半导体器件的制造方法、衬底处理系统及衬底处理装置与流程

本发明涉及半导体器件的制造方法、衬底处理系统及衬底处理装置。

背景技术：

近年来，半导体器件有高集成化的趋势。随之，产生多层布线化。多层布线通过图案形成工序、研磨工序、成膜工序等的组合而形成。在形成多层布线时，要求不产生半导体器件的特性偏差。

技术实现要素：

然而，由于加工上的问题，存在形成于衬底上的电路之间的距离产生偏差的情况。特别是在多层布线结构中，该偏差会对半导体器件的特性造成较大影响。

因此，本发明的目的在于提供能够抑制半导体器件的特性偏差的技术。

为了解决上述问题，提供一种技术，该技术具有下述工序：

第一研磨工序，对衬底进行研磨，所述衬底在形成有多个布线用槽的第一绝缘膜上成膜有作为金属布线的第一层的金属膜；

绝缘膜形成工序，在所述研磨工序之后，在所述衬底上形成构成为层合绝缘膜的一部分的第二绝缘膜；

第二研磨工序，对所述第二绝缘膜进行研磨；

测定工序，在所述第二研磨工序之后，测定所述第二绝缘膜的衬底面内的膜厚分布；和

修正工序，在所述第二绝缘膜上，以与所述测定工序所测得的膜厚分布不同的膜厚分布形成构成为所述层合绝缘膜的一部分的第 三绝缘膜，修正所述层合绝缘膜的膜厚分布。

根据本发明的技术，能够抑制半导体器件的特性偏差。

附图说明

图1是说明一实施方式的半导体器件的制造流程的说明图。

图2是一实施方式的晶片的说明图。

图3是说明一实施方式的晶片的处理状态的说明图。

图4是说明一实施方式的晶片的处理状态的说明图。

图5是说明一实施方式的晶片的处理状态的说明图。

图6是说明一实施方式的晶片的处理状态的说明图。

图7是说明一实施方式的晶片的处理状态的说明图。

图8是说明一实施方式的晶片的处理状态的说明图。

图9是说明一实施方式的研磨装置的说明图。

图10是说明一实施方式的研磨装置的说明图。

图11是说明一实施方式的研磨工序后的绝缘膜的膜厚分布的说明图。

图12是说明一实施方式的晶片的处理状态的说明图。

图13是说明一实施方式的绝缘膜的膜厚分布的说明图。

图14是说明一实施方式的晶片的处理状态的说明图。

图15是说明一实施方式的绝缘膜的膜厚分布的说明图。

图16是说明一实施方式的衬底处理装置的说明图。

图17是说明一实施方式的衬底处理装置的簇射头的说明图。

图18是说明一实施方式的衬底处理装置的气体供给系统的说明图。

图19是说明一实施方式的衬底处理装置的气体供给系统的说明图。

图20是一实施方式的控制器的结构简图。

图21是说明一实施方式的晶片的处理状态的说明图。

图22是说明一实施方式的晶片的处理状态的说明图。

图23是说明一实施方式的晶片的处理状态的说明图。

图24是说明一实施方式的系统的说明图。

图25是说明比较例的晶片的处理状态的说明图。

图26是说明比较例的晶片的处理状态的说明图。

图27是说明比较例的晶片的处理状态的说明图。

符号说明

200晶片(衬底)，201处理室，202处理容器，212衬底载置台，100衬底处理装置，200晶片，201处理空间，202处理容器，202a上部容器，202b下部容器，203搬送空间，204分隔板，205闸阀，206衬底搬入搬出口，207提升销，208O型环，210衬底载置部，211衬底载置面，212衬底载置台，213加热器，214贯通孔(提升销用)，217轴，218升降机构，219波纹管，220第一排气系统，221排气孔，222排气管，223压力调节器，224真空泵，230簇射头，231盖，231a孔，231b排气口，231c盖加热部，232缓冲空间，232a侧壁，233绝缘结构，234分散板，234a分散孔，234b分散板加热器，235气体引导件，236排气管，237阀，238压力调节器，239真空泵，241气体导入口，242公共气体供给管，242a公共气体供给管加热器，243第一气体供给系统，243a第一气体供给管，243b第一气体气源，243c流量控制器(质量流量控制器)，243d开闭阀(阀)，244第二气体供给系统，244a第二气体供给管，244b第二气体气源，244c流量控制器(质量流量控制器)，244d开闭阀(阀)，244e远程等离子体单元，245第三气体供给系统，245a第三气体供给管，245b第三气体供给源，245c流量控制器(质量流量控制器)，245d开闭阀(阀)，246第一非活性气体供给系统，246a第一非活性气体供给管，246b第一非活性气体气源，246c流量控制器(质量流量控制器)，246d开闭阀(阀)，247第二非活性气体供给系统，247a第二非活性气体供给管，247b第二非活性气体气源，247c流量控制器(质量流量控制器)，247d开闭阀(阀)，248清洁气体供给系统，248a清 洁气体供给管，248b清洁气体气源，248c流量控制器(质量流量控制器)，248d开闭阀(阀)，250等离子体生成部，251匹配器，252高频电源，260控制器，运算部，存储部

具体实施方式

以下，说明本发明的实施方式。

使用图1，说明半导体器件的制造工序的一个工序。

(第一绝缘膜形成工序S101)

接下来，说明第一绝缘膜形成工序S101。关于第一绝缘膜形成工序S101，使用图2、图3来说明晶片200。图2是形成绝缘膜前的阶段的状态。图3是形成绝缘膜后的状态。

图2(A)是从处理面观察所处理的晶片200的图。图2(B)是图2(A)中的α－α’线的剖面图。在图2(B)中，虚线的右侧是说明晶片中央部的图，虚线的左侧是说明晶片中央部的外周的图。

