特許 6133347 半導体装置の製造方法、基板処理システム及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6133347

(24)【登録日】2017年4月28日

(45)【発行日】2017年5月24日

(54)【発明の名称】半導体装置の製造方法、基板処理システム及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/768 20060101AFI20170515BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/90 P

【請求項の数】16

【全頁数】33

(21)【出願番号】特願2015-68999(P2015-68999)

(22)【出願日】2015年3月30日

(65)【公開番号】特開2016-189401(P2016-189401A)

(43)【公開日】2016年11月4日

【審査請求日】2015年8月28日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001122

【氏名又は名称】株式会社日立国際電気

(72)【発明者】

【氏名】大橋 直史

(72)【発明者】

【氏名】高野 智

【審査官】 佐藤 靖史

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０９−１８１０７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−２３６２０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−０６６２９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１３８４４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−１４３７２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１０８９５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−２６２３３１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／７６８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

回路構成が複数形成された基板の表面に積層絶縁膜の一部として構成される第一の絶縁膜を形成する工程と、
前記第一の絶縁膜を研磨する工程と、
前記第一の絶縁膜の高さ分布を測定する工程と、
研磨後の前記第一の絶縁膜上に、前記高さ分布とは異なる分布で、前記積層絶縁膜の一部として構成される第二の絶縁膜を形成し、前記積層絶縁膜の高さを揃える工程と、
前記第二の絶縁膜上にレジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜を露光し、前記レジスト膜にパターンを形成する工程と、
前記レジスト膜にパターンを形成した後、前記積層絶縁膜に溝を形成する工程と、
前記溝に第一の金属膜を形成する工程と、
前記第一の金属膜上に、前記第一の金属膜に電気的に接続される第二の金属膜を形成する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。

【請求項2】

前記回路構成はゲート電極である請求項１に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項3】

前記積層絶縁膜の高さを揃える工程では、
前記第一の絶縁膜の膜厚分布が、前記基板の中央面よりもその外周面の膜厚が大きい場合には、
前記外周面における前記基板の単位面積当たりの処理ガスの主成分の暴露量を前記中央面よりも少なくする請求項１または請求項２記載の半導体装置の製造方法。

【請求項4】

前記積層絶縁膜の高さを揃える工程では、
前記第一の絶縁膜の膜厚分布が、前記基板の中央面よりもその外周面の膜厚が大きい場合には、
前記外周面に供給する処理ガスの量を前記中央面よりも少なくする請求項１から請求項３のうち、いずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項5】

前記積層絶縁膜の高さを揃える工程では、
前記第一の絶縁膜の膜厚分布が、前記基板の中央面よりもその外周面の膜厚が大きい場合には、
前記外周面に供給する処理ガスの主成分の濃度を前記中央面よりも小さくする請求項１から請求項４のうち、いずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項6】

前記処理ガスの濃度を制御する際は、前記外周面に供給する処理ガスに添加する不活性ガスの供給量を、前記中央面に供給する処理ガスに添加する不活性ガスの供給量よりも多くする請求項５に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項7】

前記積層絶縁膜の高さを揃える工程では、
前記第一の絶縁膜の膜厚分布が、前記基板の中央面よりもその外周面の膜厚が大きい場合には、
前記基板の中央面の温度を前記外周面の温度よりも高くする請求項１から請求項６のうち、いずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項8】

前記処理ガスはシリコン含有ガスである請求項３から請求項６に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項9】

前記積層絶縁膜の高さを揃える工程では、
前記第一の絶縁膜の膜厚分布が、前記基板の中央面よりもその外周面の膜厚が小さい場合には、
前記外周面における前記基板の単位面積当たりの処理ガスの主成分の暴露量を前記中央面よりも大きくする請求項１または請求項２に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項10】

前記積層絶縁膜の高さを揃える工程では、
前記第一の絶縁膜の膜厚分布が、前記基板の中央面よりもその外周面の膜厚が小さい場合には、
前記外周面に供給する処理ガスの量を前記中央面よりも多くする請求項１、請求項２、請求項９のうち、いずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項11】

前記積層絶縁膜の高さを揃える工程では、
前記第一の絶縁膜の膜厚分布が、前記基板の中央面よりもその外周面の膜厚が小さい場合には、
前記外周面に供給する処理ガスの主成分の濃度を前記中央面よりも大きくする請求項１、請求項２、請求項９、請求項１０のうち、いずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項12】

前記処理ガスの濃度を制御する際は、前記中央面に供給する処理ガスに添加する不活性ガスの供給量を、前記外周面に供給する処理ガスに添加する不活性ガスの供給量よりも多くする請求項１１に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項13】

前記積層絶縁膜の高さを揃える工程では、
前記第一の絶縁膜の膜厚分布が、前記基板の中央面よりもその外周面の膜厚が小さい場合には、
前記基板の外周面の温度を前記中央面の温度よりも高くする請求項１、請求項２、請求項９から請求項１２のうち、いずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項14】

前記処理ガスはシリコン含有ガスである請求項９から請求項１２のうち、いずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項15】

回路構成が複数形成された基板の表面に積層絶縁膜の一部として構成される第一の絶縁膜を形成する第一の装置と、
前記第一の絶縁膜を研磨する第二の装置と、
前記第一の絶縁膜の高さ分布を測定する第三の装置と、
研磨後の前記第一の絶縁膜上に、前記高さ分布とは異なる分布で、前記積層絶縁膜の一部として構成される第二の絶縁膜を形成し、前記積層絶縁膜の高さを揃える第四の装置と、
前記第二の絶縁膜上にレジスト膜を形成する第五の装置と、
前記レジスト膜を露光し、前記レジスト膜にパターンを形成する第六の装置と、
前記積層絶縁膜に溝を形成する第七の装置と、
前記溝に第一の金属膜を形成する第八の装置と、
前記第一の金属膜を研磨する第九の装置と、
前記第一の金属膜上に、前記第一の金属膜に電気的に接続される第二の金属膜を形成する第十の装置と
を有する基板処理システム。

【請求項16】

回路構成が複数形成された基板の表面に積層絶縁膜の一部として構成される第一の絶縁膜を形成する手順と、
前記第一の絶縁膜を研磨する手順と、
前記第一の絶縁膜の高さ分布を測定する手順と、
研磨後の前記第一の絶縁膜上に、前記高さ分布とは異なる分布で、前記積層絶縁膜の一部として構成される第二の絶縁膜を形成し、前記積層絶縁膜の高さを揃える手順と、
前記第二の絶縁膜を形成する工程の後、前記第二の絶縁膜上にレジスト膜を形成する手順と、
前記レジスト膜を露光し、前記レジスト膜にパターンを形成する手順と、
前記レジスト膜にパターンを形成する工程の後、前記積層絶縁膜に溝を形成する手順と、
前記溝に第一の金属膜を形成する手順と、
前記第一の金属膜を研磨する手順と、
前記第一の金属膜上に、前記第一の金属膜に電気的に接続される第二の金属膜を形成する手順と、
をコンピュータによって基板処理システムに実行させるプログラム。

【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、基板処理システム、基板処理装置及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、半導体装置は高集積化の傾向にある。それに伴い、パターンサイズが著しく微細化されている。これらのパターンは、ハードマスクやレジストの形成工程、リソグラフィ工程、エッチング工程等で形成される。形成するに際しては、半導体装置の特性のばらつきが起きないよう求められている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

ところで、加工上の問題から、基板上に形成される回路間の距離にばらつきが起きてしまうことがある。特に微細化された半導体装置においては、そのばらつきが半導体装置の特性に大きく影響を及ぼす。

【0004】

そこで本発明は、半導体装置の特性のばらつきを抑制可能な技術を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

前記課題を解決するために、
基板上に回路構成が複数形成された基板に対して、積層絶縁膜の一部である第一の絶縁膜を形成する工程と、前記第一の絶縁膜を研磨する工程と、前記第一の絶縁膜の膜厚分布を測定する工程と、研磨後の前記第一の絶縁膜上に、前記積層絶縁膜の一部であり、前記膜厚分布とは異なる膜厚分布の第二の絶縁膜を形成し、前記積層絶縁膜の膜厚を補正する工程とを有する技術を提供する。

【発明の効果】

【0006】

本発明に係る技術によれば、基板面内において、半導体装置の特性のばらつきを抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】一実施形態に係る半導体デバイスの製造フローを説明する説明図である。

【図2】一実施形態に係るウエハの説明図である。

【図3】一実施形態に係るウエハの処理状態を説明する説明図である。

【図4】一実施形態に係る研磨装置を説明する説明図である。

【図5】一実施形態に係る研磨装置を説明する説明図である。

【図6】一実施形態に係るウエハの処理状態を説明する説明図である。

【図7】一実施形態に係る研磨工程後の絶縁膜の膜厚分布を説明する説明図である。

【図8】一実施形態に係るウエハの処理状態を説明する説明図である。

【図9】一実施形態に係る絶縁膜の膜厚分布を説明する説明図である。

【図10】一実施形態に係るウエハの処理状態を説明する説明図である。

【図11】一実施形態に係る絶縁膜の膜厚分布を説明する説明図である。

【図12】一実施形態に係る基板処理装置を説明する説明図である。

【図13】一実施形態に係る基板処理装置のシャワーヘッドを説明する説明図である。

【図14】一実施形態に係る基板処理装置のガス供給系を説明する説明図である。

【図15】一実施形態に係る基板処理装置のガス供給系を説明する説明図である。

【図16】一実施形態に係るコントローラの概略構成図である。

【図17】一実施形態に係るウエハの処理状態を説明する説明図である。

【図18】一実施形態に係るウエハの処理状態を説明する説明図である。

【図19】一実施形態に係るウエハの処理状態を説明する説明図である。

【図20】一実施形態に係るウエハの処理状態を説明する説明図である。

【図21】一実施形態に係るウエハの処理状態を説明する説明図である。

【図22】比較例に係る、ウエハの処理状態を説明する説明図である。

【図23】比較例に係る、ウエハの処理状態を説明する説明図である。

【図24】比較例に係る、ウエハの処理状態を説明する説明図である。

【図25】一実施形態に係るシステムを説明する説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下に本発明の実施の形態について説明する。

【0009】

図1を用いて、半導体装置の製造工程の一工程を説明する。

【0010】

（第一の絶縁膜形成工程Ｓ１０１）
第一の絶縁膜形成工程Ｓ１０１に関し、図２、図３を用いてウエハ２００を説明する。図２は絶縁膜が形成される前の段階の状態である。

【0011】

ウエハ２００にはソースもしくはドレインとして構成されるソース・ドレイン領域２００１が形成されている。ソース・ドレイン領域２００１の間にはチャネル領域２００２が形成されている。ウエハ２００の表面２００ａのうち
、各チャネル領域２００２上にはゲート電極２００３が形成されている。ゲート電極２００３の周囲には、ゲート電極側壁から電流を抑制する等の役割を有する外壁２００４が形成されている。ソース・ドレイン領域２００１、ゲート電極２００３は、半導体装置の回路構成の一部として用いられる。

【0012】

続いて図３を用いて、第一の絶縁膜形成工程Ｓ１０１を説明する。ウエハ２００が第一の絶縁膜を形成する基板処理装置（第一の絶縁膜形成装置）に搬入されたら、基板処理装置の処理室内にシリコン含有ガス及び酸素含有ガスを供給する。供給されたガスは処理室内で反応し、隣接する回路や電極との間を絶縁する第一の層間絶縁膜２００５（単に絶縁膜２００５とも呼ぶ。）を形成する。絶縁膜２００５は、例えばシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）で形成される。シリコン含有ガスは例えばＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌ ｏｒｔｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ、Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４）ガスであり、酸素含有ガスは例えば酸素ガス（Ｏ２）である。

