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JP7128944B2 - Heat treatment method and heat treatment apparatus - Google Patents
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Description

本発明は、半導体ウェハー等のシリコンまたはシリコンゲルマニウムの薄板状精密電子基板(以下、単に「基板」と称する)にフラッシュ光を照射してコンタクトを形成する熱処理方法および熱処理装置に関する。 The present invention relates to a heat treatment method and a heat treatment apparatus for forming contacts by irradiating a silicon or silicon germanium thin precision electronic substrate (hereinafter simply referred to as "substrate") such as a semiconductor wafer with flash light.

半導体デバイスの製造プロセスにおいて、極めて短時間で半導体ウェハーを加熱するフラッシュランプアニール(FLA)が注目されている。フラッシュランプアニールは、キセノンフラッシュランプ(以下、単に「フラッシュランプ」とするときにはキセノンフラッシュランプを意味する)を使用して半導体ウェハーの表面にフラッシュ光を照射することにより、半導体ウェハーの表面のみを極めて短時間(数ミリ秒以下)に昇温させる熱処理技術である。 Flash lamp annealing (FLA), which heats a semiconductor wafer in an extremely short time, has attracted attention in the manufacturing process of semiconductor devices. Flash lamp annealing uses a xenon flash lamp (hereinafter simply referred to as a "flash lamp" to mean a xenon flash lamp) to irradiate the surface of the semiconductor wafer with flash light, so that only the surface of the semiconductor wafer is extremely annealed. It is a heat treatment technology that raises the temperature in a short time (several milliseconds or less).

キセノンフラッシュランプの放射分光分布は紫外域から近赤外域であり、従来のハロゲンランプよりも波長が短く、シリコンの半導体ウェハーの基礎吸収帯とほぼ一致している。よって、キセノンフラッシュランプから半導体ウェハーにフラッシュ光を照射したときには、透過光が少なく半導体ウェハーを急速に昇温することが可能である。また、数ミリ秒以下の極めて短時間のフラッシュ光照射であれば、半導体ウェハーの表面近傍のみを選択的に昇温できることも判明している。 The radiation spectral distribution of the xenon flash lamp is from the ultraviolet region to the near-infrared region, the wavelength is shorter than that of the conventional halogen lamp, and it almost matches the fundamental absorption band of the silicon semiconductor wafer. Therefore, when the semiconductor wafer is irradiated with flash light from the xenon flash lamp, it is possible to rapidly raise the temperature of the semiconductor wafer with little transmitted light. In addition, it has been found that only the vicinity of the surface of the semiconductor wafer can be selectively heated by flash light irradiation for a very short period of several milliseconds or less.

このようなフラッシュランプアニールは、極短時間の加熱が必要とされる処理、例えば典型的には半導体ウェハーに注入された不純物の活性化に利用される。イオン注入法によって不純物が注入された半導体ウェハーの表面にフラッシュランプからフラッシュ光を照射すれば、当該半導体ウェハーの表面を極短時間だけ活性化温度にまで昇温することができ、不純物を深く拡散させることなく、不純物活性化のみを実行することができるのである。 Such flash lamp annealing is used in processes that require very short heating times, such as activation of impurities typically implanted in semiconductor wafers. By irradiating the surface of a semiconductor wafer into which impurities have been implanted by ion implantation with flash light from a flash lamp, the surface of the semiconductor wafer can be heated to the activation temperature for a very short period of time, and the impurities can be deeply diffused. Therefore, only impurity activation can be performed without causing the activation of the impurities.

また、電界効果トランジスタ(FET)のシリサイド形成にフラッシュランプアニールを適用することも検討されている。シリサイド形成は、電界効果トランジスタの高性能化のために、金属とシリコンとの化合物(シリサイド)を形成する技術である。シリサイドを形成することによって、ゲートおよびソース・ドレイン領域の抵抗が低減されて電界効果トランジスタの高速動作が実現される。シリサイドを形成するための金属としては、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、チタン(Ti)などが検討されているが、ニッケルが最も微細化に適した材料として有望である。 Application of flash lamp annealing to silicide formation of field effect transistors (FETs) is also under consideration. Silicide formation is a technique for forming a compound (silicide) of metal and silicon in order to improve the performance of field effect transistors. By forming silicide, the resistance of the gate and source/drain regions is reduced to realize high-speed operation of the field effect transistor. As metals for forming silicide, nickel (Ni), cobalt (Co), titanium (Ti), etc. are being studied, but nickel is most promising as a material most suitable for miniaturization.

シリサイド形成は、半導体ウェハーのソース・ドレイン領域にニッケル等の金属膜を成膜し、その半導体ウェハーに加熱処理を施すことによって実現される。このとき、長時間の加熱処理を行うと、シリサイドが横方向(ソース・ドレイン領域からゲートへと向かう方向)に異常成長してソース・ドレインの接合を突き破り、リーク電流が急速に増大するという問題が生じる。このため、金属膜を成膜した半導体ウェハーの表面にフラッシュ光を照射して短時間の加熱処理を行うことが例えば特許文献1に提案されている。 Silicide formation is achieved by depositing a metal film such as nickel on the source/drain regions of a semiconductor wafer and subjecting the semiconductor wafer to heat treatment. At this time, if the heat treatment is performed for a long time, the silicide grows abnormally in the lateral direction (direction from the source/drain region to the gate) and breaks through the junction of the source/drain, resulting in a rapid increase in leakage current. occurs. For this reason, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2002-100000 proposes, for example, to irradiate the surface of a semiconductor wafer on which a metal film is formed with flash light to perform heat treatment for a short period of time.

特開2013-84901号公報Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2013-84901

しかしながら、特許文献1に開示されているように、金属膜を成膜した半導体ウェハーに単にフラッシュ光を照射して極短時間のフラッシュ加熱処理を行っただけでは、シリサイドと基層のシリコンとの界面特性が劣化して高抵抗化の原因となることが判明した。今後のさらに微細化が進むデバイスではシリサイドの膜厚が薄くなり、酸素の影響をより受けやすくなる。また、シリサイド自体も容易に酸化されやすく、シリサイド形成後のシリサイドの酸化を抑制する必要もある。 However, as disclosed in Patent Document 1, if a semiconductor wafer on which a metal film is formed is simply irradiated with flash light and subjected to a flash heat treatment for an extremely short time, the interface between the silicide and the silicon base layer cannot be formed. It was found that the characteristics deteriorated and became the cause of high resistance. In future devices with further miniaturization, the film thickness of silicide will be thinner and more susceptible to oxygen. In addition, since silicide itself is easily oxidized, it is also necessary to suppress oxidation of silicide after silicide is formed.

シリサイドの界面特性の劣化およびシリサイド自体の酸化は酸素が存在している状態で加熱処理を行うことに起因するものである。これらの諸問題の原因となる酸素には、主としてチャンバー内の残留酸素、および、半導体ウェハーの表面に吸着している酸素(典型的には水分として吸着している)がある。特に、フラッシュ加熱処理時にチャンバー内に残留している酸素はシリコン酸化膜の膜厚増大の大きな要因となる。一般に、フラッシュランプアニール装置では、常圧にてチャンバー内に半導体ウェハーを搬入出するため、このときに流入した大気中の酸素がチャンバー内に残留して酸素濃度が高くなるのである。 Degradation of interface characteristics of silicide and oxidation of silicide itself are caused by heat treatment in the presence of oxygen. Oxygen that causes these problems mainly includes residual oxygen in the chamber and oxygen adsorbed on the surface of the semiconductor wafer (typically adsorbed as moisture). In particular, oxygen remaining in the chamber during the flash heat treatment is a major factor in increasing the thickness of the silicon oxide film. Generally, in a flash lamp annealing apparatus, semiconductor wafers are carried in and out of a chamber under normal pressure, so oxygen in the air that flows into the chamber at this time remains in the chamber, increasing the oxygen concentration.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、シリサイド等の高抵抗化を抑制することができる熱処理方法および熱処理装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a heat treatment method and a heat treatment apparatus capable of suppressing an increase in the resistance of silicide or the like.

上記課題を解決するため、請求項1の発明は、基板にフラッシュ光を照射してコンタクトを形成する熱処理方法において、金属膜を成膜した基板をチャンバー内に搬入する搬入工程と、前記チャンバー内を大気圧よりも低い第1の圧力に減圧する減圧工程と、前記チャンバー内を第1の圧力から第1の圧力よりも高い第2の圧力に復圧する復圧工程と、前記チャンバー内を第2の圧力に維持しつつ、前記基板の表面にフラッシュランプからフラッシュ光を照射する照射工程と、を備え、第2の圧力は、第1の圧力よりも高く大気圧よりも低く、前記復圧工程では、復圧後の前記チャンバー内の酸素濃度を200ppb以下とし、前記照射工程の後、前記チャンバー内に不活性ガスを供給して前記チャンバー内を大気圧にまで復圧するときに、排気のためのバルブを開放したまま給気のためのバルブも開放することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the invention of claim 1 provides a heat treatment method for forming a contact by irradiating a substrate with flash light, wherein a loading step of loading a substrate having a metal film formed thereon into a chamber; to a first pressure lower than the atmospheric pressure; a depressurization step of depressurizing the chamber from the first pressure to a second pressure higher than the first pressure; and an irradiation step of irradiating the surface of the substrate with flash light from a flash lamp while maintaining the pressure of 2, wherein the second pressure is higher than the first pressure and lower than the atmospheric pressure, and the pressure is restored. In the step, the oxygen concentration in the chamber after pressure recovery is set to 200 ppb or less, and after the irradiation step, an inert gas is supplied into the chamber to restore the pressure in the chamber to atmospheric pressure. The valve for supplying air is also opened while the valve for supplying air is kept open.

また、請求項2の発明は、請求項1の発明に係る熱処理方法において、前記減圧工程では、前記チャンバーからの排気流量を時間とともに増加させることを特徴とする。 According to a second aspect of the invention, in the heat treatment method according to the first aspect of the invention, in the depressurization step, the exhaust flow rate from the chamber is increased with time.

また、請求項3の発明は、請求項1または請求項2の発明に係る熱処理方法において、前記復圧工程では、前記チャンバーへの給気流量を時間とともに増加させることを特徴とする。 According to a third aspect of the invention, in the heat treatment method according to the first or second aspect of the invention, in the pressure recovery step, the flow rate of air supplied to the chamber is increased with time.

また、請求項4の発明は、請求項1から請求項3のいずれかの発明に係る熱処理方法において、前記照射工程の後、前記チャンバー内を大気圧として50リットル/分以上100リットル/分以下の流量にて不活性ガスを前記チャンバー内に流すことを特徴とする。 In addition, the invention of claim 4 is the heat treatment method according to any one of claims 1 to 3, wherein after the irradiation step, the pressure inside the chamber is set to atmospheric pressure of 50 liters/minute or more and 100 liters/minute or less. is characterized by flowing an inert gas into the chamber at a flow rate of

また、請求項5の発明は、請求項1から請求項4のいずれかの発明に係る熱処理方法において、前記搬入工程では、前記チャンバーの搬送開口部を開放しつつ、前記チャンバー内に不活性ガスを供給することを特徴とする。 Further, according to the invention of claim 5, in the heat treatment method according to any one of claims 1 to 4, in the carrying-in step, an inert gas is introduced into the chamber while opening the carrying opening of the chamber. is characterized by supplying

また、請求項6の発明は、基板にフラッシュ光を照射してコンタクトを形成する熱処理方法において、金属膜を成膜した基板をチャンバー内に搬入する搬入工程と、前記チャンバー内を大気圧よりも低い第1の圧力に減圧する減圧工程と、前記チャンバー内を第1の圧力に維持しつつ、前記基板の表面にフラッシュランプからフラッシュ光を照射する照射工程と、を備え、前記減圧工程では、前記チャンバー内の酸素濃度を200ppb以下とし、前記照射工程の後、前記チャンバー内に不活性ガスを供給して前記チャンバー内を大気圧にまで復圧するときに、排気のためのバルブを開放したまま給気のためのバルブも開放することを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a heat treatment method for forming a contact by irradiating a substrate with flash light, wherein the step of loading the substrate on which a metal film is formed into a chamber; a decompression step of decompressing to a low first pressure; and an irradiation step of irradiating the surface of the substrate with flash light from a flash lamp while maintaining the inside of the chamber at the first pressure. When the oxygen concentration in the chamber is set to 200 ppb or less, and after the irradiation step, an inert gas is supplied into the chamber to restore the pressure in the chamber to atmospheric pressure, the exhaust valve is left open. A valve for supplying air is also opened.

また、請求項7の発明は、基板にフラッシュ光を照射してコンタクトを形成する熱処理装置において、金属膜を成膜した基板を収容するチャンバーと、前記チャンバーに収容された前記基板にフラッシュ光を照射するフラッシュランプと、前記チャンバー内の雰囲気を排気する排気部と、前記チャンバーに所定の処理ガスを供給するガス供給部と、前記チャンバー内を大気圧よりも低い第1の圧力に減圧した後に、第1の圧力よりも高い第2の圧力に復圧した状態で前記基板の表面に前記フラッシュランプからフラッシュ光が照射されるように前記排気部および前記ガス供給部を制御する制御部と、を備え、第2の圧力は、第1の圧力よりも高く大気圧よりも低く、前記チャンバー内を第2の圧力に復圧した後の前記チャンバー内の酸素濃度を200ppb以下とし、前記制御部は、前記フラッシュ光の照射後、前記チャンバー内に不活性ガスを供給して前記チャンバー内を大気圧にまで復圧するときに、前記排気部のバルブを開放したまま前記ガス供給部のバルブも開放することを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a heat treatment apparatus for forming a contact by irradiating a substrate with flash light, wherein a chamber containing a substrate on which a metal film is formed and a flash light are applied to the substrate contained in the chamber. a flash lamp for irradiation, an exhaust unit for exhausting the atmosphere in the chamber, a gas supply unit for supplying a predetermined processing gas to the chamber, and after reducing the pressure in the chamber to a first pressure lower than atmospheric pressure. a control unit for controlling the exhaust unit and the gas supply unit so that the surface of the substrate is irradiated with flash light from the flash lamp while the pressure is restored to a second pressure higher than the first pressure; wherein the second pressure is higher than the first pressure and lower than atmospheric pressure, and the oxygen concentration in the chamber after restoring the pressure in the chamber to the second pressure is 200 ppb or less, and the control unit After irradiation with the flash light, when the inert gas is supplied into the chamber to restore the pressure in the chamber to atmospheric pressure, the valve of the gas supply unit is opened while the valve of the exhaust unit is open. characterized by

また、請求項8の発明は、請求項7の発明に係る熱処理装置において、前記制御部は、前記チャンバー内を第1の圧力に減圧するときに、前記チャンバーからの排気流量が時間とともに増加するように前記排気部を制御することを特徴とする。 Further, according to the eighth aspect of the invention, there is provided the heat treatment apparatus according to the seventh aspect of the invention, wherein when the control unit reduces the pressure in the chamber to the first pressure, the exhaust flow rate from the chamber increases with time. It is characterized in that the exhaust part is controlled as follows.

また、請求項9の発明は、請求項7または請求項8の発明に係る熱処理装置において、前記制御部は、前記チャンバー内を第1の圧力から第2の圧力に復圧するときに、前記チャンバーへの給気流量が時間とともに増加するように前記ガス供給部を制御することを特徴とする。 According to a ninth aspect of the invention, in the heat treatment apparatus according to the seventh or eighth aspect of the invention, when the pressure inside the chamber is restored from the first pressure to the second pressure, the chamber The gas supply unit is controlled so that the flow rate of air supplied to the is increased with time.

また、請求項10の発明は、請求項7から請求項9のいずれかの発明に係る熱処理装置において、前記制御部は、前記フラッシュ光の照射後、前記チャンバー内を大気圧として50リットル/分以上100リットル/分以下の流量にて不活性ガスを前記チャンバー内に流すように前記排気部および前記ガス供給部を制御することを特徴とする。 Further, the invention of claim 10 is the heat treatment apparatus according to any one of claims 7 to 9, wherein after the irradiation with the flash light, the control unit controls the inside of the chamber to have an atmospheric pressure of 50 liters/minute. The exhaust part and the gas supply part are controlled so that the inert gas flows into the chamber at a flow rate of 100 liters/minute or less.

また、請求項11の発明は、基板にフラッシュ光を照射してコンタクトを形成する熱処理装置において、金属膜を成膜した基板を収容するチャンバーと、前記チャンバーに収容された前記基板にフラッシュ光を照射するフラッシュランプと、前記チャンバー内の雰囲気を排気する排気部と、前記チャンバーに所定の処理ガスを供給するガス供給部と、前記チャンバー内を大気圧よりも低い第1の圧力に減圧した後に、第1の圧力に維持しつつ前記基板の表面に前記フラッシュランプからフラッシュ光が照射されるように前記排気部および前記ガス供給部を制御する制御部と、を備え、前記チャンバー内を第1の圧力に減圧した後の前記チャンバー内の酸素濃度を200ppb以下とし、前記制御部は、前記フラッシュ光の照射後、前記チャンバー内に不活性ガスを供給して前記チャンバー内を大気圧にまで復圧するときに、前記排気部のバルブを開放したまま前記ガス供給部のバルブも開放することを特徴とする。 According to an eleventh aspect of the invention, there is provided a heat treatment apparatus for forming a contact by irradiating a substrate with flash light, wherein a chamber containing a substrate on which a metal film is formed and a flash light being applied to the substrate contained in the chamber. a flash lamp for irradiation, an exhaust unit for exhausting the atmosphere in the chamber, a gas supply unit for supplying a predetermined processing gas to the chamber, and after reducing the pressure in the chamber to a first pressure lower than atmospheric pressure. and a control unit for controlling the exhaust unit and the gas supply unit so that the surface of the substrate is irradiated with flash light from the flash lamp while the pressure is maintained at a first pressure; The oxygen concentration in the chamber after the pressure is reduced to 200 ppb or less, and after the irradiation with the flash light, the control unit supplies an inert gas into the chamber to restore the pressure in the chamber to atmospheric pressure. When pressurizing, the valve of the gas supply section is also opened while the valve of the exhaust section is kept open.

請求項1から請求項5の発明によれば、チャンバー内を大気圧よりも低い第1の圧力に減圧してから、それよりも高い第2の圧力に復圧しているため、フラッシュ光を照射するときのチャンバー内の酸素濃度を低減することができ、コンタクト抵抗を低減することができる。また、第2の圧力は、第1の圧力よりも高く大気圧よりも低いため、復圧に要する時間が短くなり、スループットを向上させることができる。 According to the inventions of claims 1 to 5, since the pressure inside the chamber is reduced to the first pressure lower than the atmospheric pressure and then restored to the second pressure higher than that, the flash light is emitted. It is possible to reduce the oxygen concentration in the chamber when the contact resistance is reduced. Moreover, since the second pressure is higher than the first pressure and lower than the atmospheric pressure, the time required for pressure recovery is shortened, and the throughput can be improved.

特に、請求項2の発明によれば、チャンバーからの排気流量を時間とともに増加させるため、チャンバーからの排気にともなうパーティクルの巻き上げを防止することができる。 In particular, according to the second aspect of the invention, since the exhaust flow rate from the chamber is increased with time, it is possible to prevent the particles from being stirred up due to the exhaust from the chamber.