在晶片200中形成有源极漏极区域2001，其构成为源极或漏极。在源极漏极区域2001之间形成有沟道区域2002。在各沟道区域2002上形成有栅电极2003。在栅电极2003的周围形成有外壁2004，其具有抑制电流从栅电极2002的侧壁泄漏等的作用。源极漏极区域2001、栅电极2003用作半导体器件的电路构成的一部分。在源极漏极区域2001上形成有作为插塞(plug)的金属膜2005，在所述金属膜2005之间形成有由硅氧化膜构成的层间绝缘膜2006。金属膜2005例如由钨形成。从与后述第一层间绝缘膜2007的关系出发，此处也将层间绝缘膜2006称为第零绝缘膜。

接下来，使用图1、图3来说明第一绝缘膜形成工序S101。将晶片200搬入形成第一绝缘膜的衬底处理装置(第一绝缘膜形成装置)后，向衬底处理装置的处理室内供给含硅气体及含氧气体。所供给的气体在处理室内进行反应，形成将后述金属膜2009之间绝缘的第一层间绝缘膜2007(也简称为绝缘膜2007或布线形成用绝缘膜2007)。绝缘膜2007例如由硅氧化膜(SiO₂膜)形成。含硅气体例 如为TEOS(正硅酸乙酯，Tetraethylorthosilicate，Si(OC₂H₅)₄)气体，含氧气体例如为氧气(O₂)。绝缘膜2007不限于硅氧化膜，可以为低介电常数(dielectric constant)的膜(Low－K膜)、硅氧氮化膜。

经过所希望的时间后，形成了绝缘膜2007，之后将晶片200从衬底处理装置(第一绝缘膜形成装置)搬出。

(图案形成工序S102)

接下来，使用图1、图4来说明将第一绝缘膜2007形成图案的图案形成工序S102。图4是说明蚀刻后的晶片200的状态的图。

图案形成工序S102在曝光装置、蚀刻装置(它们构成为第一图案形成系统的一部分)中进行。图案形成工序S102包括利用曝光装置进行的曝光工序、利用蚀刻装置进行的蚀刻工序等工序。如图4所示，被搬入到图案形成系统的晶片200在曝光后，通过蚀刻装置将绝缘膜2007形成规定图案。此处形成布线用槽2008。蚀刻处理结束后，将晶片200从蚀刻装置搬出，从图案形成系统搬出。

(金属膜形成工序S103)

接下来，使用图1、图5，针对金属膜形成工序S103进行说明。金属膜形成工序S103在金属膜形成系统中进行。金属膜形成系统包含形成阻挡金属膜的阻挡金属膜形成装置、形成金属膜(其以布线的形式构成)的金属膜形成装置。将从图案形成系统搬出后的晶片200搬入作为金属膜形成系统之一的阻挡金属膜形成装置。如图5(c)所示，在阻挡金属膜形成装置中，在各布线用槽2008表面形成阻挡金属膜2021。阻挡金属膜2021可抑制后述金属膜2009的扩散，例如由氮化钛(TiN)形成。形成阻挡金属膜2021后，将晶片200搬入金属膜形成装置。金属膜形成装置可使用现有的电镀装置或溅射装置。在金属膜形成装置中，通过电镀处理或溅射处理在阻挡金属膜2021上形成金属膜(也称为布线用金属膜)2009。金属膜2009例如由铜(Cu)构成。对于阻挡金属膜2012，为了与后述的阻挡绝缘膜相区别，还可以称为第一阻隔膜。

从成膜的性质出发，如图5所示，金属膜2009不仅形成于布线用槽2008内，还可以形成于绝缘膜2007上。此处，将形成于布线用槽2008内的金属膜2009称为金属膜2009a，将形成于绝缘膜2007上的金属膜2009称为金属膜2009b。

在布线用槽2008中形成金属膜2009后，将晶片200从金属膜形成装置搬出。

(金属膜研磨工序S104)

接下来，使用图1、图6来说明研磨工序S104。如图5所示，如果利用溅射处理、电镀处理形成金属膜，则在绝缘膜2007上也形成有金属膜2009b。由于金属膜2009b将金属膜2009a之间电连接，所以为了避免这种情况，需要进行研磨，以除去金属膜2009b。需要说明的是，研磨工序也称为CMP(Chemical Mechanical Polishing，化学机械研磨)工序。

将从金属膜形成装置搬出的晶片200搬入第一研磨装置。在本工序中，为了使金属膜2009a之间的绝缘更可靠，进行过量的研磨。如果进行过量的研磨，则如图6所示，金属膜2009b被除去，将金属膜2009a绝缘。进而，由于绝缘膜2007和金属膜2009研磨速度的差异、金属膜2009的疏密的问题，从而在膜上形成有凹陷(Dishing)2010、磨蚀(Erosion)2011。

在第一研磨装置中将晶片200处理规定时间后，将晶片200从第一研磨装置搬出。

此处，将具有研磨后的绝缘膜2007、金属膜2009的层称为多层布线的第一层。另外，将金属膜2009称为金属布线的第一层或M1层。

(阻挡绝缘膜形成工序S105)

接下来，使用图1、图7来说明阻挡绝缘膜形成工序S105。将从第一研磨装置搬出的晶片200搬入阻挡绝缘膜形成装置。在阻挡绝缘膜形成装置中形成阻挡绝缘膜2012，其作为防止后述金属膜2009扩散的阻挡绝缘膜使用。对于阻挡绝缘膜2012，为了与上述阻 挡金属膜相区别，还可以称为第二阻隔膜。

阻挡绝缘膜2012为在后述图案形成工序中不易蚀刻的材质，例如由碳化硅(SiC)膜、氮化硅(SiN)膜、碳氮化硅(SiCN)膜中的任一种构成。

阻挡绝缘膜2012形成于绝缘膜2007、金属膜2009上。因此，也形成于凹陷2010、磨蚀2011上。因此，在凹陷2010、磨蚀2011上形成具有凹痕的阻挡绝缘膜2012。

形成阻挡绝缘膜2012后，将晶片200从阻挡绝缘膜形成装置搬出。

(第二绝缘膜形成工序S106)