【0013】

所望の時間経過後絶縁膜２００５が形成されたら、ウエハ２００を基板処理装置（第一の絶縁膜形成装置）から搬出する。絶縁膜２００５は層間絶縁膜として用いられる。

【0014】

ここで、第一の絶縁膜形成装置で形成された絶縁膜２００５について図３を用いて説明する。既に説明したように、ウエハ２００には凸状のゲート電極２００３が複数形成されている。このような状態のウエハ２００に膜を形成する場合、図３のように基板表面２００ａから絶縁膜２００５の上端までの高さが揃わない状態となる。従って、ウエハ２００面内においては、基板表面２００ａから絶縁膜２００５の上端までの高さが異なってしまう。例えば、ゲート電極２００３の間に形成された絶縁膜の高さは、ゲート電極２００３上に形成された絶縁膜と比べて低くなる。従って、へこみ２００６が形成される。絶縁膜２００５を形成後、ウエハ２００を搬出する。

【0015】

ところで、後述するパターニング工程Ｓ１０８や第一の金属膜形成工程Ｓ１１０、第二の金属膜形成工程Ｓ１１１とのいずれかまたは両方の関係から、へこみ２００６の無い状態が求められている。そこで、へこみ２００６を無くすべく、次の研磨工程Ｓ１０２にて絶縁膜２００５を研磨する。

【0016】

（絶縁膜研磨工程Ｓ１０２）
続いて、絶縁膜２００５を研磨する絶縁膜研磨工程Ｓ１０２を説明する。研磨工程は、ＣＭＰ（Ｃｈｅａｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）工程とも呼ぶ。第一の層間絶縁膜形成装置から搬出されたウエハ２００は、研磨装置４００に搬入される。

【0017】

以下に、研磨工程の具体的な内容について説明する。第一の層間絶縁膜形成装置からウエハ２００を搬出後、図４に記載の研磨装置３００にウエハ２００を搬入する。

【0018】

図４において、４０１は研磨盤であり、４０２はウエハ２００を研磨する研磨布である。研磨盤４０１は図示しない回転機構に接続され、ウエハ２００を研磨する際は、矢印４０６方向に回転される。

【0019】

４０３は研磨ヘッドであり、研磨ヘッド４０３の上面には、軸４０４が接続される。軸４０４は図示しない回転機構・上下駆動機構に接続される。ウエハ２００を研磨する間、矢印４０７方向に回転される。

【0020】

４０５はスラリー（研磨剤）を供給する供給管である。ウエハ２００を研磨する間、供給管４０５から研磨布４０２に向かってスラリーが供給される。

【0021】

続いて、図５を用いて、研磨ヘッド４０３とその周辺構造の詳細を説明する。図５は研磨ヘッド４０３の断面図を中心に、その周辺構造を説明する説明図である。研磨ヘッド４０３は、トップリング４０３ａ、リテナーリング４０３ｂ、弾性マット４０３ｃを有する。研磨する間、ウエハ２００の外側はリテナーリング４０３ｂによって囲まれると共に、弾性マット４０３ｃによって研磨布４０２に抑えつけられる。リテナーリング４０３ｂには、リテナーリング４０３ｂの外側から内側にかけてスラリーが通過するための溝４０３ｄが形成されている。溝４０３ｄはリテナーリング４０３ｂの形状に合わせて、円周状に複数設けられている。溝４０３ｄを介して、未使用の新鮮なスラリーと、使用済みのスラリーが入れ替わるように構成されている。

【0022】

続いて、本工程における動作を説明する。
研磨ヘッド４０３内にウエハ２００を搬入したら、供給管４０５からスラリーを供給すると共に、研磨盤４０１及び研磨ヘッド４０３を回転させる。スラリーはリテナーリング４０３ｂ内に流れ込み、ウエハ２００の表面を研磨する。このように研磨することで、図６に記載のように、絶縁膜２００５の高さを揃えることができる。所定の時間研磨したら、研磨装置４００からウエハ２００を搬出する。ここでいう高さとは、ウエハ表面２００ａから絶縁膜２００５までの上端、言い換えれば絶縁膜２００５の表面までの高さを言う。

【0023】

ここで、絶縁膜２００５の高さを整えるようＣＭＰ装置４００で研磨しても、図７のように、ウエハ２００の面内では絶縁膜の高さが揃わない場合があることがわかった。例えば、ウエハ２００の外周面の膜厚が中央面に比べて小さい分布Ａや、ウエハ２００の中央面の膜厚が外周面に比べて多きい分布Ｂが見受けられることがわかった。

【0024】

膜厚分布に偏りがあると、後述するパターニング工程ではパターンの幅のばらつきが発生するという問題がある。同様に、後述する第一の金属膜形成工程では、ウエハ表面２００ａから金属膜表面までの高さにばらつきが発生するという問題がある。それらに起因して金属膜の特性にばらつきが起きるため、その結果歩留まりの低下を引き起こす。

【0025】

この問題に対して発明者による鋭意研究の結果、分布Ａ、分布Bそれぞれに原因があることがわかった。以下にその原因を説明する。

【0026】

分布Aの原因はウエハ２００に対するスラリーの供給方法である。前述のように、研磨布４０２に供給されたスラリーはリテナーリング４０３ｂを介して、ウエハ２００の周囲から供給される。そのため、ウエハ２００の中央面にはウエハ２００の外周面を研磨した後のスラリーが流れ込み、一方ウエハ２００の外周面には新鮮なスラリーが流れ込む。新鮮なスラリーは研磨効率が高いため、ウエハ２００の外周面は中央面よりも研磨されてしまう。以上のことから、絶縁膜２００５の膜厚は分布Aのようになることがわかった。

【0027】

分布Bになる原因はリテナーリング４０３ｂの摩耗である。研磨装置４００にて多くのウエハ２００を研磨すると、研磨布４０２に押し付けられたリテナーリング４０３ｂの先端が摩耗し、溝４０３ｄや研磨布４０２との接触面が変形したりする。そのため、本来供給されるべきスラリーがリテナーリング４０３ｂの内周に供給されない場合がある。このような場合、ウエハ２００の外周面にスラリーが供給されないので、ウエハ２００の中央面が研磨され、ウエハ２００の外周面が研磨されない状態になる。従って、絶縁膜２００５の膜厚は分布Bのようになることがわかった。

【0028】

そこで本実施形態では、後述するように、研磨装置４００にてウエハ２００上の絶縁膜２００５を研磨した後に、基板面内における積層絶縁膜の高さを揃える工程を構成する。ここでいう積層絶縁膜とは、絶縁膜２００５に後述する絶縁膜２００７を重ねた膜を言う。言い換えれば、積層絶縁膜の一部として絶縁膜２００５を有し、更に他の一部として、絶縁膜２００７を有する。

【0029】

高さを揃える具体的な方法としては、研磨工程Ｓ１０２の後に膜厚測定工程Ｓ１０３で絶縁膜２００５の膜厚分布を測定し、その測定データに応じて第二の絶縁膜形成工程Ｓ１０４を実行する。このようにすることで、後述するパターニング工程ではパターンの幅のばらつきを抑制する。同様に、後述する第一の金属膜形成工程では、ウエハ表面２００ａから金属膜表面までの高さのばらつきを抑制する。

【0030】

（膜厚測定工程S１０３）
次に、膜厚測定工程S１０３を説明する。
膜厚測定工程S１０３では、測定装置を用いて研磨後の絶縁膜２００５の膜厚を測定する。測定装置は一般的な装置が使用可能であるため、具体的な説明を省略する。ここでいう膜厚とは、例えばウエハ表面２００ａから絶縁膜２００５表面までの高さを言う。

【0031】

研磨工程Ｓ１０２の後、ウエハ２００は測定装置に搬入される。測定装置は、研磨装置４００の影響を受けやすいウエハ２００の中央面とその外周面のうち、少なくとも数か所を測定し、絶縁膜２００５の膜厚（高さ）分布を測定する。測定されたデータは、上位装置を介して後述する基板処理装置９００に送られる。測定後、ウエハ２００は測定装置から搬出される。

【0032】

（第二の絶縁膜形成工程S１０５）
続いて、第二の絶縁膜形成工程を説明する。第二の絶縁膜は第一の絶縁膜２００５と同様の成分組成である。本工程では、図８もしくは図１０に記載のように、第二の層間絶縁膜２００７（絶縁膜２００７もしくは補正膜とも呼ぶ。）を、研磨後の第一の絶縁膜２００５上に形成する。ここでは、第一の絶縁膜２００５と第二の絶縁膜２００７を重ね合わせた層を積層絶縁膜と呼ぶ。

【0033】

形成する際は、研磨後の第一の層間絶縁膜２００５の膜厚分布を補正するように、第二の層間絶縁膜２００７を形成する。より好ましくは、絶縁膜２００７の表面の高さを揃えるように絶縁膜２００７を形成する。ここでいう高さとは、絶縁膜２００７の表面の高さを言い、言い換えればウエハ表面２００ａから絶縁膜２００７の表面までの距離をいう。

【0034】

以下に図８から図１６を用いて本工程を説明する。図８は、第一の絶縁膜２００５が分布Ａとなった場合に、本工程で形成した絶縁膜２００７を説明する図である。図９は膜厚分布Ａと、その補正分布Ａ’を説明する説明図である。図１０は、第一の絶縁膜２００５が分布Ｂとなった場合となった場合に、本工程で形成した絶縁膜２００７を説明する図である。図１１は膜厚分布Ｂと、その補正分布Ｂ’を説明する説明図である。図１２から図１６は本工程を実現するための基板処理装置を説明する図である。

【0035】

図８において、（Ａ）は絶縁膜２００７を形成した後のウエハ２００を上方から見た図である。図８（Ｂ）は、膜厚分布Ａにおいて、図８（Ａ）のα-α’の断面のうち、ウエハ２００の中央とその外周を抜粋した図である。

【0036】

図１０において、（Ａ）は絶縁膜２００７を形成した後のウエハ２００を上方から見た図である。図１０（Ｂ）は、膜厚分布Ｂにおいて、図８（Ａ）のα-α’の断面のうち、ウエハ２００の中央とその外周を抜粋した図である。

【0037】

ここでは、ウエハ２００中央面の第一の絶縁膜を絶縁膜２００５ａ、第二の絶縁膜を絶縁膜２００７ａと呼び、ウエハ２００の外周面の第一の絶縁膜を絶縁膜２００５ｂ、第二の絶縁膜を絶縁膜２００７ｂと呼ぶ。

【0038】

測定器から搬出されたウエハ２００は、図１２に記載の第二の絶縁膜を形成する装置である基板処理装置９００に搬入される。

【0039】

基板処理装置９００は、膜厚測定工程S１０３で測定したデータに基づいて絶縁膜２００７の膜厚を基板面内において制御する。例えば、上位装置から受信したデータが分布Aを示すデータであれば、ウエハ２００外周面の絶縁膜２００７ｂを厚くし、中央面の絶縁膜２００７ａが外周面の絶縁膜２００７ｂよりも薄くなるよう、膜厚を制御する。また、上位装置から受信したデータが分布Bを示すデータであれば、ウエハ２００中央面の絶縁膜２００７ａを厚くし、外周面の絶縁膜２００７ｂを絶縁膜２００７ａよりも薄くなるよう、膜厚を制御する

