專(zhuān)利名稱(chēng)：半導(dǎo)體裝置的制造方法及半導(dǎo)體裝置制造系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，特別涉及在半導(dǎo)體裝置的制造過(guò)程中的平坦化技術(shù)。
背景技術(shù)：
至今為止，用LOCOS(Local oxidation of Silicon)分離作為將晶體管之間絕緣分離的技術(shù)。但是，由于晶體管在不斷地縮小，因此使用LOCOS分離會(huì)產(chǎn)生因鳥(niǎo)嘴而引起的晶體管區(qū)域的縮小和在絕緣期間耐壓的降低的不良現(xiàn)象。于是，開(kāi)發(fā)出了被稱(chēng)為STI的溝分離絕緣技術(shù)(例如，B.Davariet al.，IEDM Tech.Digest，92，(1988)等)作為新的元件分離技術(shù)。
近年來(lái)，隨著半導(dǎo)體裝置的高集成化，元件和布線的小型化及多層化正在不斷地發(fā)展。隨著元件和布線的小型化及多層化，以在襯底表面存在的凹凸為原因的問(wèn)題(例如，在光刻中，通過(guò)對(duì)抗蝕膜進(jìn)行圖案化而形成的抗蝕膜屏蔽的尺寸不均勻、及在凹凸部分發(fā)生的布線短路等)，以往幾乎沒(méi)有成為問(wèn)題，現(xiàn)在卻變得越來(lái)越顯著。在襯底表面的凹凸與例如半導(dǎo)體裝置的制造裝置(露光裝置和蝕刻裝置)的性能一樣，對(duì)形成抗蝕膜屏蔽及布線等時(shí)的尺寸控制造成很大的影響。所以，近年來(lái)，在半導(dǎo)體制造工序中對(duì)襯底表面的高度平坦化有了非常嚴(yán)格的要求。
通常，化學(xué)機(jī)械研磨法(CMP法)被廣泛地應(yīng)用于對(duì)襯底表面的平坦化中。CMP法被廣泛地應(yīng)用在元件分離、布線層間的絕緣膜的平坦化、掩埋銅布線的形成等，已成了半導(dǎo)體裝置的制造中必不可少的方法。
特別是，由在MIS晶體管之間形成的STI引起的襯底表面的凹凸，在形成MIS晶體管的柵電極時(shí)，對(duì)尺寸控制帶來(lái)很大的影響。因此，將形成STI的襯底表面平坦化的技術(shù)開(kāi)發(fā)非常盛行，開(kāi)發(fā)成果被實(shí)際使用。
以下，參照?qǐng)D9，對(duì)使用CMP技術(shù)將形成STI的襯底表面平坦化的以往技術(shù)加以說(shuō)明。
首先，在圖9(a)所示的工序中，在半導(dǎo)體襯底(這里為硅襯底)1上依次沉積氧化硅膜2、氮化硅膜3。其次，通過(guò)在氮化硅膜3上涂抗蝕膜7，再利用光刻法對(duì)抗蝕膜7進(jìn)行圖案化，來(lái)在抗蝕膜7上形成開(kāi)口部7a。
其次，在圖9(b)所示的工序中，通過(guò)進(jìn)行以抗蝕膜7為屏蔽的干蝕刻，除去開(kāi)口部7a內(nèi)的氮化硅膜3、氧化硅膜2及硅襯底1，形成溝渠4。
其次，在圖9(c)所示的工序中，在溝渠4的表面形成氧化硅膜5后，用絕緣膜6將溝渠4埋住，直到溝渠4被完全掩埋為止。這里，用使用CVD法的TEOS膜和氧化硅膜作為絕緣膜6。
其次，在圖9(d)所示的工序中，在對(duì)絕緣膜6進(jìn)行退火處理后，再利用CMP研磨剛才埋入溝渠4的絕緣膜6，直到氮化硅膜3露出為止。最后，通過(guò)用磷酸選擇性地除去氮化硅膜3，形成STI8。
但是，不管是什么樣的CMP裝置，經(jīng)過(guò)研磨的被研磨膜的研磨率的分布(以下，簡(jiǎn)稱(chēng)為研磨率分布)都是不規(guī)則的、經(jīng)常發(fā)生變化的。經(jīng)過(guò)研磨的被研磨膜的研磨率分布不規(guī)則、經(jīng)常發(fā)生變化的話，例如在STI形成工序中，在研磨后的晶片中央部和晶片外圍部，成為CMP終止膜的氮化硅膜的膜厚會(huì)產(chǎn)生不均勻。因此，在元件分離區(qū)域的凹凸會(huì)產(chǎn)生不均勻。
因?yàn)橄笊鲜瞿菢右r底表面產(chǎn)生凹凸的不均勻，故在那之后的利用光刻等形成的柵極尺寸也會(huì)產(chǎn)生不均勻。因此，在晶片中央部形成的半導(dǎo)體裝置和在晶片外圍部形成的半導(dǎo)體裝置之間有可能產(chǎn)生特性的不同。
