JP2010283163A - 熱処理方法および熱処理装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】最初にほぼ一定の発光出力L1にて弱照射を行い、それに続いて発光出力をL1からL2にまで徐々に増加させる緩衝照射を行い、さらに続いてピークの値が発光出力L2よりも大きな発光出力L3となる出力波形にて半導体ウェハーに強照射を行っている。弱照射によってある程度予熱された半導体ウェハーに対してピークを有する波形にて強照射が行われることとなるため、半導体ウェハーの表面をより高温にまで昇温することができる。また、緩衝照射を行うことによって、強照射にて半導体ウェハーの表面が瞬間的に昇温するときの昇温幅を小さくすることができ、半導体ウェハーに与えるダメージを抑制してウェハー割れを防止することができる。
【選択図】図10
Description
まず、本発明に係る熱処理装置の全体構成について概説する。図1は、本発明に係る熱処理装置1の構成を示す側断面図である。熱処理装置1は基板として略円形の半導体ウェハーWに光を照射してその半導体ウェハーWを加熱するランプアニール装置である。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。第2実施形態の熱処理装置の構成は第1実施形態と全く同じである。また、第2実施形態における半導体ウェハーWの処理手順も第1実施形態と概ね同じである。第2実施形態が第1実施形態と相違するのは、フラッシュランプFLの発光出力の出力波形である。図11は、第2実施形態におけるフラッシュランプFLの発光出力プロファイルを示す図である。フラッシュランプFLの発光出力は、フラッシュランプFLに流れる電流にほぼ比例しており、スイッチング素子96のゲートに出力するパルス信号の波形を調整することによってフラッシュランプFLの発光出力プロファイルをも調整することができる。
次に、本発明の第3実施形態について説明する。第3実施形態の熱処理装置の構成は第1実施形態と全く同じである。また、第3実施形態における半導体ウェハーWの処理手順も第1実施形態と概ね同じである。第3実施形態が第1実施形態と相違するのは、フラッシュランプFLの発光出力の出力波形である。図12は、第3実施形態におけるフラッシュランプFLの発光出力プロファイルを示す図である。フラッシュランプFLの発光出力は、フラッシュランプFLに流れる電流にほぼ比例しており、スイッチング素子96のゲートに出力するパルス信号の波形を調整することによってフラッシュランプFLの発光出力プロファイルをも調整することができる。
次に、本発明の第4実施形態について説明する。第4実施形態の熱処理装置の構成は第1実施形態と全く同じである。また、第4実施形態における半導体ウェハーWの処理手順も第1実施形態と概ね同じである。第4実施形態が第1実施形態と相違するのは、フラッシュランプFLの発光出力の出力波形である。図13は、第4実施形態におけるフラッシュランプFLの発光出力プロファイルを示す図である。フラッシュランプFLの発光出力は、フラッシュランプFLに流れる電流にほぼ比例しており、スイッチング素子96のゲートに出力するパルス信号の波形を調整することによってフラッシュランプFLの発光出力プロファイルをも調整することができる。
次に、本発明の第5実施形態について説明する。第5実施形態の熱処理装置の構成は第1実施形態と全く同じである。また、第5実施形態における半導体ウェハーWの処理手順も第1実施形態と概ね同じである。第5実施形態が第1実施形態と相違するのは、フラッシュランプFLの発光出力の出力波形である。図14は、第5実施形態におけるフラッシュランプFLの発光出力プロファイルを示す図である。フラッシュランプFLの発光出力は、フラッシュランプFLに流れる電流にほぼ比例しており、スイッチング素子96のゲートに出力するパルス信号の波形を調整することによってフラッシュランプFLの発光出力プロファイルをも調整することができる。
