衬底处理装置、衬底处理系统及半导体器件的制造方法与流程

本发明涉及衬底处理装置、衬底处理系统及半导体器件的制造方法。

背景技术：

近年来，半导体器件有高集成化的趋势。随之，图案尺寸显著微型化。这些图案通过硬掩膜、抗蚀膜(resist film)的形成工序、光刻(lithography)工序、刻蚀工序等形成。在形成图案时，要求不产生半导体器件的特性不均。

作为形成图案的方法，例如存在如专利文献1那样的形成方法。

专利文献1：日本特开2013-26399号公报

技术实现要素：

然而，由于加工上的问题，存在所形成的电路等的宽度产生不均的情况。特别是在微型化的半导体器件中，该不均会对半导体器件的特性造成大的影响。

因此，本发明的目的在于提供能够抑制半导体器件的特性不均的技术。

为了解决上述课题，本发明提供如下结构，其具有：接收部，接收形成于衬底上的含硅膜的膜厚分布数据；衬底载置部，载置有衬底；和气体供给部，以在含硅膜上以与所述膜厚分布数据的膜厚分布不同的膜厚分布形成硬掩膜、并使衬底面内的硬掩膜的高度分布在规定范围内的方式，供给气体。

利用本发明的技术，能够抑制半导体器件的特性不均。

附图说明

图1是说明一实施方式的半导体装置的制造流程的说明图。

图2是一实施方式中的晶片的说明图。

图3是一实施方式中的晶片的说明图。

图4是说明一实施方式中的研磨装置的说明图。

图5是说明一实施方式中的研磨装置的说明图。

图6是说明一实施方式中的poly－Si膜的膜厚分布的说明图。

图7是说明一实施方式中的晶片的处理状态的说明图。

图8是说明一实施方式中的poly－Si膜的膜厚分布的说明图。

图9是说明一实施方式中的晶片的处理状态的说明图。

图10是说明一实施方式中的poly－Si膜的膜厚分布的说明图。

图11是说明一实施方式中的衬底处理装置的说明图。

图12是说明一实施方式中的衬底处理装置的簇射头的说明图。

图13是说明一实施方式中的衬底处理装置的气体供给系统的说明图。

图14是说明一实施方式中的衬底处理装置的气体供给系统的说明图。

图15是一实施方式中的控制器的结构简图。

图16是说明一实施方式中的晶片的处理状态的说明图。

图17是说明一实施方式中的晶片的处理状态的说明图。

图18是说明比较例中的晶片的处理状态的说明图。

图19是说明比较例中的晶片的处理状态的说明图。

图20是说明比较例中的晶片的处理状态的说明图。

图21是说明一实施方式中的系统的说明图。

符号说明

200 晶片(衬底)

201 处理室

202 处理容器

212 衬底载置台

232 缓冲室

234 簇射头

260 控制器

263 接收部

具体实施方式

以下，一边参照附图，一边对本发明的实施方式进行说明。

首先，使用图1至图3，以半导体元件之一的FinFET(Fin Field Effect Transistor)为例，对半导体器件的制造工序的一工序进行说明。

(FinFET制造的概述)

FinFET具有形成于例如被称为300mm晶片的晶片衬底(以下简称为“晶片”)上的凸结构(Fin结构)，如图1所示，FinFET至少依次经过下述工序进行制造：栅极绝缘膜形成工序(S101)、第一含硅层形成工序(S102)、研磨工序(S103)、膜厚测定工序(S104)、第二含硅层形成工序(S105)、根据需要进行的膜厚测定工序(S106)、和图案形成工序(S107)。以下，对上述各工序(S101～S107)进行说明。

(栅极绝缘膜形成工序S101)

在栅极绝缘膜形成工序S101中，例如，将具有图2所示结构体的晶片200搬入栅极绝缘膜形成装置。图2(A)是表示形成于晶片200上的结构体的一部分的立体图，图2(B)表示沿着图2(A)的α-α’的剖面图。晶片200由硅等构成，在其一部分上形成有作为沟道(channel)的凸结构2001。以规定间隔设置多个凸结构2001。通过刻蚀晶片200的一部分而形成凸结构2001。

为了便于说明，将晶片200上无凸结构2001的部分称为凹结构2002。也就是说，晶片200至少具有凸结构2001和凹结构2002。需要说明的是，在本实施方式中，为了便于说明，将凸结构2001的上表面称为凸结构表面2001a，将凹结构2001的上表面称为凹结构表面2002a。

在相邻的凸结构2001之间、即凹结构表面2002a上，形成有用于将凸结构2001电绝缘的元件分离膜2003。元件分离膜2003例如由硅氧化膜构成。

由于栅极绝缘膜形成装置为能够形成薄膜的已知的单片装置，故省略说明。如图3(A)所示，在栅极绝缘膜形成装置中，形成例如硅氧化膜(SiO₂膜)等由电介质构成的栅极绝缘膜2004。在形成时，向栅极绝缘膜形成装置中供给含硅气体(例如HCDS(六氯乙硅烷、hexachlorodisilane)气体)和含氧气体(例如O₃气体)、并使它们反应，由此形成栅极绝缘膜2004。栅极绝缘膜2004分别形成于凸结构表面2001a上和凹结构表面2002a的上方。形成栅极绝缘膜后，将晶片200从栅极绝缘膜形成装置中搬出。

(含硅膜形成工序S102)

接下来，说明含硅膜形成工序S102。

从栅极绝缘膜形成装置中搬出晶片200后，将晶片200搬入含硅膜形成装置。由于含硅膜形成装置使用通常的单片CVD装置，故省略说明。如图3(B)所示，在含硅膜形成装置中，在栅极绝缘膜2004上形成由poly－Si(多晶硅)构成的poly－Si膜2005(也称为含硅层或含硅膜)。在形成时，向含硅膜形成装置中供给乙硅烷(Si₂H₆)气体、并将其热分解，由此形成poly－Si膜2005。poly－Si膜2005用作栅电极或伪栅极。由于通过一个工序形成所期望的poly－Si膜2005，所以能够在从栅极绝缘膜2004的表面到poly－Si膜2005表面之间形成恒定组成的膜。因此，在用作伪栅极的情况下，能够使衬底面内的单位时间的刻蚀量(etching volume)恒定。此外，在将poly－Si膜2005用作栅电极等的情况下，能够使栅电极的性能恒定。

在形成poly－Si膜2005后，将晶片200从含硅膜形成装置搬出。需要说明的是，将沉积在凸结构表面2001a上的膜称为poly－Si膜2005a，将形成于凹结构表面2002a上的膜称为poly－Si膜2005b。

(研磨工序S103)

接下来，说明研磨(CMP，Cheamical Mechanical Polishing)工序S103。

将从含硅膜形成装置中搬出的晶片200搬入研磨装置(CMP装置)400。

此处，针对在含硅膜形成装置S102中形成的poly－Si膜进行说明。如图3(B)所示，由于在晶片200上存在凸结构2001和凹结构2002，所以poly－Si膜2005的高度在衬底面内是不同的。具体而言，与从凹结构表面2002a到凹结构表面2002a上的poly－Si膜2005b表面为止的高度相比，从凹结构表面2002a到凸结构2001上的poly－Si膜2005a表面为止的高度更高。

然而，从与后述曝光工序、刻蚀工序中的任一者或两者的关系考虑，必须使poly－Si膜2005a的高度和poly－Si膜2005b的高度一致。因此，如本工序那样对poly－Si膜2005进行研磨使高度一致。

以下，针对研磨工序S103的具体内容进行说明。在从含硅膜形成装置中搬出晶片200后，将晶片200搬入图4所示的研磨装置400。

在图4中，401为研磨盘，402为研磨晶片200的研磨布。研磨盘401与未图示的旋转机构连接，在研磨晶片200时，沿箭头406方向旋转。

403为研磨头，研磨头403的上表面连接有轴404。轴404与未图示的旋转机构·上下驱动机构连接。在研磨晶片200时，沿箭头407方向旋转。

405是供给浆料(slurry，研磨剂)的供给管。在研磨晶片200时，从供给管405向研磨布402供给浆料。

接下来，使用图5，说明研磨头403和其周边结构的详情。图5是以研磨头403的剖面图为中心、说明其周边结构的说明图。研磨头403具有顶环(top ring)403a、固定环(retainer ring)403b、弹性垫403c。在进行研磨时，晶片200的外侧被固定环403b包围，并被弹性垫403c按压在研磨布402上。在固定环403b中，从固定环的外侧到内侧形成有用于使浆料通过的槽403d。槽403d按照固定环 403b的形状而以圆周状设置多个。以经由槽403d使未使用的新鲜浆料和使用过的浆料交替的方式构成。

