(57)【要約】【課題】半導体ウエハの主面上に形成した絶縁膜の膜厚分布を均一にする。【解決手段】半導体ウエハ１の主面上にゲート絶縁膜４を介してゲート電極６を形成し、このゲート電極６を覆うように層間絶縁膜としての絶縁膜１２を形成する。絶縁膜１２には、ゲート電極６に起因して凹凸形状が形成されているため、ＣＭＰ処理で平坦化する。このＣＭＰ処理は、半導体ウエハ１の主面の周辺部１Ａは、主面の中央部１Ｂに比べて、研磨量が大きくなる傾向にある。このため、半導体ウエハ１の主面において、ＣＭＰ処理時の研磨量が少ない領域よりも、研磨量が多い領域で、絶縁膜１２の膜厚が厚くなるように、ウェットエッチングにより絶縁膜１２の膜厚分布を補正してから、絶縁膜１２をＣＭＰ処理して平坦化する。ＣＭＰ処理後の絶縁膜１２の膜厚は周辺部１Ａと中央部１Ｂでほぼ同じになる。【選択図】図１６
2009295649.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）半導体ウエハを準備する工程、
（ｂ）前記半導体ウエハの主面上にパターン層を形成する工程、
（ｃ）前記半導体ウエハの前記主面上に、前記パターン層を覆うように、第１絶縁膜を形成する工程、
（ｄ）前記（ｃ）工程後、前記第１絶縁膜をエッチングして、前記半導体ウエハにおける前記第１絶縁膜の膜厚分布を補正する工程、
（ｅ）前記（ｄ）工程後、前記第１絶縁膜の上面をＣＭＰ処理する工程、
を有し、
前記（ｅ）工程での前記半導体ウエハにおける前記第１絶縁膜の研磨量の分布に応じて、前記（ｄ）工程で前記半導体ウエハにおける前記第１絶縁膜の膜厚分布を補正する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（ｄ）工程では、
前記半導体ウエハの前記主面において、前記（ｅ）工程での前記第１絶縁膜の研磨量が少ない領域よりも、前記（ｅ）工程での前記第１絶縁膜の研磨量が多い領域で、前記第１絶縁膜の膜厚が厚くなるように、前記第１絶縁膜の膜厚分布を補正する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２記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｄ）工程では、
前記半導体ウエハの前記主面において、前記（ｅ）工程での前記第１絶縁膜の研磨量が少ない領域よりも、前記（ｅ）工程での前記第１絶縁膜の研磨量が多い領域で、前記（ｄ）工程でのエッチング量が少なくなるように、前記第１絶縁膜をウェットエッチングす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３記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｄ）工程では、
前記半導体ウエハの前記主面において、前記（ｅ）工程での前記第１絶縁膜の研磨量が少ない領域よりも、前記（ｅ）工程での前記第１絶縁膜の研磨量が多い領域で、前記（ｄ）工程でのエッチング時間が短くなるように、前記第１絶縁膜をウェットエッチングすることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項４記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｅ）工程では、
前記半導体ウエハの前記主面の周辺部での前記第１絶縁膜の研磨量が、前記半導体ウエハの前記主面の前記周辺部以外の領域での前記第１絶縁膜の研磨量よりも多い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（ｄ）工程では、
前記半導体ウエハの前記主面の前記周辺部での前記第１絶縁膜の膜厚が、前記半導体ウエハの前記主面の前記周辺部以外の領域での前記第１絶縁膜の膜厚よりも厚くなるように、前記半導体ウエハにおける前記第１絶縁膜の膜厚分布を補正することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】
請求項６記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｄ）工程では、
前記半導体ウエハの前記主面の前記周辺部でのエッチング量が、前記半導体ウエハの前記主面の前記周辺部以外の領域でのエッチング量よりも少なくなるように、前記第１絶縁膜をウェットエッチングすることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項８】
請求項７記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｄ）工程では、
前記半導体ウエハの前記主面の前記周辺部でのエッチング時間が、前記半導体ウエハの前記主面の前記周辺部以外の領域でのエッチング時間よりも短くなるように、前記第１絶縁膜をウェットエッチングすることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項９】
請求項８記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｄ）工程を行うことにより、前記（ｄ）工程を行う前に比べて、前記半導体ウエハの前記主面の前記周辺部での前記第１絶縁膜の膜厚と、前記半導体ウエハの前記主面の前記周辺部以外の領域での前記第１絶縁膜の膜厚との差が大きくなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項９記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｅ）工程を行うことにより、前記（ｅ）工程を行う前に比べて、前記半導体ウエハの前記主面の前記周辺部での前記第１絶縁膜の膜厚と、前記半導体ウエハの前記主面の前記周辺部以外の領域での前記第１絶縁膜の膜厚との差が小さくなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の半導体装置の製造方法において、
前記パターン層は、ゲート電極パターンまたは配線パターンであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１絶縁膜は、層間絶縁膜であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
請求項１２記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｃ）工程で形成された前記第１絶縁膜は、前記第１絶縁膜の上面に、前記パターン層を反映した凹凸形状を有しており、
前記（ｅ）工程の前記ＣＭＰ処理により、前記第１絶縁膜の上面が平坦化されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
請求項１３記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｄ）工程では、
前記半導体ウエハを回転させ、回転する前記半導体ウエハの前記主面に前記第１絶縁膜をエッチングするためのエッチング液を供給した後、リンス液供給部から回転する前記半導体ウエハの前記主面に前記第１絶縁膜のエッチングを停止するためのリンス液を供給しながら、回転する前記半導体ウエハの上方で前記リンス液供給部を前記半導体ウエハの前記主面の前記周辺部側から中心部側に移動させることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
請求項１４記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｄ）工程では、
回転する前記半導体ウエハの前記主面の中心部に前記エッチング液を供給することによって前記半導体ウエハの前記主面の全面で前記第１絶縁膜のエッチングを開始することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
請求項１５記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｄ）工程では、
前記半導体ウエハの前記主面の各位置では、前記エッチング液が触れてから、前記リンス液供給部から供給される前記リンス液に触れるまで、前記第１絶縁膜のエッチングが進行することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
請求項１６記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｄ）工程では、
前記リンス液供給部が停止した状態で前記リンス液供給部から回転する前記半導体ウエハの前記主面の前記周辺部に所定の時間前記リンス液を供給してから、回転する前記半導体ウエハの上方で前記リンス液供給部を前記半導体ウエハの前記主面の前記周辺部側から中心部側に移動させることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１８】
請求項１０記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｅ）工程の後に、
（ｆ）前記第１絶縁膜をエッチングして、前記半導体ウエハにおける前記第１絶縁膜の膜厚分布を補正する工程、
を更に有し、
前記（ｆ）工程を行うことにより、前記（ｆ）工程を行う前に比べて、前記半導体ウエハの前記主面の前記周辺部での前記第１絶縁膜の膜厚と、前記半導体ウエハの前記主面の前記周辺部以外の領域での前記第１絶縁膜の膜厚との差が小さくなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１９】
請求項１８記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｆ）工程では、
前記半導体ウエハの前記主面において、前記（ｅ）工程の前記ＣＭＰ処理後の前記第１絶縁膜の厚みが薄い領域よりも、前記（ｅ）工程の前記ＣＭＰ処理後の前記第１絶縁膜の厚みが厚い領域で、前記（ｆ）工程でのエッチング量が多くなるように、前記第１絶縁膜をウェットエッチングすることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２０】
請求項１９記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｆ）工程では、
前記半導体ウエハの前記主面において、前記（ｅ）工程の前記ＣＭＰ処理後の前記第１絶縁膜の厚みが薄い領域よりも、前記（ｅ）工程の前記ＣＭＰ処理後の前記第１絶縁膜の厚みが厚い領域で、前記（ｆ）工程でのエッチング時間が長くなるように、前記第１絶縁膜をウェットエッチング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、半導体装置の製造方法に関し、特に、半導体ウエハ上に形成した膜をＣＭＰ処理で平坦化する工程を有する半導体装置の製造技術に適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板上にゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成し、ソース・ドレイン用の半導体領域を形成し、これらを覆うように層間絶縁膜を形成してから、この層間絶縁膜をＣＭＰ処理にて平坦化し、この層間絶縁膜上に配線層および層間絶縁膜を複数積層して多層配層構造を形成する。
【０００３】
特開２００７−１８９１６２号公報（特許文献１）には、半導体ウエハにおける絶縁膜の膜厚分布を均一化する処理に関する技術が記載されている。
【特許文献１】特開２００７−１８９１６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明者の検討によれば、次のことが分かった。
【０００５】
半導体基板上にゲート電極や配線パターンのような下層パターンを形成し、この下層パターンを覆うように層間絶縁膜を形成すると、下層パターンの凹凸を反映して、層間絶縁膜の上面にも凹凸が生じてしまう。層間絶縁膜の上面に凹凸が残ったままだと、層間絶縁膜上に形成する配線層に悪影響が生じる可能性がある。このため、下層パターンを反映して凹凸が生じた層間絶縁膜の上面をＣＭＰ法で平坦化してから、平坦化された層間絶縁膜にコンタクトホールを形成したり、平坦化された層間絶縁膜上に配線層を形成したりする。
【０００６】
しかしながら、ＣＭＰ処理時の研磨圧力は、下層パターンに依存する。このため、半導体ウエハの主面の周辺部は、半導体ウエハの主面の中央部に比べて、ゲート電極や配線パターンのパターン密度が小さいので、ＣＭＰ処理の研磨速度が急激に大きくなり、研磨量が大きくなる傾向がある。露光装置の発塵回避のために、ウエハエッジリンスおよび周辺露光を行うと、半導体ウエハの主面の周辺部にはゲート電極や配線パターンが全く存在しなくなるので、この傾向は更に強くなる。
【０００７】
半導体装置の小型化や高集積化に伴うゲート電極や配線パターンの寸法が微細化により、層間絶縁膜の膜厚も薄くなってきている。しかしながら、上述のように半導体ウエハの主面の周辺部でＣＭＰ処理の研磨量が多くなると、層間絶縁膜から下層パターン（ゲート電極や配線パターン）が露出する可能性があり、それによって、ショート不良を引き起こす可能性がある。これは、半導体装置の製造歩留まりを低下させる。半導体ウエハの主面の周辺部は、チップ取得数が多いため、半導体ウエハの主面の周辺部での不良の発生は、半導体ウエハ全体での不良率（半導体ウエハ全体から取得される半導体チップの総数に対する不良チップの割合）に与える影響が大きく、半導体装置の製造歩留まりを大きく低減させてしまう。
【０００８】
本発明の目的は、半導体装置の製造歩留まりを向上させることができる技術を提供することにある。
【０００９】
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】
【００１０】
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。
【００１１】
本発明は、半導体ウエハの主面上にパターン層を形成し、このパターン層を覆うように絶縁膜を形成し、この絶縁膜をＣＭＰ処理で平坦化する。この際、ＣＭＰ処理時の半導体ウエハにおける絶縁膜の研磨量の分布に応じて、ＣＭＰ処理の前に絶縁膜をエッチングして半導体ウエハの主面における絶縁膜の膜厚分布を補正しておき、この膜厚分布の補正後に絶縁膜の上面をＣＭＰ処理して平坦化するものである。
【発明の効果】
【００１２】
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。
【００１３】
半導体ウエハの主面における絶縁膜の膜厚分布を均一にすることができる。
【００１４】
また、半導体装置の製造歩留まりを向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本願発明を詳細に説明する前に、本願における用語の意味を説明すると次の通りである。
【００１６】
１．シリコン等物質名を言う場合、特にその旨記載した場合を除き、表示された物質のみを示すものではなく、示された物質（元素、原子群、分子、高分子、共重合体、化合物等）を主要な成分、組成成分とするものを含むものとする。
【００１７】
すなわち、シリコン領域等といっても、特にそうでない旨明示したときを除き、純粋シリコン領域、不純物をドープしたシリコンを主要な成分とする領域、ＧｅＳｉのようにシリコンを主要な構成要素とする混晶領域等を含むものとする。更に、ＭＩＳというときの「Ｍ」は、特にそうでない旨明示したときを除き、純粋な金属に限定されるものではなく、ポリシリコン（アモルファスを含む）電極、シリサイド層、その他の金属類似の性質を示す部材を含むものとする。更に、ＭＩＳというときの「Ｉ」は、特にそうでない旨明示したときを除き、酸化シリコン膜等の酸化膜に限定されず、窒化膜、酸窒化膜、アルミナ膜その他の通常誘電体、高誘電体、強誘電体膜等を含むものとする。
