JP3773355B2

JP3773355B2 - Semiconductor device manufacturing equipment

Info

Publication number: JP3773355B2
Application number: JP12484498A
Authority: JP
Inventors: 優子南部; 聡柴田
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1998-05-07
Filing date: 1998-05-07
Publication date: 2006-05-10
Anticipated expiration: 2018-05-07
Also published as: JPH11330185A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造装置及びその製造方法に係り、特に大気とは絶縁された雰囲気下でクラスタリングされた製造装置を用いた製造工程中における半導体層の表面及びその上に形成された絶縁膜の特性の管理に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体装置の製造工程中の一連の工程を大気に暴露することなく実現し、大気暴露に起因する自然酸化膜の形成や汚染物質の付着を防止しようとするクラスタリングの概念が報告されている（文献１：Schuegrafら，IEEE/International Reliability and Physics Symposium 97,p.7）。このクラスタリングされたプロセスを用いると、高品質の半導体装置が得られることが検証されている。
【０００３】
一方、従来の半導体装置の製造工程の管理は、各工程の終了後に工程で使用した装置外にウエハを取り出して行なわれている。例えば、酸化膜の形成工程においては、酸化を行うためのチャンバの外部に設置されたエリプソメータにより酸化膜の膜厚が測定される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の光学的測定方法を上述のクラスタリングされた製造装置を用いて行なわれる製造工程の管理に適用すると、以下のような問題が生じる。
【０００５】
すなわち、上述のようなクラスタリングされた製造装置を用いたプロセスでは、ウエハに対して多くの一連の処理を行なった後に、ウエハ上に形成されたＭＯＳキャパシタやＭＯＳトランジスタの特性を測定することになるが、その一連の処理の途中工程におけるウエハの状態を管理する方法がなかった。そのため、研究室レベルではともかく、ＭＯＳデバイスの量産工程においては、せっかくクラスタリングを用いた製造装置を用いても、高品質の半導体装置を形成できるという保証がないのが現状である。
【０００６】
本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、クラスタリングされた製造装置を用いた一連の処理中において、ウエハの表面状態を光学的評価を通じて把握することにより、高品質の半導体装置を効率よく、かつ、何らかの異常により規格外のウエハができた場合にも良品として製造するための装置及び方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、以下のような半導体装置の製造装置に関する手段と半導体装置の製造方法に関する手段とを講じている。
【０００８】
本発明の半導体装置の製造装置は、ウエハにアニール処理を行なうための第１の反応室と、ウエハに上記アニール処理とは異なる処理を行なうための第２の反応室とを少なくとも備え、上記第１の反応室及び第２の反応室を含む共通空間を大気とは遮断した雰囲気に維持することが可能に、かつ、上記第１の反応室と第２の反応室との間でウエハを搬送することが可能に構成されることによってクラスタリングされ、上記共通空間に連通する光学的測定室が上記第１の反応室及び第２の反応室とは異なる部位に配置された半導体装置の製造装置であって、上記光学的測定室には、ウエハを設置した状態で上記ウエハの表面状態を光学的に評価するためのエリプソメータが配設され、上記第１の反応室から上記光学的測定室まで、上記共通空間を通してウエハを搬送するように構成され、上記光学的測定室は、ウエハの方位を設定するオリエンター室又はウエハを冷却するための冷却室としても機能する。
【０００９】
これにより、ウエハを大気にさらすことにより形成される自然酸化膜や吸着ガスなどの影響のない状態でウエハの表面状態を光学的に評価することができる。したがって、アモルファス層や酸化膜の膜厚などを高精度で測定することが可能となり、特に微細化された半導体装置の製造工程を適正に管理する機能を有する半導体装置の製造装置が得られる。
【００１０】
また、上記半導体装置の製造装置において、上記第１の反応室及び第２の反応室とは異なる部位に配置され上記共通空間に連通する光学的測定室に、エリプソメータを配設することができる。
【００１１】
これにより、ウエハに処理を施すための構造にとらわれることなく、光学的評価を行うのに適した光学的測定室を設けることが可能になる。
【００１２】
さらには、上記半導体装置の製造装置において、上記光学的測定室を、ウエハの方位を設定するオリエンター室、又はウエハを冷却するための冷却室として兼用させることができる。
【００１３】
これにより、製造装置内に設けられているオリエンター室や冷却室を利用して光学的評価を行うことができる。
【００１４】
上記半導体装置の製造装置において、上記エリプソメータは、分光エリプソメータであってもよい。
【００１５】
上記半導体装置の製造装置において、上記アニール処理とは異なる処理を、金属膜を形成する処理とすることができる。
【００１６】
上記半導体装置の製造装置において、上記第２の反応室をウエハ上の吸着ガスなどを除去するための予備加熱を行なうデガスチャンバとすることができる。
【００１７】
これにより、ウエハの表面上に水分やガスが吸着されていない状態で、ウエハの状態を光学的に評価することができるので、各種の処理前のウエハの表面付近の半導体層や膜の厚みなどをより正確に把握することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について説明する前に、まず、本発明の各実施形態で用いられる半導体装置の製造装置について説明する。
【００１９】
