(57)【要約】【課題】  半導体装置の特性のばらつきを抑制する。【解決手段】上記課題を解決するために、基板上に形成されたシリコン含有膜の膜厚分布データを受信する受信部と、基板が載置される基板載置部と、シリコン含有膜上に、前記膜厚分布データの膜厚分布と異なる膜厚分布でハードマスク膜を形成し、基板面内におけるハードマスク膜の高さの分布が所定の範囲内となるようガスを供給するガス供給部とを有する構成が提供される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成されたシリコン含有膜の膜厚分布データを受信する受信部と、前記基板が載置される基板載置部と、前記シリコン含有膜上に、前記膜厚分布データの膜厚分布と異なる膜厚分布でハードマスク膜を形成し、基板面内における前記ハードマスク膜の高さの分布が所定の範囲内とな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。
【請求項２】
前記ガス供給部は、
前記受信した膜厚分布データの前記シリコン含有膜の膜厚分布が、前記基板の中央面よりもその外周面の膜厚が大きいことを示す場合には、
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が前記中央面よりも少なくなるように前記ガスを供給する請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記基板載置部は、
前記受信した膜厚分布データの前記シリコン含有膜の膜厚分布が、前記基板の中央面よりもその外周面の膜厚が大きいことを示す場合には、
前記基板の中央面の温度が前記外周面の温度よりも高くなるように前記基板の温度分布を調整する請求項２に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記ガス供給部は、
前記受信した膜厚分布データの前記シリコン含有膜の膜厚分布が、前記基板の中央面よりもその外周面の膜厚が大きいことを示す場合には、
前記外周面に供給する処理ガスの量が前記中央面よりも少なくなるよう前記ガスを供給する請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記基板載置部は、
前記受信した膜厚分布データの前記シリコン含有膜の膜厚分布が、前記基板の中央面よりもその外周面の膜厚が大きいことを示す場合には、
前記基板の中央面の温度が前記外周面の温度よりも高くなるように前記基板の温度分布を調整する請求項４に記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記ガス供給部は、
前記受信した膜厚分布データの前記シリコン含有膜の膜厚分布が、前記基板の中央面よりもその外周面の膜厚が大きいことを示す場合には、
前記外周面に供給する処理ガスの主成分の濃度が前記中央面よりも小さくなるよう前記ガスを供給する請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項７】
前記ガス供給部は、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が、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なるよう前記ガスを供給する請求項６に記載の基板処理装置。
【請求項８】
前記基板載置部は、
前記受信した膜厚分布データの前記シリコン含有膜の膜厚分布が、前記基板の中央面よりもその外周面の膜厚が大きいことを示す場合には、
前記基板の中央面の温度が前記外周面の温度よりも高くなるよう前記基板の温度分布を調整する請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項９】
前記ガス供給部は、
前記受信した膜厚分布データの前記シリコン含有膜の膜厚分布が、前記基板の中央面よりもその外周面の膜厚が小さいことを示す場合には、
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が前記中央面よりも大きくなるように前記ガスを供給する請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項１０】
前記基板載置部は、
前記受信した膜厚分布データの前記シリコン含有膜の膜厚分布が、前記基板の中央面よりもその外周面の膜厚が小さいことを示す場合には、
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よう前記基板の温度分布を調整する請求項９に記載の基板処理装置。
【請求項１１】
前記ガス供給部は、
前記受信した膜厚分布データの前記シリコン含有膜の膜厚分布が、前記基板の中央面よりもその外周面の膜厚が小さいことを示す場合には、
前記外周面に供給する処理ガスの量が前記中央面よりも多くなるよう前記ガスを供給する請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項１２】
前記基板載置部は、
前記受信した膜厚分布データの前記シリコン含有膜の膜厚分布が、前記基板の中央面よりもその外周面の膜厚が小さいことを示す場合には、
前記基板の外周面の温度が前記中央面の温度よりも高くなるよう前記基板の温度分布を調整する請求項１１に記載の基板処理装置。
【請求項１３】
前記ガス供給部は、
前記受信した膜厚分布データの前記シリコン含有膜の膜厚分布が、前記基板の中央面よりもその外周面の膜厚が小さいことを示す場合には、
前記外周面に供給する処理ガスの主成分の濃度が前記中央面よりも大きくなるように前記ガスを供給する請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項１４】
前記ガス供給部は、
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が、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なるよう前記ガスを供給する請求項１３に記載の基板処理装置。
【請求項１５】
前記基板載置部は、
前記受信した膜厚データの前記シリコン含有膜の膜厚分布が、前記基板の中央面よりもその外周面の膜厚が小さいことを示す場合には、
前記基板の外周面の温度が前記中央面の温度よりも高くなるよう前記基板の温度分布を調整する請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項１６】
基板上に形成されたシリコン含有膜を形成する第一の装置と、前記シリコン含有膜を研磨する第二の装置と、研磨後の前記シリコン含有膜の膜厚分布を測定する第三の装置と、研磨後の前記シリコン含有膜上に、前記膜厚分布とは異なる膜厚分布で、ハードマスク膜を形成し、基板面内における前記ハードマスク膜の高さの分布が所定の範囲内となるよう処理する第四の装置とを有する基板処理システム。
【請求項１７】
基板上にシリコン含有膜を形成するシリコン含有膜形成工程と、前記基板を研磨する研磨工程と、前記シリコン含有膜の基板面内における膜厚分布を測定する測定工程と、研磨後の前記シリコン含有膜上に、前記膜厚分布とは異なる膜厚分布で、ハードマスク膜を形成するハードマスク膜形成工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
【請求項１８】
研磨された状態のシリコン含有膜を有する基板の膜厚分布データを受信する工程と、前記基板を基板載置部に載置する工程と、前記膜厚分布データを基に、前記シリコン含有膜上に、前記膜厚分布データの膜厚分布とは異なる膜厚分布で、ハードマスク膜を形成するハードマスク膜形成工程と
を有する半導体装置の製造方法。
【請求項１９】
研磨された状態のシリコン含有膜を有する基板の膜厚分布データを受信する手順と、前記基板を、基板載置部に載置する手順と、前記膜厚分布データを基に、前記シリコン含有膜上に、前記膜厚分布データの膜厚分布とは異なる膜厚分布で、ハードマスク膜を形成するよう処理する手順と
をコンピュータに実行させるプログラム。
【請求項２０】
研磨された状態のシリコン含有膜を有する基板の膜厚分布データを受信する手順と、前記基板を、基板載置部に載置する手順と、前記膜厚分布データを基に、前記シリコン含有膜上に、前記膜厚分布データの膜厚分布とは異なる膜厚分布で、ハードマスク膜を形成するよう処理する手順と
をコンピュータに実行させるプログラムを格納する記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板処理装置、基板処理システム、半導体装置の製造方法、プログラム及び記録媒体に関する。
【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、ハードマスク膜やレジスト膜の形成工程、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。
【０００３】
パターンを形成する方法として、例えば特許文献１のような形成方法が存在する。