如上所述，解決由晶片內(nèi)的膜厚分布而引起的襯底表面產(chǎn)生凹凸不均勻的方法，在日本國(guó)公開(kāi)特許公報(bào)特開(kāi)2002-134466號(hào)公報(bào)中被明確記載。根據(jù)在所述公報(bào)中記載的方法，通過(guò)對(duì)晶片內(nèi)被研磨膜的膜厚變厚的部位進(jìn)行濕蝕刻，來(lái)對(duì)被研磨膜進(jìn)行一定程度的平坦化，然后，再利用CMP法進(jìn)行平坦化處理，使研磨后的晶片表面所產(chǎn)生的凹凸不均勻減少。
但是，使用上述方法，即使在研磨前進(jìn)行平坦化處理，也有可能在研磨時(shí)在晶片表面產(chǎn)生凹凸不均勻。因此，會(huì)產(chǎn)生降低研磨前的平坦化效果的不良現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
如上所鑒，本發(fā)明的目的在于提供減少特性不同的半導(dǎo)體裝置。
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法，包括對(duì)在晶片上形成的被研磨膜設(shè)定研磨率分布、及對(duì)所述被研磨膜設(shè)定研磨后的目標(biāo)膜厚分布的工序(a)；根據(jù)所述研磨率分布和所述目標(biāo)膜厚分布、算出所述被研磨膜的研磨前的膜厚分布的工序(b)；形成所述被研磨膜以實(shí)現(xiàn)所述被研磨膜的研磨前的膜厚分布的工序(c)；以及研磨所述被研磨膜的工序(d)。
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法，通過(guò)對(duì)被研磨膜的研磨率分布和研磨后的被研磨膜的目標(biāo)膜厚分布進(jìn)行比較，倒算出研磨前的被研磨膜的膜厚分布，從而能夠預(yù)先控制形成膜的條件使在研磨后能夠獲得與目標(biāo)膜厚分布一樣的被研磨膜的膜厚分布。這樣一來(lái)，即使有可能因研磨在晶片表面產(chǎn)生凹凸不均勻，也能夠使最后所獲得的被研磨膜的膜厚分布與目標(biāo)膜厚分布一樣。因此，能夠提供減少了特性不同的半導(dǎo)體裝置。
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法，最好還由如下工序構(gòu)成，包括在所述工序(d)前，測(cè)定在所述晶片上形成的所述被研磨膜的膜厚分布的工序(e)；在所述工序(d)后，測(cè)定所述被研磨膜的膜厚分布的工序(f)；以及在所述工序(f)后，根據(jù)在所述工序(e)中獲得的所述被研磨膜的膜厚分布和在所述工序(f)中獲得的所述被研磨膜的膜厚分布，更新所述研磨率分布的工序(g)。
這樣一來(lái)，由于能夠調(diào)整從研磨裝置上觀察到的被研磨膜的研磨率分布，因此即使研磨率不規(guī)則地經(jīng)常變化，也能夠形成所希望的膜厚分布的膜。從而，能夠不受研磨裝置中被研磨膜的研磨率分布的不規(guī)則經(jīng)常變化的影響，進(jìn)行研磨。
最好采用重復(fù)所述工序(a)到所述工序(g)的結(jié)構(gòu)。
這樣一來(lái)，由于能夠調(diào)整從研磨裝置上觀察到的被研磨膜的研磨率分布，因此即使研磨率不規(guī)則地經(jīng)常變化，也能夠形成所希望的膜厚分布的膜。從而，能夠不受從研磨裝置上觀察到的被研磨膜的研磨率分布的不規(guī)則經(jīng)常變化的影響，能夠在研磨后獲得具有所希望的被研磨膜的膜厚分布的晶片。
最好在最初的所述工序(a)中，使用試驗(yàn)用晶片。
這樣一來(lái)，能夠更新在最初的工序(a)中所設(shè)定的初期研磨率分布。因此，能夠在第一次以后的工序St1～工序St8的工作狀態(tài)下，在被研磨的晶片中，獲得精度更好的被研磨膜的目標(biāo)膜厚分布。還有，在第一次的工序St1～工序St8的工作狀態(tài)下，沒(méi)有浪費(fèi)形成布線等圖案的實(shí)際使用的晶片。
也可以采用在所述工序(c)中，通過(guò)等離子CVD法形成所述被研磨膜的結(jié)構(gòu)。
也可以采用在所述工序(c)前，還包括多個(gè)工序的結(jié)構(gòu)。
這樣一來(lái)，就是僅用控制成膜工序而不能獲得的那種膜厚分布，也能夠作為被研磨膜的研磨前的膜厚分布得到。
