(57)【要約】【課題】  ＣＭＰ研磨の平坦性の精度向上を図る。【解決手段】  化学的機械的研磨を行う前に、ステップＳ１０で研磨対象における膜厚分布を測定する。膜厚分布の測定に応じて、研磨対象に設けたレジストへの露光量を変化させて、膜厚分布に対応した開口率を有するレジストマスクをステップＳ２０で形成する。膜厚に応じた露光量の調節は、例えば、エッチング装置、ＣＭＰ装置等の装置のクセとして捉えられる要素を考慮することにより、その後のＣＭＰ研磨の精度向上に資することができる。かかるレジストマスクを使用して、ステップＳ３０でエッチングを行うことにより、エッチング後の研磨対象の残存体積の平均化を行う。かかる残存体積平均化処理後にステップＳ４０でＣＭＰ研磨を施すことにより、かかる残存体積平均化処理を行わない場合に比べて格段にＣＭＰ研磨の平坦精度を上げることができる。【選択図】  図１
2005079240.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学的機械的研磨による研磨工程を有する半導体装置の製造方法であって、
前記化学的機械的研磨を行う前に、前記化学的機械的研磨の研磨対象にエッチングを施すことにより、前記研磨対象に想定した複数の領域の各領域における前記研磨対象のエッチング後の残存体積を平均化する残存体積平均化処理を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
前記残存体積平均化処理は、前記研磨対象に想定される複数の各領域における研磨対象の厚さに対応した開口率を有するレジストマスクを用いて前記エッチングを施すことにより行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
前記研磨対象に想定した複数の領域の各領域の大きさは、前記研磨対象に複数回のショットで露光する場合の１回のショット域を単位として設定されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
前記残存体積平均化処理は、ウエハ上に形成されるＴ字断面を有する浮遊ゲートの形成に際して使用されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
化学的機械的研磨による研磨工程を有する半導体装置の製造方法であって、
前記化学的機械的研磨の研磨対象に複数の領域を想定して、領域毎の前記研磨対象の膜厚を測定する膜厚分布測定工程と、
レジストマスクでエッチングした後の前記領域毎の前記研磨対象の残存体積が平均化するように、前記領域毎の膜厚に応じて設定した開口率を有する前記レジストマスクを形成するレジストマスク形成工程と、
前記レジストマスクに基づき、前記研磨対象をエッチングするエッチング工程と、
前記エッチング工程の後に、前記研磨対象に前記化学的機械的研磨を行う研磨工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項５記載の半導体装置の製造方法において、
前記領域毎の膜厚に応じて設定した開口率を有する前記レジストマスクの形成は、前記研磨対象に設けたレジスト膜に、前記化学的機械的研磨における研磨レートと、前記エッチング工程におけるエッチングレートと、前記エッチング工程におけるマイクロローディング効果との少なくとも１以上の要件を考慮して設定された露光条件で露光し、露光後にレジストエッチングを行うことにより形成されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】
化学的機械的研磨による研磨工程を有する半導体装置の製造システムであって、
前記化学的機械的研磨の研磨対象の膜厚データと、前記研磨対象に前記化学的機械的研磨を行う前にエッチングを施すエッチング装置のエッチングデータと、エッチング後の前記研磨対象に前記化学的機械的研磨を施す化学的機械的研磨装置の研磨データとの少なくともいずれかのデータを保持するデータ保持手段と、
前記データ保持手段により保持されているデータに基づき、前記エッチングに使用するレジストマスクのフォトリソグラフィー工程での前記研磨対象に設けたレジストへの露光量を設定する露光量設定手段と、
前記露光量設定手段により設定された露光量で前記レジストに露光する露光手段とを有することを特徴とする半導体装置の製造システム。
【請求項８】
請求項７記載の半導体装置の製造システムにおいて、
前記エッチングデータとは、エッチング対象における前記エッチング装置の有するエッチングレートの分布傾向を示すデータと、エッチングマイクロローディング効果の度合傾向を示すデータとの両方のデータ、あるいはいずれか一方のデータであることを特徴とする半導体装置の製造システム。
【請求項９】
請求項７記載の半導体装置の製造システムにおいて、
前記研磨データとは、前記化学的機械的研磨装置の有する化学的機械的研磨対象における研磨レートの分布傾向を示すデータであることを特徴とする半導体装置の製造システム。
【請求項１０】
請求項７記載の半導体装置の製造システムにおいて、
前記研磨対象の膜厚データと、前記研磨対象に前記エッチングを施すエッチング装置のエッチングデータと、エッチング後の前記研磨対象に化学的機械的研磨を施す化学的機械的研磨装置の研磨データとの少なくともいずれかのデータは、前記データ保持手段によりアクセス可能なデータベースとして蓄積されていることを特徴とする半導体装置の製造システム。
【請求項１１】
化学的機械的研磨の研磨対象の膜厚データと、前記研磨対象に前記化学的機械的研磨による研磨を行う前にエッチングを施すエッチング装置のエッチングデータと、エッチング後の前記研磨対象に化学的機械的研磨を施す化学的機械的研磨装置の研磨データの少なくともいずれかのデータに基づき、前記エッチングに使用するレジストマスクのフォトリソグラフィー工程での前記研磨対象に設けたレジストに対する露光量を調節する露光量設定手段を有することを特徴とする半導体製造装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の半導体製造装置において、
前記エッチングデータとは、前記エッチング対象における前記エッチング装置の有するエッチングレートの分布傾向を示すデータと、エッチングマイクロローディング効果の度合傾向を示すデータとの両方のデータ、あるいはいずれか一方のデータであることを特徴とする半導体製造装置。
【請求項１３】
請求項１１記載の半導体製造装置において、
