JP2002100585A

JP2002100585A - 半導体装置の製造方法、及び被処理基板

Info

Publication number: JP2002100585A
Application number: JP2000290586A
Authority: JP
Inventors: Shusaku Yanagawa; 周作柳川
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2000-09-25
Filing date: 2000-09-25
Publication date: 2002-04-05

Abstract

(57)【要約】【課題】パターンの疎密やレイアウト、積層構造など
の光吸収量の異なる構造が混在する被処理基板を、光照
射基板加熱装置にて加熱処理する際に、面内均一に加熱
するを可能にする。【解決手段】被処理基板６０３のパターン形成面側
に、赤外線領域における反射率が前記被処理基板６０３
を構成する半導体２２の反射率よりも高い反射膜、例え
ばＴｉＳｉ₂膜４４を形成し、被処理基板６０３に対し
てパターン形成面とは反対側の面からの光照射で加熱処
理を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法、及びその製造に適した被処理基板に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体デバイスの微細化に伴い、
例えばＭＯＳデバイスでは短チャネル効果を抑制するた
め、例えばバイポーラデバイスでは遮断周波数ｆT を向
上させるため、浅い接合を高精度に形成する必要が生じ
ている。そして、浅い接合を形成する方法の一つとし
て、高温で短時間処理が可能な光照射による加熱方法
（ＲａｐｉｄＴｈｅｒｍａｌＡｎｎｅａｌｉｎｇ）
が採用されている。又、光照射による加熱は、イオン注
入により生じた結晶欠陥の回復やシンター等の各種アニ
ール、酸化膜、窒化膜の形成にも利用され、様々な膜構
造や不純物濃度などを有する基板に対し、基板温度を正
確に制御することが極めて重要になっている。

【０００３】しかし、光照射による基板加熱では、膜構
造や膜質、不純物濃度等により基板の輻射率が変化して
しまうため、光照射強度が一定（ＯｐｅｎＬｏｏｐ
Ｃｏｎｔｒｏｌ）のもとでは、基板の光吸収量（処理温
度）が変化することになる。そのため、製造工程の複雑
化に伴い、各種ばらつき（膜厚、膜質、不純物量、構造
等によるばらつき）を含む基板を精度良く制御すること
は極めて難しい。更に、基板加熱装置を構成する石英チ
ューブの光透過率やチャンバー内壁の光反射率、光源と
なるランプの出力の経時的な変化等によっても基板の処
理温度が変化する。この問題に対処するため、基板温度
を測定してその測定値をランプの出力にフィードバック
する閉回路制御（ＣｌｏｓｅｄＬｏｏｐＣｏｎｔｒ
ｏｌ）が実用化され、優れた基板温度制御が可能になり
つつある。

【０００４】しかし、この方法においても基板上に様々
な光吸収量の異なる構造が混在する場合には、パターン
の疎密やレイアウト、積層構造に依存したウェーハ面内
温度の局所的な不均一性が生じてしまい、デバイス特性
のパターンレイアウト効果として近年問題となりつつあ
る。このパターン効果の対策としては、光の照射方法を
一般的なウェーハの両面からの照射ではなく、パターン
が形成されていない裏面からの照射とすることや、パタ
ーン形成面側に反射板を設置して基板形成面と反射板と
の間で光を反射させ、実効的な基板表面の輻射率を１．
０（黒体）に近づけることで改善されるとの報告があ
る。例えば、１９９７ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＣ
ｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎＲａｐｉｄＴｈｅｒｍａ
ｌＰｒｏｃｅｓｓｆｏｒＦｕｔｕｒｅＵＬＳＩ
の発表論文（ＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄＩｎｔ
ｅｒｆａｃｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｉｎＲＴ
Ｐ，Ｚ．ＮＥＮＹＥＩ）や、Ｊ．ＥｌｅｃｔｒｏＣｈ
ｅｍ．Ｓｏｃ．，Ｖｏｌ．１４３，Ｎｏ．３，Ｍａｒｃ
ｈ１９９６，Ｐ１１４２，Ｊｅｆｆｒｅｙｐ．Ｈｅｂ
ｂ参照。しかし、この方法によるパターン効果の改善に
は、裏面から照射した光がパターン形成面に照射されな
いように遮蔽する必要が有り、反射板の実効反射率も１
００％に近づけなければ効果はあまり見られない。これ
らの光照射加熱装置による対策では実デバイスでの改善
効果は十分では無い。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述の点に
鑑み、パターンの疎密やレイアウト、積層構造等の光吸
収量の異なる構成が混在する基板に対して、面内均一な
熱処理を可能にした半導体装置の製造方法、及びその製
造に適した被処理基板を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体装置
の製造方法は、被処理基板のパターン形成面側に、赤外
線領域における反射率が被処理基板を構成する半導体の
反射率よりも高い反射膜を形成し、被処理基板に対して
パターン形成面とは反対側の面からの光照射で加熱処理
を行う。