本發(fā)明的半導(dǎo)體制造系統(tǒng)，包括在晶片上形成被研磨膜的成膜器；研磨所述被研磨膜的研磨器；存儲(chǔ)所述研磨器中的所述被研磨膜的研磨率分布、和研磨所述被研磨膜后的目標(biāo)膜厚分布的存儲(chǔ)器；以及根據(jù)所述研磨器中的所述被研磨膜的研磨率分布、和研磨所述被研磨膜后的目標(biāo)膜厚分布，算出研磨所述被研磨膜前的膜厚分布，且控制所述成膜器來(lái)實(shí)現(xiàn)研磨所述被研磨膜前的膜厚分布的所述控制器；本發(fā)明的半導(dǎo)體制造系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)研磨器中的被研磨膜的研磨率分布和研磨后的被研磨膜的目標(biāo)膜厚分布進(jìn)行比較，倒算出研磨前的被研磨膜的膜厚分布，從而能夠預(yù)先控制形成膜的條件使在研磨后能夠獲得與目標(biāo)膜厚分布一樣的被研磨膜的膜厚分布。這樣一來(lái)，即使有可能因研磨在晶片表面產(chǎn)生凹凸不均勻，也能夠使最后所獲得的被研磨膜的膜厚分布與目標(biāo)膜厚分布一樣。因此，能夠提供減少了特性不同的半導(dǎo)體器件。
所述成膜器也可以是等離子CVD器件。
本發(fā)明的半導(dǎo)體制造系統(tǒng)，還包括測(cè)定所述被研磨膜的膜厚的所述膜厚測(cè)定器，最好所述存儲(chǔ)器控制所述膜厚測(cè)定器，使其測(cè)定所述被研磨膜的研磨前的膜厚分布及研磨后的膜厚分布，且根據(jù)所述研磨前的膜厚分布及所述研磨后的膜厚分布更新所述被研磨膜的研磨率分布。
這樣一來(lái)，由于能夠調(diào)整從研磨器上觀察到的被研磨膜的研磨率分布，因此即使研磨率不規(guī)則地經(jīng)常變化，也能夠形成所希望的膜厚分布的膜。從而，能夠不受研磨器中被研磨膜的研磨率分布的不規(guī)則經(jīng)常變化的影響，進(jìn)行研磨。
所述膜厚測(cè)定器最好具備調(diào)整功能。
這樣一來(lái)，能夠控制光束照射在晶片的位置。以往，由于光束被照射到在布線上沉積的層間絕緣膜上，還是光束被照射到在沒(méi)有布線形成的區(qū)域上沉積的層間絕緣膜上，層間絕緣膜的膜厚的測(cè)定值的不同僅僅在于布線的厚度，但在本發(fā)明中，測(cè)定值中不含有相當(dāng)于布線厚度部分的誤差。也就是說(shuō)，在測(cè)定值中含有的誤差非常地小。
(發(fā)明的效果)根據(jù)本發(fā)明，能夠提供減少特性不同的半導(dǎo)體裝置。
附圖的簡(jiǎn)單說(shuō)明

圖1(a)為研磨裝置的概要圖，圖1(b)為從剖面觀察研磨裝置的搬送頭的放大圖。
圖2為表示在不同的處理日，在同一條件下將形成以氧化膜作為被研磨膜的晶片研磨時(shí)的被研磨膜的研磨率分布的圖。
圖3為表示半導(dǎo)體制造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。
圖4為表示半導(dǎo)體制造的制造方法的流程圖。
圖5(a)為表示研磨裝置100中的被研磨膜的研磨率分布的圖。圖5(b)為表示被研磨膜的研磨后的目標(biāo)膜厚分布的圖。圖5(c)為表示根據(jù)研磨裝置100中的被研磨膜的研磨率分布、和被研磨膜的研磨后的目標(biāo)膜厚分布算出的被研磨膜的研磨前的最佳膜厚分布的圖。
圖6為表示在本發(fā)明中所使用的等離子CVD裝置的圖。
圖7為表示在成膜工序中，氣體流量比和在晶片上形成的被研磨膜的膜厚分布的相關(guān)關(guān)系的圖。
圖8為表示在成膜工序中，氣體流量比和在晶片上形成的被研磨膜的膜厚分布的相關(guān)關(guān)系的圖。
圖9為表示使用以往的CMP技術(shù)的STI平坦化技術(shù)的圖。
(符號(hào)的說(shuō)明)1-硅襯底；2-氧化硅膜；3-氮化硅膜；4-溝渠；5-氧化硅膜；6-絕緣膜；7-抗蝕膜；8-STI；11-成膜裝置；20、21-計(jì)算機(jī)；30-光學(xué)膜厚測(cè)定器；40-洗凈裝置；50-晶片搬送路徑；60-網(wǎng)絡(luò)電纜；100-研磨裝置；106-晶片盒；109-研磨床；110-研磨墊；111-晶片；112-搬送頭；113-研磨劑(懸浮液)供給口；114-研磨劑(懸浮液)；116-護(hù)環(huán)；117-晶片固定貼紙；118-支架；200-半導(dǎo)體制造系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式
本案發(fā)明者，對(duì)使用所述以往的方法為什么會(huì)在研磨時(shí)的晶片表面產(chǎn)生凹凸不勻，造成降低在研磨前進(jìn)行的平坦化的效果的不良現(xiàn)象的原因作了如下的考察。
首先，對(duì)利用CMP的研磨方法加以說(shuō)明。
圖1(a)為研磨裝置的概要圖。進(jìn)行CMP的研磨裝置100，包括研磨床109、貼在研磨床109上的研磨墊110、用以固定研磨的晶片的搬送頭112、及研磨劑(懸浮液)供給口113。
