(57)【要約】【課題】レジスト開口寸法を、許容範囲内にすることができ、レジスト開口寸法のバラツキを、少なくすることができる。【解決手段】本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板上に下地膜を形成した後、その上に所定の開口を有するレジスト膜を形成し、このレジスト膜をマスクとして、下地膜を加工する工程を含み、下地膜の膜厚を考慮してレジスト膜の膜厚を決定するものである。【選択図】図１
2010123781.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に下地膜を形成した後、前記下地膜上に所定の開口を有するレジスト膜を形成し、この前記レジスト膜をマスクとして前記下地膜を加工するステップを含み、
前記下地膜の膜厚を考慮して前記レジスト膜の膜厚を決定する半導体装置の製造方法であって、
レジスト膜厚とレジスト開口寸法との関係を表すマスタースイングカーブを、異なる下地膜厚ｄ１,・・・,ｄＭ（Ｍは２以上）に対応してＭ個準備する第一のステップと、
前記下地膜の所定の領域の膜厚分布を測定する第二のステップと、
前記所定の領域から、二以上の任意の地点Ｐ１,・・・,ＰＮ（Ｎは２以上）を選択する第三のステップと、
前記任意の地点に対応する下地膜厚Ｄ１,・・・,ＤＮに近いものを、前記下地膜厚ｄ１,・・・,ｄＭから抽出し、抽出した複数の下地膜厚ｄｉ(ｉは１からＭのいずれか)に対応する複数の前記マスタースイングカーブを、前記下地膜厚Ｄ１,・・・,ＤＮに対応するスイングカーブＳ１,・・・,ＳＮとして独立して選択する第四のステップと、
レジスト膜厚に対応するレジスト開口寸法を前記スイングカーブから選択し、前記レジスト開口寸法が許容範囲内に入るように、レジスト膜厚Ｔ１,・・・,ＴＮを選択する第五のステップと、
前記半導体基板上の前記下地膜の任意の地点Ｐ１,・・・,ＰＮのレジスト膜厚が、前記レジスト膜厚Ｔ１,・・・,ＴＮとなるように、前記下地膜上にレジスト膜を形成する第六のステップと、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記マスタースイングカーブは、周期を有し、極大値および極小値を有することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記第五のステップにおいて、前記レジスト膜厚は、前記スイングカーブの極大値、極小値、極大値の近傍の値および極小値の近傍の値、のいずれかから選択されることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記第三のステップにおいて、前記任意の地点が、前記ウエハの中央部と、周辺部を含む請求項１から３のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記第一のステップが、
半導体基板の上に下地膜を有するウエハのロットを準備するステップと、
前記下地膜の膜厚分布を測定し、前記下地膜の膜厚分布から、シリコン酸化膜厚ｄ１,・・・,ｄＭを選択するステップと、
前記ロットから選択した前記ウエハに、均一な膜厚を有するレジスト膜を形成し、露光、現像して、前記下地膜厚ｄ１,・・・,ｄＭ（Ｍは２以上）に対応する複数のレジスト開口寸法を測定するステップと、
さらに、前記レジスト膜の膜厚と異なる複数の膜厚について、同様にして前記下地膜厚ｄ１,・・・,ｄＭに対応する複数のレジスト開口寸法を測定するステップと、を含む請求項１から４のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記第六のステップが、レジスト滴下時の回転量を調整して、レジストを前記ウエハに塗布するステップを含む請求項１から５のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記第二のステップにおいて、前記下地膜の所定の領域の膜厚分布が、少なくとも１つの前記ウエハの半径方向に測定されることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記半導体基板上に前記下地膜を有する前記ウエハにおいて、前記第一のステップに用いたウエハと、前記第二のステップに用いたウエハとが、同じロットの前記ウエハである請求項５記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子を形成するためのウエハの上に形成するパターン寸法の微細化にともない、ウエハ面内でのレジストパターンのレジスト開口寸法(ＣＤ値)のばらつきの制御も一段と厳しくなっている。例えば、イオン注入工程や、エッチング工程において、レジストパターンはマスクとして用いられている。そのため、レジストパターンのレジスト開口寸法(ＣＤ値)が、ウエハ面内でばらつくことを低減し、その均一性を良好にすることはきわめて重要である。
