(57)【要約】【課題】ウエハ割れを低減しつつ、加熱処理することが可能な半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】半導体基板１１を加熱処理する工程を含む半導体装置の製造方法において、半導体基板１１の端部の上面３４、半導体基板の端部のベベル面３２、３３および半導体基板１１の端部の側面３１の表層部分を除去し、この表層部分を除去した後、０．１ｍ秒〜１００ｍ秒のパルス幅の光を半導体基板１１に照射することにより、半導体基板１１を加熱処理する。【選択図】図１Ｃ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板を加熱処理する工程を含む半導体装置の製造方法において、
前記半導体基板の端部の上面、前記半導体基板の端部のベベル面および前記半導体基板の端部の側面の表層部分を除去し、
前記表層部分を除去した後、０．１ｍ秒〜１００ｍ秒のパルス幅の光を前記半導体基板に照射することにより、前記半導体基板を加熱処理する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
半導体基板を加熱処理する工程を含む半導体装置の製造方法において、
０．１ｍ秒〜１００ｍ秒のパルス幅の光を前記半導体基板に照射することにより、前記半導体基板を加熱処理し、
前記半導体基板を加熱処理した後、前記半導体基板の端部の上面、前記半導体基板の端部のベベル面および前記半導体基板の端部の側面の表層部分を除去する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
除去される前記表層部分の厚さが、３０μｍ〜１００μｍの範囲であることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記半導体基板の前記端部の上面とベベル面との境界から３ｍｍの範囲に対して、前記端部の上面の前記表層部分を除去することを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
半導体基板を加熱処理する工程を含む半導体装置の製造方法において、
前記半導体基板の端部の下面、および前記半導体基板の端部の下側のベベル面の表層部分を除去し、
前記表層部分を除去した後、０．１ｍ秒〜１００ｍ秒のパルス幅の光を前記半導体基板に照射することにより、前記半導体基板を加熱処理する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記光源は、キセノンフラッシュランプ、または、５００ｎｍ〜１１μｍの波長のレーザーであることを特徴とする請求項１ないし５の何れかに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、高密度光源により半導体基板を加熱処理する半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、大規模集積回路（ＬＳＩ）を高性能化するために素子の集積度を高めること、つまり、ＬＳＩを構成する素子を微細化することが推進されてきた。
【０００３】
この素子を微細化するためには、不純物拡散領域の面積を縮小するだけでなく、深さ方向の拡散領域も浅くしていく必要がある。したがって、例えば、ソース／ドレイン領域などの不純物拡散領域や、ゲート絶縁膜直下のチャネル領域などの機能領域を形成する際に、イオン注入およびその後の不純物の電気的活性化するための熱処理（アニール）を最適化することが重要である。
【０００４】
イオン注入される不純物イオンとしては、ボロン（Ｂ）イオン、リン（Ｐ）イオン、または砒素（Ａｓ）イオンが主に用いられている。これらの不純物イオンは、シリコン（Ｓｉ）中での拡散係数が大きい。そのため、ハロゲンランプを用いたＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌ）では、不純物イオンの内方拡散および外方拡散が生じ、浅い不純物拡散領域を形成することが次第に困難になってきている。
【０００５】
この内方拡散および外方拡散は、アニール温度を下げることにより抑制することができる。しかし、アニール温度を下げると、不純物イオンの活性化率が大きく低下する。そのため不純物拡散領域の電気的な抵抗値が増大し、半導体素子の特性が著しく劣化する。よって、アニール温度を下げるという手法を採用しても、浅い抵抗の低い不純物拡散領域を形成することが困難である。
【０００６】
このように、従来のハロゲンランプを用いたＲＴＡ処理では低抵抗かつ浅い（２０ｎｍ以下）の不純物拡散領域を形成することは困難であった。
【０００７】
