CN119419136A 热处理方法 （株式会社斯库林集团）

201910676989.02019.07.25本发明提供一种能够将腔室内以短时间减压的热处理方法。半导体晶片(W)在形成在腔室(6)内的氨气气氛中通过来自卤素灯(HL)及闪光灯(FL)的光照射而进行加热处理。当在腔室(6)在半导体晶片(W)的加热处理后也将腔室(6)内(HL)进行光照射而将腔室(6)内的气氛加热。通过在减压前将腔室(6)内的气氛加热，该气氛中结果，在减压时腔室(6)内的气体分子会迅速地排出，能够将腔室(6)内以短时间减压至特定的2光照射工序，在从连续点亮灯对在腔室内保持在基座的基板进加热工序，在所述减压工序之前，从所述连续点亮灯进所述减压工序及所述加热工序于在所述腔室内不存在基板的所述减压工序及所述加热工序在所述腔室的在所述加热工序中，基于所述腔室内的气氛温度或所述基座的3[0004]在半导体元件的制造工艺中，以极短时间将半导体晶片加热的闪光灯退火(FLA)灯)将闪光照射至半导体晶片的表面，仅使半导[0005]氙气闪光灯的辐射光谱分布为从紫外区域至近红外区域，波长比以往的卤素灯文献1中，揭示了在收容有形成着高介电常数栅极绝缘膜(high_k膜)的半导体晶片的腔室[0012]如专利文献1所揭示，在形成氨气等反应性气体的气氛后进行半导体晶片的加热4减压工序及所述加热工序于在所述腔室内所述基板保持在所述基座减压工序及所述加热工序在所述光照射工序之减压工序及所述加热工序于在所述腔室内不存在基板[0021]另外，技术方案7的发明是根据技术方案1至技术方案6中任一项的发明的热处理[0022]另外，技术方案8的发明是根据技术方案1至技术方案6中任一项的发明的热处理5作为基板的圆板形状的半导体晶片W进行闪光照射而将该半导体晶片W加热的闪光灯退火实施方式中为φ300mm)。在搬入至热处理装置1之前的半导体晶片W形成着高介电常数膜(high_k膜)作为栅极绝缘膜，通过利用热处理装置1进行的加热处理来执行高介电常数膜[0040]腔室6在筒状的腔室侧部61的上下装设石英制的腔室窗而构成。腔室侧部61具有6[0044]进而，在腔室侧部61穿设着贯通孔61a。在腔室侧部61的外壁面的设置着贯通孔61a的面向热处理空间65的侧的端部，装设着使辐射温度计20能够测定的波长区域的红外(N2)及氨气(NH3))供给至热处理空间65的气体供给孔81。气体供给孔81以适当形状设置在反应性气体配管83a及气体供给管83而对缓冲空间82供应氨气。供给确认压力计94判定是否从氨气供给源91对反应性气体配管83a以预先规定的压力供给氨气。质量流量控制器95将在反应性气体配管83a中流通的氨气的流量调整为预先规[0047]另一方面，在惰性气体配管83b的路径中途，介插着质量流量控制器97及供给阀缓冲空间82供应氮气。质量流量控制器97将在惰性气体配管83b中流通的氮气的流量调整管83a供应的氨气与从惰性气体配管83b供应的氮气在气体供给管83合流后将氨气与氮气[0048]另外，设置着将反应性气体配管83a与惰性气体配管83b连通连接的旁路配管8旁路配管84将反应性气体配管83a的供给源阀93与供给确认压力计94之间的部位、与惰性气体配管83b的氮气供给源92与质量流量控制器97之间的部位连通连接。在旁路配管84介[0049]从气体供给管83供应并流入至缓冲空间82的处理气体以在流体阻力比气体供给7[0050]在腔室6的内壁下部以适当形状设置着将热处理空间65内的气体排气的气体排气体排气孔86经由呈圆环状地形成在腔室6的侧壁内部的缓冲空间87而与气体排气管88连通采用真空泵作为排气部190，不从气体供给孔81进行任何气体供给而将作为密闭空间的热了防止下述移载机构10的移载臂11与基台环71干涉而设置。