研磨床109以旋轉(zhuǎn)軸A1為中心旋轉(zhuǎn)。晶片111被搬送頭112固定。另外，這里，在晶片111上形成被研磨膜。搬送頭112包括旋轉(zhuǎn)軸A2，以旋轉(zhuǎn)軸A2為中心旋轉(zhuǎn)，而且旋轉(zhuǎn)軸A2自身也一邊來(lái)回運(yùn)動(dòng)，一邊用所規(guī)定的壓力把晶片111壓在研磨墊110上。若在該狀態(tài)下，將研磨劑(懸浮液)114從研磨劑供給口113提供到研磨墊110上，則研磨劑114一邊在研磨墊110上擴(kuò)散，一邊流入研磨墊110和晶片111之間。這樣一來(lái)，在晶片111上形成的被研磨膜便被研磨。也就是說(shuō)，由研磨墊110和晶片111的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的機(jī)械研磨，與研磨劑114的化學(xué)作用相互作用，能夠?qū)Ρ谎心ツみM(jìn)行較好的研磨。
這里，本案發(fā)明者注意到當(dāng)利用CMP法進(jìn)行平坦化處理時(shí)，被研磨膜的研磨率分布經(jīng)常變化這一現(xiàn)象。其次，對(duì)被研磨膜的研磨率分布經(jīng)常變化的機(jī)構(gòu)加以說(shuō)明。
圖1(b)為利用CMP法進(jìn)行平坦化處理時(shí)，CMP裝置的搬送頭112及晶片111的剖面圖。晶片111通過(guò)具有彈性的晶片固定貼紙117被固定在支架118上。并且，為了防止晶片被壓在墊表面上研磨時(shí)的飛起，在支架118上設(shè)置有護(hù)環(huán)116。隨著平坦化處理的進(jìn)行，為具有彈性物體的晶片固定貼紙117由于一直接受搬送頭112施加的重量，因此其厚度隨時(shí)間的經(jīng)過(guò)漸漸變薄，晶片111從護(hù)環(huán)116下面突出的部分變小。但是，如果放在那里不進(jìn)行研磨的話，又會(huì)恢復(fù)到原來(lái)的厚度。因此，晶片111從護(hù)環(huán)116下面突出的部分經(jīng)常發(fā)生變化。其結(jié)果，引起被研磨膜的研磨率分布經(jīng)常發(fā)生不規(guī)則的變化。
圖2表示在不同的處理日、在同一條件下將形成以氧化膜為被研磨膜的晶片研磨時(shí)的被研磨膜的研磨率分布。正如上所述的，得知被研磨膜的研磨率分布根據(jù)處理日的不同發(fā)生不規(guī)則的變動(dòng)。
并且，若不斷使用同一個(gè)搬送頭的話，則造成護(hù)環(huán)在某一時(shí)候與研磨墊接觸在一起的現(xiàn)象。因此，必須在一定的期間交換一次搬送頭。但是，現(xiàn)在，搬送頭的安裝還得靠操作者的手工作業(yè)。因此，搬送頭的安裝也產(chǎn)生一些微妙的不同。所以，圖1(b)所示的晶片111從護(hù)環(huán)116下面突出的部分發(fā)生變化。即使把搬送頭112將晶片111壓在研磨墊110上的壓力、研磨床109及搬送頭112的旋轉(zhuǎn)速度等設(shè)定在同一個(gè)條件下進(jìn)行研磨，在CMP裝置中，被研磨膜的研磨率分布也經(jīng)常發(fā)生不規(guī)則的變化。
本發(fā)明為基于上述考察所研究出的發(fā)明。以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的參照?qǐng)D3，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例加以說(shuō)明。圖3為表示本實(shí)施例的半導(dǎo)體制造系統(tǒng)200的結(jié)構(gòu)的圖。
如圖3所示，本實(shí)施例的半導(dǎo)體制造系統(tǒng)200由形成被研磨膜的成膜塊A、研磨塊B、膜厚測(cè)定塊C、運(yùn)算塊D、洗凈塊E、晶片保管塊F構(gòu)成。各塊通過(guò)晶片能夠來(lái)去自由的晶片搬送路徑50連接在一起。
在成膜塊A中設(shè)置有成膜裝置11。在研磨塊B中設(shè)置有上述圖1(a)所示的研磨裝置100。在膜厚測(cè)定塊C中設(shè)置有光學(xué)膜厚測(cè)定器30。另外，為了防止由研磨中的振動(dòng)所帶來(lái)的影響，對(duì)光學(xué)膜厚測(cè)定器30進(jìn)行了防振處理。
在運(yùn)算塊D中設(shè)置有進(jìn)行各種運(yùn)算的計(jì)算機(jī)20、和控制設(shè)在成膜塊A中的成膜裝置11的計(jì)算機(jī)21。