図１は、半導体装置の製造装置５０の構成を模式的に示すブロック図である。同図において、５１はバッファチャンバ、６１はトランスファチャンバ、６０ａ，６０ｂはバッファチャンバ５１とトランスファチャンバ６１との間に設けられたゲートをそれぞれ示す。バッファチャンバ５１の周囲には、ウエハをウエハカセットに収納し、あるいは取り出すためのロード・アンロード室５２ａ，５２ｂと、吸着ガスを追い出す等の目的でウエハの予備加熱を行なうためのデガスチャンバ５３と、スルーチャンバ５４と、ウエハのオリフラなどを基準としてウエハの方位を設定するためのオリエンターを配置したオリエンターチャンバ５５と、ウエハを冷却するためのクーリングチャンバ５６とが配置されている。また、トランスファチャンバ６１の周囲には、ウエハ上の各種膜や基板そのものなどをエッチングするためのエッチングチャンバ６２と、ウエハに熱処理を施すためのアニールチャンバ６３と、ウエハ上にＣＶＤによる膜を形成するための第１成膜チャンバと、ウエハ上にスパッタリングによる膜を形成するための第２成膜チャンバ６５とが配設されている。すなわち、各チャンバ５３，５４，５５，５６，６２，６３，６４，６５が大気から遮断された減圧雰囲気下の共通空間内に配置されており、いわゆるクラスタリングされた製造装置となっている。
【００２０】
ここで、本発明の特徴は、オリエンターチャンバ５５（あるいは、バッファチャンバ５１、トランスファチャンバ６１、ロード・アンロード室５２ａ，５２ｂ、デガスチャンバ５３、スルーチャンバ５４，もしくはクーリングチャンバ５６）などの共通空間内の一部にエリプソメータなどの光学的評価装置が配設されている点である。
【００２１】
すなわち、成膜，アニール，エッチング等の一連のプロセスが終了するまでウエハを製造装置外の大気にさらすことなく、その間のウエハの状態（基板内のイオン注入領域（アモルファス層）の厚みや、成膜した膜の厚みなどをエリプソメータにより測定することで、次の処理の判断や、当該工程における処理条件の調整などの管理を行なうことが可能となる。つまり、大気にさらすことによって形成される自然酸化膜や、吸着ガスなどのない、つまり表面における物理的，化学的状態の変化を受けない状態でウエハの状態を測定することができるように構成されている。
【００２２】
次に、エリプソメータによる酸化膜の膜厚や、イオン注入層の厚みなどの測定原理について説明する。
【００２３】
図２は、ウエハ１１上のイオン注入領域１５の状態を測定するための分光エリプソメータの構成を概略的に示す側面図である。Ｘｅ光源２０から出力されるＸｅ光を偏光子２１により直線偏光に変えて、基板面に垂直な方向に対して角度θ0 でウエハ１１に入射させ、楕円偏光として反射される光を検光子２２を経た後分光器２３に入射させて、分光しながら、ディテクター２４により各波長における複素屈折率Ｎ＝ｎ−ｉｋを測定するように構成されている。ただし、入射光の直線偏光の軸は、ｐ方向（光軸に垂直な面と入射光及び反射光を含む面との交線の方向）と、ｓ方向（光軸に垂直な面内でｐ方向に垂直な方向）に対して傾いている。
【００２４】
次に、本実施形態で使用した分光エリプソメトリの測定原理について説明する。上記図２に示すウエハ１１へのＸｅ光の入射光とウエハ主面の法線とのなす角をθ0 とすると、各波長における試料の複素屈折率Ｎ＝ｎ−ｉｋは、下記式（１），（２）で表される。
【００２５】
【式１】
ここで、Ψはｐ成分とｓ成分との間の振幅反射率比を、Δは上記ｐ成分とｓ成分との間の位相差をそれぞれ示す。すなわち、反射光のtan Ψ，cos Δを測定することにより、式（１），（２）から各波長における試料の物性を表す複素屈折率Ｎ（＝ｎ−ｉｋ）が求められる。
【００２６】
そして、測定光のある波長におけるｎ，ｋがわかれば酸化膜等の透明膜の厚みｄが求まることが知られており、現在では、酸化膜等の膜厚を測定するためのエリプソメータが市販されている。
【００２７】
また、検出光を広い波長範囲に分光してエリプソメトリにより各波長領域でのｎ，ｋを求める分光エリプソメトリ法もある。その場合、本発明者等は、以下の実施形態で説明するように、分光エリプソメトリによって得られるcos Δのスペクトル形状を利用すれば、高濃度の不純物イオンを注入した領域の膜厚や、イオン注入条件等に関する有用な情報が得られることを見出している。
【００２８】
次に、この製造装置を用いて行なわれる各種処理と、その処理に関する光学的測定とについて、個別に説明する。
【００２９】
（第１の実施形態）
本実施形態では、不純物イオンの注入後のアニール工程の管理方法について説明する。この製造装置を用いて例えばイオン注入後のアニールを行なうときは、不純物のイオン注入が施された半導体領域（イオン注入領域＝アモルファス層）を有するウエハが、この製造装置のロード・アンロード室５２ａでウエハカセットにセットされる。そして、ウエハがデガスチャンバ５３で予備加熱された後、オリエンターチャンバ５５においてイオン注入領域（アモルファス層）の厚み等に関する分光エリプソメトリ法による測定が行なわれる。その後、スルーチャンバ５４を経て、ゲート６０ａからトランスファチャンバ６１に送られる。そして、アニールチャンバ６３内にセットされた後、注入された不純物を活性化するためのアニール（ＲＴＡなど）が行なわれる。処理が終了すると、トランスファチャンバ６１からゲート６０ｂを経てクーリングチャンバ５６に運ばれ、ウエハが十分冷却されてからオリエンターチャンバ５５に搬入されて、再びウエハのイオン注入領域について分光エリプソメトリ法による測定が行なわれる。
【００３０】
すなわち、本実施形態では、アニールを行なう前、及びアニールを行なった後のウエハに対し、オリエンターチャンバ５５に取り付けられた分光エリプソメトリ評価装置を用いて、イオン注入領域の膜厚測定などを行なうようにしている。以下、分光エリプソメトリ法によって得られるイオン注入領域の特性に関する情報の例について説明する。
【００３１】
図３は、イオン注入を行っていないシリコン基板からの反射光のtan Ψ及びcos Δのスペクトルを示す。一方、図４は高濃度不純物のイオン注入を行った後のシリコン基板からの反射光のtan Ψ及びcos Δのスペクトルを示す。図４のcosΔのスペクトル線を図３のcos Δのスペクトル線３Ａと比較するとわかるように、シリコン単結晶に不純物をドープすると、cos Δのスペクトル形状は、未注入のときのスペクトル線３Ａに比べ長波長領域（４５０ｎｍ〜８５０ｎｍ）で負の側に移動する傾向を示す。
【００３２】
図５は、アモルファスシリコン層に対して注入エネルギーを変えたときのcos Δのスペクトル形状の変化を示す。ただし、不純物イオン（Ａｓ+ ）のドーズ量は４×１０¹⁵ｃｍ^-2である。図５からわかるように、アモルファスシリコン層へのイオン注入の場合、ある波長（たとえば６３０ｎｍ）におけるcos Δ，tan Ψを測定しても、注入エネルギーが増大しても、cos Δ，tan Ψの測定値が増大するとも減少するともいえないが、スペクトル形状とイオン注入エネルギーとの関係を予め調べておくことにより、ある注入量におけるイオン注入エネルギーとイオン注入領域の厚みとの関係がわかる。
【００３３】