【００１８】
２．ウエハとは、半導体集積回路の製造に用いるシリコンその他の半導体単結晶基板（一般にほぼ円板形、半導体ウエハ、その他それらを単位集積回路領域に分割した半導体チップ又はペレット並びにその基体領域）、サファイア基板、ガラス基板、その他の絶縁、反絶縁または半導体基板等並びにそれらの複合的基板を言う。
【００１９】
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
【００２０】
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、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００２１】
また、実施の形態で用いる図面においては、断面図であっても図面を見易くするためにハッチングを省略する場合もある。また、平面図や斜視図であっても図面を見易くするためにハッチングを付す場合もある。
【００２２】
（実施の形態１）
本実施の形態の半導体装置の製造工程を図面を参照して説明する。
【００２３】
図１〜図１１は、本発明の一実施の形態である半導体装置、例えばＭＩＳＦＥＴ（Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor）、の製造工程中の要部断面図である。
【００２４】
まず、図１に示されるように、例えば１〜１０Ωｃｍ程度の比抵抗を有するｐ型の単結晶シリコンなどからなる半導体ウエハ（ウエハ、半導体基板）１を準備し、半導体ウエハ１の主面に素子分離領域２を形成する。素子分離領域２は酸化シリコンなどの絶縁体からなり、例えばＳＴＩ（Shallow Trench Isolation）法またはＬＯＣＯＳ（Local Oxidization of Silicon ）法などにより形成することができる。素子分離領域２を形成することにより、半導体ウエハ１の主面には、素子分離領域２によって周囲を規定された活性領域が形成され、この活性領域に後述するＭＩＳＦＥＴＱＮが形成される。
【００２５】
次に、半導体ウエハ１の主面から所定の深さに渡ってｐ型ウエル３を形成する。ｐ型ウエル３は、例えばホウ素（Ｂ）などのｐ型の不純物をイオン注入することなどによって形成することができる。
【００２６】
次に、ｐ型ウエル３の表面を清浄化した後、ｐ型ウエル３の表面にゲート絶縁膜４を形成する。ゲート絶縁膜４は、例えば薄い酸化シリコン膜などからなり、例えば熱酸化法などによって形成することができる。また、ゲート絶縁膜４を酸窒化シリコン膜により形成することもできる。また、ゲート絶縁膜４を、いわゆるｈｉｇｈ−ｋ絶縁膜（高誘電率膜）により形成することも可能である。
【００２７】
次に、半導体ウエハ１の主面上に（すなわちゲート絶縁膜４上に）、導電膜（導体膜、導電性膜）５を形成する。導電膜５はゲート電極形成用の導電膜である。導電膜５は、例えば低抵抗の多結晶シリコン膜（不純物を導入した多結晶シリコン膜、ドープトポリシリコン膜）により形成することができる。それから、導電膜５上に形成したフォトレジストパターン（図示せず）をエッチングマスクとして用いて、導電膜５をエッチング（ドライエッチング）してパターニングする。これにより、図２に示されるように、パターニングされた導電膜５からなるゲート電極６がｐ型ウエル３上のゲート絶縁膜４上に形成される。ゲート電極６は、パターニングされた導体膜５（すなわち導体膜パターン）からなるので、半導体ウエハ１の主面上に形成されたパターン層とみなすことができる。
【００２８】
次に、図３に示されるように、ｐ型ウエル３のゲート電極６の両側の領域にリン（Ｐ）またはヒ素（Ａｓ）などのｎ型の不純物をイオン注入することなどにより、ｐ型ウエル３にｎ−型半導体領域７を形成する。ｎ−型半導体領域７は、ゲート電極６に対して自己整合して形成される。
【００２９】
次に、ゲート電極６の側壁上に、絶縁膜として、例えば酸化シリコンまたは窒化シリコンあるいはそれら絶縁膜の積層膜などからなるサイドウォールスペーサ（側壁スペーサ、サイドウォール、側壁絶縁膜）８を形成する。サイドウォールスペーサ８は、例えば、半導体基板１上に酸化シリコン膜または窒化シリコン膜あるいはそれらの積層膜を堆積し、この酸化シリコン膜または窒化シリコン膜あるいはそれらの積層膜をＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法などにより異方性エッチング（エッチバック）することによって形成することができる。
【００３０】
次に、サイドウォールスペーサ８をイオン注入阻止マスクとして用いて、ｐ型ウエル３のゲート電極６およびサイドウォールスペーサ８の両側の領域にリン（Ｐ）またはヒ素（Ａｓ）などのｎ型の不純物をイオン注入することなどにより、サイドウォールスペーサ８に自己整合してｎ＋型半導体領域９（ソース、ドレイン）をｐ型ウエル３に形成する。ｎ＋型半導体領域９は、ｎ−型半導体領域７よりも不純物濃度が高い。イオン注入後、導入した不純物の活性化のためのアニール処理（熱処理）を行うこともできる。
【００３１】
これにより、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴのソースまたはドレインとして機能するｎ型の半導体領域（不純物拡散層）が、ｎ＋型半導体領域（不純物拡散層）９およびｎ−型半導体領域７により形成される。従って、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴのソース・ドレイン領域は、ＬＤＤ（Lightly doped Drain）構造を有している。
【００３２】
このようにして、ｐ型ウエル３にｎチャネル型のＭＩＳＦＥＴ（Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor）ＱＮが形成され、図３の構造が得られる。なお、本実施の形態では、ｎチャネル型のＭＩＳＦＥＴを形成する場合について説明したが、ｎ型とｐ型の導電型を逆にするなどして、ｐチャネル型のＭＩＳＦＥＴを形成することもできる。また、ｎチャネル型のＭＩＳＦＥＴとｐチャネル型のＭＩＳＦＥＴの両方を形成して、ＣＭＩＳＦＥＴ（Complementary Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor）を形成することもできる。
【００３３】
次に、図４に示されるように、ゲート電極６およびｎ＋型半導体領域９の表面を露出させ、例えばコバルト（Ｃｏ）膜またはニッケル（Ｎｉ）膜のような金属膜を堆積して熱処理することによって、ゲート電極６とｎ＋型半導体領域９との表面に、それぞれ金属シリサイド層１０（例えばコバルトシリサイド層またはニッケルシリサイド層）を形成する。これにより、ｎ＋型半導体領域９の拡散抵抗やコンタクト抵抗などを低抵抗化することができる。その後、未反応の金属膜（コバルト膜またはニッケル膜）は除去する。図４には、未反応の金属膜を除去した状態が示されている。
【００３４】
次に、図５に示されるように、半導体ウエハ１の主面上に、ゲート電極６およびサイドウォールスペーサ８を覆うように、絶縁膜１１および絶縁膜（層間絶縁膜）１２を順に形成（堆積）する。絶縁膜１２は、絶縁膜１１よりも厚く、層間絶縁膜として機能する絶縁膜である。絶縁膜１１は、絶縁膜１２よりも薄く、絶縁膜１２に後述のコンタクトホール１３を形成する際のエッチングストッパ膜として機能する絶縁膜である。絶縁膜１１は、例えば窒化シリコン膜からなり、絶縁膜１１上の絶縁膜１２は、例えば酸化シリコン膜などからなり、ＣＶＤ法などにより形成することができる。
【００３５】
絶縁膜１１の膜厚（堆積膜厚）は、例えば４０ｎｍ程度とすることができ、絶縁膜１２の膜厚（堆積膜厚）ｔ１は、例えば８００〜９００ｎｍ程度とすることができる。絶縁膜１２の堆積（形成）後、詳細は後述するが、半導体ウエハ１の主面上に堆積した絶縁膜１２の膜厚分布を補正する処理である後述のステップＳ２を行い、その後、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing：化学的機械的研磨）法で絶縁膜１２の上面を平坦化する後述のステップＳ３を行う。これにより、絶縁膜１２を堆積した段階では、図５に示されるように、下地段差（ここではゲート電極６およびサイドウォールスペーサ８による段差）に起因して絶縁膜１２の表面（上面）に凹凸形状が形成されているが、図６に示されるように、絶縁膜１２の表面（上面）がＣＭＰ法により研磨されて平坦化される。なお、図５は、絶縁膜１２を堆積した後で、後述のステップＳ２による絶縁膜１２の膜厚分布の補正処理を行う前の状態が示され、また、図６は、後述のステップＳ３のＣＭＰ処理によって絶縁膜１２の上面を平坦化した状態が示されている。
【００３６】
次に、図７に示されるように、フォトリソグラフィ法を用いて絶縁膜１２上に形成したフォトレジストパターン（図示せず）をエッチングマスクとして、絶縁膜１２，１１をドライエッチングすることにより、ｎ＋型半導体領域９（ソース、ドレイン）およびゲート電極６の上部などにコンタクトホール（開口部、貫通孔）１３を形成する。この際、まず絶縁膜１１をエッチングストッパ膜として用いて絶縁膜１２をドライエッチングして絶縁膜１２にコンタクトホール１３を形成し、それからコンタクトホール１３の底部で絶縁膜１１をドライエッチングすることにより、絶縁膜１１，１２を貫通するコンタクトホール１３を形成することができる。これにより、コンタクトホール１３の形成のためのドライエッチング工程で、基板領域（ｎ＋型半導体領域９）がダメージを受けるのを防止することができる。絶縁膜１２，１１に形成されたコンタクトホール１３の底部では、半導体ウエハ１の主面の一部、例えばｎ＋型半導体領域９（の表面上の金属シリサイド層１０）の一部やゲート電極６（の表面上の金属シリサイド層１０）の一部などが露出される。
【００３７】
次に、コンタクトホール１３内にプラグ１４を形成する。プラグ１４を形成するには、例えば、コンタクトホール１３の内部を含む絶縁膜１２上に導電性バリア膜（例えばチタン膜と窒化チタン膜の積層膜）１４ａを形成した後、タングステン膜などからなる主導体膜１４ｂをＣＶＤ法などによって導電性バリア膜１４ａ上にコンタクトホール１３を埋めるように形成する。それから、絶縁膜１２上の不要な主導体膜１４ｂおよび導電性バリア膜１４ａをＣＭＰ法またはエッチバック法などによって除去し、コンタクトホール１３内に導電性バリア膜１４ａおよび主導体膜１４ｂを残す。これにより、コンタクトホール１３内に残存して埋め込まれた導電性バリア膜１４ａおよび主導体膜１４ｂからなるプラグ１４を形成することができる。
【００３８】
次に、図８に示されるように、プラグ１４が埋め込まれた絶縁膜１２上に、配線１５を形成する。例えば、チタン膜１５ａ、窒化チタン膜１５ｂ、アルミニウム膜１５ｃおよび窒化チタン膜１５ｄをスパッタリング法などによって順に形成し、フォトリソグラフィ法およびドライエッチング法などを用いてパターニングすることで、配線１５を形成することができる。配線１５は、パターニングされた導体膜（ここではチタン膜１５ａ、窒化チタン膜１５ｂ、アルミニウム膜１５ｃおよび窒化チタン膜１５ｄの積層膜）からなるので、半導体ウエハ１の主面上に形成されたパターン層とみなすことができる。
【００３９】
次に、図９に示されるように、半導体ウエハ１の主面上に（すなわち絶縁膜１２上に）、配線１５を覆うように、絶縁膜（層間絶縁膜）１６を形成（堆積）する。絶縁膜１６は、層間絶縁膜として機能する絶縁膜であり、例えば酸化シリコン膜などからなり、ＣＶＤ法などにより形成することができる。絶縁膜１６の膜厚（堆積膜厚）は、例えば８００ｎｍ程度とすることができる。なお、図９〜図１１は、図８に続く半導体装置の製造工程中における要部断面図を示しているが、図面の簡略化のために、図９〜図１１では、図８の絶縁膜１２より下の構造についての図示を省略している。
【００４０】
絶縁膜１６の堆積（形成）後、詳細は後述するが、半導体ウエハ１の主面上に堆積した絶縁膜１６の膜厚分布を補正する処理である後述のステップＳ２を行い、その後、ＣＭＰ法で絶縁膜１６の上面を平坦化する後述のステップＳ３を行う。これにより、絶縁膜１６を堆積した段階では、図９に示されるように、下地段差（ここでは配線１５による段差）に起因して絶縁膜１６の表面（上面）に凹凸形状が形成されているが、図１０に示されるように、絶縁膜１６の表面（上面）がＣＭＰ法により研磨されて平坦化される。なお、図９は、絶縁膜１６を堆積した後で、後述のステップＳ２による絶縁膜１６の膜厚分布の補正処理を行う前の状態が示され、また、図１０は、後述のステップＳ３のＣＭＰ処理によって絶縁膜１６の上面を平坦化した状態が示されている。
【００４１】
次に、図１１に示されるように、フォトリソグラフィ法を用いて絶縁膜１６上に形成したフォトレジストパターン（図示せず）をエッチングマスクとして、絶縁膜１６をドライエッチングすることにより、配線１５の上部にスルーホール（開口部、貫通孔）１７を形成する。絶縁膜１６に形成されたスルーホール１７の底部では、配線１５の一部が露出される。
【００４２】
次に、スルーホール１７内にプラグ１８を形成する。プラグ１８は、上記プラグ１４と同様にして形成することができる。
【００４３】
その後、絶縁膜１６上に、更に配線や層間絶縁膜などが形成されるが、ここではその説明は省略する。
【００４４】
図１２および図１３は、本実施の形態とは異なり、後述のステップＳ２の処理を行わない比較例の半導体装置の製造工程中の要部断面図であり、半導体ウエハ１の主面の周辺部（外周部）１Ａと半導体ウエハ１の主面の中央部１Ｂの要部断面図が示されている。すなわち、比較例は、後述のステップＳ１の後で、後述のステップＳ２を行うことなく、後述のステップＳ３を行う場合に対応する。なお、図１２は、絶縁膜１２を堆積した直後（すなわち上記図５に対応する工程段階）の要部断面図であり、図１３は、絶縁膜１２をＣＭＰ処理した直後（すなわち上記図６に対応する工程段階）の要部断面図である。また、図１２および図１３では、図面の簡略化のために、ｐ型ウエル３、ｎ−型半導体領域７およびｎ＋型半導体領域９は、半導体ウエハ１に含めて図示し、かつ、サイドウォールスペーサ８、金属シリサイド層１０および絶縁膜１１の図示を省略している。
【００４５】
また、図１４は、比較例の半導体装置の製造工程において、半導体ウエハ１の主面における絶縁膜１２の膜厚分布を示すグラフである。図１４のグラフの横軸は、半導体ウエハ１の主面における中心（主面の中心）からの距離に対応する。ここでは、半導体ウエハ１として、直径３００ｍｍの半導体ウエハを使用した場合について記載している。このため、図１４のグラフの横軸が０ｍｍのところが半導体ウエハ１の主面のちょうど中心に対応し、図１４のグラフの横軸が１５０ｍｍのところが半導体ウエハ1の主面の端部(ウエハ端、外周端、最外周)に対応する。なお、後述の図２４において、符号３８で示される位置が、半導体ウエハ１の主面の中心に対応する。また、図１２および図１３に示される半導体ウエハ１の主面の周辺部（外周部）１Ａは、半導体ウエハ１の主面において、半導体ウエハ１の端部(ウエハ端、外周端、最外周)から概ね５ｍｍ以内の領域（図１４のグラフの横軸が概ね１４５〜１５０ｍｍの領域）に対応する。図１２および図１３に示される半導体ウエハ１の主面の中央部１Ｂは、半導体ウエハ１の主面において、上記周辺部１Ａよりも内側（半導体ウエハ１の中心に近い側）の領域（図１４のグラフの横軸が概ね０〜１４５ｍｍの領域）に対応する。また、図１４のグラフの縦軸は絶縁膜１２の膜厚に対応する。なお、図１４のグラフには、絶縁膜１２を堆積した直後（すなわち図１２に対応する工程段階）における絶縁膜１２の膜厚分布（図１４のグラフ中に「堆積直後（図１２）」と示してあるもの）と、絶縁膜１２をＣＭＰ処理した直後（すなわち図１３に対応する工程段階）における絶縁膜１２の膜厚分布（図１４のグラフ中に「ＣＭＰ処理後（図１３）」と示してあるもの）とが示されている。
【００４６】