接下来，使用图1、图8，说明第二绝缘膜形成工序S106。将晶片200搬入形成第二绝缘膜的衬底处理装置(第二绝缘膜形成装置)后，向衬底处理装置的处理室内供给含硅气体及含氧气体。所供给的气体在处理室内发生反应，形成将后述金属膜2020之间、金属膜2019之间绝缘的第二层间绝缘膜2013(也简称为绝缘膜2013或布线形成用绝缘膜2013)。绝缘膜2013例如由硅氧化膜(SiO₂膜)形成。含硅气体例如为TEOS气体，含氧气体例如为氧气。绝缘膜2013不限于硅氧化膜，可以为低介电常数的膜(Low－K膜)、硅氧氮化膜。

经过所希望的时间后，形成了绝缘膜2013，之后将晶片200从衬底处理装置(第二绝缘膜形成装置)搬出。

绝缘膜2013形成于阻挡绝缘膜2012上。因此，受凹陷2010、磨蚀2011的影响，在凹陷2010、磨蚀2011上形成具有凹部2014的绝缘膜2013。由于凹部2014影响半导体器件的特性，所以通过后述第二绝缘膜研磨工序S107被平坦化。

(第二绝缘膜研磨工序S107)

接下来，针对第二绝缘膜研磨工序S107，使用图9至图15进行说明。将从第二绝缘膜形成装置搬出的晶片200搬入第二研磨装置400，对绝缘膜2013进行研磨。通过研磨绝缘膜2013，从而使凹部 2014消失。

以下，针对研磨工序的具体内容进行说明。将晶片200从第二绝缘膜形成装置搬出后，将晶片200搬入图9所示的研磨装置400。

在图9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期间，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期间，从供给管405向研磨布402供给浆料。

接下来，使用图10，说明研磨头403和其周边结构的详情。图10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。在进行研磨期间，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。根据固定环403b的形状，以圆周状设置有多个槽403d。以经由槽403d使未使用的新鲜浆料和使用完毕的浆料交替的方式构成。

接下来，说明本工序中的动作。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内，对晶片200的表面进行研磨。通过如上所述研磨，能够使凹部2014消失。研磨规定时间后，将晶片200从研磨装置400搬出。

然而，已知如果实施本工序，则如图11所述，存在在晶片200的面内绝缘膜2013的高度不一致的情况。也就是说，存在绝缘膜2013的膜厚不一致的情况。已知能观察到例如晶片200的外周面的膜厚比中央面的膜厚小的分布A、晶片200的中央面的膜厚比外周面的膜厚大的分布B。

如果高度分布存在偏差，则在后述的图案形成工序中存在导通孔(via hole)产生高度偏差的问题。由于这会导致晶片200面内的金属膜的特性产生偏差，所以结果引起成品率降低。

针对该问题，发明人进行了深入研究，结果获知了分布A、分布B分别具有不同的原因。以下，说明该原因。

分布A的原因在于浆料相对于晶片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，研磨了晶片200外周面后的浆料流入晶片200的中央面，另一方面，新鲜的浆料流入晶片200的外周面。由于新鲜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，绝缘膜2013的膜厚成为分布A。

成为分布B的原因在于固定环403b的磨损。如果在研磨装置400中研磨大量晶片200，则被研磨布402推压的固定环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，获知了绝缘膜2013的膜厚成为分布B。

因此，在本实施方式中，如后文所述，具有下述修正工序：在研磨装置400中对晶片200上的绝缘膜2013进行研磨后，以使衬底面内的层合绝缘膜的高度一致的方式进行修正。此处所述的层合绝缘膜，是指在绝缘膜2013上重合有后述绝缘膜2015的膜。换言之，作为层合绝缘膜的一部分，具有绝缘膜2013，进而作为其他一部分，具有绝缘膜2015。

作为使高度一致的具体方法，在第二绝缘膜研磨工序S107之后，通过第二绝缘膜膜厚测定工序S108测定绝缘膜2013的膜厚分布，根据所述测定数据执行第三绝缘膜形成工序S109。由此，能够在晶片200的面内使后述贯通槽2016的高度一致。

(膜厚测定工序S108)

接下来，说明膜厚测定工序S108。

在膜厚测定工序S108中，使用测定装置来测定研磨后的绝缘膜2013的膜厚。由于测定装置可以使用通常的装置，故省略具体的说明。此处所述的膜厚，是指例如从晶片200的表面到绝缘膜2013的表面的膜厚。

研磨工序S107之后，将晶片200搬入测定装置。测定装置对容易受研磨装置400影响的晶片200的中央面和其外周的外周面中的至少数处进行测定，从而测定绝缘膜2013的膜厚(高度)分布。测定的数据经由上位装置被送至后述的衬底处理装置900。测定后，将晶片200从测定装置搬出。

(第三绝缘膜形成工序S109)

接下来，说明第三绝缘膜形成工序。第三绝缘膜具有与第二绝缘膜2013相同的成分组成。在本工序中，如图12或者图14所示，在研磨后的第二绝缘膜2013上形成第三层间绝缘膜2015。此处，将重合了第二绝缘膜2013和第三绝缘膜2015而成的层称为层合绝缘膜。另外，由于第三绝缘膜是修正层合绝缘膜的膜厚分布的膜，所以还可以称为修正膜。另外，由于第三绝缘膜形成工序S109是形成第三绝缘膜(修正层合绝缘膜的膜厚分布)的工序，所以可以称为修正工序。

形成时，以修正研磨后的第二层间绝缘膜2013的膜厚分布的方式形成第三层间绝缘膜2015。更优选的是，以使绝缘膜2015的表面高度一致的方式形成绝缘膜2015。此处所述的高度，是指绝缘膜2015的表面高度，换言之，是指从晶片200的表面到绝缘膜2015的表面的距离。

以下，使用图12至图20来说明本工序。图12是在第二绝缘膜2013成为分布A时、说明本工序中形成的绝缘膜2015的图。图13是说明膜厚分布A和其修正分布A’的说明图。图14是在第二绝缘膜2013成为分布B时、说明本工序中形成的绝缘膜2015的图。图15是说明膜厚分布B和其修正分布B’的说明图。图16至图20是说 明用于实现本工序的衬底处理装置的图。