図６は、分光エリプソメトリ法によるcos Δ，tan Ψのスペクトル形状を利用して、各種注入エネルギー条件（２０，３０，４０，５０（ｋｅＶ））とイオン注入領域（アモルファス層）の厚みとの関係を示す特性図である。この図６のデータは、図５に示す注入エネルギー条件（２０，３０，４０，５０（ｋｅＶ））について、膜厚測定器でイオン注入領域の厚みを測定して、cos Δ，tan Ψのスペクトル形状と注入領域の厚みの測定結果との相関を調べておくことにより、イオン注入エネルギーと注入領域の厚みとの関係を求めたものである。つまり、イオン注入領域の厚みに対応したcos Δ，tan Ψのスペクトル形状の基準パターンを予め準備しておき、各サンプルについて測定した結果得られるcos Δ等のスペクトル形状をこの基準パターンと比較するのである。図６には、ＴＥＭ，ＴＲＩＭ（計算）による注入エネルギーと注入領域の厚みとの関係も示されている。図３からわかるように、本実施形態に係る分光エリプソメトリ法によって求められる注入領域の厚みは、計算値よりもＴＥＭによる実測結果に近く、非破壊で高精度の測定を行うことができる。つまり、インラインでの検査に適した評価方法であるといえる。
【００３４】
図７は、イオン注入エネルギーを４０（ｋｅＶ）と一定にしておき、注入量（ドーズ量）を２．０，２．５，３．０，３．５，４．０×１０¹⁵ｃｍ^-2の５段階で変化させたときの注入量と注入領域の厚みとの関係を示す図である。この図７のデータも、各イオン注入量に対応する分光エリプソメトリのcos Δ等のスペクトル形状と注入領域の厚みの実測値との対応関係を予め調べておくことにより、容易に得られる。
【００３５】
ただし、図６及び図７に示すデータを得るに際し、シリコン基板は予めｐ型不純物がドープされたｐ型シリコン基板を用い、その抵抗率は１０．０〜１５．０（Ω・ｃｍ）、基板面の結晶方位は（１００）である。また、注入イオン種としてはＡｓ+ を用い、注入エネルギーを２０〜８０（ｋｅＶ）の間で変え、注入量を２〜４×１０¹⁵ｃｍ^-2の間で変えている。また、分光は、２５０〜８００ｎｍの範囲で行っている。
【００３６】
また、図８は、分光エリプソメトリ法により測定して得られた不純物注入領域のウエハ面内均一性を示す図である。ただし、Ａｓ+ を注入エネルギー４０（ｋｅＶ），ドーズ量５×１０¹⁵ｃｍ^-2の条件で注入したときの測定結果を示す。同図に示す本実施形態に係る分光エリプソメトリ法では、注入領域の厚みが６９ｎｍであり面内均一性は０．１５３％である。また、同図のうち（−）で示す膜厚が薄くなっている部分がアモルファス化している領域である。このような分光エリプソメトリ法によるイオン注入領域の厚みの面内均一性測定によれば、非破壊でありながら注入領域の厚みのばらつきを把握できる。
【００３７】
そして、イオン注入領域の厚みに関する情報が得られると、そのデータをデータ変換ソフトを利用して、アニール時間として出力する。アニール時間は、カットセンサーにて、自動で指定の時間がくると、次のステップに進むような方式を採用している。
【００３８】
したがって、図６，図７のデータを利用して、アニール前におけるイオン注入領域の厚みを予め正確に把握しておくことにより、次工程であるアニール処理の条件を適正に決定することができる。また、注入領域の厚みが適正範囲にあるかどうかの合否の判定をも行なうことができる。
【００３９】
特に、本実施形態の方法によると、このように大気と遮断された状態で光学的測定を行なうことにより、デガスチャンバ５３でウエハ表面に吸着されている水分やガスを十分除去した状態で、イオン注入領域の厚みなどを極めて正確に把握できるので、アニール工程の条件をより適正に設定することができる。
【００４０】
また、アニールに限らず、すべてのプロセスで変更ソフトと入力ソフトがあればある程度の条件出しをしておくことにより、処理中に自動的に条件が変わり、常に同じ製品を提供することが可能になる。
【００４１】
なお、図１に示す製造装置５０に、イオン注入装置をも付設した場合には、イオン注入後、大気にさらすことなくウエハのイオン注入領域の状態を検知できるので、より正確な光学的測定が可能となる。また、アニール前にエッチングチャンバ６２で自然酸化膜を除去してからオリエンターチャンバ５５で光学的測定を行なってもよい。
【００４２】
次に、アニール後におけるイオン注入領域の状態についての光学的測定について説明する。
【００４３】
図９〜図１０はそれぞれ各図に示す条件でシリコン基板に不純物イオンを注入した領域に対する分光エリプソメトリ法によるtan Ψ，cos Δのスペクトル線をそれぞれ示す。
【００４４】
図９と図１０とを比較すると、図９のスペクトル線の方が図１０のスペクトル線よりも減少領域Ｒａ及び増大領域Ｒｃの勾配がやや緩やかである。このことは、たとえば図９における波長３００ｎｍにおけるcos Δの値よりも図１０における同じ波長におけるcos Δの値が小さいことからわかる。したがって、図１０に示す条件の方がシリコン基板をアモルファス化させにくいことがわかる。ここで、図９に示す条件と図１０に示す条件とを比較すると、図１０に示す条件は電流密度が大きい点だけが両者の相違点である。すなわち、図１０に示すような大電流によるイオン注入を行った場合、イオン注入によってアモルファス層が結晶状態に回復しようとするいわゆるビームアニール効果が生じていることがわかる。すなわち、アニール後におけるスペクトル形状からアニール効果がわかることになる。したがって、アニール後のスペクトル形状とアニール条件，イオン注入領域（ソース・ドレイン領域）の各種特性との関係を予め調べておくことにより、アニール条件を適正に調整したり、次工程の条件例えばシリサイド化のための処理条件を決定したり、次工程への進行の可否を判定するなど、製造工程の管理を行なうことができる。
【００４５】
しかも、アニール工程と次の工程との間で光学的測定を行なっても、大気と遮断された共通空間からウエハを取り出すわけではないので、次工程に影響を与えることなく一連の処理を進めることができる。
【００４６】
（第２の実施形態）
次に、図１に示す製造装置５０内で行なわれるスパッタリング工程の管理方法に関する第２の実施形態について説明する。
【００４７】
この製造装置を用いて、例えば上記第１の実施形態におけるアニール処理が行なわれたイオン注入領域の上に金属膜を形成するためのスパッタリングを行なうときは、ウエハがデガスチャンバ５３で予備加熱された後、スルーチャンバ５４を経て、ゲート６０ａからトランスファチャンバ６１に送られる。そして、第２成膜チャンバ６５内にセットされた後、ウエハ上に金属膜を形成するためのスパッタリングが行なわれる。その後、処理が終了すると、クーリングチャンバ５６を経てオリエンターチャンバ５５で、紫外線領域の波長を用いたエリプソメータによる金属膜の厚みの測定が行なわれる。
【００４８】
そして、金属膜の厚みに関する情報が得られると、そのデータをデータ変換ソフトを利用して、次工程の条件が設定される。すなわち、変更ソフトから次工程の処理条件へと入力されると、自動的にセンサーが切り換わり、次工程の条件が変更されるようにプログラミングされている。次工程が金属膜をパターニングするためのエッチングを行なう工程であれば、部分的に除去される領域での金属膜を全厚みに亘って除去するためのエッチング時間が設定される。さらに、次工程が金属膜とシリコンとを反応させるシリサイド処理であれば、シリサイド化のための熱処理時間や温度が設定される。