接下来，说明本工序中的CMP装置的处理动作。

在研磨头403内搬入晶片200后，从供给管405供给浆料，并使研磨盘401及研磨头403旋转。浆料流入固定环403b，对晶片200的表面进行研磨。通过如上所述研磨，如图3(C)所示，可以使poly－Si膜2005a和poly－Si膜2005b的高度一致。研磨规定时间后，将晶片200搬出。此处所述的高度是指poly－Si膜2005a和poly－Si膜2005b的表面(上端)的高度。研磨规定时间后，将晶片200从研磨装置400中搬出。

然而，已知即使用CMP装置400进行研磨使poly－Si膜2005a和poly－Si膜2005b的高度对齐，如图6所示，也存在在晶片200的面内研磨后的poly－Si膜2005的高度(膜厚)不一致的情况。已知能观察到例如晶片200的外周面的膜厚与中央面的膜厚相比较小的膜厚分布(图中的分布A)、晶片200的中央面的膜厚与外周面的膜厚相比较小的膜厚分布(图中的分布B)。

上述膜厚分布的偏差，在后述的图案形成工序S107中会产生下述问题，即，导致产生图案宽度的不均。此外，其会导致产生栅电极宽度的不均，结果有可能引起成品率的降低。

针对该方面，本申请发明人进行了深入研究，结果知晓了形成分布A、分布B的原因是各不相同的。以下，说明该原因。

形成分布A的原因在于浆料向晶片200的供给方法。如前文所述，供给至研磨布402的浆料经由固定环403b、从晶片200的周围进行供给。因此，虽然研磨了晶片200外周面后的浆料流入晶片200的中央面，但另一方面，未使用的浆料流入晶片200外周面。由于未使用的浆料的研磨效率高，所以与中央面相比，晶片200的外周面被更充分地研磨。由此可知，poly－Si膜2005的膜厚成为分布A。

形成分布B的原因在于固定环403b的磨损。如果用研磨装置400研磨大量晶片200，则被压靠于研磨布402的固定环403b的前 端会发生磨损，与槽403d、研磨布402的接触面发生变形。因此，存在本来应当供给的浆料无法供给至固定环403b的内周的情况。在这样的情况下，由于无法向晶片200的外周面供给浆料，所以成为晶片200的中央面被研磨、外周面没有被研磨的状态。因此，poly－Si膜2005的膜厚成为分布B。

如上所述，分布A或分布B这样的膜厚分布是由CMP装置的结构所导致的，但改变CMP装置的结构并非易事。

因此，在本实施方式中，针对在研磨工序(S103)中实施了研磨的poly－Si层2005，进行膜厚测定工序(S104)和硬掩膜形成工序(S105)，由此来修正poly－Si层2005的膜厚分布的偏差。

(膜厚测定工序S104)

在膜厚测定工序(S104)中，针对在研磨工序(S103)中实施了研磨的poly－Si层2005，测定其膜厚，由该测定结果获取与poly－Si层2005的面内的膜厚分布相关的数据(以下简称为“膜厚分布数据”)。

使用膜厚测定装置进行膜厚的测定。也就是说，在测定poly－Si层2005的膜厚时，将从CMP装置中搬出的晶片200搬入膜厚测定装置。此处所述的膜厚是指例如从凹结构表面2002a到poly－Si层2005表面为止的高度。需要说明的是，对于膜厚测定装置而言，无论是光学式或接触式，只要为通常结构的装置即可，此处省略详细的说明。

在膜厚测定装置中，如果搬入经过研磨工序(S103)后的晶片200，则针对该晶片200上的poly－Si层2005，测定至少包括晶片200的中心侧及外周侧这两处在内的多处膜厚(高度)，由此获取poly－Si层2005的面内的膜厚分布数据。通过进行这样的测定可知，对于poly－Si层2005而言，经过研磨工序(S103)后的膜厚分布是分布A还是分布B。而且，通过测定得到膜厚分布数据后，将晶片200从膜厚测定装置中搬出。

利用膜厚测定装置所得的膜厚分布数据至少被送到该膜厚测定 装置的上位装置。此外，还可以将其经由上位装置送到执行后述硬掩膜形成工序(S105)的衬底处理装置中。由此，上位装置(送到衬底处理装置时，也包括该衬底处理装置)能够获取来自膜厚测定装置的膜厚分布数据。

(硬掩膜形成工序S105)

接下来，说明硬掩膜形成工序S105。本工序中形成的硬掩膜2006是与poly－Si膜2005不同的化合物。如图7所示，硬掩膜2006形成于研磨后的poly－Si膜2005上。硬掩膜2006是比poly－Si膜2005更硬的膜，例如能用作刻蚀停止膜，研磨停止膜等硬掩膜。形成镶嵌布线(Damascene Wiring)时，也可以用作阻隔绝缘膜。硬掩膜2006例如可以使用硅氧化膜、碳化硅膜来代替硅氮化膜。

形成时，以修正研磨后的poly－Si膜2005的膜厚分布的方式来形成硬掩膜2006(也简称为SiN膜或修正膜)。更优选的是，以使硬掩膜2006表面的高度在晶片200的面内一致的方式形成硬掩膜2006。此处所述的高度是指：直到硬掩膜2006表面为止的高度，换言之，是指从凹结构表面2002a到硬掩膜2006表面为止的距离。

以下，使用图7至图15来说明本工序。图7是在poly－Si膜2005形成分布A时、说明本工序中形成的硬掩膜2006的说明图。图8是说明膜厚分布A和所述修正后的膜厚分布A’的说明图。图9是在poly－Si膜2005形成分布B时、说明本工序中形成的硬掩膜2006的说明图。图10是说明膜厚分布B和所述修正后的膜厚分布B’的说明图。图11至图15是说明用于实现本工序的衬底处理装置的说明图。

在图7中，(A)是从上方观察形成了硬掩膜2006后的晶片200的图，图7(B)是在图7(A)的α－α’的剖面中摘取晶片200中央和其外周的图。

图9(A)是从上方观察形成了硬掩膜2006后的晶片200的图，图9(B)是在图9(A)的α－α’的剖面中摘取晶片200中央和其外周的图。

此处，将晶片200中央面的硬掩膜称为硬掩膜2006a，将外周面 称为硬掩膜2006b。

将从测定器搬出的晶片200搬入图11所示的作为硬掩膜形成装置的衬底处理装置900。

衬底处理装置900基于膜厚测定工序S104中测定的数据，在衬底面内控制硬掩膜2006的膜厚。例如，当从上位装置收到的数据是显示分布A的数据时，如图7所示，以将晶片200外周面的硬掩膜2006b增厚、使中央面的硬掩膜2006a比硬掩膜2006b薄的方式控制膜厚。此外，当从上位装置收到的数据是显示分布B的数据时，如图9所示，以将晶片200中央面的硬掩膜2006a增厚、使外周面的硬掩膜2006b比硬掩膜2006a薄的方式控制膜厚。

更优选的是，以下述方式控制硬掩膜2006的厚度，即，从凹结构表面2002a观察，使得将第一poly－Si膜2005和硬掩膜2006重合而成的层合膜的厚度、即形成于poly－Si膜上的硬掩膜的高度在晶片200的面内为规定范围。换言之，以使得衬底面内的硬掩膜2006的高度分布在规定范围内的方式控制硬掩膜的膜厚分布。通过如上所述控制，如图7、图9所示，能够使晶片200中央面中的从凹结构表面2002a到硬掩膜2006a上端为止的高度H1a、与晶片200外周面中的从凹结构表面2002a到硬掩膜2006b上端为止的高度H1b一致。

接下来，针对能够分别控制硬掩膜2006a、硬掩膜2006b的膜厚的衬底处理装置900进行具体说明。

对本实施方式中的处理装置900进行说明。如图11所示，衬底处理装置900以单片式衬底处理装置形式构成。

衬底处理装置900包括处理容器202。处理容器202以例如横截面呈圆形且扁平的密闭容器的形式构成。此外，处理容器202由例如铝(Al)、不锈钢(SUS)等金属材料或石英构成。处理容器202内形成有对作为衬底的硅晶片等晶片200进行处理的处理空间(处理室)201、搬送空间203。处理容器202由上部容器202a和下部容器202b构成。在上部容器202a和下部容器202b之间设置有分隔板204。将被上部处理容器202a包围的空间、即位于分隔板204上方 的空间称为处理空间(也称为处理室)201，将被下部容器202b包围的空间、即位于分隔板204下方的空间称为搬送空间203。