【０００７】本発明の半導体装置の製造方法では、被処
理基板のパターン形成面側に赤外線領域における反射率
が高い反射膜を形成して、被処理基板をパターン形成面
とは反対側の面、いわゆる裏面からの光照射で熱処理を
行うことにより、表面からの光照射があっても、或いは
高温熱処理時において表面側への光の回り込みがあって
も、パターン形成面に照射される光は反射膜で反射さ
れ、裏面から照射される光によって、被処理基板は面内
均一に加熱処理される。

【０００８】本発明に係る被処理基板は、光照射基板加
熱装置で熱処理される被処理基板のパターン形成面側
に、赤外線領域における反射率が被処理基板を構成する
半導体の反射率よりも高い反射膜が形成されて成る。

【０００９】本発明の被処理基板では、被処理基板のパ
ターン形成面側に赤外線領域における反射率が高い反射
膜が形成されるので、被処理基板を光照射基板加熱装置
で加熱処理した際、表面のパターン形成面に照射される
光は反射膜で反射され、裏面からの光照射により面内均
一に加熱される。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態に係る半導体
装置の製造方法は、パターンの疎密やレイアウト、積層
構造等の光吸収量の異なる領域が混在する被処理基板に
対して光照射により熱処理する工程において、被処理基
板のパターン形成面側に、赤外線領域における反射率が
被処理基板を構成する半導体の反射率よりも高い反射膜
を形成し、被処理基板に対してパターン形成面とは反対
側の面からの光照射で加熱処理を行うようにする。反射
膜としては、金属、若しくは金属との化合物からなる膜
を用いる。反射膜としては、シリサイド膜を用いること
ができる。シリサイド膜としては、チタンシリサイド
膜、さらに熱的に安定なＴｉＳｉ₂膜を用いることがで
きる。シリサイド膜としては、被処理基板のパターン形
成面（特にそのパターン形成面がシリコン系の酸化膜、
窒化膜等の場合）に多結晶シリコン膜を成膜し、この多
結晶シリコン膜上に金属膜、例えばＴｉ膜を成膜し、熱
処理して形成することができる。このとき、熱処理後に
未反応の多結晶シリコンが残るように、多結晶シリコン
膜と金属膜の膜厚を設定するのが好ましい。上記光照射
による熱処理は、例えば、イオン注入により生じた結晶
欠陥の回復やシンター等の各種アニール、酸化膜、窒化
膜の形成に利用される。

【００１１】本発明の実施の形態に係る被処理基板は、
光照射基板加熱装置で熱処理される被処理基板におい
て、その被処理基板のパターン形成面側に、赤外線領域
における反射率が被処理基板を構成する半導体の反射率
よりも高い反射膜を形成して構成する。反射膜は、金属
膜、若しくは金属との化合物からなる膜で形成する。反
射膜は、シリサイド膜で形成することができる。シリサ
イド膜は、チタンシリサイド膜、さらに熱的に安定なＴ
ｉＳｉ₂膜で形成することができる。シリサイド膜は、
多結晶シリコン膜上に金属膜を成膜した後の熱処理で形
成することができる。このとき、シリサイド膜下の未反
応の多結晶シリコン膜が残存してることが好ましい。特
に、被処理基板のパターン形成面がシリコン系（シリコ
ン層、酸化膜、窒化膜等）の場合、このシリサイド膜は
膜剥れが無く好ましい。