【０００３】
特許文献１では、下地絶縁膜を有するウエハにおいて、下地絶縁膜の上に所定の開口を有するレジスト膜を形成し、該レジスト膜をマスクとして、該下地絶縁膜を加工する際に、レジスト膜厚を下地絶縁膜厚によって決定することが行われている。具体的には、下地絶縁膜の平均的な膜厚を算出し、下地絶縁膜の膜厚とレジスト膜厚との相関データと照らし合わせて、下地絶縁膜の平均的な膜厚から１つのレジスト膜厚が求められている。また、特許文献２では、表面の平坦なＳｉＮ膜を下地膜として形成し、その上にレジスト膜厚が均一になるように、レジスト膜が形成されている。
【０００４】
しかし、通常、下地膜の膜厚はウエハ面内でばらついているため、ウエハ上の下地膜厚から１つのレジスト膜厚を決定し、この均一の膜厚を有するように、該下地膜を有するウエハにレジスト膜が形成されたとしても、該レジスト膜がパターニングされたときのレジスト開口寸法には、バラツキが生していた。
【特許文献１】特開２００３−２０３８３５号公報
【特許文献２】特開２００２−０５７０８５号公報
【特許文献３】特開２０００−２９４５０３号公報
【特許文献４】特開平１１−２５１２２２号公報
【特許文献５】特開平１１−２７４０３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ウエハ上の下地膜厚から１つのレジスト膜厚を決定し、この均一の膜厚を有すように、該下地膜を有するウエハにレジスト膜が形成されたとしても、該レジスト膜がパターニングされたときのレジスト開口寸法には、バラツキが生じていた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、半導体基板上に下地膜を形成した後、前記下地膜上に所定の開口を有するレジスト膜を形成し、この前記レジスト膜をマスクとして前記下地膜を加工するステップを含み、
前記下地膜の膜厚を考慮して前記レジスト膜の膜厚を決定する半導体装置の製造方法であって、
レジスト膜厚とレジスト開口寸法との関係を表すマスタースイングカーブを、異なる下地膜厚ｄ１,・・・,ｄＭ（Ｍは２以上）に対応してＭ個準備する第一のステップと、
前記下地膜の所定の領域の膜厚分布を測定する第二のステップと、
前記所定の領域から、二以上の任意の地点Ｐ１,・・・,ＰＮ（Ｎは２以上）を選択する第三のステップと、
前記任意の地点に対応する下地膜厚Ｄ１,・・・,ＤＮに近いものを、前記下地膜厚ｄ１,・・・,ｄＭから抽出し、抽出した複数の下地膜厚ｄｉ(ｉは１からＭのいずれか)に対応する複数の前記マスタースイングカーブを、前記下地膜厚Ｄ１,・・・,ＤＮに対応するスイングカーブＳ１,・・・,ＳＮとして独立して選択する第四のステップと、
レジスト膜厚に対応するレジスト開口寸法を前記スイングカーブから選択し、前記レジスト開口寸法が許容範囲内に入るように、レジスト膜厚Ｔ１,・・・,ＴＮを選択する第五のステップと、
前記半導体基板上の前記下地膜の任意の地点Ｐ１,・・・,ＰＮのレジスト膜厚が、前記レジスト膜厚Ｔ１,・・・,ＴＮとなるように、前記下地膜上にレジスト膜を形成する第六のステップと、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
レジスト開口寸法を、許容範囲内にすることができ、レジスト開口寸法のバラツキを、少なくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の実施の一形態を図面を参照して以下に説明する。ただし、本実施の形態に関して前述した一従来例と同一の部分は、同一の名称を使用して詳細な説明は省略する。
【０００９】
図９は、本実施形態の半導体装置の製造方法におけるレジスト膜の形成工程の手順を示すフローチャートである。
本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板上に下地膜を形成した後、その上に所定の開口を有するレジスト膜を形成し、このレジスト膜をマスクとして、下地膜を加工するステップを含み、下地膜の膜厚を考慮してレジスト膜の膜厚を決定するものである。
この製造方法は、以下のステップを含む。
(ｉ)レジスト膜厚とレジスト開口寸法との関係を表すマスタースイングカーブを、異なる下地膜厚ｄ１,・・・,ｄＭ（Ｍは２以上）に対応してＭ個準備する第一のステップ（Ｓ１００）。
(ｉｉ)下地膜の所定の領域の膜厚分布を測定する第二のステップ（Ｓ１０２）。
(ｉｉｉ)所定の領域から、二以上の任意の地点Ｐ１,・・・,ＰＮ（Ｎは２以上）を選択する第三のステップ（Ｓ１０４）。