在下部容器202b的侧面设置有与闸阀205邻接的衬底搬入搬出口206，晶片200经由衬底搬入搬出口206在下部容器202b与未图示的真空搬送室之间移动。在下部容器202b的底部设置有多个提升销207。

在处理室201内设置有支承晶片200的衬底载置部210。衬底载置部210具有：载置晶片200的载置面211和表面上具有载置面211的衬底载置台212。进而设置有作为加热部的加热器213。通过设置加热部，能够使晶片200加热，提高形成于晶片200上的膜的品质。还可以在衬底载置台212上、在与提升销207对应的位置处分别设置供提升销207贯通的贯通孔214。

衬底载置台212通过轴217支承。轴217贯通处理容器202的底部，进而在处理容器202的外部与升降机构218连接。通过使升降机构218运转而使轴217及衬底载置台212升降，从而构成为能够使载置于衬底载置面211上的晶片200升降。需要说明的是，轴217下端部的周围由波纹管219覆盖，处理室201内保持气密。

在搬送晶片200时，衬底载置台212下降使衬底载置面211处于衬底搬入搬出口206的位置(晶片搬送位置)，在处理晶片200时，如图11所示，晶片200上升至处理室201内的处理位置(晶片处理位置)。

具体而言，在使衬底载置台212下降至晶片搬送位置时，使提升销207的上端部从衬底载置面211的上表面突出，从而使提升销207从下方支承晶片200。此外，在使衬底载置台212上升至晶片处理位置时，使得提升销207从衬底载置面211的上表面没入，使衬底载置面211从下方支承晶片200。需要说明的是，由于提升销207与晶片200直接接触，所以优选由例如石英、氧化铝等材质形成。需要说明的是，还可以形成下述结构，即，在提升销207处设置升降机构，使衬底载置台212和提升销207相对地移动。

加热器213是能够对作为晶片200中心的中心面和作为所述中心面的外周的外周面分别进行加热控制的结构。例如具有：设置于衬底载置面211的中心、从上方观察为圆周状的中心区加热器213a，和同样为圆周状、并设置于中心区加热器213a的外周的外缘区加热器213b。中心区加热器213a对晶片的中心面进行加热，外缘区加热器213b对晶片的外周面进行加热。

中心区加热器213a、外缘区加热器213b分别经由加热器电力供给线与加热器温度控制部215连接。加热器温度控制部215通过控制向各加热器的电力供给来控制晶片200的中心面、外周面的温度。

在衬底载置台213中，内置有测定晶片200温度的温度测定器216a和温度测定器216b。温度测定器216a设置于衬底载置台212的中心部，用于测定中心区加热器213a附近的温度。温度测定器216b设置于衬底载置台212的外周面，用于测定外缘区加热器213b附近的温度。温度测定器216a、温度测定器216b与温度信息接收部216c连接。通过各温度测定器测定的温度被传送到温度信息接收部216c。温度信息接收部216c将接收到的温度信息传送到后述的控制器260。控制器260基于接收到的温度信息、从上位装置270收到的膜厚信息来控制加热器温度。需要说明的是，将温度测定器216a、温度测定器216b、温度信息接收部216c统称为温度检测部216。

(排气系统)

在处理室201(上部容器202a)的内壁上表面，设置有将处理室201的气氛排出的排气口221。作为第一排气管的排气管224与排气口221连接，在排气管224上，依次串联地连接有将处理室201内控制为规定压力的APC(Auto Pressure Controller)等压力调节器222、真空泵223。第一排气部(排气管线)主要由排气口221、排气管224、压力调节器222构成。需要说明的是，可以以在第一排气部中包括真空泵223的方式构成。

(缓冲室)

在处理室201的上方设置有缓冲室232。缓冲室232由侧壁232a、 顶部232b构成。缓冲室232中内置有簇射头234。在缓冲室232的内壁232a和簇射头234之间构成有气体供给通路235。也就是说，气体供给通路235以包围簇射头234的外壁234b的方式设置。

在划分簇射头234和处理室201的壁上，设置有分散板234a。分散板234a例如以圆盘状构成。如果从处理室201侧观察，则如图12所示形成下述结构：气体供给通路235设置在簇射头侧壁234b和侧壁232a之间、即分散板234的水平方向周围。

在缓冲室232的顶部232b处贯通有气体导入管236、气体导入管237。进而连接有气体导入管238、气体导入管239。气体导入管236、气体导入管237与簇射头234连接。气体导入管236、气体导入管238与后述的第一气体供给系统连接。气体导入管237、气体导入管239与后述的第二气体供给系统连接。

从气体导入管236、气体导入管237导入的气体经由簇射头234被供给至处理室201。从气体导入管238、气体导入管239导入的气体经由气体供给通路235被供给至处理室201。

从簇射头234供给的气体被供给至晶片200的中心。从气体供给通路235供给的气体被供给至晶片200的边缘。所谓晶片的外周面(边缘)，是指相对于前文所述的晶片中心而言的外周。

簇射头234例如由石英、氧化铝、不锈钢、铝等材料构成。

(气体供给系统)

(第一气体供给系统)

接下来，使用图13来说明第一气体供给系统。

图13的A1与图11是A1连接，图13的A2与图11的A2连接。也就是说，气体供给管241a与气体导入管236连接，气体供给管242a与气体导入管238连接。

在气体供给管241a上，从上游开始设置有合流管240b、质量流量控制器241b、阀241c。通过质量流量控制器241b、阀241c，能够控制通过气体供给管241a的气体的流量。在合流管240b的上游设置有第一处理气体的气体源240a。

第一处理气体为原料气体，即，为处理气体之一。

此处，第一元素例如为硅(Si)。即，第一处理气体例如为含硅气体。作为含硅气体，例如可使用乙硅烷(Si₂H₆)气体。需要说明的是，作为含硅气体，除乙硅烷外，还可以使用TEOS(正硅酸乙酯，Tetraethylorthosilicate，Si(OC₂H₅)₄)、SiH₂(NH(C₄H₉))₂(双(叔丁基氨基)硅烷，简称：BTBAS)、四(二甲基氨基)硅烷(Si[N(CH₃)₂]₄，简称：4DMAS)气体、双(二乙基氨基)硅烷(Si[N(C₂H₅)₂]₂H₂，简称：2DEAS)气体、双(叔丁基氨基)硅烷(SiH₂[NH(C₄H₉)]₂，简称：BTBAS)气体等、六甲基二硅胺烷(C₆H₁₉NSi₂，简称：HMDS)、三甲硅烷基胺((SiH₃)₃N，简称：TSA)、六氯乙硅烷(Si₂Cl₆，简称：HCDS)等。需要说明的是，第一处理气体的原料在常温常压下可以为固体、液体及气体中的任一种。第一处理气体的原料在常温常压下为液体时，在第一气体供给源243b和MFC243c之间可以设置未图示的气化器。此处，以气体的形式对原料进行说明。

优选的是，在阀241c的下游侧连接有用于供给非活性气体的第一非活性气体供给管243a。在非活性气体供给管243a上，从上游开始设置有非活性气体源243b、质量流量控制器243c、阀243d。非活性气体例如可使用氦气(He)。将非活性气体添加至在气体供给管241a内流动的气体中，作为稀释气体使用。通过控制质量流量控制器243c、阀243d，能够将经由气体导入管236、簇射头234供给的处理气体的浓度、流量进一步调节为最佳。

在与气体导入管238连接的气体供给管242a上，从上游开始设置有合流管240b、质量流量控制器242b、阀242c。通过质量流量控制器242b、阀242c，能够控制通过气体供给管242a的气体的流量。在合流管240b的上游设置有第一处理气体的气体源240a。

优选的是，在阀242c的下游侧连接有用于供给非活性气体的第二非活性气体供给管244a。在非活性气体供给管244a上，从上游开始设置有非活性气体源244b、质量流量控制器244c、阀244d。非活 性气体例如可使用氦气(He)。将非活性气体添加至在气体供给管242a内流动的气体中，作为稀释气体使用。通过控制质量流量控制器244c、阀244d，能够将在气体导入管238、气体供给通路235内流动的气体的浓度、流量进一步调节为最佳。

将气体供给管241a、质量流量控制器241b、阀241c、气体供给管242a、质量流量控制器242b、阀242c、合流管240b统称为第一气体供给系统。需要说明的是，在第一气体供给系统内可以包括气体源240a、气体导入管236、气体导入管238。

