[发明专利]热处理装置及热处理方法

说明书

本发明的课题在于提供一种能够效率良好地将衬底加热的热处理装置及热处理方法。本发明是在收纳半导体晶圆W的腔室6的上方配置多个闪光灯FL，同时在下方配置多个LED灯45。从闪光灯FL对由来自多个LED灯45的光照射预备加热的半导体晶圆W的正面照射闪光。LED灯45放射波长900nm以下的光。从LED灯45放射的光透过石英的下侧腔室窗64照射到半导体晶圆W。从LED灯45放射的波长900nm以下的光能够被500℃以下的低温区的半导体晶圆W良好地吸收，同时几乎不被石英的下侧腔室窗64吸收。因此，由LED灯45能够效率良好地将半导体晶圆W加热。

技术领域

本发明涉及一种通过对半导体晶圆等薄板状精密电子衬底(以下，简称为“衬底”)照射光而将所述衬底加热的热处理装置及热处理方法。

背景技术

在半导体器件的制造过程中，在极短时间内将半导体晶圆加热的闪光灯退火(FLA：Flash lamp annealing)引人注目。闪光灯退火是通过使用氙气闪光灯(以下，简称为“闪光灯”时意为氙气闪光灯)对半导体晶圆的正面照射闪光，而在极短时间(数毫秒以内)使半导体晶圆的正面升温的热处理技术。

氙气闪光灯的放射分光分布是紫外域到近红外域，波长比以往的卤素灯更短，与硅半导体晶圆的基础吸收带大体一致。因而，在从氙气闪光灯对半导体晶圆照射闪光时，透射光较少能够使半导体晶圆急速升温。另外，也明确了如果为数毫秒以内的极短时间的闪光照射，那么只能选择性地使半导体晶圆的正面附近升温。

这种闪光灯退火用于需要极短时间内加热的处理，例如典型来说注入到半导体晶圆的杂质的活性化。原因在于，如果从闪光灯对通过离子注入法注入杂质的半导体晶圆的正面照射闪光，那么能够在极短时间内使所述半导体晶圆的正面升温到活性化温度，能够不使使杂质扩散得较深，而只执行杂质活性化。

作为执行这种闪光灯退火的装置，典型来说使用在收纳半导体晶圆的腔室的上方设置闪光灯，同时在下方设置卤素灯的热处理装置(例如专利文献1)。在专利文献1揭示的装置中，通过来自卤素灯的光照射将半导体晶圆预备加热之后，从闪光灯对所述半导体晶圆的正面照射闪光。通过卤素灯进行预备加热是因为仅靠闪光照射难以使半导体晶圆的正面达到目标温度。

[背景技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利特开2011-159713号公报

发明内容

[发明所要解决的问题]

然而，在通过卤素灯进行预备加热的情况下，因为卤素灯从点亮到达到目标输出需要一定时间，另一方面，卤素灯熄灭之后，热放射也会暂时继续，所以有注入到半导体晶圆的杂质的扩散长度变得相对较长的问题。

另外，卤素灯主要放射波长相对较长的红外光。在硅半导体晶圆的分光吸收率中，500℃以下的低温区中，1μm以上的长波长的红外光的吸收率较低。也就是说，因为500℃以下的半导体晶圆几乎不吸收从卤素灯照射的红外光，所以在预备加热的初期阶段，进行非有效的加热。

另外，从卤素灯出射的光透过设置于腔室的石英窗后照射到半导体晶圆。在石英的分光透过率中，相对较长的波长域的光的透过率较低。也就是说，由于从卤素灯出射的光的一部分被石英窗吸收，所以卤素灯的预备加热的效率进一步下降。

此外，因为卤素灯为比半导体晶圆的直径更长的棒状，所以也有调整半导体晶圆的面内温度分布时的自由度较低的问题。

本发明是鉴于所述问题而完成的，目的在于提供一种能够效率良好地将衬底加热的热处理装置及热处理方法。

[解决问题的技术手段]