特に、請求項3の発明によれば、チャンバーへの給気流量を時間とともに増加させるため、チャンバーへの給気にともなうパーティクルの巻き上げを防止することができる。 In particular, according to the third aspect of the invention, since the flow rate of air supplied to the chamber is increased with time, it is possible to prevent particles from being stirred up due to the supply of air to the chamber.

特に、請求項4の発明によれば、チャンバー内を大気圧として50リットル/分以上100リットル/分以下の流量にて不活性ガスをチャンバー内に流すため、フラッシュ光照射時に発生したパーティクルをチャンバー外に押し流すことができる。 In particular, according to the fourth aspect of the invention, since the inert gas is flowed into the chamber at a flow rate of 50 liters/minute or more and 100 liters/minute or less with the inside of the chamber being atmospheric pressure, particles generated during flash light irradiation are removed from the chamber. It can be pushed outside.

特に、請求項5の発明によれば、搬入工程では、チャンバーの搬送開口部を開放しつつ、チャンバー内に不活性ガスを供給するため、基板搬入時のチャンバーへの空気流入を防ぐことができる。 In particular, according to the fifth aspect of the present invention, in the loading step, the inert gas is supplied into the chamber while opening the transfer opening of the chamber, so that air can be prevented from flowing into the chamber when the substrate is loaded. .

請求項6の発明によれば、チャンバー内を大気圧よりも低い第1の圧力に減圧し、その第1の圧力に維持しつつ基板の表面にフラッシュ光を照射するため、フラッシュ光を照射するときのチャンバー内の酸素濃度を低減することができ、コンタクト抵抗を低減することができる。 According to the sixth aspect of the invention, the pressure in the chamber is reduced to a first pressure lower than the atmospheric pressure, and the flash light is emitted to irradiate the surface of the substrate with the flash light while maintaining the first pressure. At this time, the oxygen concentration in the chamber can be reduced, and the contact resistance can be reduced.

請求項7から請求項10の発明によれば、チャンバー内を大気圧よりも低い第1の圧力に減圧した後に、第1の圧力よりも高い第2の圧力に復圧しているため、フラッシュ光を照射するときのチャンバー内の酸素濃度を低減することができ、コンタクト抵抗を低減することができる。また、第2の圧力は、第1の圧力よりも高く大気圧よりも低いため、復圧に要する時間が短くなり、スループットを向上させることができる。 According to the seventh to tenth aspects of the invention, after reducing the pressure in the chamber to the first pressure lower than the atmospheric pressure, the pressure is restored to the second pressure higher than the first pressure. can reduce the oxygen concentration in the chamber when irradiating , and can reduce the contact resistance. Moreover, since the second pressure is higher than the first pressure and lower than the atmospheric pressure, the time required for pressure recovery is shortened, and the throughput can be improved.

特に、請求項8の発明によれば、チャンバーからの排気流量が時間とともに増加するように排気部を制御するため、チャンバーからの排気にともなうパーティクルの巻き上げを防止することができる。 In particular, according to the eighth aspect of the invention, since the exhaust section is controlled so that the flow rate of exhaust gas from the chamber increases with time, it is possible to prevent particles from being stirred up due to the exhaust gas from the chamber.

特に、請求項9の発明によれば、チャンバーへの給気流量が時間とともに増加するようにガス供給部を制御するため、チャンバーへの給気にともなうパーティクルの巻き上げを防止することができる。 In particular, according to the ninth aspect of the invention, since the gas supply section is controlled so that the flow rate of air supplied to the chamber increases with time, it is possible to prevent particles from being stirred up when air is supplied to the chamber.

特に、請求項10の発明によれば、チャンバー内を大気圧として50リットル/分以上100リットル/分以下の流量にて不活性ガスをチャンバー内に流すため、フラッシュ光照射時に発生したパーティクルをチャンバー外に押し流すことができる。 In particular, according to the invention of claim 10, since the inert gas is flowed into the chamber at a flow rate of 50 liters/minute or more and 100 liters/minute or less with the inside of the chamber being atmospheric pressure, particles generated during flash light irradiation are removed from the chamber. It can be pushed outside.

請求項11の発明によれば、チャンバー内を大気圧よりも低い第1の圧力に減圧し、その第1の圧力に維持しつつ基板の表面にフラッシュ光を照射するため、フラッシュ光を照射するときのチャンバー内の酸素濃度を低減することができ、コンタクト抵抗を低減することができる。 According to the eleventh aspect of the invention, the pressure in the chamber is reduced to the first pressure lower than the atmospheric pressure, and the flash light is emitted to irradiate the surface of the substrate with the flash light while maintaining the first pressure. At this time, the oxygen concentration in the chamber can be reduced, and the contact resistance can be reduced.

本発明に係る熱処理装置の構成を示す縦断面図である。1 is a vertical cross-sectional view showing the configuration of a heat treatment apparatus according to the present invention; FIG. 保持部の全体外観を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the whole external appearance of a holding|maintenance part. 保持部を上面から見た平面図である。It is the top view which looked at the holding|maintenance part from the upper surface. 保持部を側方から見た側面図である。It is the side view which looked at the holding|maintenance part from the side. 移載機構の平面図である。It is a top view of a transfer mechanism. 移載機構の側面図である。It is a side view of a transfer mechanism. 複数のハロゲンランプの配置を示す平面図である。FIG. 4 is a plan view showing the arrangement of a plurality of halogen lamps; 排気部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of an exhaust part. 半導体ウェハーに金属膜が成膜された構造を示す図である。It is a figure which shows the structure by which the metal film was formed into a film on the semiconductor wafer. 第1実施形態におけるチャンバー内の圧力変化を示す図である。It is a figure which shows the pressure change in the chamber in 1st Embodiment. 第2実施形態におけるチャンバー内の圧力変化を示す図である。It is a figure which shows the pressure change in the chamber in 2nd Embodiment. 第3実施形態におけるチャンバー内の圧力変化を示す図である。It is a figure which shows the pressure change in the chamber in 3rd Embodiment. 第4実施形態におけるチャンバー内の圧力変化を示す図である。It is a figure which shows the pressure change in the chamber in 4th Embodiment.

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

<第1実施形態>
図1は、本発明に係る熱処理装置1の構成を示す縦断面図である。本実施形態の熱処理装置1は、基板として円板形状の半導体ウェハーWに対してフラッシュ光照射を行うことによってその半導体ウェハーWを加熱するフラッシュランプアニール装置である。処理対象となる半導体ウェハーWのサイズは特に限定されるものではないが、例えばφ300mmやφ450mmである。熱処理装置1に搬入される前の半導体ウェハーWにはニッケル等の金属膜が成膜されており、熱処理装置1による加熱処理によってその金属とシリコンとの化合物であるシリサイドが形成されて成長する。なお、図1および以降の各図においては、理解容易のため、必要に応じて各部の寸法や数を誇張または簡略化して描いている。
<First embodiment>
FIG. 1 is a vertical cross-sectional view showing the configuration of a heat treatment apparatus 1 according to the present invention. The heat treatment apparatus 1 of this embodiment is a flash lamp annealing apparatus that heats a disk-shaped semiconductor wafer W as a substrate by irradiating the semiconductor wafer W with flash light. Although the size of the semiconductor wafer W to be processed is not particularly limited, it is, for example, φ300 mm or φ450 mm. A metal film such as nickel is formed on the semiconductor wafer W before being carried into the heat treatment apparatus 1, and silicide, which is a compound of the metal and silicon, is formed and grown by the heat treatment by the heat treatment apparatus 1. In addition, in FIG. 1 and subsequent figures, the dimensions and numbers of each part are exaggerated or simplified as necessary for easy understanding.

熱処理装置1は、半導体ウェハーWを収容するチャンバー6と、複数のフラッシュランプFLを内蔵するフラッシュ加熱部5と、複数のハロゲンランプHLを内蔵するハロゲン加熱部4と、を備える。チャンバー6の上側にフラッシュ加熱部5が設けられるとともに、下側にハロゲン加熱部4が設けられている。また、熱処理装置1は、チャンバー6の内部に、半導体ウェハーWを水平姿勢に保持する保持部7と、保持部7と装置外部との間で半導体ウェハーWの受け渡しを行う移載機構10と、を備える。さらに、熱処理装置1は、ハロゲン加熱部4、フラッシュ加熱部5およびチャンバー6に設けられた各動作機構を制御して半導体ウェハーWの熱処理を実行させる制御部3を備える。 The heat treatment apparatus 1 includes a chamber 6 containing a semiconductor wafer W, a flash heating section 5 containing a plurality of flash lamps FL, and a halogen heating section 4 containing a plurality of halogen lamps HL. A flash heating section 5 is provided on the upper side of the chamber 6, and a halogen heating section 4 is provided on the lower side. The heat treatment apparatus 1 also includes a holding unit 7 that holds the semiconductor wafer W in a horizontal posture inside the chamber 6, a transfer mechanism 10 that transfers the semiconductor wafer W between the holding unit 7 and the outside of the apparatus, Prepare. Further, the heat treatment apparatus 1 includes a control section 3 that controls each operation mechanism provided in the halogen heating section 4, the flash heating section 5, and the chamber 6 to perform the heat treatment of the semiconductor wafer W. As shown in FIG.

チャンバー6は、筒状のチャンバー側部61の上下に石英製のチャンバー窓を装着して構成されている。チャンバー側部61は上下が開口された概略筒形状を有しており、上側開口には上側チャンバー窓63が装着されて閉塞され、下側開口には下側チャンバー窓64が装着されて閉塞されている。チャンバー6の天井部を構成する上側チャンバー窓63は、石英により形成された円板形状部材であり、フラッシュ加熱部5から出射されたフラッシュ光をチャンバー6内に透過する石英窓として機能する。また、チャンバー6の床部を構成する下側チャンバー窓64も、石英により形成された円板形状部材であり、ハロゲン加熱部4からの光をチャンバー6内に透過する石英窓として機能する。上側チャンバー窓63および下側チャンバー窓64の厚さは例えば約28mmである。 The chamber 6 is configured by mounting chamber windows made of quartz on the upper and lower sides of a cylindrical chamber side portion 61 . The chamber side part 61 has a substantially cylindrical shape with upper and lower openings, the upper opening being closed by an upper chamber window 63, and the lower opening being closed by a lower chamber window 64. ing. The upper chamber window 63 forming the ceiling of the chamber 6 is a disc-shaped member made of quartz and functions as a quartz window through which the flash light emitted from the flash heating unit 5 is transmitted into the chamber 6 . A lower chamber window 64 forming the floor of the chamber 6 is also a disk-shaped member made of quartz and functions as a quartz window through which the light from the halogen heating unit 4 is transmitted into the chamber 6 . The thickness of upper chamber window 63 and lower chamber window 64 is, for example, about 28 mm.

また、チャンバー側部61の内側の壁面の上部には反射リング68が装着され、下部には反射リング69が装着されている。反射リング68,69は、ともに円環状に形成されている。上側の反射リング68は、チャンバー側部61の上側から嵌め込むことによって装着される。一方、下側の反射リング69は、チャンバー側部61の下側から嵌め込んで図示省略のビスで留めることによって装着される。すなわち、反射リング68,69は、ともに着脱自在にチャンバー側部61に装着されるものである。チャンバー6の内側空間、すなわち上側チャンバー窓63、下側チャンバー窓64、チャンバー側部61および反射リング68,69によって囲まれる空間が熱処理空間65として規定される。 A reflecting ring 68 is attached to the upper portion of the inner wall surface of the chamber side portion 61, and a reflecting ring 69 is attached to the lower portion thereof. Both the reflecting rings 68 and 69 are formed in an annular shape. The upper reflector ring 68 is attached by fitting from the upper side of the chamber side 61 . On the other hand, the lower reflecting ring 69 is attached by fitting from the lower side of the chamber side portion 61 and fastening with screws (not shown). That is, both the reflecting rings 68 and 69 are detachably attached to the chamber side portion 61 . A space inside the chamber 6 , that is, a space surrounded by the upper chamber window 63 , the lower chamber window 64 , the chamber side portion 61 and the reflective rings 68 and 69 is defined as a thermal processing space 65 .

チャンバー側部61に反射リング68,69が装着されることによって、チャンバー6の内壁面に凹部62が形成される。すなわち、チャンバー側部61の内壁面のうち反射リング68,69が装着されていない中央部分と、反射リング68の下端面と、反射リング69の上端面とで囲まれた凹部62が形成される。凹部62は、チャンバー6の内壁面に水平方向に沿って円環状に形成され、半導体ウェハーWを保持する保持部7を囲繞する。 A concave portion 62 is formed in the inner wall surface of the chamber 6 by attaching the reflecting rings 68 and 69 to the chamber side portion 61 . That is, the recess 62 is formed by the central portion of the inner wall surface of the chamber side portion 61 where the reflecting rings 68 and 69 are not attached, the lower end surface of the reflecting ring 68, and the upper end surface of the reflecting ring 69. . The concave portion 62 is formed in an annular shape along the horizontal direction on the inner wall surface of the chamber 6 and surrounds the holding portion 7 that holds the semiconductor wafer W. As shown in FIG.

チャンバー側部61および反射リング68,69は、強度と耐熱性に優れた金属材料(例えば、ステンレススチール)にて形成されている。また、反射リング68,69の内周面は電解ニッケルメッキによって鏡面とされている。 The chamber side portion 61 and the reflecting rings 68, 69 are made of a metallic material (for example, stainless steel) having excellent strength and heat resistance. The inner peripheral surfaces of the reflecting rings 68 and 69 are mirror-finished by electrolytic nickel plating.

また、チャンバー側部61には、チャンバー6に対して半導体ウェハーWの搬入および搬出を行うための搬送開口部(炉口)66が形設されている。搬送開口部66は、ゲートバルブ185によって開閉可能とされている。搬送開口部66は凹部62の外周面に連通接続されている。このため、ゲートバルブ185が搬送開口部66を開放しているときには、搬送開口部66から凹部62を通過して熱処理空間65への半導体ウェハーWの搬入および熱処理空間65からの半導体ウェハーWの搬出を行うことができる。また、ゲートバルブ185が搬送開口部66を閉鎖するとチャンバー6内の熱処理空間65が密閉空間とされる。 A transfer opening (furnace port) 66 for transferring the semiconductor wafer W into and out of the chamber 6 is formed in the chamber side portion 61 . The transport opening 66 can be opened and closed by a gate valve 185 . The conveying opening 66 is communicated with the outer peripheral surface of the recess 62 . Therefore, when the gate valve 185 opens the transfer opening 66 , the semiconductor wafer W can be transferred from the transfer opening 66 to the heat treatment space 65 through the recess 62 and transferred from the heat treatment space 65 . It can be performed. Further, when the gate valve 185 closes the transfer opening 66, the heat treatment space 65 in the chamber 6 becomes a sealed space.

また、チャンバー6の内壁上部には熱処理空間65に処理ガス(本実施形態では窒素ガス(N))を供給するガス供給孔81が形設されている。ガス供給孔81は、凹部62よりも上側位置に形設されており、反射リング68に設けられていても良い。ガス供給孔81はチャンバー6の側壁内部に円環状に形成された緩衝空間82を介してガス供給管83に連通接続されている。ガス供給管83はガス供給源85に接続されている。ガス供給源85は、制御部3の制御下にて、窒素ガスを処理ガスとしてガス供給管83に送給する。また、ガス供給管83の経路途中にはバルブ84および流量調整バルブ90が介挿されている。バルブ84が開放されると、ガス供給源85から緩衝空間82に処理ガスが送給される。ガス供給管83を流れて緩衝空間82に送給される処理ガスの流量は流量調整バルブ90によって調整される。流量調整バルブ90が規定する処理ガスの流量は制御部3の制御によって可変とされる。緩衝空間82に流入した処理ガスは、ガス供給孔81よりも流体抵抗の小さい緩衝空間82内を拡がるように流れてガス供給孔81から熱処理空間65内へと供給される。なお、処理ガスは窒素ガスに限定されるものではなく、アルゴン(Ar)、ヘリウム(He)などの不活性ガス、または、水素(H)、アンモニア(NH)、塩素(Cl)、塩化水素(HCl)、などの反応性ガスであっても良い。 A gas supply hole 81 for supplying a processing gas (nitrogen gas (N 2 ) in this embodiment) to the heat treatment space 65 is formed in the upper portion of the inner wall of the chamber 6 . The gas supply hole 81 is formed above the recess 62 and may be provided in the reflection ring 68 . The gas supply hole 81 is communicated with a gas supply pipe 83 through an annular buffer space 82 formed inside the side wall of the chamber 6 . The gas supply pipe 83 is connected to a gas supply source 85 . The gas supply source 85 supplies nitrogen gas as a processing gas to the gas supply pipe 83 under the control of the controller 3 . A valve 84 and a flow control valve 90 are interposed in the middle of the path of the gas supply pipe 83 . When valve 84 is opened, process gas is delivered from gas supply 85 to buffer space 82 . The flow rate of the processing gas supplied to the buffer space 82 through the gas supply pipe 83 is adjusted by a flow rate control valve 90 . The flow rate of the processing gas defined by the flow rate control valve 90 is made variable by the control of the controller 3 . The processing gas that has flowed into the buffer space 82 flows so as to expand in the buffer space 82 , which has a smaller fluid resistance than the gas supply hole 81 , and is supplied from the gas supply hole 81 into the heat treatment space 65 . The processing gas is not limited to nitrogen gas, and inert gas such as argon (Ar) and helium (He), hydrogen (H 2 ), ammonia (NH 3 ), chlorine (Cl 2 ), It may be a reactive gas such as hydrogen chloride (HCl).

一方、チャンバー6の内壁下部には熱処理空間65内の気体を排気するガス排気孔86が形設されている。ガス排気孔86は、凹部62よりも下側位置に形設されており、反射リング69に設けられていても良い。ガス排気孔86はチャンバー6の側壁内部に円環状に形成された緩衝空間87を介してガス排気管88に連通接続されている。ガス排気管88は排気部190に接続されている。また、ガス排気管88の経路途中にはバルブ89が介挿されている。バルブ89が開放されると、熱処理空間65の気体がガス排気孔86から緩衝空間87を経てガス排気管88へと排出される。なお、ガス供給孔81およびガス排気孔86は、チャンバー6の周方向に沿って複数設けられていても良いし、スリット状のものであっても良い。 On the other hand, a gas exhaust hole 86 for exhausting the gas in the heat treatment space 65 is formed in the lower part of the inner wall of the chamber 6 . The gas exhaust hole 86 is formed below the recess 62 and may be provided in the reflecting ring 69 . The gas exhaust hole 86 is communicated with a gas exhaust pipe 88 through an annular buffer space 87 formed inside the side wall of the chamber 6 . The gas exhaust pipe 88 is connected to the exhaust section 190 . A valve 89 is inserted in the middle of the path of the gas exhaust pipe 88 . When the valve 89 is opened, the gas in the heat treatment space 65 is discharged from the gas exhaust hole 86 to the gas exhaust pipe 88 through the buffer space 87 . A plurality of gas supply holes 81 and gas exhaust holes 86 may be provided along the circumferential direction of the chamber 6, or may be slit-shaped.