次に、本発明の第6実施形態について説明する。第6実施形態の熱処理装置の構成は第1実施形態と全く同じである。また、第6実施形態における半導体ウェハーWの処理手順も第1実施形態と概ね同じである。第6実施形態が第1実施形態と相違するのは、フラッシュランプFLの発光出力の出力波形である。図15は、第6実施形態におけるフラッシュランプFLの発光出力プロファイルを示す図である。フラッシュランプFLの発光出力は、フラッシュランプFLに流れる電流にほぼ比例しており、スイッチング素子96のゲートに出力するパルス信号の波形を調整することによってフラッシュランプFLの発光出力プロファイルをも調整することができる。
次に、本発明の第7実施形態について説明する。第7実施形態の熱処理装置の構成は第1実施形態と全く同じである。また、第7実施形態における半導体ウェハーWの処理手順も第1実施形態と概ね同じである。第7実施形態が第1実施形態と相違するのは、フラッシュランプFLの発光出力の出力波形である。図16は、第7実施形態におけるフラッシュランプFLの発光出力プロファイルを示す図である。フラッシュランプFLの発光出力は、フラッシュランプFLに流れる電流にほぼ比例しており、スイッチング素子96のゲートに出力するパルス信号の波形を調整することによってフラッシュランプFLの発光出力プロファイルをも調整することができる。
次に、本発明の第8実施形態について説明する。第8実施形態の熱処理装置の構成は第1実施形態と全く同じである。また、第8実施形態における半導体ウェハーWの処理手順も第1実施形態と概ね同じである。第8実施形態が第1実施形態と相違するのは、フラッシュランプFLの発光出力の出力波形である。図17は、第8実施形態におけるフラッシュランプFLの発光出力プロファイルを示す図である。フラッシュランプFLの発光出力は、フラッシュランプFLに流れる電流にほぼ比例しており、スイッチング素子96のゲートに出力するパルス信号の波形を調整することによってフラッシュランプFLの発光出力プロファイルをも調整することができる。
次に、本発明の第9実施形態について説明する。図18は、第9実施形態におけるフラッシュランプFLの駆動回路を示す図である。第9実施形態においては、フラッシュランプFLに電力供給を行うための2つのコンデンサ93a,93bが並列に設けられている。コンデンサ93aには、電源ユニット95aによって所定の電圧が印加され、その印加電圧に応じた電荷が充電される。同様に、コンデンサ93bには、電源ユニット95bによって所定の電圧が印加され、その印加電圧に応じた電荷が充電される。コンデンサ93bからの電力供給の有無を切り替えるスイッチ98は制御部3によって制御される。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明はその趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記の第1実施形態〜第4実施形態においては、緩衝照射工程における発光出力の上昇レートを強照射工程のピークに到達するまでの上昇レートの10%以上40%以下としていたが、強照射工程での半導体ウェハーWに与えるダメージを軽減するためにより好ましくは15%以上25%以下である。
3 制御部
4 保持部昇降機構
5 ランプハウス
6 チャンバー
7 保持部
31 パルス発生器
32 波形設定部
33 入力部
60 上部開口
61 チャンバー窓
65 熱処理空間
71 ホットプレート
72 サセプタ
91 トリガー電極
92 ガラス管
93,93a,93b コンデンサ
94 コイル
96 スイッチング素子
97 トリガー回路
FL フラッシュランプ
W 半導体ウェハー
Claims (22)
- 基板に対して光を照射することによって該基板を加熱する熱処理方法であって、
平均値が第1の発光出力であって第1の発光出力から±30%以内の変動幅の範囲内で発光出力を5ミリセカンド以上100ミリセカンド以下維持して基板に光照射を行う弱照射工程と、
前記弱照射工程に引き続いて発光出力を第1の発光出力から第1の発光出力よりも大きな第2の発光出力に5ミリセカンド以上50ミリセカンド以下かけて増加させて基板に光照射を行う緩衝照射工程と、
前記緩衝照射工程に引き続いてピークが第2の発光出力よりも大きな第3の発光出力であって照射時間が1ミリセカンド以上5ミリセカンド以下となる出力波形にて基板に光照射を行う強照射工程と、
を備え、