将第一非活性气体供给管243a、质量流量控制器243c、阀243d、第二非活性气体供给管244a、质量流量控制器244c、阀244d统称为第一非活性气体供给系统。需要说明的是，在第一非活性气体供给系统内可以包括非活性气体源243b、非活性气体源244b。进而，在第一气体供给系统中可以包括第一非活性气体供给系统。

(第二气体供给系统)

接下来，使用图14，对第二气体供给系统进行说明。图14的B1与图11的B1连接，B2与图11的B2连接。即，气体供给管251a与气体导入管237连接，气体供给管252a与气体导入管239连接。

在气体供给管251a上，从上游开始设置有合流管250b、质量流量控制器251b、阀251c。通过质量流量控制器251b、阀251c，能够控制通过气体供给管241a的气体的流量。在合流管250b的上游设置有第二处理气体的气体源250a。

此处，第二处理气体含有与第一元素不同的第二元素。作为第二元素，例如为氮(N)、碳(C)、氢(H)中的任一种。在本实施方式中，使用成为硅的氮化源的含氮气体。具体而言，作为第二处理气体，可使用氨气(NH₃)。此外，作为第二处理气体，可以使用包含多种上述元素的气体。

优选的是，在阀251c的下游侧设置有用于供给非活性气体的第三非活性气体供给管253a。在非活性气体供给管253a上，从上游开始设置有非活性气体源253b、质量流量控制器253c、阀253d。非活 性气体例如可使用氦气(He)。将非活性气体用作在气体供给管251a内流动的气体的稀释气体。通过控制质量流量控制器253c、阀253d，能够将经由气体导入管237、簇射头234供给的气体的浓度、流量进一步调节为最佳。

在气体供给管252a上，从上游开始设置有合流管250b、质量流量控制器252b、阀252c。通过质量流量控制器252b、阀252c，能够控制通过气体供给管252a的气体的流量。在合流管250b的上游设置有第二处理气体的气体源250a。

优选的是，在阀252c的下游侧设置有用于供给非活性气体的第四非活性气体供给管254a。在非活性气体供给管254a上，从上游开始设置有非活性气体源254b、质量流量控制器254c、阀254d。非活性气体例如使用氦气(He)。将非活性气体用作在气体供给管252a内流动的气体的稀释气体。通过控制质量流量控制器254c、阀254d，能够将在气体导入管239、气体供给通路235内流动的气体的浓度、流量进一步调节为最佳。

将气体供给管251a、质量流量控制器251b、阀251c、气体供给管252a、质量流量控制器252b、阀252c、合流管250b统称为第二气体供给系统。需要说明的是，在第二气体供给系统内可以包括气体源250a、气体导入管237、气体导入管239。

将第三非活性气体供给管253a、质量流量控制器253c、阀253d、第四非活性气体供给管254a、质量流量控制器254c、阀254d统称为第二非活性气体供给系统。需要说明的是，在第二非活性气体供给系统内可以包括非活性气体源253b、非活性气体源254b。进而，在第二非活性气体供给系统内可以包括第二气体供给系统。此外，将第一气体供给系统、第二气体供给系统统称为气体供给系统。

如上所述，由于在第一气体供给系统及第二气体供给系统中分别设置有质量流量控制器、阀，所以能够分别控制气体的量。此外，由于在第一非活性气体供给系统、第二非活性气体供给系统中分别设置有质量流量控制器、阀，所以能够分别控制气体的浓度。

(控制部)

衬底处理装置900具有对衬底处理装置900的各部的动作进行控制的控制器260。

将控制器260的概略示于图15。作为控制部(控制手段)的控制器260以包括CPU(Central Processing Unit)260a、RAM(Random Access Memory)260b、存储装置260c、I/O端口260d的计算机的形式构成。RAM260b、存储装置260c、I/O端口260d以经由内部总线260e能够与CPU260a进行数据交换的方式构成。控制器260以能够与例如输入输出装置261(以触摸面板等的形式构成)、外部存储装置262连接的方式构成。进而设置有接收部263，其经由网络与上位装置270连接。接收部260能够从上位装置270接收其他装置的信息。

存储装置260c由例如闪存、HDD(Hard Disk Drive)等构成。在存储装置260c内，以可读取的方式存储有：控制衬底处理装置的动作的控制程序、记载有后述衬底处理的步骤、条件等的程序制程等。需要说明的是，工艺制程是以使控制器260执行后述衬底处理工序的各步骤、并能获得规定结果的方式组合得到的，其作为程序发挥作用。以下，也将该程序制程、控制程序等统一简称为程序。需要说明的是，本说明书中在使用程序这样的用语的情况下，有时仅单独包含程序制程，有时仅单独包含控制程序，或者有时包含上述两者。此外，RAM260b以存储区域(工作区)的形式构成，该存储区域暂时保持通过CPU260a读取的程序、数据等。

I/O端口260d与闸阀205、升降机构218、加热器213、压力调节器222、真空泵223等连接。此外，也可以与MFC241b、242b、243c、244c、251b、252b、253c、254c、阀241c、242c、243d、244d、251c、252c、253d、254d等连接。

CPU260a被构成为：读取并执行来自存储装置260c的控制程序，并且根据来自输入输出装置261的操作命令的输入等从存储装置260c读取工艺制程。而且，CPU260a被构成为：能够按照读取的工 艺制程的内容，控制闸阀205的开闭动作、升降机构218的升降动作、向加热器213的电力供给动作、压力调节器222的压力调节动作、真空泵223的开关控制、质量流量控制器的流量调节动作、阀等。

需要说明的是，控制器260不限于以专用的计算机的形式构成的情况，也可以以通用的计算机的形式构成。例如，准备存储了上述程序的外部存储装置(例如，磁带、软盘、硬盘等磁盘；CD、DVD等光盘；MO等光磁盘；USB存储器、存储卡等半导体存储器)262，然后使用该外部存储装置262将程序安装在通用的计算机上等，从而可以构成本实施方式的控制器260。需要说明的是，用于向计算机供给程序的手段不限于经由外部存储装置262进行供给的情况。例如，也可以不经由外部存储装置262、而是使用互联网、专用线路等通信手段供给程序。需要说明的是，存储装置260c、外部存储装置262以计算机可读取的记录介质的形式构成。以下，也将它们统一简称为记录介质。需要说明的是，本说明书中使用记录介质这一词语时，有时仅单独包含存储装置260c，有时仅单独包含外部存储装置262、或有时包含上述两者。

需要说明的是，在本实施方式的接收部中，虽记载了从上位装置270接收其他装置的信息的情况，但并不限定于此。例如，也可以从其他装置直接接收信息。此外，还可以通过输入输出装置261输入其他装置的信息，并基于此进行控制。此外，还可以将其他装置的信息存储于外部存储装置，然后从该外部存储装置接收其他装置的信息。

接下来，对使用了衬底处理装置900的硬掩膜2006的形成方法进行说明。

在膜厚测定工序S104之后，将经过测定的晶片200搬入衬底处理装置900。需要说明的是，在以下说明中，利用控制器260来控制构成衬底处理装置的各部的动作。

＜衬底搬入工序＞

在膜厚测定工序S104中对硅氧化膜2005的膜厚分布进行测定后，将晶片200搬入衬底处理装置900。具体而言，通过升降机构218使衬底载置部210下降，使提升销207成为从贯通孔214向衬底载置部210的上表面侧突出的状态。此外，在将处理室201内调节为规定压力后，打开闸阀205，使晶片200从闸阀205载置于提升销207上。在使晶片200载置于提升销207上后，通过升降机构218使衬底载置部210上升至规定位置，由此将晶片200从提升销207载置到衬底载置部210上。

(减压·升温工序)

接下来，经由排气管224对处理室201内进行排气，以使得处理室201内成为规定压力(真空度)。此时，基于压力传感器所测定的压力值，对作为压力调节器222的APC阀的阀开度进行反馈控制。此外，基于温度传感器216所检测到的温度值，反馈控制向加热器213的通电量，以使得处理室201内成为规定温度。具体而言，利用加热器213预先对衬底载置部210加热，在晶片200或衬底载置部210的温度不再变化后放置规定时间。在此期间，在处理室201内存在残留的水分或从部件排出的气体等时，可以通过真空排气将其除去、或通过供给非活性气体进行吹扫将其除去。由此，完成了成膜工艺前的准备。需要说明的是，在将处理室201内排气至规定压力时，可以一次地真空排气至能够达到的真空度。