図8は、排気部190の構成を示す図である。排気部190は、排気ポンプ191、流量調整バルブ196、3本のバイパスライン197,198,199、および、3つの排気バルブ192,193,194を備える。チャンバー6からの排気を導くガス排気管88と排気ポンプ191とは、3本のバイパスライン197,198,199によって接続されている。3本のバイパスライン197,198,199は並列に設けられている。3本のバイパスライン197,198,199は、その配管径が互いに異なる。バイパスライン197の径が最も小さく、バイパスライン199の径が最も大きく、バイパスライン198の径はそれらの間である。よって、通過可能な気体の流量はバイパスライン197,198,199の順に大きくなる。 FIG. 8 is a diagram showing the configuration of the exhaust section 190. As shown in FIG. The exhaust section 190 includes an exhaust pump 191 , a flow control valve 196 , three bypass lines 197 , 198 and 199 and three exhaust valves 192 , 193 and 194 . A gas exhaust pipe 88 that guides exhaust from the chamber 6 and an exhaust pump 191 are connected by three bypass lines 197 , 198 and 199 . Three bypass lines 197, 198, 199 are provided in parallel. The three bypass lines 197, 198, 199 have different pipe diameters. Bypass line 197 has the smallest diameter, bypass line 199 has the largest diameter, and bypass line 198 has a diameter in between. Therefore, the flow rate of gas that can pass through bypass lines 197 , 198 , 199 increases in this order.

3つの排気バルブ192,193,194は、それぞれ3本のバイパスライン197,198,199に設けられる。すなわち、バイパスライン197には排気バルブ192が介挿され、バイパスライン198には排気バルブ193が介挿され、バイパスライン199には排気バルブ194が介挿される。排気ポンプ191を作動させつつ、3つの排気バルブ192,193,194を開放すると、ガス排気管88によって導かれたチャンバー6からの排気が対応するバイパスライン197,198,199を通過して排気ポンプ191に吸引される。 Three exhaust valves 192, 193, 194 are provided on three bypass lines 197, 198, 199, respectively. That is, an exhaust valve 192 is interposed in the bypass line 197 , an exhaust valve 193 is interposed in the bypass line 198 , and an exhaust valve 194 is interposed in the bypass line 199 . When the three exhaust valves 192, 193, 194 are opened while operating the exhaust pump 191, the exhaust from the chamber 6 guided by the gas exhaust pipe 88 passes through the corresponding bypass lines 197, 198, 199 to the exhaust pump. Attracted to 191.

3本のバイパスライン197,198,199は配管径が異なるため、排気能力が異なる。配管径が大きいほど排気能力も大きくなり、バイパスライン197,198,199の順に排気能力は大きくなる。従って、3つの排気バルブ192,193,194のうちのいずれを開閉するかによってチャンバー6からの排気流量を制御することができる。3つの排気バルブ192,193,194のいずれか1つのみを開放しても良いし、2つまたは3つを開放しても良い。例えば、排気バルブ193,194を閉止して排気バルブ192のみを開放した場合には、最も小さな排気流量での排気が行われる。また、3つの排気バルブ192,193,194の全てを開放した場合には、最も大きな排気流量での排気が行われる。 Since the three bypass lines 197, 198, 199 have different pipe diameters, they have different exhaust capacities. The larger the pipe diameter, the greater the exhaust capacity. Therefore, the exhaust flow rate from the chamber 6 can be controlled by which of the three exhaust valves 192, 193, 194 is opened or closed. Only one of the three exhaust valves 192, 193, 194 may be opened, or two or three may be opened. For example, when the exhaust valves 193 and 194 are closed and only the exhaust valve 192 is opened, exhaust is performed with the smallest exhaust flow rate. Further, when all the three exhaust valves 192, 193, 194 are opened, exhaust is performed with the largest exhaust flow rate.

また、3本のバイパスライン197,198,199の合流部分と排気ポンプ191との間に流量調整バルブ196が介挿されている。ガス排気管88の排気流量は流量調整バルブ196によっても調整可能である。流量調整バルブ196が規定する排気流量は制御部3の制御によって可変とされる。3本のバイパスライン197,198,199が不連続かつ多段に排気流量を調整する機構であるのに対して、流量調整バルブ196は連続的に無段階で排気流量を調整する機構である。 A flow control valve 196 is interposed between the junction of the three bypass lines 197 , 198 , 199 and the exhaust pump 191 . The exhaust flow rate of the gas exhaust pipe 88 can also be adjusted by the flow rate control valve 196 . The exhaust flow rate defined by the flow control valve 196 is made variable by the control of the controller 3 . While the three bypass lines 197, 198, 199 are a mechanism for discontinuously and multistagely adjusting the exhaust flow rate, the flow control valve 196 is a mechanism for continuously and steplessly adjusting the exhaust flow rate.

ガス供給管83、ガス排気管88、および、3本のバイパスライン197,198,199は強度と耐食性に優れたステンレススチールによって構成されている。また、チャンバー6内には熱処理空間65の圧力を測定する圧力計180が設けられている。圧力計180としては、約5Pa~0.2MPaを測定範囲とするものが好ましい。 The gas supply pipe 83, the gas exhaust pipe 88, and the three bypass lines 197, 198, 199 are made of stainless steel with excellent strength and corrosion resistance. A pressure gauge 180 for measuring the pressure in the heat treatment space 65 is provided inside the chamber 6 . The pressure gauge 180 preferably has a measurement range of about 5 Pa to 0.2 MPa.

図2は、保持部7の全体外観を示す斜視図である。また、図3は保持部7を上面から見た平面図であり、図4は保持部7を側方から見た側面図である。保持部7は、基台リング71、連結部72およびサセプター74を備えて構成される。基台リング71、連結部72およびサセプター74はいずれも石英にて形成されている。すなわち、保持部7の全体が石英にて形成されている。 FIG. 2 is a perspective view showing the overall appearance of the holding portion 7. As shown in FIG. 3 is a plan view of the holding portion 7 viewed from above, and FIG. 4 is a side view of the holding portion 7 viewed from the side. The holding portion 7 includes a base ring 71 , a connecting portion 72 and a susceptor 74 . The base ring 71, the connecting portion 72 and the susceptor 74 are all made of quartz. That is, the entire holding portion 7 is made of quartz.

基台リング71は円環形状の石英部材である。基台リング71は凹部62の底面に載置されることによって、チャンバー6の壁面に支持されることとなる(図1参照)。円環形状を有する基台リング71の上面に、その周方向に沿って複数の連結部72(本実施形態では4個)が立設される。連結部72も石英の部材であり、溶接によって基台リング71に固着される。なお、基台リング71の形状は、円環形状から一部が欠落した円弧状であっても良い。 The base ring 71 is an annular quartz member. The base ring 71 is supported by the wall surface of the chamber 6 by being placed on the bottom surface of the recess 62 (see FIG. 1). A plurality of connecting portions 72 (four in this embodiment) are erected along the circumferential direction on the upper surface of the base ring 71 having an annular shape. The connecting portion 72 is also a quartz member and is fixed to the base ring 71 by welding. In addition, the shape of the base ring 71 may be an arc shape that is partially missing from an annular shape.

平板状のサセプター74は基台リング71に設けられた4個の連結部72によって支持される。サセプター74は石英にて形成された略円形の平板状部材である。サセプター74の直径は半導体ウェハーWの直径よりも大きい。すなわち、サセプター74は、半導体ウェハーWよりも大きな平面サイズを有する。サセプター74の上面には複数個(本実施形態では5個)のガイドピン76が立設されている。5個のガイドピン76はサセプター74の外周円と同心円の周上に沿って設けられている。5個のガイドピン76を配置した円の径は半導体ウェハーWの径よりも若干大きい。各ガイドピン76も石英にて形成されている。なお、ガイドピン76は、サセプター74と一体に石英のインゴットから加工するようにしても良いし、別途に加工したものをサセプター74に溶接等によって取り付けるようにしても良い。 A flat susceptor 74 is supported by four connecting portions 72 provided on the base ring 71 . The susceptor 74 is a substantially circular flat member made of quartz. The diameter of the susceptor 74 is larger than the diameter of the semiconductor wafer W. That is, the susceptor 74 has a planar size larger than the semiconductor wafer W. As shown in FIG. A plurality of (five in this embodiment) guide pins 76 are erected on the upper surface of the susceptor 74 . Five guide pins 76 are provided along a circle concentric with the outer circumference of the susceptor 74 . The diameter of the circle in which the five guide pins 76 are arranged is slightly larger than the diameter of the semiconductor wafer W. Each guide pin 76 is also made of quartz. The guide pin 76 may be machined from a quartz ingot integrally with the susceptor 74, or may be separately machined and attached to the susceptor 74 by welding or the like.

基台リング71に立設された4個の連結部72とサセプター74の周縁部の下面とが溶接によって固着される。すなわち、サセプター74と基台リング71とは連結部72によって固定的に連結されており、保持部7は石英の一体成形部材となる。このような保持部7の基台リング71がチャンバー6の壁面に支持されることによって、保持部7がチャンバー6に装着される。保持部7がチャンバー6に装着された状態においては、略円板形状のサセプター74は水平姿勢(法線が鉛直方向と一致する姿勢)となる。チャンバー6に搬入された半導体ウェハーWは、チャンバー6に装着された保持部7のサセプター74の上に水平姿勢にて載置されて保持される。半導体ウェハーWは、5個のガイドピン76によって形成される円の内側に載置されることにより、水平方向の位置ずれが防止される。なお、ガイドピン76の個数は5個に限定されるものではなく、半導体ウェハーWの位置ずれを防止できる数であれば良い。 The four connecting portions 72 erected on the base ring 71 and the lower surface of the peripheral portion of the susceptor 74 are fixed by welding. That is, the susceptor 74 and the base ring 71 are fixedly connected by the connecting portion 72, and the holding portion 7 is an integrally molded member of quartz. The holder 7 is attached to the chamber 6 by supporting the base ring 71 of the holder 7 on the wall surface of the chamber 6 . When the holding part 7 is attached to the chamber 6, the substantially disc-shaped susceptor 74 is in a horizontal posture (a posture in which the normal line is aligned with the vertical direction). The semiconductor wafer W carried into the chamber 6 is placed and held in a horizontal posture on the susceptor 74 of the holding section 7 mounted in the chamber 6 . By placing the semiconductor wafer W inside the circle formed by the five guide pins 76, it is prevented from being displaced in the horizontal direction. The number of guide pins 76 is not limited to five, and may be any number that can prevent the semiconductor wafer W from being displaced.

また、図2および図3に示すように、サセプター74には、上下に貫通して開口部78および切り欠き部77が形成されている。切り欠き部77は、熱電対を使用した接触式温度計130のプローブ先端部を通すために設けられている。一方、開口部78は、放射温度計120がサセプター74に保持された半導体ウェハーWの下面から放射される放射光(赤外光)を受光するために設けられている。さらに、サセプター74には、後述する移載機構10のリフトピン12が半導体ウェハーWの受け渡しのために貫通する4個の貫通孔79が穿設されている。 Further, as shown in FIGS. 2 and 3, the susceptor 74 is formed with an opening 78 and a notch 77 penetrating vertically. The notch 77 is provided for passing the probe tip of a contact thermometer 130 using a thermocouple. On the other hand, the opening 78 is provided so that the radiation thermometer 120 receives radiation light (infrared light) emitted from the lower surface of the semiconductor wafer W held by the susceptor 74 . Further, the susceptor 74 is formed with four through holes 79 through which lift pins 12 of the transfer mechanism 10, which will be described later, penetrate to transfer the semiconductor wafer W. As shown in FIG.

図5は、移載機構10の平面図である。また、図6は、移載機構10の側面図である。移載機構10は、2本の移載アーム11を備える。移載アーム11は、概ね円環状の凹部62に沿うような円弧形状とされている。それぞれの移載アーム11には2本のリフトピン12が立設されている。各移載アーム11は水平移動機構13によって回動可能とされている。水平移動機構13は、一対の移載アーム11を保持部7に対して半導体ウェハーWの移載を行う移載動作位置(図5の実線位置)と保持部7に保持された半導体ウェハーWと平面視で重ならない退避位置(図5の二点鎖線位置)との間で水平移動させる。水平移動機構13としては、個別のモータによって各移載アーム11をそれぞれ回動させるものであっても良いし、リンク機構を用いて1個のモータによって一対の移載アーム11を連動させて回動させるものであっても良い。 FIG. 5 is a plan view of the transfer mechanism 10. FIG. 6 is a side view of the transfer mechanism 10. FIG. The transfer mechanism 10 includes two transfer arms 11 . The transfer arm 11 has an arc shape along the generally annular concave portion 62 . Two lift pins 12 are erected on each transfer arm 11 . Each transfer arm 11 is rotatable by a horizontal movement mechanism 13 . The horizontal movement mechanism 13 moves the pair of transfer arms 11 to the transfer operation position (solid line position in FIG. It is horizontally moved to and from the retracted position (the two-dot chain line position in FIG. 5) that does not overlap in plan view. As the horizontal movement mechanism 13, each transfer arm 11 may be rotated by an individual motor. It may be something that moves.

また、一対の移載アーム11は、昇降機構14によって水平移動機構13とともに昇降移動される。昇降機構14が一対の移載アーム11を移載動作位置にて上昇させると、計4本のリフトピン12がサセプター74に穿設された貫通孔79(図2,3参照)を通過し、リフトピン12の上端がサセプター74の上面から突き出る。一方、昇降機構14が一対の移載アーム11を移載動作位置にて下降させてリフトピン12を貫通孔79から抜き取り、水平移動機構13が一対の移載アーム11を開くように移動させると各移載アーム11が退避位置に移動する。一対の移載アーム11の退避位置は、保持部7の基台リング71の直上である。基台リング71は凹部62の底面に載置されているため、移載アーム11の退避位置は凹部62の内側となる。 Also, the pair of transfer arms 11 is vertically moved together with the horizontal movement mechanism 13 by the lifting mechanism 14 . When the lifting mechanism 14 lifts the pair of transfer arms 11 to the transfer operation position, a total of four lift pins 12 pass through the through holes 79 (see FIGS. 2 and 3) drilled in the susceptor 74, and the lift pins 12 protrudes from the upper surface of the susceptor 74 . On the other hand, when the lifting mechanism 14 lowers the pair of transfer arms 11 to the transfer operation position and removes the lift pins 12 from the through-holes 79, the horizontal movement mechanism 13 moves the pair of transfer arms 11 so as to open them. The transfer arm 11 moves to the retracted position. The retracted position of the pair of transfer arms 11 is directly above the base ring 71 of the holding section 7 . Since the base ring 71 is placed on the bottom surface of the recess 62 , the retracted position of the transfer arm 11 is inside the recess 62 .

図1に戻り、チャンバー6の上方に設けられたフラッシュ加熱部5は、筐体51の内側に、複数本(本実施形態では30本)のキセノンフラッシュランプFLからなる光源と、その光源の上方を覆うように設けられたリフレクタ52と、を備えて構成される。また、フラッシュ加熱部5の筐体51の底部にはランプ光放射窓53が装着されている。フラッシュ加熱部5の床部を構成するランプ光放射窓53は、石英により形成された板状の石英窓である。フラッシュ加熱部5がチャンバー6の上方に設置されることにより、ランプ光放射窓53が上側チャンバー窓63と相対向することとなる。フラッシュランプFLはチャンバー6の上方からランプ光放射窓53および上側チャンバー窓63を介して熱処理空間65にフラッシュ光を照射する。 Returning to FIG. 1, the flash heating unit 5 provided above the chamber 6 includes a light source composed of a plurality of (30 in this embodiment) xenon flash lamps FL inside a housing 51, and a lamp above the light source. and a reflector 52 provided to cover the . A lamp light emission window 53 is attached to the bottom of the housing 51 of the flash heating unit 5 . The lamp light emission window 53 forming the floor of the flash heating unit 5 is a plate-shaped quartz window made of quartz. By installing the flash heating unit 5 above the chamber 6 , the lamp light emission window 53 faces the upper chamber window 63 . The flash lamp FL irradiates the heat treatment space 65 with flash light from above the chamber 6 through the lamp light emission window 53 and the upper chamber window 63 .

複数のフラッシュランプFLは、それぞれが長尺の円筒形状を有する棒状ランプであり、それぞれの長手方向が保持部7に保持される半導体ウェハーWの主面に沿って(つまり水平方向に沿って)互いに平行となるように平面状に配列されている。よって、フラッシュランプFLの配列によって形成される平面も水平面である。 Each of the plurality of flash lamps FL is a rod-shaped lamp having an elongated cylindrical shape, and the longitudinal direction of each flash lamp FL is along the main surface of the semiconductor wafer W held by the holding portion 7 (that is, along the horizontal direction). They are arranged in a plane so as to be parallel to each other. Therefore, the plane formed by the arrangement of the flash lamps FL is also a horizontal plane.

キセノンフラッシュランプFLは、その内部にキセノンガスが封入されその両端部にコンデンサーに接続された陽極および陰極が配設された棒状のガラス管(放電管)と、該ガラス管の外周面上に付設されたトリガー電極とを備える。キセノンガスは電気的には絶縁体であることから、コンデンサーに電荷が蓄積されていたとしても通常の状態ではガラス管内に電気は流れない。しかしながら、トリガー電極に高電圧を印加して絶縁を破壊した場合には、コンデンサーに蓄えられた電気がガラス管内に瞬時に流れ、そのときのキセノンの原子あるいは分子の励起によって光が放出される。このようなキセノンフラッシュランプFLにおいては、予めコンデンサーに蓄えられていた静電エネルギーが0.1ミリセカンドないし100ミリセカンドという極めて短い光パルスに変換されることから、ハロゲンランプHLの如き連続点灯の光源に比べて極めて強い光を照射し得るという特徴を有する。すなわち、フラッシュランプFLは、1秒未満の極めて短い時間で瞬間的に発光するパルス発光ランプである。なお、フラッシュランプFLの発光時間は、フラッシュランプFLに電力供給を行うランプ電源のコイル定数によって調整することができる。 The xenon flash lamp FL is composed of a rod-shaped glass tube (discharge tube) in which xenon gas is filled and an anode and a cathode connected to a condenser are arranged at both ends of the tube (discharge tube), and an outer peripheral surface of the glass tube is provided. and a trigger electrode. Since xenon gas is an electrical insulator, electricity does not flow in the glass tube under normal conditions even if electric charges are accumulated in the capacitor. However, when a high voltage is applied to the trigger electrode to break down the insulation, the electricity stored in the capacitor instantly flows into the glass tube, and the xenon atoms or molecules are excited at that time to emit light. In such a xenon flash lamp FL, the electrostatic energy previously stored in the capacitor is converted into an extremely short light pulse of 0.1 millisecond to 100 milliseconds. It has the characteristic of being able to irradiate extremely strong light compared to the light source. That is, the flash lamp FL is a pulsed light emitting lamp that instantaneously emits light in an extremely short time of less than 1 second. The light emission time of the flash lamp FL can be adjusted by the coil constant of the lamp power source that supplies power to the flash lamp FL.

また、リフレクタ52は、複数のフラッシュランプFLの上方にそれら全体を覆うように設けられている。リフレクタ52の基本的な機能は、複数のフラッシュランプFLから出射されたフラッシュ光を熱処理空間65の側に反射するというものである。リフレクタ52はアルミニウム合金板にて形成されており、その表面(フラッシュランプFLに臨む側の面)はブラスト処理により粗面化加工が施されている。 Moreover, the reflector 52 is provided above the plurality of flash lamps FL so as to cover them as a whole. The basic function of the reflector 52 is to reflect the flash light emitted from the plurality of flash lamps FL to the heat treatment space 65 side. The reflector 52 is made of an aluminum alloy plate, and its surface (the surface facing the flash lamp FL) is roughened by blasting.