【0040】

より好ましくは、第一の絶縁膜２００５と第二の絶縁膜２００７とを重ね合わせた積層絶縁膜の高さを、ウエハ面内で所定の範囲にするよう、第二の絶縁膜２００7の厚みを制御する。言い換えれば、基板の面内における前記第二の層間絶縁膜２００７の高さの分布が所定の範囲内となるよう第二の層間絶縁膜２００７の膜厚分布を制御し、高さを整える。即ち、図８、図１０に記載のように、ウエハ２００中央面における基板表面２００ａから第二の絶縁膜２００７ａ上端までの高さＨ１ａと、ウエハ２００外周面における基板表面２００ａから第二の絶縁膜２００７ｂの上端までの高さＨ１ｂとを揃えることができる。

【0041】

次に、絶縁膜２００７ａ、２００７ｂそれぞれの膜厚を制御可能な基板処理装置９００について、具体的に説明する。

【0042】

本実施形態に係る処理装置９００について説明する。基板処理装置９００は、図１２に示されているように、枚葉式基板処理装置として構成されている。

【0043】

図１２に示すとおり、基板処理装置９００は処理容器２０２を備えている。処理容器２０２は、例えば横断面が円形であり扁平な密閉容器として構成されている。また、処理容器２０２は、例えばアルミニウム（Ａｌ）やステンレス（ＳＵＳ）などの金属材料または、石英により構成されている。処理容器２０２内には、基板としてのシリコンウエハ等のウエハ２００を処理する処理空間（処理室）２０１、搬送空間２０３が形成されている。処理容器２０２は、上部容器２０２ａと下部容器２０２ｂで構成される。上部容器２０２ａと下部容器２０２ｂの間には仕切り板２０４が設けられる。上部処理容器２０２ａに囲まれた空間であって、仕切り板２０４よりも上方の空間を処理空間（処理室ともいう）２０１と呼び、下部容器２０２ｂに囲まれた空間であって、仕切り板よりも下方の空間を搬送空間２０３と呼ぶ。

【0044】

下部容器２０２ｂの側面には、ゲートバルブ２０５に隣接した基板搬入出口２０６が設けられており、ウエハ２００は基板搬入出口２０６を介して図示しない搬送室との間を移動する。下部容器２０２ｂの底部には、リフトピン２０７が複数設けられている。

【0045】

処理室２０１内には、ウエハ２００を支持する基板支持部２１０が設けられている。基板支持部２１０は、ウエハ２００を載置する載置面２１１と、載置面２１１を表面に持つ基板載置台２１２とを有する。好ましくは、加熱部としてのヒータ２１３を設ける。加熱部を設けることにより、基板を加熱させ、基板上に形成される膜の品質を向上させることができる。基板載置台２１２には、リフトピン２０７が貫通する貫通孔２１４が、リフトピン２０７と対応する位置にそれぞれ設けられていても良い。

【0046】

基板載置台２１２はシャフト２１７によって支持される。シャフト２１７は、処理容器２０２の底部を貫通しており、更には処理容器２０２の外部で昇降機構２１８に接続されている。昇降機構２１８を作動させてシャフト２１７及び基板載置台２１２を昇降させることにより、基板載置面２１１上に載置されるウエハ２００を昇降させることが可能に構成される。なお、シャフト２１７下端部の周囲はベローズ２１９により覆われており、処理室２０１内は気密に保持されている。

【0047】

基板載置台２１２は、ウエハ２００の搬送時には、基板載置面２１１が基板搬入出口２０６の位置（ウエハ搬送位置）となるように下降し、ウエハ２００の処理時には図１２で示されるように、ウエハ２００が処理室２０１内の処理位置（ウエハ処理位置）まで上昇する。

【0048】

具体的には、基板載置台２１２をウエハ搬送位置まで下降させた時には、リフトピン２０７の上端部が基板載置面２１１の上面から突出して、リフトピン２０７がウエハ２００を下方から支持するようになっている。また、基板載置台２１２をウエハ処理位置まで上昇させたときには、リフトピン２０７は基板載置面２１１の上面から埋没して、基板載置面２１１がウエハ２００を下方から支持するようになっている。なお、リフトピン２０７は、ウエハ２００と直接触れるため、例えば、石英やアルミナなどの材質で形成することが望ましい。なお、リフトピン２０７に昇降機構を設けて、基板載置台２１２とリフトピン２０７が相対的に動くように構成してもよい。

【0049】

ヒータ２１３は、ウエハ２００の中心である中心面と、その中心面の外周である外周面をそれぞれ個別に加熱制御可能な構成である。例えば、基板載置面２１１の中心に設けられ、上方から見て周状のセンターゾーンヒータ２１３ａと、同じく周状であり、センターゾーンヒータ２１３ａの外周に設けられたアウトゾーンヒータ２１３ｂを有する。センターゾーンヒータ２１３ａはウエハの中心面を加熱し、アウトゾーンヒータ２１３ｂはウエハの外周面を加熱する。

【0050】

センターゾーンヒータ２１３ａ、アウトゾーンヒータ２１３ｂは、それぞれヒータ電力供給線を介してヒータ温度制御部２１５に接続される。ヒータ温度制御部２１５は各ヒータへの電力供給を制御することで、ウエハ２００の中心面、外周面の温度を制御する。

【0051】

基板載置台２１３には、ウエハ２００の温度を測定する温度測定器２１６ａと温度測定器２１６ｂが内包される。温度測定器２１６ａはセンターゾーンヒータ２１３ａ近傍の温度を測定するよう、基板載置台２１２の中心部に設けられる。温度測定器２１６ｂはアウトゾーンヒータ２１３ｂ近傍の温度を測定するよう、基板載置台２１２の外周面に設けられる。温度測定器２１６ａ、温度測定器２１６ｂは温度情報受信部２１６ｃに接続される。各温度測定器で測定した温度は、温度情報受信部２１６ｃに送信される。温度情報受信部２１６ｃは受信した温度情報を後述するコントローラ２６０に温度情報を送信する。コントローラ２６０は受信した温度情報や上位装置から受信する膜厚情報に基づきヒータ温度を制御する。なお、温度測定器２１６ａ、温度測定器２１６ｂ、温度情報受信部２１６ｃをまとめて温度検出部２１６とする。

【0052】

（排気系）
処理室２０１（上部容器２０２ａ）の内壁上面には、処理室２０１の雰囲気を排気する排気口２２１が設けられている。排気口２２１には第1排気管としての排気管２２４が接続されており、排気管２２４には、処理室２０１内を所定の圧力に制御するＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）等の圧力調整器２２２、真空ポンプ２２３が順に直列に接続されている。主に、排気口２２１、排気管２２４、圧力調整器２２２により、第１の排気部（排気ライン）が構成される。なお、真空ポンプ２２３を第１の排気部に含めるように構成しても良い。

【0053】

（バッファ室）
処理室２０１の上方には、バッファ室２３２が設けられている。バッファ室２３２は、側壁２３２ａ、天井２３２ｂにより構成されている。バッファ室２３２は、シャワーヘッド２３４を内包する。バッファ室２３２の内壁２３２aとシャワーヘッド２３４との間には、ガス供給経路２３５が構成される。即ち、ガス供給経路２３５はシャワーヘッド２３４の外壁２３４ｂを囲むように設けられる。

【0054】

シャワーヘッド２３４と処理室２０１を区画する壁には、分散板２３４aが設けられる。分散板２３４ａは例えば円盤状に構成される。処理室２０１側から見ると、図１３のようにガス供給経路２３５はシャワーヘッド側壁２３４ｂと側壁２３２ａの間であって、分散板２３４の水平方向周囲に設けられた構造となる。

【0055】

バッファ室２３２の天井２３２ｂには、ガス導入管２３４、ガス導入管２３７が貫通されている。更に、ガス導入管２３８、ガス導入管２３９が接続されている。ガス導入管２３４、ガス導入管２３７はシャワーヘッド２３４に接続される。ガス導入管２３６、ガス導入管２３８は後述する第一ガス供給系に接続される。ガス導入管２３７、ガス導入管２３９は後述する第二ガス供給系に接続される。

【0056】

ガス導入管２３６、ガス導入管２３７から導入されたガスはシャワーヘッド２３４を介して処理室２０１に供給される。ガス導入管２３８、ガス導入管２３９から導入されたガスはガス供給経路２３５を介して処理室２０１に供給される。

【0057】

シャワーヘッド２３４から供給されたガスはウエハ２００の中心に供給される。ガス供給経路２３５から供給されたガスはウエハ２００のエッジに供給される。ウエハの外周面（エッジ）とは、前述のウエハ中心に対して、その外周を言う。
シャワーヘッド２３４は、例えば、石英、アルミナ、ステンレス、アルミなどの材料で構成される。

【0058】

（ガス供給系）
（第一ガス供給系）
続いて、図１４を用いて第一のガス供給系を説明する。
図１４のＡ１は図１２のＡ１に接続され、Ａ２は図１２のＡ２に接続される。即ち、ガス供給管２４１ａはガス導入管２３６に接続され、ガス供給管２４２aはガス導入管２３８に接続される。

【0059】

ガス供給管２４１ａには、上流から合流管２４０ｂ、マスフローコントローラ２４１ｂ、バルブ２４１ｃが設けられる。マスフローコントローラ２４１ｂ、バルブ２４１ｃによって、ガス供給管２４１ａを通過するガスの流量が制御される。合流管２４０ｂの上流には第一の処理ガスのガス源２４０ａが設けられる。第一の処理ガスはシリコン含有ガスである。例えばジシラン（Ｓｉ_２Ｈ_６）ガスを用いる。

【0060】

好ましくは、バルブ２４１ｃの下流側に、不活性ガスを供給するための第一の不活性ガス供給管２４３ａが接続される。不活性ガス供給管２４３ａには、上流から不活性ガス源２４３ｂ、マスフローコントローラ２４３ｃ、バルブ２４３ｄが設けられる。不活性ガスは例えばヘリウム（Ｈｅ）ガスが用いられる。不活性ガスは、ガス供給管２４１ａを流れるガスに添加され、希釈ガスとして使用される。マスフローコントローラ２４３ｃ、バルブ２４３ｄを制御することで、ガス導入管２３６、シャワーヘッド２３４を介して供給する処理ガスの濃度や流量を、より最適にチューニングすることができる。

【0061】

ガス導入管２３８と接続されるガス供給管２４２ａには、上流から合流管２４０ｂ、マスフローコントローラ２４２ｂ、バルブ２４２ｃが設けられる。マスフローコントローラ２４２ｂ、バルブ２４２ｃによって、ガス供給管２４２ａを通過するガスの流量が制御される。合流管２４０ｂの上流には第一の処理ガスのガス源２４０ａが設けられる。

【0062】

好ましくは、バルブ２４２ｃの下流側に、不活性ガスを供給するための第二の不活性ガス供給管２４４ａが接続される。不活性ガス供給管２４４ａには、上流から不活性ガス源２４４ｂ、マスフローコントローラ２４４ｃ、バルブ２４４ｄが設けられる。不活性ガスは例えばヘリウム（Ｈｅ）ガスが用いられる。不活性ガスは、ガス供給管２４２ａを流れるガスに添加され、希釈ガスとして使用される。マスフローコントローラ２４４ｃ、バルブ２４４ｄを制御することで、ガス導入管２３８、ガス供給経路２３５を流れるガスの濃度や流量を、より最適にチューニングすることができる。