図１２に示されるように、半導体ウエハ１の主面上に絶縁膜１２を堆積した段階では、絶縁膜１２の上面には、凹凸形状が形成されている。この凹凸形状を無くすために、絶縁膜１２の堆積後に、絶縁膜１２の上面をＣＭＰ法で研磨して平坦化させる。図１３には、ＣＭＰ法で絶縁膜１２の上面を平坦化した状態が示されている。
【００４７】
しかしながら、半導体ウエハ１の主面において、半導体ウエハ１の主面の周辺部１Ａは、半導体チップとして使われない領域（ゲート電極６を形成しない領域）があるため、周辺部以外の領域（中央部１Ｂ）に比べて、ゲート電極６のパターン密度が小さい。このため、半導体ウエハ１の主面の周辺部１Ａは、周辺部以外の領域（中央部１Ｂ）に比べて、ＣＭＰ処理の研磨速度が急激に大きくなり、研磨量が大きくなる傾向がある。すなわち、半導体ウエハ１の主面の周辺部１Ａと中央部１Ｂとで、ＣＭＰ処理時の研磨量に差が生じてしまう。
【００４８】
このため、本実施の形態とは異なり、後述のステップＳ２の処理を行わなかった比較例の場合、図１３に示されるように、絶縁膜１２をＣＭＰ処理した後の絶縁膜１２の厚みは、半導体ウエハ１の主面の周辺部１Ａが、周辺部以外の領域（中央部１Ｂ）に比べて、かなり薄くなってしまう。すなわち、図１４のグラフに示されるように、絶縁膜１２の堆積時には、半導体ウエハ１の主面における絶縁膜１２の堆積膜厚の膜厚分布が均一であったとしても、半導体ウエハ１の主面においてＣＭＰ処理時の研磨量の分布が不均一であるため、絶縁膜１２をＣＭＰ処理した後の半導体ウエハ１の主面における絶縁膜１２の膜厚分布が不均一になってしまうのである。
【００４９】
ＣＭＰ処理後の絶縁膜１２の膜厚分布が不均一になると、ここでは、半導体ウエハ１の主面の周辺部１ＡにおけるＣＭＰ処理後の絶縁膜１２の膜厚が、周辺部以外の領域（中央部１Ｂ）に比べて薄くなると、次のような不具合が生じてしまう可能性がある。すなわち、半導体ウエハ１の主面の周辺部１Ａにおいて、ＣＭＰ処理した絶縁膜１２からゲート電極６が露出してしまう可能性がある。これは、半導体装置の製造歩留まりを低下させる。また、コンタクトホール１３形成時のエッチングは、絶縁膜１２の厚みが最も厚い部分でもコンタクトホール１３を開口できるように行われるため、絶縁膜１２の厚みが薄い半導体ウエハ１の主面の周辺部１Ａにおいて、コンタクトホール１３形成時にコンタクトホール１３の底部でオーバーエッチングが生じて基板領域（ｎ＋型半導体領域９）がダメージを受け、ＭＩＳＦＥＴＱＮのゲート特性などに影響を与える可能性がある。また、コンタクトホール１３開口時に絶縁膜１１をエッチングストッパ膜として用いたとしても、絶縁膜１２の膜厚分布の不均一性が高いと（絶縁膜１２の最大膜厚の部分と最小膜厚の部分との膜厚差が大きいと）、絶縁膜１２の厚みが薄い領域（周辺部１Ａ）において、コンタクトホール１３の底部でオーバーエッチングにより基板領域がダメージを受けるのを防げない。これは、半導体装置の信頼性を低下させ、また、半導体装置の製造歩留まりを低下させる。
【００５０】
それに対して、本実施の形態では、図１５に示されるように、ステップＳ１で半導体ウエハ１の主面上に絶縁膜１２を堆積（形成）した後、ステップＳ２で半導体ウエハ１の主面上における絶縁膜１２の膜厚分布を補正する処理を行い、その後、ステップＳ３で絶縁膜１２をＣＭＰ処理する。ステップＳ１の絶縁膜１２の堆積工程の後で、ステップＳ３の絶縁膜１２のＣＭＰ処理の前に、ステップＳ２で絶縁膜１２の膜厚分布を補正しておくことで、ステップＳ３の絶縁膜１２のＣＭＰ処理時の研磨量の分布が不均一であっても、ステップＳ３の絶縁膜１２のＣＭＰ処理を行った段階での半導体ウエハ１の主面における絶縁膜１２の膜厚分布を均一にすることができる。なお、図１５は、本実施の形態の半導体装置の製造工程の一部を示すプロセスフロー図である。このステップＳ２の絶縁膜１２の膜厚分布の補正について説明する。
【００５１】
図１６〜図１８は、本実施の形態の半導体装置の製造工程中の要部断面図であり、半導体ウエハ１の主面１ａの周辺部（外周部）１Ａと半導体ウエハ１の主面１ａの中央部１Ｂの要部断面図が示されている。なお、図１６は、ステップＳ１で絶縁膜１２を堆積した直後（すなわち上記図５に対応する工程段階）の要部断面図である。また、図１７は、絶縁膜１２を堆積した後にステップＳ２の絶縁膜１２の膜厚分布の補正を行った直後（ステップＳ３のＣＭＰ処理を行う前）の要部断面図である。また、図１８は、ステップＳ２を行った後にステップＳ３で絶縁膜１２をＣＭＰ処理した直後（すなわち上記図６に対応する工程段階）の要部断面図である。また、図１６〜図１８では、図面の簡略化のために、ｐ型ウエル３、ｎ−型半導体領域７およびｎ＋型半導体領域９は、半導体ウエハ１に含めて図示し、かつ、サイドウォールスペーサ８、金属シリサイド層１０および絶縁膜１１の図示を省略している。
【００５２】
また、図１９は、本実施の形態の半導体装置の製造工程において、半導体ウエハ１の主面における絶縁膜１２の膜厚分布を示すグラフである。図１９のグラフの横軸は、半導体ウエハ１の主面における中心（主面の中心）からの距離に対応する。本実施の形態および後述の実施の形態２では、半導体ウエハ１として、直径３００ｍｍの半導体ウエハを使用した場合を例に挙げてグラフ化している。このため、図１９のグラフの横軸が０ｍｍのところが半導体ウエハ１の主面のちょうど中心に対応し、図１９のグラフの横軸が１５０ｍｍのところが半導体ウエハ1の主面の端部(ウエハ端、外周端、最外周)に対応し、これは本実施の形態の他のグラフ（図２０〜図２２，図２５，図２６）および後述の実施の形態２のグラフ（図３０，図３３）においても同様である。図１６〜図１８に示される半導体ウエハ１の主面の周辺部（外周部）１Ａは、半導体ウエハ１の主面において、半導体ウエハ１の端部(ウエハ端、外周端、最外周)から概ね５ｍｍ以内の領域（図１９のグラフの横軸が概ね１４５〜１５０ｍｍの領域）に対応し、これは以下の実施の形態２でも同様である。また、図１６〜図１８に示される半導体ウエハ１の主面の中央部１Ｂは、半導体ウエハ１の主面において、上記周辺部１Ａよりも内側（半導体ウエハ１の中心に近い側）の領域（図１９のグラフの横軸が概ね０〜１４５ｍｍの領域）に対応し、これは以下の実施の形態２でも同様である。また、図１９のグラフの縦軸は絶縁膜１２の膜厚に対応する。
【００５３】
なお、図１９のグラフには、ステップＳ１で絶縁膜１２を堆積した直後（図５および図１６に対応する工程段階）における絶縁膜１２の膜厚（厚み）ｔ１と、ステップＳ２で絶縁膜１２の膜厚分布の補正を行った直後（図１７に対応する工程段階）における絶縁膜１２の膜厚（厚み）ｔ２と、ステップＳ３で絶縁膜１２をＣＭＰ処理した直後（図６および図１８に対応する工程段階）における絶縁膜１２の膜厚（厚み）ｔ３が示されている。ここで、図５、図１６および図１９に示される膜厚ｔ１は、ステップＳ１で絶縁膜１２を堆積した直後、すなわちステップＳ１後でステップＳ２前における絶縁膜１２の膜厚（すなわち堆積膜厚）に対応する。また、図１７および図１９に示される膜厚ｔ２は、ステップＳ２で絶縁膜１２の膜厚分布の補正を行った直後、すなわちステップＳ２後でステップＳ３前における絶縁膜１２の膜厚に対応する。また、図６、図１８および図１９に示される膜厚ｔ３は、ステップＳ３で絶縁膜１２をＣＭＰ処理した直後における絶縁膜１２の膜厚に対応する。ここで、絶縁膜１２は、半導体ウエハ１の主面上にゲート電極６のようなパターン層を覆うように形成されているが、膜厚ｔ１，ｔ２，ｔ３（および後述の実施の形態２の膜厚ｔ４）は、パターン層上での厚みではなく、図５，図６，図１６〜図１８および後述の図２８、図２９、図３１および図３２からも分かるように、パターン層が無い部分での絶縁膜１２の厚み（半導体ウエハ１の主面に垂直な方向の厚み）に対応する。
【００５４】
また、図２０および図２１は、ステップＳ２での絶縁膜１２のエッチング量を示すグラフであり、半導体ウエハ１の主面におけるエッチング量の分布が示されている。図２０および図２１のグラフの横軸は、半導体ウエハ１の主面における中心（主面の中心）からの距離に対応し、図２０および図２１のグラフの縦軸は、ステップＳ２における絶縁膜１２のエッチング量（エッチング厚み、エッチングで除去された厚み）に対応する。なお、図２１は、図２０のグラフにおいて、半導体ウエハ１の中心からの距離が１３０〜１５０ｍｍの領域を拡大して示したものに対応する。ここで、ステップＳ２における絶縁膜１２のエッチング量は、ステップＳ２のエッチング処理の前の絶縁膜１２の膜厚ｔ１とステップＳ２のエッチング処理の後の絶縁膜１２の膜厚ｔ２との差（すなわちｔ２−ｔ１）に対応する。従って、例えば、ステップＳ２前の絶縁膜１２の膜厚ｔ１が８５０ｎｍで、ステップＳ２後の絶縁膜１２の膜厚ｔ２が７００ｎｍであれば、ステップＳ２での絶縁膜１２のエッチング量は１５０ｎｍであり、ステップＳ２前の絶縁膜１２の膜厚ｔ１が８５０ｎｍで、ステップＳ２後の絶縁膜１２の膜厚ｔ２が８３０ｎｍであれば、ステップＳ２での絶縁膜１２のエッチング量は２０ｎｍということになる。
【００５５】
また、図２２は、ステップＳ３での絶縁膜１２の研磨量を示すグラフであり、半導体ウエハ１の主面における研磨量の分布が示されている。図２２のグラフの横軸は、半導体ウエハ１の主面における中心（主面の中心）からの距離に対応し、図２２のグラフの縦軸は、ステップＳ３における絶縁膜１２の研磨量（研磨厚み、ＣＭＰ処理で研磨された厚み）に対応する。ここで、ステップＳ３における絶縁膜１２の研磨量は、ステップＳ３のＣＭＰ処理の前の絶縁膜１２の膜厚ｔ２とステップＳ３のＣＭＰ処理後の絶縁膜１２の膜厚ｔ３との差（すなわちｔ２−ｔ３）に対応する。従って、例えば、ステップＳ３前の絶縁膜１２の膜厚ｔ２が７００ｎｍで、ステップＳ３後の絶縁膜１２の膜厚ｔ３が４００ｎｍであれば、ステップＳ３での絶縁膜１２の研磨量は３００ｎｍであり、ステップＳ３前の絶縁膜１２の膜厚ｔ２が８５０ｎｍで、ステップＳ３後の絶縁膜１２の膜厚ｔ３が４００ｎｍであれば、ステップＳ３での絶縁膜１２の研磨量は４５０ｎｍということになる。
【００５６】
上記図５および図１６に示されるように、ステップＳ１で半導体ウエハ１の主面上に絶縁膜１２を堆積した段階では、ゲート電極６およびサイドウォールスペーサ８による段差に起因して絶縁膜１２の上面に凹凸形状が形成されているが、半導体ウエハ１の主面における絶縁膜１２の膜厚分布は、ほぼ均一である。すなわち、図１６に示されるように、半導体ウエハ１の主面１ａの周辺部１Ａと、周辺部以外の領域（中央部１Ｂ）とで、絶縁膜１２の堆積膜厚（すなわち膜厚ｔ１）はほぼ同じである。このため、ステップＳ１で絶縁膜１２を堆積した直後の絶縁膜１２の膜厚分布は、半導体ウエハ１の主面の位置によらずほぼ一定であり、図１９のグラフでは、絶縁膜１２の堆積膜厚である膜厚ｔ１は、半導体ウエハ１の主面の中心からの距離によらず、ほぼ一定値となっている。
【００５７】
しかしながら、図２２のグラフに示されるように、ステップＳ３での絶縁膜１２の研磨量の分布（半導体ウエハ１の主面における分布）は均一ではなく、半導体ウエハ１の主面の周辺部１Ａは、周辺部以外の領域（半導体ウエハ１の主面の中央部１Ｂ）に比べて、ステップＳ３のＣＭＰ処理時の絶縁膜１２の研磨量が大きく（多く）なる。その理由は、上記図１２〜図１４を参照して説明したのと同様である。このため、上記図１２〜図１４を参照して説明した比較例のように、半導体ウエハ１の主面における絶縁膜１２の膜厚分布が均一な状態で、絶縁膜１２のＣＭＰ処理を行うと、ＣＭＰ処理後の絶縁膜１２の膜厚分布は、上記図１３および図１４のように、かえって不均一になってしまう。
【００５８】
このため、本実施の形態では、ステップＳ３の絶縁膜１２のＣＭＰ処理を行った後の半導体ウエハ１の主面における絶縁膜１２の膜厚分布が均一になるように、ステップＳ３のＣＭＰ処理時の研磨量の分布の不均一さを考慮して、ステップＳ２で、予め絶縁膜１２の膜厚分布を補正する。具体的には、図１９のグラフと図２２のグラフとを比較すると分かるように、半導体ウエハ１の主面において、ステップＳ３での絶縁膜１２の研磨量が少ない領域（半導体ウエハ１の主面の周辺部１Ａ以外の領域、中央部１Ｂ）よりも、ステップＳ３での絶縁膜１２の研磨量が多い領域（半導体ウエハ１の主面の周辺部１Ａ）で、絶縁膜１２の膜厚ｔ２が厚くなるように、ステップＳ２で絶縁膜１２の膜厚分布を補正する。
【００５９】
これを実現するには、図２２のグラフと図２０および図２１のグラフとを比較すると分かるように、半導体ウエハ１の主面において、ステップＳ３のＣＭＰ処理時の絶縁膜１２の研磨量が少ない領域（周辺部１Ａ以外の領域、中央部１Ｂ）よりも、ステップＳ３のＣＭＰ処理時の絶縁膜１２の研磨量が多い領域（周辺部１Ａ）で、ステップＳ２でのエッチング量が少なくなるように、ステップＳ２で絶縁膜１２をエッチングする。そのためには、エッチング量はエッチング時間にほぼ比例するので、半導体ウエハ１の主面において、ステップＳ３のＣＭＰ処理時の絶縁膜１２の研磨量が少ない領域（周辺部１Ａ以外の領域、中央部１Ｂ）よりも、ステップＳ３のＣＭＰ処理時の絶縁膜１２の研磨量が多い領域（周辺部１Ａ）で、ステップＳ２でのエッチング時間が短くなるように、ステップＳ２で絶縁膜１２をエッチングすればよい。これにより、ステップＳ２で半導体ウエハ１の主面における絶縁膜１２の膜厚分布が補正され、補正された絶縁膜１２の膜厚分布（膜厚ｔ２の分布）は、半導体ウエハ１の主面において、ステップＳ３のＣＭＰ処理時の絶縁膜１２の研磨量が少ない領域（周辺部１Ａ以外の領域、中央部１Ｂ）よりも、ステップＳ３のＣＭＰ処理時の絶縁膜１２の研磨量が多い領域（周辺部１Ａ）で、絶縁膜１２の膜厚ｔ２が厚くなる。
【００６０】
また、上述のように、半導体ウエハ１の主面の周辺部１Ａは、周辺部以外の領域（中央部１Ｂ）に比べて、ステップＳ３のＣＭＰ処理時の絶縁膜１２の研磨量が多いため、半導体ウエハ１の主面の周辺部１Ａでの絶縁膜１２の膜厚ｔ２が、周辺部１Ａ以外の領域（中央部１Ｂ）での絶縁膜１２の膜厚ｔ２よりも厚くなるように、ステップＳ２で絶縁膜１２の膜厚分布が補正される。すなわち、ステップＳ２では、半導体ウエハ１の主面の周辺部１Ａでの絶縁膜１２のエッチング量が、半導体ウエハ１の主面の周辺部１Ａ以外の領域（中央部１Ｂ）での絶縁膜１２のエッチング量よりも少なくなるように、絶縁膜１２をエッチングする。そのためには、ステップＳ２において、半導体ウエハ１の主面の周辺部１Ａでの絶縁膜１２のエッチング時間が、半導体ウエハ１の主面の周辺部１Ａ以外の領域（中央部１Ｂ）での絶縁膜１２のエッチング時間よりも短くなるように、絶縁膜１２をエッチングすればよい。
【００６１】
ステップＳ２は、後述するようにウェットエッチングによって行う。ステップＳ２を行うことで、図１９のグラフおよび図１７の断面図からも分かるように、半導体ウエハ１の主面１ａの周辺部１Ａにおける絶縁膜１２の膜厚ｔ２が、周辺部以外の領域（中央部１Ｂ）における絶縁膜１２の膜厚ｔ２に比べて、厚くなる。すなわち、半導体ウエハ１の主面１ａの周辺部１Ａにおける絶縁膜１２の膜厚ｔ２と、周辺部以外の領域（中央部１Ｂ）における絶縁膜１２の膜厚ｔ２との差（膜厚差）をｔｄ１とすると、ｔｄ１＞０となる。膜厚差ｔｄ１は、例えば３０〜２５０ｎｍ程度とすることができる。
【００６２】
ステップＳ２の後に、ステップＳ３で絶縁膜１２の上面をＣＭＰ法で研磨すると、図２２のように、半導体ウエハ１の主面の周辺部１Ａは、周辺部以外の領域（中央部１Ｂ）に比べて、研磨量が多くなってしまうが、本実施の形態では、ＣＭＰ処理直前の絶縁膜１２の膜厚分布を、ＣＭＰ処理時の研磨量が少ないところに比べて、ＣＭＰ処理時の研磨量が多くなるところで、絶縁膜１２が厚くなるようにステップＳ２で補正している。このため、ステップＳ３のＣＭＰ工程では、絶縁膜１２の膜厚ｔ２が厚い領域では多く研磨され、絶縁膜１２の膜厚ｔ２が薄い領域では少なく研磨されることになるため、ステップＳ３のＣＭＰ処理後の絶縁膜１２の膜厚ｔ３（の膜厚分布）は、半導体ウエハ１の主面１ａにおいて、均一になる。すなわち、半導体ウエハ１の主面１ａの周辺部１Ａは、周辺部以外の領域（中央部１Ｂ）に比べて、絶縁膜１２の膜厚ｔ２が厚いが、その分、ステップＳ３のＣＭＰ処理時の研磨量も多いため、ＣＭＰ処理後の絶縁膜１２の膜厚ｔ３は、半導体ウエハ１の主面１ａの周辺部１Ａと周辺部以外の領域（中央部１Ｂ）とでほぼ同じになるのである。なお、ステップＳ３のＣＭＰ処理後の絶縁膜１２の膜厚ｔ３は、ゲート電極６の高さよりも厚く、ステップＳ３でＣＭＰ処理された絶縁膜１２から、ゲート電極６は露出されない。