そこで近年になって、超短時間で活性化率を向上する手段として、キセノン(Ｘｅ)等の希ガスが封入されたフラッシュランプによるアニール法が検討されている。フラッシュランプの１／２パルス幅は、１０ｍ秒程度である。そのため、フラッシュランプを用いたアニールにおいては、ウエハ上面が高温に保たれる時間が極めて短くなる。したがって、フラッシュランプを用いたアニールにより、ウエハ上面にイオン注入された不純物の拡散が抑制されたまま、不純物を活性化させることが可能となる。
【０００８】
しかし、フラッシュランプを用いたアニール法(ＦＬＡ：Ｆｌａｓｈ  Ｌａｍｐ  Ａｎｎｅａｌｉｎｇ)では、以下のような問題がある。
【０００９】
すなわち、ＦＬＡでは、予めウエハをヒーターにより５００℃程度に加熱しておく。そして、この加熱された状態で、フラッシュランプによる光の照射を行なって、１ｍ秒から１０ｍ秒程度の短い時間にウエハ上面を１１００℃以上の高温に加熱する。
【００１０】
これにより、ウエハ上面は、瞬間的に５００℃前後から１１００℃以上に温度上昇する。そして、ウエハの上面側と下面側の間に温度差が発生し、ウエハ内部では熱応力が増加する。このウエハ内部の大きな熱応力により、ウエハの外周部分や内部には、例えば、約３０μｍから５０μｍの深さの範囲で結晶欠陥やクラックが発生し得る。
【００１１】
また、ウエハ内側部分と外周部分の放熱効率の違いから、ウエハの内側と外側の間でも大きな熱応力が発生し得る。特に、ウエハ外周の端部には、大きな熱応力が集中するため多数の結晶欠陥が生じ得る。そのほか、ウエハ内部の熱応力によりウエハが変形しようとする力が働くためウエハが処理台の上で動き、ウエハ端部がステージの側壁などに衝突してクラックや傷が発生しやすい。
【００１２】
また、ウエハの外周端部は、ＦＬＡ処理を行なう以前に、すでに前の様々な工程を通過する過程で、搬送アームによりグリップされた跡や処理装置内のウエハ保持治具に接触した跡など、多数の接触痕（傷）がついている。
【００１３】
ここで、従来の半導体装置の製造方法には、高温熱処理を実施する際の保持具と接触した半導体基板の下面の表層を除去するものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【００１４】
これにより、上記従来の半導体装置の製造方法では、該保持具等の接触によるダメージあるいは転位に起因して後の熱処理により発生し得る転位を、低減する。
【特許文献１】特開２００２−１３４５２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、ウエハ割れを低減しつつ、加熱処理することが可能な半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法は、
半導体基板を加熱処理する工程を含む半導体装置の製造方法において、
前記半導体基板の端部の上面、前記半導体基板の端部のベベル面および前記半導体基板の端部の側面の表層部分を除去し、
前記表層部分を除去した後、０．１ｍ秒〜１００ｍ秒のパルス幅の光を前記半導体基板に照射することにより、前記半導体基板を加熱処理することを特徴とする。
【００１７】
本発明の他の態様に係る半導体装置の製造方法は、
半導体基板を加熱処理する工程を含む半導体装置の製造方法において、
０．１ｍ秒〜１００ｍ秒のパルス幅の光を前記半導体基板に照射することにより、前記半導体基板を加熱処理し、
前記半導体基板を加熱処理した後、前記半導体基板の端部の上面、前記半導体基板の端部のベベル面および前記半導体基板の端部の側面の表層部分を除去することを特徴とする。
【００１８】
本発明のさらに他の態様に係る半導体装置の製造方法は、
半導体基板を加熱処理する工程を含む半導体装置の製造方法において、
前記半導体基板の端部の下面、および前記半導体基板の端部の下側のベベル面の表層部分を除去し、
前記表層部分を除去した後、０．１ｍ秒〜１００ｍ秒のパルス幅の光を前記半導体基板に照射することにより、前記半導体基板を加熱処理することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法によれば、ウエハ割れを低減しつつ、加熱処理することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
従来技術で述べたダメージ（結晶欠陥やクラック）が端部に存在した状態のウエハをＦＬＡ以降の熱処理工程に流すと、再びウエハ内部の熱応力が増大する。たとえ熱応力の増加が緩やかなものであっても、ダメージの部分はウエハの機械的強度が低下しているためにダメージを起点としてウエハは容易に割れてしまう。
【００２１】
このように、ウエハ外周端に生じたダメージは、半導体装置の生産性を損なってしまう。
【００２２】
また、ウエハの外周端部は、ＦＬＡ処理以前の高温の熱処理工程で結晶欠陥が生じている場合もある。
【００２３】
