(57)【要約】【課題】不純物がドープされたシリコンウェハをＲＴＡ法でスパイクアニールするとき、シリコンウェハのストレスを緩和しながら不純物の無用な拡散も防止する。【解決手段】アニール到達温度まで昇温したシリコンウェハを最初は高速で最後は低速となる速度で降温する。降温速度が途中から低速なのでストレスが緩和され、降温速度が途中まで高速なので固溶度が低下した不純物にシリコンウェハとの結合の切断に充分な熱エネルギが作用せず、不純物はシリコンウェハとの結合が切断されないので無用に拡散しない。【選択図】図１
2012004584.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン基板にドープされた不純物をアニール処理により活性化する回路製造方法であって、前記シリコン基板を所定のアニール到達温度まで昇温し、このアニール到達温度まで昇温されたシリコン基板を最初は高速で最後は低速となる可変の速度で降温する回路製造方法。
【請求項２】
シリコン基板にドープされた不純物をアニール処理により活性化し、ＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）トランジスタのディープドープのソース／ドレイン領域の内側のライトドープの浅い一対の領域を形成する回路製造方法であって、前記シリコン基板を所定のアニール到達温度まで昇温し、このアニール到達温度まで昇温されたシリコン基板を最初は高速で最後は低速となる可変の速度で降温して前記ライトドープの浅い一対の領域を形成する回路製造方法。
【請求項３】
前記シリコン基板をアニール到達温度から降温する速度を、温度低下により固溶度の低下した前記不純物に前記シリコン基板との結合を切断する熱エネルギが作用しない速度とする請求項１または２に記載の回路製造方法。
【請求項４】
前記シリコン基板にドープされた前記不純物がボロンの場合、前記シリコン基板を約１０００（℃）のアニール到達温度まで昇温してから降温速度を約９００（℃）で高速から低速に切り換える請求項１ないし３の何れか一項に記載の回路製造方法。
【請求項５】
前記シリコン基板を最初は５０（℃／ｓｅｃ）以上の高速で降温して途中から２５（℃／ｓｅｃ）以下の低速で降温する請求項４に記載の回路製造方法。
【請求項６】
シリコン基板にドープされた不純物をアニール処理により活性化する回路製造装置であって、前記シリコン基板を交換自在に保持するウェハ保持手段と、このウェハ保持手段により保持された前記シリコン基板を昇温するウェハ昇温手段と、前記ウェハ保持手段により保持された前記シリコン基板を降温するウェハ降温手段と、前記シリコン基板を前記ウェハ昇温手段に所定のアニール到達温度まで昇温させてから前記ウェハ降温手段に最初は高速で最後は低速となる可変の速度で降温させるアニール制御手段と、を具備している回路製造装置。
【請求項７】
シリコン基板にドープされた不純物をアニール処理により活性化し、ＭＯＳトランジスタのディープドープのソース／ドレイン領域の内側のライトドープの浅い一対の領域を形成する回路製造装置であって、前記シリコン基板を交換自在に保持するウェハ保持手段と、このウェハ保持手段により保持された前記シリコン基板を昇温するウェハ昇温手段と、前記ウェハ保持手段により保持された前記シリコン基板を降温するウェハ降温手段と、前記シリコン基板を前記ウェハ昇温手段に所定のアニール到達温度まで昇温させてから前記ウェハ降温手段に最初は高速で最後は低速となる可変の速度で降温させるアニール制御手段と、を具備している回路製造装置。
【請求項８】
前記アニール制御手段は、前記シリコン基板をアニール到達温度から前記ウェハ降温手段に降温させる速度を、温度低下により固溶度の低下した前記不純物に前記シリコン基板との結合を切断する熱エネルギが作用しない速度とする請求項６または７に記載の回路製造装置。
【請求項９】
前記アニール制御手段は、前記シリコン基板にドープされた前記不純物がボロンの場合、前記シリコン基板を前記ウェハ昇温手段に約１０００（℃）のアニール到達温度まで昇温させてから前記ウェハ降温手段の降温速度を約９００（℃）で高速から低速に切り換えさせる請求項６ないし８の何れか一項に記載の回路製造装置。
【請求項１０】
前記アニール制御手段は、前記シリコン基板を前記ウェハ降温手段に最初は５０（℃／ｓｅｃ）以上の高速で降温させて途中から２５（℃／ｓｅｃ）以下の低速で降温させる請求項９に記載の回路製造装置。
【請求項１１】
前記アニール制御手段は、前記シリコン基板を前記ウェハ降温手段に最初は最高速度で降温させる請求項６ないし１０の何れか一項に記載の回路製造装置。
【請求項１２】
不純物がドープされたシリコン基板をウェハ昇温手段により昇温してからウェハ降温手段により降温するアニール処理により前記不純物を活性化する回路製造装置の動作を制御するアニール制御方法であって、前記シリコン基板を前記ウェハ昇温手段に所定のアニール到達温度まで昇温させてから前記ウェハ降温手段に最初は高速で最後は低速となる可変の速度で降温させるアニール制御方法。
【請求項１３】
不純物がドープされたシリコン基板をウェハ昇温手段により昇温してからウェハ降温手段により降温するアニール処理により前記不純物を活性化する回路製造装置の動作を制御するアニール制御装置であって、前記シリコン基板を前記ウェハ昇温手段に所定のアニール到達温度まで昇温させてから前記ウェハ降温手段に最初は高速で最後は低速となる可変の速度で降温させるアニール制御装置。