チャンバー6の下方に設けられたハロゲン加熱部4は、筐体41の内側に複数本(本実施形態では40本)のハロゲンランプHLを内蔵している。ハロゲン加熱部4は、複数のハロゲンランプHLによってチャンバー6の下方から下側チャンバー窓64を介して熱処理空間65への光照射を行って半導体ウェハーWを加熱する光照射部である。 The halogen heating unit 4 provided below the chamber 6 incorporates a plurality of (40 in this embodiment) halogen lamps HL inside a housing 41 . The halogen heating unit 4 is a light irradiation unit that heats the semiconductor wafer W by irradiating the heat treatment space 65 with light from the lower side of the chamber 6 through the lower chamber window 64 using a plurality of halogen lamps HL.

図7は、複数のハロゲンランプHLの配置を示す平面図である。40本のハロゲンランプHLは上下2段に分けて配置されている。保持部7に近い上段に20本のハロゲンランプHLが配設されるとともに、上段よりも保持部7から遠い下段にも20本のハロゲンランプHLが配設されている。各ハロゲンランプHLは、長尺の円筒形状を有する棒状ランプである。上段、下段ともに20本のハロゲンランプHLは、それぞれの長手方向が保持部7に保持される半導体ウェハーWの主面に沿って(つまり水平方向に沿って)互いに平行となるように配列されている。よって、上段、下段ともにハロゲンランプHLの配列によって形成される平面は水平面である。 FIG. 7 is a plan view showing the arrangement of multiple halogen lamps HL. The 40 halogen lamps HL are arranged in two upper and lower stages. Twenty halogen lamps HL are arranged in the upper stage near the holding part 7, and twenty halogen lamps HL are arranged in the lower stage farther from the holding part 7 than the upper stage. Each halogen lamp HL is a rod-shaped lamp having an elongated cylindrical shape. The 20 halogen lamps HL in both the upper stage and the lower stage are arranged so that their longitudinal directions are parallel to each other along the main surface of the semiconductor wafer W held by the holding portion 7 (that is, along the horizontal direction). there is Therefore, the plane formed by the arrangement of the halogen lamps HL in both the upper stage and the lower stage is a horizontal plane.

また、図7に示すように、上段、下段ともに保持部7に保持される半導体ウェハーWの中央部に対向する領域よりも周縁部に対向する領域におけるハロゲンランプHLの配設密度が高くなっている。すなわち、上下段ともに、ランプ配列の中央部よりも周縁部の方がハロゲンランプHLの配設ピッチが短い。このため、ハロゲン加熱部4からの光照射による加熱時に温度低下が生じやすい半導体ウェハーWの周縁部により多い光量の照射を行うことができる。 Further, as shown in FIG. 7, the arrangement density of the halogen lamps HL in both the upper and lower stages is higher in the region facing the peripheral portion than in the region facing the central portion of the semiconductor wafer W held by the holding portion 7. there is That is, in both the upper and lower stages, the arrangement pitch of the halogen lamps HL is shorter in the peripheral portion than in the central portion of the lamp arrangement. Therefore, it is possible to irradiate a larger amount of light to the peripheral portion of the semiconductor wafer W, which tends to cause a temperature drop during heating by light irradiation from the halogen heating unit 4 .

また、上段のハロゲンランプHLからなるランプ群と下段のハロゲンランプHLからなるランプ群とが格子状に交差するように配列されている。すなわち、上段に配置された20本のハロゲンランプHLの長手方向と下段に配置された20本のハロゲンランプHLの長手方向とが互いに直交するように計40本のハロゲンランプHLが配設されている。 A group of halogen lamps HL in the upper stage and a group of halogen lamps HL in the lower stage are arranged so as to cross each other in a grid pattern. That is, a total of 40 halogen lamps HL are arranged such that the longitudinal direction of the 20 halogen lamps HL arranged in the upper stage and the longitudinal direction of the 20 halogen lamps HL arranged in the lower stage are perpendicular to each other. there is

ハロゲンランプHLは、ガラス管内部に配設されたフィラメントに通電することでフィラメントを白熱化させて発光させるフィラメント方式の光源である。ガラス管の内部には、窒素やアルゴン等の不活性ガスにハロゲン元素(ヨウ素、臭素等)を微量導入した気体が封入されている。ハロゲン元素を導入することによって、フィラメントの折損を抑制しつつフィラメントの温度を高温に設定することが可能となる。したがって、ハロゲンランプHLは、通常の白熱電球に比べて寿命が長くかつ強い光を連続的に照射できるという特性を有する。すなわち、ハロゲンランプHLは少なくとも1秒以上連続して発光する連続点灯ランプである。また、ハロゲンランプHLは棒状ランプであるため長寿命であり、ハロゲンランプHLを水平方向に沿わせて配置することにより上方の半導体ウェハーWへの放射効率が優れたものとなる。 The halogen lamp HL is a filament-type light source that emits light by turning the filament incandescent by energizing the filament arranged inside the glass tube. Inside the glass tube, a gas obtained by introducing a small amount of a halogen element (iodine, bromine, etc.) into an inert gas such as nitrogen or argon is sealed. By introducing a halogen element, it becomes possible to set the temperature of the filament to a high temperature while suppressing breakage of the filament. Therefore, the halogen lamp HL has characteristics that it has a longer life than a normal incandescent lamp and can continuously irradiate strong light. That is, the halogen lamp HL is a continuous lighting lamp that continuously emits light for at least one second. Further, since the halogen lamp HL is a rod-shaped lamp, it has a long life. By arranging the halogen lamp HL along the horizontal direction, the radiation efficiency to the semiconductor wafer W above is excellent.

また、ハロゲン加熱部4の筐体41内にも、2段のハロゲンランプHLの下側にリフレクタ43が設けられている(図1)。リフレクタ43は、複数のハロゲンランプHLから出射された光を熱処理空間65の側に反射する。 In addition, a reflector 43 is provided below the two-stage halogen lamp HL in the housing 41 of the halogen heating unit 4 (FIG. 1). The reflector 43 reflects the light emitted from the plurality of halogen lamps HL to the heat treatment space 65 side.

制御部3は、熱処理装置1に設けられた上記の種々の動作機構を制御する。制御部3のハードウェアとしての構成は一般的なコンピュータと同様である。すなわち、制御部3は、各種演算処理を行う回路であるCPU、基本プログラムを記憶する読み出し専用のメモリであるROM、各種情報を記憶する読み書き自在のメモリであるRAMおよび制御用ソフトウェアやデータなどを記憶しておく磁気ディスクを備えている。制御部3のCPUが所定の処理プログラムを実行することによって熱処理装置1における処理が進行する。また、制御部3は、バルブ84、バルブ89、流量調整バルブ90、流量調整バルブ196、排気ポンプ191、および、3つの排気バルブ192,193,194を制御してチャンバー6内の熱処理空間65の圧力、給気流量および排気レートを調整する。 The control unit 3 controls the various operating mechanisms provided in the heat treatment apparatus 1 . The hardware configuration of the control unit 3 is the same as that of a general computer. That is, the control unit 3 includes a CPU that is a circuit that performs various arithmetic processing, a ROM that is a read-only memory that stores basic programs, a RAM that is a readable and writable memory that stores various information, and control software and data. Equipped with a magnetic disk for storage. The processing in the heat treatment apparatus 1 proceeds as the CPU of the control unit 3 executes a predetermined processing program. In addition, the control unit 3 controls the valve 84 , the valve 89 , the flow rate adjustment valve 90 , the flow rate adjustment valve 196 , the exhaust pump 191 , and the three exhaust valves 192 , 193 , 194 to control the heat treatment space 65 in the chamber 6 . Adjust pressure, supply air flow and exhaust rate.

上記の構成以外にも熱処理装置1は、半導体ウェハーWの熱処理時にハロゲンランプHLおよびフラッシュランプFLから発生する熱エネルギーによるハロゲン加熱部4、フラッシュ加熱部5およびチャンバー6の過剰な温度上昇を防止するため、様々な冷却用の構造を備えている。例えば、チャンバー6の壁体には水冷管(図示省略)が設けられている。また、ハロゲン加熱部4およびフラッシュ加熱部5は、内部に気体流を形成して排熱する空冷構造とされている。また、上側チャンバー窓63とランプ光放射窓53との間隙にも空気が供給され、フラッシュ加熱部5および上側チャンバー窓63を冷却する。 In addition to the above configuration, the heat treatment apparatus 1 prevents excessive temperature rise of the halogen heating section 4, the flash heating section 5, and the chamber 6 due to thermal energy generated from the halogen lamps HL and the flash lamps FL during the heat treatment of the semiconductor wafer W. Therefore, it has various cooling structures. For example, the walls of the chamber 6 are provided with water cooling pipes (not shown). The halogen heating unit 4 and the flash heating unit 5 have an air-cooling structure in which heat is exhausted by forming a gas flow inside. Air is also supplied to the gap between the upper chamber window 63 and the lamp light emission window 53 to cool the flash heating part 5 and the upper chamber window 63 .

次に、熱処理装置1における半導体ウェハーWの処理手順について説明する。ここで処理対象となる半導体ウェハーWは、シリコンの基材上に金属膜が成膜された半導体基板である。その半導体ウェハーWに対して熱処理装置1がフラッシュ光を照射して加熱することによりシリサイド形成を行う。 Next, a procedure for processing the semiconductor wafer W in the heat treatment apparatus 1 will be described. The semiconductor wafer W to be processed here is a semiconductor substrate in which a metal film is formed on a base material of silicon. The heat treatment apparatus 1 irradiates the semiconductor wafer W with flash light to heat it, thereby forming a silicide.

図9は、半導体ウェハーWに金属膜が成膜された構造を示す図である。半導体ウェハーWのシリコンの基材101上にシリコン酸化膜(SiO)102が形成されている。シリコン酸化膜102はシリコンの基材101と高誘電率膜103との間の界面層膜として必要な層である。シリコン酸化膜102の膜厚は極めて薄く、例えば約1nmである。シリコン酸化膜102の形成手法としては、例えば熱酸化法などの公知の種々の方法を採用することが可能である。 FIG. 9 is a diagram showing a structure in which a metal film is formed on a semiconductor wafer W. As shown in FIG. A silicon oxide film (SiO 2 ) 102 is formed on a silicon base material 101 of a semiconductor wafer W. As shown in FIG. The silicon oxide film 102 is a layer necessary as an interfacial layer film between the silicon substrate 101 and the high dielectric constant film 103 . The film thickness of the silicon oxide film 102 is extremely thin, for example, about 1 nm. As a method for forming the silicon oxide film 102, various known methods such as a thermal oxidation method can be adopted.

シリコン酸化膜102の上にゲート絶縁膜としての高誘電率膜103が形成されている。高誘電率膜103としては、例えばHfO,ZrO,Al,La等の高誘電率材料を用いることができる(本実施形態では、HfO)。高誘電率膜103は、例えばALD(Atomic Layer Deposition)によって高誘電率材料をシリコン酸化膜102の上に堆積させることにより成膜される。シリコン酸化膜102上に堆積される高誘電率膜103の膜厚は数nmであるが、そのシリコン酸化膜換算膜厚(EOT:Equivalent oxide thickness)は1nm程度である。高誘電率膜103の形成手法はALDに限定されるものではなく、例えばMOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)等の公知の手法を採用することができる。 A high dielectric constant film 103 is formed as a gate insulating film on the silicon oxide film 102 . High dielectric constant materials such as HfO 2 , ZrO 2 , Al 2 O 3 and La 2 O 3 can be used as the high dielectric constant film 103 (HfO 2 in this embodiment). The high dielectric constant film 103 is formed by depositing a high dielectric constant material on the silicon oxide film 102 by ALD (Atomic Layer Deposition), for example. Although the film thickness of the high dielectric constant film 103 deposited on the silicon oxide film 102 is several nanometers, its equivalent silicon oxide film thickness (EOT: Equivalent oxide thickness) is about 1 nm. The method of forming the high dielectric constant film 103 is not limited to ALD, and a known method such as MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) can be adopted.

高誘電率膜103の上にゲート電極105が形成されている。本実施形態のゲート電極105は、チタン(Ti)またはチタンの窒化物(TiN)にて形成されるいわゆるメタルゲート電極である。なお、ゲート電極105としては、メタルゲート電極に代えて、ポリシリコンを用いるようにしても良い。また、ゲート電極105の両側方にはSiNのサイドウォール104が形成されている。このサイドウォール104は、ゲートラストプロセスでは高誘電率膜103よりも先に形成されている。 A gate electrode 105 is formed on the high dielectric constant film 103 . The gate electrode 105 of this embodiment is a so-called metal gate electrode made of titanium (Ti) or titanium nitride (TiN). As the gate electrode 105, polysilicon may be used instead of the metal gate electrode. SiN sidewalls 104 are formed on both sides of the gate electrode 105 . The sidewall 104 is formed prior to the high dielectric constant film 103 in the gate last process.

シリコンの基材101の上面のうちゲート電極105の両側方がソース・ドレイン領域となる(図9の点線で区分けされた領域)。このソース・ドレイン領域には、イオン注入装置によってイオンが打ち込まれている。 Both sides of the gate electrode 105 on the upper surface of the silicon substrate 101 become source/drain regions (regions separated by dotted lines in FIG. 9). Ions are implanted into the source/drain regions by an ion implanter.

そして、かかるソース・ドレイン領域上に金属膜108が成膜されている。シリサイド技術に用いられる金属材料は、例えばニッケル(Ni)、コバルト(Co)、チタン(Ti)、タングステン(W)等である(本実施形態ではニッケル)。金属膜108の成膜は、スパッタリングまたは真空蒸着等の公知の成膜技術によって行うことができる。 A metal film 108 is formed on the source/drain regions. Metal materials used in the silicide technology are, for example, nickel (Ni), cobalt (Co), titanium (Ti), tungsten (W), etc. (nickel in this embodiment). The metal film 108 can be formed by a known film forming technique such as sputtering or vacuum deposition.

図9に示すようなシリコンの基材101のソース・ドレイン領域上に金属膜108が成膜された半導体ウェハーWに対する熱処理が熱処理装置1によって行われる。以下、熱処理装置1における動作手順について説明する。熱処理装置1での動作手順は、制御部3が熱処理装置1の各動作機構を制御することにより進行する。 A heat treatment apparatus 1 performs heat treatment on a semiconductor wafer W in which a metal film 108 is formed on the source/drain regions of a base material 101 of silicon as shown in FIG. An operation procedure in the heat treatment apparatus 1 will be described below. The operation procedure of the heat treatment apparatus 1 proceeds as the control unit 3 controls each operating mechanism of the heat treatment apparatus 1 .

まず、金属膜108が成膜された半導体ウェハーWが熱処理装置1のチャンバー6に搬入される。半導体ウェハーWの搬入時には、ゲートバルブ185が開いて搬送開口部66が開放され、装置外部の搬送ロボットにより搬送開口部66を介して金属膜108が成膜された半導体ウェハーWがチャンバー6内の熱処理空間65に搬入される。この際に、チャンバー6の内外はともに大気圧であるため、半導体ウェハーWの搬入にともなってチャンバー6内の熱処理空間65に空気が巻き込まれる。そこで、バルブ84を開放してガス供給源85からチャンバー6内に窒素ガスを供給し続けることによって開放された搬送開口部66から窒素ガス流を流出させ、装置外部の雰囲気がチャンバー6内の流入するのを最小限に抑制するようにしても良い。また、ゲートバルブ185の開放時には、半導体ウェハーWの熱処理時よりも窒素ガスの供給流量を増大させるのが好ましい(例えば、熱処理時に通常30リットル/分であれば、ゲートバルブ185の開放時には120リットル/分とする)。さらに、窒素ガスの供給流量を増大させるとともに、バルブ89を閉止してチャンバー6からの排気を停止するのが好ましい。これにより、チャンバー6内に供給された窒素ガスは搬送開口部66のみから流出することとなるため、外部空気の流入をより効果的に防ぐことができる。 First, the semiconductor wafer W with the metal film 108 formed thereon is carried into the chamber 6 of the heat treatment apparatus 1 . When the semiconductor wafer W is loaded, the gate valve 185 is opened to open the transfer opening 66 , and the semiconductor wafer W with the metal film 108 formed thereon is transferred through the transfer opening 66 into the chamber 6 by a transfer robot outside the apparatus. It is carried into the heat treatment space 65 . At this time, since the inside and outside of the chamber 6 are both at atmospheric pressure, air is caught in the heat treatment space 65 inside the chamber 6 as the semiconductor wafer W is carried. Therefore, by opening the valve 84 and continuing to supply nitrogen gas from the gas supply source 85 into the chamber 6 , the nitrogen gas flow is allowed to flow out from the opened transfer opening 66 , and the atmosphere outside the apparatus flows into the chamber 6 . may be minimized. In addition, when the gate valve 185 is opened, it is preferable to increase the supply flow rate of the nitrogen gas more than during the heat treatment of the semiconductor wafer W (for example, if the heat treatment is normally 30 liters/minute, when the gate valve 185 is opened, the flow rate is 120 liters/minute). /min). Furthermore, it is preferable to increase the supply flow rate of nitrogen gas and close the valve 89 to stop the exhaust from the chamber 6 . As a result, the nitrogen gas supplied into the chamber 6 flows out only from the transfer opening 66, so that the inflow of outside air can be more effectively prevented.

搬送ロボットによって搬入された半導体ウェハーWは保持部7の直上位置まで進出して停止する。そして、移載機構10の一対の移載アーム11が退避位置から移載動作位置に水平移動して上昇することにより、リフトピン12が貫通孔79を通ってサセプター74の上面から突き出て半導体ウェハーWを受け取る。 The semiconductor wafer W carried in by the transfer robot advances to a position directly above the holding part 7 and stops there. When the pair of transfer arms 11 of the transfer mechanism 10 moves horizontally from the retracted position to the transfer operation position and rises, the lift pins 12 protrude from the upper surface of the susceptor 74 through the through holes 79 and the semiconductor wafer W is moved. receive.

半導体ウェハーWがリフトピン12に載置された後、搬送ロボットが熱処理空間65から退出し、ゲートバルブ185によって搬送開口部66が閉鎖される。そして、一対の移載アーム11が下降することにより、半導体ウェハーWは移載機構10から保持部7のサセプター74に受け渡されて水平姿勢に保持される。半導体ウェハーWは、金属膜108が成膜された表面を上面としてサセプター74に保持される。また、半導体ウェハーWは、サセプター74の上面にて5個のガイドピン76の内側に保持される。サセプター74の下方にまで下降した一対の移載アーム11は水平移動機構13によって退避位置、すなわち凹部62の内側に退避する。 After the semiconductor wafer W is placed on the lift pins 12 , the transfer robot leaves the heat treatment space 65 and the transfer opening 66 is closed by the gate valve 185 . By lowering the pair of transfer arms 11, the semiconductor wafer W is transferred from the transfer mechanism 10 to the susceptor 74 of the holder 7 and held in a horizontal position. The semiconductor wafer W is held by the susceptor 74 with the surface on which the metal film 108 is formed facing up. Also, the semiconductor wafer W is held inside five guide pins 76 on the upper surface of the susceptor 74 . The pair of transfer arms 11 that have descended below the susceptor 74 are retracted by the horizontal movement mechanism 13 to the retracted position, that is, to the inside of the recess 62 .