【００４９】
また、金属膜の厚みが不足している場合には、第２成膜チャンバ６５にウエハを戻して、追加デポを行なうよう指示する。さらに、金属膜が厚すぎる場合には、金属膜を所定の厚みにするためのエッチングを行なう時間が設定される。
【００５０】
したがって、スパッタリング工程で形成された金属膜の厚みを予め正確に把握しておくことにより、次工程であるエッチング工程や熱処理工程の条件を適正に決定することができる。また、金属膜の厚みが適正範囲にあるかどうかの合否の判定をも行なうことができる。
【００５１】
特に、本実施形態の方法によると、このように大気と遮断された状態で光学的測定を行なうことにより、形成された金属膜などの成膜の表面に大気中の水分やガスが吸着したり、自然酸化膜が形成されることがない状態で、成膜の厚みなどを正確に測定できる。しかも、スパッタリング工程と次の工程との間で光学的測定を行なっても、大気と遮断された共通空間からウエハを取り出すわけではないので、次工程に影響を与えることなく一連の処理を進めることができる。
【００５２】
なお、本実施形態では、スパッタリングについて説明をしたが、ＣＶＤによる成膜処理についても同様に適用することができる。
【００５３】
（第３の実施形態）
次に、図１に示す製造装置内で行なわれるエッチング工程の管理方法に関する第３の実施形態について説明する。
【００５４】
この製造装置を用いて、例えば上記第２の実施形態におけるスパリング処理により形成された金属膜をパターニングするなどのためのエッチングを行なうときは、ウエハがデガスチャンバ５３で予備加熱された後、スルーチャンバ５４を経て、ゲート６０ａからトランスファチャンバ６１に送られる。そして、エッチングチャンバ６２内にセットされた後、金属膜のエッチングが行なわれる。その後、エッチングが終了したと判断されると、クーリングチャンバ５６を経てオリエンターチャンバ５５で、紫外線領域の波長を用いたエリプソメータによる金属膜の残膜の厚みの測定などが行なわれる。すなわち、一定時間のエッチングを行なった後、データソフトを用いて残膜の厚みを測定し、金属膜を除去すべき領域において金属膜が完全に除去されているかなどを判定する。
【００５５】
そして、除去すべき領域に金属膜の残膜がある場合には、再度エッチングチャンバ６２にウエハを戻して追加エッチングを行なう。
【００５６】
また、全面エッチングの場合には、金属膜などの膜厚が薄くなると、その段差からエッチング量を測定する。そして、残りのどれくらいの量をエッチングしたらよいかを、レシピによって時間に換算する。
【００５７】
また、エッチングレート、測定した膜厚、目標とする残膜の厚みを入力すると、エッチング時間やプラズマのパワーが調整できるようになっている。
【００５８】
（その他の実施形態）
上記各実施形態では、エリプソメータをオリエンターチャンバ５５又はクーリングチャンバ５６に取り付けるようにしたが、処理の種類によっては、その処理を行なうチャンバに直接取り付けることもできる。
【００５９】
【発明の効果】
本発明の半導体装置の製造装置によれば、大気と遮断された共通空間内でウエハに各種処理を施すための一連の反応室をクラスタリングした状態で配設するとともに、共通空間内のいずれかの部位にウエハを設置した状態でウエハの表面状態を光学的に評価するための光学的測定手段を設けたので、自然酸化膜などの影響のない状態でウエハ上の酸化膜の有無や酸化膜の膜厚などを高精度で測定することが可能となり、微細化された半導体装置の製造工程を適正に管理する機能を有する半導体装置の製造装置が得られる。
【００６０】
本発明の半導体装置の製造方法によれば、一連の処理を大気とは遮断された共通空間内でウエハに行なうようにするとともに、一連の処理のうち少なくとも最初の処理が終了した後におけるウエハの表面状態を光学的に評価するようにしたので、無駄な工程の実施の回避や、その後の不良の発生の防止を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態で用いたクラスタリングされた製造装置の構成をもしく的に示すブロック図である。
【図２】発明の実施形態における評価に使用した光学的評価装置の構成を概略的に示す図である。
【図３】発明の実施形態で行った実験によるデータであって、低濃度のイオン注入領域におけるcos Ψ及びcos Δのスペクトルをそれぞれ示す図である。
【図４】発明の実施形態で行った実験によるデータであって、高濃度のイオン注入領域におけるcos Ψ及びcos Δのスペクトルをそれぞれ示す図である。
【図５】発明の実施形態で行った実験によるデータであって、高濃度のイオン注入をその注入エネルギーを変えて行ったときのイオン注入領域におけるcos Δのスペクトルを示す図である。
【図６】発明の実施形態で行った実験によるデータであって、高濃度のイオン注入をその注入エネルギーを変えて行ったときのイオン注入領域におけるtan Ψのスペクトルを示す図である。
【図７】第１の実施形態のデータであって、分光エリプソメトリによる測定で得られたイオン注入量とイオン注入領域の厚みとの関係を示す図である。
【図８】第１の実施形態のデータであって、分光エリプソメトリによる測定で得られたイオン注入領域の厚みのウエハ内均一性を示す図である。
【図９】第１の実施形態におけるデータであって、Ｂ社のイオン注入装置を用いて１×１０¹⁴ｃｍ^-2のイオン注入を電流密度６１５μＡで行ったシリコン非晶質領域におけるcos Δ，tan Ψのスペクトルである。
【図１０】第１の実施形態におけるデータであって、Ｂ社のイオン注入装置を用いて１×１０¹⁴ｃｍ^-2のイオン注入を電流密度２０００μＡで行ったシリコン非晶質領域におけるcos Δ，tan Ψのスペクトルである。
【符号の説明】
１１ウエハ
２０Ｘｅ光源
２１偏光子
２２検光子
２３分光器
２４ディテクター[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a semiconductor device manufacturing apparatus and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a surface of a semiconductor layer and an insulation formed thereon during a manufacturing process using a manufacturing apparatus clustered under an atmosphere insulated from the atmosphere. It relates to the management of membrane properties.