上記外周端部の傷や結晶欠陥は、いずれもウエハの強度を損なうものであり、内部あるいは外部からの力に対して耐性が低くなっている。
【００２４】
このようなウエハをＦＬＡ処理すると、内部の熱応力が急激に増大することにより、外周端部の傷や結晶欠陥を基点として、該ウエハが割れてしまう場合がある。
【００２５】
傷や結晶欠陥の程度はウエハにより差があるため、ＦＬＡ処理時に割れるウエハの頻度もばらつきがあるが、例えば、数百枚に1枚程度の割れが起こり得る。そして、数百枚に1枚程度の頻度でウエハの割れが起こると、ＩＣを量産する工場においては毎日百枚単位のウエハを処理しているので、生産性が低下して問題となる。
【００２６】
上記のようなＦＬＡ処理で生じたダメージに起因して、後工程でウエハが破損する問題や、前工程で生じたダメージによりＦＬＡ処理中にウエハが割れる問題がある。
【００２７】
対策の一つとしてＦＬＡ処理のパワーを下げて光照射エネルギー密度を下げることが考えられるが、その場合、不純物の十分な活性化は期待できない。
【００２８】
しかし、上記従来技術（例えば、特許文献１参照。）は、ウエハ外周部（ベベル部近傍）におけるダメージを考慮し、フラッシュランプ等によるＦＬＡ処理により問題となる結晶欠陥やクラック等を低減するものではない。
【００２９】
本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法よれば、光を照射して半導体基板を加熱する加熱処理工程の前に、該半導体基板の外周部（端部の上面、ベベル面、側面）の表層部分に存在するダメージを除去する。これにより、加熱処理工程のプロセスウインドウが広くなり、加熱処理中に基板が割れる頻度を大幅に低減するものである。
【００３０】
また、本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法よれば、光を照射して半導体基板を加熱する熱工程の後に、該半導体基板の外周部（端部の上面、ベベル面、側面）の表層部分に存在するダメージを除去する。これにより、後の加熱処理工程で半導体基板が割れる頻度を大幅に低減するものである。
【００３１】
以下、本発明を適用した各実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００３２】
本実施例に係る半導体装置の製造方法について説明する。なお、以下では、簡単のため、１つのＭＯＳトランジスタの構成に着目して説明する。
【００３３】
図１Ａないし図１Ｄは、本発明の一態様である実施例１に係る半導体装置の製造方法の各工程を示す模式図である。また、図２は、図１Ｃにおける研磨後のウエハの端部の領域の断面を拡大して示す模式図である。
【００３４】
まず、図１Ａに示すように、周知の方法により、半導体基板である例えばシリコン等のウエハ１０上に素子分離領域１１、ゲート絶縁膜１２ａ、ゲート電極１２ｂが形成される。なお、ウエハ１０には、例えば、バルクの単結晶シリコンウエハ、エピタキシャルウエハ、あるいはＳＯＩウエハ等が選択される。
【００３５】
次に、図１Ｂに示すように、ゲート電極１２ｂとフォトリソグラフ方式により所望のパターン形状に形成したレジスト膜１３ｂをマスクとしてウエハ１０の上面のソースドレインエクステンション領域１４ｂに不純物イオン１４ａがイオン注入方式により注入される。イオン注入工程の後、レジスト膜１３ｂは剥離して除去する。
【００３６】
次に、図１Ｃに示すように、ウエハ１０の端部の上面、ベベル面、および側面の表層部分を研磨することにより、約３０μｍ〜１００μｍ程度除去する。これにより、ウエハ１０の端部の表層部分に形成された欠陥、クラック等を除去することができる。なお、図１Ｃにおいて、点線１５は研磨する（表層部分の除去）前のウエハ１０の端部の表面位置を表している。さらに、実線２１は研磨（表層部分の除去）後のウエハ１０の端部の表面位置を表している。
【００３７】
なお、ウエハ１０の端部を研磨する方法は、一般的に知られた方法でよい。例えば、ウエハ１０を下面から真空チャックして基材上に固定する。そして、基材とともにウエハ１０を回転させながら研磨パッドに加圧接触させる。そして、研磨パッドとウエハ１０の接触部分に微細な砥粒を分散させた研磨液を供給する。これにより、研磨パッドに接触しているウエハ１０の端部の表層部分を研磨除去できる。
【００３８】
また、ウエハ１０の研磨された部分の厚さは、予め研磨時間と削り量の対応関係を測定して条件出しをしておき、処理した研磨時間に基づいて見積もることができる。条件出しの際の削り量の測定は、電子顕微鏡などを用いて、研磨前後のウエハ断面の形状の変化を観察することにより、見積もることができる。
【００３９】
ここで、図２に示すように、ウエハ１０の端部には、側面３１とベベル面３２およびベベル面３３が形成されている。
【００４０】