(ｉｉｉｉ)任意の地点に対応する下地膜厚Ｄ１,・・・,ＤＮに近いものを、下地膜厚ｄ１,・・・,ｄＭ（Ｍは２以上）から抽出し、抽出した複数の下地膜厚ｄｉ(ｉは１からＭのいずれか)に対応する複数のマスタースイングカーブを、下地膜厚Ｄ１,・・・,ＤＮに対応するスイングカーブＳ１,・・・,ＳＮとして独立して選択する第四のステップ（Ｓ１０６）。
(ｉｉｉｉｉ)レジスト膜厚に対応するレジスト開口寸法をスイングカーブから選択し、レジスト開口寸法が許容範囲内に入るように、レジスト膜厚Ｔ１,・・・,ＴＮを選択する第五のステップ（Ｓ１０８）。
(ｉｉｉｉｉｉ)半導体基板上の下地膜の任意の地点Ｐ１,・・・,ＰＮのレジスト膜厚が、レジスト膜厚Ｔ１,・・・,ＴＮとなるように、下地膜上にレジスト膜を形成する第六のステップ（Ｓ１１０）。
以下、各ステップについて説明する。
【００１０】
［(ｉ)第一のステップ：複数のマスタースイングカーブの準備］
第一のステップでは、後の工程でレジスト膜厚を決定する際に使用されるスイングカーブを準備する。
スイングカーブとは、レジスト膜厚とレジスト開口寸法との関係を表す、曲線である。レジスト膜厚とレジスト開口寸法との関係は、レジスト膜厚の変動に応じてレジスト開口寸法が変化する関係である。
一般的に、このスイングカーブは、周期関数を表す曲線である。
ここで、レジスト膜厚とレジスト開口寸法との関係とは、レジスト膜をパターニングした際に、ある地点におけるレジスト膜が有していたレジスト膜厚と、このレジスト膜の開口部に形成されたレジスト開口寸法との一対一の対応関係をいう。
【００１１】
このスイングカーブによって表される、レジスト膜厚とレジスト開口寸法との関係は、下地の膜厚によって変動する。
そこで、本ステップでは、異なる下地膜厚ごとにスイングカーブを用意する。
【００１２】
このように下地膜厚ごとに複数のスイングカーブを用意する理由は、後のステップにおいて、その任意の地点の下地膜厚に対応するスイングカーブを選択することを可能とするためである。
【００１３】
図４は、スイングカーブの一例であり、ある下地膜厚Ｄ上のレジストパターン形成におけるレジスト開口寸法（Ｃｒｉｔｉｃａｌ  Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ(ＣＤ)値）（縦軸）とレジスト膜厚（横軸）との関係を示す。
図４に示したように、スイングカーブは、一般に、周期関数となる。さらに、この周期関数は、極大値および極小値を有している。例えば、下地膜厚Ｄ上に１０９５ｎｍの膜厚を有するレジスト膜をパターニングすると、４５０ｎｍのレジスト開口寸法が形成されることになる。
【００１４】
本実施形態では、複数の前記下地膜厚ｄ１,・・・,ｄＭ（Ｍは２以上）に対応して、Ｍ個のマスタースイングカーブを準備する。すなわち、下地膜厚ｄ１に対応して、スイングカーブｓ１、下地膜厚ｄ２に対応して、スイングカーブｓ２、・・・下地膜厚ｄＭ（Ｍは２以上）に対応して、スイングカーブｓＭを、それぞれ用意する。
【００１５】
マスタースイングカーブとは、あらかじめ用意したスイングカーブのことである。
そこで、本実施形態の複数のマスタースイングカーブを準備する方法は、以下のステップを含む。
(ａ)半導体基板の上に下地膜を有するウエハのロットを準備するステップ。
(ｂ)下地膜の膜厚分布を測定し、下地膜の膜厚分布から、シリコン酸化膜厚ｄ１,・・・,ｄＭ（Ｍは２以上）を選択するするステップ。
(ｃ)同じロットから選択したウエハに、均一な膜厚を有するレジスト膜を形成し、露光、現像して、下地膜厚ｄ１,・・・,ｄＭに対応する複数のレジスト開口寸法を測定するステップ。
(ｄ)レジスト膜の膜厚と異なる複数の膜厚において、同様にして下地膜厚ｄ１,・・・,ｄＭに対応する複数のレジスト開口寸法を測定するステップ。
以下、各ステップ(ａ)から(ｄ)について説明する。
【００１６】
ステップ(ａ)では、半導体基板の上に下地膜を有するウエハのロットを準備する。
具体的には、複数枚（例えば２５枚）の半導体基板の上に下地膜を有するウエハを用意する。ロットとは、同じ時期、同じ製造工程で用意した複数のウエハのことである。
この同じロットから例えば１０枚(ｗ１〜ｗ１０)を選択する。そして、後述のステップにて、その中の１枚(ｗ１)について、下地膜の膜厚分布を測定する。また、その他の９枚(ｗ２〜ｗ１０)について、同様に下地膜の膜厚分布を測定する。経験的に同じロット内では、下地膜厚の膜厚分布は、ほぽ同じになることが知られている。それにしたがって、同じロットを用いるのであれば、１枚(ｗ１)を代表させて、その他(ｗ２〜ｗ１０)の下地膜の膜厚分布を、(ｗ１)の下地膜の膜厚分布としてもよい。
【００１７】
ステップ(ｂ)では、下地膜の膜厚分布を測定し、この下地膜の膜厚分布から、下地膜厚ｄ１,・・・,ｄＭ（Ｍは２以上）を選択する。