【００１２】図面を参照して、更に本発明の実施の形態
の例を詳述する。

【００１３】図１は、本実施の形態に用いた光照射基板
加熱装置、即ちランプアニール装置の概略構成図であ
る。このランプアニール装置１は、外囲器（リアクタ
ー）２内に熱処理されるべき被処理基板６、例えばパタ
ーンの疎密やレイアウト、積層構造等の光吸収量の異な
る構造が混在する半導体基体（ウェーハ）を、挿入する
石英ガラスよりなる管体（いわゆる加熱炉）３が配置さ
れると共に、この石英ガラス管体３を上下に挟むように
光照射用の複数の赤外線ランプ（例えばハロゲンラン
プ）４からなる加熱手段５が配置されて成る。石英ガラ
ス管体３は赤外線に対し高い透過性を有する。上下の赤
外線ランプ４は外囲器２の例えば金でコーティングされ
た内壁面に対向して設けられる。石英ガラス管体３の被
処理基板６挿入側には、被処理基板６の挿入、取り出し
の際に開閉し、更に石英ガラス管体３の密閉時に石英ガ
ラス管体３内を気密に保持できるように樹脂製のパッキ
ング（Ｏリング）７が装着されたドア８が備えられてい
る。外囲器２は、水冷構造と、ガス導入口１０から導入
する例えばＮ₂ガスあるいは空気による空冷構造を有し
て形成されている。

【００１４】石英ガラス管体３内には、被処理基板６を
支持するための石英製のトレー１１が配置される。被処
理基板６は、石英トレー１１より突出した石英製の２本
のピン１２と、接触式熱電対１３の先端部分により水平
に支持される。熱電対１３の測温部（合金部）のまわり
は、熱伝導性に優れた特性を有するＳｉＣにより被覆さ
れている。これにより、被処理基板６からの熱伝導を高
め、更に光の直接吸収を極力抑えるための表面積を小さ
く、熱応答性を高めるために熱容量の小さな構造として
いる。又、測温部（合金部）のまわり以外の素線は、赤
外線の透過性に優れた石英により被覆され、測温部以外
の被覆材において光の直接吸収を極力抑えた構造を有し
ている。この接触式熱電対１３により計測した被処理基
板温度を赤外線ランプ４の出力にフィードバックした閉
ループにて被処理基板温度を制御する。熱処理時、所要
の雰囲気ガスが石英ガラス管体３の一端のガス導入口１
６より供給され、他端のガス排出口１７より排出される
ようになされる。１４は赤外線ランプの温度を測定する
高温計、１５は石英ガラス管体３内に配されたガードリ
ングである。

【００１５】先ず、比較のために、図１２に示す評価サ
ンプル６０１を用意する。評価サンプル６０１は、図１
２Ａに示すように、所定の大きさの半導体ウェーハ２２
に積層膜厚を異にした領域Ａ及び領域Ｂを交互に形成し
て成る。この評価サンプル６０１は、表１のサンプル作
製工程に従って作製される。

【００１６】

【表１】

【００１７】即ち、本例は、図１２Ｂ（領域Ａの断面）
及び図１２Ｃ（領域Ｂの断面）を参照するに、５インチ
Ｓｉウェーハ（ｐ型、比抵抗３〜８Ωｃｍ）２２を用
い、このＳｉウェーハ２２上に、第１の熱酸化膜（Ｓｉ
Ｏ₂膜）を８００ｎｍ程度形成した後に、２０ｍｍ×２
０ｍｍの領域Ａと領域Ｂが交互に繰り返される格子状の
レジストパターンを形成し、ＨＦ溶液にてオーバーエッ
チングで開口部の熱酸化膜を取り除く。次に、レジスト
パターンを剥離した後に、再び２００ｎｍ程度の第２の
熱酸化膜（ＳｉＯ₂膜）を成長させて、領域Ａに膜厚が
２００ｎｍ程度の熱酸化膜２３ａを形成し、領域Ｂに膜
厚が８５０ｎｍ程度の熱酸化膜２３ｂを形成する。即
ち、領域Ａ、Ｂでの酸化膜厚が互いに異なる熱酸化膜パ
ターンを形成する。この熱酸化でＳｉウェーハ２２の裏
面側にも膜厚２００ｎｍ程度の熱酸化膜２４が形成され
る。