【請求項１４】
不純物がドープされたシリコン基板をウェハ昇温手段により昇温してからウェハ降温手段により降温するアニール処理により前記不純物を活性化する回路製造装置の動作を制御するコンピュータが読取自在なソフトウェアが格納されている情報記憶媒体であって、前記シリコン基板を前記ウェハ昇温手段に所定のアニール到達温度まで昇温させてから前記ウェハ降温手段に最初は高速で最後は低速となる可変の速度で降温させることを前記コンピュータに実行させるためのプログラムが格納されている情報記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコン基板にイオン注入された不純物をアニール処理により活性化する回路製造方法および装置、回路製造装置の動作を制御するアニール制御方法および装置、回路製造装置の動作を制御するコンピュータに各種の処理動作を実行させるためのプログラムがソフトウェアとして格納されている情報記憶媒体、に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ロジック回路などに利用されているＭＯＳトランジスタでは、通常のソース／ドレイン領域の内側にライトドープのＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ  Ｄｏｐｅｄ  Ｄｒａｉｎ−Ｓｏｕｒｃｅ）領域を追加することにより、ホットキャリアの発生を抑制するとともにブレークダウン電圧の低下も防止していた。
【０００３】
しかし、現在のＭＯＳトランジスタでは電源電圧も低下しているので上述のような目的の重要性は低下しており、ＬＤＤ領域の不純物の濃度を上昇させて低抵抗化することが実施されている。これはエクステンション領域と呼称されており、通常のソース／ドレイン領域よりは低濃度であるが従来のＬＤＤ領域よりは高濃度に形成される。
【０００４】
このような構造のＭＯＳトランジスタ１０の一従来例を図６を参照して以下に説明する。まず、ここで一従来例として例示するｐチャネルのＭＯＳトランジスタ１０では、シリコン基板１１のｎ型領域の表面に所定パターンのゲート絶縁膜１２とｐ型のゲート電極１３とが順番に積層されており、これらゲート絶縁膜１２とゲート電極１３との両側にサイドウォール１４が形成されている。
【０００５】
これらのサイドウォール１４より外側のシリコン基板１１の表層には、ｐ型の一対のソース／ドレイン領域１５が形成されており、これらソース／ドレイン領域１５より内側のシリコン基板１１の表層には、ｐ型の一対のエクステンション領域１６が一つのチャネル領域１７を介して形成されている。
【０００６】
上述のような構造のＭＯＳトランジスタ１０は、ソース／ドレイン領域１５より内側にエクステンション領域１６が位置するので、従来のＬＤＤ構造と同様に、ホットキャリアの発生を抑制するとともにブレークダウン電圧の低下も防止することができ、それでいて従来のＬＤＤ構造より低抵抗である。
【０００７】
なお、上述したＭＯＳトランジスタ１０では、例えば、ゲート絶縁膜１２はシリコン基板１１の熱酸化膜で形成されており、ｐチャネルとして機能するためにソース／ドレイン領域１５やエクステンション領域１６やゲート電極１３にはボロンなどのｐ型の不純物が注入されている。
【０００８】
ここで、このようなＭＯＳトランジスタ１０を製造するトランジスタ製造方法を以下に簡単に説明する。まず、シリコン基板１１の表面を熱処理して全域に熱酸化膜を形成し、この熱酸化膜の表面にゲート電極１３を所定パターンで形成する。
【０００９】
このゲート電極１３をマスクとした熱酸化膜のドライエッチングにより、ゲート電極１３でマスクされていないシリコン基板１１の表面から熱酸化膜を除去し、図７（ａ）に示すように、ゲート電極１３の下方に残存する熱酸化膜によりゲート絶縁膜１２を形成する。
【００１０】
つぎに、同図（ｂ）に示すように、ゲート電極１３をマスクとしてシリコン基板１１の表層のエクステンション領域１６の位置にｐ型の不純物をライトドープし、同図（ｃ）に示すように、この不純物がイオン注入されたシリコン基板１１の表面でゲート絶縁膜１２とゲート電極１３との両側にサイドウォール１４を形成する。
【００１１】
つぎに、同図（ｄ）に示すように、これらのサイドウォール１４をマスクとしてシリコン基板１１の表層のソース／ドレイン領域１５の位置にｐ型の不純物をディープドープし、このようにシリコン基板１１にイオン注入された不純物をアニール処理で活性化することでソース／ドレイン領域１５やエクステンション領域１６が形成され、図６に示すように、ｐチャネルのＭＯＳトランジスタ１０が完成される。
【００１２】
上述のようにソース／ドレイン領域１５やエクステンション領域１６を形成するためのシリコン基板１１のアニール処理としては、現在ではＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌ）法が一般に採用されている。図８に示すように、このＲＴＡ法では、窒素やアルゴンの雰囲気中に配置したシリコン基板１１を、約１０００（℃）のアニール到達温度まで装置の最高速度で昇温してから常温まで最高速度で降温する。
【００１３】
このようにＲＴＡ法では昇温と降温とを最高速度で実行し、スパイクアニールとして昇温から降温に直接に移行するので、不純物の無用な拡散を防止することができ、シリコン基板１１との接合の深度が浅く濃度が適正なエクステンション領域１６を形成することができる。