半導体ウェハーWがチャンバー6に収容され、ゲートバルブ185によって搬送開口部66が閉鎖された後、チャンバー6内を大気圧よりも低い気圧に減圧する。具体的には、搬送開口部66が閉鎖されることによって、チャンバー6内の熱処理空間65が密閉空間となる。この状態にて、給気のためのバルブ84を閉止しつつ、排気のためのバルブ89を開放する。また、制御部3は、排気ポンプ191を作動させつつ、3本のバイパスライン197,198,199のうち最も配管径が小さいバイパスライン197に設けられた排気バルブ192を開放する。他の排気バルブ193,194は閉止されている。これにより、チャンバー6内に対してはガス供給が行われることなく排気が行われることとなり、チャンバー6内の熱処理空間65が減圧される。 After the semiconductor wafer W is accommodated in the chamber 6 and the transfer opening 66 is closed by the gate valve 185, the pressure inside the chamber 6 is reduced to a pressure lower than the atmospheric pressure. Specifically, the heat treatment space 65 in the chamber 6 becomes a sealed space by closing the transfer opening 66 . In this state, the valve 84 for air supply is closed while the valve 89 for exhaust is opened. Further, while operating the exhaust pump 191 , the control unit 3 opens the exhaust valve 192 provided in the bypass line 197 having the smallest pipe diameter among the three bypass lines 197 , 198 and 199 . Other exhaust valves 193, 194 are closed. As a result, the inside of the chamber 6 is exhausted without being supplied with gas, and the heat treatment space 65 inside the chamber 6 is decompressed.

図10は、第1実施形態におけるチャンバー6内の圧力変化を示す図である。同図の横軸には時刻を示し、縦軸にはチャンバー6内の圧力を示す。半導体ウェハーWがチャンバー6に収容されて搬送開口部66が閉鎖された時点では、チャンバー6内の圧力は常圧Ps(=大気圧=約101325Pa)である。そして、時刻t1にチャンバー6内の減圧が開始される。減圧の初期段階では、3本のバイパスライン197,198,199のうち最も配管径が小さいバイパスライン197のみを使用しているため、排気流量が小さく排気速度も比較的遅い。 FIG. 10 is a diagram showing pressure changes within the chamber 6 in the first embodiment. In the figure, the horizontal axis indicates the time, and the vertical axis indicates the pressure inside the chamber 6 . When the semiconductor wafer W is accommodated in the chamber 6 and the transfer opening 66 is closed, the pressure inside the chamber 6 is normal pressure Ps (=atmospheric pressure=approximately 101325 Pa). Then, pressure reduction in the chamber 6 is started at time t1. At the initial stage of pressure reduction, only the bypass line 197, which has the smallest pipe diameter among the three bypass lines 197, 198, and 199, is used, so the exhaust flow rate is small and the exhaust speed is relatively slow.

次に、時刻t2に制御部3が3つの排気バルブ192,193,194の全てを開放する。これにより、チャンバー6からの排気流量が増大し、排気速度も速くなる。そして、時刻t3にチャンバー6の圧力(真空度)が気圧P1に到達する。気圧P1は、例えば約100Paである。すなわち、減圧の初期段階では小さな排気流量で排気を行った後に、それよりも大きな排気流量に切り換えて排気を行っているのである。なお、第1実施形態では、流量調整バルブ196の流量は一定である。 Next, at time t2, the controller 3 opens all three exhaust valves 192, 193, and 194. As shown in FIG. As a result, the exhaust flow rate from the chamber 6 increases, and the exhaust speed also increases. At time t3, the pressure (degree of vacuum) of the chamber 6 reaches the atmospheric pressure P1. The atmospheric pressure P1 is approximately 100 Pa, for example. That is, in the initial stage of decompression, exhaust is performed with a small exhaust flow rate, and then the exhaust flow is switched to a larger exhaust flow rate to perform exhaust. In addition, in the first embodiment, the flow rate of the flow control valve 196 is constant.

減圧の開始時から大きな排気流量にて急速に排気を行うと、チャンバー6内に大きな気流変化が生じてチャンバー6の構造物(例えば、下側チャンバー窓64)に付着していたパーティクルが巻き上げられて半導体ウェハーWに再付着して汚染するおそれがある。減圧の初期段階では小さな排気流量で静かに排気を行った後に、大きな排気流量に切り換えて排気を行うようにすれば、そのようなチャンバー6内のパーティクルの巻き上げを防止することができる。 When the chamber 6 is rapidly exhausted at a large exhaust flow rate from the start of depressurization, a large change in air current occurs in the chamber 6, and particles adhering to the structure of the chamber 6 (for example, the lower chamber window 64) are blown up. There is a risk that the semiconductor wafer W will be re-adhered and contaminated. In the initial stage of depressurization, the particles in the chamber 6 can be prevented from being stirred up by gently exhausting with a small exhaust flow rate and then switching to a large exhaust flow rate.

チャンバー6内の圧力が気圧P1に到達した時刻t3に、排気のためのバルブ89を閉止して給気のためのバルブ84を開放し、ガス供給源85からチャンバー6内の熱処理空間65に窒素ガスを供給する。その結果、チャンバー6内にて保持部7に保持された半導体ウェハーWの周辺には窒素雰囲気が形成される。なお、チャンバー6に窒素ガスを供給している間も、最も配管径が小さいバイパスライン197のみを使用したチャンバー6からの排気を行うようにしても良い。この場合、処理ガスの供給流量が排気流量よりも大きいのは勿論である。 At time t3 when the pressure in the chamber 6 reaches the atmospheric pressure P1, the valve 89 for exhaust is closed and the valve 84 for air supply is opened, and nitrogen is supplied from the gas supply source 85 to the heat treatment space 65 in the chamber 6. Supply gas. As a result, a nitrogen atmosphere is formed around the semiconductor wafer W held by the holding portion 7 in the chamber 6 . Even while the nitrogen gas is being supplied to the chamber 6, the exhaust from the chamber 6 may be performed using only the bypass line 197 having the smallest pipe diameter. In this case, of course, the supply flow rate of the processing gas is greater than the exhaust flow rate.

チャンバー6内に窒素ガスが供給されることによって、チャンバー6内の圧力が気圧P1から上昇して時刻t4に常圧Psに復圧する。第1実施形態においては、チャンバー6内を一旦気圧P1にまで減圧してから常圧Psに復圧しているため、常圧Psに復圧後のチャンバー6内の窒素雰囲気中における酸素濃度を約200ppb以下とすることができる。 By supplying nitrogen gas into the chamber 6, the pressure inside the chamber 6 rises from the atmospheric pressure P1 and returns to the normal pressure Ps at time t4. In the first embodiment, the inside of the chamber 6 is once decompressed to the atmospheric pressure P1 and then restored to the normal pressure Ps. It can be 200 ppb or less.

チャンバー6内の圧力が常圧Psに復圧した時刻t4以降は、チャンバー6に対する窒素ガスの供給流量とチャンバー6からの排気流量とを等しくしてチャンバー6内の圧力を常圧Psに維持する。 After time t4 when the pressure in the chamber 6 returns to the normal pressure Ps, the flow rate of the nitrogen gas supplied to the chamber 6 and the exhaust flow rate from the chamber 6 are made equal to maintain the pressure in the chamber 6 at the normal pressure Ps. .

また、チャンバー6内の圧力が常圧Psに復圧した時刻t4に、ハロゲン加熱部4の40本のハロゲンランプHLが一斉に点灯して半導体ウェハーWの予備加熱(アシスト加熱)が開始される。ハロゲンランプHLから出射されたハロゲン光は、石英にて形成された下側チャンバー窓64およびサセプター74を透過して半導体ウェハーWの裏面から照射される。半導体ウェハーWの裏面とは、金属膜108が成膜された表面とは反対側の主面である。ハロゲンランプHLからの光照射を受けることによって半導体ウェハーWの温度が上昇する。なお、移載機構10の移載アーム11は凹部62の内側に退避しているため、ハロゲンランプHLによる加熱の障害となることは無い。 At time t4 when the pressure in the chamber 6 returns to the normal pressure Ps, the 40 halogen lamps HL of the halogen heating unit 4 are turned on all at once to start preheating (assist heating) of the semiconductor wafer W. . Halogen light emitted from the halogen lamp HL passes through the lower chamber window 64 and the susceptor 74 made of quartz and is irradiated from the back surface of the semiconductor wafer W. As shown in FIG. The back surface of the semiconductor wafer W is the main surface opposite to the surface on which the metal film 108 is formed. The temperature of the semiconductor wafer W rises by receiving light irradiation from the halogen lamps HL. Since the transfer arm 11 of the transfer mechanism 10 is retracted inside the recess 62, it does not interfere with the heating by the halogen lamp HL.

ハロゲンランプHLによる予備加熱を行うときには、半導体ウェハーWの温度が接触式温度計130によって測定されている。すなわち、熱電対を内蔵する接触式温度計130がサセプター74に保持された半導体ウェハーWの下面に切り欠き部77を介して接触して昇温中のウェハー温度を測定する。測定された半導体ウェハーWの温度は制御部3に伝達される。制御部3は、ハロゲンランプHLからの光照射によって昇温する半導体ウェハーWの温度が所定の予備加熱温度T1に到達したか否かを監視しつつ、ハロゲンランプHLの出力を制御する。すなわち、制御部3は、接触式温度計130による測定値に基づいて、半導体ウェハーWの温度が予備加熱温度T1となるようにハロゲンランプHLの出力をフィードバック制御する。予備加熱温度T1は室温以上300℃以下であり、本実施形態では200℃である。なお、ハロゲンランプHLからの光照射によって半導体ウェハーWを昇温するときには、放射温度計120による温度測定は行わない。これは、ハロゲンランプHLから照射されるハロゲン光が放射温度計120に外乱光として入射し、正確な温度測定ができないためである。 The temperature of the semiconductor wafer W is measured by the contact thermometer 130 when preheating is performed by the halogen lamp HL. That is, a contact thermometer 130 containing a thermocouple is brought into contact with the lower surface of the semiconductor wafer W held by the susceptor 74 through the notch 77 to measure the wafer temperature during heating. The measured temperature of the semiconductor wafer W is transmitted to the controller 3 . The control unit 3 controls the output of the halogen lamps HL while monitoring whether the temperature of the semiconductor wafer W, which is heated by light irradiation from the halogen lamps HL, has reached a predetermined preheating temperature T1. That is, the control unit 3 feedback-controls the output of the halogen lamp HL based on the measured value by the contact thermometer 130 so that the temperature of the semiconductor wafer W reaches the preheating temperature T1. The preheating temperature T1 is room temperature or higher and 300° C. or lower, and is 200° C. in this embodiment. When the temperature of the semiconductor wafer W is raised by light irradiation from the halogen lamp HL, temperature measurement by the radiation thermometer 120 is not performed. This is because the halogen light emitted from the halogen lamp HL enters the radiation thermometer 120 as ambient light, making it impossible to accurately measure the temperature.

半導体ウェハーWの温度が予備加熱温度T1に到達した後、制御部3は半導体ウェハーWをその予備加熱温度T1に暫時維持する。具体的には、接触式温度計130によって測定される半導体ウェハーWの温度が予備加熱温度T1に到達した時点にて制御部3がハロゲンランプHLの出力を調整し、半導体ウェハーWの温度をほぼ予備加熱温度T1に維持している。 After the temperature of the semiconductor wafer W reaches the preheating temperature T1, the controller 3 temporarily maintains the semiconductor wafer W at the preheating temperature T1. Specifically, when the temperature of the semiconductor wafer W measured by the contact thermometer 130 reaches the preheating temperature T1, the control unit 3 adjusts the output of the halogen lamp HL to bring the temperature of the semiconductor wafer W to approximately It is maintained at the preheating temperature T1.

このようなハロゲンランプHLによる予備加熱を行うことによって、金属膜108を含む半導体ウェハーWの全体を予備加熱温度T1に均一に昇温している。ハロゲンランプHLによる予備加熱の段階においては、より放熱が生じやすい半導体ウェハーWの周縁部の温度が中央部よりも低下する傾向にあるが、ハロゲン加熱部4におけるハロゲンランプHLの配設密度は、半導体ウェハーWの中央部に対向する領域よりも周縁部に対向する領域の方が高くなっている。このため、放熱が生じやすい半導体ウェハーWの周縁部に照射される光量が多くなり、予備加熱段階における半導体ウェハーWの面内温度分布を均一なものとすることができる。さらに、チャンバー側部61に装着された反射リング69の内周面は鏡面とされているため、この反射リング69の内周面によって半導体ウェハーWの周縁部に向けて反射する光量が多くなり、予備加熱段階における半導体ウェハーWの面内温度分布をより均一なものとすることができる。なお、予備加熱時のチャンバー6内の圧力は常圧Psに維持されている。 By performing such preheating with the halogen lamp HL, the temperature of the entire semiconductor wafer W including the metal film 108 is uniformly raised to the preheating temperature T1. In the stage of preheating by the halogen lamps HL, the temperature of the peripheral portion of the semiconductor wafer W, where heat is more likely to be released, tends to be lower than that of the central portion. The region facing the peripheral portion of the semiconductor wafer W is higher than the region facing the central portion. For this reason, the amount of light irradiated to the peripheral portion of the semiconductor wafer W, which tends to cause heat dissipation, is increased, and the in-plane temperature distribution of the semiconductor wafer W in the preheating stage can be made uniform. Furthermore, since the inner peripheral surface of the reflecting ring 69 attached to the chamber side portion 61 is mirror-finished, the amount of light reflected toward the peripheral portion of the semiconductor wafer W by the inner peripheral surface of the reflecting ring 69 increases. The in-plane temperature distribution of the semiconductor wafer W in the preheating stage can be made more uniform. The pressure inside the chamber 6 during preheating is maintained at normal pressure Ps.

次に、半導体ウェハーWの温度が予備加熱温度T1に到達して所定時間が経過した時刻t5にフラッシュランプFLから閃光を照射することによるフラッシュ加熱処理を実行する。このとき、フラッシュランプFLから放射されるフラッシュ光の一部は直接にチャンバー6内へと向かい、他の一部は一旦リフレクタ52により反射されてからチャンバー6内へと向かい、これらのフラッシュ光の照射により半導体ウェハーWのフラッシュ加熱が行われる。 Next, at time t5 when the temperature of the semiconductor wafer W reaches the preheating temperature T1 and a predetermined time has elapsed, a flash heating process is performed by irradiating flash light from the flash lamps FL. At this time, part of the flash light emitted from the flash lamp FL goes directly into the chamber 6, and the other part is once reflected by the reflector 52 and then goes into the chamber 6. Flash heating of the semiconductor wafer W is effected by irradiation.

フラッシュ加熱は、フラッシュランプFLからのフラッシュ光(閃光)照射により行われるため、半導体ウェハーWの表面温度を短時間で上昇することができる。すなわち、フラッシュランプFLから照射されるフラッシュ光は、予めコンデンサーに蓄えられていた静電エネルギーが極めて短い光パルスに変換された、照射時間が0.1ミリセカンド以上100ミリセカンド以下程度の極めて短く強い閃光である。金属膜108が成膜された半導体ウェハーWの表面にフラッシュランプFLからフラッシュ光を照射することによって、ソース・ドレイン領域のシリコンと金属膜108とが反応してシリサイド(本実施形態ではニッケルシリサイド)が形成される。 Since the flash heating is performed by irradiating flash light (flash light) from the flash lamps FL, the surface temperature of the semiconductor wafer W can be raised in a short time. That is, the flash light emitted from the flash lamp FL has an extremely short irradiation time of about 0.1 millisecond or more and 100 millisecond or less, in which the electrostatic energy previously stored in the capacitor is converted into an extremely short light pulse. A strong flash. By irradiating the surface of the semiconductor wafer W on which the metal film 108 is formed with flash light from the flash lamps FL, silicon in the source/drain regions reacts with the metal film 108 to form silicide (nickel silicide in this embodiment). is formed.

フラッシュ光照射によって半導体ウェハーWの表面が到達する最高温度(ピーク温度)である処理温度T2はシリサイドが成長する600℃以上1100℃以下であり、本実施形態では900℃としている。なお、フラッシュランプFLからの照射時間は0.1ミリセカンド以上100ミリセカンド以下程度の短時間であるため、半導体ウェハーWの表面温度が予備加熱温度T1から処理温度T2にまで昇温するのに要する時間も1秒未満の極めて短時間である。フラッシュ光照射後の半導体ウェハーWの表面温度は処理温度T2からただちに急速に下降する。 The processing temperature T2, which is the maximum temperature (peak temperature) reached by the surface of the semiconductor wafer W due to flash light irradiation, is 600° C. or higher and 1100° C. or lower at which silicide grows, and is set to 900° C. in this embodiment. Since the irradiation time from the flash lamps FL is short, approximately 0.1 millisecond or more and 100 milliseconds or less, the surface temperature of the semiconductor wafer W rises from the preheating temperature T1 to the processing temperature T2. The required time is also extremely short, less than 1 second. The surface temperature of the semiconductor wafer W after flash light irradiation immediately and rapidly drops from the processing temperature T2.

フラッシュ加熱処理が終了した後、所定時間経過後にハロゲンランプHLも消灯する。これにより、半導体ウェハーWが予備加熱温度T1からも降温する。降温中の半導体ウェハーWの温度は接触式温度計130または放射温度計120によって測定され、その測定結果は制御部3に伝達される。制御部3は、測定結果より半導体ウェハーWの温度が所定温度まで降温したか否かを監視する。そして、半導体ウェハーWの温度が所定以下にまで降温した後、移載機構10の一対の移載アーム11が再び退避位置から移載動作位置に水平移動して上昇することにより、リフトピン12がサセプター74の上面から突き出て熱処理後の半導体ウェハーWをサセプター74から受け取る。続いて、ゲートバルブ185により閉鎖されていた搬送開口部66が開放され、リフトピン12上に載置された半導体ウェハーWが装置外部の搬送ロボットにより搬出され、熱処理装置1における半導体ウェハーWの加熱処理が完了する。 The halogen lamp HL is also extinguished after a predetermined time has elapsed after the flash heating process is completed. As a result, the temperature of the semiconductor wafer W is also lowered from the preheating temperature T1. The temperature of semiconductor wafer W during cooling is measured by contact thermometer 130 or radiation thermometer 120 , and the measurement result is transmitted to control unit 3 . The control unit 3 monitors whether the temperature of the semiconductor wafer W has decreased to a predetermined temperature based on the measurement result. After the temperature of the semiconductor wafer W is lowered to a predetermined level or less, the pair of transfer arms 11 of the transfer mechanism 10 moves horizontally again from the retracted position to the transfer operation position, thereby moving the lift pins 12 to the susceptor. It protrudes from the upper surface of 74 and receives the semiconductor wafer W after heat treatment from the susceptor 74 . Subsequently, the transfer opening 66 closed by the gate valve 185 is opened, the semiconductor wafer W placed on the lift pins 12 is transferred out by the transfer robot outside the apparatus, and the semiconductor wafer W is heat-treated in the heat treatment apparatus 1. is completed.

