JP3450240B2 - ランプアニール装置とランプアニール装置の処理温度制御方法 - Google Patents

ランプアニール装置とランプアニール装置の処理温度制御方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造工程に
おいて使用するランプアニール装置及びその処理温度制
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、MOSトランジスタの特性の調整
は、ゲート絶縁膜下に注入する不純物量の調節によって
行ってきた。一方、近年半導体装置の微細化が進み、各
製造工程での許容マージンは狭くなってきている。特
に、ゲート電極周辺の形状、ゲートL寸法、サイドウォ
ール膜厚等にトランジスタ特性は大きく左右される。し
かし、従来の調整方法では、ゲート電極を形成した後で
のトランジスタ特性の制御は不可能であった。
【0003】そこで、ゲート電極形成後に行われるラン
プアニール工程の温度を変更することにより、トランジ
スタ特性を制御することが有効な手段となる。また、ゲ
ート電極形状の差異は、ウェーハ中央部と周辺部によっ
ても発生する。そのため、ウェーハ面内の形状の違いに
より、ウェーハ中央部と周辺部で処理温度が変更可能な
ランプアニ−ル装置が必要となる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前述した事
情に鑑みてなされたもので、半導体製造ラインにおいて
使用するランプアニール装置の処理条件(ウェーハ面内
の温度)を、製品の前工程までの出来映え(作業履歴)
から自動で決定し、最終的な製品のトランジスタ特性を
調整するように処理条件を変更することが可能なランプ
アニール装置とその処理温度を制御する方法を提供する
ことを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するため、下記(1)、(2)に示すランプアニール
装置及び下記(3)に示すランプアニール装置の処理温
度制御方法を提供する。
【0006】(1)ウェーハの処理室と、複数のゾーン
に分割され、それぞれのゾーンごとに出力の調整が可能
なランプ部と、前記ランプ部の各ゾーンに対応する部分
のウェーハ温度を測定可能な温度計と、記憶部と、演算
部と、作業製品の前工程での出来映えデータから算出さ
れたトランジスタ特性の変動量を打ち消すように、前記
ランプ部の各ゾーンの出力を制御する制御部と、を備え
たことを特徴とするランプアニール装置。 (2)前記記憶部で前記出来映えデータが記憶され、前
記演算部で前記トランジスタ特性の変動量が算出される
(1)のランプアニール装置。
【0007】(3)ウェーハの処理室と、複数のゾーン
に分割され、それぞれのゾーンごとに出力の調整が可能
なランプ部と、前記ランプ部の各ゾーンに対応する部分
のウェーハ温度を測定可能な温度計と、記憶部と、演算
部と、作業製品の前工程での出来映えデータから算出さ
れたトランジスタ特性の変動量を打ち消すように、前記
ランプ部の各ゾーンの出力を制御する制御部とを備え、
前記記憶部で前記出来映えデータが記憶され、前記演算
部で前記トランジスタ特性の変動量が算出されるランプ
アニール装置と、コンピュータとを用い、作業製品が該
当工程に仕掛かるとコンピュータが製品を認識してロッ
トコードを制御部へ送るステップと、制御部が前記ロッ
トコードに対応するマトリックスを記憶部から引き出す
ステップと、作業製品の前工程での出来映えデータを制
御部がコンピュータに要求し、そのデータをコンピュー
タが制御部へ送ってマトリックスが完成するステップ
と、完成したマトリックスを制御部が演算部へ送り、演
算部が各工程ごとにトランジスタ特性項目の変動量を算
出するステップと、これらの各工程の変動量から演算部
がトランジスタ特性項目の変動量のトータルを計算する
ステップと、ロットコードに対応して登録されたランプ
アニール処理温度とトランジスタ特性項目との関係を示
す数式を記憶部が演算部に送るステップと、前記トラン
ジスタ特性項目の変動量のトータルを打ち消すように演
算部がランプ部の各ゾーンごとのランプアニール処理温
度を算出するステップと、算出したランプアニール処理
温度を演算部が制御部に送り、制御部がランプアニール
処理温度が計算された処理温度となるように各ゾーンの
ランプ強度を調整するステップとを行うことを特徴とす
るランプアニール装置の処理温度制御方法
【0008】
【0009】
【0010】
【0011】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を説
明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではな
い。図1を参照すると、本実施例は、ライン内のロット
制御及び前工程までの作業履歴のデータベースとなるラ