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３-２６３９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、加工上の問題から、形成される回路等の幅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。
【０００６】
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】
【０００７】
上記課題を解決するために、基板上に形成されたシリコン含有膜の膜厚分布データを受信する受信部と、基板が載置される基板載置部と、シリコン含有膜上に、前記膜厚分布データの膜厚分布と異なる膜厚分布でハードマスク膜を形成し、基板面内におけるハードマスク膜の高さの分布が所定の範囲内となるようガスを供給するガス供給部とを有する構成が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る技術によれば、半導体装置の特性のばらつきを抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【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ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜の膜厚分布を説明する説明図である。
【図７】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８】一実施形態に係るｐｏｌｙ−Ｓｉ膜の膜厚分布を説明する説明図である。
【図９】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１０】一実施形態に係るｐｏｌｙ−Ｓｉ膜の膜厚分布を説明する説明図である。
【図１１】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１２】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１３】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】一実施形態に係るコントローラの概略構成図である。
【図１６】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】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１９】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２０】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２１】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】
【００１０】
以下に本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１１】
初めに、図1から図３を用いて、半導体素子の一つであるＦｉｎＦＥＴ（Ｆｉｎ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を例として、半導体装置の製造工程の一工程を説明する。
【００１２】
（ＦｉｎＦＥＴ製造の概要）
ＦｉｎＦＥＴは、例えば３００ｍｍウエハと呼ばれるウエハ基板（以下、単に「ウエハ」という。）に形成された凸構造（Ｆｉｎ構造）を有するものであり、図１に示すように、少なくとも、ゲート絶縁膜形成工程（Ｓ１０１）と、第一のシリコン含有層形成工程（Ｓ１０２）と、研磨工程（Ｓ１０３）と、膜厚測定工程（Ｓ１０４）と、第二のシリコン含有層形成工程（Ｓ１０５）と、必要に応じて行う膜厚測定工程（Ｓ１０６）と、パターニング工程（Ｓ１０７）と、を順に経て製造される。以下、これらの各工程（Ｓ１０１〜Ｓ１０７）について説明する。
【００１３】
（ゲート絶縁膜形成工程Ｓ１０１）
ゲート絶縁膜形成工程Ｓ１０１では、例えば、図２に示す構造体を有するウエハ２００がゲート絶縁膜形成装置に搬入される。図２（Ａ）はウエハ２００に形成された構造体の一部を示す斜視図であり、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のα-α’における断面図を示す。ウエハ２００はシリコン等で構成されており、その一部にチャネルとしての凸構造２００１が形成されている。凸構造２００１は所定間隔で複数設けられる。凸構造２００１は、ウエハ２００の一部をエッチングすることで形成される。
【００１４】
説明の便宜上、ウエハ２００上において凸構造２００１の無い部分を凹構造２００２と呼ぶ。即ち、ウエハ２００は凸構造２００１と凹構造２００２とを少なくとも有している。なお、本実施形態においては、説明の便宜上、凸構造２００１の上面を凸構造表面２００１ａと呼び、凹構造２００１の上面を凹構造表面２００２ａと呼ぶ。
【００１５】
隣り合う凸構造２００１の間である凹構造表面２００２ａ上には、凸構造２００１を電気的に絶縁するための素子分離膜２００３が形成されている。素子分離膜２００３は、例えばシリコン酸化膜で構成されている。
【００１６】
ゲート絶縁膜形成装置は薄膜を形成可能な既知の枚葉装置であるため説明を省略する。ゲート絶縁膜形成装置では、図３（Ａ）に示すように、例えばシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）等の誘電体で構成されたゲート絶縁膜２００４を形成する。形成する際は、ゲート絶縁膜形成装置にシリコン含有ガス（例えばＨＣＤＳ（ヘキサクロロジシラン）ガス）と酸素含有ガス（例えばＯ３ガス）をゲート絶縁膜形成装置に供給し、それらを反応させることで形成する。ゲート絶縁膜２００４は、凸構造表面２００１ａ上と、凹構造表面２００２ａの上方にそれぞれ形成される。ゲート絶縁膜形成後、ウエハ２００をゲート絶縁膜形成装置から搬出する。
【００１７】
（シリコン含有膜形成工程Ｓ１０２）
次に、シリコン含有膜形成工程Ｓ１０２を説明する。
ゲート絶縁膜形成装置からウエハ２００を搬出後、シリコン含有膜形成装置にウエハ２００を搬入する。シリコン含有膜形成装置は一般的な枚葉ＣＶＤ装置を用いるため、説明を省略する。図３（Ｂ）に示すように、シリコン含有膜形成装置では、ｐｏｌｙ−Ｓｉ（多結晶シリコン）で構成されるｐｏｌｙ−Ｓｉ膜２００５（シリコン含有層またはシリコン含有膜とも呼ぶ。）を、ゲート絶縁膜２００４上に形成する。形成する際は、シリコン含有膜形成装置にジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）ガスを供給し、それを熱分解することでｐｏｌｙ−Ｓｉ膜２００５を形成する。ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜２００５はゲート電極、もしくはダミーゲート電極として用いられる。一つの工程で所望のｐｏｌｙ−Ｓｉ膜２００５を形成するため、ゲート絶縁膜２００４の表面からｐｏｌｙ−Ｓｉ膜２００５表面までの間、一定の組成の膜を形成できる。従って、ダミーゲートとして用いる場合は、基板面内における単位時間当たりのエッチングボリュームを一定とすることができる。また、ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜２００５をゲート電極等として用いる場合は、ゲート電極の性能を一定にすることができる。
【００１８】
ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜２００５を形成後、シリコン含有膜形成装置からウエハ２００を搬出する。尚、凸構造表面２００１a上に堆積された膜をｐｏｌｙ−Ｓｉ膜２００５ａと呼び、凹構造表面２００２ａ上に形成された膜をｐｏｌｙ−Ｓｉ膜２００５ｂと呼ぶ。
【００１９】
（研磨工程Ｓ１０３）
続いて、研磨（ＣＭＰ、Ｃｈｅａｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）工程Ｓ１０３を説明する。
シリコン含有膜形成装置から搬出されたウエハ２００は、研磨装置（ＣＭＰ装置）４００に搬入される。
【００２０】
ここで、シリコン含有膜形成装置Ｓ１０２で形成されたｐｏｌｙ−Ｓｉ膜について説明する。図３（Ｂ）に示すように、ウエハ２００には凸構造２００１と凹構造２００２が存在するため、ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜２００５の高さが基板面内において異なってしまう。具体的には、凹構造表面２００２ａから凸構造２００１上のｐｏｌｙ−Ｓｉ膜２００５ａ表面までの高さが、凹構造表面２００２ａから凹構造表面２００２ａ上のｐｏｌｙ−Ｓｉ膜２００５ｂ表面の高さよりも高くなる。
【００２１】
しかしながら、後述する露光工程、エッチング工程とのいずれかまたは両方の関係から、ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜２００５ａの高さとｐｏｌｙ−Ｓｉ膜２００５ｂの高さを揃える必要がある。そこで、本工程のようにｐｏｌｙ−Ｓｉ膜２００５を研磨して高さを揃える。