第1実施形態においては、チャンバー6内を一旦大気圧よりも低い気圧P1に減圧した後に窒素ガスを供給して常圧Psに復圧しているため、復圧後のチャンバー6内の酸素濃度を約200ppb以下とすることができる。チャンバー6内を減圧することなく、常圧に維持したまま大気から窒素ガスへの雰囲気置換を行った場合には、チャンバー6内の酸素濃度を低減できる限界は約2ppmである。すなわち、本実施形態のように、チャンバー6内を一旦気圧P1に減圧してから常圧Psに復圧することによって、減圧を行わない場合に比較してチャンバー6内の酸素濃度を10分の1程度にまで低減することができるのである。 In the first embodiment, the pressure inside the chamber 6 is once reduced to the pressure P1 lower than the atmospheric pressure, and then the nitrogen gas is supplied to restore the pressure to the normal pressure Ps. It can be about 200 ppb or less. When the atmosphere is replaced with nitrogen gas while maintaining the normal pressure without reducing the pressure in the chamber 6, the limit of reducing the oxygen concentration in the chamber 6 is about 2 ppm. That is, as in the present embodiment, by reducing the pressure in the chamber 6 to the atmospheric pressure P1 and then restoring the pressure to the normal pressure Ps, the oxygen concentration in the chamber 6 is reduced to 1/10 compared to the case where the pressure is not reduced. It can be reduced to a degree.

シリコンの基材101のソース・ドレイン領域上に金属膜108が成膜された後、特段の処理を行っていない状態では、金属膜108とシリコンの基材101との界面近傍に多数の欠陥が存在している。半導体ウェハーWの周辺における酸素濃度が高いままシリサイド形成の熱処理を行うと、雰囲気中の酸素が金属膜108と基材101との界面近傍の欠陥に入り込み、その結果界面近傍が劣化して高抵抗となる。また、ニッケルのシリサイド自体が酸化されることもある。このような酸化の原因として特に問題となるのがチャンバー6内に残留している酸素である。本実施形態のように、常圧にて半導体ウェハーWをチャンバー6内に搬入した場合には外部からの空気の巻き込みが大きく、それがチャンバー6の残留酸素濃度を高めることとなる。このため、金属膜108が成膜された半導体ウェハーWを加熱してシリサイドを形成するときの雰囲気中の酸素濃度は可能な限り低減するのが好ましい。 After the metal film 108 is formed on the source/drain regions of the silicon base material 101, many defects are formed in the vicinity of the interface between the metal film 108 and the silicon base material 101 without special treatment. Existing. If heat treatment for silicide formation is performed while the oxygen concentration around the semiconductor wafer W is high, oxygen in the atmosphere enters defects near the interface between the metal film 108 and the substrate 101, resulting in deterioration of the vicinity of the interface and high resistance. becomes. Also, nickel silicide itself may be oxidized. Oxygen remaining in the chamber 6 is particularly problematic as a cause of such oxidation. When the semiconductor wafer W is carried into the chamber 6 under normal pressure as in this embodiment, a large amount of air is drawn in from the outside, which increases the residual oxygen concentration in the chamber 6 . Therefore, when the semiconductor wafer W with the metal film 108 formed thereon is heated to form silicide, it is preferable to reduce the oxygen concentration in the atmosphere as much as possible.

第1実施形態においては、チャンバー6内を一旦大気圧よりも低い気圧P1に減圧してから常圧Psに復圧することにより、シリサイドを形成するときのチャンバー6内の熱処理空間65の酸素濃度を約200ppb以下にまで低減している。従って、シリサイド形成処理中に熱処理空間65の酸素が金属膜108と基材101との界面近傍の欠陥に入り込むことに起因したシリサイドの高抵抗化を抑制することができる。また、シリサイド自体の酸化も防止することができる。 In the first embodiment, the oxygen concentration in the heat treatment space 65 in the chamber 6 when forming silicide is reduced to It is reduced to about 200 ppb or less. Therefore, it is possible to suppress the resistance of silicide from increasing due to oxygen in the heat treatment space 65 entering defects near the interface between the metal film 108 and the substrate 101 during the silicide forming process. In addition, oxidation of silicide itself can also be prevented.

また、シリサイドは可能な限り薄く形成することが求められているのであるが、第1実施形態では、半導体ウェハーWの表面にフラッシュランプFLから1秒未満の照射時間にてフラッシュ光を照射して極短時間でウェハー表面を処理温度T2に昇温しているため、シリサイドの膜厚が過度に増大するのを抑制することができる。 In addition, since silicide is required to be formed as thin as possible, in the first embodiment, the surface of the semiconductor wafer W is irradiated with flash light from the flash lamps FL for an irradiation time of less than 1 second. Since the temperature of the wafer surface is raised to the processing temperature T2 in an extremely short time, it is possible to suppress excessive increase in the film thickness of the silicide.

また、チャンバー6への半導体ウェハーWの搬入時に窒素ガスの供給流量を増大させて搬送開口部66から流出させるようにすれば、ウェハー搬入時の外部空気の流入を防いで処理前におけるチャンバー6内の酸素濃度の初期値を下げることができる。これにより、チャンバー6内を減圧するときの到達圧力である気圧P1が高くても残留酸素濃度を十分に低くすることができる。 In addition, if the flow rate of the nitrogen gas supplied is increased when the semiconductor wafer W is carried into the chamber 6 so that the nitrogen gas is caused to flow out from the transfer opening 66, the inflow of external air during the wafer carrying is prevented, and the inside of the chamber 6 before processing is prevented. can lower the initial value of oxygen concentration. As a result, the residual oxygen concentration can be made sufficiently low even if the atmospheric pressure P1, which is the ultimate pressure when reducing the pressure in the chamber 6, is high.

さらに、上述したように、チャンバー6内を減圧するときに、減圧開始時には小さな排気流量で排気を行った後に、大きな排気流量に切り換えて排気を行うようにしているため、チャンバー6内におけるパーティクルの巻き上げを防止することができる。 Furthermore, as described above, when the chamber 6 is decompressed, the exhaust is performed at a low exhaust flow rate at the start of depressurization, and then the exhaust flow is switched to a high exhaust flow rate. Winding up can be prevented.

<第2実施形態>
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1の構成は第1実施形態と全く同じである。また、第2実施形態の熱処理装置1における半導体ウェハーWの処理手順も第1実施形態と概ね同様である。第2実施形態が第1実施形態と相違するのは、チャンバー6内を一旦減圧した後に復圧するときの圧力である。
<Second embodiment>
Next, a second embodiment of the invention will be described. The configuration of the heat treatment apparatus 1 of the second embodiment is exactly the same as that of the first embodiment. Further, the processing procedure of the semiconductor wafer W in the heat treatment apparatus 1 of the second embodiment is also substantially the same as that of the first embodiment. The difference between the second embodiment and the first embodiment is the pressure when the inside of the chamber 6 is once depressurized and then restored.

図11は、第2実施形態におけるチャンバー6内の圧力変化を示す図である。図11においても、図10と同様に、横軸には時刻を示し、縦軸にはチャンバー6内の圧力を示す。また、図11に点線で示すのは、第1実施形態におけるチャンバー6内を常圧Psにまで復圧したときの圧力変化パターンである(図10のパターン)。 FIG. 11 is a diagram showing pressure changes within the chamber 6 in the second embodiment. In FIG. 11 as well, as in FIG. 10 , the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates the pressure inside the chamber 6 . Also, the dotted line in FIG. 11 shows the pressure change pattern when the pressure inside the chamber 6 in the first embodiment is restored to normal pressure Ps (pattern in FIG. 10).

第1実施形態と同様に、金属膜108が成膜された半導体ウェハーWがチャンバー6に収容されて搬送開口部66が閉鎖された時点では、チャンバー6内の圧力は常圧Ps(=大気圧=約101325Pa)である。そして、時刻t1にチャンバー6内の減圧が開始される。第1実施形態と同じく、減圧の初期段階では小さな排気流量で排気を行った後に、時刻t2にそれよりも大きな排気流量に切り換えて排気を行う。これにより、チャンバー6内におけるパーティクルの巻き上げを防止することができる。 As in the first embodiment, when the semiconductor wafer W with the metal film 108 formed thereon is housed in the chamber 6 and the transfer opening 66 is closed, the pressure in the chamber 6 is normal pressure Ps (= atmospheric pressure = about 101325 Pa). Then, pressure reduction in the chamber 6 is started at time t1. As in the first embodiment, exhaust is performed with a small exhaust flow rate in the initial stage of decompression, and then at time t2, exhaust is performed with a larger exhaust flow rate. As a result, it is possible to prevent particles from being stirred up inside the chamber 6 .

チャンバー6内の圧力が気圧P1に到達した時刻t3に、排気のためのバルブ89を閉止して給気のためのバルブ84を開放し、ガス供給源85からチャンバー6内の熱処理空間65に窒素ガスを供給する。ここまでは第1実施形態と同様である。なお、気圧P1は、例えば約100Paである。 At time t3 when the pressure in the chamber 6 reaches the atmospheric pressure P1, the valve 89 for exhaust is closed and the valve 84 for air supply is opened, and nitrogen is supplied from the gas supply source 85 to the heat treatment space 65 in the chamber 6. Supply gas. The process up to this point is the same as in the first embodiment. Incidentally, the atmospheric pressure P1 is, for example, approximately 100 Pa.

第2実施形態においては、チャンバー6内の圧力を常圧Psにまでは復圧せずに、窒素ガスを供給することによって時刻t6にチャンバー6内の圧力を気圧P2にまで復圧している。気圧P2は、気圧P1より高く、かつ、常圧Psよりも低く、例えば約5000Paである。第2実施形態においても、チャンバー6内を一旦気圧P1にまで減圧してからそれよりも高い気圧P2に復圧しているため、復圧後のチャンバー6内の酸素濃度を約200ppb以下とすることができる。 In the second embodiment, the pressure in the chamber 6 is restored to the atmospheric pressure P2 at time t6 by supplying nitrogen gas without restoring the pressure in the chamber 6 to the normal pressure Ps. The atmospheric pressure P2 is higher than the atmospheric pressure P1 and lower than the normal pressure Ps, eg, about 5000 Pa. Also in the second embodiment, the pressure inside the chamber 6 is once reduced to the atmospheric pressure P1 and then restored to the higher atmospheric pressure P2. can be done.

チャンバー6内の圧力が気圧P2に復圧した時刻t6以降は、チャンバー6に対する窒素ガスの供給流量とチャンバー6からの排気流量とを等しくしてチャンバー6内の圧力を気圧P2に維持する。そして、チャンバー6内の圧力を気圧P2に維持しつつ、ハロゲンランプHLによる半導体ウェハーWの予備加熱を行い、さらにその後時刻t7にフラッシュランプFLから半導体ウェハーWの表面にフラッシュ光を照射してフラッシュ加熱を行う。予備加熱およびフラッシュ加熱処理の内容は第1実施形態と同じである。金属膜108が成膜された半導体ウェハーWの表面にフラッシュランプFLからフラッシュ光を照射することによって、ソース・ドレイン領域のシリコンと金属膜108とが反応してシリサイドが形成される。 After time t6 when the pressure inside the chamber 6 returns to the atmospheric pressure P2, the flow rate of the nitrogen gas supplied to the chamber 6 and the exhaust flow rate from the chamber 6 are made equal to maintain the pressure inside the chamber 6 at the atmospheric pressure P2. Then, while maintaining the pressure in the chamber 6 at the atmospheric pressure P2, the semiconductor wafer W is preheated by the halogen lamp HL. Heat up. The contents of preheating and flash heat treatment are the same as in the first embodiment. By irradiating the surface of the semiconductor wafer W on which the metal film 108 is formed with flash light from the flash lamps FL, silicon in the source/drain regions reacts with the metal film 108 to form silicide.

フラッシュ加熱処理の終了後、所定時間経過後に排気のためのバルブ89を閉止して給気のためのバルブ84を開放し、ガス供給源85からチャンバー6内に窒素ガスを供給して常圧Psにまで復圧する。また、ハロゲンランプHLも消灯し、これによって半導体ウェハーWが予備加熱温度T1からも降温する。その後、所定温度にまで降温した半導体ウェハーWを熱処理装置1のチャンバー6から搬出する手順は第1実施形態と同様である。 After the completion of the flash heat treatment, the exhaust valve 89 is closed after a predetermined time has elapsed, the air supply valve 84 is opened, nitrogen gas is supplied from the gas supply source 85 into the chamber 6, and the pressure is maintained at normal pressure Ps. pressure is restored to Further, the halogen lamp HL is also turned off, whereby the temperature of the semiconductor wafer W is also lowered from the preheating temperature T1. After that, the procedure for unloading the semiconductor wafer W cooled down to the predetermined temperature from the chamber 6 of the heat treatment apparatus 1 is the same as in the first embodiment.

ところで、チャンバー6内にパーティクルが巻き上がる要因としては、チャンバー6に対する給排気の他に、フラッシュ光照射も存在している。フラッシュランプFLからのフラッシュ光照射時には、半導体ウェハーWの表面が瞬間的に昇温する一方で裏面は予備加熱温度T1からさほどには昇温しないため、表裏面で大きな温度差が発生し、表面のみが熱膨張して半導体ウェハーWが急激に変形する。その結果、半導体ウェハーWがサセプター74上で振動することによってパーティクルが発生してチャンバー6内に巻き上がるのである。 By the way, in addition to air supply/exhaust to/from the chamber 6, flash light irradiation also exists as a factor causing particles to roll up in the chamber 6. FIG. When the flash light is irradiated from the flash lamp FL, the temperature of the front surface of the semiconductor wafer W rises instantaneously while the temperature of the back surface of the semiconductor wafer W does not rise significantly from the preheating temperature T1. The only thermal expansion causes the semiconductor wafer W to deform abruptly. As a result, when the semiconductor wafer W vibrates on the susceptor 74 , particles are generated and swirled up in the chamber 6 .

このようなフラッシュ光照射に起因したパーティクルを効果的にチャンバー6から排出すべく、第2実施形態では、フラッシュ加熱処理が終了してチャンバー6内に窒素ガスを供給して常圧Psに復圧したときに、排気のためのバルブ89を開放するとともに、50リットル/分以上100リットル/分以下の流量にて窒素ガスをチャンバー6内に流すことによってフラッシュ光照射に起因したパーティクルを押し流している。これにより、フラッシュ光照射に起因したパーティクルが半導体ウェハーWに付着して汚染するのを防止することができる。 In order to effectively discharge particles caused by such flash light irradiation from the chamber 6, in the second embodiment, after the flash heat treatment is finished, nitrogen gas is supplied into the chamber 6 to restore the pressure to the normal pressure Ps. At this time, the valve 89 for exhaust is opened, and nitrogen gas is caused to flow into the chamber 6 at a flow rate of 50 liters/minute or more and 100 liters/minute or less, thereby sweeping away the particles caused by the flash light irradiation. . As a result, it is possible to prevent the semiconductor wafer W from being contaminated by particles caused by flash light irradiation.

なお、フラッシュ加熱終了後にチャンバー6内に窒素ガスを供給して常圧Psにまで復圧するときに、排気のためのバルブ89を開放したまま給気のためのバルブ84も開放してチャンバー6内に窒素ガスを供給するようにしても良い。このようにすれば、フラッシュ光照射に起因したパーティクルをより効果的にチャンバー6から排出することができる。 After the flash heating is completed, when nitrogen gas is supplied into the chamber 6 to restore the pressure to the normal pressure Ps, the valve 84 for air supply is opened while the valve 89 for exhaust is opened. may be supplied with nitrogen gas. In this way, particles caused by flash light irradiation can be discharged from the chamber 6 more effectively.

第2実施形態においては、チャンバー6内を一旦大気圧よりも低い気圧P1に減圧した後に窒素ガスを供給して気圧P2に復圧しているため、第1実施形態と同じくシリサイド形成の熱処理を実行するときのチャンバー6内の熱処理空間65の酸素濃度を約200ppb以下とすることができる。従って、シリサイド形成処理中に熱処理空間65の酸素が金属膜108と基材101との界面近傍の欠陥に入り込むことに起因したシリサイドの高抵抗化を抑制することができる。また、シリサイド自体の酸化も防止することができる。 In the second embodiment, the inside of the chamber 6 is once depressurized to the pressure P1 lower than the atmospheric pressure, and then nitrogen gas is supplied to restore the pressure to the pressure P2. The oxygen concentration in the heat treatment space 65 in the chamber 6 can be set to about 200 ppb or less. Therefore, it is possible to suppress the resistance of silicide from increasing due to oxygen in the heat treatment space 65 entering defects near the interface between the metal film 108 and the substrate 101 during the silicide forming process. In addition, oxidation of silicide itself can also be prevented.

また、第1実施形態と同様に、半導体ウェハーWの表面にフラッシュランプFLから1秒未満の照射時間にてフラッシュ光を照射して極短時間でウェハー表面を処理温度T2に昇温しているため、シリサイドの膜厚が過度に増大するのを抑制することができる。 Further, as in the first embodiment, the surface of the semiconductor wafer W is irradiated with flash light from the flash lamps FL for an irradiation time of less than 1 second, and the temperature of the wafer surface is raised to the processing temperature T2 in an extremely short time. Therefore, excessive increase in the film thickness of silicide can be suppressed.

また、減圧下にて熱処理を行えば、金属膜108に含まれている不純物の脱離を促進することができる。そのような脱離した不純物元素をチャンバー6から排出することにより、当該不純物が半導体ウェハーWの表面に再付着して汚染するのを防止することができる。その結果、デバイス性能の劣化および歩留まりの低下を防ぐことができる。 Further, if the heat treatment is performed under reduced pressure, desorption of impurities contained in the metal film 108 can be promoted. By discharging such detached impurity elements from the chamber 6, it is possible to prevent the impurities from reattaching to the surface of the semiconductor wafer W and contaminating it. As a result, it is possible to prevent deterioration of device performance and decrease in yield.

また、チャンバー6内の雰囲気ガスによるハロゲンランプ光およびフラッシュ光の吸光が少なくなるため、予備加熱時およびフラッシュ加熱時の昇温効率を高めることができる。その結果、フラッシュ加熱時の半導体ウェハーWの表面到達温度を高くすることもできる。 In addition, since the atmospheric gas in the chamber 6 absorbs less light from the halogen lamp and flash light, it is possible to increase the efficiency of temperature rise during preheating and flash heating. As a result, the surface temperature of the semiconductor wafer W during flash heating can be increased.

また、減圧下にて半導体ウェハーWの加熱処理を行うことにより、チャンバー6内における対流の影響を低減することができ、半導体ウェハーWの面内温度分布の均一性を向上させることができる。 Moreover, by performing the heat treatment of the semiconductor wafer W under reduced pressure, the influence of convection in the chamber 6 can be reduced, and the uniformity of the in-plane temperature distribution of the semiconductor wafer W can be improved.

さらに、第2実施形態においては、チャンバー6内の圧力を気圧P1から復圧するときに、常圧Psにまでは復圧せずに、大気圧よりも低い気圧P2にまで復圧している。従って、第1実施形態のようにチャンバー6内の圧力を常圧Psにまで復圧するのに比較して、第2実施形態のように気圧P2にまで復圧するのであれば復圧に要する時間を短くすることができる。そして、復圧に要する時間を短縮した分だけフラッシュ光照射のタイミングを早めることができる(図11に示すように、第1実施形態でのフラッシュ光照射の時刻t5よりも第2実施形態におけるフラッシュ光照射の時刻t7が早い)。その結果、第2実施形態のようにチャンバー6内の圧力を大気圧よりも低い気圧P2にまで復圧した方が熱処理装置1におけるスループットを向上させることができる。 Furthermore, in the second embodiment, when the pressure in the chamber 6 is restored from the atmospheric pressure P1, it is restored to the atmospheric pressure P2, which is lower than the atmospheric pressure, without being restored to the normal pressure Ps. Therefore, compared to restoring the pressure in the chamber 6 to the normal pressure Ps as in the first embodiment, if the pressure in the chamber 6 is restored to the atmospheric pressure P2 as in the second embodiment, the time required for the restoration is can be shortened. Then, the timing of flash light irradiation can be advanced by the shortened time required for pressure recovery (as shown in FIG. 11, the flash light irradiation time t5 in the second embodiment is earlier than the flash light irradiation time t5 in the first embodiment). The light irradiation time t7 is early). As a result, the throughput in the heat treatment apparatus 1 can be improved by restoring the pressure in the chamber 6 to the pressure P2 lower than the atmospheric pressure as in the second embodiment.