図２において、斜線部分は研磨により除去したウエハ１０の端部の表層部分を表している。本実施例では、既述のように、ウエハ１０の端部の上面３４、ベベル面３２、３３、および側面３１の除去される表層部分の厚さは、３０μｍ〜１００μｍの範囲である。
【００４１】
これにより、端部の上面３４、ベベル面３２、３３、および側面３１に存在し得る、例えば、傷、クラック、結晶欠陥などのダメージも同時に除去される。したがって、これらのダメージによりウエハ１０の強度が劣化するのを回避しつつ、ＦＬＡ処理を行なうことができる。
【００４２】
なお、研磨を行なったウエハ１０の端部の表面には、例えば、極めて微小な線状の模様が存在する場合がある。しかし、これは研磨砥粒の痕跡であり、このような痕跡は深さがごく浅い溝であるので、ウエハ１０の強度に影響を与えないと考えられる。
【００４３】
また、図２に示すように、さらにウエハ１０の端部の下面を研磨してもよい。これにより、ウエハ１０の端部の下面における傷、クラック、結晶欠陥などのダメージを除去することができる。
【００４４】
ここで、図３は、高密度光源により加熱処理したウエハに対するＸ線トポグラフによる観察結果を示す図である。
【００４５】
図３に示すように、ベベル近傍に発生するスリップ転位の発生領域は、ウエハの上面とベベル面との境界から内側に１ｍｍ〜３ｍｍの範囲に集中する傾向があると考えられる。
【００４６】
すなわち、図２に示すように、ウエハ１０の端部の上面３４とベベル面３２との境界３５から３ｍｍの範囲に対して、ウエハ１０の端部の上面３４の表層部分を除去する。これにより、ベベル近傍のスリップ転位の発生を抑制することができる。
【００４７】
次に、フラッシュランプアニール装置によりＦＬＡ工程を実施する。
【００４８】
図１Ｄに示すように、フラッシュランプアニール装置は、ホットプレート１６と、フラッシュランプ光源１７と、を備える。
【００４９】
ホットプレート１６は、抵抗発熱ヒーターを内蔵した金属板である。このホットプレート１６の温度は、内部に埋め込まれた熱電対式の温度計により制御される。
【００５０】
フラッシュランプ光源１７は、ウエハ１０と対向して複数個のランプが設置されている。該ランプは、例えば、Ｘｅガス等の希ガスが封入されたランプである。
【００５１】
また、フラッシュランプ光源１７は、０．１ｍ秒〜１００ｍ秒のパルス幅の光１８を放射するようになっている。このフラッシュランプ光源１７から放射された光１８のエネルギー密度は、ウエハ１０上面で、例えば、２５Ｊ／ｃｍ２である。
【００５２】
図１Ｄに示すように、ＦＬＡ工程における加熱処理は、先ず、ウエハ１０がホットプレート１６上に載置され、ウエハ１０が予備的に３００℃から６００℃程度に加熱される。このウエハ１０が予備加熱された状態で、フラッシュランプ光源１７から放射された光１８により、ウエハ１０が上面から加熱される。なお、窒素ガスやアルゴンガスなど不活性ガス等の雰囲気で、ウエハ１０に光１８が照射され、ウエハ１０の上面が加熱されるようになっている。
【００５３】
上記加熱処理により、イオン注入層の不純物が活性化され、不純物拡散層１９が形成される。
【００５４】
ここで、本実施例を適用した場合の効果について、従来例を比較することにより検討する。
【００５５】
図４は、実施例１に係る半導体装置の製造方法のＦＬＡ工程におけるウエハ割れに対するプロセスマージンを示すグラフである。
【００５６】
一方、図５は、従来の半導体装置の製造方法のＦＬＡ工程におけるウエハ割れに対するプロセスマージンを示すグラフである。
【００５７】
図４、図５に示すように、本実施例は、従来例と比較して、ウエハが割れずに処理できる照射エネルギー密度と予備加熱温度が高い。すなわち、本実施例の場合は、プロセスウインドウが広いことが分かる。
【００５８】
ＦＬＡ処理時には、ウエハ上面が瞬間的に高温になり、下面側の温度は、上面の温度には追随しない。そのため、上面側が膨張し、変形しようとする応力が働く。しかし下面側は熱膨張させる力が上面より小さいため、追随して熱膨張することができない。その結果、ウエハ内部の応力が増大し、従来例のようにウエハ端部にダメージが存在して強度が低下していると、ウエハが破壊されるものと考えられる。
【００５９】
本実施例においては、ウエハのベベル面や側面のダメージの存在する表層部分を研磨して除去したことにより、ウエハの強度の低下が抑制される。これより、図４に示すように、本実施例に係る半導体装置の製造方法プロセスウインドウが広くなったと考えられる。
【００６０】
以上のように、本実施例に係る半導体装置の製造方法によれば、ウエハ割れを低減しつつ、ＦＬＡ処理することができる。
【実施例２】
【００６１】
既述のように、実施例１では、光を照射して半導体基板を加熱する加熱処理工程の前に、該半導体基板の外周部（端部の上面、ベベル面、側面）の表層部分に存在するダメージを除去する方法の一例について説明した。