【００６３】
このため、図１８の断面図に示されるように、半導体ウエハ１の主面１ａの周辺部１Ａと半導体ウエハ１の主面１ａの中央部１Ｂとで、ステップＳ３のＣＭＰ処理後の絶縁膜１２の膜厚ｔ３はほぼ同じであり、図１９のグラフに示されるように、ステップＳ３のＣＭＰ処理後の絶縁膜１２の膜厚ｔ３は、半導体ウエハ１の主面１ａの中心からの距離によらず、ほぼ一定値とすることができる。すなわち、ステップＳ３のＣＭＰ処理後の絶縁膜１２の膜厚分布が半導体ウエハ１の主面１ａで均一になり、ＣＭＰ処理後の絶縁膜１２の膜厚ｔ３が、半導体ウエハ１の主面１ａの位置によらずほぼ一定にすることができる。これにより、絶縁膜１２をＣＭＰ処理しても、半導体ウエハ１の主面の周辺部１Ａにおいて、ゲート電極６が絶縁膜１２から露出してしまうのを防止することができる。このため、半導体装置の製造歩留まりを向上させることができる。また、コンタクトホール１３形成時にコンタクトホール１３の底部でオーバーエッチングが生じて基板領域（ｎ＋型半導体領域９）がダメージを受けるのを防止できる。従って、半導体装置の信頼性を向上させることができる。また、半導体装置の製造歩留まりを向上させることができる。
【００６４】
また、図１９のグラフからも分かるように、ステップＳ２は、半導体ウエハ１の主面における絶縁膜１２の膜厚分布を不均一にする処理であり、ステップＳ２後の絶縁膜１２の膜厚ｔ２の分布は、絶縁膜１２の堆積時の絶縁膜１２の膜厚分布(膜厚ｔ１の分布)に比べて、不均一になっている。すなわち、ステップＳ２を行うことにより、ステップＳ２を行う前に比べて、半導体ウエハ１の主面の周辺部１Ａでの絶縁膜１２の膜厚と、半導体ウエハ１の主面の周辺部１Ａ以外の領域（中央部１Ｂ）での絶縁膜１２の膜厚との差が大きくなる。換言すれば、半導体ウエハ１の主面１ａの周辺部１Ａと周辺部以外の領域（中央部１Ｂ）での絶縁膜１２の膜厚差（上記膜厚差ｔｄ１に相当するもの）が、ステップＳ２を行う前よりも、ステップＳ２を行った後のほうが大きくなるのである。
【００６５】
本実施の形態では、ＣＭＰ処理時の研磨量の分布の不均一さを考慮して、ＣＭＰ処理前に、このような絶縁膜１２の膜厚分布を不均一にするステップＳ２の処理をあえて行うことで、ＣＭＰ処理後の絶縁膜１２の膜厚分布（膜厚ｔ３の分布）を均一化する。すなわち、ステップＳ３のＣＭＰ処理を行うことにより、ステップＳ３のＣＭＰ処理を行う前（但しステップＳ２後）に比べて、半導体ウエハ１の主面の周辺部１Ａでの絶縁膜の膜厚ｔ３と、半導体ウエハ１の主面の周辺部１Ａ以外の領域（中央部１Ｂ）での絶縁膜１２の膜厚ｔ３との差が小さくなる。換言すれば、半導体ウエハ１の主面１ａの周辺部１Ａと周辺部以外の領域（中央部１Ｂ）での絶縁膜１２の膜厚差（上記膜厚差ｔｄ１に相当するもの）が、ステップＳ３を行う前（但しステップＳ２後）よりも、ステップＳ３を行った後の方が小さくなるのである。
【００６６】
ステップＳ２は、具体的には、以下のようにして行うことができる。
【００６７】
図２３および図２４は、本実施の形態で行われるステップＳ２の処理（半導体ウエハ１の主面上に堆積した絶縁膜１２の膜厚分布を補正する処理）の説明図であり、図２３には断面図が示され、図２４には平面図（上面図）が示されている。
【００６８】
本実施の形態では、図２３に示されるように、枚葉式のウェットエッチング装置３１を用いて絶縁膜１２の一部（上層部分）をウェットエッチングすることにより、ステップＳ２の絶縁膜１２の膜厚分布を補正する処理を行う。このステップＳ２は、上述したように、絶縁膜１２のＣＭＰ処理を行った後の半導体ウエハ１の主面１ａにおける絶縁膜１２の膜厚分布が均一化するように、ＣＭＰ処理時の研磨量の分布の不均一さを考慮して、予め絶縁膜１２の膜厚分布を補正する処理である。すなわち、ステップＳ２は、ステップＳ３のＣＭＰ処理時の研磨量が多いところでは、ステップＳ３のＣＭＰ処理時の研磨量が少ないところよりも、絶縁膜１２のウェットエッチングの量が少なくなるように（すなわちウェットエッチングの時間が短くなるように）、絶縁膜１２をウェットエッチングして、半導体ウエハ１の主面１ａにおける絶縁膜１２の膜厚分布を補正する処理である。ステップＳ２で半導体ウエハ１の主面１ａにおける絶縁膜１２の膜厚分布を補正しておくことで、ステップＳ３で絶縁膜１２をＣＭＰ処理した段階での半導体ウエハ１の主面１ａにおける絶縁膜１２の膜厚分布が均一になる。
【００６９】
図２３に示されるように、ウェットエッチング装置３１は、回転ステージ（ウエハ回転ステージ、スピンベース）３２と、回転ステージ３２の外周部に固定、連結されたウエハチャック３３とを有している。回転ステージ３２は、図示しない回転機構（例えばモータなど）によって高速で回転可能に構成された回転板であり、例えば半導体ウエハ１よりも大きな径を有している。ウエハチャック３３は、半導体ウエハ１を保持可能に構成されており、半導体ウエハ１の絶縁膜１２が形成された側の面である主面（表面、半導体素子形成側の主面）１ａが上方を向き、主面１ａとは反対側の面である裏面が下方を向くように半導体ウエハ１が保持される。図示しない回転機構によって回転ステージ３２を回転させることで、ウエハチャック３３およびウエハチャック３３に保持された半導体ウエハ１も回転させることができる。
【００７０】
回転ステージ３２の上方、ここではウエハチャック３３によって回転ステージ３２に固定された半導体ウエハ１の主面１ａの中央部上方に、エッチング液用とリンス液用とを兼用したノズル（エッチング液およびリンス液供給部、エッチング液およびリンス液供給手段）３４が配置されている。そして、ノズル３４からエッチング液３７またはリンス液３５を半導体ウエハ１の主面１ａに向かって吐出（噴出）し、半導体ウエハ１の主面１ａにエッチング液３７またはリンス液３５を供給できるように構成されている。
【００７１】
エッチング液３７は、半導体ウエハ１の主面１ａに形成されている絶縁膜１２をエッチング可能なエッチング液を用い、例えばフッ酸（ＨＦ）の水溶液などを用いることができる。エッチング液３７のフッ酸の濃度は、枚葉式のウェットエッチング装置では生産性に支障をきたさない範囲のエッチング時間で目的とするエッチング量を確保できるようにすればよい。エッチング液３７のフッ酸の濃度は、例えば、３０秒間で熱酸化膜換算で１．５ｎｍ程度のエッチング量を狙うのであれば５０％ＨＦ：Ｈ２Ｏ＝１：１００程度に、例えば、２０秒間で熱酸化膜換算で５ｎｍ程度のエッチング量を狙うのであれば５０％ＨＦ：Ｈ２Ｏ＝１：２０程度に、薄めることができる。ノズル３４から吐出されるエッチング液３７の温度は、例えば、フッ酸であれば一般的な２４℃程度とすることができる。また、ノズル３４から吐出されるエッチング液３７の流量は、例えば、速やかにウエハ全面に行き渡らせる流量として２Ｌ／分程度とすることができる。ノズル３４から供給するリンス液３５は、例えば純水を用いることができる。また、バルブ（図示せず）などにより、ノズル３４からのエッチング液３７またはリンス液３５の供給開始、供給停止および供給切り換えなどが行えるように（あるいは供給（吐出）量を調整できるように）構成されている。
【００７２】
また、回転ステージ３２の上方に、リンス液用ノズル（リンス液供給部、リンス液供給手段）３６が配置され、リンス液用ノズル３６からリンス液（洗浄液、すすぎ液）３５を半導体ウエハ１の主面１ａに向かって吐出（噴出、供給）し、半導体ウエハ１の主面１ａにリンス液３５を供給できるように構成されている。リンス液用ノズル３６から吐出するリンス液３５は、例えば純水を用いることができる。リンス液用ノズル３６から吐出されて半導体ウエハ１の主面１ａ上に供給されるリンス液３５の流量は、例えば、ウエハチャック３３からの跳ね返りを抑制できる流量として０．２Ｌ／分程度とすることができる。また、バルブ（図示せず）などにより、リンス液用ノズル３６からのリンス液３５の供給開始および停止の切り換えができるように（あるいはリンス液３５の供給（吐出）量を調整できるように）構成されている。
【００７３】
ノズル３４およびリンス液用ノズル３６とそれらにエッチング液３７およびリンス液３５を供給する配管（図示せず）は回転ステージ３２には固定されておらず、回転ステージ３２が回転しても、ノズル３４およびリンス液用ノズル３６は回転しないように構成されている。
【００７４】
リンス液用ノズル３６は、回転ステージ３２の上方において、半導体ウエハ１の主面１ａの周辺部（外周部）の上方の位置から半導体ウエハ１の主面１ａの中心部の上方の位置へ水平方向（回転ステージ３２およびそこに保持された半導体ウエハ１の主面１ａに平行な方向）に移動可能に構成されている。リンス液用ノズル３６の移動速度は、所望の速度に制御可能に構成されている。
【００７５】
次に、ステップＳ２の具体的な手順について、説明する。
【００７６】
まず、主面１ａに絶縁膜１２を堆積した半導体ウエハ１を、図２３に示されるように、ウエハチャック３３によってエッチング装置３１の回転ステージ３２に保持する。それから、回転ステージ３２を回転させることによって、回転ステージ３２に保持された半導体ウエハ１を回転させる。この際、回転ステージ３２の回転の中心が半導体ウエハ１の主面１ａの中心位置とほぼ一致させることで、半導体ウエハ１が主面１ａの中心位置を回転中心にして回転するようにする。半導体ウエハ１の回転速度は、例えば５００ｒｐｍ（５００回転／分）程度とすることができる。
【００７７】
半導体ウエハ１が回転した状態で、回転する半導体ウエハ１の主面１ａにノズル３４から絶縁膜１２をエッチングするためのエッチング液３７を供給した後、リンス液用ノズル３６から半導体ウエハ１の主面１ａに絶縁膜１２のエッチングを停止するためのリンス液３５を供給しながら、回転する半導体ウエハ１の主面１ａの上方でリンス液用ノズル３６を半導体ウエハ１の主面１ａの周辺部（外周部）側から中心部側に移動させる。すなわち、半導体ウエハ１の主面１ａに向かってリンス液３５を吐出するリンス液用ノズル３６を、図２３および図２４において矢印３９で示される方向（半導体ウエハ１の主面１ａの周辺部側から中心部側に向かう方向）に移動させるのである。ここで、図２４には、回転する半導体ウエハ１の上面（主面１ａ）が示されており、図２４において符号３８で示される位置が、半導体ウエハ１の主面１ａの中心部に対応する。
【００７８】
より具体的には、まず、半導体ウエハ１が回転した状態で、半導体ウエハ１の主面１ａの中央部上方に位置するノズル３４から、回転する半導体ウエハ１の主面１ａの中心部にエッチング液３７を供給する。半導体ウエハ１は回転しているので、ノズル３４から半導体ウエハ１の主面１ａの中心部に供給されたエッチング液３７は、半導体ウエハ１の主面１ａの中心部から周辺部（外周部）側に移動して、半導体ウエハ１の主面１ａの全面にエッチング液３７が行き渡り、半導体ウエハ１の主面１ａの全面で、エッチング液３７による絶縁膜１２のエッチングが開始される。
【００７９】
所定の時間、ノズル３４から、回転する半導体ウエハ１の主面１ａの中心部にエッチング液３７を供給した後、ノズル３４から半導体ウエハ１の主面１ａへのエッチング液３７の供給を停止する。それから、半導体ウエハ１の回転速度を、例えば１００ｒｐｍ（１００回転／分）程度に低下させる。そして、半導体ウエハ１が回転した状態で、リンス液用ノズル３６からのリンス液３５の吐出を開始し、リンス液３５を吐出するリンス液用ノズル３６を、回転する半導体ウエハ１の主面１ａの周辺部の上方の位置から半導体ウエハ１の主面１ａの中心部の上方の位置へ水平方向（回転ステージ３２およびそこに保持された半導体ウエハ１の主面１ａに平行な方向）に移動させる。これにより、半導体ウエハ１の主面１ａにリンス液用ノズル３６からリンス液３５が供給され、半導体ウエハ１の主面１ａに供給されたリンス液３５により、半導体ウエハ１の主面１ａのリンス処理（すすぎ処理）が行われ、半導体ウエハ１の主面１ａからエッチング液３７がリンス液３５とともに除去され、半導体ウエハ１の主面１ａにおける絶縁膜１２のエッチングが停止する。なお、リンス液用ノズル３６が、半導体ウエハ１の主面１ａにリンス液３５を供給しながら移動するので、半導体ウエハ１の主面１ａにおけるリンス液３５の供給される位置が、半導体ウエハ１の主面１ａの周辺部から半導体ウエハ１の主面１ａの中心部に移動することになる。
【００８０】
リンス液用ノズル３６が、回転する半導体ウエハ１の主面１ａの中心部の上方の位置に到達し、リンス液用ノズル３６から半導体ウエハ１の主面１ａへリンス液３５が供給される位置が、半導体ウエハ１の主面１ａの周辺部（外周部）から半導体ウエハ１の主面１ａの中心部まで移動した後、リンス液用ノズル３６から半導体ウエハ１の主面１ａへのリンス液３５の供給を停止する。それから、半導体ウエハ１の主面１ａの中央部上方に位置するノズル３４から、回転する半導体ウエハ１の主面１ａの中心部にリンス液３５を供給する。
【００８１】
ノズル３４から半導体ウエハ１の主面１ａへリンス液３５を供給する際には、リンス液用ノズル３６が、回転する半導体ウエハ１の主面１ａの中心部の上方に位置していると、リンス液用ノズル３６が邪魔になる可能性がある。このため、リンス液用ノズル３６からのリンス液３５の供給を停止した後、リンス液用ノズル３６を、回転する半導体ウエハ１の主面１ａの中心部の上方の位置から周辺部側に速やかに移動させてから、ノズル３４から半導体ウエハ１の主面１ａへのリンス液３５の供給を開始すれば、より好ましい。
【００８２】
また、リンス液用ノズル３６が、回転する半導体ウエハ１の主面１ａの中心部の上方の位置に到達した段階（リンス液用ノズル３６からのリンス液３５の供給位置が半導体ウエハ１の主面１ａの中心部に移動した段階）で、半導体ウエハ１の主面１ａ全面で絶縁膜１２のエッチングが停止した状態になるため、他の形態として、ノズル３４から半導体ウエハ１の主面１ａへのリンス液３５の供給を省略することもできる。但し、半導体ウエハ１の主面１ａ全面でリンス処理がより確実に行われるようにするために、ノズル３４から、回転する半導体ウエハ１の主面１ａの中心部にリンス液３５を供給することが、より好ましい。
【００８３】
リンス処理の後、ノズル３４からのリンス液３５の吐出が停止され、半導体ウエハ１の主面１ａへのリンス液３５の供給が終了する。そして、回転ステージ３２の回転速度を上昇させることによって半導体ウエハ１の回転速度を上昇させて、半導体ウエハ１を高速回転させ、高速回転による遠心力を利用して半導体ウエハ１の主面１ａ上に残留する液体または水分（リンス液）を振り切って、半導体ウエハ１を乾燥させる。所定の時間、高速回転させて半導体ウエハ１を乾燥させた後、半導体ウエハ１の回転を停止させる（回転ステージ３２の回転を停止させる）。
【００８４】
その後、半導体ウエハ１は、次の工程（ステップＳ３の絶縁膜１２のＣＭＰ工程）に送られるか、あるいはその前に一旦、収容ケースなどに収容される。
【００８５】
上記のように、半導体ウエハ１が回転した状態で、半導体ウエハ１の主面１ａの中央部上方に位置するノズル３４から、半導体ウエハ１の主面１ａの中心部にエッチング液３７を供給することで、半導体ウエハ１の主面１ａの全面にエッチング液３７を行き渡らせ、このエッチング液３７により、半導体ウエハ１の主面１ａに形成されていた絶縁膜１２のエッチングを開始することができる。半導体ウエハ１が回転しているので、半導体ウエハ１の主面１ａの中心部に供給したエッチング液３７は、半導体ウエハ１の主面１ａの全面に速やかに行き渡るので、半導体ウエハ１の主面１ａの各位置で、ほぼ同時にエッチング液３７による絶縁膜１２のエッチングが開始される。
【００８６】