下地膜の膜厚分布から、下地膜厚ｄ１,・・・,ｄＭを選択するには、ウエハの地点と対応づけて、下地膜厚を選択する。
そのため、ウエハの複数の地点に対して、複数の下地膜厚ｄ１,・・・,ｄＭが選択されることになる。
このようにして、後述のステップで、ウエハの複数の地点上で、レジスト膜をパターニングし、得られたレジスト開口寸法と、その地点での下地膜厚との関係を取得する。
【００１８】
ステップ(ｃ)では、ロットから選択した上記ウエハに、均一な膜厚を有するレジスト膜を形成し、露光、現像して、下地膜厚ｄ１,・・・,ｄＭに対応する複数のレジスト開口寸法を測定する。
均一な膜厚を有するレジスト膜を形成するには、レジスト塗布条件を設定して、ほぼ一定の膜厚になるように、レジストを塗布する。
【００１９】
このレジスト塗布条件には、後述するレジスト滴下時の塗布回転数、回転を一定に保つ時間、および回転数がある。これらのレジスト塗布条件を調整して、ウエハ上に均一な膜厚を有するレジスト膜を形成する。
レジスト膜の膜厚は、回転数により、調整できる。また、露光、現像は、従来の方法用いることができる。
【００２０】
続いて、ステップ(ｄ)では、ステップ(ｃ)のレジスト膜の膜厚と異なる複数の膜厚において、ステップ(ｃ)と同様にして下地膜厚ｄ１,・・・,ｄＭに対応する複数のレジスト開口寸法を測定する。
ステップ(ｃ)のレジスト膜の膜厚と異なる複数の膜厚を用意するのは、より多くの、レジスト膜厚とレジスト開口寸法の関係を示す、プロットを取得するためである。このプロットの数が多い方が、より曲線に近いカーブとなるスイングカーブを得られる。
例えば、上述の１０枚(ｗ１〜ｗ１０)について、レジスト膜厚tが均一となる条件で、レジスト膜の膜厚をふって(例えばt１〜t１０)、それぞれのウエハ上にレジストを塗布して、均一な膜厚tを有するレジスト膜を形成する。
これにより、均一な膜厚t１を有するｗ１、均一な膜厚t２を有するｗ２,・・・,均一な膜厚t１０を有するｗ１０を作成できる。なお、ウエハの数は限定されず、１０枚以上でもよい。
以上のステップ(ａ)から(ｄ)により、下地膜厚ｄ１,・・・,ｄＭに対応する複数のマスタースイングカーブｓ１、・・・、ｓＭ（Ｍは２以上）を取得する。
【００２１】
ここで、本ステップで用意した複数のマスタースイングカーブは、後述のステップで使用する。
後述のステップで、複数のマスタースイングカーブを使用する場合、あらかじめ準備しておいた複数のマスタースイングカーブを用いてよい。
このとき、本ステップに用いたウエハと、後述のステップに用いたウエハとを、同じロットにすることができる。これにより、後述のステップで使用するウエハを用いて、複数のマスタースイングカーブを作成できる。これにより、後述の下地膜厚Ｄ１,・・・,ＤＮにより近い下地膜厚ｄ１,・・・,ｄＭを選択することができる。
そのため、下地膜厚Ｄ１,・・・,ＤＮにより対応したスイングカーブを、複数のマスタースイングカーブから選択することができる。
また、後述のステップで使用する度に、新たな複数のマスタースイングカーブを作成してもよい。
【００２２】
ここで、下地膜は、限定されず、金属膜または絶縁膜のいずれでもよい。下地膜は、絶縁膜の方が、好ましい。
絶縁膜は、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜およびシリコン酸化膜とシリコン窒化膜の積層体からなる群から選択される少なくとも一種以上を含むことができる。
スイングカーブは、下地膜の種類によっても分類することができる。つまり、露光条件が一定のまま、下地膜の種類を変化させると、レジスト膜厚とレジスト開口寸法の関係が変化する。そのため、上述のステップで得られるスイングカーブも異なる。
そこで、複数のマスタースイングカーブは、下地膜の膜厚に加え、下地膜の種類により、カテゴリー分けする。
なお、下地膜の種類によらず、本ステップと同様の方法で、各下地膜の種類に対応した複数のマスタースイングカーブを作成することができる。
【００２３】
[(ｉｉ)第二のステップ：下地膜の膜厚分布の測定]
第二のステップでは、下地膜の所定の領域の膜厚分布を測定する（Ｓ１０２）。
この膜厚分布の測定には、偏光解析を用いた。
下地膜の所定の領域とは、ウエハ上の全ての領域である。また、この所定の領域は、ウエハ上の領域の一部であってもよい。
ここで、下地膜の膜厚分布は、経験的に、１つのウエハの半径方向の膜厚分布と、その他の半径方向の膜厚分布とがほぼ同じになる。これにしたがって、ウエハ上の領域の一部について、下地膜の膜厚分布を測定するには、少なくとも１つのウエハの半径方向に測定すればよい。
【００２４】