【００２２】
以下に、研磨工程Ｓ１０３の具体的な内容について説明する。シリコン含有膜形成装置からウエハ２００を搬出後、図４に示す研磨装置４００にウエハ２００を搬入する。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
続いて、本工程におけるＣＭＰ装置の処理動作を説明する。
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３（Ｃ）に示すように、ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜２００５ａとｐｏｌｙ−Ｓｉ膜２００５ｂの高さを揃える。所定の時間研磨したら、ウエハ２００を搬出する。ここでいう高さとは、ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜２００５ａとｐｏｌｙ−Ｓｉ膜２００５ｂの表面（上端）の高さをいう。所定の時間研磨したら、ウエハ２００を研磨装置４００から搬出する。
【００２８】
ところで、ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜２００５ａとｐｏｌｙ−Ｓｉ膜２００５ｂの高さを整えるようＣＭＰ装置４００で研磨しても、図６に示すように、ウエハ２００の面内では研磨後のｐｏｌｙ−Ｓｉ膜２００５の高さ（膜厚）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膜厚分布（図中の分布Ａ）や、ウエハ２００の中央面の膜厚が外周面に比べて小さい膜厚分布（図中の分布Ｂ）が見受けられることがわかった。
【００２９】
このような膜厚分布の偏りは、後述するパターニング工程Ｓ１０７にて、パターンの幅のばらつきが発生を招くという問題を生じさせる。また、それに起因して、ゲート電極幅のばらつきが起き、その結果、歩留まりの低下を引き起こすおそれがある。
【００３０】
この点につき、本願の発明者は鋭意研究を行い、その結果、分布Ａ、分布Ｂとなる原因が、それぞれにあることがわかった。以下にその原因を説明する。
【００３１】
分布Ａとなる原因はウエハ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外周面を研磨した後のスラリーが流れ込むが、一方ではウエハ２００外周面には未使用なスラリーが流れ込む。未使用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、ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜２００５の膜厚は分布Ａのようになることがわかった。
【００３２】
分布Ｂと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、外周面が研磨されない状態になる。従って、ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜２００５の膜厚は分布Ｂのようになることがわかった。
【００３３】
分布Ａまたは分布Ｂといった膜厚分布は、上述したようにＣＭＰ装置の構造に起因して生じるものであるが、ＣＭＰ装置の構造を変更することは必ずしも容易ではない。
そこで、本実施形態では、研磨工程（Ｓ１０３）で研磨が施された後のｐｏｌｙ−Ｓｉ層２００５に対して、膜厚測定工程（Ｓ１０４）とハードマスク膜形成工程（Ｓ１０５）を行うことで、ｐｏｌｙ−Ｓｉ層２００５の膜厚分布の偏りを補正する。
【００３４】
（膜厚測定工程Ｓ１０４）
膜厚測定工程（Ｓ１０４）では、研磨工程（Ｓ１０３）で研磨が施された後のｐｏｌｙ−Ｓｉ層２００５について、その膜厚を測定して、その測定結果からｐｏｌｙ−Ｓｉ層２００５の面内の膜厚分布に関するデータ（以下、単に「膜厚分布データ」という。）を取得する。
【００３５】
膜厚の測定は、膜厚測定装置を用いて行う。すなわち、ｐｏｌｙ−Ｓｉ層２００５の膜厚の測定に際して、膜厚測定装置には、ＣＭＰ装置から搬出されたウエハ２００が搬入される。ここでいう膜厚とは、例えば凹構造表面２００２ａからｐｏｌｙ−Ｓｉ層２００５表面までの高さのことである。なお、膜厚測定装置は、光学式または接触式を問わず一般的な構成のものであればよく、ここでは詳細な説明を省略する。
【００３６】
膜厚測定装置では、研磨工程（Ｓ１０３）を経た後のウエハ２００が搬入されると、そのウエハ２００上におけるｐｏｌｙ−Ｓｉ層２００５について、少なくともウエハ２００の中心側および外周側のそれぞれを含む複数箇所の膜厚（高さ）を測定し、これによりｐｏｌｙ−Ｓｉ層２００５の面内の膜厚分布データを取得する。このような測定を行うことで、ｐｏｌｙ−Ｓｉ層２００５については、研磨工程（Ｓ１０３）を経た後の膜厚分布が分布Ａであるか、または分布Ｂであるかがわかるようになる。そして、測定により膜厚分布データを得たら、膜厚測定装置からは、ウエハ２００が搬出される。
【００３７】
膜厚測定装置で得られた膜厚分布データは、少なくとも当該膜厚測定装置の上位装置に送られる。また、上位装置を介して、後述するハードマスク膜形成工程（Ｓ１０５）を実行する基板処理装置に送られてもよい。これにより、上位装置は（基板処理装置に送られた場合は当該基板処理装置も含む）、膜厚測定装置からの膜厚分布データを取得することが可能となる。
【００３８】
（ハードマスク膜形成工程Ｓ１０５）
続いて、ハードマスク膜形成工程S１０５を説明する。本工程で形成されるハードマスク膜２００６は、ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜２００５と異なる化合物である。図７に示すように、ハードマスク膜２００６は、研磨後のｐｏｌｙ−Ｓｉ膜２００５上に形成される。ハードマスク膜２００６はｐｏｌｙ−Ｓｉ膜２００５よりも固い膜であり、例えばエッチングストッパ膜、研磨ストッパ膜等のハードマスク膜として用いられる。ダマシン配線を形成する場合は、バリア絶縁膜としても用いられても良い。ハードマスク膜２００６は、例えばシリコン窒化膜の替わりに、シリコン酸化膜や炭化シリコン膜を用いても良い。
【００３９】
形成する際は、研磨後のｐｏｌｙ−Ｓｉ膜２００５の膜厚分布を補正するように、ハードマスク膜２００６（単にＳiN膜、もしくは補正膜とも呼ぶ。）を形成する。より好ましくは、ハードマスク膜２００６の表面の高さをウエハ２００の面内で揃えるようにハードマスク膜２００６を形成する。ここでいう高さとは、ハードマスク膜２００６の表面までの高さを言い、言い換えれば凹構造表面２００２ａからハードマスク膜２００６表面までの距離をいう。
【００４０】
以下に、図７から図１５を用いて本工程を説明する。図７は、ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜２００５が分布Ａとなった場合に、本工程で形成したハードマスク膜２００６を説明する図である。図８は膜厚分布Ａと、その補正後の膜厚分布Ａ’を説明する説明図である。図９は、ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜２００５が分布Ｂとなった場合に、本工程で形成したハードマスク膜２００６を説明する図である。図１０は膜厚分布Ｂと、その補正後の膜厚分布Ｂ’を説明する説明図である。図１１から図１５は本工程を実現するための基板処理装置を説明する説明図である。
【００４１】
図７において、（Ａ）はハードマスク膜２００６を形成した後のウエハ２００を上方から見た図であり、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）のα−α’の断面のうち、ウエハ２００中央とその外周を抜粋した図である。
【００４２】
図９（Ａ）はハードマスク膜２００６を形成した後のウエハ２００を上方から見た図であり、図９（Ａ）のα−α’の断面のうち、ウエハ２００中央とその外周を抜粋した図である。
【００４３】
ここでは、ウエハ２００中央面のハードマスク膜をハードマスク膜２００６ａ、外周面をハードマスク膜２００６ｂと呼ぶ。
【００４４】
測定器から搬出されたウエハ２００は、図１１に示すハードマスク膜形成装置である基板処理装置９００に搬入される。
【００４５】
基板処理装置９００は、膜厚測定工程Ｓ１０４で測定したデータに基づいてハードマスク膜２００６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、図７に示すように、ウエハ２００外周面のハードマスク膜２００６ｂを厚くし、中央面のハードマスク膜２００６ａがハードマスク膜２００６ｂ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、図９に示すように、ウエハ２００中央面のハードマスク膜２００６ａを厚くし、外周面のハードマスク膜２００６ｂがハードマスク膜２００６ａよりも薄くなるよう、膜厚を制御する
【００４６】