在将晶片200载置于衬底载置部210、并使处理室201内的气氛稳定后，使质量流量控制器241b、质量流量控制器242b、质量流量控制器251b、质量流量控制器252b运转，并且调节阀241c、阀242c、阀251c、阀252c的开度。此时，还可以使质量流量控制器243c、质量流量控制器244c、质量流量控制器253c、质量流量控制器254c运转，并且调节阀243d、阀244d、阀253d、阀254d的开度。

(气体供给工序)

在气体供给工序中，从第一气体供给系统及第二气体供给系统向处理室201供给气体。

供给气体时，根据从上位装置270接收到的绝缘膜2013的膜厚测定数据，控制第一气体供给系统、第二气体供给系统的质量流量控制器、阀，并分别控制供给至晶片200的中央面的处理气体的量(或浓度)和供给至外周面的处理气体的量(或浓度)。更理想的是，根据从上位装置270接收到的测定数据，控制中心区加热器213a和外缘区加热器213b，从而控制晶片200的面内的温度分布。

供给至处理室201内的气体在处理室201内分解，在研磨后的硅氧化膜2005上形成硬掩膜2006。

经过规定时间后，关闭各阀，停止气体的供给。

使此时的加热器213的温度成为对已经形成的结构无不良影响的温度。例如，设定为使晶片200成为300～450℃的范围内的规定温度。

作为非活性气体，除He气外，只要是对膜无不良影响的气体即可，例如可使用Ar、N₂、Ne、Xe等稀有气体。

(衬底搬出工序)

气体供给工序结束后，通过升降机构218使衬底载置部210下降，使提升销207成为从贯通孔214向衬底载置部210的上表面侧突出的状态。此外，在将处理室201内调节为规定压力后，打开闸阀205，将晶片200从提升销207上搬送到闸阀205外。

接下来，对使用本装置控制硬掩膜2006的膜厚的方法进行说明。如前文所述，研磨工序S103结束后，poly－Si膜2005的膜厚在晶片200的中央面和外周面是不同的。在膜厚测定工序S108中测定其膜厚分布。测定结果通过上位装置270存储在RAM260b中。将存储的数据与存储装置260c内的制程相比较，基于该制程进行装置控制，对膜厚分布进行调整(调节)。

接下来，对存储于RAM260b的数据为分布A的情形进行说明。所谓分布A的情形，是指如图7、图8所示，poly－Si膜2005c比poly－Si膜2005d厚的情形。

在为分布A的情况下，在本工序中，以将形成于晶片200外周 面的硬掩膜2006b增厚、使形成于晶片200中央面的硬掩膜2006a的膜厚比硬掩膜2006b薄的方式进行控制。具体而言，供给气体时，以使供给至晶片200的外周面的含硅气体比供给至晶片200中央面的含硅气体多的方式进行控制。由此，能够对本半导体器件中的硬掩膜的高度、即在poly-Si膜2005上重叠有硬掩膜2006而成的层合膜的膜厚进行修正使其为图8所示的目标膜厚分布A’。也就是说，能够将层合膜的膜厚修正为膜厚分布A’。

此时，在第一气体供给系统中，控制质量流量控制器241b，同时控制阀241c的开度，控制从簇射头234供给至处理室201的含硅气体的量。进而，控制质量流量控制器242b，同时控制阀242c的开度，从气体供给通路235向处理室201供给含硅气体。控制晶片200的处理面中的每单位面积的含硅气体的暴露量，以使得从气体供给通路235供给的气体的暴露量比从簇射头供给的气体的暴露量多。此处所述的暴露量是指处理气体的主要成分的暴露量。在本实施方式中，处理气体为含硅气体，主要成分为硅。

进而，在第二气体供给系统中，控制质量流量控制器251b，同时控制阀251c的开度，并控制从簇射头234供给的含氮气体的量。使气体供给管251a中的含氮气体的量为与气体供给管241a中的含硅气体的量相适应的量。进而，控制质量流量控制器252b，同时控制阀252c的开度，并从气体供给通路235供给含氮气体。使气体供给管252a中的含氮气体的量为与气体供给管242a中的含硅气体的量相适应的量。

此时，控制晶片200的处理面中的每单位面积的含硅气体的暴露量，以使得从气体供给通路235供给的气体的暴露量比从簇射头234供给的气体的暴露量多。此处所述的暴露量是指处理气体的主要成分的暴露量。在本实施方式中，处理气体为含硅气体，主要成分为硅。

经由簇射头234供给的含硅气体和含氮气体，被供给至poly－Si膜2005c(形成于晶片200的中央面)上。如图7所示，被供给的 气体在poly－Si膜2005c上形成硬掩膜2006a。

经由气体供给通路235供给的含硅气体和含氮气体体，被供给至poly－Si膜2005d(形成于晶片200的外周面)上。如图7所示，被供给的气体在poly－Si膜2005d上形成硬掩膜2006b。

如前文所述，对于晶片200的处理面中的每单位面积的含硅气体的暴露量而言，由于poly－Si膜2005d上比poly－Si膜2005c上多，所以能够使硬掩膜2006b的膜厚比硬掩膜2006a厚。

此时，如图7所示，控制硬掩膜2006的厚度，以使得晶片200外周面中的从凹结构表面2002a到硬掩膜2006b的上端为止的高度H1b与晶片200中央面中的从凹结构表面2002a到硬掩膜2006a上端为止的高度H1a实质上相等。更理想的是，以使从晶片200的表面到硬掩膜2006b的上端为止的距离与从晶片200的表面到硬掩膜2006a的上端为止的距离之差在规定范围内的方式进行控制。此外，更理想的是，控制硬掩膜2006的膜厚分布，以使得所述衬底面内的硬掩膜2006的高度分布在规定范围内。

此外，作为其他方法，可以使气体供给管241a和气体供给管242a的含硅气体的供给量相同，取而代之的是控制气体供给管241a和气体供给管242a各自的含硅气体的浓度。对含硅气体的浓度进行控制时，控制第一非活性气体供给系统，由此控制通过气体供给管241a、气体供给管242a的含硅气体的浓度。在为分布A的情况下，降低通过气体供给管241a的含硅气体的浓度，使通过气体供给管242a的含硅气体的浓度比通过气体供给管241a的气体的浓度高。

由此，对于晶片200的处理面中的每单位面积的含硅气体的暴露量而言，能够以使从气体供给通路235供给的气体量比从簇射头234供给的气体量多的方式更精密地进行控制。通过如上所述控制，能够更可靠地使硬掩膜2006b的膜厚比硬掩膜2006a厚。

更理想的是，可以使气体供给管241a和气体供给管242a的含硅气体的供给量不同，并且使浓度也不同。通过进行这样的控制，能够以更大的差异控制每单位面积的含硅气体的暴露量。也就是说， 能够在硬掩膜2006a和硬掩膜2006b中形成更大的膜厚差。因此，即使在研磨工序S103中poly－Si膜2005c与poly－Si膜2005d的高度之差变大，也能够使高度一致。

进而更理想的是，可以在如上述那样控制处理气体的同时，控制中心区加热器213a和外缘区加热器213b。由于所形成的膜厚与温度成比例，所以在为分布A的情况下，使外缘区加热器213b的温度比中心区加热器213a高。这对使用例如乙硅烷气体这样的、温度条件十分有助于膜生成效率的气体来形成硬掩膜2006的情形是有效的。

如上所述，如果同时控制处理气体供给量(浓度)和温度，则能够实现更精密的膜厚控制。

接下来，对存储于RAM260b的数据为分布B的情形进行说明。所谓分布B的情形，是指如图9、图10所示，poly－Si膜2005d比poly－Si膜2005c厚的情形。

在为分布B的情况下，在本工序中，以将形成于晶片200中央面的硬掩膜2006a增厚、使形成于晶片200外周面的硬掩膜2006b的膜厚比硬掩膜2006a的膜厚小的方式进行控制。具体而言，供给气体时，以使得供给至晶片200中央面的含硅气体比供给至晶片200外周面的含硅气体多的方式进行控制。由此，能够将本半导体器件中的绝缘膜的高度，即在绝缘膜2013上重叠了硬掩膜2006的高度修正为图10所示的目标膜厚分布B’。也就是说，能够将层合膜的膜厚修正为膜厚分布B’。