本実施の形態では、例えば、Ａ−Ａ矢視方向の酸化膜ウエハのシリコン酸化膜２の膜厚分布を測定した（図３）。その結果、シリコン酸化膜２の膜厚分布は、ウエハの中央部から周辺部に向かって、約１０ｎｍの膜厚差になる。また、ウエハの半径方向に同じような膜厚分布となることが分かった。
【００２５】
ここで、本実施の形態が対象とする下地膜を有するウエハの構造について説明する。
図１には、本実施の形態の対象のウエハ上に、レジストパターン３が形成された例が示されている。具体的には、ＳＴＩ構造の素子分離絶縁膜（シリコン酸化膜２）が形成されたシリコン基板１上に、レジストパターン３が形成されている。
【００２６】
本実施の形態が対象とするウエハの製造方法として、例えばシリコン基板１内に、例えば深さ０．３μｍの溝が形成され、その溝内部には素子分離絶縁膜としてシリコン酸化膜２が形成される。この溝はシリコン基板１をエッチングすることで形成され。この溝を有するシリコン基板１上に、全面にシリコン酸化膜２が形成され、ＣＭＰ法によって、溝内部にシリコン酸化膜２が形成される。本実施の形態は、ウエハの直径は限定されない。例えば、直径が３００ｍｍ等のシリコンウエハを用いることができる。
【００２７】
また、図２は、本実施の形態の対象のウエハ上に、レジストパターン３が形成された例を示す。具体的には、シリコン基板１上の所定の領域にシリコン酸化膜２が形成され、シリコン酸化膜２上にレジストパターン３が形成されている。
【００２８】
図１または２の、本実施の形態の対象のウエハ上の下地膜の膜厚は、ウエハ面内で異なることが知られている。その原因としては、以下のことが挙げられる。
例えば、ＬＳＩのような半導体装置の製造においては、ＣＶＤ装置、ＣＭＰ装置等の膜形成装置を用いて必要な下地膜を形成している。このような膜形成装置により下地膜を形成した場合、ウエハ自体が膜厚分布を有しているので、下地膜はウエハ上の位置の違いにより、下地膜の膜厚が変動して形成されることが知られている。
【００２９】
例えば、図３に示すように、下地膜（シリコン酸化膜２）の膜厚は、ウエハ（シリコン基板１）の表面に沿って略凹面状になるように形成されている。また、下地膜（シリコン酸化膜２）の膜厚は、ウエハ（シリコン基板１）の表面に沿って略凸状になるように形成されている場合もある（図示せず）。
【００３０】
ここで、図３に示す、シリコン酸化膜厚のばらつきは、主として溝の深さの面内ばらつきが原因である。この溝は、中央が浅く、周辺部が厚い。なお、シリコン酸化膜２の膜厚分布は、一般にロット内では同じ傾向であることが知られている。そのため、ロット内から１枚抜き取り、上記膜厚分布を測定すれば、測定した膜厚分布をその他のロット膜厚分布とすることができる。同じロットは、同じ製造担当者・製造ライン・製造年月日となることが多いので、同一ロット内の品質のばらつきを他のロット間に比べてかなり少なくすることができる。
【００３１】
[（ｉｉｉ)第三のステップ：任意の地点の選択）
第三のステップでは、所定の領域から、二以上の任意の地点Ｐ１,・・・,ＰＮ（Ｎは２以上）を選択する（Ｓ１０４）。
上述の第二のステップで測定された下地膜の膜厚分布の所定の領域から、ウエハ上の下地膜の二以上の任意の地点Ｐ１,・・・,ＰＮを選択できる。
測定された所定の領域とは、上述のとおり、少なくとも１つのウエハの半径方向でもよい。
また、任意の地点は、少なくともウエハの中央部と、周辺部とする。本ステップで、少なくとも中央部と、周辺部とを選択すれば、後述のステップで、中央部と、周辺部とのレジスト膜厚を選択し、このレジスト膜厚になるように、ウエハ上にレジストを塗布できる。
【００３２】
さらに、上述のステップで測定した下地膜の膜厚分布から、各地点Ｐ１,・・・,ＰＮに対応する下地膜厚Ｄ１,・・・,ＤＮを選択する。このように、下地膜の膜厚分布と、任意の地点とを対応づけて、各地点に対応する下地膜厚を取得し、取得した地点に対応する下地膜厚を、後述のステップで利用する。
【００３３】
[(ｉｉｉｉ)第四のステップ：スイングカーブの選択]
第四のステップでは、任意の地点に対応する下地膜厚Ｄ１,・・・,ＤＮに近いものを、下地膜厚ｄ１,・・・,ｄＭ（Ｍは２以上）から抽出し、抽出した複数の下地膜厚ｄｉ(ｉは１からＭのいずれか)に対応する複数のマスタースイングカーブを、下地膜厚Ｄ１,・・・,ＤＮに対応するスイングカーブＳ１,・・・,ＳＮとして独立して選択する（Ｓ１０６）。
【００３４】
下地膜厚Ｄ１,・・・,ＤＮに近いものを、下地膜厚ｄ１,・・・,ｄＭ（Ｍは２以上）から抽出とは、下地膜厚Ｄ１,・・・,ＤＮに近い値を下地膜厚ｄ１,・・・,ｄＭから選択することである。
近い値を選択するとは、例えばｄｉ＜Ｄｉ＜ｄｉ＋１の関係にある場合(ｉは１からＭのいずれか)、Ｄｉの近い値として、ｄｉまたはｉ＋１を選択することである。
