(57)【要約】【課題】余分な工程を付加することなく、ウエハの化学的機械研磨等の平坦化処理後の理想平坦化状況からのズレを考慮して、予めウエハへの成膜を行う。【解決手段】ダミーウエハを用いて、ステップＳ１２０で化学的機械研磨を行う。ステップＳ１３０でダミーウエハの面内の各測定点で研磨量を測定し、理想平坦状況からのズレを求めて研磨特性を把握する。ステップＳ１４０で理想平坦状況からのズレに対応して、実際の研磨後に平坦化が図れるように、例えば膜厚の薄くなる箇所を予め厚めに成膜する等の理想形状を想定する。ステップＳ１５０で想定した理想形状に合わせて成膜時の制約因子の最適化を図り、ステップＳ１６０で実際に製品ウエハに成膜し、その後にステップＳ１７０で化学的機械研磨を行う。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被研磨材を除去することで前記被研磨材の平坦化を行う工程を有する半導体装置の製造方法であって、
前記被研磨材の除去後の膜厚分布の理想平坦化状況からのズレを考慮して、前記被研磨材の成膜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】
被研磨材を化学的機械研磨で平坦化する工程を有する半導体装置の製造方法であって、
前記被研磨材の前記化学的機械研磨後の理想平坦化状況に比べて膜厚が薄くなる箇所を、予め成膜工程で厚く形成しておくことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
ウエハ上の被研磨材を化学的機械研磨で平坦化する工程を有する半導体装置の製造方法であって、
前記被研磨材は、同一の成膜工程でウエハ面内の成膜条件を違えて、前記化学的機械研磨の研磨特性に合わせて予め成膜しておくことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
被研磨材を化学的機械研磨で平坦化する工程を有する半導体装置の製造方法であって、
前記被研磨材は、前記化学的機械研磨に際して研磨レートが他より速くなる箇所の膜厚を、予め成膜工程で厚く形成しておくことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
ウエハ上の被研磨材を化学的機械研磨で平坦化する工程を有する半導体装置の製造方法であって、
前記被研磨材は、ウエハ周辺部側の膜厚を、成膜工程において厚く形成することを特徴とする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技術に関し、特に、化学的機械研磨後等に膜厚が薄くなる箇所を成膜段階から予め膜厚を厚く形成して結果として化学的機械研磨後等の平坦化を図るのに適用して有効な技術である。
【背景技術】
【０００２】
以下に説明する技術は、本発明を研究、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】
半導体装置の製造技術では、ウエハ表面の平坦化に際して、化学的機械研磨（ＣＭＰ：Chemical Mechanical Polishing ）による平坦化技術が使用されている。素子分離工程、ダマシンプロセス等の多層配線工程、あるいは層間絶縁膜の平坦化工程等で多用されている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、硬度の高い研磨布を用いて化学的機械研磨により研磨を行うに際し、ウエハの研磨面の外周部を中央部よりも凸形状の状態にして、研磨レートを低下させることなく研磨する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−２７３０５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、これまでの化学的機械研磨技術においては、以下の課題があることを本発明者は見出した。
【０００６】
現在、製品のパターンの微細化、配線の多層化等に伴い発生するウエハ表面の凹凸に関わる焦点深度の問題の解決手法として、化学的機械研磨技術が導入されている。しかし、かかる化学的機械研磨技術では、ロットに対してウエハ毎の研磨時間の設定が行えない。そのため、化学的機械研磨の前工程である成膜状況、例えばＰ−ＴＥＯＳ（plasma-tetra ethyl ortho silicate）膜等のウエハ面内の膜厚のバラツキを、画一的に収束することができない状況である。