前記研磨データとは、前記化学的機械的研磨装置の有する化学的機械的研磨対象における研磨レートの分布傾向を示すデータであることを特徴とする半導体製造装置。
【請求項１４】
請求項１１記載の半導体製造装置において、
前記研磨対象の膜厚データと、前記研磨対象に前記エッチングを施すエッチング装置のエッチングデータと、エッチング後の前記研磨対象に化学的機械的研磨を施す化学的機械的研磨装置の研磨データの少なくともいずれかのデータは、前記露光量設定手段によりアクセス可能なデータベースとして蓄積されていることを特徴とする半導体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の技術に関し、特に、積層膜の化学的機械的研磨における平坦度の精度向上に適用して有効な技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
以下に説明する技術は、本発明を完成するに際し、本発明者によって検討されたものであり、その概要は次のとおりである。
【０００３】
半導体装置の製造においては、チップ内の絶縁膜や配線層等が多層に積層された多層構造の平坦化処理として、ＣＭＰ研磨（ Chemical Mechanical Polishing : 化学的機械的研磨）が用いられている。
【０００４】
しかし、かかるＣＭＰ研磨による平坦度は、被研磨膜における堆積膜厚のバラツキが大きいと、面内残膜のバラツキが大きくなりその精度が劣る。そのため、チップ内のバラツキに対しては、ＣＭＰ研磨前に、予め膜厚の厚い箇所を事前にエッチングにより削っておく前処理が行われている。
【０００５】
例えば、ＣＭＰ研磨前に、チップ内において、堆積後のチップ面内の膜厚の厚い領域をフォト・エッチング（フォトマスクを使用したエッチング）工程を追加して予め削っておく方法が知られている。ＳＴＩ（shallow trench isolation）の酸化膜埋め込み後のＣＭＰ工程で、広いＡｃｔｉｖｅ領域上の酸化膜を予めＣＭＰ研磨前にエッチング処理して、半導体チップ内のパターン起因による膜厚バラツキを低減する処理が行われている。半導体チップ内段差の低減対策として一般的に行われている手法である。
【０００６】
あるいは、ウエハ毎の膜厚データに基づき、各ショットの露光条件を決定して、フォト・エッチングを行う方法も提案されている。例えば、同心円状のショット領域を定義し、ショット領域毎に露光量を設定する方法であるが、あくまで加工寸法の面内バラツキの改善を図る方法である（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
また、ウエハ内の膜厚分布に着目して、研磨対象のウエハより小さいパッドで、膜厚分布に応じて研磨量を変えながら、回転するパッドでウエハ面内をスキャンする方法も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平１０−２５６１１４号公報（図２参照）
【特許文献２】特開平２００３−２２９９２号公報（図１、２参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、ＣＭＰ研磨の研磨対象におけるバラツキの解消を目的とする上記前処理技術においては、以下の課題があることを本発明者は見出した。
【０００９】
すなわち、前記ＣＭＰ研磨前に露光、エッチング工程を追加することで予め被研磨膜の膜厚のバラツキを前処理しておく方法では、エッチング工程を行った部分と行わない部分とで、エッチング有無の境界部分に段差が生じてしまう。
【００１０】
また、研磨対象の膜厚は、「薄い」から「厚い」まで様々に分布しており、フォト・エッチングを１工程追加した程度では、その後のＣＭＰ研磨の平坦化にはそれ程寄与しない。勿論、フォト・エッチング工程を複数回に分けて実施することで対応することも考えられるが、しかし、大幅な工程、工数増加となり、実際的には容易には採用し難い対策となる。さらに、かかる方法は、半導体チップ内の膜厚のバラツキに対応するものとして提案されており、ウエハ内のバラツキに対処できる技術ではない。
【００１１】
また、特許文献１に開示の方法では、加工寸法の面内バラツキの改善には役立つが、ウエハ面内の膜厚のバラツキ低減には寄与しない。特許文献２の構成は、ウエハ内の膜厚分布に着目した構成ではあるが、膜厚分布に対応してＣＭＰ研磨の研磨量を変える構成であり、ＣＭＰ研磨前にエッチングにより膜厚の厚い部分の補正を行う技術ではなく、その後のＣＭＰ研磨を一様に行う場合に比べて、ＣＭＰ研磨の制御が極めて複雑で、対応が難しい。
【００１２】
本発明の目的は、ＣＭＰ研磨による平坦精度を改善する技術を提供することにある。
【００１３】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００１５】
すなわち、化学的機械的研磨を行う前に、研磨対象の膜厚分布に応じて、すなわち膜厚が厚い程、開口率を大きく設定したレジストマスクを用いて上記研磨対象をエッチングすることにより、異なる膜厚に対応した研磨対象のエッチング後の残存体積を平均化して揃えることにより、その後の化学的機械的研磨の平坦度を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
【００１７】
化学的機械的研磨の前に、研磨対象に対して、研磨対象の膜厚分布に応じた残存体積平均化処理を行うことができるので、その後の化学的機械的研磨の平坦度の精度を上げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明を省略する場合がある。
【００１９】
本発明は、ＣＭＰ研磨前に、ＣＭＰ研磨の対象とする積層膜等の研磨対象の膜厚の面内分布を測定し、その測定結果に基づき、膜厚毎ごとに露光条件を変えた膜厚に応じた開口率を有するレジストマスクを形成し、そのレジストマスクを用いて事前に研磨対象をエッチング処理することで、当初の膜厚の高低差に関係なくＣＭＰ研磨前の研磨対象の残存体積を平均化して、その後のＣＭＰ研磨後の平坦度の精度を向上させる技術である。
【００２０】
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の半導体装置の製造方法について説明する。尚、説明に際しては、一部、フラッシュメモリーのＴ字断面を有する浮遊ゲート（フィン構造ゲート）への適用例を挙げる。
【００２１】