半導体ウエハ１の回転速度が速すぎると、高速回転による遠心力によって半導体ウエハ１の主面１ａ上からエッチング液３７が振り切られて完全に除去されるが、半導体ウエハ１の主面１ａからエッチング液３７が完全に除去されずに、半導体ウエハ１の主面１ａの全面に所定の量のエッチング液３７が残留できる程度に、半導体ウエハ１の回転速度を制御する。これにより、ノズル３４から半導体ウエハ１の主面１ａへのエッチング液３７の供給を停止した後も、半導体ウエハ１の主面１ａに残留するエッチング液３７により、半導体ウエハ１の主面１ａに形成されていた絶縁膜１２のエッチングが進行する。
【００８７】
ノズル３４から半導体ウエハ１の主面１ａへのエッチング液３７の供給を停止した後、上記のように、半導体ウエハ１が回転した状態で、リンス液用ノズル３６からリンス液３５を吐出させながら、リンス液用ノズル３６を、回転する半導体ウエハ１の主面１ａの周辺部の上方の位置から半導体ウエハ１の主面１ａの中心部の上方の位置へ水平方向に移動させる。半導体ウエハ１は回転しているので、リンス液用ノズル３６から半導体ウエハ１の主面１ａ上に供給されたリンス液３５は、半導体ウエハ１の主面１ａ上を周辺部側に移動する。このため、半導体ウエハ１の主面１ａにおいて、リンス液用ノズル３６からリンス液３５が供給された位置から外側（外周側）では、リンス液３５が行き渡った（存在した）状態となり、リンス処理（すすぎ処理）が行われ、エッチング液３７がリンス液３５とともに除去されて、絶縁膜１２のエッチング（ウェットエッチング）が停止する。
【００８８】
半導体ウエハ１の主面１ａの各位置においては、ノズル３４から供給されたエッチング液３７によってほぼ同時に絶縁膜１２のエッチングが開始されるが、リンス液３５を吐出するリンス液用ノズル３６を、回転する半導体ウエハ１の主面１ａの周辺部の上方の位置から半導体ウエハ１の主面１ａの中心部の上方の位置へ水平方向に移動するので、リンス液３５によるリンス処理の開始時間は、半導体ウエハ１の主面１ａの各位置で異なる。半導体ウエハ１の主面１ａの各位置では、ノズル３４から供給されたエッチング液３７が触れて（接液して）から、リンス液用ノズル３６から供給されたリンス液３５に触れる（接液する）まで、絶縁膜１２のエッチングが進行する。このため、リンス液用ノズル３６は、半導体ウエハ１の主面１ａ上を周辺部側から中心部側に１回移動させれば良く、ステップＳ２の処理の動作を単純化でき、またステップＳ２に要する時間を短縮できる。そして、ステップＳ２における半導体ウエハ１の主面の各位置のエッチング時間は、ノズル３４からのエッチング液３７の供給を開始してから、各位置上をリンス液用ノズル３６が通過するまでの時間に対応することになる。
【００８９】
本実施の形態では、ステップＳ２においては、ステップＳ３のＣＭＰ処理時の研磨量が多くなるところ（周辺部１Ａ）では、ステップＳ３のＣＭＰ処理時の研磨量が少ないところ（周辺部以外の領域、中央部１Ｂ）よりも、絶縁膜１２のエッチング量が少なくなるように（すなわち絶縁膜１２のエッチング時間が短くなるように）、リンス液用ノズル３６の移動（移動速度）を制御する。リンス液用ノズル３６の移動（移動速度）の制御について、更に詳細に説明する。
【００９０】
図２５は、ステップＳ２におけるリンス液用ノズル３６の移動位置、すなわち半導体ウエハ１の主面１ａにおいてリンス液用ノズル３６からのリンス液３５が接液する位置を示すグラフである。ステップＳ２では、リンス液用ノズル３６の位置（すなわち半導体ウエハ１の主面１ａにおいてリンス液用ノズル３６からのリンス液３５が接液する位置）を、時間の経過とともに図２５のような位置にあるように制御する。図２５のグラフの横軸は、半導体ウエハ１の主面１ａにおいてリンス液用ノズル３６から供給されたリンス液３５が接液する位置（接液の中心）と、半導体ウエハ１の主面１ａの中心との間の距離に対応する。図２５のグラフの縦軸は、時間（時刻）に対応するが、縦軸の上方に向かう方向が、時間が経過する方向であり、任意単位（arb. unit：arbitrary unit）で示してある。図２６は、ステップＳ２における半導体ウエハ１の主面１ａの各位置での絶縁膜１２のエッチング時間を示すグラフである。図２６のグラフの横軸は、半導体ウエハ１の主面１ａにおける中心（主面の中心）からの距離に対応し、図２６のグラフの縦軸は、エッチング時間に対応する。
【００９１】
ステップＳ２において、半導体ウエハ１の主面１ａの各位置における絶縁膜１２のエッチング量（エッチング厚み）は、各位置におけるエッチング時間に比例する。上述したように、ＣＭＰ処理時の研磨量は、半導体ウエハ１の主面１ａの周辺部１Ａの方が、周辺部以外の領域（中央部１Ｂ）に比べて、多くなるため、ステップＳ２のエッチング量については、半導体ウエハ１の主面１ａの周辺部１Ａでのエッチング量を、周辺部以外の領域（中央部１Ｂ）でのエッチング量に比べて少なくする必要がある。すなわち、ステップＳ２のエッチング時間については、半導体ウエハ１の主面１ａの周辺部１Ａでのエッチング時間を、周辺部以外の領域（中央部１Ｂ）でのエッチング時間に比べて、短くする必要がある。
【００９２】
このため、ステップＳ２では、回転する半導体ウエハ１の主面１ａの中心部にノズル３４からエッチング液３７を所定の時間供給してから、ノズル３４からのエッチング液３７の供給を停止し、その後、リンス液用ノズル３６が停止した状態で、リンス液用ノズル３６から、回転する半導体ウエハ１の主面１ａの周辺部に所定の時間（図２５のグラフの時刻Ｔｍ２からＴｍ３まで）、リンス液３５を供給する。半導体ウエハ１の主面１ａの周辺部へのリンス液用ノズル３６からのリンス液３５の供給を所定の時間（時刻Ｔｍ２からＴｍ３まで）継続した後、リンス液３５を吐出するリンス液用ノズル３６を、回転する半導体ウエハ１の主面１ａの周辺部（外周部）の上方の位置から半導体ウエハ１の主面１ａの中心部の上方の位置へ水平方向（回転ステージ３２およびそこに保持された半導体ウエハ１の主面１ａに平行な方向）に移動させる。すなわち、回転する半導体ウエハ１の上方で、リンス液用ノズル３６を半導体ウエハ１の主面の周辺部（外周部）側から中心部側に図２３および図２４の矢印３９の方向に移動させるのである。
【００９３】
ここで、半導体ウエハ１の主面１ａの中心部へのノズル３４からのエッチング液３７の供給を開始した時刻が、図２５のグラフの時刻Ｔｍ１に対応する。また、ノズル３４からのエッチング液３７の供給を停止した後、リンス液用ノズル３６から半導体ウエハ１の主面１ａの周辺部へのリンス液３５の供給を開始した時刻が、図２５のグラフの時刻Ｔｍ２に対応する。また、リンス液３５を吐出するリンス液用ノズル３６の移動（半導体ウエハ１の主面１ａの周辺部の上方の位置から半導体ウエハ１の主面１ａの中心部の上方の位置への移動）を開始した時刻が、図２５のグラフの時刻Ｔｍ３に対応し、リンス液３５を吐出するリンス液用ノズル３６が半導体ウエハ１の主面１ａの中心部の上方の位置に到達した時刻が、図２５のグラフの時刻Ｔｍ４に対応する。従って、時刻Ｔｍ２から時刻Ｔｍ４までの間（あるいは時刻Ｔｍ４以降も所定の時間経過するまで）、リンス液用ノズル３６はリンス液３５を吐出しているが、時刻Ｔｍ２から時刻Ｔｍ３までの間は、リンス液用ノズル３６は、半導体ウエハ１の主面１ａの周辺部の上方の位置で停止している。また、図２５では、半導体ウエハ１の主面１ａにおいてリンス液用ノズル３６からのリンス液３５が接液する位置の時間変化が実線でグラフ化されているが、理解を簡単にするために、時刻Ｔｍ１を点線で示している。図２５のグラフでは、半導体ウエハ１の主面１ａの各位置において、点線（時刻Ｔｍ１）から実線（リンス液用ノズル３６からのリンス液３５に接液する時刻）までの間の時間が、エッチング時間に対応することになる。
【００９４】
このようにリンス液用ノズル３６の移動を制御することで、半導体ウエハ１の主面の周辺部１Ａでのエッチング時間は、概ねＴｍ１１となり、周辺部１Ａ以外の領域（中央部１Ｂ）でのエッチング時間は、Ｔｍ１１＋Ｔｍ１２からＴｍ１１＋Ｔｍ１２＋Ｔｍ１３の間となる。ここで、Ｔｍ１１は、時刻Ｔｍ１から時刻Ｔｍ２までの時間（経過時間）に対応し、時間Ｔｍ１２は、時刻Ｔｍ２から時刻Ｔｍ３までの時間（経過時間）に対応し、時間Ｔｍ１３は、時刻Ｔｍ３から時刻Ｔｍ４までの時間（経過時間）に対応する。すなわち、半導体ウエハ１の主面の周辺部１Ａでは、時刻Ｔｍ２にリンス液用ノズル３６からリンス液３５が供給されたことで絶縁膜１２のエッチングが停止されるが、周辺部１Ａ以外の領域（中央部１Ｂ）では、時刻Ｔｍ２以降も絶縁膜１２のエッチングが進行し、時刻Ｔｍ３から時刻Ｔｍ４の間にリンス液用ノズル３６からリンス液３５が供給されることで、周辺部１Ａ以外の領域（中央部１Ｂ）で絶縁膜１２のエッチングが停止する。これにより、図２６に示されるように、半導体ウエハ１の主面の周辺部１Ａでのエッチング時間を、周辺部１Ａ以外の領域（中央部１Ｂ）でのエッチング時間よりも短くすることができる。従って、ステップＳ３のＣＭＰ処理時の研磨量が少ないところ（周辺部１Ａ以外の領域、中央部１Ｂ）よりも、ステップＳ３のＣＭＰ処理時の研磨量が多いところ（周辺部１Ａ）で、図２６に示されるようにステップＳ２のエッチング時間を短くする(すなわち図２０に示されるようにステップＳ２のエッチング量を少なくする)ことができる。
【００９５】
また、時刻Ｔｍ２から時刻Ｔｍ３までの間、リンス液用ノズル３６を停止しながら、半導体ウエハ１の主面１ａの周辺部にリンス液用ノズル３６からリンス液３５を供給するが、この際、半導体ウエハ１の主面１ａにおいてリンス液用ノズル３６からのリンス液３５が接液する位置の中心を、半導体ウエハ１の主面１ａの端部(ウエハ端、外周端、最外周)から若干、例えば３ｍｍ程度、内側（半導体ウエハ１の中心に近い側）にしておく。半導体ウエハ１の主面１ａにおいて、リンス液用ノズル３６からのリンス液３５が接液する位置よりも外側（半導体ウエハ１の端部に近い側）では、半導体ウエハ１の回転による遠心力でリンス液３５がウエハ端方向に流れることで、リンス液３５が供給される。
【００９６】
ここで、リンス液用ノズル３６から吐出されたリンス液３５は、リンス液用ノズル３６におけるリンス液吐出用の穴の直径とほぼ同じ直径を有する液柱であり、この液柱（リンス液３５の液柱）が半導体ウエハ１の主面１ａに接液する。このため、リンス液用ノズル３６から吐出されたリンス液３５の液柱の中心が当たる位置を、半導体ウエハ１の主面１ａにおいてリンス液用ノズル３６からのリンス液３５が接液する位置の中心と称するものとする。時刻Ｔｍ２から時刻Ｔｍ３までの間、半導体ウエハ１の主面１ａにおいてリンス液用ノズル３６からのリンス液３５が接液する位置の中心を、半導体ウエハ１の主面１ａの端部から若干（例えば３ｍｍ程度）内側にしておくことにより、リンス液３５の液柱の直径にもよるが、半導体ウエハ１の主面１ａの周辺部（ウエハ端から概ね５ｍｍ以内の領域）にリンス液３５を供給して、絶縁膜１２のエッチングを停止させることができる。
【００９７】
また、半導体ウエハ１の主面１ａにおいて周辺部１Ａ以外の領域（中央部１Ｂ）内ではステップＳ３のＣＭＰ処理時の絶縁膜１２の研磨量が均一なのであれば、時刻Ｔｍ３から時刻Ｔｍ４にかけてのリンス液用ノズル３６の移動速度をできるだけ速くし、リンス液用ノズル３６を、回転する半導体ウエハ１の主面１ａの周辺部の上方の位置から中心部の上方の位置に速やかに移動させ、上記時間Ｔｍ１３を十分に短くすることが好ましい。これにより、半導体ウエハ１の主面１ａにおいて周辺部１Ａ以外の領域（中央部１Ｂ）内では、ほぼ同時に絶縁膜１２のエッチングが停止され、エッチング時間がほぼ同じになる（すなわちエッチング量がほぼ同じになる）ので、ステップＳ３のＣＭＰ処理後の絶縁膜１２の膜厚分布を、より均一にすることができる。
【００９８】
一方、半導体ウエハ１の主面１ａにおいて周辺部１Ａ以外の領域（中央部１Ｂ）内でもステップＳ３のＣＭＰ処理時の絶縁膜１２の研磨量が均一でなく、上記図２２のように半導体ウエハ１の主面１ａにおいて、中心から離れるに従ってＣＭＰ処理時の研磨量が徐々に多くなる場合があり、ＣＭＰ処理は、一般にこの傾向が生じる場合が多い。この場合には、半導体ウエハ１の主面１ａにおけるステップＳ３のＣＭＰ処理時の研磨量の変化率（半導体ウエハ１の半径方向での変化率）に応じて、時刻Ｔｍ３から時刻Ｔｍ４にかけてのリンス液用ノズル３６の移動速度を制御（調整）する。すなわち、半導体ウエハ１の主面１ａにおけるステップＳ３のＣＭＰ処理時の研磨量の変化率（半導体ウエハ１の半径方向での変化率）が小さければ、リンス液用ノズル３６の移動速度を速くし、逆に変化率が大きければ、リンス液用ノズル３６の移動速度を遅くする。また、半導体ウエハ１の主面１ａにおいてステップＳ３のＣＭＰ処理時の研磨量の変化率（半導体ウエハ１の半径方向での変化率）が一定でないのであれば、変化率が大きい領域では、リンス液用ノズル３６の移動速度を遅くし、変化率が小さい領域では、リンス液用ノズル３６の移動速度を速くする。半導体ウエハ１の主面１ａにおけるステップＳ３のＣＭＰ処理時の研磨量の変化率（半導体ウエハ１の半径方向での変化率）に応じて、リンス液用ノズル３６の移動速度を制御（調整）することで、ステップＳ３のＣＭＰ処理後の絶縁膜１２の膜厚分布を、より均一にすることができる。
【００９９】
ここで、半導体ウエハ１の主面１ａにおけるステップＳ３のＣＭＰ処理時の研磨量の変化率とは、半導体ウエハ１の主面１ａの中心から周辺部（外周部）に向かう方向での単位長さ当たりの、ステップＳ３のＣＭＰ処理時の絶縁膜１２の研磨量の増加量（増加率）に対応し、図２２のグラフの傾き（微分値）に対応する。このため、ステップＳ３のＣＭＰ処理時の研磨量の変化率が小さいとは、図２２のグラフにおいて傾きが小さいことに対応し、ステップＳ３のＣＭＰ処理時の研磨量の変化率が大きいとは、図２２のグラフにおいて傾きが大きいことに対応する。
【０１００】
また、本実施の形態とは異なり、ステップＳ２とステップＳ３の順番を入れ替えることも考えられる。この場合、ステップＳ１で絶縁膜１２を形成してから、ステップＳ２を行うことなくステップＳ３の絶縁膜１２のＣＭＰ処理を行い（この段階では絶縁膜１２の膜厚分布は不均一になる）、その後、半導体ウエハ１の主面における絶縁膜１２の膜厚分布が均一になるようなステップＳ２のウェットエッチング処理を行うことになる。この場合、ＣＭＰ処理後に、絶縁膜１２の膜厚分布が均一になるようなウェットエッチング処理を行うことで、半導体ウエハ１の主面における絶縁膜１２の膜厚分布を均一にすることはできるが、次のような問題が生じてしまう。すなわち、ステップＳ１で絶縁膜１２を形成してから、ステップＳ２を行うことなくステップＳ３の絶縁膜１２のＣＭＰ処理を行った段階で、絶縁膜１２の上面にはＣＭＰ処理によるスクラッチが生じており、その後にステップＳ２のウェットエッチング処理を行うと、スクラッチを起点としてエッチングが等方的に拡がってしまい（すなわちスクラッチが窪みにまで成長してしまい）、絶縁膜１２の上面に窪みが生じてしまう可能性がある。これは、ＣＭＰ処理でせっかく平坦化した絶縁膜１２の上面の平坦性を低下させ、また、半導体装置の信頼性や製造歩留まりを低下させる可能性がある。
【０１０１】
それに対して、本実施の形態では、ステップＳ１で絶縁膜１２を形成してから、ＣＭＰ処理の前にステップＳ２のウェットエッチング処理を行い、その後、ステップＳ３の絶縁膜１２のＣＭＰ処理を行っている。このため、半導体ウエハ１の主面における絶縁膜１２の膜厚分布を均一にすることができるだけでなく、ＣＭＰ処理の前にステップＳ２のウェットエッチング処理を行うのでウェットエッチング中にＣＭＰ処理によるスクラッチを起点としてエッチングが等方的に拡がってしまうことがないため、最終的な絶縁膜１２の上面の平坦性を更に高めることができる。また、ステップＳ３のＣＭＰ処理の前にステップＳ２のウェットエッチング処理を行うので、絶縁膜１２の表面に異物などの汚染が無い状態（絶縁膜１２の表面が清浄化された状態）でステップＳ３のＣＭＰ処理を行うことができ、ＣＭＰ処理時のスクラッチの発生を抑制または防止できる。従って、半導体装置の信頼性や製造歩留まりを更に向上させることができる。
【０１０２】