基台环71通过载置在凹部62[0055]在保持板75的上表面周缘部设置着导环76。导环76是具有大于半导体晶片W的直[0056]将保持板75的上表面中比导环76更靠内侧的区域设为保持半导体晶片W的平面状共计12个基板支撑销77。配置着12个基板支撑销77的圆的直径(对向的基板支撑销77间的距离)小于半导体晶片W的直径，如果半导体晶片W的直径为φ8[0058]搬入至腔室6的半导体晶片W以水平姿势载置并保持在装设在腔室6的保持部7的部78是为了辐射温度计20接收从半导体晶片W的下表面辐射的辐射光(红外光)而设置。也就是说，辐射温度计20经由开口部78及装设在腔室侧部61的贯通孔61a的透明窗21接收从穿设着供下述移载机构10的顶起销12贯通以交接半导体晶片W的4个贯通载动作位置(图5的实线位置)、与和保持在保持部使各移载臂11分别旋动的机构，也可以是使用连杆机构利用1个马达使一对移载臂11连动降机构14使一对移载臂11在移载动作位置上升，那么共计4根顶起销12通过穿设在基座74及升降机构14)的部位的附近也设置着省略图示的排气机构，而构成为将移载机构10的驱[0064]返回至图1，设置在腔室6的上方的闪光加热部5是在壳体51的内侧具备包含多根9持在保持部7的半导体晶片W的主面(也就是说沿着水平方向)相互平行的方式呈平面状排[0068]设置在腔室6的下方的卤素加热部4在壳体41的内侧内置着多根(在本实施方式中为40根)卤素灯HL。卤素加热部4是利用多个卤素灯HL从腔室6的下方经由下侧腔室窗64对热处理空间65进行光照射而将半导体晶片自的长度方向沿着保持在保持部7的半导体晶片W的主面(也就是说沿着水平方向)相互平的光照射进行加热时，能够对容易产生温度降低的半导体晶片W的周缘部进行更多光量的[0072]卤素灯HL是通过对配设在玻璃管内部的灯丝通电使灯丝白炽化而发光的灯丝方[0073]另外，也在卤素加热部4的壳体41内，在2级卤素灯HL的下侧设置着反射器43(图[0074]控制部3对设置在热处理装置1的所述各种动作机构进行控制。作为控制部3的硬CPU执行特定的处理程序而进行热处理装置1中W的热处理时因从卤素灯HL及闪光灯FL产生的热能所引起的卤素加热部4、闪光加热部5及子层沉积)或MOCVD(MetalOrganicChemicalVaporDeposition，金属有机化学气相沉说明的热处理装置1的处理顺序通过控制部3对热处理装置1的各动作机构进行控制来进[0077]首先，将形成着高介电常数膜的半导体晶片W搬入至热处理装置1的腔室6(步骤机器人经由搬送开口部66将形成着高介电常数膜的半导体晶片W搬入至腔室6内的热处理[0078]利用搬送机器人搬入的半导体晶片W进出至保持部7的正表示腔室6内的压力。在将半导体晶片W收容至腔室6并将搬送开口部66封闭的时刻t1的时[0081]在第1实施方式中，在将腔室6内减压之前的时刻t2从卤素加热部4的卤素灯HL进行光照射而将腔室6内的气氛加热(步骤S12)。从卤素灯HL照射的光的一部分直接由腔室6利用气氛温度计28来测定。利用气氛温度计28测定出的腔室6内的气氛温度传输至控制部对卤素灯HL的输出进行反馈控制。腔室6内的气氛温度的升温速率及目标温度TP并不特别[0083]在腔室6内的气氛温度到达至目标温度TP之后的时刻t3开始腔室6内的减压(步骤气部190以相对较小的排气流量将腔室6内的气氛排出而将腔室6[0084]接下来，在利用真空压力计191所测定的腔室6内的压力减压[0085]如果从减压开始时以较大的排气流量快速地进行排气，那么有在腔室6内产生较大的气流变化而附着在腔室6的构造物(例如，下侧腔室窗64)的颗粒被卷起而再附着在半导体晶片W造成污染的可能性。