在洗凈塊E中設(shè)置有洗凈裝置40。在晶片保管塊F中設(shè)置有保管多個(gè)需要處理的晶片的晶片盒106。
光學(xué)膜厚測(cè)定器30和計(jì)算機(jī)20，計(jì)算機(jī)20和計(jì)算機(jī)21，計(jì)算機(jī)21和成膜裝置11分別通過(guò)網(wǎng)絡(luò)電纜60連接在一起。在計(jì)算機(jī)20內(nèi)的內(nèi)存中，預(yù)先存有研磨裝置100中的被研磨膜的研磨率分布及被研磨膜的研磨后的目標(biāo)膜厚分布的數(shù)據(jù)。
其次，對(duì)本實(shí)施例的半導(dǎo)體制造系統(tǒng)200的工作情況加以說(shuō)明。
首先，在運(yùn)算塊D中，計(jì)算機(jī)20根據(jù)預(yù)先存有的研磨率分布和研磨后的被研磨膜的目標(biāo)膜厚分布，算出研磨前的被研磨膜的最佳膜厚分布，且將該結(jié)果傳送到控制成膜裝置11的計(jì)算機(jī)21上。
其次，從晶片盒106取出的晶片被搬送到成膜塊A，計(jì)算機(jī)21設(shè)定被研磨膜的成膜條件以實(shí)現(xiàn)研磨前的被研磨膜的最佳膜厚分布。成膜裝置11按照所設(shè)定的處理?xiàng)l件進(jìn)行成膜處理。
結(jié)束了成膜處理的晶片被搬送到測(cè)定塊C，通過(guò)光學(xué)膜厚測(cè)定器30測(cè)定研磨前的被研磨膜的膜厚分布。該測(cè)定結(jié)果被傳送到進(jìn)行各種運(yùn)算的計(jì)算機(jī)20上，被存在計(jì)算機(jī)20內(nèi)的內(nèi)存中。
其次，晶片被搬送到研磨塊B，在研磨裝置100中進(jìn)行晶片的研磨。晶片的研磨結(jié)束后，晶片被搬送到洗凈塊E中。在洗凈塊E中，利用洗凈裝置40除去表面及里面的懸浮液。
其次，晶片被搬送到測(cè)定塊C，測(cè)定研磨后的被研磨膜的膜厚分布。該測(cè)定結(jié)果通過(guò)網(wǎng)絡(luò)被傳送到進(jìn)行各種運(yùn)算的計(jì)算機(jī)20上，被存在計(jì)算機(jī)20內(nèi)的內(nèi)存中。
最后，晶片返回到與取出該晶片時(shí)相同的晶片盒106中，處理結(jié)束。此時(shí)，在運(yùn)算塊D中，計(jì)算機(jī)20根據(jù)被研磨膜的研磨前后的膜厚分布數(shù)據(jù)和研磨時(shí)間，算出研磨裝置100中的被研磨膜的最新研磨率分布，且將預(yù)先存有的被研磨膜的研磨率分布更新成最新的數(shù)據(jù)。
其次，參照?qǐng)D3～圖5，對(duì)使用本實(shí)施例的半導(dǎo)體制造系統(tǒng)200的半導(dǎo)體裝置的制造方法加以說(shuō)明。圖4為表示本實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的制造方法的流程圖。圖5(a)為表示研磨裝置100中的被研磨膜的研磨率分布的圖。圖5(b)為表示被研磨膜的研磨后的目標(biāo)膜厚分布的圖。圖5(c)為表示根據(jù)研磨裝置100中的被研磨膜的研磨率分布、和被研磨膜的研磨后的目標(biāo)膜厚分布算出的被研磨膜的研磨前的最佳膜厚分布的圖。
首先，如圖4所示，在工序St1中，將在晶片111上形成被研磨膜的研磨裝置100中的研磨率分布及研磨后的被研磨膜的目標(biāo)膜厚分布設(shè)定在計(jì)算機(jī)20中。需提一下，以后會(huì)對(duì)研磨裝置100中的研磨率分布的算出方法加以說(shuō)明。在本實(shí)施例中，所設(shè)的圖5(a)所示的數(shù)據(jù)為研磨裝置100中的被研磨膜的研磨率分布，所設(shè)的圖5(b)所示的數(shù)據(jù)為研磨后的被研磨膜的目標(biāo)膜厚分布。另外，將研磨裝置100中的被研磨膜的研磨率分布的初期數(shù)據(jù)、及被研磨膜的研磨后的目標(biāo)膜厚分布的初期數(shù)據(jù)作為系統(tǒng)的維護(hù)后和啟動(dòng)后的系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)預(yù)先設(shè)定在計(jì)算機(jī)20中。
其次，如圖4所示，在工序St2中，計(jì)算機(jī)20根據(jù)設(shè)定在研磨裝置100中的被研磨膜的研磨率分布、和研磨后的被研磨膜的目標(biāo)膜厚分布，算出研磨前的被研磨膜的最佳膜厚分布。具體地說(shuō)，根據(jù)圖5(a)所示的數(shù)據(jù)和圖5(b)所示的數(shù)據(jù)，獲得離晶片的中心部越遠(yuǎn)研磨前的被研磨膜的膜厚越厚這樣的膜厚分布的數(shù)據(jù)，如圖5(c)所示。
