(57)【要約】【課題】熱処理装置を使用する半導体装置の製造工程において、しきい値温度を超えない範囲での温度のハンチングが生じる状態を異常として検知できる技術を提供する。【解決手段】熱処理装置に形成されている複数のランプ４ａ〜４ｌに電流を供給することにより点灯して、半導体ウェハを加熱する。このとき、ランプ４ｉによって半導体ウェハの外周領域に熱が供給される。半導体ウェハの外周領域に熱を供給するランプ４ｉには電流センサ６が設けられており、ランプ４ｉに供給される電流が電流センサ６により測定される。電流センサ６により測定された電流値は、実効値変換部７により実効値に変換されて検知部８に入力する。検知部８では、電流値にハンチングがあるかを検知し、所定値以上のハンチングが存在する場合、半導体ウェハに温度異常があると判断して警告部９による警告を実施する。【選択図】図２
2008288480.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）ステージ上に配置された半導体ウェハにランプより熱を供給する熱処理装置であって前記ステージに設けられた温度センサにより前記半導体ウェハの温度を検知し、検知した温度に基づいて前記ランプより供給する熱を制御する前記熱処理装置を用いて、前記半導体ウェハに熱処理を施す工程を備える半導体装置の製造方法であって、
前記半導体ウェハに熱処理を施している間に、
（ｂ）前記ランプに供給する電流の電流値を電流センサによって検知する工程と、
（ｃ）前記電流センサによって検知した前記電流値に基づいて、前記半導体ウェハの温度異常を検知する工程とを実施することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
（ａ）ステージ上に配置された半導体ウェハにランプより熱を供給する熱処理装置であって前記ステージに設けられた温度センサにより前記半導体ウェハの温度を検知し、検知した温度に基づいて前記ランプより供給する熱を制御する前記熱処理装置を用いて、前記半導体ウェハに熱処理を施す工程を備える半導体装置の製造方法であって、
前記半導体ウェハに熱処理を施している間に、
（ｂ）前記ランプに供給する電流の電流値を電流センサによって検知する工程と、
（ｃ）前記電流センサによって検知した前記電流値に基づいて、前記半導体ウェハの温度異常を検知する工程とを実施し、
前記（ｂ）工程は、第１測定時刻による第１電流値を測定し、前記第１測定時刻よりも遅い第２測定時刻による第２電流値を測定し、
前記（ｃ）工程は、前記第２電流値と前記第１電流値の差分の絶対値が所定値以上である場合に、前記半導体ウェハの温度異常とすることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
（ａ）ステージ上に配置された半導体ウェハにランプより熱を供給する熱処理装置であって前記ステージに設けられた温度センサにより前記半導体ウェハの温度を検知し、検知した温度に基づいて前記ランプより供給する熱を制御する前記熱処理装置を用いて、前記半導体ウェハに熱処理を施す工程を備える半導体装置の製造方法であって、
前記半導体ウェハに熱処理を施している間に、
（ｂ）前記ランプに供給する電流の電流値を電流センサによって検知する工程と、
（ｃ）前記電流センサによって検知した前記電流値に基づいて、前記半導体ウェハの温度異常を検知する工程とを実施し、
前記（ｃ）工程は、
（ｃ１）前記電流の前記電流値を複数時刻で測定した結果に基づいて、前記電流値が極小値となる第１極小値から前記電流値が極大値となる第１極大値へ変化する状態を検知する工程と、
（ｃ２）前記第１極大値と前記第１極小値の差分が所定値以上である場合に、前記半導体ウェハの温度異常とする工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
（ａ）ステージ上に配置された半導体ウェハにランプより熱を供給する熱処理装置であって前記ステージに設けられた温度センサにより前記半導体ウェハの温度を検知し、検知した温度に基づいて前記ランプより供給する熱を制御する前記熱処理装置を用いて、前記半導体ウェハに熱処理を施す工程を備える半導体装置の製造方法であって、
前記半導体ウェハに熱処理を施している間に、
（ｂ）前記ランプに供給する電流の電流値を電流センサによって検知する工程と、
（ｃ）前記電流センサによって検知した前記電流値に基づいて、前記半導体ウェハの温度異常を検知する工程とを実施し、
前記（ｃ）工程は、
（ｃ１）前記電流の前記電流値を複数時刻で測定した結果に基づいて、前記電流値が極小値となる第１極小値から前記電流値が極大値となる第１極大値へ変化する状態と前記電流値が前記第１極大値から第２極小値へ変化する状態を検知し、
（ｃ２）前記第１極大値と前記第１極小値の第１差分と、前記第１極大値と前記第２極小値の第２差分とを比較し、前記第１差分と前記第２差分のうち小さな差分を取得する工程と、
（ｃ３）前記第１差分と前記第２差分のうち小さな差分が所定値以上である場合に、前記半導体ウェハの温度異常とする工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
（ａ）ステージ上に配置された半導体ウェハに複数のランプより熱を供給する熱処理装置であって前記ステージに設けられた複数の温度センサにより前記半導体ウェハの温度を検知し、検知した温度に基づいて前記複数のランプより供給する熱を制御する前記熱処理装置であり、かつ、前記複数の温度センサが前記半導体ウェハの中心領域の温度を測定するものから前記半導体ウェハの外周領域の温度を測定するものを構成し、前記複数の温度センサのそれぞれに対応するように前記複数のランプが区分けされており、前記複数の温度センサのそれぞれにより検知した温度に基づいて、前記複数の温度センサに対応して区分けされている前記複数のランプより供給する熱を制御する前記熱処理装置を用いて、前記半導体ウェハに熱処理を施す工程を備える半導体装置の製造方法であって、
前記半導体ウェハに熱処理を施している間に、
（ｂ）前記複数の温度センサのうち前記半導体ウェハの外周領域の温度を測定する外周領域用温度センサに対応づけて区分けされている前記複数のランプに供給する電流の電流値を電流センサで検知する工程と、
（ｃ）前記電流センサによって検知した前記電流値に基づいて、前記半導体ウェハの温度異常を検知する工程とを実施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、半導体装置の製造技術に関し、特に、熱処理装置を用いて半導体ウェハを加熱する工程に適用して有効な技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特開２００５−０６４３５４号公報（特許文献１）には、温度センサを用いて容器内の温度を制御するアニール装置（熱処理装置）が開示されている。
【０００３】