【００６２】
本実施例では、光を照射して半導体基板を加熱する熱工程の後に、該半導体基板の外周部（端部の上面、ベベル面、側面）の表層部分に存在するダメージを除去する方法の一例について述べる。
【００６３】
図６Ａないし図６Ｊは、本発明の一態様である実施例２に係る半導体装置の製造方法の各工程を示す模式図である。なお、図６Ａないし図６Ｊにおいて図１Ａないし図１Ｄの符号と同じ符号は実施例１と同様の構成を示す。なお、図６Ａから図６Ｄまでの工程は、図１Ａから図１Ｄまでの工程と同様である。
【００６４】
まず、図６Ａに示すように、実施例１と同様に、周知の方法により、半導体基板である例えばシリコン等のウエハ１０上に素子分離領域１１、ゲート絶縁膜１２ａ、ゲート電極１２ｂが形成される。
【００６５】
次に、図６Ｂに示すように、実施例１と同様に、ゲート電極１２ｂとフォトリソグラフ方式により所望のパターン形状に形成したレジスト膜１３ｂをマスクとしてウエハ１０の上面のソースドレインエクステンション領域１４ｂに不純物イオン１４ａがイオン注入方式により注入される。イオン注入工程の後、レジスト膜１３ｂは剥離して除去する。
【００６６】
次に、図６Ｃに示すように、実施例１と同様に、ウエハ１０の端部の上面、ベベル面、および側面の表層部分を研磨することにより、約３０μｍ〜１００μｍ程度除去する。これにより、ウエハ１０の端部の表層部分に形成された欠陥、クラック等を除去することができる。
【００６７】
次に、フラッシュランプアニール装置によりＦＬＡ工程を実施する。
【００６８】
図６Ｄに示すように、実施例１と同様に、ＦＬＡ工程における加熱処理は、先ず、ウエハ１０がホットプレート１６上に載置され、ウエハ１０が予備的に３００℃から６００℃程度に加熱される。このウエハ１０が予備加熱された状態で、フラッシュランプ光源１７から放射された光１８により、ウエハ１０が上面から加熱される。なお、窒素ガスやアルゴンガスなど不活性ガス等の雰囲気で、ウエハ１０に光１８が照射され、ウエハ１０の上面が加熱されるようになっている。
【００６９】
上記加熱処理により、イオン注入層の不純物が活性化され、不純物拡散層１９が形成される。なお、この加熱処理の工程は、ＲＴＡ等の加熱処理であってもよい。
【００７０】
次に、図６Ｅに示すように、周知の方法によりゲート側壁絶縁膜（スペーサ）２０が形成される。その後、ゲート側壁絶縁膜２０とゲート電極１２ｂとフォトリソグラフ方式により所望のパターン形状に形成したレジスト膜１３ｅをマスクにして、不純物イオン１４ｃがウエハ１０の上面に注入される。イオン注入工程の後、レジスト膜１３ｅは剥離して除去する。イオン注入により不純物の注入された領域１４ｄが形成されるが、ここは最終的にソースドレイン領域となる。
【００７１】
次に、実施例１と同様に、図６Ｆに示すように、ウエハ１０の端部の上面、ベベル面、および側面の表層部分を研磨することにより、約３０μｍ〜１００μｍ程度除去する。これにより、例えば、図６Ｄに示す加熱処理等によりウエハ１０の端部の表層部分に形成された欠陥、クラック等を除去することができる。
【００７２】
なお、図６Ｆにおいて、点線１５ａ（既述の実線２１に相当）は研磨する（表層部分の除去）前のウエハ１０の端部の表面位置を表している。さらに、実線２１ａは研磨（表層部分の除去）後のウエハ１０の端部の表面位置を表している。
【００７３】
次に、図６Ｇに示すように、図６Ｄに示す工程と同様に、ＦＬＡ法により、ウエハ１０が加熱される。その結果、上記ソースドレイン領域になる部分１４ｄに注入された不純物イオン１４ｃが活性化され、ソースドレイン領域２２がウエハ１０の上面に形成される。
【００７４】
次に、実施例１と同様に、図６Ｈに示すように、ウエハ１０の端部の上面、ベベル面、および側面の表層部分を研磨することにより、約３０μｍ〜１００μｍ程度除去する。これにより、例えば、図６Ｇに示す加熱処理等によりウエハ１０の端部の表層部分に形成された欠陥、クラック等を除去することができる。
【００７５】
なお、図６Ｈにおいて、点線１５ｂ（既述の実線２１ａに相当）は研磨する（表層部分の除去）前のウエハ１０の端部の表面位置を表している。さらに、実線２１ｂは研磨（表層部分の除去）後のウエハ１０の端部の表面位置を表している。
【００７６】
次に、図６Ｉに示すように、ウエハ上面に層間絶縁膜２３をＣＶＤ法などにより全面に堆積する。その後、ソースドレイン領域およびゲート領域に、周知の方法によりコンタクトホール２４を開口する。
【００７７】
続いて、コバルト（Ｃｏ）などの金属膜２５をウエハ上面にスパッタ法などにより堆積する。この状態で、ＲＴＡなどにより４５０℃〜５５０℃程度の温度で３０秒〜６０秒間のアニール処理（シリサイデーションアニール）を窒素など不活性ガス雰囲気で行う。
【００７８】