前記緩衝照射工程における発光出力の上昇レートは前記強照射工程のピークに到達するまでの上昇レートの10%以上40%以下であることを特徴とする熱処理方法。 - 請求項1記載の熱処理方法において、
前記強照射工程に引き続いて平均値が第3の発光出力よりも小さな第4の発光出力であって第4の発光出力から±30%以内の変動幅の範囲内で発光出力を10ミリセカンド以上100ミリセカンド以下維持して基板に光照射を行う追加照射工程をさらに備えることを特徴とする熱処理方法。 - 請求項1または請求項2に記載の熱処理方法において、
基板に対してフラッシュランプから光照射を行い、
前記弱照射工程および前記緩衝照射工程では前記フラッシュランプに第1のコンデンサから電力供給を行い、前記強照射工程では第1のコンデンサに加えて第2のコンデンサからも前記フラッシュランプに電力供給を行うことを特徴とする熱処理方法。 - 基板に対して光を照射することによって該基板を加熱する熱処理方法であって、
発光出力を1ミリセカンド以上100ミリセカンド以下かけて第1の発光出力にまで増加させて基板に光照射を行う緩衝照射工程と、
前記緩衝照射工程に引き続いてピークが第1の発光出力よりも大きな第2の発光出力であって照射時間が1ミリセカンド以上5ミリセカンド以下となる出力波形にて基板に光照射を行う強照射工程と、
を備え、
前記緩衝照射工程における発光出力の上昇レートは前記強照射工程のピークに到達するまでの上昇レートの10%以上40%以下であることを特徴とする熱処理方法。 - 請求項4記載の熱処理方法において、
前記強照射工程に引き続いて平均値が第2の発光出力よりも小さな第3の発光出力であって第3の発光出力から±30%以内の変動幅の範囲内で発光出力を10ミリセカンド以上100ミリセカンド以下維持して基板に光照射を行う追加照射工程をさらに備えることを特徴とする熱処理方法。 - 請求項4または請求項5に記載の熱処理方法において、
基板に対してフラッシュランプから光照射を行い、
前記緩衝照射工程では前記フラッシュランプに第1のコンデンサから電力供給を行い、前記強照射工程では第1のコンデンサに加えて第2のコンデンサからも前記フラッシュランプに電力供給を行うことを特徴とする熱処理方法。 - 基板に対して光を照射することによって該基板を加熱する熱処理方法であって、
平均値が第1の発光出力であって第1の発光出力から±30%以内の変動幅の範囲内で発光出力を5ミリセカンド以上100ミリセカンド以下維持して基板に光照射を行う弱照射工程と、
前記弱照射工程に引き続いて発光出力を第1の発光出力から第1の発光出力よりも大きな第2の発光出力に5ミリセカンド以上50ミリセカンド以下かけて増加させて基板に光照射を行う緩衝照射工程と、
前記緩衝照射工程に引き続いて平均値が第2の発光出力であって第2の発光出力から±30%以内の変動幅の範囲内で発光出力を1ミリセカンド以上10ミリセカンド以下維持して基板に光照射を行う強照射工程と、
を備えることを特徴とする熱処理方法。 - 基板に対して光を照射することによって該基板を加熱する熱処理方法であって、
発光出力を1ミリセカンド以上100ミリセカンド以下かけて第1の発光出力にまで増加させて基板に光照射を行う緩衝照射工程と、
前記緩衝照射工程に引き続いて平均値が第1の発光出力であって第1の発光出力から±30%以内の変動幅の範囲内で発光出力を1ミリセカンド以上10ミリセカンド以下維持して基板に光照射を行う強照射工程と、
を備えることを特徴とする熱処理方法。 - 基板に対して光を照射することによって該基板を加熱する熱処理方法であって、
平均値が第1の発光出力であって第1の発光出力から±30%以内の変動幅の範囲内で発光出力を5ミリセカンド以上100ミリセカンド以下維持して基板に光照射を行う弱照射工程と、
前記弱照射工程に引き続いて発光出力を第1の発光出力から第1の発光出力よりも大きな第2の発光出力に5ミリセカンド以上50ミリセカンド以下かけて増加させて基板に光照射を行う緩衝照射工程と、
前記緩衝照射工程に引き続いて平均値が第2の発光出力であって第2の発光出力から±30%以内の変動幅の範囲内で発光出力を5ミリセカンド以上10ミリセカンド以下維持して基板に光照射を行う強照射工程と、