在图12中，(A)是从上方观察形成了绝缘膜2015后的晶片200的图。图12(B)是在膜厚分布A中、摘取了图12(A)的α-α’的剖面中的晶片200的中央和其外周的图。

在图14中，(A)是从上方观察形成了绝缘膜2015后的晶片200的图。图14(B)是在膜厚分布B中、摘取了图14(A)的α-α’的剖面中的晶片200的中央和其外周的图。

此处，将晶片200中央面的第一绝缘膜称为绝缘膜2013a、第二绝缘膜称为绝缘膜2015a，将晶片200的外周面的第一绝缘膜称为绝缘膜2013b、第二绝缘膜称为绝缘膜2015b。

将从测定器搬出的晶片200搬入图16所示的作为形成第三绝缘膜的装置的衬底处理装置900。

衬底处理装置900基于第二绝缘膜膜厚测定工序S108中测定的数据，在衬底面内控制绝缘膜2007的膜厚。例如，当从上位装置接收到的数据是显示分布A的数据时，以将晶片200外周面的绝缘膜2015b增厚、使中央面的绝缘膜2015a比外周面的绝缘膜2015b薄的方式控制膜厚。另外，当从上位装置270接收到的数据是显示分布B的数据时，以将晶片200中央面的绝缘膜2015a增厚、使外周面的绝缘膜2015b比绝缘膜2015a薄的方式控制膜厚。

更优选的是，控制第三绝缘膜2015的厚度，以使得将第二绝缘膜2013和第三绝缘膜2015重合而成的层合绝缘膜的高度在晶片面内为规定范围。换言之，以使得衬底面内的所述第三层间绝缘膜2015的高度分布在规定范围内的方式控制第三层间绝缘膜2015的膜厚分布、对齐高度。

也就是说，如图12、图14所示，能够使晶片200中央面中的从阻挡绝缘膜2012表面到第三绝缘膜2015a上端的高度H1a、与晶片200外周面中的从阻挡绝缘膜2012表面到第三绝缘膜2015b上端的高度H1b一致。

接下来，针对能够分别控制绝缘膜2015a、绝缘膜2015b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16所示，衬底处理装置900以单片式衬底处理装置的形式构成。

如图16所示，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。另外，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的衬底支撑部210。衬底支撑部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。优选设置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12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。另外，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的侧壁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的侧壁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17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。

通过形成上述构成，从而将簇射头234设置在与载置于衬底载置面211上的晶片200的中央面相对的位置。因此，从簇射头234供给的气体能够供给至晶片200的中央面。另外，气体供给通路235设置在与晶片200的外周面相对的位置。因此，供给的气体能够供给至晶片200的外周面。

(气体供给系统)

(第一气体供给系统)

接下来，使用图18来说明第一气体供给系统。

图18的A1与图16是A1连接、A2与图16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。第一处理气体为含硅气体。例如使用乙硅烷(Si₂H₆)气体。

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。

需要说明的是，在本实施方式中，将气体供给管241a称为第一气体供给管，将气体供给管242a称为第二气体供给管。

另外，将质量流量控制器241b单独、或质量流量控制器241b和阀241c的组合称为第一处理气体流量控制部。进而，将质量流量控制器242b单独、或质量流量控制器242b和阀242c的组合称为第二处理气体流量控制部。

另外，将质量流量控制器243c单独、或质量流量控制器243c和阀243d的组合称为第一非活性气体流量控制部。进而，将质量流量控制器244c单独、或质量流量控制器244c和阀244d的组合称为第二非活性气体流量控制部。

(第二气体供给系统)

接下来，使用图19来说明第二气体供给系统。图19的B1与图16的B1连接、B2与图16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。第二处理气体为含氧气体。例如使用氧气(O₂)。

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。另外，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。

需要说明的是，在本实施方式中，将气体供给管251a称为第三气体供给管，将气体供给管252a称为第四气体供给管。

另外，将质量流量控制器251b单独、或质量流量控制器251b和阀251c的组合称为第三处理气体流量控制部。进而，将质量流量控制器252b单独、或质量流量控制器252b和阀242c的组合称为第四处理气体流量控制部。

另外，将质量流量控制器243c单独、或质量流量控制器243c和阀243d的组合称为第一非活性气体流量控制部。进而，将质量流量控制器244c单独、或质量流量控制器244c和阀244d的组合称为第二非活性气体流量控制部。

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。另外，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20。作为控制部(控制手段)的控制器260以包括CPU(Central Processing Unit、中央处理器)260a、RAM(Random Access Memory、随机存取存储器)260b、存储装置260c、I/O端口260d、比较部260f、发送接收部260g的计算机的形式构成。RAM260b、存储装置260c、I/O端口260d以下述方式构成：根据发送接收部260g的指示，能够经由内部总线260e与CPU260a进行数据交换。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电连接。接收部263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、硬盘驱动器)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；将检测出的膜厚与温度控制值进行比较而得到的表格、将检测出的膜厚与气体供给控制值进行比较而得到的表格等。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。另外，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。另外，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，经由发送接收部260g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，对于本实施方式的接收部，记载了从上位装置270接收其他装置的信息，但并不限于此。例如，可以直接从其他装置接收信息。另外，还可以用输入输出装置261输入其他装置的信息，基于此进行控制。另外，还可以将其他装置的信息存储在外部存储装置中，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的绝缘膜的形成方法进行说明。

在第二绝缘膜膜厚测定工序S108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S108中对第一绝缘膜2013的膜厚进行测定后，将晶片200搬入衬底处理装置900。具体而言，通过升降机构218使衬底支承部210下降，使提升销207成为从贯通孔214向衬底支承部210的上表面侧突出的状态。另外，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使衬底支承部210上升至规定位置，由此将晶片200从提升销207载置到衬底支承部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。另外，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预先对衬底支承部210加热，在晶片200或衬底支承部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载置于衬底支承部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的面内的温度梯度。