其次，如圖4所示，在工序St3中，計(jì)算機(jī)20將研磨前的被研磨膜的最佳膜厚分布的數(shù)據(jù)傳送到控制形成被研磨膜的成膜裝置11的計(jì)算機(jī)21中。計(jì)算機(jī)21設(shè)定被研磨膜的成膜條件以實(shí)現(xiàn)研磨前的被研磨膜的最佳膜厚分布。
其次，如圖4所示，在工序St4中，成膜裝置11在所述成膜條件下形成膜。
其次，如圖4所示，在工序St5中，利用光學(xué)膜厚測(cè)定器30測(cè)定在研磨前的晶片111上形成的被研磨膜的膜厚分布，且將該測(cè)定結(jié)果輸入到計(jì)算機(jī)20。
其次，如圖4所示，在工序St6中，通過(guò)研磨裝置100對(duì)晶片111進(jìn)行研磨。
其次，如圖4所示，在工序St7中，利用光學(xué)膜厚測(cè)定器30測(cè)定研磨后的晶片111上的被研磨膜的膜厚分布，且將該測(cè)定結(jié)果輸入到計(jì)算機(jī)20。
其次，如圖4所示，在工序St8中，計(jì)算機(jī)20根據(jù)在工序St5中獲得的研磨前的被研磨膜的膜厚分布、和在工序St7中獲得的研磨后的被研磨膜的膜厚分布的差，算出研磨裝置100的最新研磨率分布。
其次，如圖4所示，返回到工序St1，將設(shè)定在計(jì)算機(jī)20中的研磨裝置100的研磨率分布更新成最新的研磨率分布。
通過(guò)重復(fù)上述工序St1～工序St8，能夠在研磨后獲得具有所希望的被研磨膜的膜厚分布的晶片。
本實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的制造方法，通過(guò)對(duì)研磨裝置的研磨率分布、和研磨后的被研磨膜的目標(biāo)膜厚分布進(jìn)行比較，來(lái)倒算出研磨前的被研磨膜的最佳膜厚分布，根據(jù)倒算出的結(jié)果預(yù)先控制成膜條件，以便在研磨后能夠獲得與目標(biāo)膜厚分布一樣的被研磨膜的膜厚分布。因此，就算有可能因研磨而引起在晶片表面產(chǎn)生凹凸不均勻，也能夠使最后所獲得的被研磨膜的膜厚分布與目標(biāo)膜厚分布一樣。所以，能夠提供減少了特性不同的半導(dǎo)體裝置。
并且，本實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的制造方法，由于能夠調(diào)整從研磨裝置上觀察到的被研磨膜的研磨率分布，因此即使研磨率分布不規(guī)則地經(jīng)常變化，也能夠形成所希望的膜厚分布的膜。從而，能夠不受研磨裝置中被研磨膜的研磨率分布的不規(guī)則經(jīng)常變化的影響，進(jìn)行研磨。
還有，特別是一旦設(shè)定了成膜條件，在成膜工序中就很難發(fā)生不規(guī)則的經(jīng)常變化。故有能夠獲得安定的所希望的研磨前的膜厚分布這樣的優(yōu)點(diǎn)。
并且，本實(shí)施例，在工序St6中研磨晶片111，在工序St5及工序St7中測(cè)定膜厚。也就是說(shuō)，沒(méi)有在研磨中測(cè)定膜厚。因此，能夠在測(cè)定膜厚時(shí)使晶片靜止不動(dòng)。故能夠控制從光學(xué)膜厚測(cè)定器30的光源放射的光束照射在晶片上的位置。
在對(duì)布線形成工序中的層間絕緣膜進(jìn)行研磨時(shí)，由于光束被照射在布線上沉積的層間絕緣膜上，或者光束被照射在沒(méi)有布線形成的區(qū)域上所沉積的層間絕緣膜上，層間絕緣膜的膜厚的測(cè)定值的不同僅為布線的厚度。而本發(fā)明因?yàn)槟軌蚩刂乒馐丈湓诰系奈恢茫试跍y(cè)定值中不包含相當(dāng)于布線厚度左右的誤差。也就是說(shuō)，在測(cè)定值中含有的誤差非常地小。所以本實(shí)施例的方法非常適用于要求精密地控制膜厚的場(chǎng)合。因此，在測(cè)定形成布線等圖案的晶片的被研磨膜的膜厚分布時(shí)，最好光學(xué)膜厚測(cè)定器30具有調(diào)整功能。
并且，工序St8返回到工序St1，研磨率分布被隨時(shí)更新。這樣一來(lái)，由于能夠調(diào)整從研磨裝置上觀察到的被研磨膜的研磨率分布，因此即使研磨率不規(guī)則地經(jīng)常變化，也能夠形成所希望的膜厚分布的膜。從而，能夠不受被研磨膜的研磨率分布的不規(guī)則經(jīng)常變化的影響，在研磨后獲得具有所希望的被研磨膜的膜厚分布的晶片。而且，因?yàn)椴桓淖冄心パb置的環(huán)境要因，故能夠使CMP工序安定。