【００１８】その後、減圧ＣＶＤにより全面に膜厚が１
５０ｎｍ程度の多結晶Ｓｉ膜２５を堆積し、この多結晶
Ｓｉ膜２４に対してＢＦ₂ ⁺を４０ｋｅＶ、４．３×１
０¹⁴ｉｏｎｓ／ｃｍ²の条件でイオン注入する。裏面の
熱酸化膜２４上にも膜厚１５０ｎｍ程度の多結晶Ｓｉ膜
２６が堆積される。更に表面側の多結晶Ｓｉ膜２５上
に、常圧ＣＶＤにてボロン（Ｂ）のアウトディフュージ
ョンの防止、及び窒化防止を目的とした、膜厚３００ｎ
ｍ程度のキャッピングＳｉＯ₂膜２７を堆積し、続いて
拡散炉によるアニール処理を行い、評価サンプル６０１
を作成する。この拡散炉アニール処理は、Ｎ₂雰囲気中
で９００℃、１５分の第１の熱処理を施し、次にＮ₂雰
囲気中で８００℃、３０分の第２の熱処理を施す。この
アニール処理でキャッピングＳｉＯ₂膜２７は、緻密化
され膜厚２８５ｎｍ程度になる。

【００１９】この評価サンプル６０１に対してＲＴＡ処
理、つまり図１の光照射基板加熱装置１によるランプア
ニール処理を行った。ランプアニール処理は、図１３
に示す処理シーケンスを用い、評価サンプル６０１に対
して表裏両面からの光照射で熱処理を行う。この処理シ
ーケンスは、所要の雰囲気、例えばＮ₂ガス雰囲気中
で、熱処理の開始温度Ｔ₁を２００℃程度とし、評価サ
ンプルを搬入して所要時間後、温度Ｔ ₁から温度上昇速
度５０℃／ｓｅｃで到達最高温度Ｔ₂１０００℃〜１０
６０℃程度まで昇温して１０ｓｅｃ保持し、その後、温
度降下速度５０℃／ｓｅｃでＴ ₃４００℃程度まで降温
し、温度Ｔ₃を所要時間だけ保持して熱処理を終了した
後、評価サンプルを搬出する。

【００２０】図１４と図１５は、評価サンプル６０１に
対して求めた領域Ａと領域Ｂの輻射率（Ｅｍｉｓｓｉｖ
ｉｔｙ）と光吸収量のシュミレーション結果を示す。こ
こでのシュミレーションに於いては、光照射基板加熱装
置１のハロゲンランプ４からの光照射を２５００Ｋの黒
体輻射として計算し、石英ガラス管体３の赤外線の透過
率を９４％、外囲器２の反射率を７０％と仮定して実効
輻射率を求め、石英ガラス管体３の赤外線の透過波長域
（０．２μｍ〜４．０μｍ）に対する垂直入射光の単位
面積当たりの吸収量を求めた。これより、領域Ａに於け
る単位面積当たりの光吸収量は領域Ｂよりも少なく、よ
って領域Ａは領域Ｂよりも温度が低く、シート抵抗値が
高くなることが予測できる。

【００２１】図１３の処理シーケンスにおいて、到達最
高温度Ｔ₂を１０００℃、１０３０℃、１０６０℃、保
持時間を共に１０ｓｅｃとした３種類の処理シーケンス
により、ＲＴＡ（ランプアニール）処理した各評価サン
プル６０１に対し、そのキャッピングＳｉＯ₂膜２５を
ＨＦ溶液を用いて剥離後、多結晶Ｓｉ膜２４のシート抵
抗面内分布を４端子法にて測定した。多結晶Ｓｉ膜２４
の下層に形成した熱酸化膜２３〔２３ａ、２３ｂ〕の膜
厚の違いがもたらすシート抵抗ρ_sの面内分布と、シー
ト抵抗のＲＴＡ処理温度依存より換算した面内温度分布
とを、図１６及び図１７にそれぞれ示す。

【００２２】これら図１６及び図１７の結果を見て判る
ように、下地ＳｉＯ₂膜２３〔２３ａ、２３ｂ〕の格子
状パターンを反映したシート抵抗ρ_s、及び温度分布が
形成されており、従来技術に於いては構造やパターンレ
イアウト等により局所的な温度分布を招いてしまう事を
表している。

【００２３】次に、本発明の一実施の形態を説明する。
図９は、本実施の形態に係る被処理基板となる評価サン
プル６０２の断面構造を示す。この評価サンプル６０２
は、表２に示すサンプル作製工程によって、作製され
る。

