(57)【要約】【課題】平坦化処理を行った後のウェハの高段差を低減させることにより回路パターンのフォーカスずれを低減し歩留まりを高めた半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】半導体装置製造システム１００において、ホストコンピューター１１０は、各製造装置に接続されている。ＣＭＰ装置１２０により表面が平坦化されたウェハは、段差測定装置１３０により表面の段差を測定される。測定された段差と測定位置座標とを含む段差情報は、ホストコンピューター１１０が有する記憶装置１１２に記憶される。測定されたこの段差と、予め記憶装置１１２上に設定された基準となる段差とを比較することにより、ウェハ上の高段差位置を求めることができる。レジスト塗布装置１４０によりウェハ表面に形成されたレジスト膜は、露光装置１５０により、高段差位置の局所的な集まりである高段差領域が選択的に露光される。【選択図】        図１
2004356154.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）ウェハ表面を平坦化する工程と、
（ｂ）平坦化された前記ウェハ表面の段差を測定する工程と、
（ｃ）測定された前記段差から高段差位置を求めて記憶する工程と、
（ｄ）記憶された前記高段差位置の情報に基づき前記ウェハ表面を選択的に除去する工程と
を備え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であって、
前記工程（ｂ）は、一個のウェハに対して行われ、
前記工程（ａ），（ｂ），（ｄ）は、前記一個のウェハを含む複数のウェハに対して行われる
半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記工程（ｄ）は、
前記ウェハ表面にレジストを塗布する工程と、
前記高段差位置の情報に応じた開閉動作が可能なシャッターを有する露光装置を用いて、前記高段差位置上の前記レジストを選択的に露光する工程と
を備え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】
本発明は半導体装置の製造方法に関し、特に、ウェハの段差を低減するための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の半導体装置の製造方法においては、各工程における製造装置をホストコンピュータに接続し、このホストコンピュータが、製造装置の制御を行っている。例えば特許文献１には、ホストコンピュータが投影露光装置およびコータ・デベロッパ部を制御することにより、リソグラフィプロセス（レジスト塗布工程、露光工程およびレジスト現像工程等）における塗布むらや現像むらを低減できる半導体装置の製造方法の例が示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１５９９２号
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の半導体装置の製造方法においては、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）等の平坦化を行ったあとでウェハの段差の測定を行い、得られた段差情報を基に、後の回路パターン露光工程における焦点深度のずれ等を求めていたが、この段差をエッチング等により低減させることは行っていなかった。そのため、高段差が残っていると後の回路パターン露光工程において回路パターンにフォーカスずれ起因の解像異常が発生することにより、歩留まりが低くなってしまうという問題点があった。
【０００５】
本発明は以上の問題点を解決するためになされたものであり、平坦化処理を行った後のウェハの高段差を低減させることにより回路パターンのフォーカスずれを低減し歩留まりを高めた半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、（ａ）ウェハ表面を平坦化する工程と、（ｂ）平坦化された前記ウェハ表面の段差を測定する工程と、（ｃ）測定された前記段差から高段差位置を求めて記憶する工程と、（ｄ）記憶された前記高段差位置の情報に基づき前記ウェハ表面を選択的に除去する工程とを備える。
【０００７】
【発明の実施の形態】
＜実施の形態１＞
図１に、本発明の実施の形態に係る半導体装置製造システム１００の構成を示す。半導体装置製造システム１００は、ホストコンピュータ１１０を、ＣＭＰ装置１２０、段差測定装置１３０、レジスト塗布装置１４０、露光装置１５０、現像装置１６０およびエッチング装置１７０に接続したものである。ホストコンピュータ１１０は、中央処理装置１１１と、記憶装置１１２と、通信装置１１３と、入力装置１１４と、表示装置１１５とを備える。ホストコンピュータ１１０は、通信装置１１３を介して他の各装置と情報の送受信を行い、それにより得られた情報を記憶装置１１２に記憶するとともに、各装置を制御する。即ちホストコンピュータ１１０は、情報処理装置として機能する。また、中央処理装置１１１は、ホストコンピュータ１１０全体の制御を行う。また、入力装置１１４は、ホストコンピュータ１１０へのユーザの指示等を入力するための装置であり、表示装置１１５は、ホストコンピュータ１１０からの画像等の出力を表示するための装置である。
