(57)【要約】【課題】  工程数の増大を抑制しつつ、熱処理温度のモニタ精度を向上させる。【解決手段】  半導体ウェハＷの裏面に形成されたシリコン酸化膜を除去してから、半導体ウェハＷを石英管１内に搬入し、パイロメータ７にて半導体ウェハＷの裏面からの輻射光強度を計測することにより、半導体ウェハＷの温度をモニタしながら、半導体ウェハＷの熱処理を行う。【選択図】      図１
2005167162.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウェハの成膜処理を行う工程と、
前記半導体ウェハの裏面を露出させる工程と、
前記露出されたウェハ裏面からの輻射光強度をモニタしながら、前記半導体ウェハの熱処理を行う工程とを備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記半導体ウェハの裏面に形成されたシリコン酸化膜を除去する工程と、
前記シリコン酸化膜が除去されたウェハ裏面からの輻射光強度をモニタしながら、前記半導体ウェハの熱処理を行う工程とを備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
半導体ウェハ上に多結晶シリコン膜を形成する工程と、
前記多結晶シリコン膜に不純物を拡散する工程と、
前記多結晶シリコン膜をエッチング加工することにより、前記半導体ウェハ上にゲート電極を形成する工程と、
前記ゲート電極をマスクとして前記半導体ウェハにイオン注入することにより、前記ゲート電極の両側にそれぞれ配置されたソース／ドレイン層を形成する工程と、
前記半導体ウェハの裏面に形成されたシリコン酸化膜を除去する工程と、
前記シリコン酸化膜が除去されたウェハ裏面からの輻射光強度をモニタしながら、前記半導体ウェハの熱処理を行う工程とを備え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方法に関し、特に、ランプアニール時のウェハ温度のモニタ方法に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造プロセスに用いられるランプアニール処理では、温度管理を精度よく行うため、ウェハ温度をモニタすることが行われている。ここで、ウェハ温度をモニタする場合、熱電対をウェハ裏面に接触させる方法と、パイロメータにてウェハ裏面の輻射光強度を非接触にて計測する方法とがある。
また、例えば、特許文献１には、ウェハ裏面構造のばらつきなどでウェハの実温と測定温度とが異なることを防止するため、放射光を吸収するカーボン膜をウェハ裏面に形成する方法が開示されている。
【特許文献１】特開平５−３２６４３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、熱電対をウェハ裏面に接触させる方法では、ウェハを回転させながら、ランプアニール処理を行う方法には対応できないため、温度均一性の向上に支障をきたすという問題があった。
また、パイロメータにてウェハ裏面の輻射光強度を計測する方法では、ウェハ裏面に酸化膜が生成されると、その酸化膜の膜厚、膜質および表面状態などによってウェハ裏面からの輻射光強度が変動する。このため、ウェハのランプアニール時の処理温度が変動し、ウェハに形成されるデバイス特性に悪影響を与えるという問題があった。
【０００４】
一方、特許文献１に開示された方法では、ウェハ裏面にカーボン膜を形成する必要があるため、工程数が増大するという問題があった。
そこで、本発明の目的は、工程数の増大を抑制しつつ、熱処理温度のモニタ精度を向上させることが可能な半導体装置の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した課題を解決するために、本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法によれば、半導体ウェハの成膜処理を行う工程と、前記半導体ウェハの裏面を露出させる工程と、前記露出されたウェハ裏面からの輻射光強度をモニタしながら、前記半導体ウェハの熱処理を行う工程とを備えることを特徴とする。
これにより、半導体ウェハの裏面に異物が付着した場合においても、その異物による輻射光強度の変動を排除しつつ、ウェハ裏面からの輻射光強度をモニタすることができる。このため、モニタ温度の変動を抑制しつつ、非接触にてウェハ温度をモニタすることができ、熱処理時の温度均一性を容易に向上させることが可能となるとともに、熱処理時時の温度管理を精度よく行うことを可能として、ウェハに形成されるデバイス特性を向上させることができる。
