JP6624876B2 - 監視方法および半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、監視方法および半導体装置の製造方法に関し、特に熱処理（アニール）の際に用いられる発熱源の状態を監視する監視方法およびアニール工程を備える半導体装置の製造方法に関する。

半導体装置には、例えば電界効果型トランジスタ（以下、ＭＯＳＦＥＴとも称する）のようなトランジスタが、多数個、形成されている。高集積化を図るために、微細化が進んでおり、微細化に伴って、ＭＯＳＦＥＴのゲート寸法、ソース領域およびドレイン領域の小型化が進んでいる。

ＭＯＳＦＥＴのソース領域およびドレイン領域は、例えば、それぞれの領域を形成する部分に、不純物を注入し、アニール処理を行うことによって形成される。ここでのアニール処理は、注入した不純物の活性化および不純物を注入することにより生じる結晶欠陥を回復するために行われる熱処理を意味している。熱処理を行うことにより、注入した不純物の活性化および結晶欠陥の回復が行われるが、ソース領域または／およびドレイン領域が広がることになる。ＭＯＳＦＥＴの特性は、不純物の活性化率、ソース領域およびドレイン領域の広がり等に、大きく影響される。微細化が進むにつれて、この影響が大きくなり、許容されるマージンが非常に小さくなっている。

アニール処理は、注入された不純物の活性化、不純物領域の広がりを決める工程である。アニール処理の工程（アニール工程）で用いられるＲＴＰ（ラピッドサーマルプロセス）装置においては、例えばランプが発熱源として用いられる。ランプを発熱源とし、ランプからの光を被処理体に照射することにより、被処理体を加熱するアニール装置が、例えば特許文献１および２に記載されている。

特開２０００−２２３４３４号公報 特開２００１−１０２３２０号公報

発熱源であるランプが劣化あるいは断線すると、被処理体を加熱する温度が変動してしまうことになり、所望の不純物の活性化率および不純物領域の広がりを得ることが困難になる。この結果、半導体装置の信頼性が低下することになる。そのため、ランプの劣化あるいは断線の予兆を検知することが、重要な課題である。

特許文献１および２には、ランプが切れた（ランプ断線）ことを検出する技術が記載されている。しかしながら、例えばランプ断線の予兆を検知することは記載も示唆もされていない。

その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

一実施の形態による監視方法は、複数の温度計からの出力を、第１周波数でサンプリングし、サンプリングにより得られた温度情報に基づいて、複数の発熱源を制御する第１制御装置と、第１周波数でのサンプリングにより得られた温度情報と、複数の発熱源のそれぞれからの出力を、第１周波数でサンプリングすることにより得られた発熱源情報とに基づいた情報を形成する第２制御装置を備えている。ここで、第１周波数でのサンプリングにより得られた温度情報と、第１周波数でのサンプリングにより得られた発熱源情報とに基づいて、複数の発熱源の状態が監視される。

発熱源であるランプは断線する前から、その出力は若干ながら変化する。一実施の形態においては、監視により、この変化を検出し、例えばランプ断線の予兆を検知する。

複数の発熱源は、第１周波数でのサンプリングによって得られた温度情報に基づいて、適切な加熱温度になるように、フィードバック制御される。フィードバック制御におけるサンプリングの周波数と同じ第１周波数でのサンプリングによって得られた温度情報と発熱源情報とに基づいて、ランプが監視される。

一実施の形態によれば、発熱源断線の予兆を検知することが可能な監視方法を提供することができる。また、半導体装置の信頼性を向上させることができる。

実施の形態１に係わるアニール装置の構成を示す平面図である。 実施の形態１に係わるプロセスチャンバーの断面を示す断面図である。 一般的なＲＴＰアニールの温度変化とスパイクアニールによる温度変化を示す特性図である。 図３に示した特性において、一点鎖線で囲んだ領域Ａを拡大した特性図である。 スパイクアニールにおいて、ランプ電圧と到達温度との関係を示す分布図である。 実施の形態１に係わるランプの構成例を示す平面図である。 （Ａ）および（Ｂ）は、実施の形態１に係わるランプの構成を示す回路図である。 実施の形態１に係わる放射温度計の構成を示す平面図である。 実施の形態１に係わるコンピュータの構成を示すブロック図である。 実施の形態１に係わる第１コンピュータおよび第２コンピュータの機能を説明するフローチャート図である。 実施の形態１に係わる温度検出信号とランプ電圧の波形を示す波形図である。 実施の形態１に係わるランプ電圧の経時変化を示す波形図である。 実施の形態２に係わるランプ電圧の経時変化を示す波形図である。 実施の形態２に係わるランプ電圧と温度検出信号の波形を示す波形図である。 実施の形態２に係わるランプ電圧率積分値とサンプリング周波数との関係を示す特性図である。 実施の形態２に係わる半導体装置の製造方法を示すフローチャート図である。 （Ａ）および（Ｂ）は、実施の形態２に係わる半導体装置の製造方法を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一部分には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は、原則として省略する。

また、本明細書においては、半導体装置を製造する際のアニール工程で用いられるアニール装置を例として説明するが、これに限定されるものではない。

（実施の形態１）
＜アニール装置＞
図１は、実施の形態１に係わるアニール装置の構成を示した平面図である。アニール装置にはヒーター加熱方式、ランプ加熱方式等が存在する。ランプ加熱方式は一般的にＲＴＰアニール装置としても知られている。スパイクアニールはＲＴＰアニール装置の一種であり、より高温・短時間アニールが可能となっている。この実施の形態1はそのスパイクアニール装置が用いられている。

スパイクアニール装置１は、プロセスチャンバーＰＣＨ、ウェハ搬送部ＷＴＰおよび複数のウェハが収められたカセットが置かれるロードポートＲＬＰを備えている。半導体装置の製造工程において、所定の領域に不純物イオンが注入された半導体ウェハが、所定枚数を１ロットとして、１つのカセットに収められ、ロードポートＲＬＰに置かれる。ロードポートＲＬＰに置かれたカセットから半導体ウェハが取り出され、ウェハ搬送部ＷＴＰに移される。ウェハ搬送部ＷＴＰに移された半導体ウェハは、プロセスチャンバーＰＣＨへ搬入される。

プロセスチャンバーＰＣＨには、所定のガスを供給されるガス流入口ＧＢＩと、プロセスチャンバーＰＣＨからガスを排出するガス排出口ＧＢＯを備えている。プロセスチャンバーＰＣＨに搬入された半導体ウェハは、プロセスチャンバーＰＣＨに所定のガスが充填された状態で、加熱される。このとき、プロセスチャンバーＰＣＨは密封状態にされる。半導体ウェハを加熱することにより、アニールの処理が行われることになる。アニールの処理が終了すると、半導体ウェハは、再びウェハ搬送部ＷＴＰへ移され、ウェハ搬送部ＷＴＰから、ロードポートＲＬＰに置かれているカセットに移され、カセットに収められる。カセットに収められた複数枚の半導体ウェハが、１ロットとされ、次の製造工程へ移される。

図１では、省略されているが、アニール装置１には、アニール装置１を制御する第１コンピュータ（第１制御装置）ＦＥＰＣとアニール装置１の状態を監視する第２コンピュータ（第２制御装置）ＥＥＰＣが接続されている。この第１コンピュータＦＥＰＣおよび第２コンピュータＥＥＰＣは、半導体装置を製造する種々の製造装置が配置された工場に設置された管理用コンピュータ（第３制御装置）ＭＰＣに接続されており、第１コンピュータＦＥＰＣおよび第２コンピュータＥＥＰＣから、アニール処理に関する種々のデータが、管理用コンピュータＭＰＣへ提供される。図１に示したスパイクアニール装置１は、工場に設置された複数の製造装置のうちの１つであると見なすことができ、管理用コンピュータＭＰＣには、それぞれの製造装置から、種々のデータが提供されることになる。