また、本実施の形態において、ある半導体ウエハ１に対してステップＳ１，Ｓ２，Ｓ３の処理を行った後に、絶縁膜１２の膜厚分布（膜厚ｔ３の分布）を測定し、膜厚分布の不均一さ（すなわち絶縁膜１２の膜厚ｔ３が最大の部分と最小の部分との膜厚差）が所定のしきい値を越えた場合には、その結果をフィードバックして、次の半導体ウエハ１に対して行うステップＳ２の条件（上記図２０のエッチング量の分布）を見直すことができる。ここで、前記次の半導体ウエハ１は、膜厚分布を測定したのとは別の半導体ウエハ１である。これにより、前記次の半導体ウエハ１のステップＳ３後の絶縁膜１２の膜厚分布（膜厚ｔ３の分布）を均一化することができ、絶縁膜１２の膜厚ｔ３が最大の部分と最小の部分との膜厚差を前記所定のしきい値以下となるようにすることができる。
【０１０３】
例えば、ある半導体ウエハ１に対してステップＳ１，Ｓ２，Ｓ３の処理を行った後に、その半導体ウエハ１の主面における絶縁膜１２の膜厚分布（膜厚ｔ３の分布）を測定し、その結果、周辺部１Ａでの絶縁膜１２の膜厚ｔ３が中央部１Ｂでの膜厚ｔ３よりも２０ｎｍ程度薄かったとする。この場合、次の半導体ウエハ１（膜厚分布を測定したのとは別の半導体ウエハ１）に対してステップＳ２を行う際の上記リンス液用ノズル３６の移動条件を見直し、上記時間Ｔｍ１２を長くする（ここではエッチング量２０ｎｍに相当する分だけ長くする）ことにより、上記膜厚差ｔｄ１を２０ｎｍだけ増加させる。すなわち、膜厚分布を測定した半導体ウエハ１における膜厚差ｔｄ１よりも、前記次の半導体ウエハ１における膜厚差ｔｄ１が２０ｎｍだけ大きくなるようにする。これにより、前記次の半導体ウエハ１に対してステップＳ３を行った段階で、周辺部１Ａでの絶縁膜１２の膜厚ｔ３と中央部１Ｂでの膜厚ｔ３とをほぼ同じにすることができる。
【０１０４】
また、例えば、ある半導体ウエハ１に対してステップＳ１，Ｓ２，Ｓ３の処理を行った後に、その半導体ウエハ１の主面における絶縁膜１２の膜厚分布（膜厚ｔ３の分布）を測定し、その結果、周辺部１Ａでの絶縁膜１２の膜厚ｔ３が中央部１Ｂでの膜厚ｔ３よりも３０ｎｍ程度厚かったとする。この場合、次の半導体ウエハ１（膜厚分布を測定したのとは別の半導体ウエハ１）に対してステップＳ２を行う際の上記リンス液用ノズル３６の移動条件を見直し、上記時間Ｔｍ１２を短くする（ここではエッチング量３０ｎｍに相当する分だけ短くする）ことにより、上記膜厚差ｔｄ１を３０ｎｍだけ低減させる。すなわち、膜厚分布を測定した半導体ウエハ１における膜厚差ｔｄ１よりも、前記次の半導体ウエハ１における膜厚差ｔｄ１が３０ｎｍだけ小さくなるようにする。これにより、前記次の半導体ウエハ１のステップＳ３後の段階で、周辺部１Ａでの絶縁膜１２の膜厚ｔ３と中央部１Ｂでの膜厚ｔ３とをほぼ同じにすることができる。
【０１０５】
半導体ウエハ１に対してステップＳ１，Ｓ２，Ｓ３の処理を行った後に、絶縁膜１２の膜厚分布（膜厚ｔ３の分布）を測定するのは、ステップＳ１，Ｓ２，Ｓ３の処理を行う全ての半導体ウエハ１について行わなくとも、定期的またはある数の半導体ウエハ毎の抜き取りなどにより行うこともできる。
【０１０６】
また、本実施の形態では、ステップＳ１，Ｓ２，Ｓ３を絶縁膜１２に対して行う場合について説明したが、同様のステップＳ１，Ｓ２，Ｓ３を上記絶縁膜１６に対して行うこともでき、これは以下の実施の形態２でも同様である。
【０１０７】
すなわち、ステップＳ１，Ｓ２，Ｓ３を絶縁膜１２に対して行う場合は、まず、半導体ウエハ１の主面上にパターン層としてゲート電極６を形成し、このパターン層（ゲート電極６）を覆うようにステップＳ１で絶縁膜１２を形成する。この絶縁膜１２の上面にはパターン層（ゲート電極６）による凹凸形状が生じているため、絶縁膜１２を平坦化する必要があるが、ステップＳ２で絶縁膜１２をエッチング（ウェットエッチング）して半導体ウエハ１の主面における絶縁膜１２の膜厚分布を補正してから、ステップＳ３で絶縁膜１２の上面をＣＭＰ処理して平坦化する。
【０１０８】
一方、ステップＳ１，Ｓ２，Ｓ３を上記絶縁膜１６に対して行う場合は、まず、半導体ウエハ１の主面上にパターン層として配線１５を形成し、このパターン層（配線１５）を覆うようにステップＳ１で絶縁膜１６を形成する。この絶縁膜１６の上面にはパターン層（配線１５）による凹凸形状が生じているため、絶縁膜１６を平坦化する必要があるが、ステップＳ２で絶縁膜１６をエッチング（ウェットエッチング）して半導体ウエハ１の主面における絶縁膜１６の膜厚分布を補正してから、ステップＳ３で絶縁膜１６の上面をＣＭＰ処理して平坦化する。この場合、絶縁膜１６に対して行うステップＳ２，Ｓ３の処理は、絶縁膜１２に対して行うステップＳ２，Ｓ３の処理とそれぞれ同様（上記図１５〜図２６を参照したステップＳ１，Ｓ２，Ｓ３の説明において、ゲート電極６を配線１５に置き換え、絶縁膜１２を絶縁膜１６に置き換えたものにほぼ相当する）であるので、ここではその繰り返しの説明は省略する。
【０１０９】
このため、本実施の形態では、半導体ウエハ１の主面上にパターン層（ゲート電極６または配線１５）を形成し、半導体ウエハ１の主面上に、このパターン層（ゲート電極６または配線１５）を覆うようにステップＳ１で絶縁膜（絶縁膜１２または絶縁膜１６）を形成する。この絶縁膜（絶縁膜１２または絶縁膜１６）は、その上面に、パターン層（ゲート電極６または配線１５）を反映した凹凸形状が生じているため平坦化する必要があるが、ステップＳ２で絶縁膜（絶縁膜１２または絶縁膜１６）をエッチングして半導体ウエハ１の主面における絶縁膜（絶縁膜１２または絶縁膜１６）の膜厚分布を補正してから、ステップＳ３で絶縁膜（絶縁膜１２または絶縁膜１６）の上面をＣＭＰ処理して平坦化する。この際、ステップＳ３での半導体ウエハ１における絶縁膜（絶縁膜１２または絶縁膜１６）の研磨量の分布に応じて、ステップＳ２で半導体ウエハ１における絶縁膜（絶縁膜１２または絶縁膜１６）の膜厚分布を補正する。具体的には、半導体ウエハ１の主面において、ステップＳ３での絶縁膜（絶縁膜１２または絶縁膜１６）の研磨量が少ない領域よりも、ステップＳ３での絶縁膜（絶縁膜１２または絶縁膜１６）の研磨量が多い領域で、絶縁膜（絶縁膜１２または絶縁膜１６）の膜厚ｔ２が厚くなるように、ステップＳ２で絶縁膜（絶縁膜１２または絶縁膜１６）の膜厚分布を補正する。これにより、ステップＳ３のＣＭＰ処理後の絶縁膜（絶縁膜１２または絶縁膜１６）の膜厚分布を均一にすることができる。なお、ステップＳ３のＣＭＰ処理後の絶縁膜（絶縁膜１２または絶縁膜１６）の膜厚は、パターン層（ゲート電極６または配線１５）の高さよりも厚く、ステップＳ３でＣＭＰ処理された絶縁膜（絶縁膜１２または絶縁膜１６）からパターン層（ゲート電極６または配線１５）は露出されない。
【０１１０】
従って、本実施の形態（のステップＳ１，Ｓ２，Ｓ３の処理）および以下の実施の形態２（のステップＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４の処理）は、半導体ウエハ１の主面上にゲート電極または配線のようなパターン層を形成し、このパターン層を覆うように形成したためにパターン層を反映した凹凸形状が生じる絶縁膜に対して適用すれば、有効である。但し、ゲート電極を覆うように形成した層間絶縁膜である絶縁膜１２に対して本実施の形態（のステップＳ１，Ｓ２，Ｓ３の処理）および以下の実施の形態２（のステップＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４の処理）を適用すれば、最も効果が大きく、その理由は、次のようなものである。
【０１１１】
半導体ウエハ１の主面上にパターン層（例えばゲート電極または配線）を形成し、このパターン層を覆うように形成した絶縁膜をＣＭＰ処理で平坦化した場合、絶縁膜の膜厚分布が不均一であると、例えば上記図１３のように半導体ウエハ１の主面の周辺部以外の領域（中央部１Ｂ）に比べて周辺部１Ａで絶縁膜が薄くなってしまうと、絶縁膜が薄くなった領域で、下地のパターン層が露出してしまう可能性がある。パターン層が導体パターンであれば、露出したパターン層が電気的なショートを招く可能性がある。本実施の形態および以下の実施の形態２では、絶縁膜の膜厚分布を均一化できるため、絶縁膜からパターン層が露出するのを防止でき、露出したパターン層が電気的なショートを招くのを防止できる。このため、半導体装置の製造歩留まりを向上させることができる。この効果は、パターン層が配線の場合も、ゲート電極の場合も、得ることができる。
【０１１２】
一方、半導体ウエハ１の主面上にゲート電極６を形成し、ゲート電極６を覆うように形成した絶縁膜１２をＣＭＰ処理で平坦化した場合、絶縁膜１２の膜厚分布が不均一であると、例えば上記図１３のように半導体ウエハ１の主面の周辺部以外の領域（中央部１Ｂ）に比べて周辺部１Ａで絶縁膜１２が薄くなってしまうと、絶縁膜１２にコンタクトホール１３を形成する際に、オーバーエッチングによるダメージが生じる可能性がある。すなわち、絶縁膜１２の膜厚分布が不均一であると、絶縁膜１２の厚みが厚い領域でもコンタクトホール１３を開口できるようにコンタクトホール１３形成のためのエッチングを行う必要があるため、絶縁膜１２の厚みが薄い領域（周辺部１Ａ）において、コンタクトホール１３形成時にコンタクトホール１３の底部でオーバーエッチングが生じて基板領域（ｎ＋型半導体領域９）がダメージを受ける可能性がある。これは、ＭＩＳＦＥＴＱＮのゲート特性などに影響を与える可能性がある。また、コンタクトホール１３開口時に絶縁膜１１をエッチングストッパ膜として用いたとしても、絶縁膜１２の膜厚分布の不均一性が高いと（絶縁膜１２の最大膜厚の部分と最小膜厚の部分との膜厚差が大きいと）、絶縁膜１２の厚みが薄い領域（周辺部１Ａ）において、コンタクトホール１３の底部でオーバーエッチングにより基板領域がダメージを受けるのを十分には防げない。本実施の形態および以下の実施の形態２では、絶縁膜１２の膜厚分布を均一化できるため、絶縁膜１２にコンタクトホール１３を形成する際のオーバーエッチングを抑制でき、半導体装置の性能や信頼性を向上させることができる。この効果は、半導体ウエハ１の主面上にパターン層としてゲート電極を形成し、ゲート電極を覆うように形成した層間絶縁膜（ここでは絶縁膜１２）に、本実施の形態（ステップＳ１，Ｓ２，Ｓ３の処理）および以下の実施の形態２（ステップＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４の処理）を適用した場合に、得ることができる。従って、ゲート電極を覆うように形成した層間絶縁膜（ここでは絶縁膜１２）に対して本実施の形態（ステップＳ１，Ｓ２，Ｓ３の処理）および以下の実施の形態２（ステップＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４の処理）を適用すれば、最も効果が大きい。
【０１１３】
（実施の形態２）
図２７は、本実施の形態の半導体装置の製造工程の一部を示すプロセスフロー図であり、上記実施の形態１の図１５に対応するものである。
【０１１４】
本実施の形態の半導体装置の製造工程は、上記実施の形態１と同様にステップＳ１，Ｓ２，Ｓ３を行った後に、ステップＳ４で、半導体ウエハ１の主面上における絶縁膜１２の膜厚分布を補正する処理（ウェットエッチング処理）を行うものである。ステップＳ４の後に、上記コンタクトホール１３の形成工程が行われる。本実施の形態では、ステップＳ３の後にステップＳ４で絶縁膜１２の膜厚分布を補正することで、ステップＳ３の絶縁膜１２のＣＭＰ処理を行った段階で絶縁膜１２の膜厚分布に不均一さが残っていても、半導体ウエハ１の主面における絶縁膜１２の膜厚分布を均一にすることができる。
【０１１５】
本実施の形態においても、ステップＳ１，Ｓ２，Ｓ３は上記実施の形態１と同様であるので、ここではその説明は省略し、ステップＳ３の後に行うステップＳ４について説明する。
【０１１６】
図２８および図２９は、本実施の形態の半導体装置の製造工程中の要部断面図であり、半導体ウエハ１の主面１ａの周辺部（外周部）１Ａと半導体ウエハ１の主面１ａの中央部１Ｂの要部断面図が示されている。なお、図２８は、ステップＳ３で絶縁膜１２をＣＭＰ処理した直後（すなわち上記図６に対応する工程段階）の要部断面図であり、上記実施の形態１の図１８に相当するものである。また、図２９は、ステップＳ３のＣＭＰ処理の後にステップＳ４の絶縁膜１２の膜厚分布の補正を行った直後（上記コンタクトホール１３を形成する前）の要部断面図である。また、図２８および図２９でも、上記図１６〜図１８と同様、図面の簡略化のために、ｐ型ウエル３、ｎ−型半導体領域７およびｎ＋型半導体領域９は、半導体ウエハ１に含めて図示し、かつ、サイドウォールスペーサ８、金属シリサイド層１０および絶縁膜１１の図示を省略している。
【０１１７】
また、図３０は、本実施の形態の半導体装置の製造工程において、半導体ウエハ１の主面における絶縁膜１２の膜厚分布を示すグラフであり、上記実施の形態１の図１９に対応するものである。図３０のグラフの横軸は、半導体ウエハ１の主面における中心（主面の中心）からの距離に対応し、図３０のグラフの縦軸は絶縁膜１２の膜厚に対応する。なお、図３０のグラフには、ステップＳ１で絶縁膜１２を堆積した直後における絶縁膜１２の膜厚ｔ１と、ステップＳ２で絶縁膜１２の膜厚分布の補正を行った直後における絶縁膜１２の膜厚ｔ２と、ステップＳ３で絶縁膜１２をＣＭＰ処理した直後（図２８の段階）における絶縁膜１２の膜厚ｔ３と、ステップＳ４で絶縁膜１２の膜厚分布の補正を行った直後（図２９の段階）における絶縁膜１２の膜厚ｔ４とが示されている。ここで、上記実施の形態１で説明したように、膜厚ｔ１は、ステップＳ１で絶縁膜１２を堆積した直後（すなわちステップＳ１後でステップＳ２前）における絶縁膜１２の膜厚（すなわち堆積膜厚）に対応する。また、膜厚ｔ２は、ステップＳ２で絶縁膜１２の膜厚分布の補正を行った直後（すなわちステップＳ２後でステップＳ３前）における絶縁膜１２の膜厚に対応する。また、膜厚ｔ３は、ステップＳ３で絶縁膜１２をＣＭＰ処理した直後（すなわちステップＳ３後でステップＳ４前）における絶縁膜１２の膜厚に対応する。また、膜厚ｔ４は、ステップＳ４で絶縁膜１２の膜厚分布の補正を行った直後（すなわちステップＳ４後）における絶縁膜１２の膜厚に対応する。
【０１１８】
上記実施の形態１では、ステップＳ１で絶縁膜１２を形成した後、ステップＳ３でのＣＭＰ処理の研磨量の不均一さを考慮して、ステップＳ２で予め絶縁膜１２の膜厚分布を補正してから、ステップＳ３のＣＭＰ処理を行う。このため、ステップＳ２を行わない場合に比べて、ステップＳ３のＣＭＰ処理後の絶縁膜１２の膜厚分布（半導体ウエハ１の主面における膜厚分布）を均一にすることができる。
【０１１９】
しかしながら、ステップＳ３のＣＭＰ処理後に半導体ウエハ１の主面における絶縁膜１２の膜厚分布（膜厚ｔ３の分布）を測定するなどして、絶縁膜１２の膜厚分布（膜厚ｔ３の分布）の均一さがまだ十分ではないと判断した場合などには、更にステップＳ４の絶縁膜１２の膜厚分布の補正を行うことで、半導体ウエハ１の主面における絶縁膜１２の膜厚分布の均一性を更に向上させることができる。
【０１２０】
すなわち、図２８および図３０に示されるように、半導体ウエハ１の主面１ａの周辺部１Ａと、周辺部以外の領域（中央部１Ｂ）とで、ステップＳ３のＣＭＰ処理後の絶縁膜１２の膜厚ｔ３が異なってしまう場合がある。もちろん、ステップＳ２を行わなかった場合（上記比較例の図１３の場合）に比べると、ステップＳ２を行った方が、半導体ウエハ１の主面１ａの周辺部１Ａと、周辺部以外の領域（中央部１Ｂ）との絶縁膜１２の膜厚ｔ３の差は小さくなっている。それでも製造工程条件の変動などにより、図２８および図３０に示されるように、半導体ウエハ１の主面１ａの周辺部１Ａと、周辺部以外の領域（中央部１Ｂ）とで、ステップＳ３のＣＭＰ処理後の絶縁膜１２の膜厚ｔ３に差が生じてしまう場合がある。
【０１２１】
そこで、本実施の形態では、ステップＳ３のＣＭＰ処理後の絶縁膜１２の膜厚分布の不均一さを考慮して、ステップＳ４においてエッチングにより半導体ウエハ１の主面における絶縁膜１２の膜厚分布を補正し、それによって、ステップＳ４後の半導体ウエハ１の主面における絶縁膜１２の膜厚分布を、より均一化させる。