【０００７】
かかる面内膜厚のバラツキを収束する方策としては、ウエハ毎の膜厚のバラツキを測定し、測定した膜厚のバラツキが同様の傾向を有するウエハ毎にロット分割を行い、それぞれの膜厚のバラツキに応じた研磨時間を設定して再度の研磨を行う手法が提案されている。しかし、かかる対応方法では、ウエハ毎にロット分割を行う等の手間が増えるため、著しく作業効率が悪化することとなる。
【０００８】
追加研磨の実施、規格の見直し、先行枚数の変更等、運用面の対策で、上記作業効率の低下をくい止めようとはするものの、根本的解決には至っていないのが現状である。
【０００９】
膜厚のウエハ面内でのバラツキに関しては、パッドとウエハとが共に回転しているため、ウエハ中心部とウエハ外周部とでは角速度が異なっていることに起因していると思われる。また、研磨剤として使用するスラリーもパッド上に流すため、ウエハ周辺部に多く流れ込むこととなる。その結果、ウエハ周辺部側の研磨レートが速くなり、マクロ的にはウエハ面内の膜厚分布を測定すると、周辺膜厚が薄くなる傾向がある。理想的な平坦化の状況から、ズレが生ずることとなる。
【００１０】
かかるウエハの周辺膜厚が薄くなる点は、前記焦点深度の面からは、是非とも改善すべき重要な問題である。かかる改善には、研磨前の段階で、当初より周辺膜厚等の膜厚が薄くなる箇所は、その分、膜厚を厚く、すなわち当初より厚めに形成しておけばよい筈と本発明者は考えた。
【００１１】
前記特許文献１には、硬度の高い研磨布を用いた場合に、膜厚が薄い箇所では研磨レートが低下することに関して、研磨レートを維持した状態で研磨できるように、ウエハ外周部を凸形状にすることが提案されている。
【００１２】
かかる提案では、例えば、ウエハの外周部側にマスクを残したり、あるいはエッチングによりマスク材をウエハ外周部側にわざわざ形成したり、あるいはマスク材をテープに置き換えたりする等して、被研磨材とは異なる材料でウエハ周辺部側を高くする技術である。すなわち、かかる技術は、ウエハ外周部側の被研磨材に対して他の部材を上乗せしたり、あるいはウエハ外周部側を他の部材で凸状に形成した後に被研磨材を成膜する技術である。
【００１３】
また、どの程度の研磨レートに対してどの程度周辺部側を高くすればよいかについては、定量的な数値が不明で、実施に際しては、再度その辺りの検討が必要となる。さらに、周辺部の高さのみが問題とされ、ウエハ面内の例えば中央部側等の周辺部側以外への適用については一切記載がない。
【００１４】
かかる特許文献１に開示の発明は確かに優れた発明ではあるが、ウエハの外周部側を凸状に形成するためには、その前提として、被研磨材とは異なる材料を用いて凸状に形成する必要がある。そのため、工程的には、その分余分な工程が必要となり、工程の効率化という面では俄に採用し難い技術である。
【００１５】
本発明の目的は、余分な工程を付加することなく、ウエハの化学的機械研磨等の平坦化処理後の理想平坦化状況からのズレを考慮して、予めウエハへの被研磨材の成膜を行うことにある。
【００１６】
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】
【００１７】
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。
【００１８】
すなわち、被研磨材の成膜に際して、当初より、その後の化学的機械研磨等の平坦化の傾向を想定して、理想平坦化状況からのズレに合わせて膜厚を当初より厚くする等しておく。
【発明の効果】
【００１９】
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。
【００２０】
本発明では、被研磨材の成膜状態が、例えば化学的機械研磨で薄くなりがちな周辺部等の膜厚が当初より厚く形成されているので、化学的機械研磨後の平坦化が改善される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
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は省略する場合がある。
【００２２】