図２は、プロセスチャンバーＰＣＨの断面を示す断面図である。図２において、ＰＣＨＢはプロセスチャンバーＰＣＨの筐体、ＲＰはランプ、ＣＨＷは搬入された半導体ウェハ、ＴＳＮは放射温度計を示している。また、同図において、ＧＳは、所定のガスを示しており、ガスＧＳは、ガス流入口ＧＢＩから、プロセスチャンバーＰＣＨの筐体ＰＣＨＢ内の空間ＰＣＨＩへ注入され、ガス排出口ＧＢＯから排出される。同図において、ガスＧＳに付された矢印は、ガスの流れる方向を示している。特に制限されないが、プロセスチャンバーＰＣＨには、ガスの流量を測定する流量センサーＧＳＮが設置されている。また、密封されたプロセスチャンバーＣＨ内の圧力を測定する圧力センサーＰＳＮが、プロセスチャンバーＰＣＨに設置されている。

ランプＰＲは、複数のハロゲンランプを備えている。この複数のハロゲンランプのそれぞれは、ランプＲＰの主面と平行になるように配置されている。図２では、複数のハロゲンランプのうち、一部のハロゲンランプが、ＲＰ（１４−ｎ）、ＲＰ（１３−ｎ）、ＲＰ（１１−ｎ）、ＲＰ（１３−３）、ＲＰ（１４−３）として示されている。放射温度計ＴＳＮは、複数の温度計ＴＳＮ（０）〜ＴＳＮ（６）を備えている。複数の温度計ＴＳＮ（０）〜ＴＳＮ（６）は、放射温度計ＴＳＮの主面と平行するように配置されている。

ランプＲＰおよび放射温度計ＴＳＮについては、後で図６〜図８等を用いて一例を説明するが、図２には、ランプＲＰを構成する複数のハロゲンランプに供給されるランプ電圧および複数のハロゲンランプから出力されるランプ状態電圧が、Ｖｃｍ（０）〜Ｖｃｍ（１４）として示されている。また、図２には、放射温度計ＴＳＮを構成する温度計ＴＳＮ（０）〜ＴＳＮ（６）から出力される温度検出信号が、ＴＳＳ（０）〜ＴＳＳ（６）として示されている。図２において、ＧＳＳは、流量センサーＧＳＮから出力される流量検出信号を示し、ＰＳＳは、圧力センサーＰＳＮから出力される圧力検出信号を示している。

プロセスチャンバーＰＣＨに搬入された半導体ウェハＣＨＷは、互いに対向する第１主面と第２主面とを備えている。第１主面には、イオン不純物が注入された所定の領域が配置されている。半導体ウェハＣＨＷは、その第１主面がランプＲＰの主面と対向し、その第２主面が放射温度計ＴＳＮの主面と対向するように、プロセスチャンバーＰＣＨ内の空間ＰＣＨＩに設置される。

ランプＲＰを構成する複数のハロゲンランプに、ランプ電圧Ｖｃｍ（０）〜Ｖｃｍ（１４）が供給されることにより、それぞれのハロゲンランプは、光を発生する。この光が半導体ウェハ（被処理体）ＣＨＷに照射され、半導体ウェハＣＨＷが加熱される。放射温度計ＴＳＮを構成する温度計ＴＳＮ（０）〜ＴＳＮ（６）のそれぞれは、半導体ウェハＣＨＷにおいて対応する領域における温度を測定し、温度検出信号ＴＳＳ（０）〜ＴＳＳ（６）として出力する。

温度検出信号ＴＳＳ（０）〜ＴＳＳ（６）、ハロゲンランプから出力される温度検出信号Ｖｃｍ（０）〜Ｖｃｍ（１４）、圧力検出信号ＰＳＳおよび流量検出信号ＧＳＳのそれぞれは、時間とともに変化する信号である。すなわち、これらの信号はアナログ信号である。アナログ信号である、これらの信号（温度検出信号ＴＳＳ（０）〜ＴＳＳ（６）、ハロゲンランプから出力される温度検出信号Ｖｃｍ（０）〜Ｖｃｍ（１４）、圧力検出信号ＰＳＳおよび流量検出信号ＧＳＳ）は、第１コンピュータＦＥＰＣに供給される。また、これらの信号のうち、温度検出信号ＴＳＳ（０）〜ＴＳＳ（６）およびハロゲンランプから出力される温度検出信号Ｖｃｍ（０）〜Ｖｃｍ（１４）は、第２コンピュータＥＥＰＣに供給される。第１コンピュータＦＥＰＣおよび第２コンピュータＥＥＰＣは、供給されたこれらのアナログ信号をサンプリングして、デジタル信号へ変換し、処理を行う。

この実施の形態１においては、温度検出信号ＴＳＳ（０）〜ＴＳＳ（６）とハロゲンランプから出力される温度検出信号Ｖｃｍ（０）〜Ｖｃｍ（１４）は、第１コンピュータＦＥＰＣおよび第２コンピュータＥＥＰＣに供給され、それぞれのコンピュータにおいて、サンプリングされるが、これに限定されるものではない。実施の形態１では、これらの信号をサンプリングするときのサンプリング周波数が、第１コンピュータＦＥＰＣと第２コンピュータＥＥＰＣとにおいて、同じ周波数にされる。そのため、例えば第１コンピュータＦＥＰＣにおいて、これらの信号をサンプリングし、サンプリングによって得られた情報（温度情報、発熱源情報）を、第１コンピュータＦＥＰＣから第２コンピュータＥＥＰＣへ供給するようにしてもよい。また、第１コンピュータＦＥＰＣおよび第２コンピュータＥＥＰＣとは異なる装置によって、これらの信号をサンプリングし、サンプリングによって得られた情報（温度情報、発熱源情報）を、第１コンピュータＦＥＰＣおよび第２コンピュータＥＥＰＣへ供給するようにしてもよい。
＜スパイクアニール＞
ここで、スパイクアニール装置１の特性について説明しておく。図３は、一般的なＲＴＰアニール方法による温度変化とスパイクアニールによる温度変化を示す特性図である。図３において、横軸は時間を示し、縦軸は温度を示している。また、同図において、破線は、一般的なＲＴＰアニール方法による温度変化を示し、実線が、スパイクアニールによる温度変化を示している。一般的なＲＴＰアニール方法では、加熱するとき、例えば７５℃／秒で温度が上昇し、冷却するときには、−３０℃／秒で、温度が下降する。これに対して、スパイクアニールでは、加熱するときには、例えば２００℃／秒で温度が上昇し、冷却するときには、−７５℃／秒で温度が下降する。

また、図４は、一般的なＲＴＰアニール方法とスパイクアニールとの相違をより詳しく示すために、図３において、一点鎖線で囲んだ領域Ａを拡大して、示した特性図である。図３の領域Ａを拡大しているため、図４の横軸は時間を示し、縦軸は温度を示している。

図４において、スパイクアニールにおいては、２８秒近辺で、温度が最高温度（１０５０℃近辺）に到達している。同図において、ｔ−５０は、加熱によって所定の温度から最高温度に到達し、冷却によって再び所定の温度まで低下するまでの時間を示している。図４では、最高温度から５０℃低い温度が所定の温度とされている。そのため、時間ｔ−５０は、最高温度（１０５０℃近辺）より５０℃低い温度（１０００℃近辺）から、ランプの発光による加熱で、温度が上昇し、冷却で、最高温度から所定の温度（１０００℃近辺）に到達するまでの時間である。スパイクアニールにおいては、時間ｔ−５０は、例えば１．４秒程度である。これに対して、一般的なＲＴＰアニール方法では、最高温度が１０００℃近辺であり、最高温度よりも２０℃低い温度（９８０℃近辺）から最高温度に到達し、再び９８０℃近辺に到達するまでに、例えば８秒程度が必要とされている。

アニールによって、不純物の活性化および結晶欠陥の回復が行われるが、加熱されている時間が長いと、注入された不純物が拡散し、不純物領域が広がることになり、ＭＯＳＦＥＴ等の特性が変動してしまう。一般的なＲＴＰアニール方法に比べると、スパイクアニールでは、図４で示したように、時間ｔ−５０が短く、短時間で、加熱（昇温）と冷却（降温）を行うことが可能であり、ＭＯＳＦＥＴ等の特性の変動を抑制することが可能である。スパイクアニールにおいては、短時間で、昇温および降温が発生するため、過渡的にアニールが行われることになる。スパイクアニール装置１でのアニールの状態を把握するには、過渡的なアニールをモニタリングすることが要求されることになる。