図１（ａ）は、本発明の半導体装置の製造方法で採用する工程手順を示すフロー図であり、（ｂ）は膜厚分布対応レジストマスクの形成手順を示すフロー図である。図２（ａ）はウエハ内の膜厚分布の様子を示す説明図であり、（ｂ）〜（ｅ）は、図１（ａ）のフロー図に示す工程の処理内容を図２（ａ）に示すウエハに適用した様子を断面図として示す説明図である。
【００２２】
図１（ａ）、図２（ａ）の両図に示すように、本発明の半導体装置の製造方法では、先ずステップＳ１０で、ウエハＷに積層された積層膜等のＣＭＰ研磨の研磨対象１０における膜厚分布を測定する。研磨対象１０に複数の領域を想定し、各領域毎に、膜厚を測定して、ウエハＷの膜厚分布の様子を調べる。
【００２３】
膜厚分布の測定では、例えば、図２（ａ）に示すように、研磨対象１０の研磨面を、メッシュ状に複数の領域に仮想的に区分けし、各領域毎に、膜厚を決定すればよい。各領域における膜厚は、例えば、各領域内の複数点で膜厚を測定し、複数点の膜厚を平均する等してその領域における膜厚とする。膜厚測定には、エリプソメーター等の光学式の膜厚測定装置を使用することができる。
【００２４】
尚、膜厚分布の測定における上記複数領域の分け方は、図２（ａ）に示すように、例えば直交格子状に、あるいはメッシュ状等の種々のパターンを使うことができる。かかる膜厚分布の測定に用いる領域設定は、膜厚毎に開口率を変えたレジストマスクを用意して、そのレジストマスクを用いることで、ＣＭＰ研磨前の研磨対象の領域毎の残存体積の平均化を図ることを前提とした処理であるから、レジストマスクのフォトリソグラフィー工程における露光工程でのショット域単位で行うようにすればより好ましい。
【００２５】
例えば、膜厚分布を測定する複数領域の各領域の大きさを、１回のショット領域の大きさに設定してもよいし、あるいは、２回等の複数回のショット領域の大きさに設定しても構わない。勿論、ショット域とは関係なく設定することもできる。領域を細かく設定すればする程、より詳細な膜厚分布が得られることとなる。
【００２６】
これまでは、ウエハ全体に複数の測定点を設定して、その複数の測定点で膜厚を測定し、その測定結果からウエハの膜厚を規定することが行われてきた。しかし、上記のように、ウエハ面内にショット域を単位とする等の複数の領域を想定して、各領域の膜厚を求め、ウエハ内の膜厚分布を測定することは行われていなかった。これまで行われていたウエハの膜厚測定では、ウエハ内の膜厚分布の情報は得られず、図１（ａ）に示すステップＳ１０で示す膜厚分布測定とは、本質的に異なるものである。
【００２７】
因みに、これまでのウエハの膜厚測定は、例えば、ウエハの膜厚のロット管理を行う場合に、ロット毎に規定枚数抽出したウエハの膜厚を測定し、ロット毎でのウエハ膜厚の管理を行うのに用いられていた。
【００２８】
ステップＳ１０による膜厚分布の測定終了後は、膜厚分布に応じて、各領域毎にエッチングによりエッチング後の研磨対象１０の残存体積が平均化するように処理する。これは、ＣＭＰ研磨の研磨量は、その体積に依存するため、複数領域におけるＣＭＰ研磨による平坦化の精度は、複数領域における研磨対象の体積を揃えることで達成できるためである。
【００２９】
そこで、本発明では、図２（ｂ）〜（ｄ）に示すように、ＣＭＰ研磨前に、各領域毎のエッチング後の残存体積の平均化を行う。かかる領域毎の残存体積の平均化処理は、図２（ｃ）、（ｄ）に示すように、各領域毎の現行体積から、エッチングにより膜厚に応じた量の体積を取り除くことで行う。すなわち、膜厚が大きい領域程、エッチングによる除去体積を大きくして、エッチング後の領域毎の残存体積が揃うようにする。
【００３０】
ステップＳ２０では、かかるエッチングによる残存体積平均化処理が行えるように、膜厚に応じてエッチングによる除去体積が調整できるように開口率を調整したレジストマスク２０を作成する。
【００３１】
例えば、図２（ｂ）に模式的に示すように、ウエハＷ上に膜厚が異なる積層膜１０ａ、１０ｂ等の研磨対象１０が形成されていたとする。積層膜１０ａ（１０）は、積層膜１０ｂ（１０）より膜厚が厚くなっている。この状態では、積層膜１０ａのエッチングによる除去体積は、積層膜１０ｂの除去体積より大きく設定しなければならない。すなわち、積層膜１０ａに設けるレジストマスク２０ａ（２０）の開口率は、積層膜１０ｂに設けるレジストマスク２０ｂ（２０）より開口率を大きく設定する必要がある。
【００３２】
積層膜１０ａ、１０ｂ上に所定層厚で設けたレジスト（フォトレジスト）に、膜厚に応じた露光条件で露光し、露光後現像する一連のフォトリソグラフィー工程により、レジストマスク２０を形成する。
【００３３】
膜厚に応じた露光条件の設定は、例えば、エッチングレートの面内分布、エッチングのマイクロローディング効果、ＣＭＰ研磨の研磨レート等の条件等を合わせて考慮される。
【００３４】
エッチングレートの面内分布を考慮する理由は、同じ開口率のレジストマスク２０を使用しても、エッチングレートが異なれば、エッチングによる除去体積が異なり、エッチングによる除去体積に基づく残存体積の平均化処理に大きく影響するためである。
【００３５】
かかるエッチングレートは、同一エッチング装置においてもエッチング域の置かれている位置で異なるため、すなわちウエハ面内でのエッチングレートのバラツキを示す面内分布として扱われ、データ化しておけばよい。また、エッチングレートの面内分布は、エッチング装置毎に異なり、いわゆるエッチング装置のクセとして捉える必要がある。
【００３６】
そこで、エッチングレートの面内分布は、使用するエッチング装置毎に予め調べて、どのエッチング装置では、どのようなエッチングレートの面内分布を有するか確認し、エッチングレートのデータをデータベース化しておけばよい。使用するエッチング装置を特定することにより、研磨対象のどの領域ではどのようなエッチングレートでエッチングが施されるか事前に予測できるようにしておけばよい。
【００３７】
マイクロローディング効果については、実際に使用するレジストマスクとエッチング条件下でのレジストマスクの開口率とエッチング深さの関係を予め調べておけば、エッチングに及ぼす影響を考慮することができる。これもデータベース化しておけばよい。
【００３８】
ＣＭＰ研磨の研磨レートについても、予め露光条件の設定に際して考慮することで、エッチング、その後のＣＭＰ研磨と続く一連の手順による平坦化精度の向上に資することができる。ＣＭＰ研磨の研磨レートを考慮する理由は、ＣＭＰ研磨を開始する時点での研磨対象の残存体積が同一であっても、ＣＭＰ研磨レートの小さい領域と、大きい領域とでは、当然にＣＭＰ研磨により除去される体積が異なり、ＣＭＰ研磨レートに基づく除去体積の差がＣＭＰ研磨による平坦度の差異となって現れるからである。