特開平１１−００３８６８号公報（特許文献２）には、アニール工程のランプアニール装置（熱処理装置）において、半導体ウェハ面内の温度ばらつきを押える技術が開示されている。具体的には、アニール時の半導体ウェハの実温をモニターし、この信号によって半導体ウェハ加熱用のランプヒータの電力を制御する。この際、半導体ウェハの実温モニター用の接触式温度センサである熱電対が、処理室（チャンバ）中で半導体ウェハを保持するサセプタもしくは台座に埋め込まれている。さらに、サセプタもしくは台座に埋め込まれている熱電対を半導体ウェハ面内の複数位置に設置することにより、半導体ウェハ面内の実温を詳細にモニターし、この温度により各ランプを個別に制御するとしている。
【特許文献１】特開２００５−０６４３５４号公報
【特許文献２】特開平１１−００３８６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
半導体装置の製造工程には、半導体ウェハに対して熱処理を施す工程が存在する。例えば、ＣＭＯＳＦＥＴ（Complementary Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）の製造工程として、半導体ウェハ上に酸化シリコン膜よりなるゲート絶縁膜を形成する工程が存在する。この工程では、例えば、熱酸化法により酸化シリコン膜を形成するため、半導体ウェハを熱処理装置（アニール装置）で加熱する。熱処理装置では、例えば、ステージ上に半導体ウェハを配置し、この半導体ウェハの上方に設けられたランプを点灯することにより、半導体ウェハを加熱する。このとき、熱処理装置内には酸素ガスなどが流れており、加熱した半導体ウェハの表面での酸化反応によって、半導体ウェハの表面にゲート絶縁膜となる酸化シリコン膜が形成される。
【０００５】
特に、ゲート絶縁膜は、ＣＭＯＳＦＥＴの電気的特性に大きな影響を与える膜であり高い信頼性が要求される。このため、ゲート絶縁膜を形成する熱処理装置では、半導体ウェハ内の温度を均一に制御して、半導体ウェハの全面に形成されるゲート絶縁膜の信頼性向上を図っている。
【０００６】
熱処理装置では、処理する半導体ウェハの全体の温度を均一にするため、温度センサを用いてランプより供給する熱を制御している。具体的には、半導体ウェハの中央領域の温度を測定するパイロメータ（温度センサ）から半導体ウェハの外周領域の温度を測定するパイロメータがステージ内に埋め込まれている。すなわち、ステージには、複数のパイロメータが埋め込まれており、それぞれ半導体ウェハの各領域の温度を検出するように構成されている。
【０００７】
そして、それぞれのパイロメータで検出した温度に基づいてランプより供給する熱を制御して半導体ウェハ全体の温度が均一になるようにしている。例えば、半導体ウェハの中央領域の温度を検出するパイロメータは、半導体ウェハの中央領域に熱を供給するランプの制御に使用され、半導体ウェハの外周領域の温度を検出するパイロメータは、半導体ウェハの外周領域に熱を供給するランプの制御に使用される。このようにして、半導体ウェハ全体の温度が均一になるよう制御している。
【０００８】
ここで、熱処理装置では、半導体ウェハ全体の温度を均一な温度にして半導体ウェハ上に均一な膜を形成するため、半導体ウェハを配置するステージを回転させながら熱処理を実施している。ステージは、ステージに設けられたベアリングによって回転するように構成されている。しかし、ベアリングに使用する円滑油などが減少すると、ステージの回転が不安定となり、半導体ウェハが直径方向にぶれるようになる（ガタが発生する、あるいは偏心する）。このぶれは特に回転中心から離れている半導体ウェハの外周領域で顕著になる。このような不具合が発生すると、半導体ウェハの外周領域の温度を検知するパイロメータで誤動作が発生する。例えば、半導体ウェハの外周領域の温度を検出するパイロメータは半導体ウェハの外周部ではなく、半導体ウェハの外側の温度を検出するようになる。つまり、半導体ウェハがステージの振動の影響によりガタつくと、半導体ウェハの外周領域の温度を検出するパイロメータは、半導体ウェハの外周部の温度を検出する状態と半導体ウェハの外側の温度を検出する状態を交互に繰り返すことになる。このため、パイロメータで検出する温度は、半導体ウェハの外周領域の温度を検出する場合と半導体ウェハの外側の温度を検出する場合で異なることになる。したがって、半導体ウェハの外周領域に熱を供給するランプは、半導体ウェハの外周領域の温度と半導体ウェハの外側の温度を交互に検出するパイロメータの検出温度に基づいて制御されることになる。このため、半導体ウェハの外周領域に熱を供給するランプは半導体ウェハの温度を均一にするように制御されなくなる。すなわち、パイロメータの検出する温度が小刻みに振動するようになるので、半導体ウェハの外周領域の温度も小刻みに振動する（ハンチングする）。
【０００９】
半導体ウェハの外周領域の温度がハンチングすると、半導体ウェハ全体で温度が均一にならないので、例えば、ゲート絶縁膜の成膜工程では製造不良が発生する。したがって、半導体ウェハの外周領域の温度がハンチングする場合、熱処理装置の稼動を停止して不良品の製造を防止する必要がある。
【００１０】
しかし、通常の熱処理装置では、上述した温度のハンチングにより装置が停止しないのである。つまり、パイロメータで検出した温度が大幅にずれてしきい値温度を超えるような場合には熱処理装置の稼動は停止するようになっている。ところが、パイロメータで検出した温度が小刻みに振動するような場合、しきい値温度を超えずに正常な温度範囲でハンチングすることになる。したがって、通常の熱処理装置では、温度のハンチングで稼動を停止することができないのである。このことから、通常の熱処理装置では、温度のハンチングに起因した不良製品を作り続けることになる。つまり、サンプルウェハによる欠陥検査（目視検査）が実施されるまで、不良製品が作り続けられる。
【００１１】
本発明の目的は、熱処理装置を使用する半導体装置の製造工程において、しきい値温度を超えない範囲での温度のハンチングが生じる状態を異常として検知できる技術を提供することにある。
【００１２】
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】
【００１３】
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。
【００１４】
本発明による半導体装置の製造方法は、（ａ）ステージ上に配置された半導体ウェハにランプより熱を供給する熱処理装置であって前記ステージに設けられた温度センサにより前記半導体ウェハの温度を検知し、検知した温度に基づいて前記ランプより供給する熱を制御する前記熱処理装置を用いて、前記半導体ウェハに熱処理を施す工程を備える半導体装置の製造方法に関するものである。そして、前記半導体ウェハに熱処理を施している間に、（ｂ）前記ランプに供給する電流の電流値を電流センサによって検知する工程と、（ｃ）前記電流センサによって検知した前記電流値に基づいて、前記半導体ウェハの温度異常を検知する工程とを実施することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
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。
【００１６】