図５は、スパイクアニールにおいて、ランプ電圧と到達温度との関係を示す分布図である。図５において、横軸はランプの電圧率（ランプ電圧率）を示し、縦軸は到達温度を示している。横軸に示したランプ電圧率は、スパイクアニール装置１がランプに供給可能な最大電圧を１００％としたときの率を示している。例えば、横軸の７０は、最大電圧の７０％の電圧がランプへ供給されていることを示している。図５には、ランプ電圧を６８％近辺から７２％近辺まで変えたときの到達温度が、プロットされている。また、加熱される半導体ウェハまたは／および発光するランプの位置を変更しながら、到達温度がプロットされている。図５から理解されるように、同じランプ電圧率であっても、到達する温度（到達温度）は異なっており、ランプ電圧率と、そのランプ電圧率によって到達する到達温度との間には、相関性がない。そのため、ランプ電圧に基づいて、到達温度を把握することは困難であることがわかる。

＜ランプＲＰの構成＞
図６は、実施の形態１に係わるランプＲＰの構成例を示す平面図である。図２で説明したように、ランプＲＰは、複数のハロゲンランプを備えている。図６には、そのうち、ハロゲンランプＲＰ（１−０）〜ＲＰ（１−ｎ）、ＲＰ（１３−０）〜ＲＰ（１３−ｎ）およびＲＰ（１４−０）〜ＲＰ（１４−ｎ）が、代表として示されている。ランプＲＰは、複数のゾーンを有している。それぞれのゾーンは、互いに異なる位置に割り当てられ、それぞれのゾーンに、複数のハロゲンランプが配置されている。特に制限されないが、図６では、半径が互いに異なる１５個の同心円が、ゾーンＶｃｍ０〜Ｖｃｍ１４として割り当てられている。図６においては、この１５個のゾーンＶｃｍ０〜Ｖｃｍ１４のうち、３個のゾーンがＶｃｍ１、Ｖｃｍ１３およびＶｃｍ１４として例示されている。残りの図示されていない１２個のゾーン（Ｖｃｍ０およびＶｃｍ２〜Ｖｃｍ１２）についても、例示した３個のゾーンと同様に、半径の異なる同心円に、それぞれ割り当てら、割り当てられたゾーンには、複数のハロゲンランプが配置されている。

それぞれのゾーンは、互いに異なる位置に配置された複数のハロゲンランプを備えている。図６に示したゾーンＶｃｍ１、Ｖｃｍ１３、Ｖｃｍ１４を例にして説明すると、ゾーンＶｃｍ１は、同じ同心円上で、互いに異なる位置に配置されたハロゲンランプＲＰ（１−０）〜ＲＰ（１−ｎ）を備えており、ゾーンＶｃｍ１３は、同じ同心円上に、互いに異なる位置に配置されたハロゲンランプＲＰ（１３−０）〜ＲＰ（１３−ｎ）を備えており、ゾーンＶｃｍ１４も、同じ同心円上で、互いに異なる位置に配置されたハロゲンランプＲＰ（１４−０）〜ＲＰ（１４−ｎ）を備えている。残りのゾーンＶｃｍ０、Ｖｃｍ２〜Ｖｃｍ１２についても同様である。

同じゾーンに配置された複数のハロゲンランプは、一体として扱われる。すなわち、同じゾーンに配置された複数のハロゲンランプに、同じランプ電圧が供給され、複数のハロゲンランプによって、１個のランプ状態電圧が形成される。図６に示した例では、ゾーンＶｃｍ１に配置されたハロゲンランプＲＰ（１−０）〜ＲＰ（１−ｎ）が、一体として扱われ、同じランプ電圧が、これらのハロゲンランプＲＰ（１−０）〜ＲＰ（１−ｎ）に供給される。また、これらのハロゲンランプＲＰ（１−０）〜ＲＰ（１−ｎ）によって、１個のランプ状態電圧が形成される。図２と同様に、図６でも、ハロゲンランプＲＰ（１−０）〜ＲＰ（１−ｎ）に供給されるランプ電圧と、ランプ状態電圧とを合わせて、ランプ電圧Ｖｃｍ（１）として示されている。

同様に、ゾーンＶｃｍ１３に配置されたハロゲンランプＲＰ（１３−０）〜ＲＰ（１３−ｎ）が、一体として扱われ、同じランプ電圧が、これらのハロゲンランプＲＰ（１３−０）〜ＲＰ（１３−ｎ）に供給される。これらのハロゲンランプによって１個のランプ状態電圧が形成される。このランプ電圧とランプ状態電圧は、図６では、電圧Ｖｃｍ（１３）として示されている。さらに、ゾーンＶｃｍ１４に配置されたハロゲンランプＲＰ（１４−０）〜ＲＰ（１４−ｎ）が、一体として扱われ、同じランプ電圧が、これらのハロゲンランプＲＰ（１４−０）〜ＲＰ（１４−ｎ）に供給される。これらのハロゲンランプによって１個のランプ状態電圧が形成される。このランプ電圧とランプ状態電圧は、図６では、電圧Ｖｃｍ（１４）として示されている。残りのゾーンＶｃｍ０、Ｖｃｍ２〜Ｖｃｍ１２に配置されているハロゲンランプについても、ゾーン毎に、１体として扱われる。ゾーンＶｃｍ０、Ｖｃｍ２〜Ｖｃｍ１２のそれぞれにおいても、対応する電圧Ｖｃｍ（０）、Ｖｃｍ（２）〜Ｖｃｍ（１２）が、ランプ電圧として供給され、ランプ状態電圧として出力される。

図７は、実施の形態１に係わるランプＲＰの構成を示す回路図である。図７（Ａ）および（Ｂ）には、ゾーンＶｃｍ１に配置されたハロゲンランプの構成が示されている。図７（Ｂ）については、後で説明するので、ここでは説明しない。

図７（Ａ）には、ハロゲンランプＲＰ（１−０）の構成が示されている。他のハロゲンランプＲＰ（１−１）〜ＲＰ（１−ｎ）も同様な構成を有しているため、ここでは、ハロゲンランプＲＰ（１−０）を例にして説明する。破線ＲＰＢは、ハロゲンランプの筐体を示している。コイル状に巻かれて導電配線によって、フィラメントＬが構成されている。フィラメントＬは、所定のガスとともに、筐体ＲＰＢに密封されており、フィラメントＬの両端にランプ電圧Ｖｃｍ（１）が供給されることにより、発光する。この実施の形態１においては、フィラメントＬの所定部分、例えばフィラメントＬの中央部分が、支持部材ＣＮＮによって、ハロゲンランプＲＰ（１−０）の筐体ＲＰＢに固定されている。これにより、フィラメントＬは、筐体ＲＰＢの両端ＵＵ、ＤＤと中央部分において筐体ＲＰＢに固定されている。

特に制限されないが、同じゾーンＶｃｍ１に配置されたハロゲンランプＲＰ（１−０）〜ＲＰ（１−ｎ）は、並列接続されている。すなわち、それぞれのハロゲンランプにおけるフィラメントＬが、互いに並列接続されている。特に制限されないが、ゾーンＶｃｍ１は、ランプ状態電圧を生成するための抵抗素子ＲＤを備えている。ハロゲンランプＲＰ（１−０）〜ＲＰ（１−ｎ）のそれぞれの一方の端子は、共通に接続され、さらに抵抗素子ＲＤに接続されている。この抵抗素子ＲＤを介して、ランプ電圧Ｖｃｍ（１）が、ハロゲンランプＲＰ（１−０）〜ＲＰ（１−ｎ）の一方の端子に供給される。また、ハロゲンランプＲＰ（１−０）〜ＲＰ（１−ｎ）のそれぞれの他方の端子には、例えば接地電圧が供給される。勿論、抵抗素子ＲＤを介して、一方の端子に接地電圧を供給し、他方の端子にランプ電圧Ｖｃｍ（１）を供給するようにしてもよい。