[0002]
[Prior art]
  In recent years, a concept of clustering has been reported that realizes a series of processes in the manufacturing process of semiconductor devices without exposure to the atmosphere, and prevents the formation of natural oxide films and adhesion of pollutants due to exposure to the atmosphere. (Reference 1: Schuegraf et al., IEEE / International Reliability and Physics Symposium 97, p. 7). It has been verified that a high-quality semiconductor device can be obtained by using this clustered process.
[0003]
  On the other hand, the management of the manufacturing process of the conventional semiconductor device is performed by taking out the wafer outside the apparatus used in the process after the end of each process. For example, in the oxide film formation step, the thickness of the oxide film is measured by an ellipsometer installed outside the chamber for oxidation.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
  However, when the conventional optical measurement method is applied to management of a manufacturing process performed using the above-described clustered manufacturing apparatus, the following problems occur.
[0005]
  That is, in the process using the clustered manufacturing apparatus as described above, the characteristics of the MOS capacitor and the MOS transistor formed on the wafer are measured after many series of processes are performed on the wafer. However, there has been no method for managing the state of the wafer in the middle of the series of processes. Therefore, at the laboratory level, in the mass production process of MOS devices, there is currently no guarantee that a high-quality semiconductor device can be formed even if a manufacturing apparatus using clustering is used.
[0006]
  The present invention has been made in view of such a point, and its purpose is to obtain a high quality by grasping the surface state of a wafer through optical evaluation during a series of processing using a clustered manufacturing apparatus. An object of the present invention is to provide an apparatus and a method for manufacturing a semiconductor device as a non-defective product even when a non-standard wafer is produced due to some abnormality.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, the present invention takes the following means relating to a semiconductor device manufacturing apparatus and means relating to a semiconductor device manufacturing method.
[0008]
  The semiconductor device manufacturing apparatus of the present invention is applied to a wafer.AnnealingA first reaction chamber for processing and a waferDifferent from the above annealing treatmentA second reaction chamber for performing the treatment, the common space including the first reaction chamber and the second reaction chamber can be maintained in an atmosphere cut off from the atmosphere, and the first reaction chamber can be maintained. The wafer can be transferred between one reaction chamber and the second reaction chamber.ByClusteredThe optical measurement chamber communicating with the common space is arranged at a different location from the first reaction chamber and the second reaction chamber.An apparatus for manufacturing a semiconductor device,In the optical measurement chamber,For optically evaluating the surface condition of the wafer with the wafer installedAn ellipsometer is provided, and is configured to transport the wafer through the common space from the first reaction chamber to the optical measurement chamber, and the optical measurement chamber is an orienter chamber for setting the orientation of the wafer or It also functions as a cooling chamber for cooling the wafer.
[0009]
  Thereby, the surface state of the wafer can be optically evaluated without being affected by a natural oxide film or an adsorbed gas formed by exposing the wafer to the atmosphere. Therefore, it is possible to measure the film thickness of the amorphous layer and the oxide film with high accuracy, and it is possible to obtain a semiconductor device manufacturing apparatus having a function of appropriately managing a manufacturing process of a particularly miniaturized semiconductor device.
[0010]
  In the semiconductor device manufacturing apparatus, an ellipsometer can be disposed in an optical measurement chamber that is disposed at a different location from the first reaction chamber and the second reaction chamber and communicates with the common space.
[0011]
  Accordingly, it is possible to provide an optical measurement chamber suitable for performing optical evaluation without being restricted by the structure for processing the wafer.
[0012]
  Furthermore, in the semiconductor device manufacturing apparatus, the optical measurement chamber can also be used as an orienter chamber for setting the orientation of the wafer or a cooling chamber for cooling the wafer.
[0013]
  Thereby, optical evaluation can be performed using an orienter chamber or a cooling chamber provided in the manufacturing apparatus.
[0014]
  In the semiconductor device manufacturing apparatus,EllipsometerMay be a spectroscopic ellipsometer.
[0015]
  In the semiconductor device manufacturing apparatus, a process different from the annealing process may be a process for forming a metal film.
[0016]
  In the semiconductor device manufacturing apparatus, the first2This reaction chamber can be a degas chamber that performs preheating to remove the adsorbed gas and the like on the wafer.
[0017]
  This makes it possible to optically evaluate the state of the wafer without moisture or gas being adsorbed on the surface of the wafer, such as the thickness of the semiconductor layer and film near the surface of the wafer before various processing, etc. Can be grasped more accurately.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  Before describing embodiments of the present invention, first, semiconductor device manufacturing apparatuses used in the embodiments of the present invention will be described.
[0019]
  FIG. 1 is a block diagram schematically showing a configuration of a semiconductor device manufacturing apparatus 50. In the figure, 51 is a buffer chamber, 61 is a transfer chamber, 60a and 60b are gates provided between the buffer chamber 51 and the transfer chamber 61, respectively. Around the buffer chamber 51 are load / unload chambers 52a and 52b for storing or taking out wafers in a wafer cassette, a degas chamber 53 for preheating the wafer for the purpose of expelling the adsorbed gas, and the like. A through chamber 54, an orienter chamber 55 in which an orienter for setting the orientation of the wafer with reference to the orientation flat of the wafer and the like, and a cooling chamber 56 for cooling the wafer are arranged. Further, around the transfer chamber 61, an etching chamber 62 for etching various films on the wafer and the substrate itself, an annealing chamber 63 for heat-treating the wafer, and a CVD film on the wafer are formed. A first film forming chamber for forming a film and a second film forming chamber 65 for forming a film by sputtering on the wafer are provided. That is, the chambers 53, 54, 55, 56, 62, 63, 64, and 65 are arranged in a common space under a reduced-pressure atmosphere that is cut off from the atmosphere, resulting in a so-called clustered manufacturing apparatus.
[0020]
  Here, a feature of the present invention is that a common space such as an orienter chamber 55 (or buffer chamber 51, transfer chamber 61, load / unload chambers 52a and 52b, degas chamber 53, through chamber 54, or cooling chamber 56) is used. An optical evaluation device such as an ellipsometer is disposed in a part of the screen.