より好ましくは、凹構造表面２００２ａから見て、第一のｐｏｌｙ−Ｓｉ膜２００５とハードマスク膜２００６とを重ね合わせた積層膜、即ちｐｏｌｙ−Ｓｉ膜上に形成されたハードマスク膜の高さを、ウエハ２００の面内で所定の範囲にするよう、ハードマスク膜２００６の厚みを制御する。言い換えれば、基板の面内におけるハードマスク膜２００６の高さの分布が所定の範囲内となるようハードマスク膜の膜厚分布を制御する。このようにすることで、図７、図９に示すように、ウエハ２００中央面における凹構造表面２００２ａからハードマスク膜２００６ａ上端までの高さＨ１ａと、ウエハ２００外周面における凹構造表面２００２ａからハードマスク膜２００６ｂの上端までの高さＨ１ｂとを揃えることができる。
【００４７】
次に、ハードマスク膜２００６ａ、ハードマスク膜２００６ｂ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。
【００４８】
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１１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。
【００４９】
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２０４よりも下方の空間を搬送空間２０３と呼ぶ。
【００５０】
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真空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。
【００５１】
処理室２０１内には、ウエハ２００を支持する基板載置部２１０が設けられている。基板載置部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。更には、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、ウエハ２００を加熱させ、ウエハ２００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。
【００５２】
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。
【００５３】
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１１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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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２７０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。
【００５８】
（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。
【００５９】
（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。
【００６０】
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１２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。
【００６１】
バッファ室２３２の天井２３２ｂには、ガス導入管２３６、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２３６、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。
【００６２】
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。
【００６３】
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、その外周をいう。
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。
【００６４】
（ガス供給系）
（第一ガス供給系）
続いて、図１３を用いて第一のガス供給系を説明する。
図１３のＡ１は図１１のＡ１に接続され、図１３のＡ２は図１１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。
【００６５】
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。
【００６６】
第一の処理ガスは、原料ガス、すなわち、処理ガスの一つである。
ここで、第一元素は、例えばシリコン（Ｓｉ）である。すなわち、第一処理ガスは、例えばシリコン含有ガスである。シリコン含有ガスとしては、例えば、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）ガスを用いる。なお、なお、シリコン含有ガスとしては、ジシランの他に、ＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌ  ｏｒｔｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ、Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４）ＳｉＨ２（ＮＨ（Ｃ４Ｈ９））２（ビス ターシャル ブチル アミノ シラン、略称：ＢＴＢＡＳ）、テトラキスジメチルアミノシラン（Ｓｉ［Ｎ（ＣＨ３）２］４、略称：４ＤＭＡＳ）ガス、ビスジエチルアミノシラン（Ｓｉ［Ｎ（Ｃ２Ｈ５）２］２Ｈ２、略称：２ＤＥＡＳ）ガス、ビスターシャリーブチルアミノシラン（ＳｉＨ２［ＮＨ（Ｃ４Ｈ９）］２、略称：ＢＴＢＡＳ）ガス等、ヘキサメチルジシラザン（Ｃ６Ｈ１９ＮＳｉ２、略称：ＨＭＤＳ）やトリシリルアミン（（ＳｉＨ３）３Ｎ、略称：ＴＳＡ）、ヘキサクロロジシラン（Ｓｉ２Ｃｌ６、略称：ＨＣＤＳ）等を用いることができる。なお、第一処理ガスの原料は、常温常圧で固体、液体、及び気体のいずれであっても良い。第一処理ガスの原料が常温常圧で液体の場合は、第一ガス供給源２４３ｂとＭＦＣ２４３ｃとの間に、図示しない気化器を設ければよい。ここでは原料は気体として説明する。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
（第二ガス供給系）
続いて、図１４を用いて第二ガス供給系を説明する。図１４のＢ１は図１１のＢ１に接続され、Ｂ２は図１１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。
【００７３】
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。
【００７４】
ここで、第２の処理ガスは、第一元素と異なる第二元素を含有する。第二元素としては、例えば、窒素（Ｎ）、炭素（Ｃ）、水素（Ｈ）のいずれかである。本実施形態では、シリコンの窒化源となる窒素含有ガスが用いられる。具体的には、第２の処理ガスとして、アンモニア（ＮＨ３）ガスが用いられる。また、第２の処理ガスとして、これらの元素を複数含むガスを用いても良い。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
（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。
【００８２】
コントローラ２６０の概略を図１５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２７０から他の装置の情報を受信することが可能である。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
なお、本実施形態の受信部では、上位装置２７０から他の装置の情報を受信することについて記載したが、それに限るものではない。例えば、他の装置から、直接情報を受信するようにしてもよい。また、入出力装置２６１で他の装置の情報を入力し、それに基づき制御しても良い。また、他の装置の情報を外部記憶装置に記憶し、その外部記憶装置から他の装置の情報を受信しても良い。
【００８８】
続いて、基板処理装置９００を用いたハードマスク膜２００６の形成方法について説明する。
膜厚測定工程S１０４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。
【００８９】
＜基板搬入工程＞
膜厚測定工程Ｓ１０４でシリコン酸化膜２００５の膜厚分布が測定されたら、ウエハ２００を基板処理装置９００に搬入させる。具体的には、基板載置部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から基板載置部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によって基板載置部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から基板載置部２１０へ載置されるようになる。
【００９０】