ハロゲンランプの状態によって、抵抗素子ＲＤを流れる電流が変化する。これにより、抵抗素子ＲＤで生じる電圧降下が変化するため、抵抗素子ＲＤで生じる電圧降下が、ランプ状態電圧Ｖｃｄ（１）として得られることになる。

これにより、ゾーンＶｃｍ１に配置された複数のハロゲンランプＲＰ（１−０）〜ＲＰ（１−ｎ）は、一体として扱われることになる。

ハロゲンランプの状態を把握する概念を説明するために、抵抗素子ＲＤを設ける例を示したが、抵抗素子ＲＤは、設けなくても、ハロゲンランプの状態を把握することは可能である。例えばランプ電圧Ｖｃｍ（１）を、所定の定電流を供給することが可能な電圧源によって形成すれば、ランプ電圧Ｖｃｍ（１）を、ランプ状態電圧Ｖｃｄ（１）として用いることが可能である。この場合、電圧源から、一体として扱うハロゲンランプＲＰ（１−０）〜ＲＰ（１−ｎ）に供給する電流が大きくなれば、ランプ電圧Ｖｃｍ（１）は低下し、供給する電流が小さくなれば、ランプ電圧Ｖｃｍ（１）は上昇することになる。これにより、ランプ電圧Ｖｃｍ（１）を監視することにより、ハロゲンランプＲＰ（１−０）〜ＲＰ（１−ｎ）の状態を、検出することが可能となる。

以下の説明では、抵抗素子ＲＤの電圧降下によって生成したランプ状態電圧Ｖｃｄ（１）ではなく、ランプ電圧Ｖｃｍ（１）を監視することにより、ハロゲンランプの状態を監視する場合を説明する。このようにすることにより、抵抗素子ＲＤでの消費電力を低減することが可能となる。勿論、抵抗素子ＲＤを用いてランプ状態電圧を生成し、これを基にして、ハロゲンランプの状態を監視するようにしてもよい。

他のゾーンＶｃｍ０、Ｖｃｍ２〜Ｖｃｍ１４に配置された複数のハロゲンランプも、ゾーンＶｃｍ１と同様である。すなわち、同じゾーン配置された複数のハロゲンランプは、互いに並列的に接続され、並列接続されたハロゲンランプには、対応するランプ電圧Ｖｃｍ（０）、Ｖｃｍ（２）〜Ｖｃｍ（１４）が供給される。また、このランプ電圧Ｖｃｍ（０）、Ｖｃｍ（２）〜Ｖｃｍ（１４）によって、対応するハロゲンランプの状態が監視される。

１つの同心円を１個のゾーンとして説明したが、これに限定されるものではない。例えば、同心円ではなく、設置された半導体ウェハＣＨＷと対向するランプＲＰの主面を複数の小領域に分割し、分割によって得た複数の小領域を、それぞれゾーンとしてもよい。

＜放射温度計の構成＞
図８は、実施の形態１に係わる放射温度計ＴＳＮの構成を示す平面図である。この実施の形態１において、放射温度計ＴＳＮは、特に制限されないが、１行に配置された７個の温度計ＴＳＮ（０）〜ＴＳＮ（６）を備えている。それぞれの温度計ＴＳＮ（０）〜ＴＳＮ（６）は、対向する半導体ウェハの領域における温度に従った温度検出信号ＴＳＳ（０）〜ＴＳＳ（６）を出力する。

勿論、温度計の数は、７個に限定されず、７個未満でも、７個を超える数であってもよい。さらに、１行に配置されていなくてもよい。

＜第１コンピュータＦＥＰＣ、第２コンピュータＥＥＰＣ＞
図９は、実施の形態１に係わるコンピュータの構成を示すブロック図である。図２で述べたように、実施の形態１に係わるスパイクアニール装置１には、第１コンピュータＦＥＰＣと第２コンピュータＥＥＰＣが接続されている。図９を用いて、第１コンピュータＦＥＰＣと第２コンピュータＥＥＰＣの概要を説明する。

第１コンピュータＦＥＰＣは、図２等で説明した温度検出信号ＴＳＳ（０）〜ＴＳＳ（６）、流量検出信号ＧＳＳ、圧力検出信号ＰＳＳおよびランプ電圧Ｖｃｍ（０）〜Ｃｍ（１４）を受けて、スパイクアニール装置１の制御を行うとともに、スパイクアニール装置１に関する統計値化された情報を生成し、工場に設置された管理用コンピュータＭＰＣに提供する。一方、第２コンピュータＥＥＰＣは、温度検出信号ＴＳＳ（０）〜ＴＳＳ（６）およびランプ電圧Ｖｃｍ（０）〜Ｃｍ（１４）を受け、これらに基づいて、ランプＲＰの状態に関する情報を生成し、管理用コンピュータＭＰＣへ提供する。

図１０は、実施の形態１に係わる第１コンピュータＦＥＰＣおよび第２コンピュータＥＥＰＣの機能を説明するフローチャート図である。図１０において、右側は、第１コンピュータＦＥＰＣの機能を示しており、左側は、第２コンピュータＥＥＰＣの機能を示している。

図１１は、実施の形態１に係わる温度検出信号ＴＳＳとランプ電圧Ｖｃｍの波形を示す波形図である。ランプ電圧を一般化して説明するために、図１１では、ランプ電圧Ｖｃｍは、ランプ電圧率で描かれている。すなわち、ランプアニール装置１が出力可能なランプ電圧に対する率として、ランプ電圧Ｖｃｍの波形が描かれている。図１１において、横軸は、時間を示し、左側の縦軸は、温度を示し、右側の縦軸はランプ電圧率を示している。

ランプ電圧Ｖｃｍの波形とランプ電圧率の波形は、相似であるため、本明細書においては、ランプ電圧率の波形も、ランプ電圧Ｖｃｍの波形として説明する場合がある。

図１１において、ランプ電圧Ｖｃｍ（ランプ電圧率）の波形は、破線で描かれており、温度検出信号ＴＳＳの波形は、実線で描かれている。勿論、ランプ電圧（ランプ電圧率）の値を読むときには、右側の縦軸に示したランプ電圧率を参照し、温度検出信号の値を読むときには、左側の縦軸に示した温度を参照する。

図１１には、先に説明した複数のゾーンのうちの特定のゾーン（例えば、Ｖｃｍ１４）に対応するランプ電圧（Ｖｃｍ（１４））の波形と、この特定のゾーンに配置された複数のハロゲンランプ（ＲＰ（１４−０）〜ＲＰ（１４−ｎ）により加熱される領域に対応した温度計（例えば、ＴＳＮ（６））からの温度検出信号（ＴＳＳ（６））の波形が、描かれている。また、図１１において、温度検出信号ＴＳＳ（ＴＳＳ（６））に付された実線の矢印は、第１コンピュータＦＥＰＣおよび第２コンピュータＥＥＰＣにおいて、温度検出信号ＴＳＳ（ＴＳＳ（６））をサンプリングするサンプリングタイミングを示している。図１１では、図面が複雑になるのを避けるために、１つのサンプリングタイミングについてのみ、符号Ｓ１００が付されており、残りのサンプリングタイミングについては、符号Ｓ１００が省略されている。実施の形態１においては、第１コンピュータＦＥＰＣおよび第２コンピュータＥＥＰＣのそれぞれは、１００Ｈｚで、温度検出信号ＴＳＳ（ＴＳＳ（６））をサンプリングする。すなわち、サンプリングタイミングＳ１００は、１０ｍｓ間隔で発生する。

温度検出信号ＴＳＳ（６）を例にして述べたが、残りの温度検出信号ＴＳＳ（０）〜ＴＳＳ（５）についても、第１コンピュータＦＥＰＣおよび第２コンピュータＥＥＰＣのそれぞれは、１００Ｈｚでサンプリングを行う。また、第１コンピュータＦＥＰＣは、温度検出信号ＴＳＳ（０）〜ＴＳＳ（６）だけでなく、流量検出信号ＧＳＳ、圧力検出信号ＰＳＳおよびランプ電圧Ｖｃｍ（０）〜Ｃｍ（１４）のそれぞれも、１００Ｈｚでサンプリングを行う。一方、第２コンピュータＥＥＰＣは、温度検出信号ＴＳＳ（０）〜ＴＳＳ（６）だけでなく、ランプ電圧Ｖｃｍ（０）〜Ｖｃｍ（１４）も、１００Ｈｚでサンプリングする。