此时，在第一气体供给系统中，控制质量流量控制器241b，同时控制阀241c的开度，并控制从簇射头234供给至处理室201的含硅气体的量。进而，控制质量流量控制器242b，同时控制阀242c的开度，并从气体供给通路235向处理室201供给含硅气体。控制晶片200的处理面中的每单位面积的含硅气体的暴露量，以使得从簇射头供给的气体的暴露量比从气体供给通路235供给的气体的暴露量多。

进而，在第二气体供给系统中，控制质量流量控制器251b，同时控制阀251c的开度，控制从簇射头234供给的含氮气体的量。使气体供给管251a中的含氮气体的量为与气体供给管241a中的含硅气体的量相适应的量。进而，控制质量流量控制器252b，同时控制阀252c的开度，从气体供给通路235供给含氮气体。使气体供给管252a中的含氮气体的量为与气体供给管242a中的含硅气体的量相适应的量。

此时，控制晶片200的处理面中的每单位面积的含硅气体的暴露量，以使得从簇射头234供给的气体的暴露量比从气体供给通路235供给的气体的暴露量多。

经由簇射头234供给的含硅气体和含氮气体，被供给至poly－Si膜2005c(形成于晶片200的中央面)上。如图9所示，被供给的气体在poly－Si膜2005c上形成硬掩膜2006a。

经由气体供给通路235供给的含硅气体和含氮气体体，被供给至poly－Si膜2005d(形成于晶片200的外周面)上。如图9所示，被供给的气体在poly－Si膜2005d上形成硬掩膜2006b。

如前文所述，对于晶片200的处理面中的每单位面积的含硅气体的暴露量而言，由于在poly－Si膜2005c上比在poly－Si膜2005d上多，所以能够使硬掩膜2006a的膜厚比硬掩膜2006b厚。

此时，如图9所示，控制硬掩膜2006的厚度，以使得晶片200外周面中的从凹结构表面2002a到硬掩膜2006b的上端为止的高度H1b与晶片200中央面中的从凹结构表面2002a到硬掩膜2006a上端为止的高度H1a实质上相等。更理想的是，以使得从晶片200的表面到硬掩膜2006b的上端为止的距离与从晶片200的表面到硬掩膜2006a的上端为止的距离之差在规定范围内的方式进行控制。此外，更理想的是，控制硬掩膜2006的膜厚分布，以使得所述衬底面内的硬掩膜2006的高度分布在规定范围内。

此外，作为其他方法，可以使气体供给管241a和气体供给管242a的含硅气体的供给量相同，取而代之的是控制气体供给管241a和气 体供给管242a各自的含硅气体的浓度。对含硅气体的浓度进行控制时，控制第一非活性气体供给系统，由此控制通过气体供给管241a、气体供给管242a的含硅气体的浓度。在为分布B的情况下，降低通过气体供给管242a的含硅气体的浓度，并且使通过气体供给管241a的含硅气体的浓度比通过气体供给管242a的气体的浓度高。

由此，能够以使从簇射头234供给的气体量比从气体供给通路235供给的气体量多的方式、更可靠地控制晶片200的处理面中的每单位面积的含硅气体的暴露量。通过如上所述控制，能够更可靠地使硬掩膜2006a的膜厚比硬掩膜2006b厚。

更理想的是，可以使气体供给管251a和气体供给管252a的含硅气体的供给量不同，并且使浓度也不同。通过进行这样的控制，能够以更大的差异控制每单位面积的含硅气体的暴露量。也就是说，能够在硬掩膜2006a和硬掩膜2006b中形成更大的膜厚差。因此，即使在研磨工序S103中poly－Si膜2005c的高度与poly－Si膜2005d的高度之差变大，也能够在晶片200的面内使高度一致。

进而更理想的是，可以在如上述那样控制处理气体的同时，控制中心区加热器213a和外缘区加热器213b。由于所形成的膜厚与温度成比例，所以在为分布B的情况下，使中心区加热器213a的温度比外缘区加热器213b高。这对使用例如乙硅烷气体这样的、温度条件十分有助于膜生成效率的气体来形成硬掩膜2006的情形是有效的。

如上所述，如果同时控制处理气体供给量(浓度)和温度，则能够实现更精密的膜厚控制。

如以上说明，通过调节晶片200的处理面的每单位面积的含硅气体的量，能够分别在晶片200的中央和其外周对硬掩膜2006的厚度进行控制。

此时，控制硬掩膜2006的厚度，以使得在poly－Si膜2005d上重叠了硬掩膜2006b而得的厚度与在poly－Si膜2005c上重叠了硬掩膜2006a而得的厚度相等。

＜膜厚测定工序S106＞

继硬掩膜形成工序S105之后，可以进行膜厚测定工序S106。在膜厚测定工序S106中，对将硅氧化膜2005和硬掩膜2006叠合而成的层合膜的高度进行测定。具体而言，对叠合而成的层的高度是否一致、即层合膜的膜厚是否被修正为目标膜厚分布进行确认。此处所谓“高度一致”，并不限于高度完全一致，可以有高度差。例如，高度差只要在对之后的图案形成工序等不造成影响的范围内即可。“厚度相等”也同样地并不限于厚度完全相等，可以有厚度差。例如，厚度差只要在对之后的图案形成工序等不造成影响的范围内即可。

在硬掩膜形成工序S105之后，将晶片200搬入测定装置。测定装置对容易受到研磨装置400影响的晶片200的中央面和其外周面中的至少数处进行测定，从而测定硬掩膜2006的膜厚(高度)分布。将所测定的数据送到上位装置270。测定后，将晶片200搬出。

如果晶片200的面内的高度分布在规定范围内、具体而言是在对之后的图案形成工序S107等不造成影响的范围内，则转移到图案形成工序S107。需要说明的是，在预先知晓膜厚分布为规定分布的情况下，可以省略膜厚测定工序S106。

(图案形成工序S107)

接下来，使用图16～图17，对图案形成工序S107进行说明。图16是说明曝光工序中的晶片200的说明图。图17是说明刻蚀工序后的晶片200的说明图。

以下，对具体内容进行说明。

形成硬掩膜2006后，在硬掩膜2006上涂布抗蚀膜2008。之后，从灯501发出光，进行曝光工序。在曝光工序中，经由掩模502在抗蚀膜2008上照射光503，使抗蚀膜2008的一部分改质。此处，将改质后的抗蚀膜称为感光部2008a，将未改质的抗蚀膜称为未感光部2008b。

如前文所述，从凹状表面2002a到硬掩膜2006表面为止的高度， 在衬底面内在规定范围内。因此，能够使从凹状表面2002a到抗蚀膜2008表面为止的高度一致。在曝光工序中，光到达抗蚀膜的距离、即光503的移动在晶片200的面内相等。因此，能够使焦点深度(depth of focus)的面内分布相等。

由于能够使焦点深度相等，所以能够如图16那样使感光部2008a的宽度在衬底面内恒定。因此，能够消除图案宽度的不均。

接下来，使用图17，对刻蚀处理后的晶片200的状态进行说明。如前文所述，由于感光部2008a的宽度是恒定的，所以能够使晶片200面内的刻蚀条件恒定。因此，在晶片200的中央面、外周面，能够均匀地供给刻蚀气体，能够使刻蚀后的poly－Si膜(以下也称为柱状物(pillar))的宽度β恒定。由于宽度β在晶片200面内是恒定的，所以能够使栅电极的特性在衬底面内恒定，能够提高成品率。

接下来，使用图18、图19来说明第一比较例。第一比较例是在硬掩膜形成工序S105中未实施膜厚分布修正的情形、即未调整膜厚分布(调节)的情形。因此，在晶片200的中央面和其外周面上高度是不同的。

首先，使用图18来说明第一比较例。图18是与图16进行比较的图。在图18的情况下，未修正膜厚分布的硬掩膜2006在晶片200的中心侧和外周侧形成大致相同的膜厚。结果，由于poly－Si膜2005和硬掩膜2006的层合膜的高度在晶片200的中央面和外周面上不同，所以光503的距离在晶片200中央面和晶片200外周面上是不同的。因此，焦点距离在中央面和外周面上不同，结果感光部2008a的宽度在衬底面内不同。如果利用这样的抗蚀膜2008进行处理，则如图19那样，刻蚀工序后的柱状物的宽度不同。柱状物的poly－Si膜间的距离γ在晶片200中央面和外周面上不同。也即是说，柱状物的poly－Si的宽度β在晶片200中央面和外周面上不同。