【００３９】
そこで、ＣＭＰ研磨レートが小さいと予想される領域でのＣＭＰ研磨を開始する時点での研磨対象の残存体積は、ＣＭＰ研磨レートが大きい領域に比べて、小さくなるように設定しておけばよく、これを露光条件の設定要件に組み込んでおく。また、かかる研磨レートは、同一のＣＭＰ研磨装置においても、研磨対象のウエハの置かれている位置で異なるため、ＣＭＰ研磨の研磨レートは、ウエハ面内の分布という形で把握しておけばよい。
【００４０】
さらに、かかるＣＭＰ研磨の研磨レートは、ＣＭＰ研磨装置毎に異なるもので、いわば装置のクセとして把握する必要がある。そこで、ＣＭＰ研磨の研磨レートの面内分布は、使用するＣＭＰ装置毎に予め調べて、どのＣＭＰ装置では、どのような研磨レートの面内分布を有するか確認し、ＣＭＰ研磨の研磨レートのデータをデータベース化しておけばよい。使用するＣＭＰ装置を特定することにより、研磨対象のどの領域ではどのような研磨レートでＣＭＰ研磨が施されるか事前に予測できるようにしておけばよい。
【００４１】
かかるエッチングレートの面内分布、エッチングのマイクロローティング効果、ＣＭＰ研磨の研磨レートのデータに基づき、ＣＭＰ研磨前の研磨対象の残存体積をどの程度に設定すればよいかは、コンピュータ等の演算処理装置を用いて自動計算できるようにしておけばよい。
【００４２】
このようにして設定された露光条件を用いて、一連のフォトリソグラフィーにより研磨対象の膜厚に応じたレジストマスクを形成する。すなわち、図１（ｂ）の膜厚分布対応レジストマスクの形成手順に示すように、ステップＳ２１で、例えば積層膜１０ａ、１０ｂ上に所定層厚でレジスト（フォトレジスト）を形成する。その後、上記説明の如く、ステップＳ２２で、例えば、コンピュータ処理等により、エッチングレートの面内分布、エッチングのマイクロローディング効果、ＣＭＰ研磨の研磨レート等の条件を考慮してレジストへの露光量等を含めた露光条件を設定する。
【００４３】
その後、ステップＳ２３に示すように、レジストのフォトリソグラフィーにより、露光、現像を行って、膜厚分布対応レジストマスクを完成させる。図２（ｃ）に示すように、積層膜１０ａ、１０ｂの膜厚に対応した開口率を有するレジストマスク２０ａ（２０）、２０ｂ（２０）が形成される。
【００４４】
図２（ｃ）から分かるように、膜厚が厚い積層膜１０ａのレジストマスク２０ａに比べて、膜厚が薄い積層膜１０ｂでは、開口率の小さいレジストマスク２０ｂとなっている。
【００４５】
尚、レジストマスク２０のマスクパターンは、メッシュパターンでも、あるいは市松パターンでも、あるいはドットパターンでも、あるいはストライプパターンでもよい。要は、所定の開口率が確保できるパターンであればよい。但し、開口率が同一であっても、開口部が一部に偏っているようなパターンは好ましくなく、所定開口率が定められた領域に、平均して開口されていることが必要である。すなわち、開口密度は、領域内で平均していることが好ましい。
【００４６】
このようにして、ステップＳ２０で研磨対象１０の膜厚に応じて形成されたレジストマスク２０を用いて、ステップＳ３０でＣＭＰ研磨前のエッチングを行う。すなわち、エッチング後のＣＭＰ研磨の平坦度が高くなるように、ＣＭＰ研磨前の研磨対象の残存体積の平均化処理を行う。エッチングにより研磨対象の残存体積の平均化処理を行った状態を、図２（ｄ）に示す。
【００４７】
作成したレジストマスク２０を用いて、エッチングを行うことによりステップＳ３０に示すように、残存体積の平均化を行うが、ここで残存体積の平均化とは、各領域のエッチング後の残存体積が物理的に同一の場合をも含めて、その後のステップＳ４０でのＣＭＰ研磨の平坦度から見て許容される範囲内で揃えられている状態を意味するものとする。すなわち、必ずしも物理的に同一体積でなくてもよく、ＣＭＰ研磨の許容される平坦度が達成できる程度に残存体積の同一性が確保されていればよい。
【００４８】
すなわち、図２（ｄ）に示すように、それぞれの開口率に応じてエッチングされた積層膜１０ａ、積層膜１０ｂの残存体積は、ほぼ同一になるようにエッチングされている。このように膜厚の異なる積層膜１０ａ、１０ｂの残存体積をほぼ同一に設定しておけば、その後のＣＭＰ研磨の研磨レートが、積層膜１０ａ、１０ｂの研磨範囲内では同一であれば、ステップＳ４０で示すＣＭＰ研磨により積層膜１０ａ、１０ｂでは、図２（ｂ）に示すような段差を解消した平坦な研磨に仕上げられる。
【００４９】
ステップＳ３０でのエッチング終了後、すなわち図２（ｄ）の工程終了後は、ステップＳ３０のエッチングで使用したレジストマスク２０ａ、２０ｂを除去し、除去後、ステップＳ４０で示すＣＭＰ研磨を行う。ＣＭＰ研磨が終了した状態を、図２（ｅ）に示した。当初、図２（ｂ）に示すように、高低差があった積層膜１０ａ、１０ｂが、図２（ｅ）に示すように、同レベルの膜厚に平坦化されていることが分かる。
【００５０】
このように本発明では、研磨対象を予め膜厚分布に応じたエッチングにより、エッチング後の残存体積の平均化がなされるように処理して、その後のＣＭＰ研磨による平坦度の精度向上を図ることができる。
【００５１】
ＣＭＰ研磨前の膜厚分布に対して、ウエハ毎、ショット毎の最適な補正をかけることができるため、ウエハ間バラツキ、ウエハ内バラツキを低減することができ、ＣＭＰ研磨後の膜厚の均一性を向上させることができる。
【００５２】
そのため、膜厚バラツキが大きいことに起因する不良、例えば、基板不良、配線削れ、配線層間ショート、非導通等の不良率の低減を図ることができる。コンタクトホールの抵抗安定等の特性安定化をも図ることができる。
【００５３】
これまでは、ウエハの膜厚管理に関しては、ロット単位で膜厚管理がなされているに過ぎない。すなわち、ロット毎に、複数枚抽出し、抽出したウエハについて、ウエハ面の５点、あるいは９点等の幾つかの点での膜厚を測定し、その測定結果が規格膜厚に照らして合格か否かを判定していた。かかる抜き取り検査で、検査基準に合格しない場合には、ロット全体が不良として取り扱われていた。
【００５４】
しかし、抜き取り検査での合否は、あくまで統計処理に基づいた検査方法で、必ずしもロットの全数不良という場合ばかりではない。すなわち、ロットアウトになったウエハにも、良品ウエハが多数枚含まれている場合が十分に想定される。
【００５５】
そこで、良品をロットアウトすることなく極力救うことができるように、本発明者は、以前から、ウエハ一枚毎に、全数検査が行えれば好ましいと考えていた。しかし、全数検査を行っても、単に良品と不良品との合否の判別をするだけでは、場合によっては、すなわちロットアウトの全数が不良である場合には、検査時間の無駄ともなる。全数検査を行うとともに、不良品を良品に修正することができれば、単に良否の判別を行う場合よりも遥かに全数検査の意義を有することとなる。