本発明は、成膜工程で、次工程以降での化学的機械研磨における研磨傾向を考慮して、膜厚をその研磨傾向に合わせて敢えて不均一に形成しておくことで、研磨後の膜厚の平坦化を図るものである。すなわち、研磨後のウエハ面内における膜厚の理想平坦化状況からのズレを考慮して、予め理想平坦化状況からのズレが研磨により解消できるように、ズレに応じて膜厚を不均一に形成しておくものである。
【００２３】
かかる成膜工程における膜厚の不均一化に際しては、成膜条件をウエハ面内で適宜変更することで行うが、変更に際しての成膜の制御因子の探索、制御因子の最適化には、例えばタグチメソッドの手法を採用してより効率的に行う。
【００２４】
尚、成膜における制御因子の絞り込み、最適化に際しては、必ずしもタグチメソッドを用いなくてもよく、成膜時の制御因子となりそうな条件を、例えば総当りすることで、制御因子の絞り込み、最適化を行ってもよいことは言うまでもない。
【００２５】
以下の説明では、化学的機械研磨を行う場合を例に挙げて説明するが、しかし、本発明の適用は化学的機械研磨の場合に限らず、成膜後の被研磨材をエッチング等で除去して平坦化する場合等にも幅広く適用できる技術である。
【００２６】
化学的機械研磨では、ウエハ面内に成膜した被研磨材の研磨は、マクロ的観点から見た場合には、ウエハ周辺側がウエハ中心部側に比べてより研磨されやすいことが、本発明者により明らかにされた。すなわち、化学的機械研磨の結果は、ウエハ周辺側が、図１（ａ）に示すように、理想平坦化状況に対して、ウエハ中心部側より薄くなる傾向があることが分かった。研磨前の被研磨材の成膜精度を上げて、膜厚の均一性を精度よく制御しても、かかる研磨傾向が確認できるのである。
【００２７】
かかる研磨傾向は、ウエハ周辺側の研磨レートが、ウエハ中心部側よりも大きくなることに起因している。さらに、化学的機械研磨で使用する研磨剤のスラリーも、ウエハ周辺側に流れることで、その傾向は一層強くなることが分かった。その結果、ウエハ周辺側では削り過ぎが発生し、全体的に見た場合に、図１（ａ）に示すように、ウエハＷの周辺側がウエハ中心部側より低くなり、研磨後の平坦性が悪くなるのである。
【００２８】
かかるウエハ周辺側がウエハ中心部側より低くなる傾向は、例えば、ウエハ面内の露光に際しての焦点深度に大きな影響を及ぼす。図１（ａ）に示す如く、周辺部と中央部との凹凸差がある程度以上の場合には、焦点深度の許容値が小さくなり、パターンの解像度が低下する。その結果、かかる露光処理の信頼度の低下、さらには露光処理後の歩留りの低下等を来すこととなる。
【００２９】
そこで、本発明者は、かかる研磨傾向に合わせて、当初より、成膜による被研磨材の膜厚を不均一に形成しておくことで、研磨後の平坦性が改善されるのではないかと考えた。
すなわち、理想平坦化状況に対しての現実の研磨後のズレを考慮して、予め成膜段階から対処しておけばよいと考えた。
【００３０】
例えば、成膜後の化学的機械研磨で、図１（ａ）に示す研磨傾向、すなわち研磨特性を示す場合には、当初より、図１（ｂ）に示すように、成膜工程では、周辺部側の膜厚を局所的に高く形成しておく。このように形成しておけば、この中心部側より高く形成された周辺部側の膜厚と、化学的機械研磨時の周辺部側の研磨レートが大きくなる傾向とが、互いに相殺されて、結果として、図１（ｃ）に示すように、研磨後の平坦性が向上する筈と考えたのである。
【００３１】
すなわち、成膜工程で、成膜条件を部分的に変化させることで、研磨後に薄くなる箇所の膜厚を当初から厚めに形成することを思いついたのである。
【００３２】
これまでは、成膜段階で、膜厚の均一性を求める場合はあったが、膜厚を敢えて不均一に形成しようとする発想はなかった。前掲の特許文献１に記載の方法でも、成膜段階で形成される膜厚に関しては、あくまで均一的に形成される手法である。
【００３３】
本発明では、かかる成膜状態を均一にするのに対して、敢えて、不均一に形成するものである。さらに、その不均一形成に際しては、成膜後の例えば化学的機械研磨による研磨特性を予め考慮して、その不均一性が研磨特性と相殺されて平坦化されるように形成するのである。かかる不均一な成膜は、成膜時の膜厚の制御因子を、これまでとは異なり、敢えて、部分的に異なるものとする必要がある。
【００３４】
そこで、本発明では、成膜における制御因子の絞り込み、最適化に際しては、タグチメソッドを用い、その効率化を図った。しかし、かかるタグチメソッドを用いなくても、例えば成膜時の制御因子となりそうな条件を総当りすること等で、制御因子の絞り込み、最適化を行うことはできる。
【００３５】
