(57)【要約】【課題】  熱処理後の半導体素子の電気特性が所望の性能に達するような熱処理条件を決定するまでの時間を短縮する。【解決手段】  測定器内において、局所加熱機を用いて、ウェハ上に形成された複数の半導体素子の１つを局所的に熱処理する熱処理ステップと、測定器内において、局所的に熱処理した半導体素子の電気特性を測定する測定ステップと、測定した半導体素子の電気特性が所望の性能に達していない場合は、複数の半導体素子の他の半導体素子について熱処理の条件を変えて熱処理ステップ及び測定ステップを行うステップと、測定した半導体素子の電気特性が所望の性能に達している場合は、その半導体素子に対して行った熱処理の条件を目的の熱処理条件として決定するステップとを有する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定器内において、局所加熱機を用いて、ウェハ上に形成された複数の半導体素子の１つを局所的に熱処理する熱処理ステップと、
前記測定器内において、前記局所的に熱処理した半導体素子の電気特性を測定する測定ステップと、
測定した半導体素子の電気特性が所望の性能に達していない場合は、前記複数の半導体素子の他の半導体素子について熱処理の条件を変えて前記熱処理ステップ及び前記測定ステップを行うステップと、
測定した半導体素子の電気特性が所望の性能に達している場合は、その半導体素子に対して行った熱処理の条件を目的の熱処理条件として決定するステップとを有することを特徴とする熱処理条件決定方法。
【請求項２】
前記局所加熱機としてランプアニール装置を用いることを特徴とする請求項１に記載の熱処理条件決定方法。
【請求項３】
前記局所加熱機を用いて熱処理する範囲が直径１００μｍ程度のスポットであることを特徴とする請求項１又は２に記載の熱処理条件決定方法。
【請求項４】
前記熱処理ステップにおいて、前記熱処理する半導体素子の周囲の雰囲気を不活性ガス、窒素ガス、又は、微量の酸素ガスを混入した窒素ガスとすることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の熱処理条件決定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱処理後の半導体素子の電気特性が所望の性能に達するような熱処理条件を決定する熱処理条件決定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電界効果トランジスタの製造では、半導体基板上にゲート絶縁膜及びゲート電極を形成し、半導体基板にイオン注入してソース・ドレイン領域を形成した後、ソース・ドレイン領域を活性化するために約１０００℃の熱処理が実施される。
【０００３】
この熱処理において、電界効果トランジスタの積層構造、各膜の膜厚又は組成に応じて熱処理条件を設定する必要がある。これは、ゲート絶縁膜として、シリコン酸化膜よりも高い誘電率を有する絶縁膜（Ｈｉｇｈ−Ｋ膜）を用いた場合に特に重要である。
【０００４】
半導体素子の熱処理条件を決定する従来の方法について図５を用いて説明する（例えば、特許文献１参照）。まず、評価用の半導体素子をウェハ上に形成する（ステップＳ１１）。次に、ウェハを測定器にセットする（ステップＳ１２）。そして、ウェハ全体を熱処理する（ステップＳ１３）。
【０００５】
次に、ウェハ上に形成された半導体素子の電気特性を測定する（ステップＳ１４）。測定した半導体素子の電気特性が所望の性能に達しているかどうかを判定する（ステップＳ１５）。そして、半導体素子の電気特性が所望の性能に達していない場合は、熱処理条件を変えて別のウェハについてステップＳ１２〜Ｓ１５を行う。一方、半導体素子の電気特性が所望の性能に達している場合は、その半導体素子に対して行った熱処理の条件を目的の熱処理条件として決定する（ステップＳ１６）。
【０００６】
以上の方法により求めた熱処理条件で半導体素子の熱処理を行えば、半導体素子の電気特性を所望の性能にすることができる。
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−２５２３３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
熱処理条件を決定するための従来の方法では、ウェハ全体を熱処理していたため、１つの熱処理条件に対して１枚のウェハが使用されていた。従って、半導体素子の電気特性が所望の性能に達するまでの測定回数分のウェハを用意する必要があった。また、１回の測定ごとにウェハを交換する時間が必要であり、熱処理条件の決定に要する時間が長くなるという問題があった。
【０００９】
一方、ウェハを評価する半導体素子ごとに分割してウェハ片とすれば、ウェハ枚数を抑えることができる。しかし、ウェハ片を処理するための装置が必要となる。また、１回の測定ごとにウェハ片を交換する時間が必要であり、熱処理条件の決定に要する時間を短縮することもできない。  
【００１０】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、熱処理後の半導体素子の電気特性が所望の性能に達するような熱処理条件を決定する際に、決定するまでの時間を短縮することができる熱処理条件決定方法を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る熱処理条件決定方法は、測定器内において、局所加熱機を用いて、ウェハ上に形成された複数の半導体素子の１つを局所的に熱処理する熱処理ステップと、測定器内において、局所的に熱処理した半導体素子の電気特性を測定する測定ステップと、測定した半導体素子の電気特性が所望の性能に達していない場合は、複数の半導体素子の他の半導体素子について熱処理の条件を変えて熱処理ステップ及び測定ステップを行うステップと、測定した半導体素子の電気特性が所望の性能に達している場合は、その半導体素子に対して行った熱処理の条件を目的の熱処理条件として決定するステップとを有する。本発明のその他の特徴は以下に明らかにする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明により、熱処理後の半導体素子の電気特性が所望の性能に達するような熱処理条件を決定する際に、決定までの時間を短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