【0063】

ガス供給管２４１ａ、マスフローコントローラ２４１ｂ、バルブ２４１ｃ、ガス供給管２４２ａ、マスフローコントローラ２４２ｂ、バルブ２４２ｃ、合流管２４０ｂをまとめて第一ガス供給系と呼ぶ。なお、ガス源２４０ａ、ガス導入管２３６、ガス導入管２３８を第一ガス供給系に含めても良い。

【0064】

第一の不活性ガス供給管２４３ａ、マスフローコントローラ２４３ｃ、バルブ２４３ｄ、第二の不活性ガス供給管２４４ａ、マスフローコントローラ２４４ｃ、バルブ２４４ｄをまとめて第一不活性ガス供給系と呼ぶ。なお、不活性ガス源２４３ｂ、不活性ガス源２４４ｂを第一不活性ガス供給系に含めても良い。
更には、第一ガス供給系に第一不活性ガス供給系を含めても良い。

【0065】

（第二ガス供給系）
続いて、図１５を用いて第二ガス供給系を説明する。図１５のＢ１は図１２のＢ１に接続され、Ｂ２は図１２のＢ２に接続される。即ち、ガス供給管２５１ａはガス導入管２３７に接続され、ガス供給管２５２aはガス導入管２３９に接続される。

【0066】

ガス供給管２５１ａには、上流から合流管２５０ｂ、マスフローコントローラ２５１ｂ、バルブ２５１ｃが設けられる。マスフローコントローラ２５１ｂ、バルブ２５１ｃによって、ガス供給管２４１ａを通過するガスの流量が制御される。合流管２５０ｂの上流には第二の処理ガスのガス源２５０ａが設けられる。第二の処理ガスは酸素含有ガスである。例えば酸素ガス（Ｏ_２）を用いる。

【0067】

好ましくは、バルブ２５１ｃの下流側に、不活性ガスを供給するための第三の不活性ガス供給管２５３ａが設けられる。不活性ガス供給管２５３ａには、上流から不活性ガス源２５３ｂ、マスフローコントローラ２５３ｃ、バルブ２５３ｄが設けられる。不活性ガスは例えばヘリウム（Ｈｅ）ガスが用いられる。不活性ガスは、ガス供給管２５１ａを流れるガスの希釈ガスとして使用される。マスフローコントローラ２５３ｃ、バルブ２５３ｄを制御することで、ガス導入管２３７、シャワーヘッド２３４を介して供給するガスの濃度や流量を、より最適にチューニングすることができる。

【0068】

ガス供給管２５２ａには、上流から合流管２５０ｂ、マスフローコントローラ２５２ｂ、バルブ２５２ｃが設けられる。マスフローコントローラ２５２ｂ、バルブ２５２ｃによって、ガス供給管２５２ａを通過するガスの流量が制御される。合流管２５０ｂの上流には第二の処理ガスのガス源２５０ａが設けられる。第二の処理ガスは酸素含有ガスである。例えば酸素ガス（Ｏ_２）を用いる。

【0069】

好ましくは、バルブ２５２ｃの下流側に、不活性ガスを供給するための第四の不活性ガス供給管２５４ａが設けられる。不活性ガス供給管２５４ａには、上流から不活性ガス源２５４ｂ、マスフローコントローラ２５４ｃ、バルブ２５４ｄが設けられる。不活性ガスは例えばヘリウム（Ｈｅ）ガスが用いられる。不活性ガスは、ガス供給管２５２ａを流れるガスの希釈ガスとして使用される。マスフローコントローラ２５４ｃ、バルブ２５４ｄを制御することで、ガス導入管２３９、ガス供給経路２３５を流れるガスの濃度や流量を、より最適にチューニングすることができる。

【0070】

ガス供給管２５１ａ、マスフローコントローラ２５１ｂ、バルブ２５１ｃ、ガス供給管２５２ａ、マスフローコントローラ２５２ｂ、バルブ２５２ｃ、合流管２５０ｂをまとめて第二ガス供給系と呼ぶ。なお、ガス源２５０ａ、ガス導入管２３７、ガス導入管２３９を第二ガス供給系に含めても良い。

【0071】

第三の不活性ガス供給管２５３ａ、マスフローコントローラ２５３ｃ、バルブ２５３ｄ、第四の不活性ガス供給管２５４ａ、マスフローコントローラ２５４ｃ、バルブ２５４ｄをまとめて第二不活性ガス供給系と呼ぶ。なお、不活性ガス源２５３ｂ、不活性ガス源２５４ｂを第二不活性ガス供給系に含めても良い。
更には、第二ガス供給系に第二不活性ガス供給系を含めても良い。また第一ガス供給系、第二ガス供給系をまとめてガス供給系と呼ぶ。

【0072】

以上のように、第一ガス供給系及び第二ガス供給系それぞれにマスフローコントローラ、バルブを設けているので、個別にガスの量を制御することができる。また、第一の不活性ガス供給系、第二の不活性ガス供給系のそれぞれにマスフローコントローラ、バルブを設けているので、個別にガスの濃度を制御することができる。

【0073】

（制御部）
基板処理装置９００は、基板処理装置９００の各部の動作を制御するコントローラ２６０を有している。

【0074】

コントローラ２６０の概略を図１６に示す。制御部（制御手段）であるコントローラ２６０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２６０ａ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）２６０ｂ、記憶装置２６０ｃ、Ｉ／Ｏポート２６０ｄを備えたコンピュータとして構成されている。ＲＡＭ２６０ｂ、記憶装置２６０ｃ、Ｉ／Ｏポート２６０ｄは、内部バス２６０ｅを介して、ＣＰＵ２６０ａとデータ交換可能なように構成されている。コントローラ２６０には、例えばタッチパネル等として構成された入出力装置２６１や、外部記憶装置２６２が接続可能に構成されている。更に、上位装置２７０にネットワークを介して接続される受信部２６３が設けられる。受信部２６０は、上位装置から他の装置の情報を受信することが可能である。

【0075】

記憶装置２６０ｃは、例えばフラッシュメモリ、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）等で構成されている。記憶装置２６０ｃ内には、基板処理装置の動作を制御する制御プログラムや、後述する基板処理の手順や条件などが記載されたプログラムレシピ等が読み出し可能に格納されている。なお、プロセスレシピは、後述する基板処理工程における各手順をコントローラ２６０に実行させ、所定の結果を得ることが出来るように組み合わされたものであり、プログラムとして機能する。以下、このプログラムレシピや制御プログラム等を総称して、単にプログラムともいう。なお、本明細書においてプログラムという言葉を用いた場合は、プログラムレシピ単体のみを含む場合、制御プログラム単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。また、ＲＡＭ２６０ｂは、ＣＰＵ２６０ａによって読み出されたプログラムやデータ等が一時的に保持されるメモリ領域（ワークエリア）として構成されている。

【0076】

Ｉ／Ｏポート２６０ｄは、ゲートバルブ２０５、昇降機構２１８、ヒータ２１３、圧力調整器２２２、真空ポンプ２２３等に接続されている。また、ＭＦＣ２４１ｂ、２４２ｂ、２４３ｃ、２４４ｃ、２５１ｂ、２５２ｂ、２５３ｃ、２５４ｃ、バルブ２４１ｃ，２４２ｃ、２４３ｄ、２４４ｄ、２５１ｃ，２５２ｃ、２５３ｄ、２５４ｄ等にも接続されていても良い。

【0077】

ＣＰＵ２６０ａは、記憶装置２６０ｃからの制御プログラムを読み出して実行すると共に、入出力装置２６１からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置２６０ｃからプロセスレシピを読み出すように構成されている。そして、ＣＰＵ２６０ａは、読み出されたプロセスレシピの内容に沿うように、ゲートバルブ２０５の開閉動作、昇降機構２１８の昇降動作、ヒータ２１３への電力供給動作、圧力調整器２２２の圧力調整動作、真空ポンプ２２３のオンオフ制御、マスフローコントローラの流量調整動作、バルブ等を制御可能に構成されている。

【0078】

なお、コントローラ２６０は、専用のコンピュータとして構成されている場合に限らず、汎用のコンピュータとして構成されていても良い。例えば、上述のプログラムを格納した外部記憶装置（例えば、磁気テープ、フレキシブルディスクやハードディスク等の磁気ディスク、ＣＤやＤＶＤ等の光ディスク、ＭＯなどの光磁気ディスク、ＵＳＢメモリやメモリカード等の半導体メモリ）２６２を用意し、係る外部記憶装置２６２を用いて汎用のコンピュータにプログラムをインストールすること等により、本実施形態に係るコントローラ２６０を構成することができる。なお、コンピュータにプログラムを供給するための手段は、外部記憶装置２６２を介して供給する場合に限らない。例えば、インターネットや専用回線等の通信手段を用い、外部記憶装置２６２を介さずにプログラムを供給するようにしても良い。なお、記憶装置２６０ｃや外部記憶装置２６２は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体として構成される。以下、これらを総称して、単に記録媒体ともいう。なお、本明細書において、記録媒体という言葉を用いた場合は、記憶装置２６０ｃ単体のみを含む場合、外部記憶装置２６２単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合が有る。

【0079】

続いて、基板処理装置９００を用いた膜の形成方法について説明する。
膜厚測定工程S１０３の後、測定されたウエハ２００は基板処理装置９００に搬入される。なお、以下の説明において、基板処理装置を構成する各部の動作はコントローラ２６０により制御される。

【0080】

（基板搬入工程）
膜厚測定工程Ｓ１０５で第一の絶縁膜２００５の膜厚が測定されたら、ウエハ２００を基板処理装置９００に搬入させる。具体的には、基板支持部２１０を昇降機構２１８によって下降させ、リフトピン２０７が貫通孔２１４から基板支持部２１０の上面側に突出させた状態にする。また、処理室２０１内を所定の圧力に調圧した後、ゲートバルブ２０５を開放し、ゲートバルブ２０５からリフトピン２０７上にウエハ２００を載置させる。ウエハ２００をリフトピン２０７上に載置させた後、昇降２１８によって基板支持部２１０を所定の位置まで上昇させることによって、ウエハ２００が、リフトピン２０７から基板支持部２１０へ載置されるようになる。

【0081】

（減圧・昇温工程）
続いて、処理室２０１内が所定の圧力（真空度）となるように、排気管２２４を介して処理室２０１内を排気する。この際、圧力センサが測定した圧力値に基づき、圧力調整器２２２としてのＡＰＣバルブの弁の開度をフィードバック制御する。また、温度センサ２１６が検出した温度値に基づき、処理室２０１内が所定の温度となるようにヒータ２１３への通電量をフィードバック制御する。具体的には、基板支持部２１０をヒータ２１３により予め加熱しておき、ウエハ２００又は基板支持部２１０の温度変化が無くなってから所定時間置く。この間、処理室２０１内に残留している水分あるいは部材からの脱ガス等が有る場合は、真空排気や不活性ガス供給によるパージによって除去しても良い。これで成膜プロセス前の準備が完了することになる。なお、処理室２０１内を所定の圧力に排気する際に、一度、到達可能な真空度まで真空排気しても良い。