【００２４】

【表２】

【００２５】即ち、前述と同様に、５インチＳｉウェー
ハ（ｐ型、比抵抗３〜８Ωｃｍ）２２の一主面上に格子
状に交互に、膜厚が異なる熱酸化膜２３〔２３ａ、２３
ｂ〕、即ち膜厚が２００ｎｍ程度の熱酸化膜２３ａと膜
厚が８５０ｎｍ程度の熱酸化膜２３ｂを形成し、この熱
酸化膜２３上の膜厚１５０ｎｍ程度の多結晶Ｓｉ膜２５
を形成し、この上にＣＶＤ法による膜厚２８５ｎｍ程度
（拡散炉による熱処理後の膜厚）のＳｉＯ₂膜２７を形
成し、Ｓｉウェーハ２２裏面にも膜厚２００ｎｍ程度の
熱酸化膜（ＳｉＯ₂膜）２４、膜厚１５０ｎｍ程度の多
結晶Ｓｉ膜２６を形成する。さらに、拡散炉による第
１、第２の熱処理後に、表面側のＣＶＤＳｉＯ₂膜２７
上に金属層、例えば金（Ａｕ）層による反射膜３２を形
成して酸化膜厚の異なる領域Ａと領域Ｂが形成された評
価サンプル６０２を構成する。

【００２６】この評価サンプル６０２に対して光照射基
板加熱装置１によるＲＴＡ（ランプアニール）処理を行
った。ランプアニール処理では、前述の図１３の処理シ
ーケンスを用い、評価サンプル６０２に対して表裏両面
からの光照射でアニール処理した。

【００２７】一般に金属の赤外線領域に於ける反射率は
高く、少なくともシリコン（反射率３０％程度）より高
い。本実施の形態に係る評価サンプル６０２によれば、
図１２の評価サンプル６０１構造に反射率が高い例えば
金（Ａｕ）層３２を堆積することにより、パターン形成
面（表面）側に照射する光を反射させることが可能とな
る。そして、ＲＴＡ処理の際の光吸収はパターンが形成
されていない裏面側で支配的に起こり、Ａｕコーティン
グをした際の室温に於ける光吸収量と輻射率を示す図１
０及び図１１のシュミレーション結果のように、石英を
透過する０．２〜４．０μｍの波長域の光をほぼ反射
し、パターン効果の改善が期待できる。

【００２８】ところで、実際には金（Ａｕ）は融点が１
０６４℃と低く、下層との熱膨張係数の差により膜剥が
れが生じる恐れもある。更にＲＴＡ処理中の高温下に於
いては原子の振動吸収により反射率が低下する恐れもあ
る。

【００２９】又、金（Ａｕ）に替えてチタン（Ｔｉ）の
ような高融点金属を反射膜として用いた場合に於いて
も、パターン形成面側に照射する光を反射し、光吸収が
パターン形成されていない裏面側で支配的に起こり、パ
ターン効果の改善が期待できる。しかし、このＴｉ膜も
膜剥がれが生じる恐れがあり、更に下地がＳｉＯ₂膜の
場合には膜中酸素との反応により赤外線を透過する酸化
Ｔｉが形成されるときは、パターン効果の改善効果が得
にくい。

【００３０】次に、本発明の好ましい実施の形態を説明
する。本例では、金属膜の替わりにシリサイド膜、例え
ばチタンシリサイドのうちのＴｉＳｉ₂膜を反射膜とし
て形成した場合のパターン効果の改善について説明す
る。

【００３１】一般的なシリサイドは単体の金属に比べ抵
抗率が高いが、ＴｉＳｉ₂に関してはＴｉよりも抵抗率
が低く、図４（室温に於けるＴｉＳｉ₂とＴｉの反射
率）に示すように反射波長域が短波長側に広がり、ハロ
ゲンランプを用いた光照射加熱装置１に於ける照射波長
をほぼ反射させることが出来る。更に、ＴｉＳｉ₂は熱
的に安定であり、金属単体と異なり高温ほど抵抗率が低
く、同様に反射率も高くなる特異な性質を持つ。この
為、ＲＴＡ処理中に於いても高い反射が起こるために、
ＲＴＡ処理に於けるパターン効果の改善が期待出来る。