さらに、近い値として、Ｄｉに最も近いｄｉを選択する。これにより、上述のステップにおいて、下地膜厚Ｄｉで得られるスイングカーブに、最も近いスイングカーブを選択できる。
【００３５】
抽出した複数の下地膜厚ｄｉ(ｉは１からＭのいずれか)は、下地膜厚Ｄ１,・・・,ＤＮに対応しているため、Ｎ個存在する(Ｎは２以上)。そのため、選択されるマスタースイングカーブもＮ個となる。
ここで、独立して選択するとは、下地膜厚Ｄ１に対応して、スイングカーブＳ１、下地膜厚Ｄ２に対応して、スイングカーブＳ２、・・・下地膜厚ＤＮに対応して、スイングカーブＳＮを、それぞれ一対一に選択することである。
【００３６】
[(ｉｉｉｉｉ)第五のステップ：レジスト膜厚の選択]
第五のステップでは、レジスト膜厚に対応するレジスト開口寸法をスイングカーブから選択し、レジスト開口寸法（ＣＤ値）が許容範囲内に入るように、レジスト膜厚Ｔ１,・・・,ＴＮを選択する（Ｓ１０８）。
【００３７】
許容範囲は、実用上問題ないレジスト開口寸法の範囲である。
本ステップで、レジスト開口寸法（ＣＤ値）を許容範囲内にすれば、後述のステップで形成されたレジスト膜のレジスト開口寸法を、この範囲内にすることができ、レジスト開口寸法のバラツキを、少なくすることができる。さらに、許容範囲をより狭く設定すれば、レジスト開口寸法のバラツキを、より少なくすることができる。
【００３８】
本ステップでは、選択したスイングカーブＳ１,・・・,ＳＮのそれぞれからＮ個のＣＤ値を選択する。上述のとおり、このＮ個のＣＤ値は、全て許容範囲内のＣＤ値である。続いて、該スイングカーブを用いて、これらのＣＤ値にそれぞれ対応する、レジスト膜厚Ｔ１,・・・,ＴＮを選択する。
上述のステップで任意の地点の下地膜厚に対応するスイングカーブを選択しているので、本ステップでは、該スイングカーブを用いて、任意の地点に対して、これらのＣＤ値にそれぞれ対応する、レジスト膜厚Ｔ１,・・・,ＴＮを選択する。すなわち、任意の地点のＰ１に対応して、レジスト膜厚Ｔ１、任意の地点のＰ２に対応して、レジスト膜厚Ｔ２、・・・任意の地点のＰＮ（Ｍは２以上）に対応して、レジスト膜厚ＴＭを、それぞれ用意する。
上述のとおり、後述のステップで形成されたレジスト膜Ｔ１,・・・,ＴＮのレジスト開口寸法は、許容範囲内にすることができる。これにより、上述のステップで測定した任意の地点のＰ１,・・・,ＰＮの上のレジスト開口寸法は、許容範囲内にすることができ、ウエハ上のレジスト開口寸法のバラツキを、少なくすることができる。
【００３９】
このように、ウエハの下地膜の膜厚分布から、複数のスイングカーブを用いて、許容範囲内にあるＣＤ値に対応した、複数の任意の地点のレジスト膜厚を選択し、このレジスト膜厚になるように、レジストを塗布することで、実際に形成されたレジスト開口寸法を、許容範囲内にすることができる。
【００４０】
また、レジスト膜厚Ｔ１,・・・,ＴＮは、複数のスイングカーブのＣＤ値が、極大値、極小値、極大値の近傍の値および極小値の近傍の値のいずれかであるものから選択してもよい。
ＣＤ値が、極値またはその近くの値であるとき、スイングカーブの傾きが小さいので、レジスト膜厚が変化しても、ＣＤ値の変化量を少なくすることができる。そのため、ウエハによって、下地膜厚やレジスト膜厚がばらつくことで、実際に形成されるレジスト膜厚が変化しても、ＣＤ値が、極値またはその近くの値である場合には、スイングカーブの傾きが小さいので、得られるＣＤ値の変化量を少なくすることができる。
さらに、選択したレジスト膜厚Ｔ１,・・・,ＴＮのＣＤ値の最大値と最小値の差(ΔＣＤ)に対して、実際に形成されたレジスト膜のＣＤ値の最大値と最小値の差(ΔＣＤ')をより抑制させることができる。
【００４１】
[(ｉｉｉｉｉｉ)第六のステップ：レジストの塗布]
第六のステップでは、半導体基板上の下地膜の任意の地点Ｐ１,・・・,ＰＮのレジスト膜厚が、レジスト膜厚Ｔ１,・・・,ＴＮとなるように、下地膜上にレジスト膜を形成する（Ｓ１１０）。
上述の各ステップにより任意の地点と、レジスト膜厚とは、一対一に対応づけされている。そこで、本ステップでは、次のレジストの塗布方法を用いて、各地点に、このレジスト膜厚を有するレジスト膜を形成する。
【００４２】
(レジストの塗布方法)
本実施の形態のレジスト膜の形成方法について、図７、図８を用いて説明する。
図７では、レジスト塗布のシーケンスが示されている。さらに図８では、図７のレジスト塗布のシーケンスのｓｔｅｐ３において、レジスト滴下時の塗布回転数を変化させ、ウエハ位置を横軸、レジスト膜厚を縦軸にとって、レジスト膜の膜厚分布の例を示している。
【００４３】
本実施形態のレジストを塗布する方法では、レジスト滴下時の塗布回転数、回転を一定に保つ時間、および回転数を調整する。