（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、基板載置部２１０をヒータ２１３により予め加熱しておき、ウエハ２００又は基板載置部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。
【００９１】
ウエハ２００が基板載置部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。
【００９２】
（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。
【００９３】
ガスを供給する際は、上位装置２７０から受信した絶縁膜２０１３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処理ガスの量（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の面内の温度分布を制御する。
【００９４】
処理室２０１内に供給されたガスは処理室２０１内で分解され、研磨後のシリコン酸化膜２００５上にハードマスク膜２００６を形成する。
【００９５】
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。
【００９６】
このときのヒータ２１３の温度は、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３００〜４５０℃の範囲内の所定の温度となるように設定する。
【００９７】
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。
【００９８】
（基板搬出工程）
ガス供給工程が終わった後、基板載置部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から基板載置部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。
【００９９】
続いて、本装置を用いてハードマスク膜２００６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Ｓ１０３終了後、ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜２００５は、ウエハ２００の中央面と外周面とで膜厚が異なる。膜厚測定工程Ｓ１０８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、膜厚分布を調整（チューニング）する。
【０１００】
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、図８に示すように、ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜２００５ｃがｐｏｌｙ−Ｓｉ膜２００５ｄよりも厚い場合をいう。
【０１０１】
分布Ａの場合、本工程では、ウエハ２００外周面に形成するハードマスク膜２００６ｂを厚くし、ウエハ２００中央面に形成するハードマスク膜２００６ａの膜厚をハードマスク膜２００６ｂ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ハードマスク膜の高さ、即ちｐｏｌｙ-Ｓｉ膜２００５にハードマスク膜２００６を重ねた積層膜の膜厚を、図８に示す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、積層膜の膜厚を膜厚分布Ａ’のように補正することができる。
【０１０２】
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いう。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。
【０１０３】
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から供給する窒素含有ガスの量を制御する。ガス供給管２５１ａにおける窒素含有ガスの量は、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から窒素含有ガスを供給する。ガス供給管２５２ａにおける窒素含有ガスの量は、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。
【０１０４】
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いう。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。
【０１０５】
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窒素含有ガスは、ウエハ２００の中央面に形成されたｐｏｌｙ−Ｓｉ膜２００５ｃ上に供給される。供給されたガスは、図７に示すように、ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜２００５ｃ上にハードマスク膜２００６ａを形成する。
【０１０６】
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窒素含有ガスはウエハ２００の外周面に形成されたｐｏｌｙ−Ｓｉ膜２００５ｄ上に供給される。供給されたガスは、図７に示すように、ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜２００５ｄ上にハードマスク膜２００６ｂを形成する。
【０１０７】
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、ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜２００５ｄ上がｐｏｌｙ−Ｓｉ膜２００５ｃ上よりも多くなるので、ハードマスク膜２００６ｂの膜厚をハードマスク膜２００６ａよりも厚くすることが可能となる。
【０１０８】
このとき、図７に示すように、ウエハ２００外周面における凹構造表面２００２ａからハードマスク膜２００６ｂの上端までの高さＨ1ｂと、ウエハ２００中央面における凹構造表面２００２ａからハードマスク膜２００６ａ上端までの高さＨ１ａが実質的に等しくなるよう、ハードマスク膜２００６の厚みを制御する。より良くは、ウエハ２００の表面からハードマスク膜２００６ｂの上端までの距離と、ウエハ２００の表面からハードマスク膜２００６ａ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ハードマスク膜２００６の高さの分布が所定の範囲内となるようハードマスク膜２００６の膜厚分布を制御する。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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、より確実にハードマスク膜２００６ｂの膜厚をハードマスク膜２００６ａよりも厚くすることが可能となる。
【０１１１】
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、ハードマスク膜２００６ａとハードマスク膜２００６ｂとでより大きい膜厚差とすることができる。従って、研磨工程Ｓ１０３でｐｏｌｙ−Ｓｉ膜２００５ｃとｐｏｌｙ−Ｓｉ膜２００５ｄ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。
【０１１２】
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ハードマスク膜２００６を形成する場合に有効である。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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９、図１０に示すように、ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜２００５ｄがｐｏｌｙ−Ｓｉ膜２００５ｃよりも厚い場合をいう。
【０１１５】
分布Ｂの場合、本工程では、ウエハ２００中央面に形成するハードマスク膜２００６ａを厚くし、ウエハ２００外周面に形成するハードマスク膜２００６ｂの膜厚をハードマスク膜２００６ａ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２０１３にハードマスク膜２００６を重ねた高さを、図１０に示す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、積層膜の膜厚を膜厚分布Ｂ’のように補正することができる。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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から供給する窒素含有ガスの量を制御する。ガス供給管２５１ａにおける窒素含有ガスの量は、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から窒素含有ガスを供給する。ガス供給管２５２ａにおける窒素含有ガスの量は、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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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窒素含有ガスは、ウエハ２００の中央面に形成されたｐｏｌｙ−Ｓｉ膜２００５ｃ上に供給される。供給されたガスは、図９に示すように、ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜２００５ｃ上にハードマスク膜２００６ａを形成する。