【０１２２】
すなわち、ステップＳ４を行うことにより、ステップＳ４を行う前（但しステップＳ３後）に比べて、半導体ウエハ１の主面の周辺部１Ａでの絶縁膜１２の膜厚と、半導体ウエハ１の主面の周辺部１Ａ以外の領域（中央部１Ｂ）での絶縁膜１２の膜厚との差が小さくなるのである。換言すれば、半導体ウエハ１の主面１ａの周辺部１Ａと周辺部以外の領域（中央部１Ｂ）での絶縁膜１２の膜厚差（上記膜厚差ｔｄ１に相当するもの）が、ステップＳ４を行う前よりも、ステップＳ４を行った後のほうが小さくなるのである。
【０１２３】
これを実現するためには、図３０のグラフからも分かるように、半導体ウエハ１の主面において、ステップＳ３のＣＭＰ処理後の絶縁膜１２の膜厚ｔ３が薄い領域よりも、ステップＳ３のＣＭＰ処理後の絶縁膜１２の膜厚ｔ３が厚い領域で、ステップＳ４での絶縁膜１２のエッチング量が多くなるように、ステップＳ４で絶縁膜１２をエッチング（ウェットエッチング）する。そのためには、半導体ウエハ１の主面において、ステップＳ３のＣＭＰ処理後の絶縁膜１２の膜厚ｔ３が薄い領域よりも、ステップＳ３のＣＭＰ処理後の絶縁膜１２の膜厚ｔ３が厚い領域で、ステップＳ４での絶縁膜１２のエッチング時間が長くなるように、ステップＳ４で絶縁膜１２をエッチング（ウェットエッチング）すればよい。
【０１２４】
例えば、図２８では、ステップＳ３のＣＭＰ処理後（ステップＳ４前）の段階で、半導体ウエハ１の主面の周辺部１Ａでは絶縁膜１２の膜厚ｔ３が薄く、周辺部以外の領域（中央部１Ｂ）では絶縁膜１２の膜厚ｔ３が、それよりも厚くなっている。この場合には、絶縁膜１２の膜厚ｔ３が薄い領域である半導体ウエハ１の主面の周辺部１Ａでのエッチング量よりも、絶縁膜１２の膜厚ｔ３が厚い領域である半導体ウエハ１の主面の中央部１Ｂでのエッチング量が大きくなるように、ステップＳ４で絶縁膜１２をエッチング（ウェットエッチング）する。これにより、図２９に示されるように、半導体ウエハ１の主面の周辺部１Ａと周辺部以外の領域（中央部１Ｂ）とで、絶縁膜１２の膜厚ｔ４をほぼ同じにすることができる。
【０１２５】
このように、上記ステップＳ２は、ステップＳ３のＣＭＰ処理の研磨量の不均一さを考慮して、あえて絶縁膜１２のエッチング後の膜厚分布（膜厚ｔ２の分布）を不均一にする処理であったのに対して、ステップＳ４は、絶縁膜１２のエッチング後の膜厚分布（膜厚ｔ４の分布）を均一にする処理である。
【０１２６】
本実施の形態では、ステップＳ３のＣＭＰ処理の後に、ステップＳ４を行うことで、半導体ウエハ１の主面における絶縁膜１２の膜厚分布を、より均一化することができる。
【０１２７】
図２８および図３０に示されるように、半導体ウエハ１の主面の周辺部１Ａが、周辺部以外の領域（中央部１Ｂ）よりも、ステップＳ３のＣＭＰ処理後の絶縁膜１２の膜厚ｔ３が薄くなっている場合には、ステップＳ４は、上記実施の形態１のウェットエッチング装置３１を用いて行うことができる。この場合のステップＳ４の具体的な手順について説明する。
【０１２８】
図２８および図３０に示されるように、半導体ウエハ１の主面の周辺部１Ａが、周辺部以外の領域（中央部１Ｂ）よりも、ステップＳ３のＣＭＰ処理後の絶縁膜１２の膜厚ｔ３が薄くなっている場合には、ステップＳ４のエッチング量は、半導体ウエハ１の主面１ａの周辺部１Ａが、周辺部以外の領域（中央部１Ｂ）に比べて、少なくなる（絶縁膜１２のエッチング量が少なくなる）ようにする必要がある。すなわち、ステップＳ４のエッチング時間は、半導体ウエハ１の主面１ａの周辺部１Ａが、周辺部以外の領域（中央部１Ｂ）に比べて、短くなる（絶縁膜１２のエッチング時間が短くなる）ようにする必要がある。
【０１２９】
このため、ステップＳ４では、回転する半導体ウエハ１の主面１ａの中心部にノズル３４からエッチング液３７を所定の時間供給してから、ノズル３４からのエッチング液３７の供給を停止し、その後、リンス液用ノズル３６が停止した状態で、リンス液用ノズル３６から、回転する半導体ウエハ１の主面１ａの周辺部に所定の時間、リンス液３５を供給する。停止したリンス液用ノズル３６から、半導体ウエハ１の主面１ａの周辺部にリンス液３５を供給した段階で、半導体ウエハ１の主面の周辺部１Ａでは、絶縁膜１２のエッチングが停止されるが、周辺部１Ａ以外の領域（中央部１Ｂ）では、絶縁膜１２のエッチングが進行する。半導体ウエハ１の主面１ａの周辺部へのリンス液用ノズル３６からのリンス液３５の供給を所定の時間継続した後、リンス液３５を吐出するリンス液用ノズル３６を、回転する半導体ウエハ１の主面１ａの周辺部（外周部）の上方の位置から半導体ウエハ１の主面１ａの中心部の上方の位置へ水平方向（回転ステージ３２およびそこに保持された半導体ウエハ１の主面１ａに平行な方向）に移動させる。すなわち、図２３および図２４の矢印３９の方向にリンス液用ノズル３６を移動させる。半導体ウエハ１の主面１ａの中央部１Ｂでは、移動するリンス液用ノズル３６からリンス液３５が供給された段階で、絶縁膜１２のエッチングが停止する。その後、半導体ウエハ１の主面１ａの中央部上方に位置するノズル３４から、回転する半導体ウエハ１の主面１ａの中心部にリンス液３５を供給する。リンス処理の後、ノズル３４から半導体ウエハ１の主面１ａへのリンス液３５の供給が終了し、半導体ウエハ１を高速回転させて半導体ウエハ１を乾燥させてから、半導体ウエハ１の回転を停止させ、半導体ウエハ１を次の工程（コンタクトホール１３形成工程）に送るか、あるいはその前に一旦、収容ケースなどに収容する。
【０１３０】
このようにして、半導体ウエハ１の主面の周辺部１Ａでのエッチング時間を、周辺部１Ａ以外の領域（中央部１Ｂ）でのエッチング時間よりも短くすることができる。従って、図３０のグラフのように、ステップＳ４において、絶縁膜１２の膜厚ｔ３が薄い領域である半導体ウエハ１の主面の周辺部１Ａでのエッチング量（絶縁膜１２のエッチング量）よりも、絶縁膜１２の膜厚ｔ３が厚い領域である半導体ウエハ１の主面の中央部１Ｂでのエッチング量（絶縁膜１２のエッチング量）を大きくすることができる。これにより、図２９および図３０に示されるように、半導体ウエハ１の主面の周辺部１Ａと周辺部以外の領域（中央部１Ｂ）とで、絶縁膜１２の膜厚ｔ４をほぼ同じにすることができ、半導体ウエハ１の主面における絶縁膜１２の膜厚分布を、より均一にすることができる。
【０１３１】
図２８〜図３０は、半導体ウエハ１の主面の周辺部１Ａが、周辺部以外の領域（中央部１Ｂ）よりも、ステップＳ３のＣＭＰ処理後の絶縁膜１２の膜厚ｔ３が薄くなっている場合を示していた。それに対して、図３１〜図３３は、それぞれ図２８〜図３０に対応するものであるが、図３１〜図３３には、半導体ウエハ１の主面の周辺部１Ａが、周辺部以外の領域（中央部１Ｂ）よりも、ステップＳ３のＣＭＰ処理後の絶縁膜１２の膜厚ｔ３が厚くなっている場合を示してある。
【０１３２】
図３１および図３２は、本実施の形態の半導体装置の製造工程中の要部断面図であり、半導体ウエハ１の主面１ａの周辺部（外周部）１Ａと半導体ウエハの主面１ａの中央部１Ｂの要部断面図が示されている。なお、図３１は、上記図２８と同様、ステップＳ３で絶縁膜１２をＣＭＰ処理した直後（すなわち上記図６に対応する工程段階）の要部断面図であり、図３２は、上記図２９と同様、ステップＳ３のＣＭＰ処理の後にステップＳ４の絶縁膜１２の膜厚分布の補正を行った直後（上記コンタクトホール１３を形成する前）の要部断面図である。また、図３３は、本実施の形態の半導体装置の製造工程において、半導体ウエハ１の主面における絶縁膜１２の膜厚分布を示すグラフであり、図３３のグラフの横軸は、半導体ウエハ１の主面における中心（主面の中心）からの距離に対応し、図３３のグラフの縦軸は絶縁膜１２の膜厚に対応する。なお、図３３のグラフには、図３０のグラフと同様、ステップＳ１で堆積した直後における絶縁膜１２の膜厚ｔ１と、ステップＳ２で絶縁膜１２の膜厚分布の補正を行った直後における絶縁膜１２の膜厚ｔ２と、ステップＳ３で絶縁膜１２をＣＭＰ処理した直後（図３１の段階）における絶縁膜１２の膜厚ｔ３と、ステップＳ４で絶縁膜１２の膜厚分布の補正を行った直後（図３２の段階）における絶縁膜１２の膜厚ｔ４とが示されている。
【０１３３】
図３１および図３３に示されるように、半導体ウエハ１の主面の周辺部１Ａが、周辺部以外の領域（中央部１Ｂ）よりも、ステップＳ３のＣＭＰ処理後の絶縁膜１２の膜厚ｔ３が厚くなっている場合のステップＳ４の具体的な手順について、図３４を参照して説明する。図３４は、ステップＳ４の処理（半導体ウエハ１の主面上に堆積した絶縁膜１２の膜厚分布を補正する処理）の説明図であり、上記図２３に対応するものである。
【０１３４】
半導体ウエハ１の主面の周辺部１Ａが、周辺部以外の領域（中央部１Ｂ）よりも、ステップＳ３のＣＭＰ処理後の絶縁膜１２の膜厚ｔ３が厚くなっている場合には、図３４に示されるような枚葉式のウェットエッチング装置３１ａを用いて絶縁膜１２の一部（上層部分）をウェットエッチングすることにより、ステップＳ４の絶縁膜１２の膜厚分布を補正する処理を行うことができる。
【０１３５】
ウェットエッチング装置３１ａの構成について、上記ウェットエッチング装置３１と異なる点について説明する。ウェットエッチング装置３１においては、ノズル３４は、エッチング液用とリンス液用とを兼用したノズルであり、ノズル３４からエッチング液３７またはリンス液３５を半導体ウエハ１の主面１ａに向かって吐出できるように構成されていた。一方、ウェットエッチング装置３１ａにおいては、ノズル３４はリンス液用のノズルであり、ノズル３４からリンス液３５を半導体ウエハ１の主面１ａに向かって吐出（噴出）し、半導体ウエハ１の主面１ａにリンス液３５を供給できるように構成されている。
【０１３６】
また、ウェットエッチング装置３１ａにおいては、リンス液用ノズル３６の代わりに、エッチング液用ノズル（エッチング液供給部、エッチング液供給手段）３６ａが、回転ステージ３２の上方に配置され、エッチング液用ノズル３６ａからエッチング液３７を半導体ウエハ１の主面１ａに向かって吐出（噴出、供給）し、半導体ウエハ１の主面１ａにエッチング液３７を供給できるように構成されている。エッチング液用ノズル３６ａの構成は、吐出するのがリンス液３５ではなくエッチング液３７であること以外は、リンス液用ノズル３６の構成とほぼ同様である。ウェットエッチング装置３１ａの他の構成は、上記ウェットエッチング装置３１とほぼ同様であるので、ここではその説明は省略する。
【０１３７】
図３１および図３３に示されるように、半導体ウエハ１の主面の周辺部１Ａが、周辺部以外の領域（中央部１Ｂ）よりも、ステップＳ３のＣＭＰ処理後の絶縁膜１２の膜厚ｔ３が厚くなっている場合には、ステップＳ４のエッチング量は、半導体ウエハ１の主面１ａの周辺部１Ａが、周辺部以外の領域（中央部１Ｂ）に比べて、多くなる（絶縁膜１２のエッチング量が多くなる）ようにする必要がある。すなわち、ステップＳ４のエッチング時間は、半導体ウエハ１の主面１ａの周辺部１Ａが、周辺部以外の領域（中央部１Ｂ）に比べて、長くなる（絶縁膜１２のエッチング時間が長くなる）ようにする必要がある。
【０１３８】
このため、ステップＳ４では、図３３に示されるように、エッチング液用ノズル３６ａが停止した状態で、エッチング液用ノズル３６ａから、回転する半導体ウエハ１の主面１ａの周辺部に所定の時間、エッチング液３７を供給する。停止したエッチング液用ノズル３６ａから、半導体ウエハ１の主面１ａの周辺部にエッチング液３７を供給した段階で、半導体ウエハ１の主面の周辺部１Ａでは、絶縁膜１２のエッチングが開始されるが、周辺部１Ａ以外の領域（中央部１Ｂ）では、エッチング液３７に触れないので、絶縁膜１２はエッチングされない。半導体ウエハ１の主面１ａの周辺部へのエッチング液用ノズル３６ａからのエッチング液３７の供給を所定の時間継続した後、エッチング液３７を吐出するエッチング液用ノズル３６ａを、回転する半導体ウエハ１の主面１ａの周辺部（外周部）の上方の位置から半導体ウエハ１の主面１ａの中心部の上方の位置へ水平方向（回転ステージ３２およびそこに保持された半導体ウエハ１の主面１ａに平行な方向）に移動させる。すなわち、図３４の矢印３９の方向にエッチング液用ノズル３６ａを移動させる。半導体ウエハ１の主面１ａの中央部１Ｂでは、移動するエッチング液用ノズル３６ａからエッチング液３７が供給された段階で、絶縁膜１２のエッチングが開始される。
【０１３９】
エッチング液用ノズル３６ａが、回転する半導体ウエハ１の主面１ａの中心部の上方の位置に到達し、エッチング液用ノズル３６ａから半導体ウエハ１の主面１ａへエッチング液３７が供給される位置が、半導体ウエハ１の主面１ａの周辺部から半導体ウエハ１の主面１ａの中心部まで移動した後、エッチング液用ノズル３６ａから半導体ウエハ１の主面１ａへのエッチング液３７の供給を停止する。その後、半導体ウエハ１の主面１ａの中央部上方に位置するノズル３４から、回転する半導体ウエハ１の主面１ａの中心部にリンス液３５を供給する。ノズル３４から供給されたリンス液３５は、半導体ウエハ１の回転により半導体ウエハ１の主面１ａの全面に行き渡り、半導体ウエハ１の主面１ａの全面で絶縁膜１２のエッチングが停止する。ノズル３４から半導体ウエハ１の主面１ａへリンス液３５を供給する際には、エッチング液用ノズル３６ａが、回転する半導体ウエハ１の主面１ａの中心部の上方に位置していると、エッチング液用ノズル３６ａが邪魔になる可能性がある。このため、エッチング液用ノズル３６ａからのエッチング液３７の供給を停止した後、エッチング液用ノズル３６ａを、回転する半導体ウエハ１の主面１ａの中心部の上方の位置から周辺部（外周部）側に速やかに移動させてから、ノズル３４から半導体ウエハ１の主面１ａへのリンス液３５の供給を開始すれば、より好ましい。
【０１４０】
リンス処理の後、ノズル３４から半導体ウエハ１の主面１ａへのリンス液３５の供給が終了し、半導体ウエハ１を高速回転させて半導体ウエハ１を乾燥させてから、半導体ウエハ１の回転を停止させ、半導体ウエハ１を次の工程（コンタクトホール１３形成工程）に送るか、あるいはその前に一旦、収容ケースなどに収容する。
【０１４１】
このようにして、半導体ウエハ１の主面の周辺部１Ａでのエッチング時間を、周辺部１Ａ以外の領域（中央部１Ｂ）でのエッチング時間よりも長くすることができる。従って、図３３のグラフのように、ステップＳ４において、絶縁膜１２の膜厚ｔ３が厚い領域である半導体ウエハ１の主面の周辺部１Ａでのエッチング量（絶縁膜１２のエッチング量）を、絶縁膜１２の膜厚ｔ３が薄い領域である半導体ウエハ１の主面の中央部１Ｂでのエッチング量（絶縁膜１２のエッチング量）よりも大きくすることができる。これにより、図３２および図３３に示されるように、半導体ウエハ１の主面の周辺部１Ａと周辺部以外の領域（中央部１Ｂ）とで、絶縁膜１２の膜厚ｔ４をほぼ同じにすることができ、半導体ウエハ１の主面における絶縁膜１２の膜厚分布を、より均一にすることができる。
【０１４２】
また、ＣＭＰ処理の後にウェットエッチングを行うと、ＣＭＰ処理で生じたスクラッチを起点としてエッチングが等方的に拡がって窪みが生じてしまう可能性がある。しかしながら、本実施の形態では、ステップＳ３のＣＭＰ処理の前にステップＳ２で絶縁膜１２の膜厚分布を補正することで、ステップＳ３のＣＭＰ処理の直後の絶縁膜１２の膜厚分布（膜厚ｔ３の分布）を、ステップＳ２を行わない場合に比べて均一にしている。このため、ステップＳ２を行わない場合に比べて、本実施の形態のようにステップＳ２を行った場合には、ステップＳ３のＣＭＰ処理の直後の絶縁膜１２の膜厚分布（膜厚ｔ３の分布）の均一性が高い分、ステップＳ４でのエッチング量を少なくすることができる。これは、不均一な絶縁膜の膜厚分布をエッチングで均一にするためには、その絶縁膜の最大膜厚の部分と最小膜厚の部分との膜厚差以上のエッチング量が必要になるため、ステップＳ３のＣＭＰ処理の直後の絶縁膜１２の膜厚分布（膜厚ｔ３の分布）の均一性が高ければ、ステップＳ４での絶縁膜１２のエッチング量を少なくすることができるためである。例えば、上記比較例の図１４の場合には、ＣＭＰ処理後にウェットエッチングで絶縁膜１２の膜厚分布を均一にするためには、１５０ｎｍ程度以上のエッチング量が必要となるのに対して、本実施の形態の図３０および図３３の場合には、ステップＳ４のウェットエッチングで絶縁膜１２の膜厚分布を均一にするためには、５０ｎｍ程度以下のエッチング量ですむ。