例えば、図７に示すレジスト塗布のシーケンスで、レジスト滴下時の塗布回転数を調整すると、図８に示すようにウエハの位置方向でレジスト膜厚を変化させることができる。
このように、ウエハの位置方向でレジスト膜厚を調整するには、あらかじめ測定した、塗布回転数とウエハ位置でのレジスト膜厚の関係を利用する。
また、レジスト滴下時の塗布回転数、レジスト滴下後の塗布回転数と時間との関係を利用してもよい。この関係も、同様にあらかじめ測定しておく。
さらに、レジストを塗布後、プリベークすることは一連の工程で行うことができる。
【００４４】
上述のステップで許容範囲内にあるＣＤ値を選択しているので、本ステップで形成されたレジスト膜を、パターニングし、
【００４５】
実際には、ウエハによって多少、地点Ｐ１,・・・,ＰＮの実際に形成されたレジスト膜厚が、ステップ１０８で選択したレジスト膜厚から、ばらつくことが想定される。この場合でも、ステップ１０６において、ＣＤ値を極大値、極小値、およびこれらの近傍の値を採用しておくことで、実際に形成したレジスト膜のレジスト開口寸法(ＣＤ値)の変動量を、より少なくさせることができる。また、選択したレジスト膜厚Ｔ１,・・・,ＴＮのＣＤ値の最大値と最小値の差(ΔＣＤ)に対して、実際に形成されたレジスト膜厚ＣＤ値の最大値と最小値の差(ΔＣＤ')をより抑制させることができる。
【００４６】
ステップ１から６の変形例として、上述のデータを利用して、コンピュータシステムを利用して、各ステップを実施することができる。例えば、コンピュータシステムとしてデータ処理装置を用いてもよい。データ処理装置は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、記憶装置を備える。また、この記憶装置は、ステップ１から６で取得されたデータを格納する。ＣＰＵが、このデータを使用して、上述のステップの処理をする。
【００４７】
各ステップでは、以下のようにデータを保存する。
第一のステップで、下地膜厚に関連づけてスイングカーブデータを保存しておく。
第二のステップで、下地膜の所定の領域の任意の地点に関連づけて下地膜の膜厚分布のデータを保存しておく。
第三のステップで、下地膜の所定の領域の任意の地点に関連づけて下地膜厚のデータを保存しておく。さらに、このステップで保存したデータと合わせて、下地膜の膜厚分布のデータと、下地膜の所定の領域の地点と、地膜厚のデータとを相互に対応させて保存しておく。
第四のステップで、下地膜厚のデータに関連づけて選択したスイングカーブのデータを保存しておく。
【００４８】
第五のステップで、選択したスイングカーブのデータのＣＤ値に関連づけてレジスト膜厚のデータを保存しておく。ＣＤ値は許容範囲内に入るものである。
ここで、関連づけの条件として、さらに以下の(ｉ)と(ｉｉ)を満たすようにする。
(ｉ)レジスト膜厚Ｔ１,・・・,ＴＮに対応するＣＤ値が、極大値、極小値、およびこれらの近傍の値のいずれかである。
(ｉｉ)レジスト膜厚Ｔ１,・・・,ＴＮのうち、どの２つのレジスト膜厚の間には、どのスイングカーブの周期が一周期もない。
【００４９】
第六のステップで、下地膜の所定の領域の任意の地点に関連づけた下地膜厚のデータと、下地膜厚のデータに関連づけた選択したスイングカーブ、選択したスイングカーブのデータのＣＤ値に関連づけたレジスト膜厚のデータとを、対応させて保存しておく。
また、このステップで、レジスト滴下時の塗布回転数、回転を一定に保つ時間、および回転数のそれぞれに関連づけたウエハ位置でのレジスト膜厚のデータを保存しておく。
【００５０】
また、本発明の実施の形態は、他の工程、例えば、ゲート電極形成工程、配線の形成工程、ビアやコンタクトの形成工程にも適用できる。
【００５１】
なお、当然ながら、上述した実施の形態および複数の変形例は、その内容が相反しない範囲で組み合わせることができる。また、上述した実施の形態および変形例では、各部の構造などを具体的に説明したが、その構造などは本願発明を満足する範囲で各種に変更することができる。
【実施例】
【００５２】
（実施例１）
実施例１では、まず、シリコン基板１上の溝内部にシリコン酸化膜２が形成されたウエハのロットを作成した。複数枚（例えば２５枚）のロットから、例えば、１枚抜き取り、ウエハ上のシリコン酸化膜２の膜厚分布を測定した（ステップ１０２、図３）。例えば、その結果が図３のようなウエハ面内の分布となっていた。つまり、ウエハ周辺部のシリコン酸化膜の膜厚が中央部より、１０ｎｍ厚くなっていた。
この膜厚分布は、一般にロット内では同じ傾向である。そのため、同じロット内の１枚を測定した。
【００５３】
任意の地点として、ウエハの中央部と周辺部とを選択し（ステップ１０４）、あらかじめ求められている複数のマスタースイングカーブ（ステップ１００、図５）から、中央部と周辺部の下地膜厚最も近いスイングカーブを独立して選択した（ステップ１０６、図６）。