由于电极的特性易于受到宽度β的影响，所以如果宽度β存在不均，则所形成的电极的特性也会产生不均。因此，宽度β的不均会导致成品率降低。

与此相对，本实施方式由于进行硬掩膜形成工序S105，所以能够在晶片200面内使柱状物的宽度恒定。因此，与比较例相比，能够形成特性均匀的半导体器件，能够非常有助于成品率的提高。

接下来，使用图20来说明第二比较例。第二比较例是假设膜厚分布为A时的例子，利用与本实施方式不同的方法来修正膜厚分布。具体而言，在膜厚测定工序S104之后，形成第二poly－Si膜2005’。

第二poly－Si膜2005’如下述那样形成。将形成有第一poly-Si层的晶片200经由研磨装置搬入膜厚测定装置。在膜厚测定装置中对膜厚分布进行测定，测定后将其搬出。将所搬出的晶片搬入第二含硅膜形成装置，根据所测定的膜厚分布，在poly－Si膜2005上形成第二poly－Si膜2005’。此时，根据所测定的膜厚分布数据来形成第二poly－Si膜2005’，使得膜厚分布的不均消除。如上所述使poly-Si膜的高度一致。

之后，将晶片200从第二含硅膜形成装置中搬出，并将其搬入硬掩膜形成装置。在硬掩膜形成装置中，在第二poly－Si膜2005’上形成硬掩膜2006’。

通过上述方法，能够使硬掩膜2006’的高度在晶片200的面内一致。

然而，本申请发明人经过深入研究，结果发现在基于第二比较例的方法中存在如下所述的问题。在第二比较例中，poly－Si层2005和第二poly－Si层2005’分别通过不同工序形成。而且，在各工序之间经过有研磨工序(S103)。也就是说，尽管poly－Si层2005和第二poly－Si层2005’由相同的化合物构成，但二者并不是连续形成的，而且可能存在由研磨导致的损害。因此，在poly－Si层2005和第二poly－Si层2005’之间，各层界面附近的膜组成有可能改质，由此有可能形成与各层具有不同组成的界面层。

如果形成界面层，则在poly－Si层2005、poly－Si层2005’和界面层上刻蚀速率不同。也就是说，由于poly－Si层2005和第二poly－Si层2005’是由相同的化合物构成的，所以在这两层中本来应该具 有相同的刻蚀速率，但在它们之间介入有界面层时，则这两层无法实现均匀的刻蚀速率。因此，在以poly－Si层整体进行考虑时，难以计算出图案形成工序中的刻蚀速率。也就是说，在图案形成工序中，存在产生过度刻蚀(over etching)、刻蚀不足等的风险(risk)。

此外，如果在poly－Si层2005和第二poly－Si层2005’之间介入有界面层，则也存在它们的结合度变弱的担忧。

与此相对，在上述本实施方式中，不是通过形成第二比较例那样的poly－Si层2005’来对poly－Si层2005的膜厚分布的变差进行修正的，而是利用作为硬掩膜发挥功能的SiN层2006来进行修正的，所以能够减少以下风险。也就是说，在本实施方式中，由于在poly－Si层2005的层内未形成第二比较例那样的界面层，所以容易计算出针对poly－Si层2005的刻蚀速率。因此，在图案形成工序中，能够抑制形成过度刻蚀、刻蚀不足等的风险。而且，在本实施方式的第一具体例中，由于不必形成第二poly－Si层2005’，所以与第二比较例的情形相比，能够减少一项工序，结果能够实现高的制造吞吐量。

需要说明的是，在本实施方式中，对从栅极绝缘膜形成工序S101到图案形成工序S107利用各自不同的装置实施的情况说明，但并不限于此，还可以如图21那样以一个系统的形式来实施。此处，作为系统600，具有控制系统的上位装置601。作为处理衬底的衬底处理装置及衬底处理系统，具有：实施栅极绝缘膜形成工序S101的绝缘膜形成装置602、实施含硅层形成工序S102的衬底处理装置603、实施研磨工序S103的研磨装置604(相当于本实施方式的研磨装置400)、实施膜厚测定工序S104的膜厚测定装置605、实施硬掩膜形成工序S105的衬底处理装置606(相当于本实施方式的衬底处理装置900)、实施膜厚测定工序S106的膜厚测定装置607、实施图案形成工序S107的图案形成系统608。进而，具有用于在各装置、系统间交换信息的网络611。

系统600所具有的装置能够适当选择，若为功能冗长的装置， 则可以集成在一个装置中。进而，还可以不在本系统600内进行管理，而是利用其他系统进行管理。此时，可以经由更上位的网络612与其他系统进行信息传递。

上位装置601具有控制各衬底处理装置、衬底处理系统的信息传递的控制器6001。

作为控制部(控制手段)的控制器控制器6001以包括CPU(Central Processing Unit)6001a、RAM(Random Access Memory)6001b、存储装置6001c、I/O端口6001d的计算机的形式构成。RAM6001b、存储装置6001c、I/O端口6001d以经由内部总线能够与CPU6001a进行数据交换的方式构成。控制器601以能够连接例如输入输出装置6002(以触摸面板等的形式构成)、外部存储装置6003的方式构成。进而设置有传送接收部6004，其经由其他装置、系统和网络传送、接收信息。

存储装置6001c由例如闪存、HDD(Hard Disk Drive)等构成。在存储装置6001c内，以可读取的方式存储有用于对衬底处理装置下达动作命令的程序等。此外，RAM6001b以存储区域(工作区)的形式构成，该存储区域暂时保持通过CPU6001a读取的程序、数据等。

CPU6001a被构成为：读取并执行来自存储装置6001c的控制程序，并且根据来自输入输出装置6002的操作命令的输入等从存储装置6001c中读取程序。而且，CPU6001a被构成为：能够按照读取的程序的内容，控制各装置的信息传递动作。

需要说明的是，控制器6001不限于以专用的计算机的形式构成的情况，还可以以通用的计算机的形式构成。例如，准备存储有上述程序的外部存储装置(例如，磁带、软盘、硬盘等磁盘；CD、DVD等光盘；MO等光磁盘；USB存储器、存储卡等半导体存储器)6003，然后使用该外部存储装置6003将程序安装在通用的计算机上等，从而可以构成本实施方式的控制器6001。需要说明的是，用于向计算机供给程序的手段不限于经由外部存储装置6003进行供给的情况。 例如，也可以不经由外部存储装置6003而是使用互联网、专用线路等通信手段供给程序。需要说明的是，存储装置6001c、外部存储装置6003以计算机可读取的记录介质的形式构成。以下，也将它们统一简称为记录介质。需要说明的是，本说明书中使用记录介质这一词语时，有时仅单独包含存储装置6001c，有时仅单独包含外部存储装置6003、或有时包含上述两者。

此外，在以上实施例中，是将晶片200划分为中央、外周来进行说明的，但并不限于此，可以在相对于径向更细化的区域中对含硅膜的膜厚进行控制。例如，可以划分为衬底中央、外周、中央与外周之间等3个区域。

此外，此处作为硬掩膜，以硅氮化膜为例进行了说明，但并不限于此，例如可以为碳化硅(SiC)膜、SiCN膜。

需要说明的是，进行溅射处理、成膜处理时，可以以将各向异性处理、各向同性处理进行组合的方式构成。通过将各向异性处理、各向同性处理进行组合，有时能够进行更精密的修正。

此外，上文是使用300mm晶片进行说明的，但并不限于此。例如，若为450mm晶片等大型衬底，则是更有效的。这是因为，在为大型衬底的情况下，研磨工序S103的影响变得更加显著。也就是说，poly－Si膜2005a和poly－Si膜2005b的膜厚差变得更大。通过在硬掩膜形成工序中修正膜厚，在大型衬底中也能够抑制面内的特性不均。

＜本发明的优选方案＞

以下，附记本实施方式中优选方案。

(附记1)

根据本发明的一方案，提供一种衬底处理装置，其具有：

接收部，接收形成于衬底上的含硅膜的膜厚分布数据；

衬底载置部，载置有所述衬底；和

气体供给部，以使得在所述含硅膜上以与所述膜厚分布数据的膜厚分布不同的膜厚分布形成硬掩膜、并使衬底面内的所述硬掩膜 的高度分布在规定范围内的方式供给气体。

(附记2)

如附记1所述的衬底处理装置，优选，

在所述接收到的膜厚分布数据的所述含硅膜的膜厚分布显示为所述衬底的外周面的膜厚比所述衬底的中央面的膜厚大的情况下，

所述气体供给部，以与所述中央面相比、所述外周面中的所述衬底的每单位面积的处理气体的主要成分的暴露量少的方式，供给所述气体。

(附记3)