【００１４】
なお、前述のような構造のＭＯＳトランジスタ１０の製造方法としては、図９に示すように、最初にサイドウォール１４をマスクとしてシリコン基板１１のソース／ドレイン領域１５の位置にｐ型の不純物をディープドープしてアニール処理し、サイドウォール１４を除去してからゲート電極１３をマスクとしてシリコン基板１１のエクステンション領域１６の位置にｐ型の不純物をライトドープし、サイドウォール１４を再度形成してからアニール処理を再度実行する手法もある。
【００１５】
この場合、ソース／ドレイン領域１５を活性化する第一回目のアニール処理はＲＴＡ法でなく通常の長時間のアニール処理とされるので、イオン注入による欠陥が良好に回復する。それでいて、エクステンション領域１６を活性化する第二回目のアニール処理はＲＴＡ法とされるので、やはりエクステンション領域１６の接合を浅く低抵抗とすることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
上述のようにシリコン基板１１にエクステンション領域１６の不純物を活性化する場合、そのシリコン基板１１をＲＴＡ法でアニール処理すればエクステンション領域１６の接合を浅く低抵抗とすることができる。しかし、前述のように昇温と降温とを最高速度で実行するアニール処理では、シリコン基板１１等の各部に作用するストレスが過大であり、各部に破損や剥離などの不良が発生することがある。
【００１７】
このような課題を解決するためには、図１０に示すように、降温を低速とすることが可能である。しかし、図５（ａ）に示すように、アニール到達温度まで昇温されたシリコン基板１１の温度が低下するとイオン注入されている不純物の固溶度も低下するが、同図（ｂ）に示すように、降温が低速であるとシリコン基板１１と不純物とに充分な熱エネルギが作用することになる。
【００１８】
このため、降温が低速であると固溶度が低下した不純物にシリコン基板１１との結合の切断に充分な熱エネルギが作用することになり、不純物とシリコン基板１１との結合が切断されることになる。この場合、エクステンション領域１６の不純物が無用に拡散するので、そのシリコン基板１１との接合の深度が深くなり抵抗も増加することになる。
【００１９】
例えば、前述のようにｐチャネルのＭＯＳトランジスタ１０のｐ型のエクステンション領域１６を形成する場合、現在ではイオン注入の加速電圧が"０．５（ｋＶ）"程度まで低減されており、エクステンション領域１６の深度も"４０（ｎｍ）"程度まで浅くなっている。このように接合の深度が極度に浅いエクステンション領域１６では、上述のように降温が低速であると接合の深度の変化が顕著に発生することになる。
【００２０】
なお、上述のような課題はエクステンション領域１６がｎ型となるｎチャネルのＭＯＳトランジスタ（図示せず）でも同様に発生し、アニール処理されるシリコン基板１１の表面にシリコン酸化膜などのカバー膜（図示せず）が存在する場合も存在しない場合も同様に発生する。
【００２１】
本発明は上述のような課題に鑑みてなされたものであり、シリコン基板等の降温によるストレスを緩和しながらも、ソース／ドレイン領域とシリコン基板との接合を浅く低抵抗にすることができる回路製造方法および装置、このように回路製造装置の動作を制御するアニール制御方法および装置、このように回路製造装置の動作を制御するコンピュータのためのプログラムがソフトウェアとして格納されている情報記憶媒体、の少なくとも一つ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】
【００２２】
請求項１、２、６、７、１２〜１４に記載の発明では、不純物がドープされたシリコン基板を所定のアニール到達温度まで昇温し、このアニール到達温度まで昇温されたシリコン基板を最初は高速で最後は低速となる可変の速度で降温する。従って、シリコン基板の降温の速度が途中から低速となるのでストレスが緩和され、シリコン基板の降温の速度が途中まで高速なので固溶度が低下した不純物にシリコン基板との結合の切断に充分な熱エネルギが作用しない。このため、不純物とシリコン基板との結合が切断されず、シリコン基板にドープされている不純物が無用に拡散しない。
【００２３】
請求項３、８に記載の発明では、温度低下により固溶度の低下した不純物にシリコン基板との結合を切断する熱エネルギが作用しない速度で、シリコン基板がアニール到達温度から降温される。従って、アニール到達温度まで昇温されたシリコン基板の温度が低下してドープされている不純物の固溶度が低下しても、不純物にシリコン基板との結合の切断に充分な熱エネルギが作用せず、不純物とシリコン基板との結合が切断されない。
【００２４】
請求項４、９に記載の発明では、ドープされた不純物がボロンのシリコン基板を約１０００（℃）のアニール到達温度まで昇温させてから、降温速度を約９００（℃）で高速から低速に切り換える。従って、約１０００（℃）のアニール到達温度まで昇温されたシリコン基板の温度が低下してドープされているボロンの固溶度が低下しても、ボロンにシリコン基板との結合の切断に充分な熱エネルギが作用せず、ボロンとシリコン基板との結合が切断されない。
【００２５】