ここで、各スイングカーブのＣＤ値は、許容範囲にある極小値をとした。続いて、このＣＤ値に対応するレジスト膜厚を選択した。周辺部のレジスト膜厚は、約１０８８ｎｍ、中央部のレジスト膜厚は約１０９５ｎｍとした（ステップ１０８、図６）。
【００５４】
続いて、図７に示すレジスト塗布のシーケンスを行った。図８に示すように、このシーケンスのｓｔｅｐ３において、レジスト滴下時の塗布回転数を、例えば、１５００ｒｐｍに調整し、レジストを塗布した。これにより、ウエハの中央部から外周部に向かって、レジスト膜厚が約７ｎｍ薄くするように、レジスト膜が形成された（ステップ１１０、図７、図８）。
次に、このレジスト膜をパターニングして、レジスト開口寸法(ＣＤ値)を測定した。
これにより、得られたＣＤ値のバラツキは、低減していることが分かった。ここで、第五のステップで選択したレジスト膜厚のＣＤ値の最大値と最小値の差(ΔＣＤ)は、約５０ｎｍであった。また、実際に形成されたレジスト膜のＣＤ値の最大値と最小値の差(ΔＣＤ')は、約３０ｎｍであった。よって、ΔＣＤに対してΔＣＤ'をより抑制させることができた。
【００５５】
以上の条件で、残りのウエハのレジスト塗布を行い、その後、露光、現像を行った。同様に、得られたＣＤ値のバラツキは、低減していることが分かった。また、ΔＣＤ'は、約３０ｎｍとなり、ΔＣＤに対してΔＣＤ'をより抑制させることができた。
【００５６】
（実施例２）
ステップ１００に用いたウエハと、ステップ１０２に用いたウエハとが、同じロットであることを除いて、実施例１と同様にした。
具体的には、複数枚（例えば２５枚）の酸化膜ウエハのロットを準備し、例えば１０枚のウエハについて、複数のマスタースイングカーブを作成することに用いた。同様に、得られたＣＤ値のバラツキは、低減していることが分かった。また、ΔＣＤ'は、約３０ｎｍとなり、ΔＣＤに対してΔＣＤ'をより抑制させることができた。なお、複数のマスタースイングカーブを作成に用いた１０枚のウエハは、レジストを剥離することにより、再度用いることができ、廃棄する必要はなく、無駄にはならない。
【００５７】
（比較例１）
実施例１、２で用いたシリコン酸化膜厚に同様のばらつきのあるウエハを採用した。異なる点は、下地膜（シリコン酸化膜）の膜厚の面内分布を考慮しなかった。ウエハ中央のシリコン酸化膜厚から、図４に示すようなスイングカーブを作成した。スイングカーブのＣＤ値は、極小値をとした。続いて、このＣＤ値に対応するレジスト膜厚を１つ選択した。続いて、ウエハ上に、レジストを均一の膜厚になるように塗布した。例えば、図７のｓｔｅｐ３で、レジスト滴下時の塗布回転数を２０００ｒｐｍとした。 
【００５８】
この場合、周辺部では、図６に示すように、極小値つまり最も安定するレジスト膜厚からＡだけずれることになった。このため、周辺部でスイングカーブの変化の大きい箇所となり、下地膜厚やレジスト膜厚の変動に対して、ＣＤ値が大きく変動した。また、周辺部と外周部とのレジスト開口寸法の差が、実施例１または２よりも大きくなり、ウエハ面内でのレジスト開口寸法のバラツキが大きくなってしまった。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本実施の形態が対象とする下地膜を有するウエハの断面図である。
【図２】本実施の形態が対象とする下地膜を有するウエハの断面図である。
【図３】実施の形態のウエハ面内のシリコン酸化膜の膜厚分布である。
【図４】ある下地膜厚Ｄ上のレジスト開口寸法（ＣＤ値）とレジスト膜厚との関係を示すスイングカーブである。
【図５】実施の形態の複数のスイングカーブである。
【図６】実施の形態の選択した複数のスイングカーブである。
【図７】実施の形態のレジスト塗布のシーケンスである。
【図８】レジスト塗布のシーケンスのレジスト滴下時の塗布回転数の変更によるウエハ面内のレジスト膜厚分布である。
【図９】本実施形態の半導体装置の製造方法におけるレジスト膜の形成工程の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６０】
１    シリコン基板
２    シリコン酸化膜
３    レジストパターン
【図１】
2010123781.tif 000003
【図２】
2010123781.tif 000004
【図３】
2010123781.tif 000005
【図４】
2010123781.tif 000006
【図５】
2010123781.tif 000007
【図６】
2010123781.tif 000008
【図７】
2010123781.tif 000009
【図８】
2010123781.tif 000010
【図９】
2010123781.tif 000011