【０１４３】
このため、本実施の形態では、ステップＳ３のＣＭＰ処理の前にステップＳ２を行っている分、ステップＳ４でウェットエッチングにより絶縁膜１２の膜厚分布を均一にするために必要なエッチング量を低減できるため、ＣＭＰ処理の後のウェットエッチング（ここではステップＳ４）において、ＣＭＰ処理（ここではステップＳ３）で生じたスクラッチを起点としてエッチングが等方的に拡がるのを抑制することができる。従って、スクラッチが拡がって窪みが絶縁膜１２の上面に生じるのを抑制または防止することができる。
【０１４４】
また、上記実施の形態１において上記ステップＳ２を行うのに、上記ウェットエッチング装置３１の代わりに、図３５に示されるようなウェットエッチング装置３１ｂを用いることもでき、また、本実施の形態において上記ステップＳ４を行うのに、上記ウェットエッチング装置３１，３１ａの代わりに、図３５に示されるようなウェットエッチング装置３１ｂを用いることもできる。図３５は、ステップＳ２およびステップＳ４に使用できる他のウェットエッチング装置３１ｂの説明図であり、上記図２３や上記図３４に対応するものである。
【０１４５】
図３５に示されるウェットエッチング装置３１ｂは、回転ステージ３２とウエハチャック３３とを有しており、回転ステージ３２とウエハチャック３３の構成および機能については、上記ウェットエッチング装置３１，３１ａと同様であるので、ここではその説明は省略する。
【０１４６】
上記ウェットエッチング装置３１ａと同様に、ウェットエッチング装置３１ｂにおいても、ノズル３４はリンス液用のノズルであり、ノズル３４からリンス液３５を半導体ウエハ１の主面１ａに向かって吐出（噴出）し、半導体ウエハ１の主面１ａにリンス液３５を供給できるように構成されている。また、ウェットエッチング装置３１ｂにおいては、上記ウェットエッチング装置３１ａと同様のエッチング液用ノズル３６ａが回転ステージ３２の上方に配置され、エッチング液用ノズル３６ａからエッチング液３７を半導体ウエハ１の主面１ａに向かって吐出し、半導体ウエハ１の主面１ａにエッチング液３７を供給できるように構成されている。また、ウェットエッチング装置３１ｂにおいては、更に、上記ウェットエッチング装置３１と同様のリンス液用ノズル３６が回転ステージ３２の上方に配置され、リンス液用ノズル３６からリンス液３５を半導体ウエハ１の主面１ａに向かって吐出し、半導体ウエハ１の主面１ａにリンス液３５を供給できるように構成されている。エッチング液用ノズル３６ａおよびリンス液用ノズル３６は、それぞれ、回転ステージ３２の上方において、半導体ウエハ１の主面１ａの周辺部（外周部）の上方の位置から半導体ウエハ１の主面１ａの中心部の上方の位置へ水平方向（回転ステージ３２およびそこに保持された半導体ウエハ１の主面１ａに平行な方向）に独立に移動可能に構成されている。また、エッチング液用ノズル３６ａとリンス液用ノズル３６は、いずれも半導体ウエハ１の主面１ａ上を周辺部から中心部に移動するよう構成されているが、図３５に示されるように、互いに異なる方向の周辺部から中心部に移動するようにしておくことが好ましい。
【０１４７】
ウェットエッチング装置３１ｂを用いて上記ステップＳ２，Ｓ４を行うには、次のようにすることができる。
【０１４８】
図３５に示されるように、エッチング液用ノズル３６ａから、回転する半導体ウエハ１の主面１ａの周辺部にエッチング液３７を供給する。この段階で、半導体ウエハ１の主面の周辺部１Ａでは、絶縁膜１２のエッチングが開始されるが、中央部１Ｂでは、エッチング液３７に触れないので絶縁膜１２はエッチングされない。それから、エッチング液３７を吐出するエッチング液用ノズル３６ａを、回転する半導体ウエハ１の主面１ａの周辺部（外周部）の上方の位置から半導体ウエハ１の主面１ａの中心部の上方の位置へ水平方向（回転ステージ３２およびそこに保持された半導体ウエハ１の主面１ａに平行な方向）に移動させる。すなわち、図３５の矢印３９の方向にエッチング液用ノズル３６ａを移動させる。半導体ウエハ１の主面１ａの中央部１Ｂでは、移動するエッチング液用ノズル３６ａからエッチング液３７が供給された段階で、絶縁膜１２のエッチングが開始される。
【０１４９】
エッチング液用ノズル３６ａが、半導体ウエハ１の主面１ａにエッチング液３７を供給しながらの移動を開始してから所定の時間経過した後、リンス液用ノズル３６から、回転する半導体ウエハ１の主面１ａの周辺部へのリンス液３５の供給を開始する。この段階で、半導体ウエハ１の主面の周辺部１Ａでは、絶縁膜１２のエッチングが停止されるが、中央部１Ｂでは、リンス液３５に触れないので絶縁膜１２のエッチングは継続される。それから、リンス液３５を吐出するリンス液用ノズル３６を、回転する半導体ウエハ１の主面１ａの周辺部（外周部）の上方の位置から半導体ウエハ１の主面１ａの中心部の上方の位置へ水平方向に移動させる。すなわち、図３５の矢印３９ａの方向にリンス液用ノズル３６を移動させる。半導体ウエハ１の主面１ａの中央部１Ｂでは、移動するリンス液用ノズル３６からリンス液３５が供給された段階で、絶縁膜１２のエッチングが停止する。
【０１５０】
エッチング液用ノズル３６ａが、回転する半導体ウエハ１の主面１ａの中心部の上方の位置に到達してから、エッチング液用ノズル３６ａから半導体ウエハ１の主面１ａへのエッチング液３７の供給を停止し、その後、リンス液用ノズル３６が、回転する半導体ウエハ１の主面１ａの中心部の上方の位置に到達してから、リンス液用ノズル３６から半導体ウエハ１の主面１ａへのリンス液３５の供給を停止する。その後、ノズル３４から、回転する半導体ウエハ１の主面１ａの中心部にリンス液３５を供給する。リンス処理の後、ノズル３４から半導体ウエハ１の主面１ａへのリンス液３５の供給が終了し、半導体ウエハ１を高速回転させて半導体ウエハ１を乾燥させてから、半導体ウエハ１の回転を停止させ、半導体ウエハ１を次の工程に送るか、あるいはその前に一旦、収容ケースなどに収容する。
【０１５１】
図３５に示されるウェットエッチング装置３１ｂを用いた場合、半導体ウエハ１の主面１ａの各位置では、エッチング液用ノズル３６ａから供給されるエッチング液３７に触れて（接液して）から、リンス液用ノズル３６から供給されるリンス液３５が触れる（接液する）まで、絶縁膜１２のエッチングが進行する。すなわち、半導体ウエハ１の主面の各位置のエッチング時間は、各位置上をエッチング液用ノズル３６ａが通過してから、各位置上をリンス液用ノズル３６が通過するまでの時間に対応することになる。このため、エッチング液用ノズル３６ａの移動速度とリンス液用ノズル３６の移動速度とを、半導体ウエハ１の主面の各位置で要求されるエッチング時間に応じて独立に制御することで、半導体ウエハ１の主面におけるエッチング量の分布を複雑な分布とすることもできる。例えば、ステップＳ３のＣＭＰ処理の研磨量の分布（半導体ウエハ１の主面１ａにおける分布）が、上記図２２のグラフよりも複雑な場合であっても、それに対応したステップＳ２のエッチング量の分布（半導体ウエハ１の主面１ａにおける分布）を、ウェットエッチング装置３１ｂを用いて実現できる。また、例えば、ステップＳ３のＣＭＰ処理後の絶縁膜１２の膜厚分布（半導体ウエハ１の主面１ａにおける膜厚ｔ３の分布）が、上記図３０や図３３のグラフよりも複雑な場合であっても、それに対応したステップＳ４のエッチング量の分布（半導体ウエハ１の主面１ａにおける分布）を、ウェットエッチング装置３１ｂを用いて実現できる。
【０１５２】
以上、本発明者によってなされた発明をその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言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０１５３】
本発明は、半導体装置の製造技術に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１５４】
【図１】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図２】図１に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図３】図２に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図４】図３に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図５】図４に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図６】図５に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図７】図６に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図８】図７に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図９】図８に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図１０】図９に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図１１】図１０に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図１２】比較例の半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図１３】図１３に続く比較例の半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図１４】比較例の半導体装置の製造工程において、半導体ウエハの主面における絶縁膜の膜厚分布を示すグラフである。
【図１５】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造工程の一部を示すプロセスフロー図である。
【図１６】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図１７】図１６に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図１８】図１７に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図１９】半導体ウエハの主面における絶縁膜の膜厚分布を示すグラフである。
【図２０】半導体ウエハの主面上に堆積した絶縁膜の膜厚分布を補正する処理での絶縁膜のエッチング量を示すグラフである。
【図２１】半導体ウエハの主面上に堆積した絶縁膜の膜厚分布を補正する処理での絶縁膜のエッチング量を示すグラフである。
【図２２】ＣＭＰ処理での絶縁膜の研磨量を示すグラフである。
【図２３】半導体ウエハの主面上に堆積した絶縁膜の膜厚分布を補正する処理の説明図である。
【図２４】半導体ウエハの主面上に堆積した絶縁膜の膜厚分布を補正する処理の説明図である。
【図２５】リンス液用ノズルの移動位置（半導体ウエハの主面においてリンス液用ノズルからのリンス液が接液する位置）を示すグラフである。
【図２６】半導体ウエハの主面の各位置での絶縁膜のエッチング時間を示すグラフである。
【図２７】本発明の他の実施の形態である半導体装置の製造工程の一部を示すプロセスフロー図である。
【図２８】本発明の他の実施の形態である半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図２９】図２８に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図３０】半導体ウエハの主面における絶縁膜の膜厚分布を示すグラフである。
【図３１】本発明の他の実施の形態である半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図３２】図３１に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図３３】半導体ウエハの主面における絶縁膜の膜厚分布を示すグラフである。
【図３４】半導体ウエハの主面上に堆積した絶縁膜の膜厚分布を補正する処理の説明図である。
【図３５】ウェットエッチング装置の説明図である。
【符号の説明】
【０１５５】
１  半導体ウエハ
１ａ  主面
１Ａ  周辺部
１Ｂ  中央部
２  素子分離領域
３  ｐ型ウエル
４  ゲート絶縁膜
５  導電膜
６  ゲート電極
７  ｎ−型半導体領域
８  サイドウォールスペーサ
９  ｎ＋型半導体領域
１０  金属シリサイド層
１１，１２  絶縁膜
１３  コンタクトホール
１４  プラグ
１４ａ  導電性バリア膜
１４ｂ  主導体膜
１５  配線
１５ａ  チタン膜
１５ｂ  窒化チタン膜
１５ｃ  アルミニウム膜
１５ｄ  窒化チタン膜
１６  絶縁膜
１７  スルーホール
１８  プラグ
３１，３１ａ，３１ｂ  ウェットエッチング装置
３２  回転ステージ
３３  ウエハチャック
３４  ノズル
３５  リンス液
３６  リンス液用ノズル
３６ａ  エッチング液用ノズル
３７  エッチング液
３８  中心
３９，３９ａ  矢印
ＱＮ  ｎチャネル型のＭＩＳＦＥＴ
ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４  膜厚（厚み）
ｔｄ１  膜厚差
Ｔｍ１，Ｔｍ２，Ｔｍ３，Ｔｍ４  時刻
Ｔｍ１１，Ｔｍ１２，Ｔｍ１３，Ｔｍ１４  時間
【図１】
2009295649.tif 000003
【図２】
2009295649.tif 000004
【図３】
2009295649.tif 000005
【図４】
2009295649.tif 000006
【図５】
2009295649.tif 000007
【図６】
2009295649.tif 000008
【図７】
2009295649.tif 000009
【図８】
2009295649.tif 000010
【図９】
2009295649.tif 000011
【図１０】
2009295649.tif 000012
【図１１】
2009295649.tif 000013
【図１２】
2009295649.tif 000014
【図１３】
2009295649.tif 000015
【図１４】
2009295649.tif 000016
【図１５】
2009295649.tif 000017
【図１６】
2009295649.tif 000018
【図１７】
2009295649.tif 000019
【図１８】
2009295649.tif 000020
【図１９】
2009295649.tif 000021
【図２０】
2009295649.tif 000022
【図２１】
2009295649.tif 000023
【図２２】
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【図２３】
2009295649.tif 000025
【図２４】
2009295649.tif 000026
【図２５】
2009295649.tif 000027
【図２６】
2009295649.tif 000028
【図２７】
2009295649.tif 000029
【図２８】
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【図２９】
2009295649.tif 000031
【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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