先ず、第１コンピュータＦＥＰＣの機能から説明する。第１コンピュータＦＥＰＣには、温度検出信号ＴＳＳ（０）〜ＴＳＳ（６）、ランプ電圧Ｖｃｍ（０）〜Ｖｃｍ（１４）、流量検出信号ＧＳＳおよび圧力検出信号ＰＳＳが供給される。第１コンピュータＦＥＰＣは、ステップＳ１０において、これらの信号および電圧を、１００Ｈｚでサンプリングし、デジタル信号へ変換する。

図１１に示すように、ランプ電圧Ｖｃｍ（１４）を上昇させることにより、ゾーンＶｃｍ１４に配置されたハロゲンアンプＲＰ（１４−０）〜ＲＰ（１４−ｎ）の発光が強くなり、温度が上昇する。この温度の上昇に伴って、温度計ＴＳＮ（６）からの温度検出信号ＴＳＳ（６）も上昇する。温度検出信号ＴＳＳ（６）は、１００Ｈｚでサンプリングされており、サンプリングよって得られた温度情報を基にして、第１コンピュータＦＥＰＣは、温度が適正温度（例えば最高温度）に到達したか否かを、ステップＳ１１で判定する。ステップＳ１１において、適正温度に到達していないと判定した場合、ステップＳ１２において、ランプ電圧Ｖｃｍ（１４）を上昇させる。一方、ステップＳ１１において、適正温度に到達していると判定した場合には、ステップＳ１３を実行する。ステップＳ１３においては、ランプ電圧Ｖｃｍ（１４）を下降させる。

ステップＳ１１とＳ１２は、サンプリングによって得られた温度情報が、適正温度（最高温度）を示すまで、繰り返される。すなわち、約１０ｍＳ間隔と言う短い間隔で、ゾーンＶｃｍ１４の温度が、適正温度に到達するように、フィードバック制御が行われる。また、適正温度に到達すると、ステップＳ１３が実行され、温度が降下する。これにより、図５で述べたように、ランプ電圧（ランプ電圧率）と到達温度との間に相関性がなくても、適切温度になるように、制御することが可能となる。

第１コンピュータＦＥＰＣは、ステップＳ１４において、スパイクアニール装置１の制御を行う。ステップＳ１０では、流量検出信号ＧＳＳおよび圧力検出信号ＰＳＳも、１００Ｈｚでサンプリングされている。このサンプリングによって得られた流量検出情報と圧力検出情報に基づいて、ステップＳ１４においてガス流量を制御する。

さらに、第１コンピュータＦＥＰＣは、ステップＳ１０において得たサンプリング結果を、ステップＳ１５において、統計値化し、管理用コンピュータＭＰＣへ提供する。ステップＳ１５において行われる統計値化の一例を述べると次の通りである。

１００Ｈｚでのサンプリングにより得たサンプリング結果を、例えば２０Ｈｚでサンプリングしたようなサンプリング結果となるように、１００Ｈｚサンプリングのサンプリング結果を間引く。すなわち、温度検出信号ＴＳＳ（０）〜ＴＳＳ（６）、流量検出信号ＧＳＳ、圧力検出信号ＰＳＳおよびランプ電圧Ｖｃｍ（０）〜Ｖｃｍ（１４）が、実質的に、約５０ｍＳ間隔で、サンプリングされたように、１００Ｈｚサンプリング結果を間引く。間引いた７個の温度検出信号ＴＳＳ（０）〜ＴＳＳ（６）のうち、代表的な３個の温度検出結果（例えば、ＴＳＳ（０）、ＴＳＳ（４）およびＴＳＳ（６））のみを選択する。さらに、間引いたランプ電圧Ｖｃｍ（０）〜Ｖｃｍ（１４）の平均値を求める。この場合の平均値は、例えば所定の期間における複数の平均値のうちの最大値、最小値および平均値である。間引いて得た流量検出情報、圧力検出情報、選択された３個の温度検出結果およびランプ電圧の平均値が、統計値として、管理用コンピュータＭＰＣに提供される（Ｓ１６）。

一方、第２コンピュータＥＥＰＣは、図１０の左側に示すように、ステップＳ２０において、ステップＳ１０と同様に、温度検出信号ＴＳＳ（０）〜ＴＳＳ（６）およびランプ電圧Ｖｃｍ（０）〜Ｖｃｍ（１４）を、１００Ｈｚでサンプリングする。サンプリングによって得られた温度検出信号ＴＳＳ（０）〜ＴＳＳ（６）にそれぞれ対応する７個の温度検出情報と、サンプリングによって得られたランプ電圧Ｖｃｍ（０）〜Ｖｃｍ（１４）のそれぞれに対応する１５個の発熱源情報は、ステップＳ２１において、ロット情報と対応付けられる。すなわち、第２コンピュータＥＥＰＣにおいて、７個の温度検出情報と、１５個の発熱源情報と、ロット情報とに基づいて情報が形成され、管理用コンピュータＭＰＣに提供される（Ｓ２２）。ここでのロット情報は、アニール処理を行ったウェハを特定するための情報である。この実施の形態１では、特に制限されないが、ロードポートＲＬＰ（図１）に設置されたカセットに収められる複数のウェハが、１ロットとされている。そのため、カセットの情報が、ステップＳ２１において、７個の温度検出情報と、１５個の発熱源情報とに対応付けられ、管理用コンピュータＭＰＣへ提供されることになる。

この実施の形態１においては、第２コンピュータＥＥＰＣから管理用コンピュータＭＰＣへ提供される情報が、１０ｍＳと言う短い間隔でのサンプリングによって得られた温度検出情報と発熱源情報を含んでいる。また、温度検出情報としては、全ての温度計ＴＳＮ（０）〜ＴＳＮ（６）のそれぞれのサンプリング結果が提供され、発熱源情報としては、全てのゾーンＶｃｍ０〜Ｖｃｍ１５に対応したサンプリング結果が提供される。そのため、第２コンピュータＥＥＰＣにおいて形成された情報を使うことにより、図４で述べたスパイクアニールにおける過渡的な温度変化をモニタリングすることが可能となる。また、ハロゲンランプの過渡的な変化もモニタリングすることが可能となる。

さらに、全てのゾーンにおける発熱源情報と、全ての温度計からの温度検出情報が提供されるため、ハロゲンランプの状態を、ゾーン単位で確実に監視することが可能となる。

＜ハロゲンランプの断線監視＞
図１２は、実施の形態１に係わるランプ電圧（ランプ電圧率）の経時変化を示す波形図である。図１２は、第２コンピュータＥＥＰＣにおいて、ランプ電圧Ｖｃｍ（０）〜Ｖｃｍ（１４）を、ステップＳ２０で、１００Ｈｚサンプリングをして得た発熱源情報を、所定期間（７月２１日から８月２９日）プロットして作成した波形図である。図１２に示す波形は、第２コンピュータＥＥＰＣから管理用コンピュータＭＰＣへ提供された情報を用いて、管理用コンピュータＭＰＣが、生成してもよいし、第２コンピュータＥＥＰＣが、管理用コンピュータＭＰＣへ提供する情報を用いて作成してもよい。

説明を容易にするために、ランプ電圧Ｖｃｍ（０）〜Ｖｃｍ（１４）を、１００Ｈｚサンプリングして得た発熱源情報を、Ｖｃｍｄ０〜Ｖｃｍｄ１４として、以下説明する。なお、図１２においては、横軸は日を示し、縦軸はランプ電圧率を示している。同図において、プロットの点は、発熱源情報を取得した日にのみ付されている。ランプ電圧Ｖｃｍ（０）〜Ｖｃｍ（１４）をそれぞれ１００Ｈｚサンプリングすることによって、発熱源情報Ｖｃｍｄ０〜Ｖｃｍｄ（１４）が得られているため、発熱源情報はランプ電圧（ランプ電圧率）に対応しており、発熱源情報の値は、図１２の縦軸に示したランプ電圧（ランプ電圧率）を参照することにより把握される。