熱処理装置を使用する半導体装置の製造工程において、しきい値温度を超えない範囲での温度のハンチングが生じる状態を異常として検知できる効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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。
【００１８】
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よい。
【００１９】
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。
【００２０】
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は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。
【００２１】
また、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。なお、図面をわかりやすくするために平面図であってもハッチングを付す場合がある。
【００２２】
本実施の形態における熱処理装置（アニール装置）について図面を参照しながら説明する。図１は、本実施の形態における熱処理装置１の構成を示す構成図である。図１において、本実施の形態における熱処理装置１は、ステージ２を有しており、このステージ２上に半導体ウェハ３を配置することができるようになっている。このステージ２上に配置された半導体ウェハ３の上部には複数のハロゲンランプからなるランプ４が設けられており、このランプ４を点灯することにより熱を発生させ、半導体ウェハ３を加熱するようになっている。具体的に、本実施の形態における熱処理装置１では、例えば、１８７個のランプ４が設けられている。半導体ウェハ３を加熱している際には、酸素ガスや窒素ガスが半導体ウェハ３上に導入され、熱酸化法により半導体ウェハ３上に酸化シリコン膜が形成される。このように熱処理装置１は、半導体ウェハ３を加熱して表面に酸化シリコン膜を形成する工程に使用される。具体的には、例えば、ＣＭＯＳＦＥＴのゲート絶縁膜を製造する工程で使用される。
【００２３】
ステージ２には、複数のパイロメータ５ａ〜５ｆが埋め込まれている。この複数のパイロメータ５ａ〜５ｆは、半導体ウェハ３の温度を測定する温度センサとして機能するように構成されている。複数のパイロメータ５ａ〜５ｆは、それぞれ温度を測定する半導体ウェハ３の領域が異なっている。例えば、パイロメータ５ａは半導体ウェハ３の中心領域の温度を測定するように配置されており、続いて、パイロメータ５ｂが中心領域のすぐ外側の温度を測定するように配置されている。具体的には、６つのパイロメータ５ａ〜５ｆが半導体ウェハ３の中心領域から外周領域に渡って並んで配置され、６つのパイロメータ５ａ〜５ｆによって半導体ウェハ３の全領域の温度が測定できるように構成されている。特に、パイロメータ５ｆは、半導体ウェハ３の最外周領域の温度を測定する温度センサであり、外周領域用温度センサと呼ぶことにする。
【００２４】
このように、本実施の形態１における熱処理装置１では、複数のパイロメータ５ａ〜５ｆが設けられているが、この複数のパイロメータ５ａ〜５ｆは半導体ウェハ３の温度を全体で均一になるように制御するためのものである。すなわち、複数のパイロメータ５ａ〜５ｆのそれぞれによって測定した温度に基づいて、ランプ４の点灯を制御しているのである。特に、ランプ４は複数のパイロメータ５ａ〜５ｆのそれぞれに対応するように区分けされている。例えば、ランプ４は、半導体ウェハ３の中心領域に熱を供給するように配置されているものから半導体ウェハ３の外周領域に熱を供給するように配置されているものがある。この中で、半導体ウェハ３の中心領域の温度を測定するパイロメータ５ａに対応して、半導体ウェハ３の中心領域に熱を供給するランプ４が制御されている。同様に、半導体ウェハ３の外周領域の温度を測定するパイロメータ５ｆに対応して、半導体ウェハ３の外周領域に熱を供給するランプ４が制御されている。このようにして、半導体ウェハ３に供給する熱を、それぞれの領域の温度に基づいて細かく制御することにより、半導体ウェハ３の全体で温度を均一に制御することができる。例えば、ランプ４は、ゾーンＺ１からゾーンＺ１２に区分けされて制御されている。
【００２５】
さらに、半導体ウェハ３の温度を均一化するために、熱処理装置１では、ステージ２が回転するようになっている。つまり、半導体ウェハ３が熱処理中に回転するように構成されている。例えば、半導体ウェハ３は毎分９０回転で回転している。ここで、ステージ２を回転させる機構としてベアリングが使用されている。しかし、ベアリングの不具合や部品取り付け不良あるいはボールねじの劣化などにより、ステージ２の回転にガタが発生することがある。つまり、ステージの回転が不安定となり、半導体ウェハ３が直径方向にぶれるようになる。このような不具合が発生すると、半導体ウェハ３の外周領域の温度を検知するパイロメータで誤動作が発生する。例えば、半導体ウェハ３の外周領域の温度を検出するパイロメータは半導体ウェハ３の外周部ではなく、半導体ウェハ３の外側の温度を検出するようになる。つまり、半導体ウェハ３がステージ２の振動の影響によりガタつくと、半導体ウェハ３の外周領域の温度を検出するパイロメータ５ｆは、半導体ウェハ３の外周部の温度を検出する状態と半導体ウェハ３の外側の温度を検出する状態を交互に繰り返すことになる。このため、パイロメータ５ｆで検出する温度は、半導体ウェハ３の外周領域の温度を検出する場合と半導体ウェハ３の外側の温度を検出する場合で異なることになる。したがって、半導体ウェハ３の外周領域に熱を供給するランプ４は、半導体ウェハ３の外周領域の温度と半導体ウェハ３の外側の温度を交互に検出するパイロメータ５ｆの検出温度に基づいて制御されることになる。このため、半導体ウェハ３の外周領域に熱を供給するランプ４は半導体ウェハの温度を均一にするように制御されなくなる。すなわち、パイロメータ５ｆの検出する温度が小刻みに振動するようになるので、半導体ウェハ３の外周領域の温度も小刻みに振動する（ハンチングする）。このハンチングは、特に、半導体ウェハ３の外周領域の温度を測定するパイロメータ５ｆによって生じるものであり、パイロメータ５ｆよりも内側に配置されているパイロメータ５ａ〜５ｅでは問題とならない。なぜなら、ステージ２の回転でぶれが生じても、外周領域よりも内側に配置されているパイロメータ５ａ〜５ｅでは、半導体ウェハ３上の領域の温度を測定することになり、半導体ウェハ３の外側の温度を測定することにはならないからである。
【００２６】
半導体ウェハ３の外周領域の温度がハンチングすると、半導体ウェハ３上に形成する膜の品質不良が発生する。そこで、半導体ウェハ３の外周領域の温度がハンチングする状態を検知する必要がある。
【００２７】
ところが、通常の熱処理装置では、上述した温度のハンチングにより装置が停止しないのである。つまり、パイロメータ５ｆで検出した温度が大幅にずれてしきい値温度を超えるような場合には熱処理装置の稼動は停止するようになっている。ところが、パイロメータ５ｆで検出した温度が小刻みに振動するような場合、しきい値温度を超えずに正常な温度範囲でハンチングすることになる。したがって、通常の熱処理装置では、温度のハンチングで稼動を停止することができないのである。このことから、通常の熱処理装置では、温度のハンチングに起因した不良製品を作り続けることになる。