【0082】

ウエハ２００が基板支持部２１０に載置され、処理室２０１内の雰囲気が安定した後、マスフローコントローラ２４１ｂ、マスフローコントローラ２４２ｂ、マスフローコントローラ２５１ｂ、マスフローコントローラ２５２ｂ、を稼働させると共に、バルブ２４１ｃ、バルブ２４２ｃ、バルブ２５１ｃ、バルブ２５２ｃの開度を調整する。このとき、マスフローコントローラ２４３ｃ、マスフローコントローラ２４４ｃ、マスフローコントローラ２５３ｃ、マスフローコントローラ２５４ｃを稼働させると共に、バルブ２４３ｄ、バルブ２４４ｄ、バルブ２５３ｄ、バルブ２５４ｄの開度を調整しても良い。

【0083】

（ガス供給工程）
ガス供給工程では、第一ガス供給系及び第二ガス供給系から処理室２０１にガスを供給する。

【0084】

ガスを供給する際は、上位装置２７０から受信した絶縁膜２００５の膜厚測定データに応じて第一ガス供給系、第二ガス供給系のマスフローコントローラやバルブを制御し、ウエハ２００の中央面に供給するガスの量（もしくは濃度）と外周面に供給する処理ガスの量（もしくは濃度）をそれぞれ制御する。より良くは、上位装置２７０から受信した測定データに応じて、センターゾーンヒータ２１３ａとアウターゾーンヒータ２１３ｂを制御して、ウエハ２００の面内の温度勾配を制御する。

【0085】

処理室２０１内に供給されたガスは処理室２０１内で分解され、研磨後の第一の絶縁膜２００５上に第二の絶縁膜２００７を形成する。

【0086】

所定の時間経過後、各バルブを閉じて、ガスの供給を停止する。

【0087】

このときのヒータ２１３の温度は、ゲート電極２０３等の既に形成されている構成に悪影響の無い温度とする。例えば、ウエハ２００が２００〜５００℃、好ましくは３００〜４５０℃の範囲内の所定の温度となるように設定する。不活性ガスとしては、Ｈｅガスの他、膜に悪影響の無いガスであれば良く、例えばＡｒ，N2、Ｎｅ，Ｘｅ等の希ガスを用いても良い。

【0088】

（基板搬出工程）
成膜工程が終わった後、基板支持部２１０を昇降機構２１８によって下降させ、リフトピン２０７が貫通孔２１４から基板支持部２１０の上面側に突出させた状態にする。また、処理室２０１内を所定の圧力に調圧した後、ゲートバルブ２０５を解放し、ウエハ２００をリフトピン２０７上からゲートバルブ２０５外へ搬送する。

【0089】

続いて、本装置を用いて第二の層間絶縁膜の膜厚を制御する方法を説明する。
前述のように、研磨工程Ｓ１０２終了後、第一のｐｏｌｙ-Ｓｉ膜２００５は、ウエハ２００の中央面と外周面とで膜厚が異なってしまう。測定工程Ｓ１０４ではその膜厚分布を測定する。測定結果は上位装置２７０を通して、ＲＡＭ２６０ｂに格納される。格納されたデータは記憶装置２６０ｃ内のレシピと比較され、そのレシピに基づいた装置制御が成される。

【0090】

次に、ＲＡＭ２６０ｂに格納されたデータが分布Ａである場合を説明する。分布Ａの場合とは、図７に記載のように、絶縁膜２００５ａが絶縁膜２００５ｂよりも厚い場合を言う。

【0091】

分布Ａの場合、本工程では、ウエハ２００外周面に形成する絶縁膜２００７ｂを厚くし、ウエハ２００中央面に形成する絶縁膜２００７ａの膜厚を絶縁膜２００７ｂよりも薄くなるよう制御する。具体的には、ガスを供給する際、ウエハ２００の外周面に供給するシリコン含有ガスを、ウエハ２００中央面よりも多くするよう制御する。このようにすることで、本半導体装置における絶縁膜の高さ、即ち絶縁膜２００５に絶縁膜２００７を重ねた積層絶縁膜の膜厚を、図９に記載のターゲット膜厚分布Ａ’のように補正することができる。即ち、積層絶縁膜の膜厚を膜厚分布Ａ’のように補正することができる。

【0092】

このとき第一ガス供給系では、マスフローコントローラ２４１ｂを制御すると共に、バルブ２４１ｃの開度を制御し、シャワーヘッド２３４から処理室２０１に供給するシリコン含有ガスの量を制御する。更に、マスフローコントローラ２４２ｂを制御すると共に、バルブ２４２ｃの開度を制御し、ガス供給経路２３５から処理室２０１にシリコン含有ガスを供給する。ウエハ２００の処理面における単位面積当たりのシリコン含有ガスの暴露量は、ガス供給経路２３５から供給されるガスの暴露量がシャワーヘッドから供給されるガスの暴露量よりも多くなるよう制御される。ここでいう暴露量とは、処理ガスの主成分の暴露量を言う。本実施形態においては、処理ガスがシリコン含有ガスであり、主成分はシリコンである。

【0093】

更に、第二ガス供給系では、マスフローコントローラ２５１ｂを制御すると共に、バルブ２５１ｃの開度を制御し、シャワーヘッド２３４から供給する酸素含有ガスの量を制御する。ガス供給管２５１ａにおける酸素含有ガスの量は、ガス供給管２４１ａにおけるシリコン含有ガスの量に対応した量とする。更に、マスフローコントローラ２５２ｂを制御すると共に、バルブ２５２ｃの開度を制御し、ガス供給経路２３５から酸素含有ガスを供給する。ガス供給管２５２ａにおける酸素含有ガスの量は、ガス供給管２４２ａにおけるシリコン含有ガスの量に対応した量とする。

【0094】

このとき、ウエハ２００の処理面における単位面積当たりのシリコン含有ガスの暴露量は、ガス供給経路２３５から供給されるガスの暴露量がシャワーヘッド２３４から供給されるガスの暴露量よりも多くなるよう制御される。ここでいう暴露量とは、処理ガスの主成分の暴露量を言う。本実施形態においては、処理ガスがシリコン含有ガスであり、主成分はシリコンである。

【0095】

シャワーヘッド２３４を介して供給されたシリコン含有ガスと酸素含有ガスは、ウエハ２００の中央面に形成された絶縁膜２００５a上に供給される。供給されたガスは、図８に記載のように、絶縁膜２００５ａ上に絶縁膜２００７ａを形成する。

【0096】

ガス供給経路２３５を介して供給されたシリコン含有ガスと酸素含有ガスはウエハ２００の外周面に形成された絶縁膜２００５ｂ上に供給される。供給されたガスは、図８に記載のように、絶縁膜２００５ｂ上に絶縁膜２００７ｂを形成する。

【0097】

前述のように、ウエハ２００の処理面における単位面積当たりのシリコン含有ガスの暴露量は、絶縁膜２００５ｂ上が絶縁膜２００５ａ上よりも多くなるので、絶縁膜２００７ｂの膜厚を絶縁膜２００７ａよりも厚くすることが可能となる。

【0098】

このとき、図８に記載のように、絶縁膜２００５ｂに絶縁膜２００７ｂを重ねた厚さＨ1ｂと、絶縁膜２００５ａに絶縁膜２００７ａを重ねた厚さＨ１ａが実質的に等しくなるよう、絶縁膜２００７の厚みを制御する。より良くは、基板表面２００ａから絶縁膜２００７ｂの上端までの距離と、基板表面２００ａから絶縁膜２００７ａの上端までの距離の差が所定範囲内となるよう制御する。またより良くは、前記基板の面内における絶縁膜２００７の高さ（第二の層間絶縁膜の上端）の分布が所定の範囲内となるよう第二の絶縁膜２００７の膜厚分布を制御する。

【0099】

また、別の方法として、ガス供給管２４１ａとガス供給管２４２ａのシリコン含有ガスの供給量を同じとし、替わりにガス供給管２４１ａとガス供給管２４２ａそれぞれのシリコン含有ガスの濃度を制御しても良い。シリコン含有ガスの濃度を制御する際は、第一不活性ガス供給系を制御することで、ガス供給管２４１ａ、ガス供給管２４２ａを通過するシリコン含有ガスの濃度を制御する。分布Ａの場合、ガス供給管２４１ａを通過するシリコン含有ガスの濃度を低くすると共に、ガス供給管２４２ａを通過するシリコン含有ガスの濃度を、ガス供給管２４１ａを通過するガスの濃度よりも高くする。

【0100】

このようにすることで、ウエハ２００の処理面における単位面積当たりのシリコン含有ガスの暴露量に関し、ガス供給経路２３５から供給されるガス量がシャワーヘッド２３４から供給されるガス量よりも多くなるよう、より緻密に制御できる。このように制御することで、より確実に絶縁膜２００７ｂの膜厚を絶縁膜２００７ａよりも厚くすることが可能となる。

【0101】

より良くは、ガス供給管２４１ａとガス供給管２４２ａのシリコン含有ガスの供給量を異ならせると共に、濃度を異ならせても良い。このような制御をすることで、単位面積当たりのシリコン含有ガスの暴露量をより大きい差分で供給することができる。即ち、絶縁膜２００７aと絶縁膜２００７ｂとでより大きい膜厚差とすることができる。従って、絶縁膜研磨工程Ｓ１０２で絶縁膜２００５ａと絶縁膜２００５ｂの高さの差が大きくなってしまったとしても、高さを揃えることが可能となる。

【0102】

更により良くは、上記のように処理ガスを制御することと並行して、センターゾーンヒータ２１３ａとアウトゾーンヒータ２１３ｂを制御しても良い。形成される膜厚は温度に比例するので、分布Ａの場合、アウターゾーンヒータ２１３ｂの温度をセンターゾーンヒータ２１３ａよりも高くする。例えばジシランガスのような、温度条件が膜生成効率に大きく寄与するガスを用いて絶縁膜２００７を形成する場合に有効である。

【0103】

このように、処理ガス供給量（濃度）と温度を並行して制御すると、より緻密な膜厚制御が可能となる。

【0104】

次に、ＲＡＭ２６０ｂに格納されたデータが分布Ｂである場合を説明する。分布Ｂの場合とは、図７に記載のように、絶縁膜２００５ｂが絶縁膜２００５ａよりも厚い場合を言う。

【0105】

分布Ｂの場合、本工程では、ウエハ２００中央面に形成する絶縁膜２００７ａを厚くし、ウエハ２００外周面に形成する絶縁膜２００７ｂの膜厚を絶縁膜２００７ａよりも小さくするよう制御する。具体的には、ガスを供給する際、ウエハ２００中央面に供給するシリコン含有ガスを、ウエハ２００外周面よりも多くするよう制御する。このようにすることで、本半導体装置における絶縁膜の高さ、即ち絶縁膜２００５に絶縁膜２００７を重ねた高さを、図１１に記載のターゲット膜厚分布Ｂ’のように補正することができる。即ち、積層絶縁膜の膜厚を膜厚分布Ａ’のように補正することができる。

【0106】

このとき、第一ガス供給系ではマスフローコントローラ２４１ｂを制御すると共に、バルブ２４１ｃの開度を制御し、シャワーヘッド２３４から処理室２０１に供給するシリコン含有ガスの量を制御する。更に、マスフローコントローラ２４２ｂを制御すると共に、バルブ２４２ｃの開度を制御し、ガス供給経路２３５から処理室２０１にシリコン含有ガスを供給する。ウエハ２００の処理面における単位面積当たりのシリコン含有ガスの暴露量は、シャワーヘッド２３４から供給されるガスの暴露量がガス供給経路２３５から供給されるガスの暴露量よりも多くなるよう制御される。