前記強照射工程に引き続いて平均値が第2の発光出力よりも小さな第3の発光出力であって第3の発光出力から±30%以内の変動幅の範囲内で発光出力を10ミリセカンド以上100ミリセカンド以下維持して基板に光照射を行う追加照射工程と、
を備えることを特徴とする熱処理方法。 - 基板に対して光を照射することによって該基板を加熱する熱処理方法であって、
発光出力を1ミリセカンド以上100ミリセカンド以下かけて第1の発光出力にまで増加させて基板に光照射を行う緩衝照射工程と、
前記緩衝照射工程に引き続いて平均値が第1の発光出力であって第1の発光出力から±30%以内の変動幅の範囲内で発光出力を5ミリセカンド以上10ミリセカンド以下維持して基板に光照射を行う強照射工程と、
前記強照射工程に引き続いて平均値が第1の発光出力よりも小さな第2の発光出力であって第2の発光出力から±30%以内の変動幅の範囲内で発光出力を10ミリセカンド以上100ミリセカンド以下維持して基板に光照射を行う追加照射工程と、
を備えることを特徴とする熱処理方法。 - 請求項7から請求項10のいずれかに記載の熱処理方法において、
基板に対してフラッシュランプから光照射を行うことを特徴とする熱処理方法。 - 基板に対して光を照射することによって該基板を加熱する熱処理装置であって、
基板を保持する保持手段と、
前記保持手段に保持された基板に光を照射する光照射手段と、
前記光照射手段の発光出力を制御する発光制御手段と、
を備え、
前記発光制御手段は、平均値が第1の発光出力であって第1の発光出力から±30%以内の変動幅の範囲内で発光出力を5ミリセカンド以上100ミリセカンド以下維持して基板に弱光照射を行い、引き続いて発光出力を第1の発光出力から第1の発光出力よりも大きな第2の発光出力に5ミリセカンド以上50ミリセカンド以下かけて増加させつつ基板に緩衝光照射を行い、さらに引き続いてピークが第2の発光出力よりも大きな第3の発光出力であって照射時間が1ミリセカンド以上5ミリセカンド以下となる出力波形にて基板に強光照射を行うように前記光照射手段の発光出力を制御するとともに、前記緩衝光照射における発光出力の上昇レートを前記強光照射におけるピークに到達するまでの上昇レートの10%以上40%以下とすることを特徴とする熱処理装置。 - 請求項12記載の熱処理装置において、
前記発光制御手段は、前記強光照射に引き続いて平均値が第3の発光出力よりも小さな第4の発光出力であって第4の発光出力から±30%以内の変動幅の範囲内で発光出力を10ミリセカンド以上100ミリセカンド以下維持して基板に追加光照射を行うように前記光照射手段の発光出力を制御することを特徴とする熱処理装置。 - 請求項12または請求項13に記載の熱処理装置において、
前記光照射手段はフラッシュランプを含み、
前記弱光照射および前記緩衝光照射を行うときに前記フラッシュランプに電力供給を行う第1のコンデンサと、
前記強光照射を行うときに前記第1のコンデンサに加えて前記フラッシュランプに電力供給を行う第2のコンデンサと、
をさらに備えることを特徴とする熱処理装置。 - 基板に対して光を照射することによって該基板を加熱する熱処理装置であって、
基板を保持する保持手段と、
前記保持手段に保持された基板に光を照射する光照射手段と、
前記光照射手段の発光出力を制御する発光制御手段と、
を備え、
前記発光制御手段は、発光出力を1ミリセカンド以上100ミリセカンド以下かけて第1の発光出力にまで増加させて基板に緩衝光照射を行い、引き続いてピークが第1の発光出力よりも大きな第2の発光出力であって照射時間が1ミリセカンド以上5ミリセカンド以下となる出力波形にて基板に強光照射を行うように前記光照射手段の発光出力を制御するとともに、前記緩衝光照射における発光出力の上昇レートを前記強光照射におけるピークに到達するまでの上昇レートの10%以上40%以下とすることを特徴とする熱処理装置。 - 請求項15記載の熱処理装置において、
前記発光制御手段は、前記強光照射に引き続いて平均値が第2の発光出力よりも小さな第3の発光出力であって第3の発光出力から±30%以内の変動幅の範囲内で発光出力を10ミリセカンド以上100ミリセカンド以下維持して基板に追加光照射を行うように前記光照射手段の発光出力を制御することを特徴とする熱処理装置。 - 請求項15または請求項16に記載の熱処理装置において、