【０１２０】
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窒素含有ガスはウエハ２００の外周面に形成されたｐｏｌｙ−Ｓｉ膜２００５ｄ上に供給される。供給されたガスは、図９に示すように、ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜２００５ｄ上にハードマスク膜２００６ｂを形成する。
【０１２１】
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、ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜２００５ｃ上がｐｏｌｙ−Ｓｉ膜２００５ｄ上よりも多くなるので、ハードマスク膜２００６ａの膜厚をハードマスク膜２００６ｂよりも厚くすることが可能となる。
【０１２２】
このとき、図９に示すように、ウエハ２００外周面における凹構造表面２００２ａからハードマスク膜２００６ｂの上端までの高さＨ1ｂと、ウエハ２００中央面における凹構造表面２００２ａからハードマスク膜２００６ａ上端までの高さＨ１ａが実質的に等しくなるよう、ハードマスク膜２００６の厚みを制御する。より良くは、ウエハ２００の表面からハードマスク膜２００６ｂの上端までの距離と、ウエハ２００の表面からハードマスク膜２００６ａ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ハードマスク膜２００６の高さの分布が所定の範囲内となるようハードマスク膜２００６の膜厚分布を制御する。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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、より確実にハードマスク膜２００６ａの膜厚をハードマスク膜２００６ｂよりも厚くすることが可能となる。
【０１２５】
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、ハードマスク膜２００６aとハードマスク膜２００６ｂとでより大きい膜厚差とすることができる。従って、研磨工程Ｓ１０３でｐｏｌｙ−Ｓｉ膜２００５ｃの高さとｐｏｌｙ−Ｓｉ膜２００５ｄの高さとの差が大きくなってしまったとしても、ウエハ２００の面内で高さを揃えることが可能となる。
【０１２６】
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ハードマスク膜２００６を形成する場合に有効である。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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ハードマスク膜２００６の厚み制御することができる。
【０１２９】
このとき、ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜２００５ｄにハードマスク膜２００６ｂを重ねた厚さを、ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜２００５ｃにハードマスク膜２００６ａを重ねた厚さと等しくなるよう、ハードマスク膜２００６の厚みを制御する。
【０１３０】
＜膜厚測定工程Ｓ１０６＞
ハードマスク膜形成工程Ｓ１０５に続いて、膜厚測定工程Ｓ１０６を行っても良い。膜厚測定工程Ｓ１０９では、シリコン酸化膜２００５とハードマスク膜２００６を重ね合わせた積層膜の高さを測定する。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などで影響の無い範囲であれば良い。「厚さが等しい」も同様に、完全に厚さが等しいものに限らず、厚さに差があっても良い。例えば、厚みの差は、後のパターニング工程などで影響の無い範囲であれば良い。
【０１３１】
ハードマスク膜形成工程Ｓ１０５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、ハードマスク膜２００６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２７０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Ｓ１０７などで影響の無い範囲内であればパターニング工程Ｓ１０７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。
【０１３２】
（パターニング工程Ｓ１０７）
続いて、図１６〜図１７を用いてパターニング工程Ｓ１０７を説明する。図１６は露光工程におけるウエハ２００を説明した説明図である。図１７は、エッチング工程後のウエハ２００を説明した説明図である。
【０１３３】
以下に具体的な内容を説明する。
ハードマスク膜２００６形成後、ハードマスク膜２００６上にレジスト膜２００８を塗布する。その後ランプ５０１から光を発して露光工程を行う。露光工程ではマスク５０２を介してレジスト膜２００８上に光５０３を照射し、レジスト膜２００８の一部を変質させる。ここでは、変質したレジスト膜を感光部２００８ａと呼び、変質していないレジスト膜を未感光部２００８ｂと呼ぶ。
【０１３４】
前述のように、凹状表面２００２ａからハードマスク膜２００６の表面までの高さは、基板面内で所定の範囲内である。従って、凹状表面２００２ａからレジスト膜２００８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光がレジスト膜まで到達する距離、即ち光５０３の移動がウエハ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。
【０１３５】
焦点深度を等しくすることができるため、図１６のように感光部２００８ａ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。
【０１３６】
続いて、図１７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。前述のように感光部２００８ａの幅が一定であるので、ウエハ２００面内におけるエッチング条件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ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜（以下ピラーとも呼ぶ）の幅βを一定にすることができる。幅βがウエハ２００面内で一定となるので、ゲート電極の特性を基板面内で一定とすることができ、歩留まりを向上させることができる。
【０１３７】
次に、図１８、図１９を用いて第一の比較例を説明する。第一の比較例は、ハードマスク膜形成工程Ｓ１０５で膜厚分布の補正を実施しない場合、即ち膜厚分布を調整（チューニング）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。
【０１３８】
まず、図１８を用いて第一の比較例を説明する。
図１８は図１６と比較した図である。図１８の場合、膜厚分布の補正を行わなかったハードマスク膜２００６は、ウエハ２００の中心側と外周側でほぼ同じ膜厚となる。この結果、ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜２００５とハードマスク膜２００６との積層膜の高さがウエハ２００の中央面と外周面とで異なるため、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、焦点距離が中央面と外周面とで異なり、その結果感光部２００８ａの幅が基板面内で異なってしまう。このようなレジスト膜２００８で処理を進めると、図１９のようにエッチング工程後のピラーの幅が異なる。ピラーのｐｏｌｙ−Ｓｉ膜間の距離γがウエハ２００中央面と外周面で異なってしまう。つまり、ピラーのｐｏｌｙ−Ｓｉの幅βが、ウエハ２００中央面と外周面で異なってしまう。
【０１３９】
電極の特性は幅βの影響を受けやすいので、幅βにばらつきがあると、形成される電極の特性にもばらつきが起きる。従って、幅βのばらつきは歩留まりの低下につながってしまう。
【０１４０】