請求項５、１０に記載の発明では、シリコン基板を最初は５０（℃／ｓｅｃ）以上の高速で降温させて途中から２５（℃／ｓｅｃ）以下の低速で降温させる。従って、シリコン基板の降温の速度が途中から充分に低速となるのでストレスが緩和され、シリコン基板の降温の速度が途中まで充分に高速となるので、シリコン基板にドープされているボロンが無用に拡散しない。
【００２６】
請求項１１に記載の発明では、ウェハ降温手段が最初は最高速度でシリコン基板を降温させる。従って、シリコン基板の降温の速度が途中まで充分に高速となるので、シリコン基板にドープされているボロンが確実に無用に拡散しない。
【００２７】
なお、本発明で云う各種手段は、その機能を実現するように形成されていれば良く、例えば、所定の機能を発生する専用のハードウェア、所定の機能がプログラムにより付与されたコンピュータ、プログラムによりコンピュータの内部に実現された所定の機能、これらの組み合わせ、等を許容する。
【００２８】
また、請求項１１に記載の発明で云う降温の最高速度とは、ウェハ降温手段に可能な降温の最高速度を意味しており、例えば、ウェハ降温手段がアニールガスを供給するガス供給装置の場合、そのアニールガスの供給速度を最高とすることを許容する。
【００２９】
また、本発明で云う情報記憶媒体とは、コンピュータに各種処理を実行させるためのプログラムがソフトウェアとして事前に格納されたハードウェアであれば良く、例えば、コンピュータを一部とする装置に固定されているＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）やＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｃ  Ｄｒｉｖｅ）、コンピュータを一部とする装置に着脱自在に装填されるＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ）−ＲＯＭやＦＤ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｄｉｓｃ）、等を許容する。
【００３０】
また、本発明で云うコンピュータとは、ソフトウェアからなるプログラムを読み取って対応する処理動作を実行できる装置であれば良く、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）を主体として、これにＲＯＭやＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）やＩ／Ｆ（Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）等の各種デバイスが必要により接続された装置などを許容する。なお、本発明でソフトウェアに対応した各種動作をコンピュータに実行させることは、各種デバイスをコンピュータに動作制御させることなども許容する。
【発明の効果】
【００３１】
請求項１、２、６、７、１２〜１４に記載の発明では、不純物がドープされたシリコン基板を所定のアニール到達温度まで昇温し、このアニール到達温度まで昇温されたシリコン基板を最初は高速で最後は低速となる可変の速度で降温することにより、シリコン基板の降温の速度が途中から低速となるので、シリコン基板や層膜などの各部のストレスを緩和して破損や剥離などを防止することができ、シリコン基板の降温の速度が途中まで高速なので、シリコン基板にドープされている不純物の無用な拡散を防止することができ、不純物のシリコン基板との接合を浅く維持して抵抗の増加も防止することができる。
【００３２】
請求項３、８に記載の発明では、温度低下により固溶度の低下した不純物にシリコン基板との結合を切断する熱エネルギが作用しない速度で、シリコン基板がアニール到達温度から降温されることにより、不純物とシリコン基板との結合が切断されないので、シリコン基板にドープされている不純物の無用な拡散を防止することができる。
【００３３】
請求項４、９に記載の発明では、ドープされた不純物がボロンのシリコン基板を約１０００（℃）のアニール到達温度まで昇温させてから、降温速度を約９００（℃）で高速から低速に切り換えることにより、簡単な操作でシリコン基板などのストレスを緩和しながらボロンの無用な拡散を防止することができる。
【００３４】
請求項５、１０に記載の発明では、シリコン基板を最初は５０（℃／ｓｅｃ）以上の高速で降温させて途中から２５（℃／ｓｅｃ）以下の低速で降温させることにより、シリコン基板の降温の速度が途中から充分に低速となるので、シリコン基板や層膜などの各部のストレスを良好に緩和することができ、シリコン基板の降温の速度が途中まで充分に高速なので、ボロンの無用な拡散も良好に防止することができる。
【００３５】
請求項１１に記載の発明では、ウェハ降温手段が最初は最高速度でシリコン基板を降温させることにより、シリコン基板の降温の速度が途中まで充分に高速となるので、シリコン基板にドープされているボロンの無用な拡散を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施の一形態の回路製造方法による温度変化を示す特性図である。
【図２】回路製造装置の全体構造を示す模式的な縦断正面図である。
【図３】アニール制御装置を示すブロック図である。
【図４】回路製造装置による回路製造方法を示すフローチャートである。
【図５】（ａ）は不純物の固溶度と温度との関係を示す特性図であり、（ｂ）はシリコン基板と不純物との結合を切断するエネルギと温度との関係を示す特性図である。