供给至处理室201内的气体在处理室201内分解，在研磨后的第二绝缘膜2013上形成第三绝缘膜2015。

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的温度成为对栅电极203等已经形成的结构无不良影响的温度。特别地，以成为金属膜2009的成分不扩散到周围的结构那样的温度范围的方式进行设定。更优的是，以成为形成于金属膜2009的周围的阻隔绝缘膜2012、阻隔金属膜2021的介电常数在所希望的范围内那样的温度范围的方式进行设定。例如，以晶片200成为300～450℃的范围内的规定温度的方式进行设定。

例如，通过使晶片200为300℃以上，可抑制已形成的阻挡绝缘膜2012的膜的劣化、介电常数的提高等。假如在低于300℃的情况下，由于阻挡绝缘膜2012的膜密度发生劣化，所以金属膜2009的成分、例如铜成分，易于扩散至绝缘膜2013等。由于绝缘膜2013的主要成分Si为铜成分易于扩散的材质，所以难以控制晶片200的面内的扩散状态。当铜成分发生扩散时，布线间的特性在晶片200的面内产生不均。因此，通过使晶片200的温度为300℃以上，可抑制金属膜2009的成分扩散至绝缘膜2013等。

进而，例如通过使晶片200为450℃以下，可抑制图5(C)所示的阻挡金属膜2021的膜密度降低，抑制金属膜2009的成分、例如铜成分扩散至绝缘膜2009等。假如在高于450℃的温度的情况下，由于阻挡金属膜2021的膜密度降低，所以金属膜2009的成分、例如铜成分，易于扩散至绝缘膜2007等。由于绝缘膜2007的主要成分Si为铜成分易于扩散的材质，所以难以控制晶片200的面内的扩散状态。因此，当铜成分发生扩散时，布线间的特性在晶片200的面内产生不均。因此，通过使晶片200的温度为450℃以下，可抑制金属膜2009的成分扩散至绝缘膜2007等。

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使衬底支承部210下降，使提升销207成为从贯通孔214向衬底支承部210的上表面侧 突出的状态。另外，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，对使用本装置来控制第三层间绝缘膜2015的膜厚的方法进行说明。

如前文所述，研磨工序S107结束后，第二绝缘膜2013的膜厚在晶片200的中央面和外周面不同。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。利用比较部260f将存储的数据与存储装置260c内的制程进行比较，基于所述制程内的控制值来控制装置。

接下来，对从上位装置接收并存储于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12所示，绝缘膜2013a比绝缘膜2013b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外周面的绝缘膜2015b增厚、使形成于晶片200中央面的绝缘膜2015a的膜厚比绝缘膜2015b的膜厚薄的方式进行控制。具体而言，在供给气体时，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。通过如上所述操作，能够将本半导体器件中的绝缘膜的高度、即在绝缘膜2013上重叠有绝缘膜2015而成的层合绝缘膜的膜厚进行修正使其为图13所示的目标膜厚分布A’。即，能够将层合绝缘膜的膜厚修正为膜厚分布A’。

具体而言，首先从存储装置206c读取表格。比较部260f对所读取的数据与接收到的膜厚分布进行比较，选定各质量流量控制器的控制值。之后，发送接收部260g经由I/O端口260d将控制值发送至各质量流量控制器。各质量流量控制器被调节为所接收到的控制值，控制气体的流量。

此时，在第一气体供给系统中，基于接收到的控制值控制质量流量控制器241b，并且控制阀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，并且控制阀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，基于接收到的控制值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供给的含氧气体的量。使气体供给管251a中的含氧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供给含氧气体。使气体供给管252a中的含氧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氧气体被供给至形成于晶片200的中央面的绝缘膜2013a上。如图12所示，所供给的气体在绝缘膜2013a上形成绝缘膜2015a。

经由气体供给通路235供给的含硅气体和含氧气体被供给至形成于晶片200的外周面的绝缘膜2013b上。如图12所示，所供给的气体在绝缘膜2013b上形成绝缘膜2015b。

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，由于绝缘膜2013b上比绝缘膜2013a上多，所以能够使绝缘膜2015b的膜厚比绝缘膜2015a的膜厚厚。

此时，如图12所示，控制绝缘膜2015的厚度，以使将绝缘膜2015b与绝缘膜2013b重叠而成的厚度H1b和将绝缘膜2015a与绝缘膜2013a重叠而成的厚度H1a实质上相等。更理想的是，以使从衬底200的表面到绝缘膜2015b的上端为止的距离与从衬底200的 表面到绝缘膜2015a的上端为止的距离之差在规定范围内的方式进行控制。另外，更理想的是，控制第三绝缘膜2015的膜厚分布，以使所述衬底的面内的绝缘膜2015的高度(第三层间绝缘膜的上端)的分布在规定范围内。

另外，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。

具体而言，接收为膜厚分布A的信息后，读取表格。比较部260f对所读取的表格与接收到的膜厚分布进行比较，选定质量流量控制器241b、质量流量控制器243c、质量流量控制器242b、质量流量控制器244c、质量流量控制器251c、质量流量控制器253c、质量流量控制器252b、质量流量控制器254c的控制值。之后，发送接收部260g经由I/O端口260d将控制值发送至各质量流量控制器。各质量流量控制器被调节为所接收到的控制值，控制气体的流量。

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，能够更可靠地使绝缘膜2015b的膜厚比绝缘膜2015a的膜厚厚。

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，能够在绝缘膜2015a和绝缘膜2015b中形成更大的膜厚差。因此，即使在第二绝缘膜研磨工序S107中绝缘膜2013a与绝缘膜2013b的高度之差变大，也能够使高度一致。