熱処理後の半導体素子の電気特性が所望の性能に達するような熱処理条件を決定するための本発明の実施の形態に係る熱処理条件決定方法について図１を用いて説明する。
【００１４】
まず、評価用の複数の半導体素子をウェハ上に形成する（ステップＳ１）。次に、ウェハを測定器内にセットする（ステップＳ２）。そして、測定器内において、局所加熱機を用いて、ウェハ上に形成された複数の半導体素子の１つ又は２つ程度を局所的に熱処理する（ステップＳ３）。
【００１５】
ここで、局所加熱機としてランプアニール装置を用いた場合について説明する。図２は熱処理に用いる局所加熱機の斜面図である。
【００１６】
複数の半導体素子が形成されたウェハ１１上に局所加熱機１２が配置される。そして、局所加熱機１２の筐体１３には、半導体素子を熱処理するための熱源１４が設けられている。この熱源１４は、制御信号線１５から供給される信号により制御される。
【００１７】
また、熱源１４の周囲に、熱処理の際に半導体素子の周囲の雰囲気を制御するためのガス供給部１６が設けられている。そして、この雰囲気制御用のガス供給部１６にガスを供給するための配管１７が設けられている。さらに、筐体１３の下部の側面にガス排出口２０が設けられている。
【００１８】
また、筐体１３には、局所加熱機１２をウェハ１１に対して上下させるための上下移動部１８が設けられている。この上下移動部１８は、制御信号線１９から供給される信号により制御される。
【００１９】
図３は局所加熱機の下面図である。筐体１３の底面の四隅には、ウェハ１１と接触する脚部２１が設けられている。また、筐体１３の底面の中央部には、熱源１４の先端部が露出している。そして、その周囲には、ガス供給部１６のガス供給口２２が開口している。
【００２０】
図４は局所加熱機の熱源の先端部を示す図である。減圧不活性ガス雰囲気とした外部シールド２３中に、フィラメント２４が設置されている。そして、フィラメント２４の後方に、フィラメント２４で発生した光をウェハ１１上に集めるための集光板２５が設けられている。これにより、局所加熱機を用いて熱処理する範囲を直径１００μｍ程度のスポットとすることができ、ウェハ上に形成された１つ又は２つ程度の半導体素子を局所的に熱処理することができる。
【００２１】
また、フィラメント２４は、集光板２５との接触を防ぐフィラメント用絶縁体２６を介して後方へ引き出され、途中は省略するが制御信号線１５に接続されている。
【００２２】
次に、熱処理ステップにおける局所加熱機の動作について説明する。まず、局所加熱機１２は、ウェハ１１上に配置され、図示を省略した機構により水平方向に移動され、熱処理すべき半導体素子に位置合わせされる。
【００２３】
次に、局所加熱機１２は、上下移動部１８によりウェハ１１に接触するまで移動され、接触後も更に一定の力でウェハ１１に押し付けられる。その後、ガス供給部１６のガス供給口２２から、熱処理する半導体素子の周囲に、不活性ガス、窒素ガス、又は、微量の酸素ガスを混入した窒素ガスが供給される。この供給されたガスはガス排出口２０から排出される。
【００２４】
次に、熱源１４の先端に設けられたフィラメント２４に電気が供給され、光が発生し、この光が集光板２５で集光され、ウェハ１１上の熱処理を行うべき半導体素子を含む領域のみに照射される。これにより、ウェハ１１上に形成された複数の半導体素子の１つ又は２つ程度が局所的に加熱される。
【００２５】
熱処理が終わった後、局所加熱機１２が、上下移動部１８により上方に移動され、水平方向に移動されて、ウェハ１１上から除去される。
【００２６】
次に、同一の測定器内において、局所的に熱処理した半導体素子の電気特性を測定する（ステップＳ４）。そして、測定した半導体素子の電気特性が所望の性能に達しているかどうかを判定する（ステップＳ５）。ここで、測定した半導体素子の電気特性が所望の性能に達していない場合は、熱処理条件を変えて、同一ウェハ上の複数の半導体素子の熱処理を行っていない他の半導体素子についてステップＳ３〜Ｓ５を行う。一方、測定した半導体素子の電気特性が所望の性能に達している場合は、その半導体素子に対して行った熱処理の条件を目的の熱処理条件として決定する（ステップＳ６）。
【００２７】
このように、ウェハ上に形成された複数の半導体素子の１つを局所的に熱処理し、その熱処理後の半導体素子の電気特性を評価することで、１つのウェハ上で半導体素子の電気特性の評価を熱処理条件を変えて繰り返し行うことができる。従って、１回の測定ごとにウェハを交換する必要が無いため、ウェハ交換の時間を節約でき、熱処理後の半導体素子の電気特性が所望の性能に達するような熱処理条件を求めるまでの時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態に係る熱処理条件決定方法を示すフローチャートである。
【図２】局所加熱機を示す斜面図である。
【図３】局所加熱機を示す下面図である。
【図４】局所加熱機の熱源の先端部を示す図である。
【図５】従来の熱処理条件決定方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００２９】
１１  ウェハ
１２  局所加熱機
１３  筐体
１４  熱源
１５  制御信号線
１６  ガス供給部
１７  配管
１８  上下移動部
１９  制御信号線
２０  ガス排出口
２１  脚部
２２  ガス供給口
２３  外部シールド
２４  フィラメント
２５  集光板
２６  フィラメント用絶縁体
【図１】
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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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