【０００８】
次に、図２を用いて、半導体装置製造システム１００を用いた半導体装置の製造方法について説明する。
【０００９】
まず、ステップＳ１において、ＣＭＰ装置１２０は、研磨等により半導体装置製造工程途中のウェハ表面を平坦化する。即ちＣＭＰ装置１２０は、平坦化装置として機能する。
【００１０】
次に、ステップＳ２において、ＡＦＭ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｆｏｒｃｅ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）装置等からなる段差測定装置１３０は、平坦化されたウェハ表面のあらゆる箇所において、ウェハの段差（表面高さ）を測定し、ホストコンピュータ１１０の記憶装置１１２に段差情報として記憶する。この段差情報は、ウェハ上の測定位置座標と、その測定位置座標における段差とを含む。中央処理装置１１１は、測定されたこの段差と、予め記憶装置１１２上に設定された基準となる段差とを比較することにより、ウェハ上の高段差位置を求めることができる。この高段差位置の情報は記憶装置１１２に記憶される。図３（ａ），（ｂ）は、ウェハ２００上の高段差位置の局所的な集まりである高段差領域２１０を示す上面図およびＡ−Ａ断面図である。ここで、高段差領域２１０は、図３（ａ）における上面視形状が長方形になるように定めてもよい。これにより、後述のステップＳ３−２の露光工程において、光源が光である光露光装置を露光装置１５０として用いた場合にも、マスクなして露光を行うことが可能となる。
【００１１】
次に、図２のステップＳ３−１〜Ｓ３−４に示す手順により、段差除去を行う。
【００１２】
まず、ステップＳ３−１において、ウェハ２００上に例えばポジレジストを塗布することにより、レジスト膜２２０を形成する。図３（ｃ）は、ウェハ２００上に形成されたレジスト膜２２０を示す図３（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【００１３】
次に、図２のステップＳ３−２において、高段差領域２１０上のレジスト膜２２０を、露光装置１５０を用いて選択的に露光する。露光装置１５０の光源としては、ＥＢ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｂｅａｍ）、レーザー、（レーザー光以外の）光等のいずれの光源を用いてもよい。図３（ｄ）は、レジスト膜２２０に形成された露光領域２３０を示す図３（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【００１４】
一般に、光源としてＥＢまたはレーザーを用いた場合には、選択的露光のためにマスクは不要であるが、光源として光を用いた場合には、選択的露光のためにマスクが必要となる。光を用いた光露光装置としては、ステッパ露光装置とスキャナ露光装置とがあるが、露光装置１５０としては、いずれの装置を用いてもよい。後述するように、本発明においては、露光装置１５０の光源として光を用いた場合にも、マスクは不要となる。
【００１５】
次に、図２のステップＳ３−３において、現像装置１６０は、レジスト膜２２０のうち露光領域２３０の除去すなわち現像を行う。図３（ｅ）は、現像後のウェハ２００を示す図３（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【００１６】
次に、図２のステップＳ３−４において、エッチング装置１７０は、露光領域２３０が除去された部分すなわち高段差領域２１０を、エッチング除去する。このときのエッチングは、ドライエッチングまたはウェットエッチングのいずれを用いてもよい。図３（ｆ）は、高段差領域２１０除去後のウェハ２００を示す図３（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【００１７】
即ち、上記のステップＳ３−１〜Ｓ３−４の段差除去工程において、レジスト塗布装置１４０、露光装置１５０、現像装置１６０およびエッチング装置１７０は、段差除去装置として機能している。
【００１８】
次に、図２のステップＳ４において、ウェハ２００上のレジスト膜２２０を全て除去したあと、ステップＳ５に進み、ウェハ２００上にＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ）等を形成することにより成膜を行う。以上のステップＳ１〜Ｓ５の手順により、１枚のウェハの研磨から成膜までの処理が完了する。
【００１９】
一般に、半導体装置の製造工程においては、互いに均一な性質を有する複数のウェハを一組のロットとしてまとめて処理が行われる。従って、例えば２５枚のウェハを一組のロットとした場合には、一組のロットに対して、Ｓ１〜Ｓ５の手順がそれぞれ２５回ずつ行われることになる。しかし、ステップＳ１において、一組のロットに対しては同一条件で研磨が行われるので、ウェハ毎の段差情報（段差の高さと位置）にはほとんど差がない。また、ステップＳ２における段差測定は、長時間を要することが多い。そこで、一組のロットに対しては、１枚目のウェハに対してのみステップＳ１〜Ｓ５の処理を行い、残りの２４枚のウェハに対しては、１枚目のウェハの処理で得られた段差情報等を基に、ステップＳ１，３，４，５の処理のみを行ってもよい。これにより、製造に必要な時間を短縮することができる。