【図６】ＭＯＳトランジスタの内部構造を示す模式的な縦断正面図である。
【図７】ＭＯＳトランジスタを製造する方法の一例を示す工程図である。
【図８】従来の回路製造方法による温度変化の一例を示す特性図である。
【図９】ＭＯＳトランジスタを製造する方法の他例を示す工程図である。
【図１０】従来の回路製造方法による温度変化の他例を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００３８】
本発明の実施の一形態を図１ないし図５を参照して以下に説明する。ただし、本実施の形態に関して前述した一従来例と同一の部分は、同一の名称を使用して詳細な説明は省略する。本実施の形態の回路製造装置２０は、その主体であるアニール装置本体２１とアニール制御手段でもあるアニール制御装置２２とを具備しており、これらが接続コネクタ２３により相互に接続されている。
【００３９】
アニール装置本体２１は、ウェハ保持手段である保持テーブル２０１を具備しており、この保持テーブル２０１は、断熱気密手段である処理チャンバ２０２の内部に配置されている。保持テーブル２０１は、シリコン基板１１を交換自在に保持し、処理チャンバ２０２は、保持テーブル２０１により保持されたシリコン基板１１を外部から気密するとともに断熱する。
【００４０】
このシリコン基板１１も、ｐチャネルのＭＯＳトランジスタ１０のｐ型のエクステンション領域１６となる不純物としてボロンがイオン注入されており、このボロンは"０．５（ｋＶ）"の加速電圧で"４０（ｎｍ）"の深度までイオン注入されている。
【００４１】
処理チャンバ２０２は、上方および下方にウェハ昇温手段に相当する一対のランプユニット２０３が個々に配置されており、ウェハ降温手段に相当するガスユニット２０４が配管されている。ランプユニット２０３は、保持テーブル２０１により保持されたシリコン基板１１を照明により昇温し、ガスユニット２０４は、保持テーブル２０１により保持されたシリコン基板１１の位置に窒素やアルゴンからなるアニールガスを供給する。
【００４２】
アニール制御装置２２は、いわゆるコンピュータシステムからなり、図３に示すように、コンピュータの主体となるハードウェアとしてＣＰＵ１０１を具備している。このＣＰＵ１０１には、バスライン１０２により、ＲＯＭ１０３、ＲＡＭ１０４、ＨＤＤ１０５、ＦＤ１０６が交換自在に装填されるＦＤＤ（ＦＤ  Ｄｒｉｖｅ）１０７、ＣＤ−ＲＯＭ１０８が交換自在に装填されるＣＤドライブ１０９、キーボード１１０、マウス１１１、ディスプレイ１１２、通信Ｉ／Ｆ１１３、等のハードウェアが接続されており、この通信Ｉ／Ｆ１１３には、接続コネクタ２３が接続されており、この接続コネクタ２３にアニール装置本体２１のランプユニット２０３とガスユニット２０４とが接続されている。
【００４３】
本実施の形態の回路製造装置２０では、ＲＯＭ１０３、ＲＡＭ１０４、ＨＤＤ１０５、交換自在なＦＤ１０６、交換自在なＣＤ−ＲＯＭ１０８、等のハードウェアが情報記憶媒体に相当し、これらの少なくとも一個にアニール制御装置２２の各種動作に必要な制御プログラムや各種データがソフトウェアとしてデータ記憶されている。
【００４４】
例えば、ＣＰＵ１０１に各種の処理動作を実行させる制御プログラムは、ＦＤ１０６やＣＤ−ＲＯＭ１０８に事前に格納されている。このようなソフトウェアはＨＤＤ１０５に事前にインストールされており、アニール制御装置２２の起動時にＲＡＭ１０４に複写されてＣＰＵ１０１に読み取られる。
【００４５】
このようにＣＰＵ１０１が適正なプログラムを読み取って対応する各種の処理動作を実行することにより、本実施の形態のアニール制御装置２２は、アニール装置本体２１のランプユニット２０３とガスユニット２０４との動作を統合制御する。
【００４６】
つまり、本実施の形態のアニール制御装置２２は、シリコン基板１１を所定のアニール到達温度まで昇温させるときは、ガスユニット２０４にアニールガスを低速に供給させながらランプユニット２０３を点灯させ、シリコン基板１１をアニール到達温度から常温まで降温させるときは、ランプユニット２０３を消灯させてガスユニット２０４にアニールガスを高速に供給させる。
【００４７】
ただし、このようにガスユニット２０４のガス供給によりシリコン基板１１を降温させるとき、アニール制御装置２２は、温度低下により固溶度の低下した不純物にシリコン基板１１との結合を切断する熱エネルギが作用しないように降温の速度を可変する。
【００４８】
より具体的には、シリコン基板１１にイオン注入された不純物がボロンの場合、アニール制御装置２２は、昇温時にはガスユニット２０４にアニールガスを所定の低速で供給させながらランプユニット２０３を点灯させ、シリコン基板１１を１０００（℃）のアニール到達温度まで昇温させる。
【００４９】
このようにシリコン基板１１が１０００（℃）のアニール到達温度まで昇温されると、アニール制御装置２２は直後に降温動作に移行し、ランプユニット２０３を消灯させるとともにガスユニット２０４のガス供給を最高速度とし、これで降温を５０（℃／ｓｅｃ）以上の高速としてシリコン基板１１を９００（℃）まで降温させ、シリコン基板１１の温度が９００（℃）となるとガスユニット２０４によるガス供給を加減するなどして降温を２５（℃／ｓｅｃ）以下の低速とする。
【００５０】