【００２８】
そこで、本実施の形態では以下に示すように構成している。図２は、本実施の形態における熱処理装置１の特徴的構成を示す構成図である。図２において、ランプは複数のゾーンに区分けされており、ランプ４ａ〜４ｌを構成している。ランプ４ａ〜４ｌにはそれぞれ電流が供給される。ランプ４ａ（複数のランプから構成される）が熱処理装置１の中心部に設けられているランプであり、ランプ４ｂ〜４ｌになるにしたがって熱処理装置１の周辺部に設けられるランプとなっている。このランプ４ａ〜４ｌのうち、ランプ４ｉ（複数のランプから構成される）がちょうど半導体ウェハの外周部に熱を供給するランプとなっている。
【００２９】
本実施の形態では、電流センサ６、実効値変換部７、検知部８および警告部９が設けられている。電流センサ６は、ランプ４ｉに供給される電流を検知するものである。実効値変換部７は、電流センサ６で検知された電流の実効値を算出するように構成されている。そして、検知部８は、実効値変換部７で算出された電流値に基づいて、電流値に生じる異常を検知するように構成されている。検知部８で異常が検知されると、警告部９から作業者に対して警告を発するように構成されている。この警告部９は、ブザーやパトライトなどから構成される。本実施の形態の特徴的構成は、電流センサ６、実効値変換部７、検知部８および警告部９を設けた点にある。これにより、半導体ウェハの温度がハンチングすることを検知できるのである。温度のハンチングを異常として検出できる動作については後述する。
【００３０】
まず、本実施の形態では、電流センサ６によってランプ４ｉに供給する電流を測定することができ、かつ、パイロメータ５ｆによって温度を測定できるので、熱処理装置１で熱処理を行なう際の電流値と温度値とをモニタリングすることができる。すなわち、熱処理中における電流値と温度の関係を見ることができる。
【００３１】
図３は、熱処理中における時刻とランプ４ｉに供給する電流の電流値との関係および時刻とパイロメータ５ｆにより測定される温度値との関係を示すグラフである。図３に示すように、温度を上昇させて熱処理を実施するためには、ランプ４ｉから熱を供給する必要があるので、ランプ４ｉに供給する電流も上昇することがわかる。すなわち、半導体ウェハ３の外周部の温度を上昇させる際には、ランプ４ｉに供給する電流も増加することがわかる。また、ランプ４ｉに供給する電流が一定になると、半導体ウェハ３の外周部の温度が一定となり、ランプ４ｉに供給する電流が減少すると、半導体ウェハ３の外周部の温度が低下することがわかる。このようにして、半導体ウェハに対する熱処理を実施する。
【００３２】
図４は、図３に示す領域Ａを拡大した図である。図４は、ステージ２の回転にガタがなく、パイロメータ５ｆが正常に半導体ウェハ３の外周部の温度を測定している場合のグラフである。図４に示すように、パイロメータ５ｆによって測定されている温度値には、多少の温度振動が発生しているが、半導体装置の製造工程に問題を発生させる程度のものではない。この微小な温度振動が発生する原因は、半導体ウェハ３の外周部に形成されているノッチに起因する。つまり、パイロメータ５ｆは半導体ウェハ３の外周部の温度を測定しているが、半導体ウェハ３の外周部には、半導体ウェハ３の方向性を明確にするため、ノッチと呼ばれる切り込みが形成されている。このため、パイロメータ５ｆは、半導体ウェハ３の外周部を測定する状態と、半導体ウェハ３のノッチを測定する状態が存在する。半導体ウェハ３は回転しているので、パイロメータ５ｆは、半導体ウェハの外周部を測定する状態とノッチを測定する状態が交互に繰り返されることになる。半導体ウェハ３の外周部を測定する場合には、正常に半導体ウェハ３の温度を測定していることになるが、半導体ウェハ３のノッチを測定する場合は、ノッチによる隙間を介して半導体ウェハ３上の空間の温度を測定することになる。これにより、パイロメータ５ｆの検出する温度が小刻みに振動するようになるので、パイロメータ５ｆによって測定された温度に基づいて制御される半導体ウェハ３の外周領域の温度も小刻みに振動するようになる。しかし、ノッチによる温度変動の影響は少なく、製造不良を発生させるレベルのものではない。このとき、ランプ４ｉに供給される電流の電流値に特に変わった様子はない。
【００３３】
次に、図５は、ステージ２の回転にガタが発生し、パイロメータ５ｆが正常に半導体ウェハ３の外周部の温度を測定していない場合のグラフである。図５に示すように、パイロメータ５ｆによって測定される温度値が大きく振動してハンチングが生じていることがわかる。これは、ステージ２の回転でガタが発生するため、パイロメータ５ｆが半導体ウェハ３の外周部の温度を測定する状態と、半導体ウェハ３の外側の温度を測定する状態が交互に繰り返されるからである。これにより、半導体ウェハ３の外周部の温度は一定に制御されずに振動することになる。この場合に生じるハンチングでは、温度変動の振幅が大きくなり、製造不良を発生させるレベルとなる。ここで注目する点は、ランプ４ｉに供給されている電流の電流値もハンチングしている点である。図４と図５を比較するとわかるように、明らかに図５では、電流値もハンチングしていることがわかる。さらに詳しく見た図が図６である。図６は、図５の領域Ｂを拡大した図である。図６に示すように、電流値は、第１極小値（図６のポイント（１））から第１極大値（図６のポイント（２））へ変化し、さらに、第１極大値から第２極小値（図６のポイント（３））へ変化していることがわかる。そして、電流がこのような変化を繰り返しており、電流値がハンチングすることになる。なお、極小値とは、時刻に対する電流値の変化が減少から増加に転じる点であり、電流値の時刻による微分係数が０となる点として定義される。同様に、極大値とは、時刻に対する電流値の変化が増加から減少に転じる点であり、電流値の時刻による微分係数が０となる点として定義される。
【００３４】
このように電流値がハンチングするのは、パイロメータ５ｆによって測定された温度に基づいてランプ４ｉに供給する電流を制御しているので、パイロメータ５ｆによって測定される温度にハンチングが生じると、それに伴ってランプ４ｉに供給される電流の電流値がハンチングするからであると推測される。このように、パイロメータ５ｆによって測定される温度がハンチングすると、ランプ４ｉに供給される電流の電流値がハンチングすることを見出した点に本発明の特徴の１つがある。これにより、ランプ４ｉに供給される電流の電流値がハンチングしていることを検知することで、間接的に、半導体ウェハ３の外周部の温度がハンチングしていることを検知することができるのである。
【００３５】
電流値のハンチングによる振幅の大きさと、温度のハンチングによる振幅の大きさとは概ね比例関係があると考えることができる。これは、図４と図５を見れば明らかである。すなわち、図４に示す正常な状態においても、温度値にはノッチによる微小振動が生じているが、このとき、電流値には微小振動はほとんど観測されない。これに対し、図５に示すように、温度値に振幅の大きなハンチングが生じると、電流値にも明らかなハンチングが発生しているからである。つまり、温度値に発生するハンチングの振幅が大きくなると、電流値に発生するハンチングの振幅も大きくなると考えることができる。このため、電流値に発生するハンチングの振幅が所定値以上であると、温度値に発生するハンチングの振幅もある一定値以上になって製造不良を引き起こすと考えることができる。