【０００６】
また、本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法によれば、前記半導体ウェハの裏面に形成されたシリコン酸化膜を除去する工程と、前記シリコン酸化膜が除去されたウェハ裏面からの輻射光強度をモニタしながら、前記半導体ウェハの熱処理を行う工程とを備えることを特徴とする。
これにより、半導体ウェハの裏面にシリコン酸化膜が形成された場合においても、そのシリコン酸化膜による輻射光強度の変動を排除しつつ、ウェハ裏面からの輻射光強度をモニタすることができる。このため、モニタ温度の変動を抑制しつつ、非接触にてウェハ温度をモニタすることができ、熱処理時の温度均一性を容易に向上させることが可能となるとともに、熱処理時時の温度管理を精度よく行うことを可能として、ウェハに形成されるデバイス特性を向上させることができる。
【０００７】
また、本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法によれば、半導体ウェハ上に多結晶シリコン膜を形成する工程と、前記多結晶シリコン膜に不純物を拡散する工程と、前記多結晶シリコン膜をエッチング加工することにより、前記半導体ウェハ上にゲート電極を形成する工程と、前記ゲート電極をマスクとして前記半導体ウェハにイオン注入することにより、前記ゲート電極の両側にそれぞれ配置されたソース／ドレイン層を形成する工程と、前記半導体ウェハの裏面に形成されたシリコン酸化膜を除去する工程と、前記シリコン酸化膜が除去されたウェハ裏面からの輻射光強度をモニタしながら、前記半導体ウェハの熱処理を行う工程とを備えることを特徴とする。
【０００８】
これにより、半導体ウェハの裏面にシリコン酸化膜が形成された場合においても、そのシリコン酸化膜による輻射光強度の変動を排除しつつ、ウェハ裏面からの輻射光強度をモニタすることができる。このため、モニタ温度の変動を抑制しつつ、非接触にてウェハ温度をモニタすることができ、熱処理時の温度均一性を容易に向上させることが可能となるとともに、熱処理時時の温度管理を精度よく行うことが可能となる。この結果、トランジスタのしきい値電圧のバラツキを低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る熱処理装置の概略構成を示す断面図である。
図１において、石英管１の一端には、石英管１内にプロセスガスＧを導入するガス導入管１ａが設けられるとともに、石英管１の他端には、石英管１を塞ぐ蓋２が設けられている。また、石英管１内には、半導体ウェハＷを配置する石英トレー３が設けられている。また、石英管１の周囲には、石英管１内を加熱するハロゲンランプ４が配置されるとともに、ハロゲンランプ４の外側には、ハロゲンランプ４から出射された光を石英管１の方向に反射するリフレクタ５が配置されている。
【００１０】
また、リフレクタ５には、半導体ウェハＷの裏面から放射された放射光を外部に出射させる開口部６が形成されるとともに、リフレクタ５の外側には、半導体ウェハＷの裏面から放射された放射光を検出するパイロメータ７が、開口部６の位置に対応して配置されている。
そして、半導体ウェハＷの熱処理を行う場合、半導体ウェハＷの裏面に形成されたシリコン酸化膜を除去する。なお、半導体ウェハＷの裏面のシリコン酸化膜を除去する場合、例えば、ＣＭＰ（化学的機械的研磨）またはエッチングなどを用いることができる。そして、半導体ウェハＷの裏面のシリコン酸化膜が除去されると、半導体ウェハＷを石英管１内に搬入し、半導体ウェハＷを石英トレー３上に載置する。そして、ハロゲンランプ４にて石英管１内を加熱しながら、プロセスガスＧを石英管１内に導入する。そして、パイロメータ７にて半導体ウェハＷの裏面からの輻射光強度を計測することにより、半導体ウェハＷの温度をモニタしながら、半導体ウェハＷの熱処理を行うことができる。
【００１１】
これにより、半導体ウェハＷの裏面にシリコン酸化膜が形成された場合においても、そのシリコン酸化膜による輻射光強度の変動を排除しつつ、半導体ウェハＷの裏面からの輻射光強度をモニタすることができる。このため、半導体ウェハＷのモニタ温度の変動を抑制しつつ、非接触にて半導体ウェハＷの温度をモニタすることができ、熱処理時の温度均一性を容易に向上させることが可能となるとともに、熱処理時時の温度管理を精度よく行うことを可能として、半導体ウェハＷに形成されるデバイス特性を向上させることができる。
【００１２】