【００２０】
このとき、１枚目のウェハの処理において、段差情報の他に、研磨時間を含む研磨情報やエッチング時間を含むエッチング情報等も各製造装置から取得し、記憶装置１１２に記憶させることにより、情報をよりきめ細かくフィードバックさせることが可能となる。
【００２１】
次に、図４を用いて、露光装置１５０の光源として（レーザー光以外）の光を用いた場合の露光動作について説明する。
【００２２】
図４（ａ）に、露光装置１５０としてステッパ露光装置を用いた場合の露光動作を示す。ステッパ露光装置は、露光の対象となる領域１５１に対して、シャッターを用いて露光部分を設定する。具体的には、４枚のシャッターを領域１５１の上下左右の辺からそれぞれ任意の場所にスライドさせることにより、領域１５１内の任意の部分を露光部分として設定する。図４（ａ）においては、４本の点線で示される各シャッターの端部に囲まれた部分により、露光部分１５２が設定されている。これにより、マスクを用いることなく、紙面奥に配置されている図示しないレジスト膜上の高段差領域を選択的に露光することができる。
【００２３】
また、図４（ｂ）に、露光装置１５０としてスキャナ露光装置を用いた場合の露光動作を示す。紙面奥に配置されている図示しないレジスト膜が広がる平面をＸＹ平面とし、スキャナ１５５がＸ方向に延在して設けられているとする。スキャナ１５５は、矢印に示すように、Ｙ方向に移動する。例えば、ホストコンピュータ１１０の記憶装置１１２に記憶されている高段差位置の座標を（Ｘ０，Ｙ０）とすると、Ｙ方向の移動によりスキャナ１５５のＹ座標がＹ０となったときに、スキャナ１５５は、左右の辺からシャッターをＸ方向にスライドさせ、座標（Ｘ０，Ｙ０）に対応する位置に露光部分１５２を設定する。これにより、マスクを用いることなく、レジスト膜上の高段差領域を選択的に露光することができる。
【００２４】
前述したように、一般の半導体製造工程において、光を光源としたステッパ露光装置やスキャナ露光装置を用いて回路のパターニングを行うときには、所定のパターンを焼き付けるためのマスクが必要である。しかし本発明においては、露光装置１５０は、ポジレジストからなるレジスト膜２２０の記憶された座標（Ｘ０，Ｙ０）に光を当てればよいだけなので、露光装置１５０の光源として光を用いた場合にも、マスクを不要とすることができる。
【００２５】
なお、以上の説明においては、ウェハ上の高段差位置が一箇所である場合について説明したが、高段差位置が複数箇所である場合についても、段差除去工程を繰り返して行うことにより、同様にウェハの段差を低減することができる。
【００２６】
以上、説明したように、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法においては、研磨後のウェハ表面の段差を測定して高段差位置の情報としてホストコンピュータに記憶し、この高段差位置の情報を用いてウェハ表面を選択的に除去している。従って、ウェハの段差を低減することにより、後の回路パターン露光工程において発生する回路パターンのフォーカスずれを低減することができるので、歩留まりを高くすることができるという効果を有する。
【００２７】
また、露光装置として、高段差位置の情報に応じた開閉動作が可能なシャッターを有する露光装置を用いることにより、マスクを不要とすることができるという効果を有する。
【００２８】
【発明の効果】
以上、説明したように、請求項１に記載の発明に係る半導体装置の製造方法は、平坦化後のウェハ表面の段差を測定して高段差位置の情報としてホストコンピュータに記憶し、この高段差位置の情報を用いてウェハ表面を選択的に除去している。従って、ウェハの段差を低減することにより、後の回路パターン露光工程において発生する回路パターンのフォーカスずれを低減することができるので、歩留まりを高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１に係る半導体装置製造システム１００を示す構成図である。
【図２】実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。
【図３】実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を示す上面図および断面図である。
【図４】実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を示す上面図である。
【符号の説明】
１００  半導体装置製造システム、１１０  ホストコンピュータ、１１１  中央処理装置、１１２、記憶装置、１１３  通信装置、１１４  入力装置、１１５表示装置、１２０  ＣＭＰ装置、１３０  段差測定装置、１４０  レジスト塗布装置、１５０  露光装置、１５１  領域、１５２  露光部分、１５５  スキャナ、１６０  現像装置、１７０  エッチング装置、２００  ウェハ、２１０  高段差領域、２２０  レジスト膜、２３０  露光領域。
【図１】
2004356154.tif 000003
【図２】
2004356154.tif 000004
【図３】
2004356154.tif 000005
【図４】
2004356154.tif 000006