【００３６】
このようなことから、本実施の形態における熱処理装置１では、図２に示す電流センサ６、実効値変換部７、検知部８および警告部９を設けているのである。これにより、電流センサ６でランプ４ｉの電流値を測定し、電流センサ６で測定したランプ４ｉの電流値に所定の振幅以上のハンチングが生じる場合に検知部８で半導体ウェハ３の温度異常が発生していると検知することができる。
【００３７】
以下では、ランプ４ｉの電流値に所定値以上の振動（ハンチング）が生じている場合に半導体ウェハ３の温度異常と判断する動作について説明する。図７は、本実施の形態における熱処理装置１で、ランプ４ｉの電流値に所定値以上の振動（ハンチング）が生じている場合に半導体ウェハ３の温度異常と判断する動作を説明するフローチャートである。
【００３８】
まず、半導体ウェハ３を熱処理装置１のステージ２上に配置し熱処理を開始する。このとき、半導体ウェハ３に熱を供給するランプ４ａ〜４ｌに電流が供給される。これにより、半導体ウェハ３がランプ４ａ〜４ｌによって加熱される。半導体ウェハ３の外周部に熱を供給するランプ４ｉには電流センサ６が設けられており、ランプ４ｉに供給される電流の電流値が測定されている。ランプ４ｉに供給される電流の電流値が検知開始電流値以上であるか判断する（Ｓ１０１）。ランプ４ｉに供給される電流の電流値が検知開始電流値以下の場合は、以降に示す動作は実施せず待機状態となる。一方、ランプ４ｉに供給される電流の電流値が検知開始電流値以上の場合は、以降に示す処理を開始する。このように処理することで、検知開始電流値以上の状態でだけ温度異常を検出することができる。すなわち、熱処理の温度が低い最初あるいは最後の段階では温度異常を検知せず、温度が一定の高温（熱処理の目的とする温度に近い温度）以上になると温度異常の検知を開始することができる。
【００３９】
次に、図６に示すように、電流センサ６による複数時刻の電流値から、電流値が第１極小値（図６のポイント（１））から第１極大値（図６のポイント（２））へ変化する状態と、第１極大値から第２極小値（図６のポイント（３））へ変化する状態を検知する（Ｓ１０２）。このステップは、電流センサ６による電流値を実効値変換部７で実効値に変換した後の電流値に基づいて、検知部８で実施される。これにより、第１極小値、第１極大値および第２極小値の値が算出される。
【００４０】
続いて、検知部８において、第１極大値と第１極小値の第１差分を算出するとともに（Ｓ１０３）、第１極大値と第２極小値の第２差分を算出する（Ｓ１０４）。
【００４１】
そして、検知部８は、算出した第１差分と第２差分を比較して、値の小さなほうの差分をエラーチェック変化量とする（Ｓ１０５）。その後、エラーチェック変化量が予め定められている所定値以上であるか判断する（Ｓ１０６）。予め定められている所定値は、電流値のハンチングでの振幅が所定値以上であると、温度のハンチングが製品不良を発生させるレベルとなる観点から決定される。
【００４２】
次に、エラーチェック変化量が所定値以上である場合には、半導体ウェハの温度異常と判断し（Ｓ１０７）、ブザーやパトライトによる警告を実施する（Ｓ１０８）。一方、エラーチェック変化量が所定値以下である場合は、第２極小値以降の電流値が検知開始電流値よりも大きいかを判断する（Ｓ１０９）。そして、第２極小値以降の電流値が検知開始電流値よりも大きい場合には、ステップＳ１０２に戻り同様の動作を繰り返す。一方、第２極小値以降の電流値が検知開始電流値よりも小さい場合には処理を終了する。
【００４３】
このように、本実施の形態によれば、電流センサ６で測定したランプ４ｉの電流値に所定の振幅以上のハンチングが生じる場合に検知部８で半導体ウェハ３の温度異常が発生していると検知することができる。
【００４４】
すなわち、半導体ウェハ３の温度異常（ハンチング）が発生すると、すぐに、ランプ４ｉの電流値に所定の振幅以上のハンチングが生じることから、この電流値のハンチングを直ちに検知することにより、例えば、ゲート絶縁膜の成膜不良などの製造不良の作り込みを削減することができる。
【００４５】
したがって、製造不良の作り込みを防止するために、例えば、３日に１回の割合で実施している目視による欠陥検査を削減できる。このため、欠陥検査で使用する高価なサンプルウェハの使用頻度も削減することができ、製造工程のコスト削減を図ることができる。
【００４６】
本実施の形態における熱処理装置１は、ランプ４ｉに供給される電流の電流値がハンチングしていることを検知することで、間接的に、半導体ウェハ３の外周部の温度がハンチングしていることを検知することを特徴とするものである。この利点について説明する。通常の熱処理装置では、半導体ウェハ３の外周部の温度がハンチングする場合であっても、このハンチングが正常な温度範囲内であるので、正常な温度範囲からはみ出す異常温度をしきい値で検出する機能では対応することはできない。そこで、半導体ウェハ３の外周部の温度がハンチングする場合に、例えば、本実施の形態で電流値に対して実施している機能を直接、温度値に対して実施すればよいのではないかと考えることができる。つまり、本実施の形態の後知恵的な発想であるが、パイロメータ５ｆによって測定した温度値にハンチングがある場合、このハンチングの振幅が所定値以上になったら温度異常と判断する機能を設けることが考えられる。
【００４７】
しかし、熱処理装置１においては、パイロメータ５ｆによって半導体ウェハ３の温度を測定し、測定した温度に基づいてランプ４ｉに供給する電流の電流値を制御している。このような機能を組み込んだ熱処理装置１において、パイロメータ５ｆに別の機能を設けるように改造するにはコストがかかる。すなわち、このような機能を熱処理装置に設けるには、熱処理装置を製造するメーカ側で対応する必要がありコストがかかる。
【００４８】
これに対し、本実施の形態では、半導体ウェハ３の温度異常（ハンチング）が発生すると、すぐに、ランプ４ｉの電流値に所定の振幅以上のハンチングが生じることに着目して、この電流値のハンチングを直ちに検知するように構成している。この構成は、図２に示したような構成をとることにより実現でき、熱処理装置１の内部改造を伴わずに外部に設けることで実現することができる。つまり、本実施の形態の構成は複雑なものではなく、熱処理装置１のユーザ側でも対応可能である。したがって、本実施の形態は、通常の熱処理装置では検知することができない半導体ウェハ３のハンチングによる温度異常をリアルタイムに検出することができる有用な効果を奏するとともに、コストパフォーマンスに優れているという利点を有する。
【００４９】