上述のようなアニール制御装置２２の制御機能は、必要により各種のハードウェアを利用して実現されるが、その主体はＲＡＭ１０４等の情報記憶媒体に格納されたソフトウェアに対応して、コンピュータのハードウェアであるＣＰＵ１０１が機能することにより実現されている。
【００５１】
このようなソフトウェアは、例えば、シリコン基板１１をランプユニット２０３に所定のアニール到達温度まで最高速度で昇温させてから、ガスユニット２０４に最初は高速で最後は低速となる可変の速度で降温させること、等の処理動作をＣＰＵ１０１等に実行させるための制御プログラムとしてＲＡＭ１０４等の情報記憶媒体に格納されている。
【００５２】
上述のような構成において、本実施の形態の回路製造装置２０も、シリコン基板１１にイオン注入されている不純物を活性化するためにアニール処理を実行する。その場合、図２に示すように、不純物がイオン注入されたシリコン基板１１を処理チャンバ２０２の内部の保持テーブル２０１に保持させ、アニール制御装置２２によりアニール装置本体２１のランプユニット２０３とガスユニット２０４とを動作制御する。
【００５３】
すると、図１および図４に示すように、アニール制御装置２２はランプユニット２０３によりシリコン基板１１を所定のアニール到達温度まで最高速度で昇温させ（ステップＳ１）、シリコン基板１１がアニール到達温度となると即座に降温が開始される（ステップＳ２）。
【００５４】
このため、シリコン基板１１はＲＴＡ法でスパイクアニールとしてアニール処理されることになる。例えば、イオン注入された不純物がボロンの場合、シリコン基板１１はランプユニット２０３により１０００（℃）のアニール到達温度まで昇温され、その直後にガスユニット２０４により降温される。
【００５５】
ただし、本実施の形態の回路製造装置２０による回路製造方法では、最初はガスユニット２０４によるガス供給が全開とされて５０（℃／ｓｅｃ）以上の高速でシリコン基板１１が降温されるが（ステップＳ３）、このシリコン基板１１の温度が９００（℃）となると（ステップＳ４）、ガスユニット２０４によるガス供給が加減されて降温が２５（℃／ｓｅｃ）以下の低速とされる（ステップＳ５）。
【００５６】
本実施の形態の回路製造装置２０による回路製造方法では、上述のようにシリコン基板１１の降温の速度が途中から低速となるので、そのストレスが緩和されて各部の破損や剥離などを防止することができる。それでいて、シリコン基板１１の降温の速度が途中まで高速なので、固溶度が低下した不純物にシリコン基板１１との結合の切断に充分な熱エネルギが作用しない。
【００５７】
このため、不純物とシリコン基板１１との結合が切断されることはなく、シリコン基板１１にイオン注入されている不純物が無用に拡散しないので、不純物のシリコン基板１１との接合を浅く維持して抵抗の増加も防止することができる。
【００５８】
ここで、本実施の形態の回路製造装置２０による回路製造方法の降温のメカニズムを以下に簡単に説明する。図５（ａ）に示すように、アニール到達温度まで昇温されたシリコン基板１１の温度が低下するとイオン注入されている不純物の固溶度も低下するので、不純物とシリコン基板１１との結合が切断されやすくなる。
【００５９】
しかし、不純物とシリコン基板１１との結合を切断するためには充分な熱エネルギが必要であり、同図（ｂ）に示すように、この熱エネルギは必然的にシリコン基板１１が高温であるほど大きくなる。つまり、不純物とシリコン基板１１との結合は、固溶度の観点では低温ほど切断されやすく、熱エネルギの観点では高温ほど切断されやすい。
【００６０】
本発明者が実際に調査したところ、前述のようにシリコン基板１１に"０．５（ｋＶ）"の加速電圧で"４０（ｎｍ）"の深度までボロンをイオン注入した場合、そのシリコン基板１１とボロンとの結合を切断する所用時間は、９００（℃）では約０．５（ｍｉｎ）、８００（℃）では約５．０（ｍｉｎ）、７００（℃）では約６０（ｍｉｎ）、であった。
【００６１】
従って、シリコン基板１１の温度を１０００（℃）から９００（℃）まで降温する時間が０．５（ｍｉｎ）以上であると、シリコン基板１１とボロンとの結合は切断されることになり、同様に８００（℃）まで降温させる時間が５．０（ｍｉｎ）以上や、７００（℃）まで降温させる時間が６０（ｍｉｎ）以上でも、シリコン基板１１とボロンとの結合は切断されることになる。
【００６２】
換言すると、シリコン基板１１の温度を１０００（℃）から９００（℃）まで降温する時間が０．５（ｍｉｎ）より充分に短時間ならば、シリコン基板１１とボロンとの結合の切断を防止することができ、同様に８００／７００（℃）まで降温させる時間も５．０／６０（ｍｉｎ）より充分に短時間なら良いことになる。
【００６３】
そして、この温度と時間との関係に着目した場合、温度が低下するほど許容される時間は急激に増大しているので、アニール到達温度まで昇温したシリコン基板１１の降温は、高温では高速が必要とされるが低温では低速で良いことになる。
【００６４】
そこで、この降温速度の変化割合を、温度低下により固溶度の低下した不純物にシリコン基板１１との結合を切断する熱エネルギが作用しない範囲で可能な限り降温を低速とすれば、シリコン基板１１にイオン注入されている不純物が無用に拡散せず、シリコン基板１１等のストレスを最小限にできる。ただし、１０００（℃）もの高温から常温までシリコン基板１１を降温するとき、その速度を温度に対応して無段階に的確に変化させることは実際には困難である。
【００６５】