【0107】

更に、第二ガス供給系では、マスフローコントローラ２５１ｂを制御すると共に、バルブ２５１ｃの開度を制御し、シャワーヘッド２３４から供給する酸素含有ガスの量を制御する。ガス供給管２５１ａにおける酸素含有ガスの量は、ガス供給管２４１ａにおけるシリコン含有ガスの量に対応した量とする。更に、マスフローコントローラ２５２ｂを制御すると共に、バルブ２５２ｃの開度を制御し、ガス供給経路２３５から酸素含有ガスを供給する。ガス供給管２５２ａにおける酸素含有ガスの量は、ガス供給管２４２ａにおけるシリコン含有ガスの量に対応した量とする。

【0108】

このとき、ウエハ２００の処理面における単位面積当たりのシリコン含有ガスの暴露量は、シャワーヘッド２３４から供給されるガスの暴露量がガス供給経路２３５から供給されるガスの暴露量よりも多くなるよう制御される。

【0109】

シャワーヘッド２３４を介して供給されたシリコン含有ガスと酸素含有ガスは、ウエハ２００の中央面に形成された絶縁膜２００５a上に供給される。供給されたガスは、図１０に記載のように、絶縁膜２００５ａ上に絶縁膜２００７ａを形成する。

【0110】

ガス供給経路２３５を介して供給されたシリコン含有ガスと酸素含有ガスはウエハ２００の外周面に形成された絶縁膜２００５ｂ上に供給される。供給されたガスは、図１０に記載のように、絶縁膜２００５ｂ上に絶縁膜２００７ｂを形成する。

【0111】

前述のように、ウエハ２００の処理面における単位面積当たりのシリコン含有ガスの暴露量は、絶縁膜２００５ａ上が絶縁膜２００５ｂ上よりも多くなるので、絶縁膜２００７ａの膜厚を絶縁膜２００７ｂよりも厚くすることが可能となる。

【0112】

このとき、図１０に記載のように、絶縁膜２００５ｂに絶縁膜２００７ｂを重ねた厚さＨ1ｂと、絶縁膜２００５ａに絶縁膜２００７ａを重ねた厚さＨ１ａが実質的に等しくなるよう、絶縁膜２００７の厚みを制御する。より良くは、基板表面２００ａから絶縁膜２００７ｂの上端までの距離と、基板表面２００ａから絶縁膜２００７ａの上端までの距離の差が所定範囲内となるよう制御する。またより良くは、前記基板の面内における絶縁膜２００７の高さ（第二の層間絶縁膜の上端）の分布が所定の範囲内となるよう第二の絶縁膜２００７の膜厚分布を制御する。

【0113】

また、別の方法として、ガス供給管２４１ａとガス供給管２４２ａのシリコン含有ガスの供給量を同じとし、替わりにガス供給管２４１ａとガス供給管２４２ａそれぞれのシリコン含有ガスの濃度を制御しても良い。シリコン含有ガスの濃度を制御する際は、第一不活性ガス供給系を制御することで、ガス供給管２４１ａ、ガス供給管２４２ａを通過するシリコン含有ガスの濃度を制御する。分布Ｂの場合、ガス供給管２４２ａを通過するシリコン含有ガスの濃度を小さくすると共に、ガス供給管２４１ａを通過するシリコン含有ガスの濃度を、ガス供給管２４２ａを通過するガスの濃度よりも高くする。

【0114】

このようにすることで、より確実にウエハ２００の処理面における単位面積当たりのシリコン含有ガスの暴露量は、シャワーヘッド２３４から供給されるガス量がガス供給経路２３５から供給されるガス量よりも多くなるよう制御できる。このように制御することで、より確実に絶縁膜２００７ａの膜厚を絶縁膜２００７ｂよりも厚くすることが可能となる。

【0115】

より良くは、ガス供給管２５１ａとガス供給管２５２ａのシリコン含有ガスの供給量を異ならせると共に、濃度を異ならせても良い。このような制御をすることで、単位面積当たりのシリコン含有ガスの暴露量をより大きい差分で供給することができる。即ち、絶縁膜２００７aと絶縁膜２００７ｂとでより大きい膜厚差とすることができる。従って、絶縁膜研磨工程Ｓ１０２で絶縁膜２００５ａと絶縁膜２００５ｂの高さの差が大きくなってしまったとしても、高さを揃えることが可能となる。

【0116】

更により良くは、上記のように処理ガスを制御することと並行して、センターゾーンヒータ２１３ａとアウトゾーンヒータ２１３ｂを制御しても良い。形成される膜厚は温度に比例するので、分布Ｂの場合、センターゾーンヒータ２１３ａの温度をアウターゾーンヒータ２１３ｂよりも高くする。例えばジシランガスのような、温度条件が膜生成効率に大きく寄与するガスを用いて絶縁膜２００７を形成する場合に有効である。

【0117】

このように、処理ガス供給量（濃度）と温度を並行して制御すると、より緻密な膜厚制御が可能となる。

【0118】

以上説明したように、ウエハ２００の処理面の単位面積当たりのシリコン含有ガスの量をチューニングすることで、ウエハ２００の中央とその外周それぞれで第二の絶縁膜２００７の厚み制御することができる。

【0119】

このとき、絶縁膜２００５ｂに絶縁膜２００７ｂを重ねた厚さを、絶縁膜２００５ａに絶縁膜２００７ａを重ねた厚さが等しくなるよう、絶縁膜２００７の厚みを制御する。

【0120】

（膜厚測定工程S１０５）
続いて、膜厚測定工程Ｓ１０５を説明する。膜厚測定工程Ｓ１０５では、第一の絶縁膜２００５と第二の絶縁膜２００７を重ね合わせた層の高さを測定する。具体的には、重ね合わせた層の高さが揃っているか否か、つまり積層絶縁膜の膜厚がターゲットの膜厚分布のように補正されているか否かを確認する。ここで「高さが揃う」とは、完全に高さが一致しているものに限らず、高さに差があっても良い。例えば、高さの差は、後のパターニング工程や金属膜形成工程で影響の無い範囲であれば良い。

【0121】

第二の絶縁膜形成工程Ｓ１０４の後、ウエハ２００は測定装置に搬入される。測定装置は、研磨装置４００の影響を受けやすいウエハ２００の中央面とその外周面のうち、少なくとも数か所を測定し、絶縁膜２００７の膜厚（高さ）分布を測定する。測定されたデータは、上位装置に送られる。測定後、ウエハ２００は搬出される。
ウエハ２００の面内おける高さの分布が所定範囲内、具体的には後のパターニング工程や金属膜形成工程で影響の無い範囲内であれば窒化膜形成工程Ｓ１０６に移行する。なお、膜厚分布が所定の分布になることが予めわかっている場合には、膜厚測定工程Ｓ１０６は省略しても良い。

【0122】

（窒化膜形成工程Ｓ１０６）
続いて、窒化膜形成工程１０６を説明する。
膜厚測定後、ウエハ２００を窒化膜形成装置に搬入する。窒化膜形成装置は、一般的な枚葉装置であるため説明を省略する。

【0123】

本工程では、図１７のように、第二の絶縁膜２００７上にシリコン窒化膜２００８を形成する。このシリコン窒化膜は、後述するパターニング工程の中のエッチング工程において、ハードマスクの役割を有する。なお、図１７では分布Ａを例にしているが、それに限るものではなく、分布Ｂにおいても同様であることは言うまでもない。

【0124】

窒化膜形成装置では処理室内にシリコン含有ガスと窒素含有ガスを供給し、ウエハ２００上にシリコン窒化膜２００８を形成する。シリコン含有ガスは例えばジシラン（Ｓｉ_２Ｈ_４）ガスであり、窒素含有ガスは例えばアンモニア（ＮＨ_３）ガスである。

【0125】

第二の絶縁膜形成工程Ｓ１０６で高さが揃えられた絶縁膜２００７上にシリコン窒化膜２００８が形成されるので、シリコン窒化膜２００８の高さも基板面内で所定の範囲の高さ分布となる。即ち、ウエハ２００の面内において、ウエハ表面２００ａからシリコン窒化膜２００８表面までの距離は、ウエハ２００の面内において所定の範囲内となる。

【0126】

（膜厚測定工程S１０７）
続いて、膜厚測定工程１０８について説明する。膜厚測定工程S１０７では、第一の絶縁膜と第二の絶縁膜、シリコン窒化膜を重ね合わせた層の高さを測定する。ここで「高さが揃う」とは、完全に高さが一致しているものに限らず、高さに差があっても良い。例えば、高さの差は、後の工程であるエッチング工程や金属膜形成工程で影響の無い範囲であれば良い。

【0127】

窒化膜形成工程Ｓ１０６の後、ウエハ２００は測定装置に搬入される。測定装置は、研磨装置４００の影響を受けやすいウエハの中央面とその外周面のうち、少なくとも数か所を測定し、窒化膜２００８の膜厚（高さ）分布を測定する。測定されたデータは、上位装置に送られる。測定後、ウエハ２００は搬出される。
ウエハ２００の面内における高さの分布が所定範囲内、具体的には後のパターニング工程や金属膜形成工程で影響の無い範囲内であればパターニング工程Ｓ１０８に移行する。

【0128】

（パターニング工程Ｓ１０８）
続いて、パターニング工程Ｓ１０８を説明する。図１８は露光工程におけるウエハ２００の状態を説明する図であり、図１９はエッチング後のウエハ２００の状態を説明した図である。

【0129】

以下に具体的な内容を説明する。
シリコン窒化膜形成後、レジスト形成装置にてシリコン窒化膜上にレジスト膜２００９を塗布する。その後、図１３のように、露光装置にて、ランプ５０１から光を発して露光する。露光装置ではマスク５０２を介してレジスト２００９上に光５０３を照射し、レジスト膜２００９の一部を変質させる。ここでは、ウエハ２００中央面における変質したレジスト膜をレジスト２００９ａ、ウエハ２００外周面における変質したレジスト膜をレジスト２００９ｂと呼ぶ。

【0130】

前述のように、ウエハ表面２００ａからシリコン窒化膜２００８の表面までの高さ分布は、基板面内で所定の範囲内にある。従って、ウエハ表面２００ａからレジスト膜２００９の表面までの高さを揃えることができる。露光工程においてはランプ５０１からレジスト２００９までの距離、即ち光５０３の移動距離がウエハ２００の面内において等しくなる。従って焦点深度の面内分布を等しくすることができる。

【0131】

焦点深度を等しくすることができるため、レジスト膜２００９ａ、レジスト膜２００９ｂの幅を、基板面内において一定にすることができる。従って、パターン幅のばらつきをなくすことができる。

【0132】

続いて、図１９を用いてエッチング処理後のウエハ２００の状態を説明する。前述のようにレジスト膜２００９ａとレジスト膜２００９ｂの幅が一定であるので、ウエハ２００の面内におけるエッチング幅を一定にすることが可能となる。従って、ウエハ２００の中央面や外周面において、エッチングガスを均一に供給でき、エッチング後の溝２０１０の幅を、ウエハ２００中央面における溝２０１０ａとウエハ２００外周面における溝２０１０ｂの幅を一定にすることができる。溝２０１０がウエハ２００の面内で一定となるので、回路の特性を基板面内で一定とすることができるので、歩留まりを向上させることができる。

【0133】

（第一の金属膜形成工程S１０９）
続いて、金属膜形成工程S１１０を説明する。図２０は第一の金属膜である金属膜２０１１を形成したウエハ２００を説明した図である。金属膜形成装置は既存のＣＶＤ装置等の薄膜装置であるため説明を省略する。