【００５６】
しかし、これまでの技術では、ウエハの凹凸不良に対する細かな修正を、如何に効率よく、円滑に行うかという技術は確立されていない。前述のチップ内のバラツキ対策を採用する場合には、種々のマスクを使い分けて、露光位置の変更、露光条件の変更を何度も行う必要があり、確かに修正は行えるものの、工数的に実行性のない技術である。
【００５７】
しかし、図１（ａ）に示す説明の工程を踏襲することで、ウエハ毎の膜厚分布に応じたＣＭＰ研磨による平坦化処理を行えば、本来ならロットアウトになる筈のウエハを良品として使用することができるようになり、本発明は、ウエハの修理技術としても有効に使用することができる。
【００５８】
次に、前記説明の本発明技術の適用例について、図３、４に沿って、フラッシュメモリーに用いられるＴ字断面を有する浮遊ゲートの形成工程への適用を例に挙げて説明する。
【００５９】
図３（Ａ）には、半導体装置としてのフラッシュメモリーのフィンゲート構造の形成工程における途中段階の断面構造を示した。図３（Ａ）に示す状態は、ウエハＷ上に形成された第１ポリシリコン膜１００を、シリコン窒化膜２００をマスクとしてエッチングし、その後、オゾン（Ｏ3）と、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）との存在下ＣＶＤ装置で成膜した酸化膜（絶縁膜）３００ａとしての研磨対象３００を成膜して、アニーリングにより焼き締めた状態を示している。図３に示すように、酸化膜３００ａの膜厚Ａは５４０ｎｍと想定して、以下の説明を行う。
【００６０】
一方、図３（ａ）には、酸化膜３００ａの膜厚が４８０ｎｍの場合を示している。図３（ａ）に示す断面状態と、図３（Ａ）に示す断面状態は同様の状態であり、膜厚Ａが異なるだけである。
【００６１】
すなわち、同じ状態の図において、酸化膜３００ａの膜厚が厚い方を図番の符合を大文字表示（例えば、Ａの如く）にして示し、酸化膜３００ａの膜厚が薄い方を図番の符合を小文字表示（例えば、ａの如く）にして示している。大文字、小文字の表示分けは、（Ｂ）と（ｂ）、（Ｃ）と（ｃ）、（Ｄ）と（ｄ）についても同様である。
【００６２】
このようにして膜厚が測定された後、酸化膜３００ａ上にポジ型のレジスト４００が塗布される。塗布したレジスト４００に対して、ストライプパターンのレチクルを使用して、露光、現像からなる一連のフォトリソグラフィーを行い、酸化膜３００ａの膜厚に応じたレジストマスク４００ａを形成する。
【００６３】
かかるフォトリソグラフィー工程において、レジスト４００に対する露光条件（露光レシピ）は、酸化膜３００ａの膜厚データ、ＣＭＰ研磨の研磨レートのＱＣ値（品質管理用のモニターパターンの測定値）から設定する。設定に際しては、コンピュータ等を用いて露光条件のレシピを自動作成するようにしておけばよい。例えば、図３（Ａ）に対しては、ショットの露光量は１１４３Ｊ／ｍ2、図３（ａ）に対しては、９１７Ｊ／ｍ2と設定された。
【００６４】
かかる露光量は、それぞれの膜厚に応じて設定されたもので、かかる露光条件で、レジスト４００を露光、現像することにより、図３（Ｂ）、（ｂ）に示す開口率のレジストマスク４００ａが形成される。
【００６５】
そのようにして形成されたレジストマスク４００ａを用いて、酸化膜３００ａにエッチングを施し、ＣＭＰ研磨前の酸化膜３００ａの残存体積を、図３（Ａ）に示す膜厚が厚い場合と、図３（ａ）に示す膜厚が薄い場合とで、揃えるようにして、残存体積の平均化処理を行う。
【００６６】
エッチングは、ドライエッチングでもウエットエッチングでも構わない。マイクロローディング効果により、レジストマスクの開口が大きい程、エッチング量も多くなり、膜厚が厚い場合と、膜厚が薄い場合とでの残存体積は平均化されることとなる。
【００６７】
エッチング後の状態を、図４（Ａ）、（ａ）に示した。尚、図４（Ａ）、（ａ）に示す場合には、エッチング後に、レジストマスク４００ａを除去した状態を示している。その後、酸化膜３００ａを、例えば、仕上げ膜厚３１０ｎｍとなるように、ＣＭＰ研磨で研磨する。
【００６８】
ＣＭＰ研磨後の状態を、図４（Ｂ）、（ｂ）に示した。図４（Ｂ）、（ｂ）に示すように、当初は膜厚が５４０ｎｍと４８０ｎｍと異なる膜厚の酸化膜３００ａが、同じ程度の高さにＣＭＰ研磨で平坦化されたことになる。
【００６９】
その後、エッチングバックすることにより、図４（Ｃ）、（ｃ）に示すように、シリコン窒化膜２００を露出させる。シリコン窒化膜２００はエッチングにより除去する。
【００７０】
その後、第２ポリシリコン膜５００を成膜し、成膜後の第２ポリシリコン膜５００をエッチング処理して、第１ポリシリコン膜１００上に、第２ポリシリコン膜５００からなる浮遊電極５００ａを形成する。図４（Ｄ）、（ｄ）にかかる状態を示した。
【００７１】
図４（Ｄ）、（ｄ）に示すように、酸化膜３００ａの膜厚が異なる場合でも、上記の如く膜厚分布に応じて露光条件を設定して形成したレジストマスク４００ａを使用してＣＭＰ研磨前にエッチングし、残存体積の平均化を行うことで、酸化膜３００ａの膜厚の如何にかかわらず、同様の形状と大きさを有する浮遊電極５００ａが形成されることとなる。
【００７２】
かる浮遊電極５００ａ上には、図示はしないが、シリコン酸化膜等の絶縁膜を介して制御電極が設けられる。フラッシュメモリーでは、メモリーセルを構成する浮遊電極５００ａに、ホットエレクトロンを注入することで書き込みを行うため、各メモリーセルを構成する浮遊電極５００ａの形状が一定でないと、メモリーセル毎の書き込み特性が不安定となるが、上記のように各メモリーセルでの浮遊電極５００ａが一定に揃えられることで安定した書き込み特性が確保できる。
【００７３】
前記ショットの露光量１１４３Ｊ／ｍ2、９１７Ｊ／ｍ2の設定は、次のようにして決めた。先ず、予め設定されているＣＭＰ研磨による仕上がり膜厚から、エッチング後の残存体積の膜厚（例えば、１．２倍と設定する。かかる設定はＣＭＰ研磨により、エッチング後の凹凸を消し去るに十分な研磨量であることに注意して行えばよく、１．２倍に限定する必要はない。適宜設定して構わない。）を算定し、エッチングにより除去すべき体積を求め、除去すべき体積を膜厚に換算しておく。換算した膜厚に対応して、レジストマスク４００ａの開口率を算定する。
【００７４】