このシリサイデーションアニールを行なうことにより、図６Ｉに示すように、コンタクトホールで開口したソースドレイン領域およびゲート領域の上面に低抵抗な金属シリサイド層２６が形成される。
【００７９】
その後、未反応の金属膜を、例えば、酸性液に浸漬するなどの方法で除去する。そして、金属シリサイド層の上にタングステンなどの金属をコンタクトホールに埋め込んでプラグ２７を形成する。これにより、ソースドレイン領域およびゲート領域への電気的な接続が可能となる。
【００８０】
既述のように、ＦＬＡ処理後にウエハの端部の上面、ベベル面、および側面の表層部分を研磨する（図６Ｈ）ことにより、該ＦＬＡ処理時に生じたダメージも除去されるので、ウエハの強度は殆ど低下することがない。
【００８１】
そのため、ＦＬＡ工程の後の熱工程で、ウエハ内部に生じる熱応力に対しても耐性が劣化することなく処理を受けることができる。これにより、ウエハが割れる頻度を大きく下げることができる。
【００８２】
なお、既述のように、本実施例においては、２回の加熱処理（図６Ｄ、図６Ｇ）前に、それぞれウエハの端部の表層部分の除去（図６Ｃ、図６Ｆ）を行っている。例えば、２回目の加熱処理が１回目の加熱処理よりも高温に設定されている場合は、１回目の加熱処理後、２回目の加熱処理の前に行われるウエハの端部の表層部分の除去（図６Ｆ）は、２回目の加熱処理時のウエハの端部のダメージを低減するため、特に重要である。
【００８３】
ここで、図７は、本実施例および従来の半導体装置の製造方法により処理したウエハに対する、シリサイデーションアニール工程における割れの頻度を表すグラフである。
【００８４】
なお、図７では、ウエハ２４０枚を本実施例の半導体装置の製造方法により処理し、シリサイデーションアニール工程のＲＴＡ処理を行なった場合に、ウエハが割れずに通過するＲＴＡ処理通過率を示している。また、比較例として、同じく２４０枚のウエハに対し、ＦＬＡ工程の後でウエハ側面やベベル部分の表層部分を除去しないで該ＲＴＡ処理を行なった場合について、ウエハが割れずに通過するＲＴＡ処理通過率を示している。
【００８５】
図７に示すように、従来例のようにＦＬＡ工程の後でウエハ側面やベベル部分の表層部分を除去しなかった場合は、ウエハが割れずにＲＴＡ処理される率は約８０％であった。
【００８６】
一方、本実施例に係る半導体基板の製造方法では、ウエハ割れは発生しなかった。
【００８７】
このように、ＦＬＡ工程後の熱工程におけるウエハ割れ頻度が、本実施例に係る半導体装置の製造方法により飛躍的に抑制されていると言える。
【００８８】
以上のように、本実施例に係る半導体装置の製造方法によれば、ウエハ割れを低減しつつ、ＦＬＡ処理することができる。
【実施例３】
【００８９】
既述のように、実施例１では、光を照射して半導体基板を加熱する加熱処理工程の前に、該半導体基板の外周部（端部の上面、ベベル面、側面）の表層部分に存在するダメージを除去する方法の一例について説明した。
【００９０】
そこで、本実施例では、光を照射して半導体基板を加熱する熱工程の後に、該半導体基板の外周部（少なくとも端部の下面、下側のベベル面）の表層部分に存在するダメージを除去する方法の一例について述べる。
【００９１】
本実施例に係る半導体装置の製造方法について説明する。なお、以下では、簡単のため、１つのＭＯＳトランジスタの構成に着目して説明する。
【００９２】
図８Ａないし図８Ｄは、本発明の一態様である実施例３に係る半導体装置の製造方法の各工程を示す模式図である。また、図９は、図８Ｃにおける研磨後のウエハの端部の領域の断面を拡大して示す模式図である。なお、図中、実施例１と同じ符号は、実施例１と同様の構成を示す。
【００９３】
まず、図８Ａに示すように、周知の方法により、半導体基板である例えばシリコン等のウエハ１０上に素子分離領域１１、ゲート絶縁膜１２ａ、ゲート電極１２ｂが形成される。なお、ウエハ１０には、例えば、バルクの単結晶シリコンウエハ、エピタキシャルウエハ、あるいはＳＯＩウエハ等が選択される。
【００９４】
次に、図８Ｂに示すように、ゲート電極１２ｂとフォトリソグラフ方式により所望のパターン形状に形成したレジスト膜１３ｂをマスクとしてウエハ１０の上面のソースドレインエクステンション領域１４ｂに不純物イオン１４ａがイオン注入方式により注入される。イオン注入工程の後、レジスト膜１３ｂは剥離して除去する。
【００９５】
次に、図８Ｃに示すように、ウエハ１０の端部の下面および下側のベベル面の表層部分を研磨することにより、例えば、下側のベベル部と下面との境界３６からウエハ内側に向かい約１００ｕｍ〜４００ｕｍ（図９では、２５０ｕｍ）の領域について、除去する。このとき、該表層部分は、深さ方向には少なくとも１０ｕｍ以上（好ましくは、既述の実施例と同様に約３０μｍ〜１００μｍ程度）削れるようにする。
【００９６】