【００３２】図２〜図３は、本実施の形態に係る被処理
基板となる評価サンプル、即ち反射膜となるＴｉＳｉ₂
膜４４を有する評価サンプル６０３の断面構造を示す。
評価サンプル６０３は、同図示のように、所定の大きさ
の半導体ウェーハ２２に積層膜厚を異にした領域Ａ及び
領域Ｂを交互に形成し、パターン形成面上に反射膜とな
るＴｉＳｉ₂膜４４を形成して成る。この評価サンプル
６０３は、表３のサンプル作製工程に従って作製され
る。

【００３３】

【表３】

【００３４】即ち、前述と同様に５インチＳｉウェーハ
（ｐ型、比抵抗３〜８Ωｃｍ）２２上に、第１の熱酸化
膜（ＳｉＯ₂膜）を８００ｎｍ程度形成した後に、２０
ｍｍ×２０ｍｍの領域Ａと領域Ｂが交互に繰り返される
レジストパターンを形成し、ＨＦ溶液にてオーバーエッ
チングで開口部の熱酸化膜を取り除く。次に、レジスト
パターンを剥離した後、再び２００ｎｍ程度の第２の熱
酸化膜（ＳｉＯ₂膜）を成長させて、領域Ａに膜厚が２
００ｎｍ程度の熱酸化膜２３ａを形成し、領域Ｂに膜厚
が８５０ｎｍ程度の熱酸化膜２３ｂを形成する。即ち、
領域Ａ、Ｂでの熱酸化膜２３〔２３ａ、２３ｂ〕の膜厚
が互いに異なる熱酸化膜パターンを形成する。この熱酸
化でＳｉウェーハ２２の裏面側にも膜厚２００ｎｍ程度
の熱酸化膜２４が形成される。次に、減圧ＣＶＤにより
全面に膜厚が１５０ｎｍ程度の多結晶Ｓｉ膜２５を堆積
し、この多結晶ＡＳｉ膜２５に対してＢＦ₂ ⁺を４０ｋ
ｅＶ，４．３×１０¹⁴ｉｏｎｓ／ｃｍ²の条件でイオン
注入する。裏面の熱酸化膜２４上にも膜厚１５０ｎｍ程
度の多結晶Ｓｉ膜２６が堆積される。次に、表面側の多
結晶Ｓｉ膜２７上に、常圧ＣＶＤにてボロン（Ｂ）のア
ウトディフュージョンの防止、及び窒化防止を目的とし
た、膜厚３００ｎｍ程度のキャッピングＳｉＯ₂膜２７
を堆積する。

【００３５】次に、このウェーハに対して拡散炉にてＮ
₂雰囲気中で９００℃、１５分の第１の熱処理を施す。

【００３６】本例では、さらにキャッピングＳｉＯ₂膜
２７上に減圧ＣＶＤ（基板温度６１０℃）にて所定の膜
厚、例えば１５０ｎｍ程度、或いは３００ｎｍ程度の多
結晶Ｓｉ膜４２を堆積し、このウェーハに対して拡散炉
にてＮ₂雰囲気中で８００℃、３０分の第２の熱処理を
施す。その後、多結晶Ｓｉ膜４２上にスパッタ装置にて
所要の膜厚、例えば２５ｎｍ〜１２５ｎｍ程度のチタン
（Ｔｉ）による反射膜４４を堆積する（図３参照）。

【００３７】次いで、このウェーハ（その後評価サンプ
ルとなる）に対して図１の光照射基板加熱装置１による
ＲＴＡ（ランプアニール）処理を行った。ＲＴＡ処理で
は、前述の図１３に示す処理シーケンスを用い、ウェー
ハに対して表裏両面からの光照射でアニール処理した。
ＲＴＡ処理は、到達最高温度Ｔ₂を１０００℃、１０３
０℃、１０６０℃、保持時間を共に１０ｓｅｃとした３
種類の温度シーケンスについて試みた。

【００３８】このＲＴＡ処理中にＴｉ膜４３と多結晶Ｓ
ｉ膜４２が反応して反射膜となるＴｉＳｉ₂膜４４が形
成されて、図２に示す評価サンプル６０３が形成され
る。このとき、ＴｉＳｉ₂膜４４下には、多結晶Ｓｉ膜
４２の一部が未反応として残る。