１日の間には、多数の半導体ウェハが、アニール処理されるが、図１２では、１枚の半導体ウェハについて、特定のゾーンにおける発熱源情報が示されている。実施の形態１では、ゾーンが１５個存在しているが、図１２には、ゾーンＶｃｍ１に対応する発熱源情報Ｖｃｍｄ１が、太い実線で示され、ゾーンＶｃｍ２に対応する発熱源情報Ｖｃｍｄ２が、太い破線で示され、ゾーンＶｃｍ３に対応する発熱源情報Ｖｃｍｄ３が、太い一点鎖線で示され、ゾーンＶｃｍ４に対応する発熱源情報Ｖｃｍｄ４が、太い二点鎖線で示されている。ゾーンＶｃｍ５に対応する発熱源情報Ｖｃｍｄ５が、細い実線で示され、ゾーンＶｃｍ７に対応する発熱源情報Ｖｃｍｄ７が、細い破線で示され、ゾーンＶｃｍ１０に対応する発熱源情報Ｖｃｍｄ１０が、細い一点鎖線で示され、ゾーンＶｃｍ１４に対応する発熱源情報Ｖｃｍｄ１４が、細い二点鎖線で示されている。

図１２を見ると、発熱源情報Ｖｃｍｄ１〜Ｖｃｍｄ３、Ｖｃｍｄ５、Ｖｃｍｄ７、Ｖｃｍｄ１０およびＶｃｍｄ１４は、所定の期間の間、ほぼ一定の値となっている。これに対して、発熱源情報Ｖｃｍｄ４は、徐々に低下し、破線の○で囲んでいるように、８月１７日頃において、上昇している。

図１０で説明したように、第１コンピュータＦＥＰＣは、温度が適正温度（例えば最高温度）となるようにフィードバック制御を行う。そのため、同じゾーンに配置されている複数のハロゲンランプのうち、例えば１個のハロゲンランプのフィラメントＬが断線すると、同じゾーンに配置されている残りのハロゲンランプで、温度が適切温度に到達するように、ランプ電圧が上昇することになる。発熱源情報は、ランプ電圧を、１００Ｈｚでサンプリングすることによって、得ている。そのため、ゾーンに配置されているハロゲンランプに断線が発生すると、そのゾーンに対応する発熱源情報（ランプ電圧）が、上昇することになる。これにより、第２コンピュータＥＥＰＣは、それぞれのゾーンに対応した発熱源情報を監視することにより、ハロゲンランプの断線を検知し、断線したハロゲンランプの配置されているゾーン（ゾーン単位）を特定することが可能である。図１２の例では、ハロゲンランプが、８月１７日に断線し、断線したハロゲンランプは、ゾーンＶｃｍ４に配置されていることを特定することができる。

ゾーンＶｃｍ４を例にして説明したが、第２コンピュータＥＥＰＣは、全てのゾーンに対応する発熱源情報Ｖｃｍｄ０〜Ｖｃｍｄ１４を備えているため、いずれのゾーンにおいて、ハロゲンランプの断線が発生しても、検知し、特定することが可能である。

ここでは、第２コンピュータＥＥＰＣが、ハロゲンランプの断線と断線したハロゲンランプの特定を、第２コンピュータＥＥＰＣが行う例を示したが、これに限定されるものではない。図１０で説明したように、第２コンピュータＥＥＰＣから管理用コンピュータＭＰＣへ提供される情報に、全ての発熱源情報Ｖｃｍｄ０〜Ｖｃｍｄ１４が含まれているため、管理用コンピュータＭＰＣにおいて、図１２に示すような波形を作成して、断線の検知と、断線したハロゲンランプが配置されているゾーンを特定するようにしてもよい。

図１０で説明したように、第１コンピュータＦＥＰＣからも、統計値として、発熱源情報の平均値が、管理用コンピュータＭＰＣに供給される。そのため、発熱源情報の平均値を用いて、ハロゲンランプの断線を検知することが考えられる。しかしながら、ハロゲンランプが断線したとき、その断線したハロゲンランプが配置されているゾーンに対応する発熱源情報（ランプ電圧）を見たとき、断線の前と断線の後では、変化幅が少ない。図１２を例にして述べると、断線前と断線後の変化幅は、ランプ電圧率として、約４％しかない。この４％の変化幅は、１５個の発熱源情報を平均化した場合、さらに小さくなる。そのため、断線しているか否かの検知が困難になる。さらに、平均化しているため、断線しているゾーンを特定することが困難である。

図９および図１０では、第１コンピュータＦＥＰＣおよび第２コンピュータＥＥＰＣを用いる例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、第１コンピュータＦＥＰＣを、温度管理用コンピュータ（図示しないが、便壇上、Ｏ−ＰＣとする）と、スパイクアニール装置制御用コンピュータ（図示しないが、便壇上、Ｃ−ＰＣとする）と、スパイクアニール装置管理用コンピュータ（図示しないが、便壇上、ＦＥＰＣ１とする）によって構成してもよい。

この場合、温度管理用コンピュータＯ−ＰＣに、図１０で説明した１００Ｈｚサンプリングの機能（ステップＳ１０）と、フィードバック制御の機能（ステップＳ１１〜Ｓ１３）を実行させる。また、スパイクアニール装置制御用コンピュータＣ−ＰＣに、図１０で説明したスパイクアニール装置制御の機能（ステップＳ１４）を実行される。このとき、スパイクアニール装置管理用コンピュータＦＥＰＣ１は、図１０で示したステップＳ１５およびＳ１６の実行と、温度管理用コンピュータＯ−ＰＣおよびスパイクアニール装置制御用コンピュータＣ−ＰＣの制御を行うようにする。

この場合、第２コンピュータＥＥＰＣには、１００Ｈｚサンプリングの機能は設けず、温度管理用コンピュータＯ−ＰＣから１００Ｈｚサンプリングによって得られた温度情報と発熱源情報とが供給されるようにすればよい。

（実施の形態２）
図１３は、実施の形態２に係わるランプ電圧（ランプ電圧率）の経時変化を示す波形図である。図１３は、図１２と類似している。ここでは、図１２との相違点を主に説明する。図１２と同様に、図１３の横軸は、所定の期間を示している。一方、図１３の縦軸は、ランプ電圧率積分値を示している。ランプ電圧率積分値は、この実施の形態２においては、ゾーンに対応した温度計によって測定された温度が、特定の温度以上となっている期間におけるランプ電圧率を積分した値である。図１１を例にして、ランプ電圧率積分値を説明すると、次のようになる。実施の形態２では、特に制限されないが、特定の温度（第１温度）は、９５０℃である。

図１１において、温度が９５０℃以上となるのは、破線で示す時刻ｔ１で、温度９５０℃より低下するのは、破線で示す時刻ｔ２である。この時刻ｔ１と時刻ｔ２との間の期間（破線間、第１期間）におけるランプ電圧率が積分され、ランプ電圧率積分値となる。言い換えるならば、時刻ｔ１と時刻ｔ２との間の期間におけるランプ電圧波形の面積が、ランプ電圧率積分値となる。

ランプ電圧Ｖｃｍ（０）〜Ｖｃｍ（１４）は、１００Ｈｚサンプリングによって、それぞれサンプリングされ、発熱源情報Ｖｃｍｄ０〜Ｖｃｍｄ１４となる。ランプ電圧率積分値のそれぞれは、対応する温度情報が、９５０℃以上を示している期間（時刻ｔ１から時刻ｔ２）における発熱源情報Ｖｃｍｄ０〜Ｖｃｍｄ１４を積分（あるいは累積）した値となる。