如果在减压的初始阶段以较小的排气流量静静地进行排气[0086]在腔室6内的压力到达至气压P2的时刻t5，开始向腔室6内供给处理气体(步骤也就是说，辐射温度计20通过透明窗21接收从保持在基座74的半导体晶片W的下表面经由开口部78辐射的红外光而测定升温中的晶片温度。所测定的半导体晶片W的温度被传输至控制部3。控制部3一边监视通过来自卤素灯HL的光照射而升温的半导体晶片W的温度是否温度计20的测定值，以半导体晶片W的温度成为预加热温度T1的方式对卤素灯HL的输出进[0090]在半导体晶片W的温度到达至预加热温度T1之后，控制部3将半导体晶片W暂时维[0091]通过进行这样的利用卤素灯HL的预加热，而将半导体晶片W的全体均匀地升温至周缘部的温度比中央部降低的倾向，但卤素加热部4中的卤素灯HL的配设密度为较之与半[0092]在半导体晶片W的温度到达至预加热温度T1后经过特定时间的时刻t7闪光加热部射闪光，包含高介电常数膜的半导体晶片W的表面瞬间地升温至处理温度T2后执行成膜后热处理。通过闪光照射而半导体晶片W的表面所达到的最高温度(峰值温度)即处理温度T2[0094]如果在氨气气氛中半导体晶片W的表面升温至处理温度T2后执行成膜后热处理，光照射后的半导体晶片W的表面温度从处理温度[0095]在闪光加热处理结束之后，在时刻t8通过来自卤素灯HL的光照射将腔室6内的气[0096]在腔室6内的气氛温度到达至目标温度TP之后的时刻t9，开始腔室6内的减压(步185关闭的搬送开口部66打开，将载置在顶起销12上的半导体晶片W利用装置外部的搬送随减压处理的半导体晶片W的处理时间变长而也就是说在将成为处理对象的半导体晶片W保持在基座74的状态下在闪光加热的前后将腔[0102]对所述热处理装置1定期地或不定期地进行维护。不定期地进行维护为热处理装室6内的热处理空间65还从反应性气体配管83行维护前的腔室6内不存在半导体晶片W的状态下从卤素灯HL进行光照射而将腔室6内的气通过来自该构造物的热传递而腔室6内的气氛也利用气氛温度计28来测定。利用气氛温度计28测定出的腔室6内的气氛温度被传输至控制的气氛温度的目标温度TP与第1实施方式相同地例如为25[0105]在腔室6内的气氛温度到达至目标温度TP之后开始腔室6内的减压(步骤S22)。具从气体排气管88进行腔室6内及包含质量流量控制器95的反应性气体配管83a(准确地说，比供给源阀93更靠下游侧的部位)的排气，不仅将腔室6内减压而且也将反应性气体配管的一部分会通过旁路配管84填充至包含质量流量控制器95的反应性气体配管83a(准确地理与氮气供给重复设定次数的情况下，再次重复步骤S22的减压处理与步骤S23的氮气供的气氛加热，但除此以外也可在开始腔室6内的减压之后也继续通过来自卤素灯HL的光照压之后利用来自卤素灯HL的光照射开始腔室实施方式一样将卤素灯HL以固定电力点亮而将腔室6内的气氛加热直至腔室6内的气氛温由辐射温度计29测定出的基座74的温度或由辐射温度计20测定出的半导体晶片W的温度而一氧化气体配管83b供给的气体并不限定为氮气，也可从惰性气体配管83b供给氩气(Ar)、氦气[0114]另外，在第1实施方式中，在腔室6内形成氨气气氛后进行半导体晶片W的加热处于在对1片半导体晶片W进行处理的期间将腔室6内多次减压，所以通过将本发明的技术较13