イン内ホストコンピュータ(1)と、ランプアニール装
置(2)とで構成される。
【0012】ランプアニール装置(2)内には、任意の
製品の任意ランプアニール工程のトランジスタ特性デー
タを記憶する記憶部(4)と、記憶部(4)にデータを
入力する入力手段(6)と、データを演算する演算部
(5)と、記憶部(4)よりデータを受け取りランプア
ニール装置(2)を制御する制御部(3)とが設けられ
ている。図1中の矢印は情報の経路を示す。
【0013】また、ランプアニール装置(2)は、図2
に示す製品処理室構造を持つ。すなわち、ランプアニー
ル装置(2)は、ウェーハ処理中に外気からシールされ
る構造を有する処理室(7)と、ウェーハを加熱するラ
ンプ部(8)と、プロセスガスを導入するガス導入部
(9)と、プロセスガスを廃棄するガス排気部(10)
と、ウェーハを支持するウェーハ支持部(11)と、ウ
ェーハ支持部(11)を回転させる駆動部(13)と、
ウェーハ裏面側からウェーハの温度を測定するパイロメ
ータ(12)とを備えている。
【0014】処理中のウェーハ(15)は、ウェーハ支
持部(11)上に位置する。ランプ部(8)は、ゾーン
1(8−1)からゾーンN(8−N)に分割されてお
り、それぞれのゾーンごとにランプの出力の調整が可能
である。また、そのゾーンに1対1に対応するように、
ウェーハの下にあるパイロメータ(12)は、パイロメ
ータ1(12−1)からパイロメータN(12−N)ま
で存在し、各ゾーンのランプの直下のウェーハ温度をモ
ニター可能である。ゾーン区分を上からみたものが図3
である。
【0015】次に、システムの動作の一例について、図
1〜図4並びに表1及び表2を参照して説明する。
【0016】
【表1】
【0017】
【表2】
【0018】作業製品が該当工程に仕掛かると、ライン
内ホストコンピュータ(図1−1)が製品を認識し、ロ
ットコードAをRTP装置制御部(図1−3)へ送る
(図4−STEP2)。RTP装置制御部は、このロッ
トコードに対応するマトリックスAn’(表1:ゾーン
n制御用)をRTP装置記憶部(図1−4)から引き出
す(図4−STEP3)。
【0019】マトリックスAn’は、トランジスタ特性
に大きく影響するとされる前工程での条件項目(X1
N:ゲートL寸法、サイドウォール膜厚など)、それ
ら項目の規格中央値、これらの条件項目とトランジスタ
特性項目(VT)との関係を示す数式から構成されてい
る。これらの条件項目、規格中央値、VTとの関係式
は、あらかじめ外部入力手段(図1−6)により入力さ
れ、記憶部に記憶されていたものである。
【0020】このマトリックスAn’の空白部のデータ
を、RTP装置制御部がライン内ホストコンピュータに
要求し、そのデータS1nがライン内ホストコンピュー
タからRTP装置制御部へ送られる。そして、マトリッ
クスBn’(表2:ゾーンn制御用)が完成する(図4
−STEP4)。
【0021】RTP装置制御部は、このマトリックスB
n’を演算部(図1−5)へ送り、各工程ごとにVT変
動量を算出する(図4−STEP5)。これらの各工程
の特性変動量から、変動量VT(Total)=Σn=1
nVTnが計算される(図4−STEP6)。
【0022】次に、記憶部(図1−4)からロットコー
ドAに対応して登録されたランプアニール処理温度とト
ランジスタ特性項目(VT)との関係を示す数式(VT
=cZ+d:Z=ランプアニール処理温度、c,d=定
数)が演算部に送られる(図4−STEP7)。そし
て、演算部において先に計算された変動量VT(Tot
al)を打ち消すように、ランプアニール処理温度が算
出される(図4−STEP8)。
【0023】マトリックスは、ランプ部の各ゾーンに対
応してA1〜AN個作成され、各ゾーンごとの処理温度が
算出される。この算出された処理温度が制御部に戻さ
れ、制御部はランプアニール処理温度が計算された処理
温度になるように各ゾーンのランプ強度を調整して製品
処理が行われる(図4−STEP9)。
【0024】したがって、本実施例によれば、前工程ま
での特性変動量を予測し、ウェーハ面内で熱処理温度を
変化させることにより、特性値の面内バラツキを低減す
ることが可能である。
【0025】なお、上記実施例では、説明のために、各
条件項目のVTとの関係を2次式、ランプアニール温度
とVTとの関係を1次式として計算を行ったが、VTと
の関係式の次数は任意である。また、上記実施例では、
各条件項目とVTとの関係式は他の条件項目の測定値に
影響されないとしたが、あらかじめ外部入力手段よりあ
る条件項目の測定値に対して場合分けをしてVTとの関
係式を入力した場合は、ある条件項目の測定値に対して
自動でVTとの関係式を変更し計算する機能を得ること
ができる。
【0026】次に、本発明の他の実施例について図面を
参照して説明する。図1を参照すると、前記実施例で
は、条件項目及びVTとの関係式と、ランプアニール処