ランプ電圧率積分値は、それぞれのゾーンＶｃｍ０〜Ｖｃｍ１４に対して求める。説明を容易にするために、ゾーンＶｃｍ０〜Ｖｃｍ１４のそれぞれに対して求めたランプ電圧率積分値（発熱源情報積分値）を、Ｖｃｍｄ０ｓ〜Ｖｃｍｄ１４ｓとして説明する。図１３では、ゾーンＶｃｍ１に対応するランプ電圧率積分値Ｖｃｍｄ１ｓが、太い実線で示され、ゾーンＶｃｍ２に対応するランプ電圧率積分値Ｖｃｍｄ２ｓが、太い破線で示され、ゾーンＶｃｍ３に対応するランプ電圧率積分値Ｖｃｍｄ３ｓが、太い一点鎖線で示され、ゾーンＶｃｍ４に対応するランプ電圧率積分値Ｖｃｍｄ４ｓが、太い二点鎖線で示されている。また、ゾーンＶｃｍ５に対応するランプ電圧率積分値Ｖｃｍｄ５ｓが、細い実線で示され、ゾーンＶｃｍ７に対応するランプ電圧率積分値Ｖｃｍｄ７ｓが、細い破線で示され、ゾーンＶｃｍ１０に対応するランプ電圧率積分値Ｖｃｍｄ１０ｓが、細い一点鎖線で示され、ゾーンＶｃｍ１４に対応するランプ電圧率積分値Ｖｃｍｄ１４ｓが、細い二点鎖線で示されている。

このように、ランプ電圧（ランプ電圧率）Ｖｃｍ（０）〜Ｖｃｍ（１４）を、所定の期間、すなわち対応するゾーンの温度が９５０℃以上の期間、積分することにより、ランプ電圧の変化を顕在化することが可能となる。

図１３でも、ゾーンＶｃｍ４に配置されているハロゲンランプが断線する場合が示されている。図１３を見ると、ランプ電圧率積分値（発熱源情報積分値）Ｖｃｍｄ１ｓ〜Ｖｃｍｄ３ｓ、Ｖｃｍｄ５ｓ、Ｖｃｍｄ７ｓ、Ｖｃｍｄ１０ｓおよびＶｃｍｄ１４ｓは、所定の期間の間、ほぼ一定あるいは若干低下している。これに対して、ランプ電圧率積分値（発熱源情報積分値）Ｖｃｍｄ４ｓは、その値が徐々に低下し、破線の○で囲んでいるように、８月１７日頃において、急に上昇している。この場合、上昇する前後での変化幅は、約１１％にも達する。

図１２で説明したように、ハロゲンランプが断線すると、そのハロゲンランプが配置されたゾーンにおけるランプ電圧（ランプ電圧率）が上昇する。そのため、ランプ電圧率積分値（発熱源情報積分値）も上昇する。これにより、ランプ電圧率積分値（発熱源情報積分値）を監視することにより、ハロゲンランプに断線が発生していることが検知され、断線の発生しているのが、ゾーンＶｃｍ４に配置されているハロゲンランプであることを特定することができる。また、この実施の形態２では、断線の前後での変化幅が大きくなるため、確実に断線の発生と特定を行うことが可能となる。

図７（Ａ）でハロゲンランプの構造を説明したが、ランプＲＰ（図２）にハロゲンランプを搭載する際、例えば、ハロゲンランプの筐体ＲＰＢの一方の端部を上側にし、他方の端部を下側にして搭載する。図７（Ａ）を例にして説明すると、筐体ＲＰＢの一方の端部ＵＵを上側にし、他方の端部ＤＤを下側にして搭載する。すなわち、一方の端部ＤＤが、他方の端部ＵＵに比べて、放射温度計ＴＳＮに接近するように搭載される。このようにした場合、重力の作用により、コイル状に巻かれたフィラメントＬが、時間の経過、すなわち経時変化に伴って、下側に延び、図７（Ｂ）に示すように、コイル状に巻いた部分が互いに接触し、大電流が流れ、その後断線する。

経時変化により、コイル状の部分が互いに接触し、大電流が流れると、ランプ電圧（ランプ電圧率）は低下することになる。これにより、図１２に示すように、断線するハロゲンランプが配置されているゾーンＶｃｍ４に対応するランプ電圧（ランプ電圧率）Ｖｃｍｄ４は、断線する前に若干低下する。

図１４は、実施の形態２に係わるゾーンＶｃｍ４に対応するランプ電圧Ｖｃｍ（４）とゾーンＶｃｍ４に対応する温度計からの温度検出信号Ｔ４の波形を示す波形図である。図１４は、図１１と同様に、横軸は時間を示し、左側の縦軸は温度を示し、右側の縦軸はランプ電圧率を示している。図１２および図１３に示すように、ゾーンＶｃｍ４に配置されたハロゲンランプは、８月１７日頃に断線する。その前から、ゾーンＶｃｍ４に対応するランプ電圧は、低下する。すなわち、経時変化により、ゾーンＶｃｍ４に配置されたハロゲンランプにおいて、フィラメントＬが、図７（Ｂ）に示すように変形する。これにより、ハロゲンランプを流れる電流が大きくなり、対応するランプ電圧Ｖｃｍ（４）が、低下する。

図１４において、特に制限されないが、一点鎖線Ｖｃｍｄ４（２８）は、７月２８日におけるランプ電圧の波形を示しており、実線Ｖｃｍｄ４（１２）は、８月１２日のランプ電圧の波形を示している。ランプ電圧Ｖｃｍｄ４（１２）は、ランプ電圧Ｖｃｍｄ（２８）に比べると、若干ではあるが、その値が小さくなっている。この差は微少であるが、実施の形態２で述べたように、温度が９５０℃以上の期間（時刻ｔ１から時刻ｔ２の間）における、ランプ電圧Ｖｃｍｄ４（１２）の積分値（ランプ電圧率積分値）Ｖｃｍｄ４ｓと、ランプ電圧Ｖｃｍｄ４（２８）の積分値（ランプ電圧率積分値）Ｖｃｍｄ４ｓとを比較することにより、この微少な差を顕在化することが可能となる。その結果、ハロゲンランプが断線する前に、断線を予知することが可能となる。

第１コンピュータＦＥＰＣから管理用コンピュータＭＰＣにも、統計値化された発熱源情報が供給されるが、平均化された発熱源情報であるため、ハロゲンランプが断線する前の予兆（ランプ電圧の低下）を検知することは困難である。これに対して、実施の形態２においては、それぞれのゾーンに対するランプ電圧率積分値を求めているため、ゾーン（ゾーン単位）毎に、ハロゲンランプが断線する前の予兆を検知することが可能となる。

図１３に示した波形図は、図１２と同様に、第２コンピュータＥＥＰＣにおいて作成してもよいし、管理用コンピュータＭＰＣにおいて作成してもよい。図１０のステップＳ２１で生成した情報が、温度検出情報と発熱源情報を含んでいる。そのため、例えば、第２コンピュータＥＥＰＣは、温度検出情報が所定の温度（９５０℃）以上を示しているとき、発熱源情報を積分することにより、図１３に示した波形を作成することができる。また、管理用コンピュータＭＰＣは、提供された情報に、温度検出情報と発熱源情報とが含まれているため、第２コンピュータＥＥＰＣと同様に、図１３に示した波形を作成することができる。

図１５は、実施の形態２に係わるランプ電圧率積分値とサンプリング周波数との関係を示す特性図である。図１５には、サンプリング周波数が、１００Ｈｚの場合のランプ電圧率積分値が、左側に示され、２０Ｈｚの場合のランプ電圧率積分値が、右側に示されている。ゾーンＶｃｍ０〜Ｖｃｍ１４にそれぞれに対応するランプ電圧率積分値Ｖｃｍｄ１ｓ〜Ｖｃｍｄ１４ｓを求めているが、図１５には、図１３と同様に、特定のランプ電圧率積分値のみが、図１３と同じ表示形式で描かれている。なお、ランプ電圧率積分値は、既に述べたように、所定の温度（９５０℃）以上の期間におけるランプ電圧率の積分によって求められている。

図１５において、縦軸は、ランプ電圧率積分値を示している。また、横軸は時間を示しており、ハロゲンランプの断線前（ランプ切れ前）とランプの断線後（ランプ切れ後）を示している。この図１５においても、ゾーンＶｃｍｄ４に配置されたハロゲンランプが断線した場合が示されている。図１５から理解されるように、サンプリング周波数を高くすることにより、ハロゲンランプの断線前と断線後の変化幅を大きくすることが可能であり、監視により確実に断線を検知することが可能となる。