一方、算定したレジストマスク４００ａの開口率から、使用するストライプパターンのレチクルに対応したレジストマスク４００ａのライン（Ｌｉｎｅ）寸法Ｅを算定し、得られたライン寸法Ｅに対応する露光量を、予め求めておいたライン寸法Ｅと露光量との関係から求めればよい。
【００７５】
図５には、上記関係を表形式にして示した。例えば、図３（Ａ）に示すように膜厚５４０ｎｍの場合には、ＣＭＰ研磨後の仕上がり膜厚を３１０ｎｍと設定すれば、これの１．２倍の３７２ｎｍがエッチング後の残膜膜厚となる。エッチングにより除去すべき膜厚差は、Ｃ＝１．２Ａ、Ａ−Ｃ＝Ｄとして算出されるＤに等しく、図５に示すように、１６８ｎｍ（補正対象膜厚）となる。
【００７６】
一方、エッチングにより除去される膜体積を膜厚に換算した値が、エッチング後に２０ｎｍとなるようにレジストマスク４００ａの開口率を求める。開口率は、０．８８として得られる。エッチング深さとレジストマスク４００ａの開口率とは線形関係にあり、簡単に求められる。
【００７７】
さらに、得られた開口率にマイクロローディング効果を考慮することにより、より高精度に制御可能であるが、本実施例では上記開口率に対して２０％小さく開口率を設定するという補正を行えば、ほぼマイクロローディング効果を考慮したことと一致する。マイクロローディング効果を考慮したレジストマスク４００ａの開口率を、０．７０と設定することができる。かかる開口率を有するレジストマスク４００ａを形成するためには、例えば、０．３４Ｌ／Ｓライン寸法のストライプパターンのレチクルを使用する場合には、レジストマスク４００ａのライン寸法Ｅは、０．２０ｎｍとなることが分かる。
【００７８】
その後、ライン寸法Ｅと露光量との関係を示す実験に基づくグラフから、例えば、図６に示すように、ライン寸法Ｅ０．２０に対応する露光量を１１４３Ｊ／ｍ2と設定することができる。図３（ａ）に示す場合にも、同様の手法を用いて、図５、６を使用することにより露光量９１７Ｊ／ｍ2と設定することができる。
【００７９】
かかる説明では、ストライプパターンを用いた場合を例に挙げて説明したが、メッシュパターン等のその他のパターンでも同様の手法により必要な露光量の設定が行える。
【００８０】
図７には、本発明の半導体装置の製造方法で採用する研磨対象の残存体積平均化処理を行わない場合についての状況を示した。すなわち、図７（Ａ）、（ａ）は、図３の（Ａ）、（ａ）にそれぞれに対応した状態である。
【００８１】
図７（Ａ）、（ａ）の両図とも、フラッシュメモリーのフィンゲート構造の形成工程における途中段階の断面構造を示したもので、ウエハＷ上に形成された第１ポリシリコン膜１００を、シリコン窒化膜２００をマスクとしてエッチングし、その後酸化膜３００ａからなる研磨対象３００を成膜して、アニーリングにより焼き締めた状態を示している。
【００８２】
（Ａ）に示す場合の酸化膜３００ａは、例えば標準膜厚で、（ａ）に示す場合の酸化膜３００ａの膜厚は、標準膜厚より薄い膜厚である。
【００８３】
かかる状態で、ＣＭＰ研磨を行うと、図７（Ｂ）、（ｂ）に示すように、ＣＭＰ研磨で研磨される排除体積は膜厚の大小に関係なく略同じとすると、ＣＭＰ研磨後に残る酸化膜３００ａの膜厚が異なっている。すなわち、（Ｂ）に示す酸化膜３００ａの方が、（ｂ）の場合よりも厚い状態となっている。
【００８４】
さらに、この状態でエッチングバックで酸化膜３００ａを規定通り除去すると、図７（Ｃ）、（ｃ）に示すように、残存する酸化膜３００ａの膜厚が（ｃ）の方が薄く成りすぎる。その結果、図７（Ｄ）、（ｄ）に示すように、その後、シリコン窒化膜２００をエッチング除去し、第２ポリシリコン膜５００を成膜して浮遊電極５００ａを形成すると、図７（Ｄ）の方はフラットな浮遊電極５００ａが形成されるのに対して、（ｄ）の方は凸型の浮遊電極５００ａとなる。
【００８５】
浮遊電極５００ａの上には、図示はしないが、酸化膜を介して制御電極が設けられるが、図７（Ｄ）に示すフラットな形状とは異なる凸の浮遊電極５００ａを有する（ｄ）の形状では、凸形状の角部分でリークしやすくリテンション不良が発生し易い。また、（ｄ）の場合には、酸化膜３００ａが（Ｄ）の場合に比べて薄くなり書き込み特性が劣る。
【００８６】
しかし、前記説明のように、本発明では、化学的機械的研磨の前に、残存体積の平均化処理を研磨対象の酸化膜３００ａに行っているため、図４（Ｄ）、（ｄ）に示すように、ＣＭＰ研磨後に形成される浮遊電極５００ａの形状は研磨対象３００の膜厚の大小に関わらず一定のフラットな形状となり、書き込み、消去特性の安定化、及びリークに基づくリテンション不良の改善が図れる。
【００８７】
本発明に関わる半導体装置の製造方法についての実際的な適用例をフラッシュメモリーのフィン構造電極の形成工程を例にして説明したが、適用例はかかる構成に限定されるものではなく、その他の半導体装置のフィン構造に有効に適用できることは言うまでもない。
【００８８】
さらに、フィン構造電極の形成工程以外でも有効に使用できることは言うまでもない。今後一層の多層化が図られる半導体装置では、ＣＭＰ研磨による平坦化工程は重要性を増すが、本発明は、かかるＣＭＰ研磨による平坦化工程に普段に適用できるもので、必要に応じた残存体積平均化処理を行えばよい。
【００８９】
（実施の形態２）
本実施の形態２では、上記実施の形態１で説明した半導体装置の製造方法に使用される製造システム、及び半導体製造装置について説明する。
【００９０】
上記実施の形態１の半導体装置の製造方法では、化学的機械的研磨の前に、研磨対象の膜厚分布に応じてエッチングを施し、研磨対象の残存体積の平均化を行うことが重要な点であるが、かかる残存体積の平均化処理は、研磨対象の膜厚分布に応じた開口率を有するレジストマスクを用いてエッチングを施すことにより達成される。
【００９１】
これまでは、半導体装置の製造方法においてかかる残存体積の平均化処理が行われていなかったため、かかる処理を効率よく達成し得る製造システムを、本発明者は新たに考えた。
【００９２】
図８に示す構成の半導体装置の製造システムを用いることにより、研磨対象の膜厚分布に応じた開口率を有するレジストマスクを効率的に作成することができる。すなわち、本発明の半導体装置の製造システムでは、図８に示すように、データ保持手段５０と、露光量設定手段６０と、露光手段７０と、露光手段７０に付随したレジストマスク形成手段８０とが設けられている。
【００９３】
データ保持手段５０は、例えば、ホストコンピュータ５０ａ等に構成され、フォトリソグラフィーによるレジストマスクの作成工程で必要とされる露光条件で用いる各種データを保持する機能を有する。