なお、上述した実施形態では、半導体ウェハＷの裏面に形成されたシリコン酸化膜を除去してから、半導体ウェハＷのランプアニール処理を行う方法について説明したが、例えば、半導体ウェハＷの裏面にＡｌ、Ｗ、Ｃｕなどの金属が付着した場合についても同様に、これらの金属を除去してから、半導体ウェハＷのランプアニール処理を行うようにしてもよい。
【００１３】
図２は、本発明の第２実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
図２（ａ）において、半導体基板１１の熱酸化を行うことにより、半導体基板１１上にゲート絶縁膜１２を形成する。なお、半導体基板１１の材質としては、例えば、Ｓｉなどを用いることができる。ここで、半導体基板１１上にゲート絶縁膜１２を形成する場合、半導体基板１１の裏面に裏面酸化膜１２´が形成されるものとする。
【００１４】
次に、図２（ｂ）に示すように、ＣＶＤなどの方法により、ゲート絶縁膜１２が形成された半導体基板１１上に多結晶シリコン層１３´を形成する。そして、リンなどの不純物を多結晶シリコン層１３´に拡散させることにより、多結晶シリコン層１３´を低抵抗化する。
次に、図２（ｃ）に示すように、フォトリソグラフィー技術およびドライエッチング技術を用いて、多結晶シリコン層１３´のパターニングを行うことにより、ゲート絶縁膜１２上にゲート電極１３を形成する。そして、ゲート電極１３をマスクとして、Ａｓ、Ｐ、Ｂなどの不純物を半導体基板１１内にイオン注入することにより、ゲート電極１３の両側にそれぞれ配置された低濃度不純物導入層からなるＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ  Ｄｏｐｅｄ  Ｄｒａｉｎ）層１４ａ、１４ｂを半導体基板１１に形成する。
【００１５】
そして、ＣＶＤなどの方法により、ＬＤＤ層１４ａ、１４ｂが形成された半導体基板１１上に絶縁層を形成し、ＲＩＥなどの異方性エッチングを行うことにより、ゲート電極１３の側壁に配置されたサイドウォール１５ａ、１５ｂを形成する。そして、ゲート電極１３およびサイドウォール１５ａ、１５ｂをマスクとして、Ａｓ、Ｐ、Ｂなどの不純物を半導体基板１１内にイオン注入することにより、サイドウォール１５ａ、１５ｂの側方にそれぞれ配置された高濃度不純物導入層からなるソース層１６ａおよびドレイン層１６ｂを半導体基板１１に形成する。
【００１６】
次に、図２（ｄ）に示すように、半導体基板１１の裏面に形成された裏面酸化膜１２´を除去する。なお、半導体基板１１の裏面の裏面酸化膜１２´を除去する場合、例えば、ＣＭＰ（化学的機械的研磨）またはエッチングなどを用いることができる。そして、半導体基板１１の裏面からの輻射光強度をモニタしながら、半導体基板１１のランプアニールを行うことにより、ソース層１６ａおよびドレイン層１６ｂを活性化させることができる。
【００１７】
これにより、裏面酸化膜１２´による輻射光強度の変動を排除しつつ、半導体基板１１の裏面からの輻射光強度をモニタすることができる。このため、モニタ温度の変動を抑制しつつ、非接触にて半導体基板１１の温度をモニタすることができ、熱処理時の温度均一性を容易に向上させることが可能となるとともに、熱処理時時の温度管理を精度よく行うことが可能となる。この結果、トランジスタのしきい値電圧のバラツキを低減させることができる。
【００１８】
なお、上述した実施形態では、ゲート絶縁膜１２を形成時に半導体基板１１の裏面に形成された裏面酸化膜１２´を除去する方法を例とって説明したが、本発明は、ゲート絶縁膜１２を形成時に半導体基板１１の裏面に形成された裏面酸化膜１２´を除去する方法に限られることなく、例えば、ＬＯＣＯＳ（Ｌｏｃａｌ  Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｓｉｌｉｃｏｎ）形成時に半導体基板１１の裏面に形成された裏面酸化膜を除去するようにしてもよいし、それ以外の工程で半導体基板１１の裏面に形成された裏面酸化膜を除去するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る熱処理装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２０】
１  石英管、２  蓋、３  石英トレー、４  ハロゲンランプ、５  リフレクタ、６  開口部、７  パイロメータ、Ｗ  半導体ウェハ、１１  半導体基板、１２  ゲート酸化膜、１２´  裏面酸化膜、１３  ゲート電極、１３´  多結晶シリコン層、１４ａ、１４ｂ  ＬＤＤ層、１５ａ、１５ｂ  サイドウォール、１６ａ  ソース層、１６ｂ  ドレイン層
【図１】
2005167162.tif 000003
【図２】
2005167162.tif 000004