以下の説明では、例えばハードディスクドライブの駆動用として使用する半導体装置を例にとり、そのスルーホールコンタクト形成工程における化学的機械研磨に際して、予めＴＥＯＳ（tetra ethyl ortho silicate）膜を成膜する場合について説明する。
【００３６】
半導体装置１０は、図２に示すように、例えばハードディスクドライブの駆動用に構成されている。その構成は、半導体チップ１１がアイランド１２に搭載され、搭載された半導体チップ１１とリード１３とが金線等のワイヤ１４でワイヤボンディングされている。かかる構成の半導体チップ１１とワイヤ１４とは、その全体が樹脂１５により封止されている。
【００３７】
かかる構成の半導体装置１０では、多層配線構造を形成するため、配線間の層間絶縁膜にスルーホールコンタクトを形成している。かかるスルーホールコンタクトの形成に際しては、例えばＴＥＯＳ膜等の層間絶縁膜を化学的機械研磨により平坦化することが必要となる。層間絶縁膜であるＴＥＯＳ膜の化学的機械研磨による平坦化工程を、図３にフロー図として示した。
【００３８】
図３に示すように、先ず、ステップＳ１１０で、製品ウエハの成膜に先立ち、ダミーウエハに成膜を行う。すなわち、ダミーウエハに、層間絶縁膜であるＴＥＯＳ膜を成膜する。ダミーウエハの成膜に際しては、使用する成膜装置は製品ウエハの成膜に使用するものと同一のものを用いる。成膜装置としては、例えばプラズマＣＶＤ（chemical vapor deposition）装置を使用して行う。
【００３９】
かかる成膜装置２０としてのプラズマＣＶＤ装置２０ａは、図４に示すように構成されている。すなわち、例えば、２個のロードロック室２１（２１ａ、２１ｂ）を有し、ウエハをロット単位で収納したフープ（ＦＯＵＰ：Front Open Unified Pod）Ｆ等のウエハ収納ケースを、それぞれのロードロック室２１にセットすることができるように構成されている。
【００４０】
セットされたウエハは、毎葉式に、一枚ずつ中央に設けられた搬送ロボット２２により、ロードロック室２１から取り出され、チャンバ２３（２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ）に搬送して、そこで成膜処理がなされる。チャンバ２３は４個設けられ、各チャンバ２３では、それぞれ成膜が並行して行われるようになっている。各チャンバ２３で成膜処理されたウエハは、順次クーリングチャンバ２４に送られ、その後ウエハ収納ケースに戻される。
【００４１】
チャンバ２３内には、図５に示すように、平行平板型の電極構造が設けられ、上部電極３１と下部電極３２とが構成されている。上部電極３１は、高周波電源３３に接続されている。かかる上部電極３１は、成膜ガスを送り出すシャワーヘッドに構成され、所定の混合比率で成膜ガスが下方に向けて排出されるように構成されている。
【００４２】
また、下部電極３２は、図５に示すように、カバープレート３２ａとヒーター３４とを有し、ウエハＷはカバープレート３２ａ上に乗せられようになっている。カバープレート３２ａに乗せられたウエハＷは、その裏面側に設けたヒーター３４により所定温度に加熱させられるようになっている。上部電極３１と下部電極３２との間には高周波が印加され、シャワーヘッドに構成された上部電極３１側からウエハＷ上面に向けて供給された混合ガス中にプラズマが形成される。
【００４３】
供給される混合ガスとしては、例えばＴＥＯＳ、Ｏ２、Ｈｅである。また、チャンバ２３内には、ドライポンプ３５に接続された排気口が設けられ、例えばチャンバ２３内を所定圧力に減圧にできるように構成されている。
【００４４】
かかる構成のチャンバ２３を有する成膜装置２０を用いて、ステップＳ１１０でダミーウエハにＴＥＯＳ膜を成膜し、その後ステップＳ１２０で成膜後のダミーウエハを化学的機械研磨する。使用する化学的機械研磨装置は、製品ウエハを化学的機械研磨すると同一の装置を使用する。また、研磨時間は、ダミーウエハの研磨状況に応じて、製品ウエハを研磨する時間と同一、あるいはその前後に適宜設定すればよい。
【００４５】
化学的機械研磨装置４０は、例えば、図６に示すように構成されている。すなわち、モータ４１により回転させられる定盤４２に研磨パッド４３が設けられている。研磨パッド４３の表面に対して、モータ４４により回転するウエハキャリア４５にキャリアパッド４６を介して設けられたウエハＷの研磨面が対面配置されている。