本実施の形態の特徴は、概略して言えば、半導体ウェハ３に熱処理を施している間に、ランプ４に供給する電流の電流値を電流センサ６によって検知する工程と、電流センサ６によって検知した電流値に基づいて、半導体ウェハ３の温度異常を検知する工程とを実施するものである。さらに、具体的に言えば、電流センサ６を用いて、第１測定時刻による第１電流値を測定し、第１測定時刻よりも遅い第２測定時刻による第２電流値を測定する。その後、第２電流値と第１電流値の差分の絶対値が所定値以上である場合に、半導体ウェハ３の温度異常とするということができる。さらに詳細には、電流の電流値を複数時刻で測定した結果に基づいて、電流値が極小値となる第１極小値から電流値が極大値となる第１極大値へ変化する状態を検知し、第１極大値と第１極小値の差分が所定値以上である場合に、前記半導体ウェハの温度異常とするということができる。
【００５０】
ここで、図７に示すフローチャートでは、電流の電流値を複数時刻で測定した結果に基づいて、電流値が極小値となる第１極小値から電流値が極大値となる第１極大値へ変化する状態と電流値が第１極大値から第２極小値へ変化する状態を検知している。そして、第１極大値と第１極小値の第１差分と、第１極大値と第２極小値の第２差分とを比較し、前記第１差分と前記第２差分のうち小さな差分を取得する。続いて、第１差分と第２差分のうち小さな差分が所定値以上である場合に、半導体ウェハ３の温度異常としている。
【００５１】
このように図７に示すフローチャートを実施する利点について説明する。図７に示すフローチャートでは、第１極大値と第１極小値の第１差分と、第１極大値と第２極小値の第２差分とを算出して、第１差分と第２差分の小さいほうをエラーチェック変化量としている。そして、エラーチェック変化量と予め定めている所定値とを比較している。このとき本実施の形態１では、第１差分と第２差分の小さいほうをエラーチェック変化量とする点に特徴がある。例えば、図７に示すフローチャートでは、電流値が検知開始電流よりも大きな場合について温度異常を判断している。しかし、電流値が検知開始電流よりも大きい場合であっても、温度の立ち上り（図４および図５の左端のように変動が大きな電流値変化）や温度の立ち下りする場合を含んでしまう。この場合、例えば、第１差分と第２差分の中に温度の立ち上りや立ち下りが含まれると、例えば、第１差分と第２差分の小さい方を比較対象としない場合、温度の立ち上りや立ち下りでは変化量が大きくなるので、所定値以上となり温度異常と判断することになる。そこで、本実施の形態では、第１差分と第２差分のうち小さい方を所定値との比較対象にしている。これにより、第１差分あるいは第２差分に温度の立ち上りや立ち下りが含まれていても温度異常と判断することを防止できる。つまり、本実施の形態によれば、温度の立ち上りや立ち下りを温度異常と判断する誤報を防止することができ、半導体ウェハ３のハンチングによる温度異常を信頼性高く検出することができる利点を有する。
【００５２】
なお、図７に示すフローチャートでは、エラーチェック変化量が所定値以上となると直ちに半導体ウェハ３の温度異常であると判断している。しかし、実際には、エラーチェック変化量がハンチングではない何らかの影響で所定値以上になることも考えられる。そこで、誤報を防止して信頼性向上を図る観点から、エラーチェック変化量が所定値以上となる回数を判断条件に付け加えることも可能である。つまり、エラーチェック変化量が所定回数だけ所定値以上になった場合に、ハンチングによる温度異常が確実に発生していると処理することもできる。
【００５３】
次に、本実施の形態における熱処理装置１を用いた半導体装置の製造工程について説明する。まず、半導体装置の製造工程の一例としてＣＭＯＳＦＥＴの製造工程を例に挙げて説明する。図８を参照しながら、ＣＭＯＳＦＥＴの製造工程について説明する。図８は、ＣＭＯＳＦＥＴの製造工程を示すフローチャートである。
【００５４】
まず、ホウ素（Ｂ）などのｐ型不純物を導入したシリコン単結晶よりなる半導体基板を用意する。このとき、半導体基板は、略円盤形状をした半導体ウェハの状態になっている。そして、半導体基板のＣＭＯＳＦＥＴ形成領域に素子間を分離する素子分離領域を形成する（Ｓ２０１）。素子分離領域は、素子が互いに干渉しないようにするために設けられる。この素子分離領域は、例えばＬＯＣＯＳ（local Oxidation of silicon）法やＳＴＩ（shallow trench isolation）法を用いて形成することができる。例えば、ＳＴＩ法では、以下のようにして素子分離領域を形成している。すなわち、半導体基板にフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を使用して素子分離溝を形成する。そして、素子分離溝を埋め込むように半導体基板上に酸化シリコン膜を形成し、その後、化学的機械的研磨法（ＣＭＰ；chemical mechanical polishing）により、半導体基板上に形成された不要な酸化シリコン膜を除去する。これにより、素子分離溝内にだけ酸化シリコン膜を埋め込んだ素子分離領域を形成することができる。
【００５５】
次に、素子分離領域で分離された活性領域に不純物を導入してウェルを形成する（Ｓ２０２）。例えば、活性領域のうちｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴ形成領域には、ｐ型ウェルを形成し、ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴ形成領域には、ｎ型ウェルを形成する。ｐ型ウェルは、例えばホウ素などのｐ型不純物をイオン注入法により半導体基板に導入することで形成される。同様に、ｎ型ウェルは、例えばリン（Ｐ）や砒素（Ａｓ）などのｎ型不純物をイオン注入法により半導体基板に導入することで形成される。
【００５６】
続いて、ｐ型ウェルの表面領域およびｎ型ウェルの表面領域にチャネル形成用の半導体領域（図示せず）を形成する。このチャネル形成用の半導体領域は、チャネルを形成するしきい値電圧を調整するために形成される。
【００５７】
次に、半導体基板上にゲート絶縁膜を形成する（Ｓ２０３）。この工程で本実施の形態における熱処理装置１が使用される。具体的には熱処理装置１のステージ２上に半導体基板を配置し、原料ガスを導入しながらランプ４により加熱する。これにより、半導体基板上にゲート絶縁膜を形成することができる。このとき、ステージ２にはパイロメータ５ａ〜５ｆが埋め込まれており、半導体基板全体の温度が検知されている。そして、検知した温度に基づいて、ランプ４に供給される電流の電流値が制御される。これにより、半導体基板上の温度が均一となり、半導体基板上にゲート絶縁膜が良好に形成される。
【００５８】
ところが、半導体基板は熱処理の間、回転しているが、機械的な不具合によりステージ２にガタが発生することがある。この場合、半導体基板の外周部の温度を検知するパイロメータ５ｆが半導体基板の外周部だけでなく、半導体基板の外側も測定するようになる。このため、半導体基板の外周部の温度がハンチングする。この状態でゲート絶縁膜を形成すると、ゲート絶縁膜の成膜不良が発生する。そこで、本実施の形態では、ランプ４に供給する電流の電流値をモニタリングすることにより、電流値のハンチングが所定値以上の振幅を有しているか監視している。この結果、電流値のハンチングが所定値以上の振幅を有している場合には、半導体基板の外周部の温度がハンチングしているとして作業者にブザーやパトライトにより警告する。これにより、ゲート絶縁膜の不良を作り込むことを抑制できる。一方、電流値のハンチングが所定値以下の振幅である場合には、正常にゲート絶縁膜が形成できるとして処理を続行する。このようにして、本実施の形態における熱処理装置１を用いてゲート絶縁膜を形成することができる。