そこで、本実施の形態の回路製造装置２０による回路製造方法では、不純物がボロンの場合、最初はガスユニット２０４によるガス供給を全開として降温を５０（℃／ｓｅｃ）以上の最高速度とし、シリコン基板１１の温度が９００（℃）まで降温されると降温を２５（℃／ｓｅｃ）以下の低速とする。これで簡単な操作により降温速度の変化割合を疑似的に適正な状態とすることができるので、不純物のシリコン基板１１との接合を浅く低抵抗としながら、シリコン基板１１等のストレスを削減することができる。
【００６６】
なお、本発明は上記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各種の変形を許容する。例えば、上記形態ではシリコン基板１１の温度が１０００（℃）から９００（℃）まで低下したことを検知して降温速度を切り換えることを想定したが、この降温速度の切り換えを時間に基づいて制御することも可能である。また、降温速度を低速に変更するとき、ガスユニット２０４によるアニールガスの供給速度を加減することを例示したが、これをランプユニット２０３の微弱な点灯とすることも可能である。
【００６７】
さらに、上記形態ではシリコン基板１１を昇温するときも降温するときも同一のアニールガスを供給することを例示したが、昇温時と降温時でアニールガスを切り換えることも可能である。例えば、シリコン基板１１を昇温するときには、アルゴンなどのシリコン基板１１と反応しない第一のアニールガスを供給すれば、昇温されるシリコン基板１１に窒化などの無用な反応が発生することを防止できる。
【００６８】
一方、シリコン基板１１を降温するときには、窒素などの熱伝導率の高い第二のアニールガスを供給すれば、シリコン基板１１を迅速に降温することができるので、さらに良好にエクステンション領域１６の不純物の無用な拡散を防止することができる。
【００６９】
また、上記形態ではアニール処理によりｐチャネルのＭＯＳトランジスタ１０のｐ型の領域１５，１６を活性化することを例示したが、本発明のアニール処理は、ｎチャネルのＭＯＳトランジスタのｎ型領域を活性化することや、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  ＭＯＳ）トランジスタのｐ型領域とｎ型領域とを同時に活性化することも可能であり、不純物がイオン注入されたシリコン基板であれば各種の回路に利用可能である。
【００７０】
さらに、上記形態でもアニール処理するシリコン基板１１の表面にシリコン酸化膜などのカバー膜（図示せず）が存在しない場合を想定したが、これが存在しても良く、アニール処理の雰囲気中に酸素が存在しても良い。
【００７１】
また、上記形態ではＲＡＭ１０４等にソフトウェアとして格納されている制御プログラムに従ってＣＰＵ１０１が動作することにより、アニール制御装置２２の各種機能として各種手段が論理的に実現されることを例示した。しかし、このような各種手段の各々を固有のハードウェアとして形成することも可能であり、一部をソフトウェアとしてＲＡＭ１０４等に格納するとともに一部をハードウェアとして形成することも可能である。
【００７２】
また、上記形態ではＣＤ−ＲＯＭ１０８等からＨＤＤ１０５に事前にインストールされているソフトウェアがアニール制御装置２２の起動時にＲＡＭ１０４に複写され、このようにＲＡＭ１０４に格納されたソフトウェアをＣＰＵ１０１が読み取ることを想定したが、このようなソフトウェアをＨＤＤ１０５に格納したままＣＰＵ１０１に利用させることや、ＲＯＭ１０３に事前に固定的に格納しておくことも可能である。
【００７３】
さらに、単体で取り扱える情報記憶媒体であるＦＤ１０６やＣＤ−ＲＯＭ１０８にソフトウェアを格納しておき、このＦＤ１０６等からＨＤＤ１０５やＲＡＭ１０４にソフトウェアをインストールすることも可能であるが、このようなインストールを実行することなくＦＤ１０６等からＣＰＵ１０１がソフトウェアを直接に読み取って処理動作を実行することも可能である。
【００７４】
つまり、本発明のアニール制御装置２２の各種手段をソフトウェアにより実現する場合、そのソフトウェアはＣＰＵ１０１が読み取って対応する動作を実行できる状態に有れば良い。また、上述のような各種手段を実現する制御プログラムを、複数のソフトウェアの組み合わせで形成することも可能であり、その場合、単体の製品となる情報記憶媒体には、本発明のアニール制御装置２２を実現するための必要最小限のソフトウェアのみを格納しておけば良い。
【００７５】
例えば、既存のオペレーティングシステムが実装されているアニール制御装置２２に、ＣＤ−ＲＯＭ１０８等の情報記憶媒体によりアプリケーションソフトを提供するような場合、本発明のアニール制御装置２２の各種手段を実現するソフトウェアは、アプリケーションソフトとオペレーティングシステムとの組み合わせで実現されるので、オペレーティングシステムに依存する部分のソフトウェアは情報記憶媒体のアプリケーションソフトから省略することができる。
【００７６】
また、このように情報記憶媒体に記述したソフトウェアをＣＰＵ１０１に供給する手法は、その情報記憶媒体をアニール制御装置２２に直接に装填することに限定されない。例えば、上述のようなソフトウェアをホストコンピュータの情報記憶媒体に格納しておき、このホストコンピュータを通信ネットワークで端末コンピュータに接続し、ホストコンピュータから端末コンピュータにデータ通信でソフトウェアを供給することも可能である。
【００７７】