＜半導体装置の製造方法＞
図１６は、実施の形態２に係わる半導体装置の製造方法を示すフローチャート図である。図１６には、半導体装置の製造方法のうち、特にイオン注入工程ＩＰＰと、イオン注入工程ＩＰＰの後に行われるアニール工程ＡＰＰが示されている。また、図１７は、実施の形態２に係わるイオン注入工程ＩＰＰおよびアニール工程ＡＰＰにおける半導体装置の断面を示す断面図である。

イオン注入工程ＩＰＰよりも前の工程ＢＥＰにおいて、半導体ウェハには、所定の領域に開口部が形成される。例えば、ＭＯＳＦＥＴのソース領域およびドレイン領域となる領域（所定の領域）に開口部が形成される。

イオン注入工程（不純物注入工程）ＩＰＰにおいては、図１７（Ａ）に示すように、半導体基板１７００に形成された所定の領域に、不純部イオン１７０５が注入される。図１７（Ａ）において、１７０２は、半導体基板１７００に形成された絶縁膜を示しており、１７０３は、ゲート絶縁膜を示しており、１７０４は、ゲート絶縁膜１７０３上に形成されたゲート電極を示している。ゲート電極１７０４（ゲート酸化膜１７０３）と絶縁膜１７０２との間の領域が、所定の領域１７０１とされ、この所定の領域１７０１へ、不純部イオン１７０５が注入される。

アニール工程ＡＰＰでは、不純物イオン１７０５が注入された半導体ウェハが、図１で説明したように、プロセスチャンバーＰＣＨに搬入される。プロセスチャンバーＰＣＨに搬入されたウェハは、ランプによって加熱され、アニールの処理が行われる。このとき、上記したように、ランプ電圧Ｖｃｍ（０）〜Ｖｃｍ（１４）および温度検出信号ＴＳＳ（０）〜ＴＳＳ（６）が、１００Ｈｚでサンプリングされ、発熱源情報および温度情報が得られる。得られた発熱源情報および温度情報によって、全てのゾーンに対応するランプ電圧率積分値が求められる。例えば、日毎に、全てのゾーンに対応するランプ電圧率積分値を求め、図１３に示すような波形図を作成し、それぞれのゾーンに対応するランプ電圧率積分値の経時変化を基にして、ランプの状態を監視する。

本実施の形態ではこのようなスパイクアニール装置を用いることにより、ＭＯＳＦＥＴのソース領域およびドレイン領域の広がりを制御することができ、また、不純物の活性化率を適正な値とすることができる。従って、半導体装置の信頼性を向上させることができる。

半導体装置の製造方法として、実施の形態２を用いた場合を説明したが、これに限定されるものではない。すなわち、実施の形態１で述べたように、１００Ｈｚのサンプリングにより得られた発熱源情報を基にして、ランプの状態を監視するようにしてもよい。

アニール工程ＡＰＰで、処理されたウェハは、次の工程ＡＦＰへ移る。工程ＡＦＰでは、例えば、ウェハから複数の半導体チップが切り出され、パッケージングされる。これにより、半導体装置が提供されることになる。

ランプの状態は、予め定められた時間間隔、例えば１日に１回、１枚のウェハに対してアニールの処理を実施したときに、監視するようにしてもよいが、より正確にランプの状態を監視するためには、アニールの処理を実施する度に、ランプの状態を監視することが望ましい。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の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種々変更可能であることはいうまでもない。

１ スパイクアニール装置
ＣＨＷ 半導体ウェハ
ＰＣＨ プロセスチャンバー
ＲＰ ランプ
ＲＰ（１−０）〜ＲＰ（１４−ｎ） ハロゲンランプ
ＴＳＮ 放射温度計
ＴＳＮ（０）〜ＴＳＮ（６） 温度計
ＥＥＰＣ 第１コンピュータ
ＦＥＰＣ 第２コンピュータ
ＭＰＣ 管理用コンピュータ
Ｓ１０、Ｓ２０ １００Ｈｚサンプリング

Claims (8)

1. 複数の温度計からの出力を、第１周波数でサンプリングし、サンプリングにより得られた温度情報に基づいて、複数の発熱源を制御する第１制御装置と、
   前記第１周波数でのサンプリングにより得られた温度情報と、前記複数の発熱源のそれぞれからの出力を、前記第１周波数でサンプリングすることにより得られた発熱源情報とに基づいた情報を形成する第２制御装置と、
   を備え、
   前記第１周波数でのサンプリングにより得られた温度情報と、前記第１周波数でのサンプリングにより得られた発熱源情報とに基づいて、前記複数の発熱源の状態を監視し、
   前記第１周波数でのサンプリングにより得られた発熱源情報は、第１期間、積分され、積分によって得られた積分値の変化に基づいて、発熱源の状態が監視され、
   前記第１周波数でのサンプリングにより得られた温度情報が、第１温度以上を示している期間が、前記第１期間とされる、監視方法。
2. 請求項１に記載の監視方法において、
   前記第１制御装置は、前記複数の温度計のうち、所定の温度計からの出力を、前記第１周波数でサンプリングすることにより得られた温度情報を、前記第１周波数よりも周波数が低い第２周波数でサンプリングしたときに相当する温度情報へ変換し、変換により得た温度情報を統計値として、第３制御装置へ出力し、
   前記第１制御装置は、前記複数の発熱源からの出力から、前記第２周波数でサンプリングしたときに相当する発熱源情報を生成し、生成した発熱源情報の平均値を統計値として、前記第３制御装置へ出力し、
   前記第２制御装置は、前記複数の発熱源によって熱処理された被処理体を特定する特定情報と、前記第１周波数でのサンプリングにより得られた温度情報と、前記第１周波数でのサンプリングにより得られた発熱源情報とを、前記情報として、前記第３制御装置へ供給する、監視方法。
3. 請求項２に記載の監視方法において、
   前記複数の発熱源のそれぞれは、ハロゲンランプを備え、
   前記第１周波数は、１００Ｈｚであり、前記第２周波数は、２０Ｈｚである、監視方法。
4. 請求項１に記載の監視方法において、
   前記第１周波数でのサンプリングより得られた発熱源情報の変化に基づいて、発熱源の状態が監視される、監視方法。
5. 請求項１に記載の監視方法において、
   前記積分値の変化に基づいて、発熱源の予兆を検知する、監視方法。
6. 複数の温度計からの出力を、第１周波数でサンプリングし、サンプリングにより得られた温度情報に基づいて、複数の発熱源を制御する第１制御装置と、
   前記第１周波数でのサンプリングにより得られた温度情報と、前記複数の発熱源のそれぞれからの出力を、前記第１周波数でサンプリングすることにより得られた発熱源情報とに基づいた情報を形成する第２制御装置と、
   を備え、
   前記第１周波数でのサンプリングにより得られた温度情報と、前記第１周波数でのサンプリングにより得られた発熱源情報とに基づいて、前記複数の発熱源の状態を監視し、
   前記複数の発熱源は、熱処理される被処理体に対向するように配置された複数のハロゲンランプを備え、前記複数のハロゲンランプは、配置された位置によって、複数のゾーンに分けられ、
   前記複数のゾーンのそれぞれからのハロゲンランプの出力が、前記第１周波数でサンプリングされ、前記発熱源情報とされ、
   前記第１周波数でのサンプリングにより得られた温度情報と、前記複数のゾーンのそれぞれからの発熱源情報とに基づいて、ゾーン単位でハロゲンランプの状態を監視し、
   前記温度情報が、第１温度以上を示している期間において、前記複数のゾーンのそれぞれからの発熱源情報は、積分され、積分により得られた積分値の変化に基づいて、ゾーン単位でハロゲンランプの状態が監視される、監視方法。
7. 請求項６に記載の監視方法において、
   前記積分値の変化に基づいて、ゾーン単位でハロゲンランプの予兆を検知する、監視方法。
8. 半導体領域に不純物を注入する不純物注入工程と、アニールを行うアニール工程とを備えた半導体装置の製造方法であって、
   前記アニール工程での熱処理に用いられる複数の発熱源が、請求項１に記載の監視方法によって監視される、半導体装置の製造方法。

Images