进而更理想的是，可以与如上述那样控制处理气体并行地，控 制中心区加热器213a和外缘区加热器213b。这种情况下，比较部260f对所读取的表格与接收到的膜厚分布进行比较，选定质量流量控制器241b、质量流量控制器243c、质量流量控制器242b、质量流量控制器244c、质量流量控制器251c、质量流量控制器253c、质量流量控制器252b、质量流量控制器254c的控制值和加热器213a、加热器213b的控制值。之后，发送接收部260g经由I/O端口260d将控制值发送至各质量流量控制器。各质量流量控制器被调节为所接收到的控制值，控制气体的流量。进而，发送接收部260g经由I/O端口260d将控制值发送至加热器温度控制部215，以晶片200成为所希望的温度分布的方式进行控制。

在同时控制非活性气体供给系统的情况下，同样地读取表格。比较部260f对所读取的表格与接收到的膜厚分布进行比较，选定质量流量控制器241b、质量流量控制器243c、质量流量控制器242b、质量流量控制器244c、质量流量控制器251c、质量流量控制器253c、质量流量控制器252b、质量流量控制器254c的控制值和加热器213a、加热器213b的控制值。之后，发送接收部260g经由I/O端口260d将控制值发送至各质量流量控制器。各质量流量控制器被调节为所接收到的控制值，控制气体的流量。进而，发送接收部260g经由I/O端口260d将控制值发送至加热器温度控制部215，以晶片200成为所希望的温度分布的方式进行控制。

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绝缘膜2015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14所示，绝缘膜2013b比绝缘膜2013a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中央面的绝缘膜2015a增厚、使形成于晶片200外周面的绝缘膜2015b的膜厚比绝缘膜2015a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上重叠了绝缘膜2015的高度修正为图15所示的目标膜厚分布B’。也就是说，能够将层合绝缘膜的膜厚修正为膜厚分布B’。

具体而言，首先从存储装置206c读取表格。比较部260f对所读取的数据与接收到的膜厚分布进行比较，选定各质量流量控制器的控制值。之后，发送接收部260g经由I/O端口260d将控制值发送至各质量流量控制器。各质量流量控制器被调节为所接收到的控制值，控制气体的流量。

此时，在第一气体供给系统中，基于接收到的控制值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。

进而，在第二气体供给系统中，基于接收到的控制值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供给的含氧气体的量。使气体供给管251a中的含氧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供给含氧气体。使气体供给管252a中的含氧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氧气体被供给至形成于晶片200的中央面的绝缘膜2013a上。如图14所示，所供给的气体在绝缘膜2013a上形成绝缘膜2015a。

经由气体供给通路235供给的含硅气体和含氧气体被供给至形成于晶片200的外周面的绝缘膜2013b上。如图14所示，所供给的气体在绝缘膜2013b上形成绝缘膜2015b。

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，由于绝缘膜2013a上比绝缘膜2013b上多，所以能够使绝缘膜2015a的膜厚比绝缘膜2015b的膜厚厚。

此时，如图14所示，控制绝缘膜2015的厚度，以使将绝缘膜2015b与绝缘膜2013b重叠而成的厚度H1b和将绝缘膜2015a与绝缘膜2013a重叠而成的厚度H1a实质上相等。更理想的是，以使从衬底200的表面到绝缘膜2015b的上端为止的距离与从衬底200的表面到绝缘膜2015a的上端为止的距离之差在规定范围内的方式进行控制。另外，更理想的是，控制第三绝缘膜2015的膜厚分布，以使所述衬底的面内的绝缘膜2015的高度(第三层间绝缘膜的上端)的分布在规定范围内。

另外，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。

具体而言，接收为膜厚分布B的信息后，读取表格。比较部260f对所读取的表格和接收到的膜厚分布进行比较，选定质量流量控制器241b、质量流量控制器243c、质量流量控制器242b、质量流量控制器244c、质量流量控制器251c、质量流量控制器253c、质量流量 控制器252b、质量流量控制器254c的控制值。之后，发送接收部260g经由I/O端口260d将控制值发送至各质量流量控制器。各质量流量控制器被调节为所接收到的控制值，控制气体的流量。

通过如上所述操作，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进行控制。通过如上所述控制，够更可靠地使绝缘膜2015a的膜厚比绝缘膜2015b的膜厚厚。

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。这种情况下，在读取表格后，比较部260f对所读取的图28的表格和接收到的膜厚分布进行比较，选定质量流量控制器241b、质量流量控制器243c、质量流量控制器242b、质量流量控制器244c、质量流量控制器251c、质量流量控制器253c、质量流量控制器252b、质量流量控制器254c的控制值和加热器213a、加热器213b的控制值。之后，发送接收部260g经由I/O端口260d将控制值发送至各质量流量控制器。各质量流量控制器被调节为所接收到的控制值，控制气体的流量。进而，发送接收部260g经由I/O端口260d将控制值发送至加热器温度控制部215，以晶片200成为所希望的温度分布的方式进行控制。

在同时控制非活性气体供给系统的情况下，同样地读取表格。比较部260f对所读取的表格和接收到的膜厚分布进行比较，选定质量流量控制器241b、质量流量控制器243c、质量流量控制器242b、质量流量控制器244c、质量流量控制器251c、质量流量控制器253c、质量流量控制器252b、质量流量控制器254c的控制值和加热器213a、加热器213b的控制值。之后，发送接收部260g经由I/O端口260d将控制值发送至各质量流量控制器和加热器。各质量流量控制器被调节为所接收到的控制值，控制气体的流量。进而，发送接收部260g经由I/O端口260d将控制值发送至加热器温度控制部215，以晶片200成为所希望的温度分布的方式进行控制。

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。即，能够在绝缘膜2015a和绝缘膜2015b中形成更大的膜厚差。因此，即使在绝缘膜研磨工序S107中绝缘膜2013a与绝缘膜2013b的高度之差变大，也能够使高度一致。

进而更理想的是，可以与如上述那样控制处理气体并行地，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绝缘膜2015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。

如上所述，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的中央和其外周控制第三绝缘膜2015的厚度。

此时，以使将绝缘膜2015b与绝缘膜2013b重叠而成的厚度和将绝缘膜2015a与绝缘膜2013a重叠而成的厚度相等的方式，控制绝缘膜2015的厚度。

(膜厚测定工序S110)