【００４６】
併せて、研磨パッド４３の上方には、ノズル４７が設けられ、所要のスラリー４８が研磨パッド４３の表面に供給されるようになっている。このようにして研磨パッド４３の表面に供給されたスラリー４８を用いて、研磨パッド４３に対面配置されたウエハＷの研磨面を互いに回転させながらウエハＷの研磨を行う。
【００４７】
ステップＳ１３０で、ステップＳ１２０で化学的機械研磨を行った状況に対応してその研磨特性を把握する。研磨特性の把握には、例えば、図７に示すように、研磨対象のウエハＷ上に、同心円状に、測定点を１〜９まで仮想的に設定する。設定した９点で、実際の研磨量を測定する。測定した研磨量は、面内での測定位置の環境に応じて、同心円状に例えば４グループに分ける。
【００４８】
すなわち、ウエハ面内の中央であるセンター位置に対応して、測定点１からなる中心部グループを設ける。ウエハ面内のセンター位置から周辺側に向けて、中間にあたる同心円上のミドル位置に対応して、測定点２、４、６、８からなる中間部グループを設定する。ウエハ面内の周辺側である同心円上のアウター位置に対応して、測定点３、５、７からなる周辺部グループを設定する。最後に、ウエハのオリフラに対応した測定点９からなるＯＦ部グループを設定する。
【００４９】
このように中心部、中間部、周辺部、ＯＦ部のグループ分けした測定点を設定し、測定した研磨量の平均値を求める。研磨量から、ダミーウエハを研磨した際の化学的機械研磨装置４０の研磨傾向、すなわち研磨特性を把握する。例えば、ステップＳ１２０における化学的機械研磨装置４０では、図８（ａ）に示すように、層間絶縁膜１６のＴＥＯＳ膜１６ａに対して中央部が、周辺部側より凸になる研磨特性があることが確認されたとする。
【００５０】
次のステップＳ１４０で、かかる研磨特性を前提とした状態で、成膜時の理想形状を想定する。すなわち、ステップＳ１１０における成膜状況に対応したステップＳ１３０での研磨特性に応じて、研磨後の平坦化が実現できるように成膜後の理想形状を想定する。４グループ毎に、図９に示すように、９点の測定点での平均値からの偏差をそれぞれ求め、そのウエハ面内の分布を理想形状とする。ウエハ面内の偏差に基づく分布は、すなわち理想形状は、図８（ｂ）、図１０に示すようになる。
【００５１】
図８（ｂ）、図１０に示すように、ウエハ周辺側の膜厚が当初より高く成膜されていれば、化学的機械研磨装置４０で研磨した際には、周辺側の膜厚の高さと、化学的機械研磨時の周辺側での研磨レートの大きさとが相殺して、全体として平坦に研磨されることとなる。
【００５２】
ここで周辺側の膜厚の高さがどの程度が好ましいかは、研磨特性毎に、定量的に表して、実際の成膜時の目安とすればよい。ウエハ中間部の膜厚に対する周辺部膜厚の割合を、Ｖ率として定義し、このＶ率を目安にして成膜時の周辺部の膜厚の高さの良否を評価することができる。かかるＶ率は、図１１に示すように、ウエハ周辺部の膜厚のウエハ中間部の膜厚に対する増加分を、ウエハ中間部の膜厚で除した値として算出することができる。
【００５３】
このようにして、製品ウエハの実際の成膜、研磨を行う装置を特定して、ダミーウエハで成膜し、その後に化学的機械研磨を行うことで、研磨特性を把握し、その研磨特性から成膜時の理想形状を想定する。厳密には、化学的機械研磨装置毎に機差に基づく研磨特性がある筈であり、化学的機械研磨装置毎に理想形状が想定されることとなる。また、より厳密には、さらに同一の化学的機械研磨装置に複数の研磨テーブルが併置される場合には、そのテーブル毎に理想形状が存在する筈でもある。
【００５４】
しかし、実際の周辺側を高くする成膜精度、平坦化に要する研磨精度を考慮すれば、製品ウエハの種類に基づく膜種ごとにＶ率を定義し、それによって評価することで済ませることができるものと思われる。テーブル毎にＶ率を定義することで評価する必要は少ないものと思われる。
【００５５】
ステップＳ１５０で、このようにして成膜時の理想形状が把握できた段階で、理想形状の成膜に際しての制御因子を選定し、その最適化を図る。制御因子の選定には、必要最小限度の実験回数で、成膜状態に与える影響を確認することができるタグチメソッドを手法として用いた。さらに、かかるタグチメソッドを用いて、その最適化を図った。
【００５６】