【００５９】
ゲート絶縁膜は、例えば、酸化シリコン膜から形成され、例えば熱酸化法を使用して形成することができる。ただし、ゲート絶縁膜は、酸化シリコン膜に限定されるものではなく種々変更可能であり、例えば、ゲート絶縁膜を酸窒化シリコン膜（ＳｉＯＮ）としてもよい。すなわち、ゲート絶縁膜と半導体基板との界面に窒素を偏析させる構造としてもよい。酸窒化シリコン膜は、酸化シリコン膜に比べて膜中における界面準位の発生を抑制したり、電子トラップを低減する効果が高い。したがって、ゲート絶縁膜のホットキャリア耐性を向上でき、絶縁耐性を向上させることができる。また、酸窒化シリコン膜は、酸化シリコン膜に比べて不純物が貫通しにくい。このため、ゲート絶縁膜に酸窒化シリコン膜を用いることにより、ゲート電極中の不純物が半導体基板側に拡散することに起因するしきい値電圧の変動を抑制することができる。酸窒化シリコン膜を形成するのは、例えば、半導体基板をＮＯ、ＮＯ２またはＮＨ３といった窒素を含む雰囲気中で熱処理すればよい。また、半導体基板の表面に酸化シリコン膜からなるゲート絶縁膜を形成した後、窒素を含む雰囲気中で半導体基板を熱処理し、ゲート絶縁膜と半導体基板との界面に窒素を偏析させることによっても同様の効果を得ることができる。
【００６０】
また、ゲート絶縁膜は、例えば酸化シリコン膜より誘電率の高い高誘電率膜から形成してもよい。従来、絶縁耐性が高い、シリコン−酸化シリコン界面の電気的・物性的安定性などが優れているとの観点から、ゲート絶縁膜として酸化シリコン膜が使用されている。しかし、素子の微細化に伴い、ゲート絶縁膜の膜厚について、極薄化が要求されるようになってきている。このように薄い酸化シリコン膜をゲート絶縁膜として使用すると、ＭＩＳＦＥＴのチャネルを流れる電子が酸化シリコン膜によって形成される障壁をトンネルしてゲート電極に流れる、いわゆるトンネル電流が発生してしまう。
【００６１】
そこで、酸化シリコン膜より誘電率の高い材料を使用することにより、容量が同じでも物理的膜厚を増加させることができる高誘電体膜が使用されるようになってきている。高誘電体膜によれば、容量を同じにしても物理的膜厚を増加させることができるので、リーク電流を低減することができる。
【００６２】
例えば、高誘電体膜として、ハフニウム酸化物の一つである酸化ハフニウム膜（ＨｆＯ２膜）が使用されるが、酸化ハフニウム膜に変えて、ハフニウムアルミネート膜、ＨｆＯＮ膜（ハフニウムオキシナイトライド膜）、ＨｆＳｉＯ膜（ハフニウムシリケート膜）、ＨｆＳｉＯＮ膜（ハフニウムシリコンオキシナイトライド膜）、ＨｆＡｌＯ膜のような他のハフニウム系絶縁膜を使用することもできる。さらに、これらのハフニウム系絶縁膜に酸化タンタル、酸化ニオブ、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ランタン、酸化イットリウムなどの酸化物を導入したハフニウム系絶縁膜を使用することもできる。ハフニウム系絶縁膜は、酸化ハフニウム膜と同様、酸化シリコン膜や酸窒化シリコン膜より誘電率が高いので、酸化ハフニウム膜を用いた場合と同様の効果が得られる。
【００６３】
続いて、ゲート絶縁膜上にポリシリコン膜を形成する。ポリシリコン膜は、例えば、ＣＶＤ法を使用して形成することができる。そして、フォトリソグラフィ技術およびイオン注入法を使用して、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴ形成領域に形成されているポリシリコン膜中にリンや砒素などのｎ型不純物を導入する。同様に、ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴ形成領域に形成されているポリシリコン膜中にホウ素などのｐ型不純物を導入する。
【００６４】
次に、パターニングしたレジスト膜をマスクにしたエッチングによりポリシリコン膜を加工して、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴ形成領域にゲート電極を形成し、ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴ形成領域にゲート電極を形成する（Ｓ２０４）。
【００６５】
ここで、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴ形成領域のゲート電極には、ポリシリコン膜中にｎ型不純物が導入されている。このため、ゲート電極の仕事関数値をシリコンの伝導帯近傍（４．１５ｅＶ）の値にすることができるので、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴのしきい値電圧を低減することができる。一方、ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴ形成領域のゲート電極には、ポリシリコン膜中にｐ型不純物が導入されている。このため、ゲート電極の仕事関数値をシリコンの価電子帯近傍（５．１５ｅＶ）の値にすることができるので、ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴのしきい値電圧を低減することができる。このように本実施の形態１では、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴとｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴの両方でしきい値電圧を低減することができる（デュアルゲート構造）。
【００６６】
続いて、フォトリソグラフィ技術およびイオン注入法を使用することにより、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴのゲート電極に整合した浅いｎ型不純物拡散領域を形成する。浅いｎ型不純物拡散領域は、半導体領域である。同様に、ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴ形成領域に浅いｐ型不純物拡散領域を形成する。浅いｐ型不純物拡散領域は、ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴのゲート電極に整合して形成される。この浅いｐ型不純物拡散領域は、フォトリソグラフィ技術およびイオン注入法を使用することにより形成することができる（Ｓ２０５）。
【００６７】
次に、半導体基板上に酸化シリコン膜を形成する。酸化シリコン膜は、例えば、ＣＶＤ法を使用して形成することができる。そして、酸化シリコン膜を異方性エッチングすることにより、サイドウォールをゲート電極の側壁に形成する（Ｓ２０６）。サイドウォールは、酸化シリコン膜の単層膜から形成するようにしたが、これに限らず、例えば、窒化シリコン膜と酸化シリコン膜の積層膜からなるサイドウォールを形成してもよい。
【００６８】