接下来，说明膜厚测定工序S110。在膜厚测定工序S110中，对将第二绝缘膜2013和第三绝缘膜2015重合而成的层的高度进行测定。具体而言，对重合而成的层的高度是否一致、即层合绝缘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、金属膜形成工序不造成影响的范围内即可。

在第三绝缘膜形成工序S109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中央面和其外周面中的至少数处进行测定，从而测定绝缘膜2015的膜厚(高度)分布。将测定后的数据送到上位装置270。测定后，将晶片200搬出。

如果晶片200面内的高度的分布在规定范围内、具体而言是在对之后的图案形成工序S111、金属膜形成工序S112不造成影响的范围内，则转移到图案形成工序S111。需要说明的是，在预先获知膜厚分布为规定分布的情况下，可以省略膜厚测定工序S110。

(图案形成工序S111)

接下来，说明图案形成工序S111。对膜厚进行测定后，将晶片200形成所期望的图案。使用图21至图23来说明图案形成工序的详情。需要说明的是，此处是以分布A为例进行的说明，但并不限于此，分布B当然也是同样的。

图案形成工序S111在曝光装置、蚀刻装置(它们构成为第二图案形成系统的一部分)中进行。图案形成工序S111包括利用曝光装置进行的曝光工序、利用蚀刻装置进行的蚀刻工序等工序。将搬入图案形成系统后的晶片200进行曝光后，如图21所示，在蚀刻装置中将层合绝缘膜形成规定图案。此处形成贯通槽2016。蚀刻处理结束后，将晶片200从蚀刻装置搬出，从图案形成系统搬出。此处，将形成贯通槽的工序称为贯通槽形成工序。

具体而言，在本工序中，如图21所示，在层合绝缘膜(将第二绝缘膜2013和第三绝缘膜2015层合而成的膜)中形成用作接触孔(contact hole)的贯通槽2016。形成贯通槽2016时，以蚀刻阻挡绝缘膜2012、并使金属膜2009的一部分裸露的方式进行处理。进行蚀刻时，在蚀刻阻挡绝缘膜2012的蚀刻装置中进行规定时间的处理。在金属膜2009的裸露部分处，将后述的金属膜2019与金属膜2009电连接。如后文所述，贯通槽2016的下部构成为埋入有金属膜2019的导通孔，上部构成为埋入有金属膜2020的布线槽。

接下来，如图22所示，形成用于配置作为布线的金属膜的布线用槽2017。形成时，在形成布线用槽的蚀刻装置中将晶片200处理规定时间。此处，在晶片200的中央面形成高度为H2a的布线槽2017a。另外，在晶片200的外周面形成高度为H2b的布线槽2017b。由于层合绝缘膜的高度在晶片200中央面和晶片200外周面相等， 所以自然高度H2a和高度H2b实质上相等。需要说明的是，布线用槽用作半导体器件的第二层。此处，将形成布线槽的工序称为布线槽形成工序。

(金属膜形成工序S112)

接下来，在贯通槽2016、布线槽2017的表面形成阻挡金属膜2018。之后，如图23所示，在阻挡金属膜2018上埋入用作连接布线(也称为via或贯通端子)的金属膜2019，进而在布线用槽2017中埋入用作布线的金属膜2020(也称为布线用金属膜2020或布线2020)。金属膜2019、金属膜2020可以为相同成分。在为相同成分的情况下，可以在一项成膜工序中形成金属膜2019、金属膜2020。作为金属膜2019、金属膜2020的成分，例如使用铜。由于在金属膜形成工序S112中形成连接布线，所以可以称为连接布线形成工序。

需要说明的是，此处将具有金属膜2019、金属膜2020、绝缘膜2013的层称为多层布线层的第二层。进而，将金属膜2020称为金属布线的第二层或M2层。

如前文所述，通过进行包含有第三绝缘膜形成工序S109的衬底处理工序，能够使用作导通孔的M1层与M2层之间的贯通槽2016的高度在晶片200的面内保持恒定。也就是说，能够使晶片200中央面中的M1层和M2层之间的贯通槽2016a的高度H3a、与晶片200外周面中的M1层和M2层之间的贯通槽2016b的高度H3b一致。这样的话，由于能够使晶片200中央的金属膜2019a和晶片200外周的金属膜2019b的高度一致，所以能够使金属膜2019的特性在晶片面内保持恒定。因此，对于由晶片200生产的大量半导体器件而言，能够使特性恒定。

需要说明的是，此处所述的特性是指与金属膜2019的高度成比例的特性，例如是指电容、电阻值。

(研磨工序S113)

金属膜形成工序S112结束后，与金属膜研磨工序S104同样地，进行用于将金属膜之间绝缘的研磨。

(判定工序S114)

判断是否在晶片上形成了所期望的层数。若形成了所期望的层数，则结束处理。若未形成所期望的层数，则转移至阻挡绝缘膜形成工序S105。重复阻挡绝缘膜形成工序S105至金属膜研磨工序S113，直到形成所期望的层数。

在本实施方式中，以M1层和M2层为例进行了说明，但并不限于此。例如，也能够适用于M3层以上。

另外，在本实施方式中，以在重力方向上连接下层和上层为例进行了说明，但并不限于此，例如当然可以用于立体层合电路。

接下来，使用图25至图27来说明比较例。

比较例中未实施膜厚测定工序S108、第三绝缘膜形成工序S109。也就是说，在第二绝缘膜研磨工序S107后，实施图案形成工序S111。因此，在晶片200的中央面和其外周面上，绝缘膜的高度、贯通槽2016的高度是不同的。

使用图25来说明比较例。图25是与图21进行比较的图。在为图25的情况下，由第二绝缘膜研磨工序S107导致绝缘膜2013的高度在晶片200中央面和晶片200外周面不同。也就是说，绝缘膜2013a和绝缘膜2013b的高度是不同的。