<第3実施形態>
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1の構成は第1実施形態と全く同じである。また、第3実施形態の熱処理装置1における半導体ウェハーWの処理手順も第1実施形態と概ね同様である。第3実施形態が第1実施形態と相違するのは、チャンバー6内における圧力変化である。
<Third Embodiment>
Next, a third embodiment of the invention will be described. The configuration of the heat treatment apparatus 1 of the third embodiment is exactly the same as that of the first embodiment. Further, the processing procedure of the semiconductor wafer W in the heat treatment apparatus 1 of the third embodiment is also substantially the same as that of the first embodiment. The difference between the third embodiment and the first embodiment is the change in pressure within the chamber 6 .

図12は、第3実施形態におけるチャンバー6内の圧力変化を示す図である。図12においても、図10と同様に、横軸には時刻を示し、縦軸にはチャンバー6内の圧力を示す。 FIG. 12 is a diagram showing pressure changes in the chamber 6 in the third embodiment. In FIG. 12 as well, as in FIG. 10 , the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates the pressure inside the chamber 6 .

第1実施形態と同様に、金属膜108が成膜された半導体ウェハーWがチャンバー6に収容されて搬送開口部66が閉鎖された時点では、チャンバー6内の圧力は常圧Ps(=大気圧=約101325Pa)である。そして、時刻t1にチャンバー6内の減圧が開始される。第3実施形態においては、3本のバイパスライン197,198,199による排気流量を一定にするとともに、チャンバー6からの排気流量を流量調整バルブ196によって時間とともに連続的に増加させている。すなわち、減圧の初期段階では比較的小さな排気流量で排気を開始し、徐々に連続的に排気流量を増加させているのである。このようにすれば、第1実施形態と同様に、チャンバー6内におけるパーティクルの巻き上げを防止することができる。また、排気流量を無段階で連続的に増加させることにより、排気流量の急激な変化に起因したパーティクルの巻き上げをも防止することができる。 As in the first embodiment, when the semiconductor wafer W with the metal film 108 formed thereon is housed in the chamber 6 and the transfer opening 66 is closed, the pressure in the chamber 6 is normal pressure Ps (= atmospheric pressure = about 101325 Pa). Then, pressure reduction in the chamber 6 is started at time t1. In the third embodiment, the exhaust flow rate through the three bypass lines 197, 198, 199 is kept constant, and the exhaust flow rate from the chamber 6 is continuously increased over time by the flow control valve 196. FIG. That is, in the initial stage of depressurization, exhaust is started with a relatively small exhaust flow rate, and the exhaust flow rate is gradually increased continuously. By doing so, it is possible to prevent particles from being stirred up in the chamber 6, as in the first embodiment. In addition, by increasing the exhaust flow rate steplessly and continuously, it is possible to prevent particles from being stirred up due to a sudden change in the exhaust flow rate.

チャンバー6内の圧力が気圧P1に到達した時刻t3に、排気のためのバルブ89を閉止して給気のためのバルブ84を開放し、ガス供給源85からチャンバー6内の熱処理空間65に窒素ガスを供給してチャンバー6内を復圧する。なお、気圧P1は、例えば約100Paである。 At time t3 when the pressure in the chamber 6 reaches the atmospheric pressure P1, the valve 89 for exhaust is closed and the valve 84 for air supply is opened, and nitrogen is supplied from the gas supply source 85 to the heat treatment space 65 in the chamber 6. Gas is supplied to restore the pressure in the chamber 6 . Incidentally, the atmospheric pressure P1 is, for example, approximately 100 Pa.

第3実施形態においては、チャンバー6への処理ガスの給気流量を流量調整バルブ90によって時間とともに連続的に増加させている。すなわち、復圧の初期段階では比較的小さな給気流量で給気を開始し、徐々に連続的に給気流量を増加させているのである。減圧時と同様に、復圧の開始時から大きな給気流量にて急速に給気を行うと、チャンバー6の構造物に付着していたパーティクルが巻き上げられるおそれがある。復圧の初期段階では小さな給気流量で静かに給気を開始し、徐々に排気流量を大きくしていくことにより、そのようなチャンバー6内のパーティクルの巻き上げを防止することができる。また、給気流量を無段階で連続的に増加させることにより、給気流量の急激な変化に起因したパーティクルの巻き上げをも防止することができる。 In the third embodiment, the flow rate of the processing gas supplied to the chamber 6 is continuously increased over time by the flow control valve 90 . That is, in the initial stage of pressure recovery, air supply is started with a relatively small air supply flow rate, and the air supply flow rate is gradually increased continuously. As in the case of depressurization, if air is rapidly supplied at a high supply flow rate from the start of pressure recovery, particles adhering to the structure of the chamber 6 may be stirred up. In the initial stage of pressure recovery, air supply is quietly started with a small air supply flow rate, and the exhaust flow rate is gradually increased, thereby preventing such particles from being stirred up in the chamber 6 . Further, by increasing the supply air flow rate steplessly and continuously, it is possible to prevent particles from being stirred up due to a sudden change in the supply air flow rate.

また、第3実施形態においては、チャンバー6に窒素ガスを供給することによって時刻t8にチャンバー6内の圧力を常圧Psを超える気圧P3にまで復圧している。気圧P3は、大気圧よりも高く、例えば約0.12MPaである。第3実施形態においても、チャンバー6内を一旦気圧P1にまで減圧してからそれよりも高い気圧P3に復圧しているため、復圧後のチャンバー6内の酸素濃度を約200ppb以下とすることができる。 In the third embodiment, nitrogen gas is supplied to the chamber 6 to restore the pressure in the chamber 6 to the atmospheric pressure P3 exceeding the normal pressure Ps at time t8. The atmospheric pressure P3 is higher than the atmospheric pressure and is, for example, approximately 0.12 MPa. In the third embodiment as well, the pressure inside the chamber 6 is once reduced to the atmospheric pressure P1 and then restored to the higher atmospheric pressure P3, so the oxygen concentration in the chamber 6 after the pressure is restored should be about 200 ppb or less. can be done.

チャンバー6内の圧力が気圧P3に復圧した時刻t8以降は、チャンバー6に対する窒素ガスの供給流量とチャンバー6からの排気流量とを等しくしてチャンバー6内の圧力を気圧P3に維持する。そして、チャンバー6内の圧力を気圧P3に維持しつつ、ハロゲンランプHLによる半導体ウェハーWの予備加熱を行い、さらにその後時刻t9にフラッシュランプFLから半導体ウェハーWの表面にフラッシュ光を照射してフラッシュ加熱を行う。予備加熱およびフラッシュ加熱処理の内容は第1実施形態と同じである。金属膜108が成膜された半導体ウェハーWの表面にフラッシュランプFLからフラッシュ光を照射することによって、ソース・ドレイン領域のシリコンと金属膜108とが反応してシリサイドが形成される。 After time t8 when the pressure inside the chamber 6 returns to the atmospheric pressure P3, the flow rate of the nitrogen gas supplied to the chamber 6 and the exhaust flow rate from the chamber 6 are made equal to maintain the pressure inside the chamber 6 at the atmospheric pressure P3. Then, while maintaining the pressure in the chamber 6 at the atmospheric pressure P3, the semiconductor wafer W is preheated by the halogen lamp HL, and then at time t9, the surface of the semiconductor wafer W is irradiated with flash light from the flash lamp FL to flash. Heat up. The contents of preheating and flash heat treatment are the same as in the first embodiment. By irradiating the surface of the semiconductor wafer W on which the metal film 108 is formed with flash light from the flash lamps FL, silicon in the source/drain regions reacts with the metal film 108 to form silicide.

フラッシュ加熱処理の終了後、ガス排気管88からチャンバー6内の気体を排出してチャンバー6内を常圧Psとする。また、ハロゲンランプHLも消灯し、これによって半導体ウェハーWが予備加熱温度T1からも降温する。その後、所定温度にまで降温した半導体ウェハーWを熱処理装置1のチャンバー6から搬出する手順は第1実施形態と同様である。 After the flash heat treatment is finished, the gas inside the chamber 6 is discharged from the gas exhaust pipe 88 to make the inside of the chamber 6 normal pressure Ps. Further, the halogen lamp HL is also turned off, whereby the temperature of the semiconductor wafer W is also lowered from the preheating temperature T1. After that, the procedure for unloading the semiconductor wafer W cooled down to the predetermined temperature from the chamber 6 of the heat treatment apparatus 1 is the same as in the first embodiment.

第3実施形態においては、チャンバー6内を一旦大気圧よりも低い気圧P1に減圧した後に窒素ガスを供給して気圧P3に復圧しているため、第1実施形態と同じくシリサイド形成の熱処理を実行するときのチャンバー6内の熱処理空間65の酸素濃度を約200ppb以下とすることができる。従って、シリサイド形成処理中に熱処理空間65の酸素が金属膜108と基材101との界面近傍の欠陥に入り込むことに起因したシリサイドの高抵抗化を抑制することができる。また、シリサイド自体の酸化も防止することができる。 In the third embodiment, the inside of the chamber 6 is once depressurized to the pressure P1 lower than the atmospheric pressure, and then nitrogen gas is supplied to restore the pressure to the pressure P3. The oxygen concentration in the heat treatment space 65 in the chamber 6 can be set to about 200 ppb or less. Therefore, it is possible to suppress the resistance of silicide from increasing due to oxygen in the heat treatment space 65 entering defects near the interface between the metal film 108 and the substrate 101 during the silicide forming process. In addition, oxidation of silicide itself can also be prevented.

また、第1実施形態と同様に、半導体ウェハーWの表面にフラッシュランプFLから1秒未満の照射時間にてフラッシュ光を照射して極短時間でウェハー表面を処理温度T2に昇温しているため、シリサイドの膜厚が過度に増大するのを抑制することができる。 Further, as in the first embodiment, the surface of the semiconductor wafer W is irradiated with flash light from the flash lamps FL for an irradiation time of less than 1 second, and the temperature of the wafer surface is raised to the processing temperature T2 in an extremely short time. Therefore, excessive increase in the film thickness of silicide can be suppressed.

また、第3実施形態においては、チャンバー6内の圧力が大気圧よりも高い気圧P3にて、つまり加圧下にて半導体ウェハーWの表面にフラッシュ光を照射して加熱処理を行っている。加圧下にて熱処理を行えば、チャンバー側部61等から放出された酸素の拡散速度が遅くなって半導体ウェハーWに到達するのを抑制することができる。 Further, in the third embodiment, the surface of the semiconductor wafer W is irradiated with flash light to perform the heat treatment at the pressure P3 in which the pressure in the chamber 6 is higher than the atmospheric pressure, that is, under pressure. If the heat treatment is performed under pressure, the diffusion speed of oxygen released from the chamber side portion 61 or the like is slowed down, and it is possible to suppress the oxygen from reaching the semiconductor wafer W. FIG.

さらに、第3実施形態では、チャンバー6内の減圧時および復圧時において、排気流量および給気流量を無段階で連続的に変化させている。これにより、給排気の急激な変化に起因したパーティクルの巻き上げを防止することができる。 Furthermore, in the third embodiment, the exhaust gas flow rate and the supply air flow rate are changed steplessly and continuously during depressurization and restoration of the chamber 6 . As a result, it is possible to prevent particles from being stirred up due to sudden changes in air supply and exhaust.

<第4実施形態>
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1の構成は第1実施形態と全く同じである。また、第4実施形態の熱処理装置1における半導体ウェハーWの処理手順も第1実施形態と概ね同様である。第4実施形態が第1実施形態と相違するのは、チャンバー6内における圧力変化である。
<Fourth Embodiment>
Next, a fourth embodiment of the invention will be described. The configuration of the heat treatment apparatus 1 of the fourth embodiment is exactly the same as that of the first embodiment. Further, the processing procedure of the semiconductor wafer W in the heat treatment apparatus 1 of the fourth embodiment is also substantially the same as that of the first embodiment. The difference between the fourth embodiment and the first embodiment is the change in pressure within the chamber 6 .

図13は、第4実施形態におけるチャンバー6内の圧力変化を示す図である。図13においても、図10と同様に、横軸には時刻を示し、縦軸にはチャンバー6内の圧力を示す。 FIG. 13 is a diagram showing pressure changes within the chamber 6 in the fourth embodiment. In FIG. 13 as well, as in FIG. 10 , the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates the pressure inside the chamber 6 .

第1実施形態と同様に、金属膜108が成膜された半導体ウェハーWがチャンバー6に収容されて搬送開口部66が閉鎖された時点では、チャンバー6内の圧力は常圧Ps(=大気圧=約101325Pa)である。そして、時刻t1にチャンバー6内の減圧が開始される。第1実施形態と同じく、減圧の初期段階では小さな排気流量で排気を行った後に、時刻t2にそれよりも大きな排気流量に切り換えて排気を行う。これにより、チャンバー6内におけるパーティクルの巻き上げを防止することができる。 As in the first embodiment, when the semiconductor wafer W with the metal film 108 formed thereon is housed in the chamber 6 and the transfer opening 66 is closed, the pressure in the chamber 6 is normal pressure Ps (= atmospheric pressure = about 101325 Pa). Then, pressure reduction in the chamber 6 is started at time t1. As in the first embodiment, exhaust is performed with a small exhaust flow rate in the initial stage of decompression, and then at time t2, exhaust is performed with a larger exhaust flow rate. As a result, it is possible to prevent particles from being stirred up inside the chamber 6 .

チャンバー6内の圧力が気圧P1に到達した時刻t3に、排気のためのバルブ89を閉止する。そして、第4実施形態では、チャンバー6内に窒素ガスを導入することなく、チャンバー6内の圧力を気圧P1に維持するのである。なお、チャンバー6内の圧力を気圧P1に維持するために、バルブ89を開放して排気を継続するようにしても良い。 At time t3 when the pressure in the chamber 6 reaches the atmospheric pressure P1, the valve 89 for exhaust is closed. Then, in the fourth embodiment, the pressure inside the chamber 6 is maintained at the atmospheric pressure P1 without introducing nitrogen gas into the chamber 6 . In order to maintain the pressure in the chamber 6 at the atmospheric pressure P1, the valve 89 may be opened to continue the evacuation.

第4実施形態においては、チャンバー6内を気圧P1にまで減圧し、その後も気圧P1に維持しているため、チャンバー6内の残留酸素濃度を約200ppb以下とすることができる。そして、チャンバー6内の圧力を気圧P1に維持しつつ、ハロゲンランプHLによる半導体ウェハーWの予備加熱を行い、さらにその後時刻t10にフラッシュランプFLから半導体ウェハーWの表面にフラッシュ光を照射してフラッシュ加熱を行う。予備加熱およびフラッシュ加熱処理の内容は第1実施形態と同じである。金属膜108が成膜された半導体ウェハーWの表面にフラッシュランプFLからフラッシュ光を照射することによって、ソース・ドレイン領域のシリコンと金属膜108とが反応してシリサイドが形成される。 In the fourth embodiment, the pressure inside the chamber 6 is reduced to the atmospheric pressure P1 and the atmospheric pressure P1 is maintained thereafter, so that the residual oxygen concentration inside the chamber 6 can be reduced to approximately 200 ppb or less. Then, while maintaining the pressure in the chamber 6 at the atmospheric pressure P1, the semiconductor wafer W is preheated by the halogen lamp HL, and then at time t10, the surface of the semiconductor wafer W is irradiated with flash light from the flash lamp FL to flash. Heat up. The contents of preheating and flash heat treatment are the same as in the first embodiment. By irradiating the surface of the semiconductor wafer W on which the metal film 108 is formed with flash light from the flash lamps FL, silicon in the source/drain regions reacts with the metal film 108 to form silicide.

フラッシュ加熱処理の終了後、所定時間経過後に給気のためのバルブ84を開放し、ガス供給源85からチャンバー6内に窒素ガスを供給して常圧Psにまで復圧する。また、ハロゲンランプHLも消灯し、これによって半導体ウェハーWが予備加熱温度T1からも降温する。その後、所定温度にまで降温した半導体ウェハーWを熱処理装置1のチャンバー6から搬出する手順は第1実施形態と同様である。 After the completion of the flash heat treatment, the valve 84 for air supply is opened after a predetermined time has elapsed, and nitrogen gas is supplied from the gas supply source 85 into the chamber 6 to restore the pressure to the normal pressure Ps. Further, the halogen lamp HL is also turned off, whereby the temperature of the semiconductor wafer W is also lowered from the preheating temperature T1. After that, the procedure for unloading the semiconductor wafer W cooled down to the predetermined temperature from the chamber 6 of the heat treatment apparatus 1 is the same as in the first embodiment.

第4実施形態においては、チャンバー6内を大気圧よりも低い気圧P1に減圧した後にそのまま気圧P1に維持しているため、第1実施形態と同じくシリサイド形成の熱処理を実行するときのチャンバー6内の熱処理空間65の酸素濃度を約200ppb以下とすることができる。従って、シリサイド形成処理中に熱処理空間65の酸素が金属膜108と基材101との界面近傍の欠陥に入り込むことに起因したシリサイドの高抵抗化を抑制することができる。また、シリサイド自体の酸化も防止することができる。 In the fourth embodiment, the pressure in the chamber 6 is reduced to the pressure P1 which is lower than the atmospheric pressure, and then the pressure is maintained at the pressure P1. The oxygen concentration in the heat treatment space 65 can be about 200 ppb or less. Therefore, it is possible to suppress the resistance of silicide from increasing due to oxygen in the heat treatment space 65 entering defects near the interface between the metal film 108 and the substrate 101 during the silicide forming process. In addition, oxidation of silicide itself can also be prevented.

また、第1実施形態と同様に、半導体ウェハーWの表面にフラッシュランプFLから1秒未満の照射時間にてフラッシュ光を照射して極短時間でウェハー表面を処理温度T2に昇温しているため、シリサイドの膜厚が過度に増大するのを抑制することができる。 Further, as in the first embodiment, the surface of the semiconductor wafer W is irradiated with flash light from the flash lamps FL for an irradiation time of less than 1 second, and the temperature of the wafer surface is raised to the processing temperature T2 in an extremely short time. Therefore, excessive increase in the film thickness of silicide can be suppressed.

また、減圧下にて半導体ウェハーWの熱処理を行うことにより、第2実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、金属膜108がチタンである場合には、窒素雰囲気中にて熱処理を行っても金属膜108が窒化されるおそれがあるが、第4実施形態のように極低圧にて半導体ウェハーWの熱処理を行えば金属膜108の窒化を抑制することができる。 Further, by performing the heat treatment of the semiconductor wafer W under reduced pressure, the same effect as in the second embodiment can be obtained. Furthermore, when the metal film 108 is titanium, the metal film 108 may be nitrided even if the heat treatment is performed in a nitrogen atmosphere. Nitriding of the metal film 108 can be suppressed by heat treatment.

