[發明專利]熱處理方法及熱處理裝置

在審

• 申請號: 201880086977.6
• 申請日: 2018-10-03
• 公開（公告）號: CN111656489A
• 公開（公告）日: 2020-09-11
• 發明（設計）人: 小野行雄
• 申請（專利權）人: 株式會社斯庫林集團
• 主分類號: H01L21/265
• 分類號: H01L21/265;H01L21/26;H01L21/683
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 陳甜甜

在開始進行成為批次的最初的處理對象的半導體晶片的處理前，將虛設晶片搬入至腔室(6)內，形成包含具有較高熱傳導率的氦氣的環境。通過來自鹵素燈的光照射而加熱虛設晶片，由此自升溫的虛設晶片以氦氣為熱介質向上側腔室窗及下側腔室窗產生熱傳導。在將成為最初的處理對象的半導體晶片搬入至腔室內時，上側腔室窗及下側腔室窗被加熱，故可使構成批次的所有半導體晶片的溫度歷程均一，可省略虛設運轉。

技術領域

本發明涉及一種通過對半導體晶片等薄板狀精密電子基板(以下，簡你為“基板”)照射光而加熱該基板的熱處理方法及熱處理裝置。

背景技術

在半導體組件的制造制程中，雜質導入是用以在半導體晶片內形成pn結的必需的步驟。當前，通常雜質導入是通過離子注入法與其后的退火法完成。離子注入法是使硼(B)、砷(As)、磷(P)等雜質元素離子化并以高加速電壓與半導體晶片碰撞而物理性地進行雜質注入的技術。所注入的雜質通過退火處理而活化。此時，如果退火時間為數秒程度以上，則所注入的雜質通過熱而較深地擴散，其結果有結深度相較要求過深而妨礙形成良好的組件的擔憂。

因此，作為在極短時間內加熱半導體晶片的退火技術，近年來閃光燈退火(FLA，Flash Lamp Anneal)受到關注。閃光燈退火是一種通過使用氙閃光燈(以下，在僅設為“閃光燈”時指氙閃光燈)對半導體晶片的表面照射閃光而僅使注入有雜質的半導體晶片的表面在極短時間(數毫秒以下)升溫的熱處理技術。

氙閃光燈的輻射分光分布是自紫外區至近紅外區，波長相較先前的鹵素燈短，且與硅半導體晶片的基礎吸收帶大致一致。由此，在自氙閃光燈對半導體晶片照射閃光時，透過光較少，能夠使半導體晶片急速升溫。此外，也判明如果為數毫秒以下的極短時間的閃光照射，則可選擇性地僅使半導體晶片的表面附近升溫。因此，如果為利用氙閃光燈的極短時間的升溫，則不會使雜質較深地擴散，可僅執行雜質活化。

作為使用有此種氙閃光燈的熱處理裝置，例如在日本專利文獻1中，揭示有在半導體晶片的表面側配置閃光燈，在背面側配置鹵素燈，且通過其等的組合而進行所需的熱處理者。在日本專利文獻1所揭示的熱處理裝置中，通過鹵素燈將半導體晶片預加熱至某程度的溫度為止，其后通過來自閃光燈的閃光照射使半導體晶片的表面升溫至所需的處理溫度。

[先前技術文獻]

[專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2010-225645號公報

發明內容

[發明所要解決的問題]

一般而言，并不限于熱處理，半導體晶片的處理是以批次(成為在相同條件下進行相同內容的處理的對象的1組半導體晶片)為單位進行。在單片式的基板處理裝置中，對構成批次的多片半導體晶片連續地依序進行處理。在閃光燈退火裝置中，也將構成批次的多個半導體晶片逐片搬入至腔室而依序進行熱處理。

在運轉停止狀態的閃光燈退火裝置開始批處理的情況下，將批次的最初的半導體晶片搬入至大致室溫的腔室而進行加熱處理。在加熱處理時，將腔室內支撐在晶座的半導體晶片預加熱至特定溫度為止，進而通過閃光加熱使晶片表面升溫至處理溫度。其結果，通過升溫的半導體晶片將晶座、腔室窗等腔室內構造物加熱，該腔室內構造物的溫度也上升。此種腔室內構造物的伴隨半導體晶片的加熱處理的溫度上升是自批次的最初持續數片左右，不久在約進行了10片半導體晶片的加熱處理時腔室內構造物的溫度達到固定的穩定溫度。即，相對于批次的最初的半導體晶片在室溫的腔室中進行處理，第10片以后的半導體晶片在升溫至穩定溫度的腔室中進行處理。

因此，產生構成批次的多個半導體晶片的溫度歷程變得不均一的問題。尤其自批次的最初起數片程度的半導體晶片是在相對較低溫度的腔室內進行處理，故也有閃光照射時的表面到達溫度無法達到處理溫度的擔憂。