【００９４】
データ保持手段５０としてのホストコンピュータ５０ａが保持対象とするデータとは、例えば、研磨対象を有するウエハのウエハデータ、残存体積平均化処理で使用するエッチング装置等に関する装置データ、露光量の依存性等に関するフォト寸法データ等を考慮すればよい。
【００９５】
ウエハデータとしては、例えば、成膜後の膜厚分布データがある。ウエハ上に所定の積層膜が成膜された後、エリプソメータ等の膜厚計で測定された膜厚データが、ショット領域等に合わせて設定された複数領域での膜厚分布データとして保持されることとなる。複数領域の各領域には、領域を特定することができる番号等の識別記号が付され、識別記号を指定することで領域が特定され、その領域における膜厚が分かるようにデータ化されていればよい。
【００９６】
また、ウエハデータとしては、上記膜厚分布データから算出できるウエハの平均膜厚も保持されている。すなわち、ウエハ毎の膜厚がデータとして保持されていることとなる。
【００９７】
一方、前記実施の形態１で説明したように、使用装置のクセ等を考慮してＣＭＰ研磨の平坦度の向上を図るため、使用する装置を指定することが必要となる。そこでデータ保持手段では、ウエハ毎に、どのエッチング装置、どのＣＭＰ装置で処理するか予め選定しておき、ウエハ毎の装置選定データも保持する。
【００９８】
装置データとしては、残存体積平均化処理で使用するエッチング装置、残存体積平均化処理後に使用するＣＭＰ装置に関するそれぞれのデータが該当する。
【００９９】
エッチング装置に関するデータとして、例えば、使用するエッチング装置毎のエッチングレートの面内分布を示すデータ、エッチング時に使用する開口度合いに合わせたエッチングマイクロローディング効果のデータが考えられる。勿論、データはこれに限定する必要はなく、エッチング処理に影響を与えるエッチング装置毎の要因をデータ化しておいてもよい。
【０１００】
ＣＭＰ研磨の装置に関するデータとしては、ＣＭＰ研磨の研磨レートの面内分布データを想定すればよい。かかるＣＭＰ研磨の研磨レートの面内分布データは、ＣＭＰ装置毎のデータとして保持されている。勿論、データはこれに限定する必要はなく、例えば、ＣＭＰ研磨に影響を与えるスラリー等の量、質等の要因をデータ化しておいてもよい。
【０１０１】
データ保持手段５０におけるデータの保持は、自身で有するデータ蓄積機能に蓄積されたデータを適宜呼び出し保持するようにしてもよいし、あるいは、別途設けた上記各種のデータを保持するデータベースから随時アクセスして保持するようにしても構わない。
【０１０２】
データベース等で蓄積されるデータは、例えば、装置データは、装置のメンテナンス後の試し運転等の結果から、適宜必要に応じてデータを更新するようにすればよい。さらには、ライン構成に新たに追加された装置のテータを追加する等して適宜更新すればよい。
【０１０３】
かかるデータ保持手段５０に保持された各種データは、データ保持手段５０から、露光量設定手段６０としての例えばインラインコントローラ６０ａに送られる。
【０１０４】
インラインコントローラ６０ａでは、送られたデータから、ウエハ毎に、ウエハに設定された装置選定データに基づき、使用されるエッチング装置、ＣＭＰ装置を特定して、特定した装置で残存体積平均化処理、及びその後のＣＭＰ研磨処理を行った場合に、目標平坦度を達成するためにどの程度の残存体積平均化処理を行うか演算する。
【０１０５】
さらに、インラインコントローラ６０ａでは、かかる演算結果に基づき、かかる残存体積平均化処理のエッチングで使用するレジストマスクの形成に必要な開口率を、その開口率からレジストに照射する露光量を演算し、必要な露光量をウエハ毎、そのウエハの膜厚分布毎に設定して、膜厚分布に対応した精緻な露光量設定が行われる。
【０１０６】
併せて、インラインコントローラ６０ａでは、上記露光量の設定に関して使用するレジストと、レジストの成膜条件の設定も行う。
【０１０７】
このようにして設定された露光量の情報は、図８に示すように、インラインコントローラ６０ａから露光手段７０に、レジストの成膜情報はレジストマスク形成手段８０にそれぞれ送られる。
【０１０８】
図３（Ａ）、（ａ）に示すように、ウエハＷ上に形成された積層膜としての酸化膜３００ａである研磨対象３００の膜厚分布が測定された後は、ウエハ毎にレジストマスク形成手段８０として構成された塗布現像装置８０ａに送られ、酸化膜３００ａ上に所定層厚でレジスト４００がスピン塗布等で塗布される。
【０１０９】
レジスト４００が塗布された状態で、ウエハＷは、露光手段７０を構成する露光装置７０ａに送られ、インラインコントローラ６０ａから送られた露光量情報に基づき所定量の露光を行う。露光後は、再度ウエハＷは、塗布現像装置８０ａに戻されて現像が行われ、図２（ｃ）、図３（Ｂ）、（ｂ）に示すように、膜厚分布に対応した開口率を有するレジストマスク４００ａ（４００）が酸化膜３００ａ上に形成される。
【０１１０】
露光装置７０ａは、例えば図９に示すように構成しておけばよい。露光装置７０ａ（７０）は、例えばＫｒＦエキシマレーザ光（露光波長λ＝２４８ｎｍ）等の露光光源７１を有する。露光光源７１から発する光は、フライアイレンズ７２ａ、アパーチャ７２ｂ、コンデンサレンズ７２ｃ、７２ｄ及びミラー７３を介してマスク７４を照射する。マスク７４上には異物付着によるパターン転写不良等を防止するためのペリクル７４ａが設けられている。
【０１１１】
マスク７４上に描かれたマスクパターンは、投影レンズ７５を介してウエハＷ上に形成されたレジスト上に投影される。なお、マスク７４は、マスク位置制御手段７４ｂで制御されたマスクステージ７４ｃ上に載置され、その中心と投影レンズ７５の光軸とは正確に位置合わせがなされている。
【０１１２】
ウエハＷは、ウエハステージ７６上に真空吸着されている。ウエハステージ７６は、投影レンズ７５の光軸方向、すなわちＺ方向に移動可能なＺステージ７６ａ上に載置され、さらにＸＹステージ７６ｂ上に搭載されている。Ｚステージ７６ａ及びＸＹステージ７６ｂは、主制御系７７からの制御命令に応じてそれぞれの駆動手段７７ａ、７７ｂによって駆動されるので、所望の露光位置に移動可能である。露光位置はＺステージ７６ａに固定されたミラー７８ａの位置として、レーザ測長機７８ｂで正確にモニタされている。
【０１１３】
ウエハＷの表面位置は、通常の露光装置が有する焦点位置検出手段で計測される。計測結果に応じてＺステージ７６ａを駆動させることにより、ウエハＷの表面は常に投影レンズ７５の結像面と一致させることができる。このような状態で、ウエハＷ上に形成されたレジストに対してマスク７４上のパターンを露光する。