最好設(shè)置在本實(shí)施例的半導(dǎo)體制造系統(tǒng)的成膜塊A上的成膜裝置11，為使用較易通過(guò)氣體流和等離子分布控制膜厚分布形狀的等離子CVD法的成膜裝置。但是，由于此時(shí)的電磁波有可能影響到其它的儀器，因此有必要裝上隔板使電磁波不會(huì)從成膜塊A漏出來(lái)。
具體地說(shuō)，使用了圖6所示的等離子CVD裝置。通過(guò)使圖6所示的等離子CVD裝置中的頂部氣體和側(cè)面氣體的流量比發(fā)生變化，能夠控制在晶片上形成的被研磨膜的膜厚分布，如圖7及圖8所示。
另外，在本實(shí)施例中，對(duì)以控制成膜條件獲得所希望的膜厚分布的方法，來(lái)作為得到研磨前的被研磨膜的最佳膜厚分布用的手段加以了說(shuō)明，但是例如在成膜后有蝕刻處理等時(shí)，通過(guò)控制該蝕刻條件也可以獲得所希望的膜厚分布。而且，也可以在研磨前的多個(gè)工序中控制處理?xiàng)l件獲得研磨前的被研磨膜的最佳膜厚分布。這樣一來(lái)，即使是僅僅通過(guò)控制成膜工序而不能得到的膜厚分布，也能夠作為研磨前的膜厚分布得到。
而且，研磨系統(tǒng)啟動(dòng)后，在第一次的工序St1～St8的工作狀態(tài)下，最好被研磨的晶片111不形成布線等圖案，并且，使用形成與形成布線等圖案的實(shí)際被使用的晶片相同的被研磨膜的鏡面狀晶片(試驗(yàn)用晶片)。
這樣一來(lái)，在第一次的工序St1～St8的工作狀態(tài)下，能夠更新設(shè)定在研磨系統(tǒng)中的研磨率分布的初期數(shù)據(jù)。故在第一次以后的工序St1～St8的工作狀態(tài)下，被研磨的晶片111能夠獲得更精密、更好的目標(biāo)膜厚分布。并且，在第一次的工序St1～St8的工作狀態(tài)下，不會(huì)浪費(fèi)形成布線等圖案的實(shí)際使用的晶片。
而且，更需強(qiáng)調(diào)的是，本實(shí)施例采用了將利用光學(xué)膜厚測(cè)定器30獲得的膜厚分布輸入計(jì)算機(jī)20的方法。但是，光學(xué)膜厚測(cè)定器30和計(jì)算機(jī)20通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接在一起，在工序St5及工序St7中，最好采用膜厚測(cè)定的結(jié)果被自動(dòng)地傳送到計(jì)算機(jī)20的結(jié)構(gòu)。采用這種結(jié)構(gòu)，能夠節(jié)省輸入的時(shí)間，還能夠防止誤輸入等人為的錯(cuò)誤。
而且，也可以在生產(chǎn)線的工序管理系統(tǒng)(例如CIM等)中裝入與計(jì)算機(jī)20及21完全相同的功能。具體地說(shuō)，只要將工序管理系統(tǒng)連接在成膜裝置11及光學(xué)膜厚測(cè)定器30上，且在工序管理系統(tǒng)的運(yùn)用程序中加上能夠?qū)崿F(xiàn)與計(jì)算機(jī)20及21功能完全相同的程序就行。
這樣一來(lái)，由于在研磨工序控制用及成膜工序控制用中不需準(zhǔn)備計(jì)算機(jī)20及21，因此能夠降低花在半導(dǎo)體制造系統(tǒng)的設(shè)置上的成本。
并且，在本說(shuō)明書(shū)中，在本實(shí)施例的半導(dǎo)體制造系統(tǒng)200中，對(duì)各塊通過(guò)晶片搬送路徑50連接在一起，且在各塊能夠同時(shí)進(jìn)行本實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的制造方法的各個(gè)工序的裝置結(jié)構(gòu)加以了說(shuō)明。使用該結(jié)構(gòu)，能夠在不降低總處理能力的情況下，獲得多個(gè)具有所希望的膜厚分布的晶片。
但是，能夠采用本發(fā)明的制造方法的裝置結(jié)構(gòu)，對(duì)晶片搬送的方法及各塊的配置等并不限制于此。而且，也可以進(jìn)行附加功能的追加(例如，準(zhǔn)備好傳輸箱，通過(guò)傳輸箱向各塊進(jìn)行搬送等)。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于包括對(duì)在晶片上形成的被研磨膜設(shè)定研磨率分布、及對(duì)所述被研磨膜設(shè)定研磨后的目標(biāo)膜厚分布的工序(a)；根據(jù)所述研磨率分布和所述目標(biāo)膜厚分布、算出所述被研磨膜的研磨前的膜厚分布的工序(b)；形成所述被研磨膜，以實(shí)現(xiàn)所述被研磨膜的研磨前的膜厚分布的工序(c)；以及研磨所述被研磨膜的工序(d)。