なお、図８Ｃにおいて、点線１５は研磨する（表層部分の除去）前のウエハ１０の端部の表面位置を表している。さらに、実線２１ｃは研磨（表層部分の除去）後のウエハ１０の端部の表面位置を表している。
【００９７】
これにより、ウエハ１０の端部の下面および下側のベベル面の表層部分に形成された欠陥、クラック等を除去することができる。
【００９８】
なお、ウエハ１０の端部を研磨する方法は、既述の実施例と同様に、一般的に知られた方法でよい。例えば、ウエハ１０を下面から真空チャックして基材上に固定する。そして、基材とともにウエハ１０を回転させながら研磨パッドに加圧接触させる。そして、研磨パッドとウエハ１０の接触部分に微細な砥粒を分散させた研磨液を供給する。これにより、研磨パッドに接触しているウエハ１０の端部の表層部分を研磨除去できる。
【００９９】
また、ウエハ１０の研磨された部分の厚さは、予め研磨時間と削り量の対応関係を測定して条件出しをしておき、処理した研磨時間に基づいて見積もることができる。条件出しの際の削り量の測定は、電子顕微鏡などを用いて、研磨前後のウエハ断面の形状の変化を観察することにより、見積もることができる。
【０１００】
ここで、図９に示すように、ウエハ１０の端部には、側面３１とベベル面３２およびベベル面３３が形成されている。
【０１０１】
図９において、斜線部分は研磨により除去したウエハ１０の端部の表層部分を表している。
【０１０２】
これにより、端部の下面および下側のベベル面３３、に存在し得る、例えば、傷、クラック、結晶欠陥などのダメージも同時に除去される。したがって、これらのダメージによりウエハ１０の強度が劣化するのを回避しつつ、ＦＬＡ処理を行なうことができる。
【０１０３】
なお、研磨を行なったウエハ１０の端部の表面には、例えば、極めて微小な線状の模様が存在する場合がある。しかし、これは研磨砥粒の痕跡であり、このような痕跡は深さがごく浅い溝であるので、ウエハ１０の強度に影響を与えないと考えられる。
【０１０４】
次に、フラッシュランプアニール装置によりＦＬＡ工程を実施する。
【０１０５】
図８Ｄに示すように、フラッシュランプアニール装置は、ホットプレート１６と、フラッシュランプ光源１７と、を備える。
【０１０６】
ホットプレート１６は、抵抗発熱ヒーターを内蔵した金属板である。このホットプレート１６の温度は、内部に埋め込まれた熱電対式の温度計により制御される。
【０１０７】
フラッシュランプ光源１７は、ウエハ１０と対向して複数個のランプが設置されている。該ランプは、例えば、Ｘｅガス等の希ガスが封入されたランプである。
【０１０８】
また、フラッシュランプ光源１７は、０．１ｍ秒〜１００ｍ秒のパルス幅の光１８を放射するようになっている。このフラッシュランプ光源１７から放射された光１８のエネルギー密度は、ウエハ１０上面で、例えば、２５Ｊ／ｃｍ２である。
【０１０９】
図８Ｄに示すように、ＦＬＡ工程における加熱処理は、先ず、ウエハ１０がホットプレート１６上に載置され、ウエハ１０が予備的に３００℃から６００℃程度に加熱される。このウエハ１０が予備加熱された状態で、フラッシュランプ光源１７から放射された光１８により、ウエハ１０が上面から加熱される。なお、窒素ガスやアルゴンガスなど不活性ガス等の雰囲気で、ウエハ１０に光１８が照射され、ウエハ１０の上面が加熱されるようになっている。
【０１１０】
上記加熱処理により、イオン注入層の不純物が活性化され、不純物拡散層１９が形成される。
【０１１１】
ここで、本実施例を適用した場合の効果について、従来例を比較することにより検討する。
【０１１２】
ＦＬＡ処理時には、ウエハ上面が瞬間的に高温になり、下面側の温度は、上面の温度には追随しない。そのため、上面側が膨張し、変形しようとする応力が働く。しかし下面側は熱膨張させる力が上面より小さいため、追随して熱膨張することができない。その結果、ウエハ内部の応力が増大し、従来例のようにウエハ端部にダメージが存在して強度が低下していると、ウエハが破壊されるものと考えられる。
【０１１３】
本実施例においては、ウエハの端部の下面および下側のベベル面のダメージの存在する表層部分を研磨して除去したことにより、ウエハの強度の低下が抑制される。
【０１１４】
以上のように、本実施例に係る半導体装置の製造方法によれば、ウエハ割れを低減しつつ、ＦＬＡ処理することができる。
【０１１５】
なお、以上の各実施例では、ウエハ端部の表層部分を研磨により除去する場合について説明した。しかし、酸またはアルカリ液によりエッチング、あるいは切削等により、ウエハ端部の表層部分を除去するようにしてもよい。
【０１１６】