続いて、フォトリソグラフィ技術およびイオン注入法を使用することにより、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴ形成領域にサイドウォールに整合した深いｎ型不純物拡散領域を形成する（Ｓ２０７）。深いｎ型不純物拡散領域は、半導体領域である。この深いｎ型不純物拡散領域と浅いｎ型不純物拡散領域によってソース領域が形成される。同様に、深いｎ型不純物拡散領域と浅いｎ型不純物拡散領域によってドレイン領域が形成される。このようにソース領域とドレイン領域を浅いｎ型不純物拡散領域と深いｎ型不純物拡散領域で形成することにより、ソース領域およびドレイン領域をＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造とすることができる。
【００６９】
同様に、ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴ形成領域にサイドウォールに整合した深いｐ型不純物拡散領域を形成する。この深いｐ型不純物拡散領域と浅いｐ型不純物拡散領域によってソース領域およびドレイン領域が形成される。したがって、ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴにおいてもソース領域およびドレイン領域はＬＤＤ構造をしている。
【００７０】
このようにして、深いｎ型不純物拡散領域および深いｐ型不純物拡散領域を形成した後、１０００℃程度の熱処理を行なう。これにより、導入した不純物の活性化が行なわれる。
【００７１】
その後、半導体基板上にコバルト膜を形成する。このとき、ゲート電極に直接接するようにコバルト膜が形成される。同様に、深いｎ型不純物拡散領域および深いｐ型不純物拡散領域にもコバルト膜が直接接する。
【００７２】
コバルト膜は、例えば、スパッタリング法を使用して形成することができる。そして、コバルト膜を形成した後、熱処理を施すことにより、ゲート電極を構成するポリシリコン膜とコバルト膜を反応させて、コバルトシリサイド膜を形成する（Ｓ２０８）。これにより、ゲート電極はポリシリコン膜とコバルトシリサイド膜の積層構造となる。コバルトシリサイド膜は、ゲート電極の低抵抗化のために形成される。同様に、上述した熱処理により、深いｎ型不純物拡散領域および深いｐ型不純物拡散領域の表面においてもシリコンとコバルト膜が反応してコバルトシリサイド膜が形成される。このため、深いｎ型不純物拡散領域および深いｐ型不純物拡散領域においても低抵抗化を図ることができる。
【００７３】
そして、未反応のコバルト膜は、半導体基板上から除去される。なお、本実施の形態１では、コバルトシリサイド膜を形成するように構成しているが、例えば、コバルトシリサイド膜に代えてニッケルシリサイド膜やチタンシリサイド膜を形成するようにしてもよい。
【００７４】
次に、半導体基板の主面上に層間絶縁膜となる酸化シリコン膜を形成する（Ｓ２０９）。この酸化シリコン膜は、例えばＴＥＯＳ（tetra ethyl ortho silicate）を原料としたＣＶＤ法を使用して形成することができる。その後、酸化シリコン膜の表面を、例えばＣＭＰ（Chemical  Mechanical  Polishing）法を使用して平坦化する。
【００７５】
続いて、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を使用して、酸化シリコン膜にコンタクトホールを形成する。そして、コンタクトホールの底面および内壁を含む酸化シリコン膜上にチタン／窒化チタン膜を形成する。チタン／窒化チタン膜は、チタン膜と窒化チタン膜の積層膜から構成され、例えばスパッタリング法を使用することにより形成することができる。このチタン／窒化チタン膜は、例えば、後の工程で埋め込む膜の材料であるタングステンがシリコン中へ拡散するのを防止する、いわゆるバリア性を有する。
【００７６】
続いて、コンタクトホールを埋め込むように、半導体基板の主面の全面にタングステン膜を形成する。このタングステン膜は、例えばＣＶＤ法を使用して形成することができる。そして、酸化シリコン膜上に形成された不要なチタン／窒化チタン膜およびタングステン膜を例えばＣＭＰ法を除去することにより、プラグを形成することができる（Ｓ２１０）。
【００７７】
次に、酸化シリコン膜およびプラグ上にチタン／窒化チタン膜、銅を含有するアルミニウム膜、チタン／窒化チタン膜を順次、形成する。これらの膜は、例えばスパッタリング法を使用することにより形成することができる。続いて、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を使用することにより、これらの膜のパターニングを行い、配線を形成する（Ｓ２１１）。さらに、配線の上層に配線を形成するが、ここでの説明は省略する。このようにして、本実施の形態における半導体装置を形成することができる。
【００７８】
本実施の形態では、ゲート絶縁膜の成膜工程に本実施の形態における熱処理装置１を使用する例について説明したが、上述した製造工程に含まれるその他の熱処理工程に使用してもよい。
【００７９】
以上、本発明者によってなされた発明を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いうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明は、半導体装置を製造する製造業に幅広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の実施の形態における熱処理装置の構成を示す構成図である。
【図２】実施の形態における熱処理装置の特徴的構成を示すブロック図である。
【図３】熱処理中における時刻とランプに供給する電流の電流値との関係および時刻とパイロメータにより測定される温度値との関係を示すグラフである。
【図４】ステージの回転にガタがなく、パイロメータが正常に半導体ウェハの外周部の温度を測定している場合のグラフである。
【図５】ステージの回転にガタが発生し、パイロメータが正常に半導体ウェハの外周部の温度を測定していない場合のグラフである。
【図６】図５の一部領域を拡大したグラフである。
【図７】実施の形態における熱処理装置の特徴的動作を示すフローチャートである。
【図８】半導体装置の製造工程を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８２】
１  熱処理装置
２  ステージ
３  半導体ウェハ
４  ランプ
４ａ〜４ｌ  ランプ
５ａ〜５ｆ  パイロメータ
６  電流センサ
７  実効値変換部
８  検知部
９  警告部
【図１】
2008288480.tif 000003
【図２】
2008288480.tif 000004
【図３】
2008288480.tif 000005
【図４】
2008288480.tif 000006
【図５】
2008288480.tif 000007
【図６】
2008288480.tif 000008
【図７】
2008288480.tif 000009
【図８】
2008288480.tif 000010