理温度とトランジスタ特性項目(VT)との関係を示す
数式は、ランプアニール装置(図1−2)の記憶部(図
1−4)に記憶されており、さらに演算部(図1−5)
によって演算が行われる。しかし、この方式の場合、前
工程までの測定データを、ライン内ホストコンピュータ
(図1−1)からランプアニール装置に大量にダウンロ
ードして演算を行う必要があるため、装置自体のスルー
プットが悪化するという欠点があった。
【0027】他の実施例では、ランプアニール装置内に
ある記憶部及び演算部の役割をライン内ホストコンピュ
ータが行う。これにより、ロットがランプアニール工程
に仕掛かる前に処理条件を決定することができ、装置自
体のスループットを悪化させないという効果を得ること
ができる。
【0028】
【発明の効果】本発明によれば、ランプアニール装置の
処理条件(ウェーハ面内の温度)を、製品の前工程まで
の作業履歴から自動で決定し、最終的な製品のトランジ
スタ特性を調整するように処理条件を変更することがで
きる。したがって、前工程までの特性変動量を予測し、
ウェーハ面内で熱処理温度を変化させることにより、特
性値の面内バラツキを低減することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例のランプアニール装置処理温度制御シス
テムを示すブロック図である。
【図2】実施例のランプアニール装置の製品処理室構造
を示す概略図である。
【図3】実施例のランプアニール装置のランプ部のゾー
ンを示す図である。
【図4】実施例のシステムの動作の一例を示すフロー図
である。
【符号の説明】
1 ライン内ホストコンピュータ 2 ランプアニール装置 3 制御部 4 記憶部 5 演算部 6 入力手段 7 処理室 8 ランプ部 9 ガス導入部 10 ガス排気部 11 ウェーハ支持部 12 パイロメータ 13 駆動部 15 ウェーハ

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ウェーハの処理室と、複数のゾーンに分
    割され、それぞれのゾーンごとに出力の調整が可能なラ
    ンプ部と、前記ランプ部の各ゾーンに対応する部分のウ
    ェーハ温度を測定可能な温度計と、記憶部と、演算部
    と、作業製品の前工程での出来映えデータから算出され
    たトランジスタ特性の変動量を打ち消すように、前記ラ
    ンプ部の各ゾーンの出力を制御する制御部と、を備えた
    ことを特徴とするランプアニール装置。
  2. 【請求項2】 前記記憶部で前記出来映えデータが記憶
    され、前記演算部で前記トランジスタ特性の変動量が算
    出される請求項1に記載のランプアニール装置。
  3. 【請求項3】 ウェーハの処理室と、複数のゾーンに分
    割され、それぞれのゾーンごとに出力の調整が可能なラ
    ンプ部と、前記ランプ部の各ゾーンに対応する部分のウ
    ェーハ温度を測定可能な温度計と、記憶部と、演算部
    と、作業製品の前工程での出来映えデータから算出され
    たトランジスタ特性の変動量を打ち消すように、前記ラ
    ンプ部の各ゾーンの出力を制御する制御部とを備え、前
    記記憶部で前記出来映えデータが記憶され、前記演算部
    で前記トランジスタ特性の変動量が算出されるランプア
    ニール装置と、コンピュータとを用い、作業製品が該当
    工程に仕掛かるとコンピュータが製品を認識してロット
    コードを制御部へ送るステップと、制御部が前記ロット
    コードに対応するマトリックスを記憶部から引き出すス
    テップと、作業製品の前工程での出来映えデータを制御
    部がコンピュータに要求し、そのデータをコンピュータ
    が制御部へ送ってマトリックスが完成するステップと、
    完成したマトリックスを制御部が演算部へ送り、演算部
    が各工程ごとにトランジスタ特性項目の変動量を算出す
    るステップと、これらの各工程の変動量から演算部がト
    ランジスタ特性項目の変動量のトータルを計算するステ
    ップと、ロットコードに対応して登録されたランプアニ
    ール処理温度とトランジスタ特性項目との関係を示す数
    式を記憶部が演算部に送るステップと、前記トランジス
    タ特性項目の変動量のトータルを打ち消すように演算部
    がランプ部の各ゾーンごとのランプアニール処理温度を
    算出するステップと、算出したランプアニール処理温度
    を演算部が制御部に送り、制御部がランプアニール処理
    温度が計算された処理温度となるように各ゾーンのラン
    プ強度を調整するステップとを行うことを特徴とするラ
    ンプアニール装置の処理温度制御方法
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