[0021]
  In other words, the wafer state (the thickness of the ion implantation region (amorphous layer) in the substrate, the thickness of the substrate, etc.) is not exposed to the atmosphere outside the manufacturing apparatus until a series of processes such as film formation, annealing, and etching are completed. By measuring the thickness of the film with an ellipsometer, it is possible to manage the judgment of the next process and the adjustment of the process conditions in the process. The wafer state can be measured without an oxide film or adsorbed gas, that is, without undergoing a change in physical or chemical state on the surface.
[0022]
  Next, the principle of measurement such as the thickness of the oxide film and the thickness of the ion implantation layer using an ellipsometer will be described.
[0023]
  FIG. 2 is a side view schematically showing the configuration of a spectroscopic ellipsometer for measuring the state of the ion implantation region 15 on the wafer 11. The Xe light output from the Xe light source 20 is converted into linearly polarized light by the polarizer 21 and is incident on the wafer 11 at an angle θ 0 with respect to the direction perpendicular to the substrate surface, and the light reflected as elliptically polarized light is passed through the analyzer 22. After that, the light is incident on the spectroscope 23, and the complex refractive index N = n−ik at each wavelength is measured by the detector 24 while performing spectroscopy. However, the axis of the linearly polarized light of incident light has a p direction (direction of a line of intersection between a plane perpendicular to the optical axis and a plane including incident light and reflected light) and an s direction (p in the plane perpendicular to the optical axis). In a direction perpendicular to the direction).
[0024]
  Next, the measurement principle of the spectroscopic ellipsometry used in this embodiment will be described. Assuming that the angle formed by the incident light of the Xe light on the wafer 11 shown in FIG. 2 and the normal line of the wafer main surface is θ 0, the complex refractive index N = n−ik of the sample at each wavelength is expressed by the following formula (1) , (2).
[0025]
[Formula 1]
  Here, Ψ represents the amplitude reflectance ratio between the p component and the s component, and Δ represents the phase difference between the p component and the s component. That is, by measuring the tan Ψ, cos Δ of the reflected light, the complex refractive index N (= n−ik) representing the physical properties of the sample at each wavelength is obtained from the equations (1) and (2).
[0026]
  Then, it is known that the thickness d of a transparent film such as an oxide film can be obtained if n and k at a certain wavelength of the measurement light are known. Currently, an ellipsometer for measuring the film thickness of an oxide film or the like is commercially available. ing.
[0027]
  There is also a spectroscopic ellipsometry method in which the detection light is dispersed in a wide wavelength range and n and k in each wavelength region are obtained by ellipsometry. In that case, as described in the following embodiments, the present inventors can use the spectral shape of cos Δ obtained by spectroscopic ellipsometry to determine the film thickness of the region into which high-concentration impurity ions are implanted, It has been found that useful information regarding injection conditions and the like can be obtained.
[0028]
  Next, various processes performed using the manufacturing apparatus and optical measurements related to the processes will be described individually.
[0029]
    (First embodiment)
  In the present embodiment, a method for managing an annealing process after implantation of impurity ions will be described. For example, when annealing after ion implantation is performed using this manufacturing apparatus, a wafer having a semiconductor region (ion implantation area = amorphous layer) subjected to impurity ion implantation is loaded / unloaded chamber 52a of this manufacturing apparatus. Is set in the wafer cassette. Then, after the wafer is preheated in the degas chamber 53, the orientation chamber 55 performs measurement by the spectroscopic ellipsometry method regarding the thickness of the ion implantation region (amorphous layer) and the like. After that, it is sent from the gate 60 a to the transfer chamber 61 through the through chamber 54. Then, after setting in the annealing chamber 63, annealing (RTA or the like) for activating the implanted impurities is performed. When the processing is completed, the wafer is transferred from the transfer chamber 61 to the cooling chamber 56 via the gate 60b, and after the wafer is sufficiently cooled, it is transferred into the orienter chamber 55, and the ion implantation region of the wafer is again measured by the spectroscopic ellipsometry method. Done.
[0030]
  That is, in this embodiment, the film thickness of the ion implantation region is measured using a spectroscopic ellipsometry evaluation apparatus attached to the orienter chamber 55 on the wafer before and after annealing. I am doing so. Hereinafter, an example of information regarding the characteristics of the ion implantation region obtained by the spectroscopic ellipsometry method will be described.
[0031]
  FIG. 3 shows a spectrum of tan Ψ and cos Δ of reflected light from a silicon substrate that has not been subjected to ion implantation. On the other hand, FIG. 4 shows the spectrum of tan Ψ and cos Δ of the reflected light from the silicon substrate after ion implantation of high concentration impurities. As can be seen by comparing the cosΔ spectral line of FIG. 4 with the cos Δ spectral line 3A of FIG. 3, when the silicon single crystal is doped with impurities, the spectral shape of cos Δ is compared with the spectral line 3A when not implanted. It shows a tendency to move to the negative side in the long wavelength region (450 nm to 850 nm).
[0032]
  FIG.,The change in the spectral shape of cos Δ when the implantation energy is changed for the amorphous silicon layer is shown. However, the dose amount of impurity ions (As +) is 4 × 10.¹⁵cm^-2It is. As can be seen from FIG. 5, in the case of ion implantation into an amorphous silicon layer, even when cos Δ, tan Ψ at a certain wavelength (for example, 630 nm) is measured or implantation energy increases, measurement of cos Δ, tan Ψ Although it cannot be said that the value increases or decreases, the relationship between the ion implantation energy and the thickness of the ion implantation region at a certain implantation amount can be understood by examining the relationship between the spectrum shape and the ion implantation energy in advance.
[0033]
  FIG. 6 shows the relationship between various implantation energy conditions (20, 30, 40, 50 (keV)) and the thickness of the ion implantation region (amorphous layer) using the spectral shape of cos Δ, tan Ψ by the spectroscopic ellipsometry method. It is a characteristic view which shows a relationship. The data of FIG. 6 is obtained by measuring the thickness of the ion implantation region with a film thickness measuring device under the implantation energy conditions (20, 30, 40, 50 (keV)) shown in FIG. By investigating the correlation between the shape and the measurement result of the thickness of the implantation region, the relationship between the ion implantation energy and the thickness of the implantation region is obtained. That is, a reference pattern of spectral shape of cos Δ, tan Ψ corresponding to the thickness of the ion implantation region is prepared in advance, and the spectral shape of cos Δ obtained as a result of measurement for each sample is compared with this reference pattern. is there. FIG. 6 also shows the relationship between the implantation energy by TEM and TRIM (calculation) and the thickness of the implantation region. As can be seen from FIG. 3, the thickness of the implantation region obtained by the spectroscopic ellipsometry method according to the present embodiment is closer to the actual measurement result by TEM than the calculated value, and nondestructive and highly accurate measurement can be performed. That is, it can be said that the evaluation method is suitable for in-line inspection.