2.根據(jù)權(quán)利要求第1項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于還包括在所述工序(d)前、測(cè)定在所述晶片上形成的所述被研磨膜的膜厚分布的工序(e)；在所述工序(d)后、測(cè)定所述被研磨膜的膜厚分布的工序(f)；以及在所述工序(f)后、根據(jù)在所述工序(e)中獲得的所述被研磨膜的膜厚分布和在所述工序(f)中獲得的所述被研磨膜的膜厚分布、更新所述研磨率分布的工序(g)。
3.根據(jù)權(quán)利要求第2項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于重復(fù)進(jìn)行所述工序(a)到所述工序(g)的工序。
4.根據(jù)權(quán)利要求第3項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于在最初的所述工序(a)中使用試驗(yàn)用的晶片。
5.根據(jù)權(quán)利要求第1項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于在所述工序(c)中，通過(guò)等離子化學(xué)氣相淀積法(CVD法)形成所述被研磨膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求第1項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于在所述工序(c)前，還包含多個(gè)工序。
7.一種半導(dǎo)體制造系統(tǒng)，其特征在于包括在晶片上形成被研磨膜的成膜器；研磨所述被研磨膜的研磨器；存儲(chǔ)所述研磨器中的所述被研磨膜的研磨率分布、和研磨所述被研磨膜后的目標(biāo)膜厚分布的存儲(chǔ)器；以及根據(jù)所述研磨器中的所述被研磨膜的研磨率分布、和研磨所述被研磨膜后的目標(biāo)膜厚分布、算出研磨所述被研磨膜前的膜厚分布、且控制所述成膜器以實(shí)現(xiàn)所述被研磨膜研磨前的膜厚分布的控制器；
8.根據(jù)權(quán)利要求第7項(xiàng)所述的半導(dǎo)體制造系統(tǒng)，其特征在于所述成膜器為等離子化學(xué)氣相淀積法(CVD法)裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求第7項(xiàng)所述的半導(dǎo)體制造系統(tǒng)，其特征在于還包括測(cè)定所述被研磨膜的膜厚的膜厚測(cè)定器；所述存儲(chǔ)器控制所述膜厚測(cè)定器，使其測(cè)定研磨所述被研磨膜前的膜厚分布及研磨所述被研磨膜后的膜厚分布，且根據(jù)所述研磨前的膜厚分布和所述研磨后的膜厚分布更新所述被研磨膜的研磨率分布。
10.根據(jù)權(quán)利要求第9項(xiàng)所述的半導(dǎo)體制造系統(tǒng)，其特征在于所述膜厚測(cè)定器包括調(diào)整功能。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種半導(dǎo)體裝置的制造方法及半導(dǎo)體裝置制造系統(tǒng)。其目的在于提供減少了特性不同的半導(dǎo)體裝置。通過(guò)對(duì)被研磨膜的研磨率分布和研磨后的被研磨膜的目標(biāo)膜厚分布進(jìn)行比較，倒算出研磨前的被研磨膜的膜厚分布，從而能夠預(yù)先控制形成膜的條件使在研磨后能夠獲得與目標(biāo)膜厚分布一樣的被研磨膜的膜厚分布。這樣一來(lái)，即使有可能因研磨在晶片表面產(chǎn)生凹凸的不均勻，也能夠使最后所獲得的被研磨膜的膜厚分布與目標(biāo)膜厚分布一樣。因此，能夠提供減少了特性不同的半導(dǎo)體裝置。
文檔編號(hào)H01L21/304GK1574241SQ200410059248
公開(kāi)日2005年2月2日 申請(qǐng)日期2004年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月16日
發(fā)明者鐮田泰幸 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社