法。   The polishing step using the mixed slurry is a polishing step in which two types of slurry having different properties are mixed and polished while dripping the slurry with different mixing ratios on the polishing table. Chemical mechanical polishing method. 連続した複数の研磨ステップによりウェハの表面を同一の研磨テーブル上で研磨する化学機械研磨方法であって、
前記ウェハの表面を、前記ウェハの被研磨膜により形成された表面の凸部の段差を緩和するための高平坦化スラリーを前記研磨テーブル上に滴下して研磨する第一研磨ステップと、
前記第一研磨ステップにより研磨された前記ウェハの表面を、前記高平坦化スラリーと、前記ウェハの被研磨膜と比較してストッパー膜の研磨速度が小さい高選択スラリーとを前記研磨テーブル上に混合比を変化させることなく所定の混合比で滴下しながら混合して研磨する第二研磨ステップと、
前記第二研磨ステップにより研磨された前記ウェハの表面を、前記高選択スラリーと、前記ウェハの被研磨膜およびストッパー膜の表面の段差を緩和するための低選択スラリーとを高選択スラリーの割合が大から小になるように混合比を変化させて前記研磨テーブル上に滴下しながら混合して研磨する第三研磨ステップと、
を含むことを特徴とする化学機械研磨方法。 A chemical mechanical polishing method for polishing a wafer surface on the same polishing table by a plurality of successive polishing steps,
A first polishing step for polishing the surface of the wafer by dropping a highly planarized slurry on the polishing table for relaxing a step of a convex portion of the surface formed by the film to be polished of the wafer;
The surface of the wafer polished by the first polishing step is mixed on the polishing table with the highly planarized slurry and a highly selective slurry whose polishing rate of the stopper film is lower than the film to be polished of the wafer. A second polishing step of mixing and polishing while dropping at a predetermined mixing ratio without changing the ratio;
The surface of the wafer polished by the second polishing step is a ratio of the high-selective slurry to the high-selective slurry and a low-selective slurry for relaxing the surface difference between the polished film and the stopper film of the wafer. A third polishing step that mixes and polishes while dripping on the polishing table by changing the mixing ratio from large to small;
A chemical mechanical polishing method comprising: 前記複数の研磨ステップのうちいずれかの研磨ステップにおいて、純水を混合したスラリーを用いて研磨することを特徴とする請求項３〜６のいずれかに記載の化学機械研磨方法。   The chemical mechanical polishing method according to claim 3, wherein polishing is performed using a slurry mixed with pure water in any one of the plurality of polishing steps.
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