[发明专利]热处理装置

说明书

一种热处理装置，即使在吸收红外光的处理气体的环境中，也能够准确地测量基板温度。在对半导体晶片进行热处理的室内形成氨气环境，该氨气吸收与辐射温度计(120)的测量波长区域重叠的波长区域的红外光。通过在辐射温度计(120)的光学透镜系统(21)和检测器(23)之间设置滤光片(22)来排除氨气吸收红外光带来的影响，该滤光片(22)有选择地使不与氨气吸收的波长区域重叠的波长的红外光透过。此外，从表示向辐射温度计(120)入射的红外光的能量和黑体的温度之间的相关关系的多个变换表(26)中，选择与设置的滤光片(22)对应的变换表(26)供辐射温度计(120)使用。由此，不管是否处于氨气环境，都能准确地测量半导体晶片(W)的温度。

技术领域

本发明涉及向半导体晶片等薄板状精密电子基板(下面，简称为“基板”)照射光来加热该基板的热处理装置。

背景技术

在半导体器件的制造工艺中，以极短时间加热半导体晶片的闪光灯退火(FLA)引人注目。闪光灯退火是这样的热处理技术：通过用氙气闪光灯(下面，简称为“闪光灯”时，是指氙气闪光灯)向半导体晶片的表面照射闪光，在极短时间内(几毫秒以下)仅使半导体晶片的表面升温。

氙气闪光灯的辐射光谱分布是从紫外区域到近红外区域，波长比以往的卤素灯的波长短，并与硅的半导体晶片的基本吸收带几乎一致。由此，从氙气闪光灯向半导体晶片照射闪光时，透射光少，能够使半导体晶片快速地升温。若在几毫秒以下的极短时间内照射闪光，则能够有选择地仅使半导体晶片的表面附近升温。

这样的闪光灯退火利用于需要极短时间的加热的处理，例如，典型地利用于注入半导体晶片的杂质的活化。若从闪光灯向通过离子注入法注入了杂质的半导体晶片的表面照射闪光，就能够在极短时间内将该半导体晶片的表面升温到活化温度，并且无需使杂质扩散得深，能够仅执行杂质活化。

不限于闪光灯退火，在热处理中适当地管理半导体晶片的温度是重要的。一般来讲，在半导体晶片的热处理中，由非接触式辐射温度计测量温度，例如在专利文献1中公开了在闪光照射前利用卤素灯进行预热时，由辐射温度计测量半导体晶片的温度。

专利文献1：日本特开2010-225613号公报

另外，还研究作为半导体晶片的热处理使用闪光退火，上述半导体晶片形成有介电常数比二氧化硅(SiO2)的介电常数高的材料(高介电常数材料)的高介电常数膜(High-k膜)，该高介电常数膜被用作场效应晶体管(FET)的栅极绝缘膜。高介电常数膜为了解决伴随栅极绝缘膜变薄的趋势漏电流增大的问题，与将金属应用于栅极电极的金属栅极电极一起构成新的堆叠结构，这样的开发正在被推进。在利用闪光灯退火进行这样的高介电常数栅极绝缘膜的热处理的情况下，尝试在氨气环境中进行高介电常数栅极绝缘膜的氮化处理。

但是，在氨气环境中进行半导体晶片的热处理的情况下，存在氨气阻碍辐射温度计测量温度的问题。由于氨气吸收辐射温度计的测量中所需的红外线，因此辐射温度计接收的红外线的强度变小，结果，辐射温度计输出的测量值低于实际的晶片温度值。典型地，闪光灯退火中在闪光照射前由卤素灯预热半导体，但是由于基于辐射温度计的测量结果闭环控制卤素灯的输出，因此，如果测量结果低于实际的晶片温度，则因灯的输出过大而导致半导体晶片被加热到高于目标温度的高温。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于，提供一种即使在吸收红外光的处理气体的环境中，也能够准确地测量基板温度的热处理装置。

为了解决上述问题，第一方面发明提供热处理装置，其特征在于，该热处理装置通过向基板照射光来加热该基板，包括：室，其容纳基板；光照射部，其向容纳于上述室的上述基板照射光；气体供给部，其向上述室供给规定的处理气体而在上述基板的周边形成该处理气体环境；辐射温度计，其接收从上述基板辐射的红外光来测量上述基板温度；存储部，其保存多个表示向上述辐射温度计入射的红外光的能量和黑体的温度之间的相关关系的变换表；以及控制部，其根据利用上述气体供给部形成于上述室内的处理气体环境，从多个上述变换表中选择上述辐射温度计使用的变换表。