[0034]
  In FIG. 7, the ion implantation energy is kept constant at 40 (keV), and the implantation amount (dose amount) is 2.0, 2.5, 3.0, 3.5, 4.0 × 10.¹⁵cm^-2It is a figure which shows the relationship between the amount of injection | pouring when changing in five steps, and the thickness of an injection | pouring area | region. The data in FIG. 7 can also be easily obtained by examining in advance the correspondence between the spectral shape such as cos Δ of spectral ellipsometry corresponding to each ion implantation amount and the measured value of the thickness of the implantation region.
[0035]
  However, when obtaining the data shown in FIGS. 6 and 7, a p-type silicon substrate doped with a p-type impurity in advance is used as the silicon substrate, and its resistivity is 10.0 to 15.0 (Ω · cm). The crystal orientation of the plane is (100). Also, As @ + is used as the implanted ion species, the implantation energy is changed between 20-80 (keV), and the implantation amount is 2-4.times.10.sup.9.¹⁵cm^-2Changing between. Spectroscopy is performed in the range of 250 to 800 nm.
[0036]
  FIG. 8 is a diagram showing the in-wafer in-plane uniformity of the impurity implantation region obtained by measurement by the spectroscopic ellipsometry method. However, As + has an implantation energy of 40 (keV) and a dose of 5 × 10.¹⁵cm^-2The measurement results when injected under the conditions of In the spectroscopic ellipsometry method according to the present embodiment shown in the figure, the thickness of the implantation region is 69 nm and the in-plane uniformity is 0.153%. Further, in the figure, the portion where the film thickness indicated by (−) is thin is the region where the film is amorphized. According to the in-plane uniformity measurement of the thickness of the ion implantation region by such a spectroscopic ellipsometry method, it is possible to grasp the variation in the thickness of the implantation region while being nondestructive.
[0037]
  When information about the thickness of the ion implantation region is obtained, the data is output as annealing time using data conversion software. A method is adopted in which the annealing time advances to the next step when the specified time comes automatically by the cut sensor.
[0038]
  Therefore, by using the data shown in FIGS. 6 and 7 to accurately grasp in advance the thickness of the ion implantation region before annealing, it is possible to appropriately determine the conditions for the annealing process as the next step. In addition, it is possible to determine whether or not the thickness of the implantation region is within an appropriate range.
[0039]
  In particular, according to the method of the present embodiment, ion measurement is performed in a state in which moisture and gas adsorbed on the wafer surface are sufficiently removed in the degas chamber 53 by performing optical measurement in a state of being cut off from the atmosphere in this way. Since the thickness of the region can be grasped very accurately, the conditions for the annealing process can be set more appropriately.
[0040]
  In addition, not only annealing, but if there are change software and input software in all processes, by setting a certain amount of conditions, the conditions automatically change during processing, making it possible to always provide the same product Become.
[0041]
  If the ion implantation apparatus is also provided in the manufacturing apparatus 50 shown in FIG. 1, the state of the ion implantation region of the wafer can be detected without exposing to the atmosphere after the ion implantation, so that more accurate optical measurement can be performed. It becomes possible. In addition, after the natural oxide film is removed in the etching chamber 62 before annealing, optical measurement may be performed in the orienter chamber 55.
[0042]
  Next, optical measurement of the state of the ion implantation region after annealing will be described.
[0043]
  9 to 10 show spectral lines of tan Ψ and cos Δ by a spectroscopic ellipsometry method with respect to the region where impurity ions are implanted into the silicon substrate under the conditions shown in the respective drawings.
[0044]
  Comparing FIG. 9 and FIG. 10, the slope of the decreasing region Ra and the increasing region Rc is slightly gentler in the spectral line of FIG. 9 than in the spectral line of FIG. This can be seen, for example, because the value of cos Δ at the same wavelength in FIG. 10 is smaller than the value of cos Δ at the wavelength of 300 nm in FIG. Therefore, it can be seen that the condition shown in FIG. 10 is less likely to make the silicon substrate amorphous. Here, when the condition shown in FIG. 9 is compared with the condition shown in FIG. 10, the condition shown in FIG. 10 is only different in that the current density is large. That is, when ion implantation with a large current as shown in FIG. 10 is performed, a so-called beam annealing effect is generated in which the amorphous layer is restored to a crystalline state by ion implantation. That is, the annealing effect can be understood from the spectrum shape after annealing. Therefore, by examining in advance the relationship between the spectral shape after annealing, annealing conditions, and various characteristics of the ion implantation region (source / drain region), the annealing conditions can be adjusted appropriately, and the conditions for the next process, for example, silicidation The manufacturing process can be managed, for example, by determining processing conditions for the process and determining whether or not to proceed to the next process.
[0045]
  Moreover, even if an optical measurement is performed between the annealing process and the next process, the wafer is not taken out from the common space that is cut off from the atmosphere, so a series of processing can proceed without affecting the next process. Can do.
[0046]
    (Second Embodiment)
  Next, a second embodiment relating to a method for managing a sputtering process performed in the manufacturing apparatus 50 shown in FIG. 1 will be described.
[0047]
  For example, when sputtering for forming a metal film on the ion-implanted region subjected to the annealing process in the first embodiment is performed using this manufacturing apparatus, the wafer is preheated in the degas chamber 53. Then, it passes through the through chamber 54 and is sent from the gate 60a to the transfer chamber 61. And after setting in the 2nd film-forming chamber 65, sputtering for forming a metal film on a wafer is performed. Thereafter, when the processing is completed, the thickness of the metal film is measured by an ellipsometer using the wavelength in the ultraviolet region in the orienter chamber 55 through the cooling chamber 56.
[0048]
  And if the information regarding the thickness of a metal film is obtained, the condition of the following process will be set using the data conversion software for the data. In other words, when the change software is input to the processing conditions of the next process, the sensor is automatically switched, and programming is performed so that the conditions of the next process are changed. If the next process is an etching process for patterning the metal film, an etching time for removing the metal film over the entire thickness in the partially removed region is set. Furthermore, if the next process is a silicide process in which a metal film reacts with silicon, a heat treatment time and temperature for silicidation are set.
[0049]
  Also,MoneyIf the thickness of the metal film is insufficient, the wafer is returned to the second film forming chamber 65 and an instruction is given to perform additional deposition. Further, when the metal film is too thick, a time for performing etching for setting the metal film to a predetermined thickness is set.