選定した制御因子を基に、７因子×３水準の実験が可能なタグチメソッドのＬ１８直交表を用いた。７因子の制御因子には、例えば、プラズマＣＶＤの使用に際してのチャンバ内圧力、高周波出力、ヒーター温度、電極間距離（図５参照）、ＴＥＯＳガスの流量、酸素の流量、ヘリウムの流量とすればよい。
【００５７】
かかる制御因子の最適化には、各測定点の膜厚の望ましい高さを、前記理想形状から求めて設定する。例えば本実施例では層間絶縁膜１６である酸化膜に対して、中心部を１６００ｎｍ、中間部を１６２４ｎｍ、周辺部を１６８６ｎｍ、ＯＦ（オリフラ）部を１６７１ｎｍとして、それぞれタグチメソッドの望目特性を設定して行った。制御因子の複数の数値に対して、Ｓ／Ｎが最大となる値を最適値として採用すればよい。
【００５８】
例えば、制御因子は、膜厚を均一に形成する場合に比して、例えば、チャンバ内圧力を約５０％減にする。併せて、高周波出力は約２０％増に、ヒーター温度は約５％増に、電極間距離は約２８％減に、ＴＥＯＳガスの流量は約１０％減に、酸素の流量は約８％減に、ヘリウムの流量は約１９％増に、それぞれ膜厚の均一形成条件に対して設定した。
【００５９】
ステップＳ１６０で、ステップＳ１５０で求めた制御因子の最適値で、実際にダミーウエハを成膜したと同じプラズマＣＶＤ装置２０ａを使用して、製品ウエハの実際の成膜を行う。その後、ステップＳ１７０で、ステップＳ１６０で成膜したＴＥＯＳ膜を、ステップＳ１３０で研磨特性を把握した化学的機械研磨装置４０を用いて研磨する。このようにして、層間絶縁膜であるＴＥＯＳ膜の化学的機械研磨による平坦化が図られることとなる。
【００６０】
尚、制御因子として、上記の如く７因子を選定したが、これより少ない制御因子を設定しても構わない。タグチメソッドで採用するＬ１８の直交表の一部を、ブランクとして扱えばよい。あるいは、７因子よりも多くの制御因子を選定しても構わない。
【００６１】
これまでは、層間絶縁膜等の被研磨膜の成膜時の膜厚、化学的機械研磨による研磨レートが共に、ウエハ面内で均一であることが至上命令とされてきた。そのため、成膜時の膜厚の均一性の管理、化学的機械研磨時の研磨レートの均一性の管理等に、高精度の管理が要求されてきた。ややもすれば、限界ギリギリの管理規格を設定せざるを得ない場合も見られ、装置管理上もかなりの問題が生じる場合もあった。
【００６２】
しかし、本発明では、以上に説明の如く、成膜時の膜厚管理の均一性、研磨時の研磨レート管理の均一性には一切着目する必要がない。現状の研磨特性をそのまま受け入れ、その研磨特性を前提に想定した不均一な膜厚分布の理想形状を、理想の成膜状況として形成することで、研磨後の平坦化を実現するものである。
【００６３】
上記説明では、図８（ａ）に示すように、周辺側が中央部側に比して薄くなる傾向の研磨特性の場合を例に挙げて説明したが、本発明の適用はその他の傾向の研磨特性に対しても有効に処置することができる。例えば、図１２に示すように、ウエハ面内で、中央部側、周辺部側共に薄くなる傾向がある研磨特性（図中、破線表示）の場合等でも、上記と同様に、理想形状（図中、実線表示）を形成することができる。
【００６４】
尚、装置間機差の影響を極力抑えるために、同一装置を使用することは勿論、同一装置内にある複数あるチャンバも、例えば２つずつのグループに分け、半分ずつ成膜する等の処理を採用すればより好ましい。
【００６５】
また、本発明は、前記の如く、例えばＰ−ＴＥＯＳ膜の膜厚を成膜段階で不均一に形成しておくものであるが、かかる不均一に形成する際には、その後の化学的機械研磨による研磨特性を考慮して行った。かかる研磨特性は、Ｐ−ＴＥＯＳ膜以前の工程での、例えばＳＯＧ（spin on glass）による塗布酸化膜の形成に際しての凹凸も含めた複合的要因である場合も考えられる。本発明では、かかる凹凸の発生状況をも考慮した上でのトータルの平坦化を図ることができるものである。しかし、例えば、特許文献１に開示されるように研磨レートを一定に維持するための構成では、かかる点の対処は行い難く、さらにはかかる点の対処についても一切の記載がない。
【００６６】
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。
【００６７】
前記実施の形態では、成膜後に化学的機械研磨で研磨する場合を例に挙げて説明したが、本発明はその他の場合にも適用できる。例えば、成膜後にドライエッチングする場合等に、そのエッチングに使用するエッチング装置で、化学的機械研磨装置のように固有のエッチング特性を有する場合に、例えばエッチングにより形成される複数の溝の底が同一レベルに揃うように平坦化する等に適用することができる。