【0134】

エッチング処理終了後、ウエハ２００は金属膜形成装置に搬入される。金属膜形成装置の処理室に、金属含有ガスを供給し、金属膜２０１１を形成する。金属は導電性の性質を有し、例えばタングステン（W）が用いられる。金属含有ガスは、例えばタングステン含有ガスである。

【0135】

金属含有ガスは溝２０１０等に供給され、図１６のように溝２０１０に金属成分を充填し、金属膜２０１１を形成する。金属膜２０１１は、上の層に形成される回路とソース・ドレイン領域２００１を接続されるための導電性配線として用いられる。

【0136】

（金属膜研磨工程S１１０）
金属膜２０１１が形成されたら、金属膜形成装置からウエハ２００を搬出し、その後研磨装置に移載する。研磨装置では余分な金属膜を研磨する。余分な金属膜とは、例えば溝２０１０からはみ出した膜を言う。

【0137】

（第二の金属膜形成工程Ｓ１１１）
金属膜研磨工程Ｓ１１１の後、第一の金属膜２０１１上への成膜、パターニング工程等を介して図２１のように第二の金属膜２０１２を形成する。第二の金属膜２０１２は、第一の金属膜２０１１と同じ組成としても良いし、回路の特性によっては異なる組成としても良い。

【0138】

前述のように、第二の絶縁膜形成工程Ｓ１０４を含めた基板処理工程を行うことで、基板表面２００ａから金属膜２０１２の下端までの距離を、ウエハ２００の面内で一定にすることができる。即ち、ウエハ２００中央面における基板表面２００ａから第二の金属膜２０１２ａの下端までの高さＨ２ａと、ウエハ２００外周面における基板表面２００ａから第二の金属膜２０１２ｂの下端までの高さＨ２ｂとを揃えることができる。従って、ドレイン・ソース領域２０１と第二の金属膜２０１２を結ぶ第一の金属膜２０１１の特性を、ウエハ２００の面内で均一にすることができる。このようにして、ウエハ２００から生産する多くの半導体装置に関し、特性を一定とすることができる。

【0139】

尚、ここでいう特性とは、金属膜の高さに比例する特性を言い、例えば電気的な容量を言う。

【0140】

本実施形態においては、ドレイン・ソース領域２０１と第二の金属膜２０１２間の導電性配線を例にして説明したがそれに限るものではない。例えば、ドレイン・ソース領域を金属配線に置き換えても良い。この場合、一方が第一の金属配線であり、他方が第一の金属配線よりも上方の層に配された第二の金属配線であり、その間を本実施形態における導電層で構成するようにしても良い。

【0141】

また、本実施形態においては重力方向下層と上層を接続することを例に説明したが、それに限るものではなく、例えば３次元積層回路に応用しても良いことは言うまでもない。

【0142】

次に、図２２から図２４を用いて比較例を説明する。
比較例は、第二の絶縁膜形成工程Ｓ１０４を実施しない場合である。したがってウエハ２００の中央面とその外周面とで高さが異なる。

【0143】

まず図２２を用いて第一の比較例を説明する。図２２は図１８と比較した図である。図２２の場合、絶縁膜２００５の高さがウエハ２００中央面とウエハ２００外周面とで異なる、即ち絶縁膜２００５ａと絶縁膜２００５ｂの高さが異なるため、光５０３の距離がウエハ２００中央面とウエハ２００外周面とで異なってしまう。従って、焦点距離がウエハ２００中央面と外周面とで異なり、その結果レジスト膜２００９ａの幅とレジスト膜２００９ｂの幅が異なってしまう。このようなレジスト膜２００９で処理を進めると、図２３に記載のように、ウエハ２００中央面側の溝Ｌａとウエハ２００外周面側の溝Ｌｂとで幅が異なってしまう。従って、ウエハ２００中央面とウエハ２００外周面とで半導体装置の特性にばらつきが起きる。

【0144】

これに対して、本実施形態は第二の絶縁膜形成工程Ｓ１０４を行うので、面内において溝２０１０の幅を一定とすることができる。従って、比較例に比べ、均一な特性の半導体装置を形成でき、歩留まりの向上に著しく貢献することができる。

【0145】

続いて第二の比較例を説明する。図２４は図２１と比較した図である。図２４は、仮にレジスト膜２００９ａとレジスト膜２００９ｂの幅にばらつきがなかった場合を想定している。

【0146】

前述のように、パターニング工程の後、第一の金属膜形成工程Ｓ１１０、金属膜研磨工程Ｓ１１１、第二の金属膜形成工程を行い、第一の金属膜２０１１と第二の金属膜２０１２を形成する。

【0147】

ところが、第一の絶縁膜２００５の厚みがウエハ２００の中央面と外周面とで異なる、即ち絶縁膜２００５ａと絶縁膜２００５ｂの高さが異なるため、図２４に記載のように、ウエハ２００中央面における第一の金属膜２０１１（a）の高さH２ａ’とウエハ２００外周面における第二の金属膜２０１１（ｂ）の高さＨ２ｂ’が異なってしまう。

【0148】

ここで、前述のように第一の金属膜２０１１の電気的容量は金属膜の高さに依存することがわかっている。即ち、図２０のような状況の場合、ウエハ２００中央面とウエハ２００外周面で電気的容量が異なってしまう。

【0149】

これに対して、本実施形態は第二の絶縁膜形成工程Ｓ１０４を行うので、ウエハ２００の面内において第一の金属膜の高さを一定とすることができる。従って、比較例に比べ、均一な特性の半導体装置を形成でき、歩留まりの向上に著しく貢献することができる。

【0150】

尚、本実施形態では、第一の絶縁膜工程Ｓ１０１から第二の金属膜形成工程までを個別の装置で実施するよう説明したが、それに限らず、図２５のように一つの基板処理システムとして実施しても良い。ここでは、システム６００として、システムをコントロールする上位装置６０１を有する。基板を処理する基板処理装置や基板処理システムとして、第一の絶縁膜形成工程Ｓ１０１を実施する絶縁膜形成装置６０２、絶縁膜研磨工程Ｓ１０２を実施する研磨装置６０３（本実施形態の研磨装置４００に相当）、膜厚測定工程Ｓ１０３を実施する膜厚測定装置６０４、第二の絶縁膜形成工程Ｓ１０４を実施する絶縁膜形成装置６０５（本実施形態の基板処理装置９００に相当）、膜厚測定工程Ｓ１０５を実施する膜厚測定装置６０６、窒化膜形成工程Ｓ１０６を実施する窒化膜形成装置６０７、膜厚測定工程Ｓ１０７を実施する測定装置６０８、パターニング工程Ｓ１０８を実施するパターニングシステムＳ６０９、第一の金属膜形成工程Ｓ１０９を実施する金属膜形成装置６１０、金属膜研磨工程Ｓ１１０を実施する研磨装置６１１、第二の金属膜形成工程Ｓ１１１を実施する金属膜形成システム６１２を有する。更には、各装置やシステム間で情報をやりとりするためのネットワーク６１３を有する。

【0151】

上位装置６０１は、各基板処理装置や基板処理システムの情報伝達を制御するコントローラ６００１を有している。

【0152】

制御部（制御手段）であるコントローラ６００１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）６００１ａ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）６００１ｂ、記憶装置６００１ｃ、Ｉ／Ｏポート６００１ｄを備えたコンピュータとして構成されている。ＲＡＭ６００１ｂ、記憶装置６００１ｃ、Ｉ／Ｏポート６００１ｄは、内部バスを介して、ＣＰＵ６００１ａとデータ交換可能なように構成されている。コントローラ６０１には、例えばタッチパネル等として構成された入出力装置６００２や、外部記憶装置６００３が接続可能に構成されている。更に、他の装置やシステとネットワークを介して情報を送受信する送受信部６００４が設けられる。

【0153】

記憶装置６００１ｃは、例えばフラッシュメモリ、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）等で構成されている。記憶装置６００１ｃ内には、基板処理装置に動作命令するためのプログラム等が読み出し可能に格納されている。また、ＲＡＭ６００１ｂは、ＣＰＵ６００１ａによって読み出されたプログラムやデータ等が一時的に保持されるメモリ領域（ワークエリア）として構成されている。

【0154】

ＣＰＵ６００１ａは、記憶装置６００１ｃからの制御プログラムを読み出して実行すると共に、入出力装置６００２からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置６００３ｃからプログラムを読み出すように構成されている。そして、ＣＰＵ６００１ａは、読み出されたプログラムの内容に沿うように各装置の情報伝達動作を制御可能に構成されている。

【0155】

なお、コントローラ６００１は、専用のコンピュータとして構成されている場合に限らず、汎用のコンピュータとして構成されていても良い。例えば、上述のプログラムを格納した外部記憶装置（例えば、磁気テープ、フレキシブルディスクやハードディスク等の磁気ディスク、ＣＤやＤＶＤ等の光ディスク、ＭＯなどの光磁気ディスク、ＵＳＢメモリやメモリカード等の半導体メモリ）６００３を用意し、係る外部記憶装置６００３を用いて汎用のコンピュータにプログラムをインストールすること等により、本実施形態に係るコントローラ６００１を構成することができる。なお、コンピュータにプログラムを供給するための手段は、外部記憶装置６００３を介して供給する場合に限らない。例えば、インターネットや専用回線等の通信手段を用い、外部記憶装置６００３を介さずにプログラムを供給するようにしても良い。なお、記憶装置６００１ｃや外部記憶装置６００３は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体として構成される。以下、これらを総称して、単に記録媒体ともいう。なお、本明細書において、記録媒体という言葉を用いた場合は、記憶装置６００１ｃ単体のみを含む場合、外部記憶装置６００３単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合が有る。

【0156】

システム６００が有する装置は適宜選択可能であり、機能が冗長する装置であれば一つの装置に集約しても良い。更には、本システム６００内で管理せずに、他のシステムで管理しても良い。この場合、より上位のネットワーク６１４を介して他のシステムと情報伝達を行うようにしても良い。

【0157】

また、ウエハ２００の中央、外周面に分けて説明したが、それに限るものではなく、径方向に対してより細分化した領域で絶縁膜の膜厚を制御しても良い。例えば、基板中央、外周面、中央と外周の間の面等、３つ以上の領域に分けても良い。

【0158】

また、本実施形態では窒化膜形成工程Ｓ１０６を行ったが、それに限るものでなく、行わなくても良い。この場合、絶縁膜２００５上に絶縁膜２００７を重ね合わせた高さが、第一の金属膜の特性のばらつきの無い範囲で揃っていれば良い。

【0159】

また、本実施形態では、膜厚測定工程Ｓ１０５を行ったが、それに限るものでなく、行わなくても良い。この場合、絶縁膜２００５上に絶縁膜２００７を重ね合わせた高さが、第一の金属膜の特性のばらつきの無い範囲で揃っていれば良い。

【0160】

また、本実施形態では、膜厚測定工程Ｓ１０８を行ったが、それに限るものでなく、行わなくても良い。この場合、絶縁膜２００５上に絶縁膜２００７を重ね合わせた高さが、第一の金属膜の特性のばらつきの無い範囲で揃っていれば良い。更には、窒化膜形成工程Ｓ１０６で形成された窒化膜を、絶縁膜２００５と絶縁膜２００７に重ね合わせた高さが、第一の金属膜の特性のばらつきの無い範囲で揃っていれば良い。