【００３９】多結晶ＳｉとＴｉは、一般に７１５℃程度
のＲＴＡ処理によりＣ４９の結晶構造を有するシリサイ
ドとなり、８７５℃の熱処理にてＣ５４の結晶構造を有
する熱的に安定なシリサイドとなる。ここでは、図１３
に示す処理シーケンスのランプ照射の際に、多結晶Ｓｉ
膜４２とＴｉ膜４３を反応させ、１０００〜１０６０℃
の到達最高温度Ｔ₂の際には既にＴｉＳｉ₂反射膜４４
が形成されることになる。即ち、一連のＲＴＡ処理の過
程で、評価サンプル６０３のＴｉＳｉ₂反射膜４４の形
成と、この評価サンプル６０３に対するＲＴＡ処理がな
される。

【００４０】表４に、図２の評価サンプル６０３構造を
有する各サンプル１〜１０の評価水準を示す。

【００４１】

【表４】

【００４２】ＲＴＡ処理後、ＴｉＳｉ₂膜４４及び未反
応の多結晶Ｓｉ膜４２をＣｌ₂系ガスを用いたＲＩＥ
（反応性イオンエッチング）装置により除去した後に、
前述の方法と同様にキャッピングのＳｉＯ₂膜２７をＨ
Ｆ溶液により除去し、ＢＦ₂ ⁺をイオン注入した多結晶
Ｓｉ膜２５のシート抵抗ρｓの面内分布を四端子法にて
測定し、パターン効果を確認した。シート抵抗ρｓ面内
分布とシート抵抗のＲＴＡ処理温度依存より換算した面
内温度分布の結果を図５〜図８に示す。

【００４３】従来技術では、下地酸化膜２３〔２３ａ、
２３ｂ〕の格子状パターンを反映し、シート抵抗分布が
格子状の分布を示す（図１６参照）のに対し、本実施の
形態のＴｉＳｉ₂反射膜４４を形成した評価サンプル６
０３（表４のサンプル１〜１０）では、Ｔｉ膜厚、多結
晶Ｓｉ膜厚、ＲＴＡ温度に依存せずパターン効果は完全
に無くなっており、面内均一性も優れる（図５〜図８参
照）。又、膜剥がれの問題も生じなかった。これは、Ｔ
ｉ膜４３の下層に形成した多結晶Ｓｉ膜４２の一部が未
反応状態で残ることで、ＳｉＯ₂膜２７と多結晶Ｓｉ膜
４２との良好な密着性が存在する為と考えられる。

【００４４】上例では、本実施の形態に係る被処理基板
に対して、表裏両面側から光照射して熱処理する場合に
ついて説明したが、その他、被処理基板に対して裏面側
からのみ光照射して熱処理する場合にも適用できる。即
ち、本発明では、ランプアニールに際し、少なくとも被
処理基板を裏面側からの光照射で熱処理されるものであ
る。

【００４５】本実施の形態では、被処理基板のパターン
形成面に反射膜を形成してランプアニール処理した後、
後工程で反射膜を除去する、或いは反射膜をその後に形
成される半導体素子の電極に利用する、等のことができ
る。

【００４６】

【発明の効果】本発明によれば、被処理基板に対して光
照射基板加熱装置を用いた加熱処理において、パターン
の疎密やレイアウト、積層構造等の光吸収量の異なる構
造が混在する場合に生じる被処理基板の面内温度の局所
的な不均一性を改善することが出来る。

【００４７】被処理基板に形成する反射膜として、特に
シリサイド膜、好ましくは熱的に安定なＴｉＳｉ₂膜を
用いるときは、面内均一な熱処理が行え、且つ反射膜剥
がれが生じない。反射膜として、多結晶シリコン膜上に
金属膜を成膜し、未反応の多結晶シリコンが残るように
熱処理してシリサイド膜を形成するときは、下地シリコ
ン系膜（シリコン層、酸化膜、窒化膜等）とのシリサイ
ド膜との密着性が良好となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態に用いた光照射基板加熱装置の概
略構成図である。