前記光照射手段はフラッシュランプを含み、
前記緩衝光照射を行うときに前記フラッシュランプに電力供給を行う第1のコンデンサと、
前記強光照射を行うときに前記第1のコンデンサに加えて前記フラッシュランプに電力供給を行う第2のコンデンサと、
をさらに備えることを特徴とする熱処理装置。 - 基板に対して光を照射することによって該基板を加熱する熱処理装置であって、
基板を保持する保持手段と、
前記保持手段に保持された基板に光を照射する光照射手段と、
前記光照射手段の発光出力を制御する発光制御手段と、
を備え、
前記発光制御手段は、平均値が第1の発光出力であって第1の発光出力から±30%以内の変動幅の範囲内で発光出力を5ミリセカンド以上100ミリセカンド以下維持して基板に弱光照射を行い、引き続いて発光出力を第1の発光出力から第1の発光出力よりも大きな第2の発光出力に5ミリセカンド以上50ミリセカンド以下かけて増加させて基板に緩衝光照射を行い、さらに引き続いて平均値が第2の発光出力であって第2の発光出力から±30%以内の変動幅の範囲内で発光出力を1ミリセカンド以上10ミリセカンド以下維持して基板に強光照射を行うように前記光照射手段の発光出力を制御することを特徴とする熱処理装置。 - 基板に対して光を照射することによって該基板を加熱する熱処理装置であって、
基板を保持する保持手段と、
前記保持手段に保持された基板に光を照射する光照射手段と、
前記光照射手段の発光出力を制御する発光制御手段と、
を備え、
前記発光制御手段は、発光出力を1ミリセカンド以上100ミリセカンド以下かけて第1の発光出力にまで増加させて基板に緩衝光照射を行い、引き続いて平均値が第1の発光出力であって第1の発光出力から±30%以内の変動幅の範囲内で発光出力を1ミリセカンド以上10ミリセカンド以下維持して基板に強光照射を行うように前記光照射手段の発光出力を制御することを特徴とする熱処理装置。 - 基板に対して光を照射することによって該基板を加熱する熱処理装置であって、
基板を保持する保持手段と、
前記保持手段に保持された基板に光を照射する光照射手段と、
前記光照射手段の発光出力を制御する発光制御手段と、
を備え、
前記発光制御手段は、平均値が第1の発光出力であって第1の発光出力から±30%以内の変動幅の範囲内で発光出力を5ミリセカンド以上100ミリセカンド以下維持して基板に弱光照射を行い、引き続いて発光出力を第1の発光出力から第1の発光出力よりも大きな第2の発光出力に5ミリセカンド以上50ミリセカンド以下かけて増加させて基板に緩衝光照射を行い、引き続いて平均値が第2の発光出力であって第2の発光出力から±30%以内の変動幅の範囲内で発光出力を5ミリセカンド以上10ミリセカンド以下維持して基板に強光照射を行い、さらに引き続いて平均値が第2の発光出力よりも小さな第3の発光出力であって第3の発光出力から±30%以内の変動幅の範囲内で発光出力を10ミリセカンド以上100ミリセカンド以下維持して基板に追加光照射を行うように前記光照射手段の発光出力を制御することを特徴とする熱処理装置。 - 基板に対して光を照射することによって該基板を加熱する熱処理装置であって、
基板を保持する保持手段と、
前記保持手段に保持された基板に光を照射する光照射手段と、
前記光照射手段の発光出力を制御する発光制御手段と、
を備え、
前記発光制御手段は、発光出力を1ミリセカンド以上100ミリセカンド以下かけて第1の発光出力にまで増加させて基板に緩衝光照射を行い、引き続いて平均値が第1の発光出力であって第1の発光出力から±30%以内の変動幅の範囲内で発光出力を5ミリセカンド以上10ミリセカンド以下維持して基板に強光照射を行い、さらに引き続いて平均値が第1の発光出力よりも小さな第2の発光出力であって第2の発光出力から±30%以内の変動幅の範囲内で発光出力を10ミリセカンド以上100ミリセカンド以下維持して基板に追加光照射を行うように前記光照射手段の発光出力を制御することを特徴とする熱処理装置。 - 請求項18から請求項21のいずれかに記載の熱処理装置において、
前記光照射手段はフラッシュランプを備えることを特徴とする熱処理装置。
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