【００６８】
また、本発明では、化学的機械研磨で研磨レートが大きくなる箇所に、膜厚を上乗せして当初から厚く成膜する場合について説明したが、その逆に研磨特性の把握で膜が削れにくい箇所をより薄く当初より成膜することで、全体を周辺部等が高い形状に成膜するように構成しても構わない。
【００６９】
前記実施の形態では周辺部を高くする場合について説明したが、研磨特性によっては、周辺部以外でも、例えば中間部、あるいは中心部を高く形成する等しても一向に構わない。
【００７０】
前記実施の形態では、ハードディスクドライブの駆動用の半導体装置の例を挙げて説明したが、本発明の適用は、その他の半導体装置の化学的機械研磨における平坦化に広く適用できるものである。さらには、液晶等をも含めて広く化学的機械研磨を使用する場合のある電子部品の製造に際しても適用できるものである。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明の半導体装置の製造方法は、成膜後の化学的機械研磨等の平坦化を図る場合に有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】（ａ）は化学的機械研磨後の膜厚の研磨状況を模式的に示す断面図であり、（ｂ）は本発明を適用した場合の成膜状況を模式的に示す断面図であり、（ｃ）は（ｂ）に示す成膜状態を化学的機械研磨した場合を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態の半導体装置の一例の構成を模式的に示す断面図である。
【図３】本発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法の一例を示すフロー図である。
【図４】本発明の一実施の形態の半導体装置の製造に際して使用する成膜装置の概要構成を模式的に示す平面図である。
【図５】本発明の一実施の形態の半導体装置の製造に際して使用する成膜装置のチャンバ内構成を模式的に示す断面図である。
【図６】本発明の一実施の形態の半導体装置の製造に際して使用する化学的機械研磨装置の構成を模式的に示す正面図である。
【図７】ウエハ面内に膜厚の測定点を設定する様子を模式的に示す平面図である。
【図８】（ａ）は化学的機械研磨装置の研磨特性を図示した様子を示す断面図であり、（ｂ）はそれに基づき想定された成膜状態の理想形状を模式的に示す断面図である。
【図９】測定点毎に把握された研磨量と、測定点毎の平均値からの偏差を示す表である。
【図１０】研磨特性と理想形状とを曲線で模式的に対比した状況を示す説明図である。
【図１１】本発明の一実施の形態で使用するＶ率の定義を模式的に示す断面説明図である。
【図１２】本発明の適用可能な研磨特性と、それに対応した理想形状を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００７３】
１０      半導体装置
１１      半導体チップ
１２      アイランド
１３      リード
１４      ワイヤ
１５      樹脂
１６      層間絶縁膜
１６ａ    ＴＥＯＳ膜
２０      成膜装置
２０ａ    プラズマＣＶＤ装置
２１      ロードロック室
２１ａ    ロードロック室
２１ｂ    ロードロック室
２２      搬送ロボット
２３      チャンバ
２３ａ    チャンバ
２３ｂ    チャンバ
２３ｃ    チャンバ
２３ｄ    チャンバ
２４      クーリングチャンバ
３１      上部電極
３２      下部電極
３２ａ    カバープレート
３３      高周波電源
３４      ヒーター
３５      ドライポンプ
４０      化学的機械研磨装置
４１      モータ
４２      定盤
４３      研磨パッド
４４      モータ
４５      ウエハキャリア
４６      キャリアパッド
４７      ノズル
４８      スラリー
Ｆ        フープ
Ｗ        ウエハ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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