【図２】本実施の形態に係る被処理基板となる評価サン
プルの一例を示す構成図である。

【図３】図２の評価サンプルのＲＴＡ処理前の構成図で
ある。

【図４】室温でのＴｉＳｉ₂とＴｉ反射率を示すグラフ
でらる。

【図５】図２の本実施の形態に係る評価サンプル（表４
のサンプル１〜５）のＲＴＡ処理後のシート抵抗ρｓ面
内分布図である。

【図６】図２の本実施の形態に係る評価サンプル（表４
のサンプル６〜１０）のＲＴＡ処理後のシート抵抗ρｓ
面内分布図である。

【図７】図２の本実施の形態に係る評価サンプル（表４
のサンプル１〜５）のＲＴＡ処理温度依存より換算した
面内温度分布図である。

【図８】図２の本実施の形態に係る評価サンプル（表４
のサンプル６〜１０）のＲＴＡ処理温度依存より換算し
た面内温度分布図である。

【図９】本実施の形態に係る被処理基板となる評価サン
プルの他の例を示す構成図である。

【図１０】Ａｕコーティングをした際の室温に於ける光
吸収量を示すグラフである。

【図１１】Ａｕコーティングをした際のＡｕ膜厚をパラ
メータとした輻射率を示すグラフである。

【図１２】比較例に係る被処理基板となる評価サンプル
の構成図である。

【図１３】ＲＴＡ処理における処理シーケンスである。

【図１４】比較例の評価サンプルにおける光吸収量のグ
ラフである。

【図１５】比較例の評価サンプルにおける輻射率のグラ
フである。

【図１６】比較例の評価サンプルのシート抵抗ρｓの面
内分布図である。

【図１７】比較例の評価サンプルのＲＴＡ処理温度依存
より換算した面内温度分布図である。

【符号の説明】

１・・・光照射基板加熱装置、３・・・石英ガラス管
体、４・・・赤外線ランプ、６・・・被処理基板、６０
１、６０２、６０３・・・被処理基板となる評価サンプ
ル、２２・・・Ｓｉウェーハ、２３〔２３ａ、２３
ｂ〕、２４・・・熱酸化膜（ＳｉＯ₂膜）、２５、２
６、４２・・・多結晶シリコン膜、２７・・・キャッピ
ングＳｉＯ₂膜、３２・・・金（Ａｕ）膜、４３・・・
Ｔｉ膜、４４・・・ＴｉＳｉ₂膜。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被処理基板のパターン形成面側に、赤外
線領域における反射率が前記被処理基板を構成する半導
体の反射率よりも高い反射膜を形成し、前記被処理基板に対してパターン形成面とは反対側の面
からの光照射で加熱処理を行うことを特徴とする半導体
装置の製造方法。
【請求項２】前記反射膜として金属、若しくは金属と
の化合物からなる膜を用いることを特徴とする請求項１
に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】前記反射膜としてシリサイド膜を用いる
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方
法。
【請求項４】多結晶シリコン膜上に金属膜を成膜し、
熱処理して前記シリサイド膜を形成することを特徴とす
る請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】前記シリサイド膜として、チタンシリサ
イド膜を用いることを特徴とする請求項３に記載の半導
体装置の製造方法。
【請求項６】前記シリサイド膜として、ＴｉＳｉ₂膜
を用いることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置
の製造方法。
【請求項７】前記金属膜としてＴｉ膜を用いることを
特徴とする請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】熱処理後に未反応の多結晶シリコンが残
るように、前記多結晶シリコン膜と金属膜の膜厚を設定
することを特徴とする請求項４に記載の半導体装置の製
造方法。
【請求項９】光照射基板加熱装置で熱処理される被処
理基板のパターン形成面側に、赤外線領域における反射
率が前記被処理基板を構成する半導体の反射率よりも高
い反射膜が形成されて成ることを特徴とする被処理基
板。
【請求項１０】前記反射膜が金属膜、若しくは金属と
の化合物からなる膜で形成されて成ることを特徴とする
請求項９に記載の被処理基板。
【請求項１１】前記反射膜がシリサイド膜で形成され
て成ることを特徴とする請求項９に記載の被処理基板。
【請求項１２】多結晶シリコン膜上に金属膜を成膜し
た後の熱処理で前記シリサイド膜が形成されて成ること
を特徴とする請求項１１に記載の被処理基板。
【請求項１３】前記シリサイド膜がチタンシリサイド
膜で形成されて成ることを特徴とする請求項１１に記載
の被処理基板。
【請求項１４】前記シリサイド膜がＴｉＳｉ₂膜で形
成されて成ることを特徴とする請求項１１に記載の被処
理基板。
【請求項１５】前記金属膜がＴｉ膜であることを特徴
とする請求項１２に記載の被処理基板。
【請求項１６】前記シリサイド膜下に未反応の多結晶
シリコン膜が残存して成ることを特徴とする請求項１
２に記載の被処理基板。