【0161】

また、ここではハードマスクとして、シリコン窒化膜を例に説明したが、それに限るものではなく、例えばシリコン酸化膜でも良い。

【0162】

また、膜を形成する工程においては、CVDの様な成膜処理や、ガスを交互に供給して薄膜を形成する際クリック処理、膜を改質する酸化処理、窒化処理、酸窒化処理を行っても良い。この様な処理によれば、マイグレーションやスパッタによって、凹凸を低減できない場合であっても、補正を行うことができる。

【0163】

なお、スパッタ処理や成膜処理を行う場合には、異方性の処理や等方性の処理を組み合わせるように構成しても良い。異方性処理や等方性処理を組み合わせることによって、より精密な補正を行うことができることがある。

【0164】

また、絶縁膜としてシリコン酸化膜を用いたが、その目的が達成できればよく、他の元素を含有する、酸化膜，窒化膜，炭化膜，酸窒化膜等、それぞれを複合した膜でパターンが形成されている場合であっても良い。

【0165】

また、上述では、半導体デバイスの製造工程の一工程の処理について記したが、これに限らず、液晶パネルの製造工程のパターニング処理、太陽電池の製造工程のパターニング処理や、パワーデバイスの製造工程のパターニング処理などの、基板を処理する技術にも適用可能である。

【0166】

また、上述では、第一の絶縁膜の分布に応じてガス、単位面積当たりの暴露量が異なるよう第一ガス供給系と第二ガス供給系を制御し、更にセンターゾーンヒータ２１３ａ、アウターゾーンヒータ２１３ｂを制御したが、それに限るものではない。例えば、ガス供給部にてガスの量や濃度を変更しにくい場合は、第一ガス供給系、第二ガス供給系の供給量を等しくすると共に、センターゾーンヒータ２１３ａ、アウターゾーンヒータ２１３ｂの温度が異なるよう制御してもよい。

【0167】

また、上述では、第一の絶縁膜形成工程と第二の絶縁膜形成工程で異なる装置を用いたがそれに限るものではない。例えば、第一の絶縁膜形成工程を基板処理装置９００で実施しても良い。

【0168】

また、上述では、３００ｍｍウエハを用いて説明したが、それに限るものではない。例えば、４５０ｍｍウエハ等の大型基板であればより効果的である。大型基板の場合、絶縁膜研磨工程Ｓ１０２の影響がより顕著になる。即ち、絶縁膜２００５ａと絶縁膜２００５ｂの膜厚差がより大きくなる。第二の絶縁膜形成工程を実施することで、大型基板においても面内の特性のばらつきを抑制することができる。

【0169】

＜本発明の好ましい態様＞
以下に、本発明の好ましい態様について付記する。

【0170】

＜付記１＞
本発明の一態様によれば、
回路構成が複数形成された基板に対して、積層絶縁膜の一部として構成される第一の絶縁膜を形成する工程と、
前記第一の絶縁膜を研磨する工程と、
前記第一の絶縁膜の膜厚分布を測定する工程と、
研磨後の前記第一の絶縁膜上に、前記膜厚分布とは異なる膜厚分布で、前記積層絶縁膜の一部として構成される第二の絶縁膜を形成し、前記積層絶縁膜の膜厚を補正する工程とを有する半導体装置の製造方法、もしくは基板処理方法が提供される。

【0171】

＜付記２＞
付記1に記載の方法であって、好ましくは
前記回路構成はゲート電極である。

【0172】

＜付記３＞
付記１または付記２に記載の方法であって、好ましくは
前記第二の絶縁膜を形成する工程では、前記基板の面内における前記第二の絶縁膜の高さの分布が所定の範囲内とする。

【0173】

＜付記４＞
付記１から付記３に記載のうち、いずれか一つに記載の方法であって、好ましくは
更に、前記第二の絶縁膜を形成する工程の後、前記基板に対してをパターニングして前記基板に溝を形成する工程と、前記パターニングの工程の後、前記溝に第一の金属膜を形成する工程と、を有する。

【0174】

＜付記５＞
付記１から付記４に記載のうち、いずれか一つに記載の方法であって、好ましくは
前記第一の金属膜を形成する工程の後、前記第一の金属膜に電気的に接続される第二の金属膜を形成する工程を有する。

【0175】

＜付記６＞
付記１から付記５に記載のうち、いずれか一つに記載の方法であって、好ましくは
前記第二の絶縁膜を形成する工程では、前記基板表面から前記第二の絶縁膜の上端までの距離が所定範囲内とする。

【0176】

＜付記７＞
付記１から付記６に記載のうち、いずれか一つに記載の方法であって、好ましくは
前記第二の絶縁膜形成工程では、
前記第一の絶縁膜の膜厚分布が、前記基板の中央面よりもその外周面の膜厚が大きい場合には、
前記外周面における前記基板の単位面積当たりの処理ガスの主成分の暴露量を前記中央面よりも少なくする。

【0177】

＜付記８＞
付記１から付記７に記載のうち、いずれか一つに記載の方法であって、好ましくは
前記第二の絶縁膜形成工程では、
前記第一の絶縁膜の膜厚分布が、前記基板の中央面よりもその外周面の膜厚が大きい場合には
前記外周面に供給する処理ガスの量を前記中央面よりも少なくする。

【0178】

＜付記９＞
付記１から付記８に記載のうち、いずれか一つに記載の方法であって、好ましくは
前記第二の絶縁膜形成工程では、
前記第一の絶縁膜の膜厚分布が、前記基板の中央面よりもその外周面の膜厚が大きい場合には
前記外周面に供給する処理ガスの主成分の濃度を前記中央面よりも小さくする。

【0179】

＜付記１０＞
付記９に記載の方法であって、好ましくは
前記処理ガスの濃度を制御する際は、前記外周面に供給する処理ガスに添加する不活性ガスの供給量を、前記中央面に供給する処理ガスに添加する不活性ガスの供給量よりも多くする。

【0180】

＜付記１１＞
付記１から付記１０に記載のうち、いずれか一つに記載の方法であって、好ましくは
前記第二の絶縁膜形成工程では、
前記第一の絶縁膜の膜厚分布が、前記基板の中央面よりもその外周面の膜厚が大きい場合には、
前記基板の中央面の温度を前記外周面の温度よりも高くする。

【0181】

＜付記１２＞
付記７から付記１１に記載のうち、いずれか一つに記載の方法であって、好ましくは
前記処理ガスはシリコン含有ガスである。

【0182】

＜付記１３＞
付記１から付記６に記載のうち、いずれか一つに記載の方法であって、好ましくは
前記第二の絶縁膜形成工程では、
前記第一の絶縁膜の前記膜厚分布が、前記基板の中央面よりもその外周面の膜厚が大きい場合には、
前記外周面における前記基板の単位面積当たりの処理ガスの主成分の暴露量を前記中央面よりも大きくする。

【0183】

＜付記１４＞
付記１から付記６、もしくは付記１３に記載のうち、いずれか一つに記載の方法であって、好ましくは
前記第二の絶縁膜形成工程では、
前記第一の絶縁膜の前記膜厚分布が、前記基板の中央面よりもその外周面の膜厚が小さい場合には、
前記外周面に供給する処理ガスの量を前記中央面よりも多くする。

【0184】

＜付記１５＞
付記１から付記６、もしくは付記１３から付記１４に記載のうち、いずれか一つに記載の方法であって、好ましくは
前記第二の絶縁膜形成工程では、
前記第一の絶縁膜の前記膜厚分布が、前記基板の中央面よりもその外周面の膜厚が小さい場合には、
前記外周面に供給する処理ガスの主成分の濃度を前記中央面よりも大きくする。

【0185】

＜付記１６＞
付記１５に記載の方法であって、好ましくは
前記処理ガスの濃度を制御する際は、前記中央面に供給する処理ガスに添加する不活性ガスの供給量を、前記外周面に供給する処理ガスに添加する不活性ガスの供給量よりも多くする。

【0186】

＜付記１７＞
付記１から付記６、もしくは付記１３から付記１６に記載のうち、いずれか一つに記載の方法であって、好ましくは
前記第二の絶縁膜形成工程では、
前記第一の絶縁膜の前記膜厚分布が、前記基板の中央面よりもその外周面の膜厚が小さい場合には、
前記基板の外周面の温度を前記中央面の温度よりも高くする。

【0187】

＜付記１８＞
付記１３から付記１７に記載のうち、いずれか一つに記載の方法であって、好ましくは
前記処理ガスはシリコン含有ガスである。

【0188】

＜付記１９＞
更に他の態様によれば、
回路構成が複数形成された基板に対して、積層絶縁膜の一部として構成される第一の絶縁膜を形成する第一の装置と、
前記第一の絶縁膜を研磨する第二の装置と、
前記第一の絶縁膜の膜厚分布を測定する第三の装置と、
研磨後の前記第一の絶縁膜上に、前記膜厚分布とは異なる膜厚分布で、前記積層絶縁膜の一部として構成される第二の絶縁膜を形成し、前記積層絶縁膜の膜厚を補正する第四の装置と
を有する基板処理システムが提供される。

【0189】

＜付記２０＞
更に他の態様によれば、
処理室に内包され、複数の回路構成と、積層絶縁膜の一部であって、研磨された状態の第一の絶縁膜とを有する基板を載置する基板載置部と、
前記第一の絶縁膜の膜厚分布データを受信する受信部と、
前記第一の絶縁膜上に、前記膜厚分布とは異なる膜厚分布で、前記積層絶縁膜の一部として構成される第二の絶縁膜を形成し、前記積層絶縁膜の膜厚を補正するようガスを供給するガス供給部と、
を有する基板処理装置が提供される。

【0190】

＜付記２１＞
更に他の態様によれば、
処理室に内包され、第一の構成と、第一の構成上に形成された第一の絶縁膜とを有する基板が載置される基板載置部と、
上位装置から前記第一の絶縁膜の膜厚分布データを受信する受信部と、
前記受信部で受信した膜厚分布のデータに応じて、前記基板の単位面積当たりのガスの暴露量の分布を制御して前記第一のシリコン含有膜上に第二の絶縁膜を形成するガス供給部と、
を有する基板処理装置が提供される。

【0191】

＜付記２２＞
更に他の態様によれば、
回路構成が複数形成された基板に対して、積層絶縁膜の一部である第一の絶縁膜を形成する手段と、
前記第一の絶縁膜を研磨する手順と、
前記第一の絶縁膜の膜厚分布を測定する手順と、
研磨後の前記第一の絶縁膜上に、前記膜厚分布とは異なる膜厚分布で、前記積層絶縁膜の一部として構成される第二の絶縁膜を形成し、前記積層絶縁膜の膜厚を補正する手順と
をコンピュータに実行させるプラグラムが提供される。

【0192】

＜付記２３＞
更に他の態様によれば、
回路構成が複数形成された基板に対して、積層絶縁膜の一部である第一の絶縁膜を形成する手段と、
前記第一の絶縁膜を研磨する手順と、
前記第一の絶縁膜の膜厚分布を測定する手順と、
研磨後の前記第一の絶縁膜上に、前記膜厚分布とは異なる膜厚分布で、前記積層絶縁膜の一部として構成される第二の絶縁膜を形成し、前記積層絶縁膜の膜厚を補正する手順と
をコンピュータに実行させるプラグラムが記録される記録媒体提供される。

【符号の説明】

【0193】

２００ ウエハ（基板）
２０１ 処理室
２０２ 処理容器
２１２ 基板載置台

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】