これに対して、本実施形態はハードマスク膜形成工程Ｓ１０５を行うので、ウエハ２００面内においてピラー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。
【０１４１】
次に、図２０を用いて第二の比較例を説明する。
第二の比較例は、膜厚分布がAの場合を想定したものであり、本実施形態と異なる方法で膜厚分布を補正するものである。具体的には、膜厚測定工程S１０４の後に、第二のｐｏｌｙ−Ｓｉ膜２００５’を形成する。
【０１４２】
第二のｐｏｌｙ−Ｓｉ膜２００５’は次のように形成する。
第一のｐｏｌｙ-Ｓｉ層が形成されたウエハ２００は研磨装置を経て膜厚測定装置に搬入される。膜厚測定装置では膜厚分布が測定され、測定後搬出される。搬出されたウエハは第二のシリコン含有膜形成装置に搬入され、測定された膜厚分布に応じて、第二のｐｏｌｙ−Ｓｉ膜２００５上に第二のｐｏｌｙ−Ｓｉ膜２００５’が形成される。  このとき、膜厚分布のばらつきを無くすよう、測定された膜厚分布データに応じて第二のｐｏｌｙ−Ｓｉ膜２００５’を形成する。このようにしてpoly-Si膜の高さを揃える。
【０１４３】
その後、ウエハ２００は第二のシリコン含有膜形成装置から搬出され、ハードマスク膜形成装置に搬入される。ハードマスク膜形成装置では、第二のｐｏｌｙ−Ｓｉ膜２００５’上にハードマスク膜２００６’が形成される。
【０１４４】
このような方法によって、ハードマスク膜２００６’の高さをウエハ２００の面内で揃えることができる。
【０１４５】
しかしながら、本願の発明者の鋭意研究の結果、第二の比較例による手法では、以下に述べるような問題があることがわかった。
第二の比較例において、ｐｏｌｙ−Ｓｉ層２００５と第二のｐｏｌｙ−Ｓｉ層２００５’は、それぞれが別工程で形成される。しかも、各工程の間には、研磨工程（Ｓ１０３）を経る。つまり、ｐｏｌｙ−Ｓｉ層２００５と第二のｐｏｌｙ−Ｓｉ層２００５’は、これらが同一の化合物によって構成されたものであっても、連続的に形成されたものではなく、また研磨によるダメージが存在し得る。したがって、ｐｏｌｙ−Ｓｉ層２００５と第二のｐｏｌｙ−Ｓｉ層２００５’との間は、それぞれの層の界面近傍の膜組成が変質してしまい、これによりそれぞれの層とは組成の異なる界面層が形成されてしまうおそれがある。
【０１４６】
界面層が形成されてしまうと、ｐｏｌｙ−Ｓｉ層２００５と、ｐｏｌｙ−Ｓｉ層２００５’と、界面層とでエッチングレートが異なってしまう。つまり、本来は、ｐｏｌｙ−Ｓｉ層２００５と第二のｐｏｌｙ−Ｓｉ層２００５’が同一の化合物によって構成されているので、それぞれが同じエッチングレートであるはずのところ、これらの間に界面層が介在していると、これらが均一なエッチングレートとはならない。従って、ｐｏｌｙ−Ｓｉ層全体で考えた場合に、パターニング工程におけるエッチングレートの算出が困難になってしまう。即ち、パターニング工程では、オーバーエッチングやエッチング不足等が生じるリスクが存在する。
【０１４７】
また、ｐｏｌｙ−Ｓｉ層２００５と第二のｐｏｌｙ−Ｓｉ層２００５’との間に界面層が介在していると、これらの結合度が弱くなってしまうおそれもある。
【０１４８】
これに対して、上述した本実施形態では、ｐｏｌｙ−Ｓｉ層２００５の膜厚分布の偏りの補正を、第二の比較例のようなｐｏｌｙ−Ｓｉ層２００５’を形成して行うのではなく、ハードマスク膜として機能するＳｉＮ層２００６を利用して行っているので、以下のリスクを低減することができる。つまり、本実施形態では、ｐｏｌｙ−Ｓｉ層２００５の層内に第二の比較例のような界面層が形成されてしまうことがないので、ｐｏｌｙ−Ｓｉ層２００５についてのエッチングレートの算出が容易である。そのため、パターニング工程では、オーバーエッチングやエッチング不足等となるリスクを抑えることができる。しかも、本実施形態による第一具体例では、第二のｐｏｌｙ−Ｓｉ層２００５’を形成する必要がないので、第三比較例の場合に比べて一工程少なくすることができ、その結果として高い製造スループットを実現できる。
【０１４９】
尚、本実施形態では、ゲート絶縁膜形成工程Ｓ１０１からパターニング工程Ｓ１０７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２１のように一つの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、ゲート絶縁膜形成工程Ｓ１０１を実施する絶縁膜形成装置６０２、シリコン含有層形成工程Ｓ１０２を実施する基板処理装置６０３、研磨工程Ｓ１０３を実施する研磨装置６０４（本実施形態の研磨装置４００に相当）、膜厚測定工程Ｓ１０４を実施する膜厚測定装置６０５、ハードマスク膜形成工程Ｓ１０５を実施する基板処理装置６０６（本実施形態の基板処理装置９００に相当）、膜厚測定工程Ｓ１０６を実施する膜厚測定装置６０７、パターニング工程Ｓ１０７を実施するパターニングシステム６０８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６１１を有する。
【０１５０】
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６１２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。
【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６００１ｃ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】
また、以上の実施例では、ウエハ２００の中央、外周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シリコン含有膜の膜厚を制御しても良い。例えば、基板中央、外周、中央と外周の間等、３つの領域に分けても良い。
【０１５７】
また、ここではハードマスク膜として、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、例えば炭化シリコン（ＳｉＣ）膜やＳｉＣＮ膜でも良い。
【０１５８】
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。
【０１５９】
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、研磨工程Ｓ１０３の影響がより顕著になるためである。即ち、ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜２００５ａとｐｏｌｙ−Ｓｉ膜２００５ｂの膜厚差がより大きくなる。ハードマスク膜形成工程で膜厚を補正することで、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。
【０１６０】
＜本発明の好ましい形態＞
以下に、本実施形態に係る好ましい態様を付記する。
【０１６１】
（付記１）
本発明の一態様によれば、
基板上に形成されたシリコン含有膜の膜厚分布データを受信する受信部と、前記基板が載置される基板載置部と、前記シリコン含有膜上に、前記膜厚分布データの膜厚分布と異なる膜厚分布でハードマスク膜を形成し、基板面内における前記ハードマスク膜の高さの分布が所定の範囲内とな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。
【０１６２】
（付記２）
付記１に記載の基板処理装置であって、好ましくは、
前記ガス供給部は、  
前記受信した膜厚分布データの前記シリコン含有膜の膜厚分布が、前記基板の中央面よりもその外周面の膜厚が大きいことを示す場合には、
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が前記中央面よりも少なくなるよう前記ガスを供給する。
【０１６３】
（付記３）
付記２に記載の基板処理装置であって、好ましくは、
前記ガス供給部は、
前記受信した膜厚分布データの前記シリコン含有膜の膜厚分布が、前記基板の中央面よりもその外周面の膜厚が大きいことを示す場合には、
前記基板の中央面の温度が前記外周面の温度よりも高くなるよう前記ガスを供給する。
【０１６４】
（付記４）
付記３に記載の基板処理装置であって、好ましくは、
前記シリコン含有膜はポリシリコンで構成される。
【０１６５】
（付記５）
付記１に記載の基板処理装置であって、好ましくは、
前記ガス供給部は、
前記受信した膜厚分布データの前記シリコン含有膜の膜厚分布が、前記基板の中央面よりもその外周面の膜厚が大きいことを示す場合には、
前記外周面に供給する処理ガスの量が前記中央面よりも少なくなるよう前記ガスを供給する。
【０１６６】
（付記６）
付記１に記載の基板処理装置であって、好ましくは、
前記基板載置部は、
前記受信した膜厚分布データのが、前記シリコン含有膜の膜厚分布が、前記基板の中央面よりもその外周面の膜厚が大きいことを示す場合には、
前記基板の中央面の温度が前記外周面の温度よりも高くなるよう前記基板の温度分布を調整する。
【０１６７】
（付記７）
付記１に記載の基板処理装置であって、好ましくは、  
前記ガス供給部は、
前記受信した膜厚分布データの前記シリコン含有膜の膜厚分布が、前記基板の中央面よりもその外周面の膜厚が大きいことを示す場合には、