[0050]
  Therefore, by accurately grasping in advance the thickness of the metal film formed in the sputtering process, the conditions for the subsequent etching process and heat treatment process can be appropriately determined. In addition, it can be determined whether or not the thickness of the metal film is within an appropriate range.
[0051]
  In particular, according to the method of the present embodiment, moisture and gas in the atmosphere are adsorbed on the surface of the formed film such as a metal film by performing an optical measurement in a state of being cut off from the atmosphere as described above. The thickness of the film can be accurately measured in a state where no natural oxide film is formed. Moreover, even if optical measurement is performed between the sputtering process and the next process, the wafer is not taken out from the common space that is cut off from the atmosphere, so a series of processes can be performed without affecting the next process. Can do.
[0052]
  In addition, although this embodiment demonstrated sputtering, it can apply similarly to the film-forming process by CVD.
[0053]
    (Third embodiment)
  Next, a third embodiment relating to a method for managing an etching process performed in the manufacturing apparatus shown in FIG. 1 will be described.
[0054]
  When etching for patterning the metal film formed by the sparing process in the second embodiment is performed using this manufacturing apparatus, the wafer is preheated in the degas chamber 53 and then the through chamber. Then, the signal is sent from the gate 60a to the transfer chamber 61. Then, after being set in the etching chamber 62, the metal film is etched. Thereafter, when it is determined that the etching is completed, the thickness of the remaining film of the metal film is measured by an ellipsometer using the wavelength in the ultraviolet region through the cooling chamber 56 and the orienter chamber 55. That is, after etching for a certain time, the thickness of the remaining film is measured using data software to determine whether or not the metal film is completely removed in the region where the metal film is to be removed.
[0055]
  If there is a remaining metal film in the region to be removed, the wafer is returned to the etching chamber 62 and additional etching is performed.
[0056]
  Further, in the case of the whole surface etching, when the film thickness of the metal film or the like becomes thin, the etching amount is measured from the step. Then, how much of the remaining amount should be etched is converted into time by the recipe.
[0057]
  Further, when the etching rate, the measured film thickness, and the target remaining film thickness are input, the etching time and the plasma power can be adjusted.
[0058]
    (Other embodiments)
  In each of the above embodiments, the ellipsometer is attached to the orienter chamber 55 or the cooling chamber 56. However, depending on the type of processing, it can be directly attached to the chamber in which the processing is performed.
[0059]
【The invention's effect】
  According to the semiconductor device manufacturing apparatus of the present invention, a series of reaction chambers for performing various kinds of processing on wafers are arranged in a clustered state in a common space cut off from the atmosphere, and any one of the common spaces is arranged. Since optical measurement means is provided for optically evaluating the wafer surface condition with the wafer placed at the site, the presence or absence of the oxide film on the wafer and the oxide film are not affected by the natural oxide film. The film thickness and the like can be measured with high accuracy, and a semiconductor device manufacturing apparatus having a function of appropriately managing the manufacturing process of a miniaturized semiconductor device can be obtained.
[0060]
  According to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, a series of processing is performed on a wafer in a common space that is cut off from the atmosphere, and at least after the first processing of the series of processing is completed, Since the surface state is optically evaluated, it is possible to avoid performing unnecessary processes and preventing the occurrence of subsequent defects.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram schematically showing a configuration of a clustered manufacturing apparatus used in an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram schematically showing a configuration of an optical evaluation apparatus used for evaluation in an embodiment of the invention.
FIG. 3 is a diagram showing data obtained by experiments performed in the embodiment of the present invention and showing spectra of cos Ψ and cos Δ in a low concentration ion implantation region, respectively.
FIG. 4 is data obtained by experiments performed in the embodiment of the present invention, and shows spectra of cos Ψ and cos Δ in a high concentration ion implantation region, respectively.
FIG. 5 is a diagram showing a spectrum of cos Δ in an ion implantation region when high concentration ion implantation is performed by changing the implantation energy, which is data obtained by an experiment performed in the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing data of an experiment conducted in the embodiment of the invention, and shows a spectrum of tan Ψ in an ion implantation region when high concentration ion implantation is performed by changing the implantation energy.
FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the ion implantation amount obtained by the measurement by spectroscopic ellipsometry and the thickness of the ion implantation region, which is data of the first embodiment.
FIG. 8 is data of the first embodiment and is a diagram showing the uniformity within a wafer of the thickness of an ion implantation region obtained by measurement by spectroscopic ellipsometry.
FIG. 9 shows data in the first embodiment, which is 1 × 10 using an ion implanter of company B.¹⁴cm^-2Is a spectrum of cos Δ, tan ψ in a silicon amorphous region in which ion implantation is performed at a current density of 615 μA.
FIG. 10 shows data in the first embodiment, which is 1 × 10 using an ion implanter of company B.¹⁴cm^-2Is a spectrum of cos Δ, tan Ψ in a silicon amorphous region in which ion implantation is performed at a current density of 2000 μA.
[Explanation of symbols]
  11 Wafer
  20 Xe light source
  21 Polarizer
  22 Analyzer
  23 Spectrometer
  24 detectors

Claims

At least a first reaction chamber for performing an annealing process on the wafer and a second reaction chamber for performing a process different from the annealing process on the wafer; the first reaction chamber and the second reaction chamber; to be capable of maintaining an atmosphere of the common space blocked from the atmosphere containing, and by Rukoto is configured to be capable of transporting the wafer between said first reaction chamber and the second reaction chamber An apparatus for manufacturing a semiconductor device, wherein the optical measurement chambers that are clustered and communicate with the common space are arranged in different parts from the first reaction chamber and the second reaction chamber ,
The aforementioned optical measurement chamber, the ellipsometer for evaluating the surface condition of the wafer optically is disposed in a state of installing the wafer,
Configured to transport a wafer through the common space from the first reaction chamber to the optical measurement chamber ;
The apparatus for manufacturing a semiconductor device, wherein the optical measurement chamber also functions as an orienter chamber for setting the orientation of the wafer or a cooling chamber for cooling the wafer .

The apparatus for manufacturing a semiconductor device according to claim 1,
The apparatus for manufacturing a semiconductor device, wherein the ellipsometer is a spectroscopic ellipsometer.

The apparatus for manufacturing a semiconductor device according to claim 1,
An apparatus for manufacturing a semiconductor device, wherein the process different from the annealing process is a process of forming a metal film.

The apparatus for manufacturing a semiconductor device according to claim 1,
2. The semiconductor device manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the second reaction chamber is a degas chamber that performs preheating to remove adsorbed gas and the like on the wafer.