上述のような場合、端末コンピュータが自身の情報記憶媒体にソフトウェアをダウンロードした状態でスタンドアロンの処理動作を実行することも可能であるが、ソフトウェアをダウンロードすることなくホストコンピュータとのリアルタイムのデータ通信により処理動作を実行することも可能である。この場合、ホストコンピュータと端末コンピュータとを通信ネットワークで接続したシステム全体が、本発明のアニール制御装置２２に相当することになる。
【符号の説明】
【００７８】
１１  シリコン基板
２０  回路製造装置
２１  回路製造装置の主体であるアニール装置本体
２２  アニール制御手段でもあるアニール制御装置
１０１  コンピュータの主体であるＣＰＵ
１０３  情報記憶媒体であるＲＯＭ
１０４  情報記憶媒体であるＲＡＭ
１０５  情報記憶媒体であるＨＤＤ
１０６  情報記憶媒体であるＦＤ
１０８  情報記憶媒体であるＣＤ−ＲＯＭ
２０１  ウェハ保持手段である保持テーブル
２０３  ウェハ昇温手段に相当するランプユニット
２０４  ウェハ降温手段に相当するガスユニット
【図１】
2012004584.tif 000003
【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６】
2012004584.tif 000008
【図７】
2012004584.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】平成23年8月9日(2011.8.9)
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン基板にドープされた不純物をアニール処理により活性化する回路製造方法であって、
前記シリコン基板を所定のアニール到達温度まで昇温する工程と、
このアニール到達温度まで昇温された前記シリコン基板を最初は高速で最後は低速となる可変の速度で降温する工程と、
を備え、
前記シリコン基板を昇温する前記工程において第１アニールガスを供給し、前記シリコン基板を降温する前記工程において前記第１アニールガスとは異なる第２アニールガスを供給する回路製造方法。
【請求項２】
シリコン基板にドープされた不純物をアニール処理により活性化し、ＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）トランジスタのディープドープのソース／ドレイン領域の内側のライトドープの浅い一対の領域を形成する回路製造方法であって、
前記シリコン基板を所定のアニール到達温度まで昇温する工程と、
このアニール到達温度まで昇温された前記シリコン基板を最初は高速で最後は低速となる可変の速度で降温して前記ライトドープの浅い一対の領域を形成する工程と、
を備え、
前記シリコン基板を昇温する前記工程において第１アニールガスを供給し、前記シリコン基板を降温する前記工程において前記第１アニールガスとは異なる第２アニールガスを供給する回路製造方法。
【請求項３】
前記シリコン基板をアニール到達温度から降温する速度を、温度低下により固溶度の低下した前記不純物に前記シリコン基板との結合を切断する熱エネルギが作用しない速度とする請求項１または２に記載の回路製造方法。
【請求項４】
前記シリコン基板にドープされた前記不純物はボロンであり、前記シリコン基板を１０００（℃）のアニール到達温度まで昇温してから降温速度を９００（℃）で高速から低速に切り換える請求項１ないし３の何れか一項に記載の回路製造方法。
【請求項５】
前記シリコン基板を最初は５０（℃／ｓｅｃ）以上の高速で降温して途中から２５（℃／ｓｅｃ）以下の低速で降温する請求項４に記載の回路製造方法。
【請求項６】
前記第２アニールガスは、前記第１アニールガスよりも熱伝導率が高い請求項１ないし５の何れか一項に記載の回路製造方法。
【請求項７】
前記第１アニールガスはアルゴンであり、前記第２アニールガスは窒素である請求項１ないし６の何れか一項に記載の回路製造方法。
【請求項８】
不純物がドープされたシリコン基板をウェハ昇温手段により昇温してからウェハ降温手段により降温するアニール処理により前記不純物を活性化する回路製造装置の動作を制御するアニール制御方法であって、
前記シリコン基板を前記ウェハ昇温手段に所定のアニール到達温度まで昇温させる工程と、
このアニール到達温度まで昇温された前記シリコン基板を前記ウェハ降温手段に最初は高速で最後は低速となる可変の速度で降温させる工程と、
を備え、
前記シリコン基板を昇温する前記工程において第１アニールガスを供給し、前記シリコン基板を降温する前記工程において前記第１アニールガスとは異なる第２アニールガスを供給するアニール制御方法。
【請求項９】
不純物がドープされたシリコン基板をウェハ昇温手段により昇温してからウェハ降温手段により降温するアニール処理により前記不純物を活性化する回路製造装置の動作を制御するコンピュータが読取自在なソフトウェアが格納されている情報記憶媒体であって、
前記シリコン基板を前記ウェハ昇温手段に所定のアニール到達温度まで昇温させてから前記ウェハ降温手段に最初は高速で最後は低速となる可変の速度で降温させること、および前記シリコン基板の昇温時において第１アニールガスを供給し、前記シリコン基板の降温時において前記第１アニールガスとは異なる第２アニールガスを供給すること、を前記コンピュータに実行させるためのプログラムが格納されている情報記憶媒体。