如附记2所述的衬底处理装置，优选，

在所述接收到的膜厚分布数据的所述含硅膜的膜厚分布显示为所述衬底的外周面的膜厚比所述衬底的中央面的膜厚大的情况下，

所述气体供给部以使得所述衬底中央面的温度比所述外周面的温度高的方式供给所述气体。

(附记4)

如附记3所述的衬底处理装置，优选，

所述含硅膜由多晶硅(polysilicon)构成。

(附记5)

如附记1所述的衬底处理装置，优选，

在所述接收到的膜厚分布数据的所述含硅膜的膜厚分布显示为所述衬底的外周面的膜厚比所述衬底的中央面的膜厚大的情况下，

所述气体供给部以使得供给至所述外周面的处理气体的量比供给至所述中央面的处理气体的量少的方式供给所述气体。

(附记6)

如附记1所述的衬底处理装置，优选，

在所述接收到的膜厚分布数据的所述含硅膜的膜厚分布显示为所述衬底的外周面的膜厚比所述衬底的中央面的膜厚大的情况下，

所述衬底载置部，以使得所述衬底中央面的温度比所述外周面的温度高的方式调节所述衬底的温度分布。

(附记7)

如附记1所述的衬底处理装置，优选，

在所述接收到的膜厚分布数据的所述含硅膜的膜厚分布显示为所述衬底的外周面的膜厚比所述衬底的中央面的膜厚大的情况下，

所述气体供给部，以使得供给至所述外周面的处理气体的主要成分的浓度比供给至所述中央面的处理气体的主要成分的浓度小的方式，供给所述气体。

(附记8)

如附记7所述的衬底处理装置，优选，

所述气体供给部在控制所述处理气体的浓度时，以使得供给至所述外周面的处理气体中添加的非活性气体的供给量比供给至所述中央面的处理气体中添加的非活性气体的供给量多的方式，供给所述气体。

(附记9)

如附记1所述的衬底处理装置，优选，

在所述接收到的膜厚分布数据的所述含硅膜的膜厚分布显示为所述衬底的外周面的膜厚比所述衬底的中央面的膜厚大的情况下，

所述衬底载置部，以使得所述衬底的中央面的温度比所述外周面的温度高的方式，调节所述衬底的温度分布。

(附记10)

如附记1所述的衬底处理装置，优选，

在所述接收到的膜厚分布数据的所述含硅膜的膜厚分布显示为所述衬底的外周面的膜厚比所述衬底的中央面的膜厚小的情况下，

所述气体供给部，以与所述中央面相比、所述外周面中的所述衬底的每单位面积的处理气体的主要成分的暴露量大的方式供，给所述气体。

(附记11)

如附记10所述的衬底处理装置，优选，

在所述接收到的膜厚分布数据的所述含硅膜的膜厚分布显示为 所述衬底的外周面的膜厚比所述衬底的中央面的膜厚小的情况下，

所述衬底载置部，以使得所述衬底的外周面的温度比所述中央面的温度高的方式调节所述衬底的温度分布。

(附记12)

如附记11所述的衬底处理装置，优选，

所述第二含硅膜由多晶硅构成。

(附记13)

如附记1所述的衬底处理装置，优选，

在所述接收到的膜厚分布数据的所述含硅膜的膜厚分布显示为所述衬底的外周面的膜厚比所述衬底的中央面的膜厚小的情况下，

所述气体供给部，以使得供给至所述外周面的处理气体的量比供给至所述中央面的处理气体的量多的方式，供给所述气体。

(附记14)

如附记13所述的衬底处理装置，优选，

在所述接收到的膜厚分布数据的所述含硅膜的膜厚分布显示为所述衬底的外周面的膜厚比所述衬底的中央面的膜厚小的情况下，

所述衬底载置部，以使得所述衬底的外周面的温度比所述中央面的温度高的方式，调节所述衬底的温度分布。

(附记15)

如附记1所述的衬底处理装置，优选，

在所述接收到的膜厚分布数据的所述含硅膜的膜厚分布显示为所述衬底的外周面的膜厚比所述衬底的中央面的膜厚小的情况下，

所述气体供给部，以使得供给至所述外周面的处理气体的主要成分的浓度比供给至所述中央面的处理气体的主要成分的浓度大的方式，供给所述气体。

(附记16)

如附记15所述的衬底处理装置，优选，

所述气体供给部在控制所述处理气体的浓度时，以使得供给至所述中央面的处理气体中添加的非活性气体的供给量比供给至所述 外周面的处理气体中添加的非活性气体的供给量多的方式，供给所述气体。

(附记17)

如附记1所述的衬底处理装置，优选，

在所述接收到的膜厚分布数据的所述含硅膜的膜厚分布显示为所述衬底的外周面的膜厚比所述衬底的中央面的膜厚小的情况下，

所述衬底载置部，以使得所述衬底的外周面的温度比所述中央面的温度高的方式，调节所述衬底的温度分布。

(附记18)

进而根据其他方案，提供一种衬底处理系统，其具有：

第一装置，形成含硅膜，所述含硅膜形成在衬底上；

第二装置，对所述含硅膜进行研磨；

第三装置，对研磨后的所述含硅膜的膜厚分布进行测定；和

第四装置，进行处理，以使得在研磨后的所述含硅膜上以与所述膜厚分布不同的膜厚分布形成硬掩膜、并使衬底面内的所述硬掩膜的高度分布在规定范围内。

(附记19)

如附记18所述的衬底处理系统，优选，

进一步地对所述硬掩膜形成规定图案。

(附记20)

如附记19所述的衬底处理系统，优选，

在所述图案形成系统中，具有对所述衬底进行曝光处理的曝光装置，在利用所述曝光装置进行处理时，所述第四装置控制所述硬掩膜的衬底面内的膜厚分布，以使得焦点深度的衬底面内分布在规定范围内。

(附记21)

进而根据其他方案，提供一种半导体器件的制造方法，其具有：

含硅膜形成工序，在衬底上形成含硅膜；

研磨工序，对所述衬底进行研磨；

测定工序，对所述含硅膜的衬底面内的膜厚分布进行测定；和

硬掩膜形成工序，以与所述膜厚分布不同的膜厚分布在研磨后的所述含硅膜上形成硬掩膜。

(附记22)

进而根据其他方案，提供一种半导体器件的制造方法，其具有：

接收工序，接收衬底的膜厚分布数据，所述衬底具有为经研磨的状态的含硅膜；

载置工序，在衬底载置部载置所述衬底；和

硬掩膜形成工序，基于所述膜厚分布数据，以与所述膜厚分布数据的膜厚分布不同的膜厚分布在所述含硅膜上形成硬掩膜。

(附记23)

进而根据其他方案，提供一种程序，使计算机执行下述步骤：

接收步骤，接收衬底的膜厚分布数据，所述衬底具有为经过研磨的状态的含硅膜；

载置步骤，在衬底载置部载置所述衬底；和

处理步骤，基于所述膜厚分布数据、以与所述膜厚分布数据的膜厚分布不同的膜厚分布在所述含硅膜上形成硬掩膜。

(附记24)

进而根据其他方案，提供一种记录介质，存储有使计算机执行下述步骤的程序：

接收步骤，接受衬底的膜厚分布数据，所述衬底具有为经过研磨的状态的含硅膜；

载置步骤，在衬底载置部载置所述衬底；

处理步骤，基于所述膜厚分布数据、以与所述膜厚分布数据的膜厚分布不同的膜厚分布在所述含硅膜上形成硬掩膜。

(附记25)

进而根据其他方案，提供一种衬底处理装置，其具有：

接收部，接收含硅膜的膜厚分布数据，所述含硅膜形成于衬底上以栅电极层的形式构成；

衬底载置部，载置有所述衬底；和

气体供给部，以在所述含硅膜上以与所述膜厚分布数据的膜厚分布不同的膜厚分布形成硬掩膜、并使衬底面内的所述硬掩膜的高度分布在规定范围内的方式，供给气体。

(附记26)

进而根据其他方案，提供一种衬底处理装置，其具有：

接收部，接收含硅膜的膜厚分布数据，所述含硅膜形成于衬底上以伪栅极层的形式构成；

衬底载置部，载置有所述衬底；和

气体供给部，以在所述含硅膜上以与所述膜厚分布数据的膜厚分布不同的膜厚分布形成硬掩膜、并使衬底面内的所述硬掩膜的高度分布在规定范围内的方式，供给气体。