また、以上の各実施例では、０．１ｍ秒〜１００ｍ秒のパルス幅の光により加熱処理するＦＬＡの光源としてキセノンフラッシュランプを用いた場合について説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、他の希ガス、水銀、及び水素を用いたフラッシュランプ、あるいはアーク放電ランプのような光源についても適用することが可能である。また、５００ｎｍ〜１１μｍの波長のレーザー、例えば、エキシマレーザー、Ａｒレーザー、Ｎ２レーザー、ＹＡＧレーザー、チタンサファイアレーザー、ＣＯレーザー、ＣＯ２レーザーのような光源についても適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１Ａ】本発明の一態様である実施例１に係る半導体装置の製造方法の工程を示す模式図である。
【図１Ｂ】本発明の一態様である実施例１に係る半導体装置の製造方法の工程を示す模式図である。
【図１Ｃ】本発明の一態様である実施例１に係る半導体装置の製造方法の工程を示す模式図である。
【図１Ｄ】本発明の一態様である実施例１に係る半導体装置の製造方法の工程を示す模式図である。
【図２】図１Ｃにおける研磨後のウエハの端部の領域の断面を拡大して示す模式図である。
【図３】高密度光源により加熱処理したウエハに対するＸ線トポグラフによる観察結果を示す図である。
【図４】実施例１に係る半導体装置の製造方法のＦＬＡ工程におけるウエハ割れに対するプロセスマージンを示すグラフである。
【図５】従来の半導体装置の製造方法のＦＬＡ工程におけるウエハ割れに対するプロセスマージンを示すグラフである。
【図６Ａ】本発明の一態様である実施例２に係る半導体装置の製造方法の工程を示す模式図である。
【図６Ｂ】図６Ａに続く半導体装置の製造方法の工程を示す模式図である。
【図６Ｃ】図６Ｂに続く半導体装置の製造方法の工程を示す模式図である。
【図６Ｄ】図６Ｃに続く半導体装置の製造方法の工程を示す模式図である。
【図６Ｅ】図６Ｄに続く半導体装置の製造方法の工程を示す模式図である。
【図６Ｆ】図６Ｅに続く半導体装置の製造方法の工程を示す模式図である。
【図６Ｇ】図６Ｆに続く半導体装置の製造方法の工程を示す模式図である。
【図６Ｈ】図６Ｇに続く半導体装置の製造方法の工程を示す模式図である。
【図６Ｉ】図６Ｈに続く半導体装置の製造方法の工程を示す模式図である。
【図６Ｊ】図６Ｉに続く半導体装置の製造方法の工程を示す模式図である。
【図７】本実施例および従来の半導体装置の製造方法により処理したウエハに対する、  シリサイデーションアニール工程における割れの頻度を表すグラフである。
【図８Ａ】本発明の一態様である実施例３に係る半導体装置の製造方法の工程を示す模式図である。
【図８Ｂ】図８Ａに続く半導体装置の製造方法の工程を示す模式図である。
【図８Ｃ】図８Ｂに続く半導体装置の製造方法の工程を示す模式図である。
【図８Ｄ】図８Ｃに続く半導体装置の製造方法の工程を示す模式図である。
【図９】図８Ｃにおける研磨後のウエハの端部の領域の断面を拡大して示す模式図である。
【符号の説明】
【０１１８】
１０  ウエハ
１１  素子分離領域  
１２ａ  ゲート絶縁膜
１２ｂ  ゲート電極
１３ｂ  レジスト
１３ｅ  レジスト
１４ａ、１４ｃ  不純物イオン
１４ｂ  不純物注入層
１４ｄ  不純物注入層
１５、１５ａ、１５ｂ  表層部分除去前のウエハ端部の表面位置（点線）
１６  ホットプレート
１７  フラッシュランプ光源
１８  光
１９  不純物拡散層（ソースドレインエクステンション領域）
２０  ゲート側壁絶縁膜（スペーサ）
２１、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ  表層部分除去後のウエハ端部の表面位置（実線）
２２  不純物拡散層（ソースドレイン領域）
２３  層間絶縁膜
２４  コンタクトホール
２５  金属膜
２６  金属シリサイド層
２７  プラグ
３１  側面
３２、３３  ベベル面
３４  ウエハ端部の上面
３５  ウエハ端部の上面とベベル面との境界
３６  ウエハ端部の下面とベベル面との境界
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図６Ｆ】
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【図６Ｇ】
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【図６Ｈ】
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【図６Ｉ】
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【図６Ｊ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図９】
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