[发明专利]热处理方法及热处理装置

说明书

在开始进行成为批次的最初的处理对象的半导体晶片的处理前，将虚设晶片搬入至腔室(6)内，形成包含具有较高热传导率的氦气的环境。通过来自卤素灯的光照射而加热虚设晶片，由此自升温的虚设晶片以氦气为热介质向上侧腔室窗及下侧腔室窗产生热传导。在将成为最初的处理对象的半导体晶片搬入至腔室内时，上侧腔室窗及下侧腔室窗被加热，故可使构成批次的所有半导体晶片的温度历程均一，可省略虚设运转。

技术领域

本发明涉及一种通过对半导体晶片等薄板状精密电子基板(以下，简你为“基板”)照射光而加热该基板的热处理方法及热处理装置。

背景技术

在半导体组件的制造制程中，杂质导入是用以在半导体晶片内形成pn结的必需的步骤。当前，通常杂质导入是通过离子注入法与其后的退火法完成。离子注入法是使硼(B)、砷(As)、磷(P)等杂质元素离子化并以高加速电压与半导体晶片碰撞而物理性地进行杂质注入的技术。所注入的杂质通过退火处理而活化。此时，如果退火时间为数秒程度以上，则所注入的杂质通过热而较深地扩散，其结果有结深度相较要求过深而妨碍形成良好的组件的担忧。

因此，作为在极短时间内加热半导体晶片的退火技术，近年来闪光灯退火(FLA，Flash Lamp Anneal)受到关注。闪光灯退火是一种通过使用氙闪光灯(以下，在仅设为“闪光灯”时指氙闪光灯)对半导体晶片的表面照射闪光而仅使注入有杂质的半导体晶片的表面在极短时间(数毫秒以下)升温的热处理技术。

氙闪光灯的辐射分光分布是自紫外区至近红外区，波长相较先前的卤素灯短，且与硅半导体晶片的基础吸收带大致一致。由此，在自氙闪光灯对半导体晶片照射闪光时，透过光较少，能够使半导体晶片急速升温。此外，也判明如果为数毫秒以下的极短时间的闪光照射，则可选择性地仅使半导体晶片的表面附近升温。因此，如果为利用氙闪光灯的极短时间的升温，则不会使杂质较深地扩散，可仅执行杂质活化。

作为使用有此种氙闪光灯的热处理装置，例如在日本专利文献1中，揭示有在半导体晶片的表面侧配置闪光灯，在背面侧配置卤素灯，且通过其等的组合而进行所需的热处理者。在日本专利文献1所揭示的热处理装置中，通过卤素灯将半导体晶片预加热至某程度的温度为止，其后通过来自闪光灯的闪光照射使半导体晶片的表面升温至所需的处理温度。

[先前技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利特开2010-225645号公报

发明内容

[发明所要解决的问题]

一般而言，并不限于热处理，半导体晶片的处理是以批次(成为在相同条件下进行相同内容的处理的对象的1组半导体晶片)为单位进行。在单片式的基板处理装置中，对构成批次的多片半导体晶片连续地依序进行处理。在闪光灯退火装置中，也将构成批次的多个半导体晶片逐片搬入至腔室而依序进行热处理。

在运转停止状态的闪光灯退火装置开始批处理的情况下，将批次的最初的半导体晶片搬入至大致室温的腔室而进行加热处理。在加热处理时，将腔室内支撑在晶座的半导体晶片预加热至特定温度为止，进而通过闪光加热使晶片表面升温至处理温度。其结果，通过升温的半导体晶片将晶座、腔室窗等腔室内构造物加热，该腔室内构造物的温度也上升。此种腔室内构造物的伴随半导体晶片的加热处理的温度上升是自批次的最初持续数片左右，不久在约进行了10片半导体晶片的加热处理时腔室内构造物的温度达到固定的稳定温度。即，相对于批次的最初的半导体晶片在室温的腔室中进行处理，第10片以后的半导体晶片在升温至稳定温度的腔室中进行处理。

因此，产生构成批次的多个半导体晶片的温度历程变得不均一的问题。尤其自批次的最初起数片程度的半导体晶片是在相对较低温度的腔室内进行处理，故也有闪光照射时的表面到达温度无法达到处理温度的担忧。