【０１１４】
主制御系７７はネットワーク装置７９と電気的に接続されており、露光装置７０ａの状態の遠隔監視等が可能に構成されている。さらに、主制御系７７は、露光量設定手段６０からの情報指示が可能に接続されている。
【０１１５】
このようにして、図８に示す半導体装置の製造システムを用いることにより、膜厚分布に応じたレジストマスクが効率的に形成され、その後の残存体積平均化処理を円滑に進めることができる。
【０１１６】
塗布現像装置８０ａでレジストマスク４００ａが形成されたウエハＷは、インラインコントローラ６０ａの露光量設定に際して考慮されたエッチング装置に送られ、エッチングされて残存体積平均化処理が行われる。残存体積平均化処理後は、さらに、露光量設定に際して考慮されたＣＭＰ装置に送られ、ＣＭＰ研磨が行われる。
【０１１７】
このようにして、図８に示す本発明に関わる半導体装置の製造システムを使用すると、使用するエッチング装置、ＣＭＰ装置を特定した上で、それらの装置毎のクセ等を考慮して残存体積平均化処理、その後のＣＭＰ研磨が行われることとなり、これまでとは異なる高精度のＣＭＰ研磨による平坦化処理を行うことができる。
【０１１８】
上記説明では、データ保持手段５０、露光量設定手段６０、露光手段７０を各々独立に構成するシステムについて説明したが、図１０に示すように、露光装置９０に設けた主制御系７７内に、かかるデータ保持手段５０、露光量設定手段６０を内蔵するようにして構成すれば、ウエハデータ、装置データ、フォトデータを、例えば、データベースにアクセスして取得し、それらのデータに基づく演算から露光量を設定し、ウエハのレジストに所定露光量の露光を行う露光装置９０として構成することもできる。かかる露光装置９０は、個々の手段を独立に設ける構成とは異なり、設置スペースの節約が行える。
【０１１９】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【０１２０】
例えば、上記説明では、レジストマスクの作成に際しては、研磨対象の膜厚分布を考慮にいれた場合について説明したが、さらには、膜厚分布の測定に際して使用した領域内に設けられるチップ毎の情報を加味してレジストマスクの形成を行うこともできる。より精度が高くなる。すなわち、チップ面内でＣＭＰ研磨終了後の膜厚が厚くなりそうな領域を、予めＣＭＰ研磨前に選択的にエッチングできるように、そのエッチングに使用する白抜きマスクに相当する開口率を、露光条件の設定に考慮するようにすればよい。
【０１２１】
また、露光条件としては、前述の他に、例えば、露光量、フォーカス、及びこれらの組合せによるレジスト幅を制御する条件設定も行える。あるいは、二重露光したり、あるいは、１回目の露光と、２回目の露光とで、ずらし量をショット毎に変える方法も考えられる。
【産業上の利用可能性】
【０１２２】
本発明は、ＣＭＰ研磨による平坦化処理を行う半導体装置の製造分野で有効に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２３】
【図１】（ａ）は、本発明の半導体装置の製造方法で採用する工程手順を示すフロー図であり、（ｂ）は膜厚分布対応レジストマスクの形成手順を示すフロー図である。
【図２】（ａ）はウエハ内の膜厚分布の様子を示す説明図であり、（ｂ）〜（ｅ）は、図１（ａ）に示す工程の処理内容を図２（ａ）に示すウエハに適用した様子を断面図として示す説明図である。
【図３】（Ａ）、（ａ）、（Ｂ）、（ｂ）は、残存体積平均化処理の途中工程の状況を示す断面説明図である。
【図４】（Ａ）、（ａ）、（Ｂ）、（ｂ）、（Ｃ）、（ｃ）、（Ｄ）、（ｄ）は、残存体積平均化処理の途中工程の状況を示す断面説明図である。
【図５】膜厚分布に対応したレジストマスク形成のための露光条件の設定に使用する各考慮因子の関係を表形式に示す説明図である。
【図６】露光量とライン寸法との関係を示すグラフ図である。
【図７】（Ａ）、（ａ）、（Ｂ）、（ｂ）、（Ｃ）、（ｃ）、（Ｄ）、（ｄ）は、残存体積平均化処理を行わないＣＭＰ研磨処理の工程手順の状況を示す断面説明図である。
【図８】本発明の一実施の形態の半導体装置の製造システムの構成例を示す説明図である。
【図９】露光装置の構成を模式的に示す説明図である。
【図１０】露光量設定手段を内蔵した露光装置の構成を示す説明図である。
【符号の説明】
【０１２４】
１０      研磨対象
１０ａ    積層膜
１０ｂ    積層膜
２０      レジストマスク
２０ａ    レジストマスク
２０ｂ    レジストマスク
５０      データ保持手段
５０ａ    ホストコンピュータ
６０      露光量設定手段
６０ａ    インラインコントローラ
７０      露光手段
７１      露光光源
７２ａ    フライアイレンズ
７２ｂ    アパーチャ
７２ｃ    コンデンサレンズ
７２ｄ    コンデンサレンズ
７３      ミラー
７４      マスク
７４ａ    ペリクル
７４ｂ    マスク位置制御手段
７４ｃ    マスクステージ
７５    投影レンズ
７６    ウエハステージ
７６ａ  Ｚステージ
７６ｂ  ＸＹステージ
７７    主制御系
７７ａ  駆動手段
７７ｂ  駆動手段
７８ａ  ミラー
７８ｂ  レーザ測長機
７９    ネットワーク装置
８０    レジストマスク形成手段
８０ａ  塗布現像装置
９０    露光装置
１００    第１ポリシリコン膜
２００    シリコン窒化膜
３００    研磨対象
３００ａ  酸化膜（絶縁膜）
４００    レジスト
４００ａ  レジストマスク
５００    第２ポリシリコン膜
５００ａ  浮遊電極
Ｓ１０、Ｓ２０、Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２３、Ｓ３０、Ｓ４０    ステップ
【図１】
2005079240.tif 000003
【図２】
2005079240.tif 000004
【図３】
2005079240.tif 000005
【図４】
2005079240.tif 000006
【図５】
2005079240.tif 000007
【図６】
2005079240.tif 000008
【図７】
2005079240.tif 000009
【図８】
2005079240.tif 000010
【図９】
2005079240.tif 000011
【図１０】
2005079240.tif 000012