<変形例>
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、上記各実施形態においては、チャンバー6内を減圧するときの到達圧力である気圧P1を約100Paとしていたが、これに限定されるものではなく、適宜の値とすることができる。チャンバー6内の到達酸素濃度を10分の1程度にまで下げるためには、チャンバー6内を減圧するときの到達圧力である気圧P1を大気圧の約10分の1(約10000Pa)とすれば足りる。気圧P1をより低圧にすれば(つまり、より高真空にまで減圧すれば)、復圧後にチャンバー6内に残留している酸素濃度をより低くすることができるものの、気圧P1に到達するまでの減圧時間が長くなる。このため、シリサイド形成の熱処理を実行する際に必要な酸素濃度とスループットのバランスより気圧P1を設定するのが好ましい。
<Modification>
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention can be modified in various ways other than those described above without departing from the scope of the invention. For example, in each of the above-described embodiments, the air pressure P1, which is the ultimate pressure when reducing the pressure in the chamber 6, is set to about 100 Pa, but it is not limited to this and can be set to an appropriate value. In order to reduce the ultimate oxygen concentration in the chamber 6 to about 1/10, if the ultimate pressure P1, which is the ultimate pressure when reducing the pressure in the chamber 6, is about 1/10 of the atmospheric pressure (about 10000 Pa), Enough. If the atmospheric pressure P1 is made lower (that is, if the pressure is reduced to a higher vacuum), the concentration of oxygen remaining in the chamber 6 after the pressure is restored can be made lower. Longer decompression time. For this reason, it is preferable to set the air pressure P1 according to the balance between the oxygen concentration and the throughput required when performing the heat treatment for silicide formation.

また、上記各実施形態においては、3本のバイパスライン197,198,199を設けることによってチャンバー6からの排気流量を制御していたが、バイパスラインの本数は2本以上であれば良い。また、複数本のバイパスライン197,198,199を設けるのに代えて、スロットルバルブまたはガスバラストを設けることによってチャンバー6からの排気流量を制御するようにしても良い。また、流量調整バルブ90,196に代えてマスフローコントローラを用いるようにしても良い。 In each of the above-described embodiments, the flow rate of exhaust gas from the chamber 6 is controlled by providing three bypass lines 197, 198, 199, but the number of bypass lines may be two or more. Further, instead of providing a plurality of bypass lines 197, 198, 199, a throttle valve or gas ballast may be provided to control the flow rate of exhaust gas from the chamber 6. Also, a mass flow controller may be used instead of the flow rate control valves 90 and 196 .

第1および第2実施形態では減圧時のチャンバー6からの排気流量を2段階に切り換え、第3実施形態では排気流量を無段階で連続的に増加させていたが、これらに限定されるものではなく、例えば排気流量を多段階で切り換えるようにしても良い。すなわち、チャンバー6内を減圧するときの排気流量は時間とともに増加する形態であれば良い。 In the first and second embodiments, the exhaust flow rate from the chamber 6 during decompression was switched in two steps, and in the third embodiment, the exhaust flow rate was steplessly and continuously increased, but the invention is not limited to these. Instead, for example, the exhaust flow rate may be switched in multiple stages. In other words, it is sufficient that the flow rate of the exhaust gas when reducing the pressure in the chamber 6 increases with time.

同様に、復圧時のチャンバー6への給気流量についても、第3実施形態では給気流量を無段階で連続的に増加させていたが、これを2段階或いは多段階で切り換えて増加させるようにしても良い。すなわち、チャンバー6内を復圧するときの給気流量も時間とともに増加する形態であれば良い。 Similarly, with respect to the air supply flow rate to the chamber 6 during pressure recovery, the air supply flow rate is increased steplessly and continuously in the third embodiment, but this is switched in two steps or in multiple steps to increase. You can do it. In other words, it is sufficient that the air supply flow rate when the pressure inside the chamber 6 is restored increases with time.

また、チャンバー6内の減圧および復圧を行う際に、制御部3は、減圧開始時(時刻t1)からの経過時間に基づいて各種バルブ等を制御するようにしても良いし、圧力計180による熱処理空間65の圧力の測定結果に基づいて各種バルブ等をフィードバック制御するようにしても良い。経過時間に基づいて制御を行う場合には、経過時間とチャンバー6内の圧力との関係を実験またはシミュレーションによって求めておけば良い。 Further, when depressurizing and restoring the pressure in the chamber 6, the control unit 3 may control various valves and the like based on the elapsed time from the start of depressurization (time t1). Various valves and the like may be feedback-controlled based on the measurement result of the pressure in the heat treatment space 65. When the control is performed based on the elapsed time, the relationship between the elapsed time and the pressure inside the chamber 6 may be obtained by experiments or simulations.

また、上記各実施形態においては、シリコンの基材101上に金属膜108を成膜してシリサイドを形成していたが、基材101の材質はシリコンに限定されるものではなく、ゲルマニウム(Ge)またはシリコンゲルマニウムであっても良い。特に、PMOSトランジスタを製造する場合には、基材101としてシリコンゲルマニウムが使用される。基材101がゲルマニウムまたはシリコンゲルマニウムであった場合には、基材101上に金属膜108を成膜し、ゲルマニウムと金属とが反応してゲルマナイドが形成される。基材101がゲルマニウムまたはシリコンゲルマニウムであっても、半導体ウェハーWに対する処理は上記各実施形態と同様である。 In each of the above embodiments, the metal film 108 is formed on the base material 101 of silicon to form silicide, but the material of the base material 101 is not limited to silicon. ) or silicon germanium. In particular, silicon germanium is used as substrate 101 when manufacturing PMOS transistors. When the base material 101 is germanium or silicon germanium, a metal film 108 is formed on the base material 101, and germanium reacts with the metal to form germanide. Even if the base material 101 is germanium or silicon-germanium, the processing of the semiconductor wafer W is the same as in the above embodiments.

また、上記各実施形態は、シリサイドの高抵抗化を抑制するものであったが、本発明に係る技術はFin構造におけるコンタクト抵抗の低減にも適用することができる。Fin構造においては、基材101の一部領域(コンタクトホールの開口部)にコンタクト形成のための金属膜(例えば、TiNの膜)を堆積させる。その金属膜と基材101とのコンタクト(オーム性接触)を形成するのに本発明に係る技術を適用して極低酸素濃度での熱処理を行うことにより、コンタクト抵抗を低減することができる。 Moreover, although each of the above-described embodiments suppresses an increase in the resistance of silicide, the technology according to the present invention can also be applied to reduce the contact resistance in the Fin structure. In the Fin structure, a metal film (for example, a TiN film) for contact formation is deposited on a partial region (contact hole opening) of the base material 101 . Contact resistance can be reduced by applying the technique of the present invention to form a contact (ohmic contact) between the metal film and the substrate 101 and performing heat treatment at an extremely low oxygen concentration.

また、上記各実施形態においては、フラッシュ加熱部5に30本のフラッシュランプFLを備えるようにしていたが、これに限定されるものではなく、フラッシュランプFLの本数は任意の数とすることができる。また、フラッシュランプFLはキセノンフラッシュランプに限定されるものではなく、クリプトンフラッシュランプであっても良い。また、ハロゲン加熱部4に備えるハロゲンランプHLの本数も40本に限定されるものではなく、上段および下段に複数する配置する形態であれば任意の数とすることができる。 In each of the above embodiments, the flash heating unit 5 is provided with 30 flash lamps FL, but the number of flash lamps FL is not limited to this, and the number of flash lamps FL can be set to any number. can. Also, the flash lamp FL is not limited to a xenon flash lamp, and may be a krypton flash lamp. Also, the number of halogen lamps HL provided in the halogen heating unit 4 is not limited to 40, and may be any number as long as a plurality of lamps are arranged in the upper and lower stages.

また、上記実施形態においては、ハロゲンランプHLからのハロゲン光照射によって半導体ウェハーWを予備加熱するようにしていたが、予備加熱の手法はこれに限定されるものではなく、ホットプレートに載置することによって半導体ウェハーWを予備加熱するようにしても良い。 In the above embodiment, the semiconductor wafer W is preheated by irradiating halogen light from the halogen lamps HL, but the method of preheating is not limited to this. The semiconductor wafer W may be preheated by heating.

1 熱処理装置
3 制御部
4 ハロゲン加熱部
5 フラッシュ加熱部
6 チャンバー
7 保持部
10 移載機構
61 チャンバー側部
63 上側チャンバー窓
64 下側チャンバー窓
65 熱処理空間
74 サセプター
85 ガス供給源
90,196 流量調整バルブ
101 基材
102 シリコン酸化膜
103 高誘電率膜
105 ゲート電極
108 金属膜
190 排気部
191 排気ポンプ
192,193,194 排気バルブ
197,198,199 バイパスライン
FL フラッシュランプ
HL ハロゲンランプ
W 半導体ウェハー
REFERENCE SIGNS LIST 1 heat treatment apparatus 3 control section 4 halogen heating section 5 flash heating section 6 chamber 7 holding section 10 transfer mechanism 61 chamber side section 63 upper chamber window 64 lower chamber window 65 heat treatment space 74 susceptor 85 gas supply source 90, 196 flow rate adjustment Bulb 101 Base material 102 Silicon oxide film 103 High dielectric constant film 105 Gate electrode 108 Metal film 190 Exhaust part 191 Exhaust pump 192, 193, 194 Exhaust valve 197, 198, 199 Bypass line FL Flash lamp HL Halogen lamp W Semiconductor wafer

Claims (11)

基板にフラッシュ光を照射してコンタクトを形成する熱処理方法であって、
金属膜を成膜した基板をチャンバー内に搬入する搬入工程と、
前記チャンバー内を大気圧よりも低い第1の圧力に減圧する減圧工程と、
前記チャンバー内を第1の圧力から第1の圧力よりも高い第2の圧力に復圧する復圧工程と、
前記チャンバー内を第2の圧力に維持しつつ、前記基板の表面にフラッシュランプからフラッシュ光を照射する照射工程と、
を備え、
第2の圧力は、第1の圧力よりも高く大気圧よりも低く、
前記復圧工程では、復圧後の前記チャンバー内の酸素濃度を200ppb以下とし、
前記照射工程の後、前記チャンバー内に不活性ガスを供給して前記チャンバー内を大気圧にまで復圧するときに、排気のためのバルブを開放したまま給気のためのバルブも開放することを特徴とする熱処理方法。
A heat treatment method for forming a contact by irradiating a substrate with flash light,
a carrying-in step of carrying the substrate on which the metal film is formed into the chamber;
a depressurization step of depressurizing the chamber to a first pressure lower than atmospheric pressure;
a pressure restoring step of restoring the pressure in the chamber from a first pressure to a second pressure higher than the first pressure;
an irradiation step of irradiating the surface of the substrate with flash light from a flash lamp while maintaining the inside of the chamber at a second pressure;
with
the second pressure is greater than the first pressure and less than atmospheric pressure;
In the pressure recovery step, the oxygen concentration in the chamber after pressure recovery is set to 200 ppb or less,
After the irradiation step, when the inert gas is supplied into the chamber to restore the pressure in the chamber to atmospheric pressure, the valve for air supply is opened while the valve for exhaust is open. A heat treatment method characterized by:
請求項1記載の熱処理方法において、
前記減圧工程では、前記チャンバーからの排気流量を時間とともに増加させることを特徴とする熱処理方法。
In the heat treatment method according to claim 1,
A heat treatment method, wherein in the depressurization step, a flow rate of exhaust gas from the chamber is increased with time.
請求項1または請求項2に記載の熱処理方法において、
前記復圧工程では、前記チャンバーへの給気流量を時間とともに増加させることを特徴とする熱処理方法。
In the heat treatment method according to claim 1 or claim 2,
A heat treatment method, wherein, in the pressure recovery step, a flow rate of air supplied to the chamber is increased with time.
請求項1から請求項3のいずれかに記載の熱処理方法において、
前記照射工程の後、前記チャンバー内を大気圧として50リットル/分以上100リットル/分以下の流量にて不活性ガスを前記チャンバー内に流すことを特徴とする熱処理方法。
In the heat treatment method according to any one of claims 1 to 3,
A heat treatment method, characterized in that, after the irradiation step, an inert gas is caused to flow into the chamber at a flow rate of 50 liters/minute or more and 100 liters/minute or less with the inside of the chamber being atmospheric pressure.
請求項1から請求項4のいずれかに記載の熱処理方法において、
前記搬入工程では、前記チャンバーの搬送開口部を開放しつつ、前記チャンバー内に不活性ガスを供給することを特徴とする熱処理方法。
In the heat treatment method according to any one of claims 1 to 4,
The heat treatment method, wherein in the carrying-in step, an inert gas is supplied into the chamber while opening a carrying opening of the chamber.
基板にフラッシュ光を照射してコンタクトを形成する熱処理方法であって、
金属膜を成膜した基板をチャンバー内に搬入する搬入工程と、
前記チャンバー内を大気圧よりも低い第1の圧力に減圧する減圧工程と、
前記チャンバー内を第1の圧力に維持しつつ、前記基板の表面にフラッシュランプからフラッシュ光を照射する照射工程と、
を備え、
前記減圧工程では、前記チャンバー内の酸素濃度を200ppb以下とし、
前記照射工程の後、前記チャンバー内に不活性ガスを供給して前記チャンバー内を大気圧にまで復圧するときに、排気のためのバルブを開放したまま給気のためのバルブも開放することを特徴とする熱処理方法。
A heat treatment method for forming a contact by irradiating a substrate with flash light,
a carrying-in step of carrying the substrate on which the metal film is formed into the chamber;
a depressurization step of depressurizing the chamber to a first pressure lower than atmospheric pressure;
an irradiation step of irradiating the surface of the substrate with flash light from a flash lamp while maintaining the inside of the chamber at a first pressure;
with
In the pressure reduction step, the oxygen concentration in the chamber is set to 200 ppb or less,
After the irradiation step, when the inert gas is supplied into the chamber to restore the pressure in the chamber to atmospheric pressure, the valve for air supply is opened while the valve for exhaust is open. A heat treatment method characterized by:
基板にフラッシュ光を照射してコンタクトを形成する熱処理装置であって、
金属膜を成膜した基板を収容するチャンバーと、
前記チャンバーに収容された前記基板にフラッシュ光を照射するフラッシュランプと、
前記チャンバー内の雰囲気を排気する排気部と、
前記チャンバーに所定の処理ガスを供給するガス供給部と、
前記チャンバー内を大気圧よりも低い第1の圧力に減圧した後に、第1の圧力よりも高い第2の圧力に復圧した状態で前記基板の表面に前記フラッシュランプからフラッシュ光が照射されるように前記排気部および前記ガス供給部を制御する制御部と、
を備え、
第2の圧力は、第1の圧力よりも高く大気圧よりも低く、
前記チャンバー内を第2の圧力に復圧した後の前記チャンバー内の酸素濃度を200ppb以下とし、
前記制御部は、前記フラッシュ光の照射後、前記チャンバー内に不活性ガスを供給して前記チャンバー内を大気圧にまで復圧するときに、前記排気部のバルブを開放したまま前記ガス供給部のバルブも開放することを特徴とする熱処理装置。
A heat treatment apparatus for forming a contact by irradiating a substrate with flash light,
a chamber containing a substrate on which a metal film is formed;
a flash lamp for irradiating the substrate housed in the chamber with flash light;
an exhaust unit for exhausting the atmosphere in the chamber;
a gas supply unit that supplies a predetermined processing gas to the chamber;
After reducing the pressure in the chamber to a first pressure lower than the atmospheric pressure, the surface of the substrate is irradiated with flash light from the flash lamp while the pressure is restored to a second pressure higher than the first pressure. a control unit that controls the exhaust unit and the gas supply unit such that
with
the second pressure is greater than the first pressure and less than atmospheric pressure;
setting the oxygen concentration in the chamber after the pressure in the chamber is restored to the second pressure to 200 ppb or less;
After the irradiation of the flash light, the control unit supplies the inert gas into the chamber to restore the pressure in the chamber to the atmospheric pressure, the gas supply unit keeps the valve of the exhaust unit open. A heat treatment apparatus characterized in that the valve is also opened.
請求項7記載の熱処理装置において、
前記制御部は、前記チャンバー内を第1の圧力に減圧するときに、前記チャンバーからの排気流量が時間とともに増加するように前記排気部を制御することを特徴とする熱処理装置。
In the heat treatment apparatus according to claim 7,
The heat treatment apparatus, wherein the control unit controls the exhaust unit so that the exhaust flow rate from the chamber increases with time when the pressure inside the chamber is reduced to the first pressure.
請求項7または請求項8に記載の熱処理装置において、
前記制御部は、前記チャンバー内を第1の圧力から第2の圧力に復圧するときに、前記チャンバーへの給気流量が時間とともに増加するように前記ガス供給部を制御することを特徴とする熱処理装置。
In the heat treatment apparatus according to claim 7 or claim 8,
The control unit controls the gas supply unit so that the flow rate of air supplied to the chamber increases with time when the pressure inside the chamber is restored from the first pressure to the second pressure. Heat treatment equipment.
請求項7から請求項9のいずれかに記載の熱処理装置において、
前記制御部は、前記フラッシュ光の照射後、前記チャンバー内を大気圧として50リットル/分以上100リットル/分以下の流量にて不活性ガスを前記チャンバー内に流すように前記排気部および前記ガス供給部を制御することを特徴とする熱処理装置。
In the heat treatment apparatus according to any one of claims 7 to 9,
After irradiation with the flash light, the control unit controls the exhaust unit and the gas so that an inert gas flows into the chamber at a flow rate of 50 liters/minute or more and 100 liters/minute or less with the inside of the chamber being atmospheric pressure. A heat treatment apparatus characterized by controlling a supply unit.
基板にフラッシュ光を照射してコンタクトを形成する熱処理装置であって、
金属膜を成膜した基板を収容するチャンバーと、
前記チャンバーに収容された前記基板にフラッシュ光を照射するフラッシュランプと、
前記チャンバー内の雰囲気を排気する排気部と、
前記チャンバーに所定の処理ガスを供給するガス供給部と、
前記チャンバー内を大気圧よりも低い第1の圧力に減圧した後に、第1の圧力に維持しつつ前記基板の表面に前記フラッシュランプからフラッシュ光が照射されるように前記排気部および前記ガス供給部を制御する制御部と、
を備え、
前記チャンバー内を第1の圧力に減圧した後の前記チャンバー内の酸素濃度を200ppb以下とし、
前記制御部は、前記フラッシュ光の照射後、前記チャンバー内に不活性ガスを供給して前記チャンバー内を大気圧にまで復圧するときに、前記排気部のバルブを開放したまま前記ガス供給部のバルブも開放することを特徴とする熱処理装置。
A heat treatment apparatus for forming a contact by irradiating a substrate with flash light,
a chamber containing a substrate on which a metal film is formed;
a flash lamp for irradiating the substrate housed in the chamber with flash light;
an exhaust unit for exhausting the atmosphere in the chamber;
a gas supply unit that supplies a predetermined processing gas to the chamber;
After reducing the pressure in the chamber to a first pressure lower than the atmospheric pressure, the evacuation unit and the gas supply are performed so that the surface of the substrate is irradiated with flash light from the flash lamp while maintaining the first pressure. a control unit that controls the unit;
with
After reducing the pressure in the chamber to the first pressure, the oxygen concentration in the chamber is 200 ppb or less,
After the irradiation of the flash light, the control unit supplies the inert gas into the chamber to restore the pressure in the chamber to the atmospheric pressure, the gas supply unit keeps the valve of the exhaust unit open. A heat treatment apparatus characterized in that the valve is also opened.
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