针对这样的晶片200，实施用于形成布线槽2017的蚀刻工艺。由于将蚀刻工艺进行规定时间，所以如图26所示，晶片200内周的布线槽2017a的高度H4a和晶片200外周的布线槽2017b的高度H4b是恒定的。然而，由于绝缘膜2013的高度在晶片200外周和晶片200中央是不同的，所以贯通槽2016中的导通孔的高度不同。也就是说，晶片200中央的导通孔的高度H5a和晶片200外周的导通孔的高度H5b是不同的。

由于导通孔的高度在晶片200中央和晶片200外周是不同的，所以如图27所示，埋入导通孔中的金属膜2019’的高度在晶片200中央和晶片200外周也是不同的。因此，电容、电阻值等与高度成比例的特性，在晶片200中央的金属膜2019a’和晶片200外周的金 属膜2019b’处是不同的。因此，对于由晶片200生产的大量半导体器件而言，无法使特性恒定。

与之相对，由于本实施方式中进行膜厚测定工序S108、第三绝缘膜形成工序S109，所以能够使金属膜2019的高度在晶片200的面内保持恒定。因此，与比较例相比，能够形成在晶片200的面内特性均匀的半导体器件，能够对成品率的提高有显著贡献。

需要说明的是，在本实施方式中，对从第一绝缘膜工序S101到第二金属膜形成工序在各自不同的装置中实施的情况进行了说明，但并不限于此，还可以如图24那样以一个衬底处理系统的形式来实施。此处，作为系统600，具有对系统进行控制的上位装置601。作为处理衬底的衬底处理装置、衬底处理系统，具有实施第一绝缘膜形成工序S101的绝缘膜形成装置602、实施图案形成工序S102的图案形成系统603、实施金属膜形成工序S103的金属膜形成系统604、实施金属膜研磨工序S104的研磨装置605、实施阻挡绝缘膜形成工序S105的阻挡绝缘膜形成装置606、实施第二绝缘膜形成工序S106的绝缘膜形成装置607、实施第二绝缘膜研磨工序S107的研磨装置608(相当于本实施方式的研磨装置400)、实施膜厚测定工序S108的测定装置609、实施第三绝缘膜形成工序S109的绝缘膜形成装置610(相当于本实施方式的衬底处理装置900)、实施膜厚测定工序S110的膜厚测定装置611、实施图案形成工序S111的图案形成系统612、实施金属膜形成工序S112的金属膜形成系统613、实施金属膜研磨工序S113的研磨装置614。进而，具有用于在各装置、系统间进行信息交换的网络615。

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

作为控制部(控制手段)的控制器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。上位装置601构成为能够连接例如以触摸面板等的形式构成的输入输出装置6002、外部存储装置6003。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。另外，RAM6001b以存储区域(工作区)的形式构成，该存储区域暂时保持由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，并且与来自输入输出装置6002的操作命令的输入等相应地从存储装置6003c读取程序。而且，CPU6001a被构成为：按照读取的程序的内容，能够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，可以是，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，从而构成本实施方式中的控制器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，可以使用互联网、专用线路等通信手段而不经由外部存储装置6003地供给程序。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，本说明书中使用称为记录介质的词语时，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。

能够适当选择系统600所具有的装置，若为功能冗长的装置，则可以集成在一个装置中。反之，在重视吞吐量等的情况下，也可以设置多个实施一项工序的装置。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616与其他系统进行信息传递。

另外，还可以在存储装置6001c中存储程序，该程序基于从测定装置609接收到的数据控制绝缘膜形成装置610。此时，由于上位装置601进行控制，所以在例如存在多个绝缘膜形成装置610的情况下，能够根据搬送限速等条件进行适当选择，因此，能够提高处理效率。

需要说明的是，在本实施方式中，也对除第二绝缘膜形成工序外的其他工序进行了说明，但当然不限定于这些工序、装置、系统。

另外，将晶片200划分为中央面、外周面并进行了说明，但并不限于此，可以在相对于径向更细化的区域中对绝缘膜的膜厚进行控制。例如，可以划分为衬底中央面、外周面、中央与外周之间的面等3个以上的区域。

另外，在本实施方式中，进行了膜厚测定工序S110，但并不限于此，还可以不进行膜厚测定工序S110。此时，在绝缘膜2013上重合了绝缘膜2015后的高度只要在通道(via)的特性未产生偏差的范围内一致即可。

另外，在形成膜的工序中，还可以进行如CVD那样的成膜处理、交替供给气体从而形成薄膜的循环处理、对膜进行改质的氧化处理、氮化处理、氧化氮化处理。根据这样的处理，即使在通过迁移(migration)、溅射无法减少凹凸的情况下，也能够进行修正。

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

另外，虽然作为绝缘膜使用了硅氧化膜，但只要能够实现所述目的，也可为下述情况：利用含有其他元素的、将氧化膜，氮化膜，碳化膜，氧氮化膜等分别复合而成的膜形成图案。

另外，在上文中，记载了半导体装置的制造工序中的一工序的处理，但并不限于此，还能够适用于液晶面板的制造工序中的图案形成处理、太阳能电池的制造工序中的图案形成处理、电源(power) 装置的制造工序中的图案形成处理等处理衬底的技术。

另外，在上文中，与第一绝缘膜的分布相应地以气体、每单位面积的暴露量不同的方式控制第一气体供给系统和第二气体供给系统，进而控制中心区加热器213a、外缘区加热器213b，但并不限于此。例如，在利用气体供给部不易改变气体的量、浓度的情况下，可以以使第一气体供给系统、第二气体供给系统的供给量相同、并且使中心区加热器213a、外缘区加热器213b的温度不同的方式进行控制。

另外，在上文中，在第一绝缘膜形成工序、第二绝缘膜形成工序和第三绝缘膜形成工序中使用了不同的装置，但并不限于此。例如，可以在衬底处理装置900中实施第一绝缘膜形成工序。

另外，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。在为大型衬底的情况下，绝缘膜研磨工序S107的影响变得更加显著。也就是说，绝缘膜2013a和绝缘膜2013b的膜厚差变得更大。通过实施第二绝缘膜形成工序，在大型衬底中也能够抑制面内的特性偏差。