前記外周面に供給する処理ガスの主成分の濃度が前記中央面よりも小さくなるよう前記ガスを供給する。
【０１６８】
（付記８）
付記７に記載の基板処理装置であって、好ましくは、  
前記ガス供給部は、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が、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なるよう前記ガスを供給する。
【０１６９】
（付記９）
付記１に記載の基板処理装置であって、好ましくは、
前記基板載置部は、
前記受信した膜厚分布データの前記シリコン含有膜の膜厚分布が、前記基板の中央面よりもその外周面の膜厚が大きいことを示す場合には、
前記基板の中央面の温度が前記外周面の温度よりも高くなるよう前記基板の温度分布を調整する。
【０１７０】
（付記１０）
付記１に記載の基板処理装置であって、好ましくは、  
前記ガス供給部は、
前記受信した膜厚分布データの前記シリコン含有膜の膜厚分布が、前記基板の中央面よりもその外周面の膜厚が小さいことを示す場合には、
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が前記中央面よりも大きくなるよう前記ガスを供給する。
【０１７１】
（付記１１）
付記１０に記載の基板処理装置であって、好ましくは、  
前記基板載置部は、
前記受信した膜厚分布データの前記シリコン含有膜の膜厚分布が、前記基板の中央面よりもその外周面の膜厚が小さいことを示す場合には、
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よう前記基板の温度分布を調整する。
【０１７２】
（付記１２）
付記１１に記載の基板処理装置であって、好ましくは、  
前記第二のシリコン含有膜はポリシリコンで構成される。
【０１７３】
（付記１３）
付記１に記載の基板処理装置であって、好ましくは、  
前記ガス供給部は、
前記受信した膜厚分布データの前記シリコン含有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ことを示す場合には、
前記外周面に供給する処理ガスの量が前記中央面よりも多くなるよう前記ガスを供給する。
【０１７４】
（付記１４）
付記１３に記載の基板処理装置であって、好ましくは、  
前記基板載置部は、
前記受信した膜厚分布データの前記シリコン含有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ことを示す場合には、
前記基板の外周面の温度が前記中央面の温度よりも高くなるよう前記基板の温度分布を調整する。
【０１７５】
（付記１５）
付記１に記載の基板処理装置であって、好ましくは、  
前記ガス供給部は、
前記受信した膜厚分布データの前記シリコン含有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ことを示す場合には、
前記外周面に供給する処理ガスの主成分の濃度が前記中央面よりも大きくなるよう前記ガスを供給する。
【０１７６】
（付記１６）
付記１５に記載の基板処理装置であって、好ましくは、  
前記ガス供給部は、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が、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なるよう前記ガスを供給する。
【０１７７】
（付記１７）
付記１に記載の基板処理装置であって、好ましくは、  
前記基板載置部は、
前記受信した膜厚分布データの前記シリコン含有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ことを示す場合には、
前記基板の外周面の温度が前記中央面の温度よりも高くなるよう前記基板の温度分布を調整する。
【０１７８】
（付記１８）
更に他の態様によれば、
基板上に形成されたシリコン含有膜を形成する第一の装置と、前記シリコン含有膜を研磨する第二の装置と、研磨後の前記シリコン含有膜の膜厚分布を測定する第三の装置と、研磨後の前記シリコン含有膜上に、前記膜厚分布とは異なる膜厚分布で、ハードマスク膜を形成し、基板面内における前記ハードマスク膜の高さの分布が所定の範囲内となるよう処理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。
【０１７９】
（付記１９）
付記１８に記載の基板処理システムであって、好ましくは、
更に、前記ハードマスク膜に対して所定のパターンを形成する。
【０１８０】
（付記２０）
付記１９に記載の基板処理システムであって、好ましくは、
前記パターニングシステムでは、前記基板に対して露光処理をする露光装置を有し、
前記第四の装置は、前記露光装置で処理する際に、焦点深度の基板面内分布が所定の範囲内となるよう、前記ハードマスク膜の基板面内の膜厚分布を制御する。
【０１８１】
（付記２１）
更に他の態様によれば、
基板上にシリコン含有膜を形成するシリコン含有膜形成工程と、前記基板を研磨する研磨工程と、前記シリコン含有膜の基板面内における膜厚分布を測定する測定工程と、研磨後の前記シリコン含有膜上に、前記膜厚分布とは異なる膜厚分布で、ハードマスク膜を形成するハードマスク膜形成工程と、
を有する半導体装置の製造方法が提供される。
【０１８２】
（付記２２）
更に他の態様によれば、
研磨された状態のシリコン含有膜を有する基板の膜厚分布データを受信する工程と、前記基板を基板載置部に載置する工程と、前記膜厚分布データを基に、前記シリコン含有膜上に、前記膜厚分布データの膜厚分布とは異なる膜厚分布で、ハードマスク膜を形成するハードマスク膜形成工程と
を有する半導体装置の製造方法が提供される。
【０１８３】
（付記２３）
更に他の態様によれば、
研磨された状態のシリコン含有膜を有する基板の膜厚分布データを受信する手順と、前記基板を、基板載置部に載置する手順と、前記膜厚分布データを基に、前記シリコン含有膜上に、前記膜厚分布データの膜厚分布とは異なる膜厚分布で、ハードマスク膜を形成するよう処理する手順と
をコンピュータに実行させるプログラムが提供される。
【０１８４】
（付記２４）
更に他の態様によれば、
研磨された状態のシリコン含有膜を有する基板の膜厚分布データを受信する手順と、前記基板を、基板載置部に載置する手順と、前記膜厚分布データを基に、前記シリコン含有膜上に、前記膜厚分布データの膜厚分布とは異なる膜厚分布で、ハードマスク膜を形成するよう処理する手順と
をコンピュータに実行させるプログラムを格納する記録媒体が提供される。
【０１８５】
（付記２５）
更に他の態様によれば、
基板上に形成されたゲート電極層として構成されるシリコン含有膜の膜厚分布データを受信する受信部と、前記基板を載置する基板載置部と、前記シリコン含有膜上に、前記膜厚分布データの膜厚分布と異なる膜厚分布で、ハードマスク膜を形成し、基板面内における前記ハードマスク膜の高さの分布が所定の範囲内とな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。
【０１８６】
（付記２６）
更に他の態様によれば、
基板上に形成されたダミーゲート電極層として構成されるシリコン含有膜の膜厚分布データを受信する受信部と、前記基板を載置する基板載置部と、前記シリコン含有膜上に、前記膜厚分布データの膜厚分布と異なる膜厚分布で、ハードマスク膜を形成し、基板面内における前記ハードマスク膜の高さの分布が所定の範囲内とな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。
【符号の説明】
【０１８７】
２００  ウエハ（基板）
２０１  処理室
２０２  処理容器
２１２  基板載置台
２３２  バッファ室
２３４  シャワーヘッド
２６０  コントローラ
２６３  受信部
【図１】
2017034163.tif 000003
【図２】
2017034163.tif 000004
【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】
2017034163.tif 000009
【図８】
2017034163.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2017034163.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2017034163.tif 000016
【図１５】
2017034163.tif 000017
【図１６】
2017034163.tif 000018
【図１７】
2017034163.tif 000019
【図１８】
2017034163.tif 000020
【図１９】
2017034163.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
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