JP2021177571A - Heat treatment method and heat treatment apparatus - Google Patents

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Abstract

To provide a heat treatment method and a heat treatment apparatus capable of suppressing high resistance of silicide.SOLUTION: A metal film is deposited on the surface of a semiconductor wafer of silicon. After that semiconductor wafer is housed in a chamber, air pressure in the chamber is reduced to P1 lower than the atmospheric pressure. Thereafter, the air pressure is restored to normal pressure Ps by supplying nitrogen gas into the chamber and a silicide, i.e., a compound of a metal film and silicon, is formed on the surface of the semiconductor wafer by irradiating the surface thereof with flash light. Since the air pressure in the chamber is temporarily reduced to P1, lower than the atmospheric pressure, and then restored, oxygen concentration in the chamber can be lowered significantly when executing silicide formation, and high resistance of silicide due to intrusion of oxygen, in the atmosphere in the chamber, into a defect in the vicinity of the interface of the metal film and base material can be suppressed.SELECTED DRAWING: Figure 10

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 thin plate-shaped precision electronic substrate (hereinafter, simply referred to as “substrate”) of silicon or silicon germanium 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。 In the semiconductor device manufacturing process, flash lamp annealing (FLA), which heats a semiconductor wafer in an extremely short time, has attracted attention. Flash lamp annealing uses a xenon flash lamp (hereinafter, simply referred to as "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 exposed. This is a heat treatment technique 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, and the wavelength is shorter than that of the conventional halogen lamp, which is almost the same as the basic absorption band of the silicon semiconductor wafer. Therefore, when the semiconductor wafer is irradiated with the flash light from the xenon flash lamp, the transmitted light is small and the temperature of the semiconductor wafer can be rapidly raised. It has also been found that if the flash light is irradiated for an extremely short time of several milliseconds or less, the temperature can be selectively raised only in the vicinity of the surface of the semiconductor wafer.

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 utilized for processes that require heating for a very short time, for example, activation of impurities injected into a semiconductor wafer. By irradiating the surface of a semiconductor wafer into which impurities have been implanted by the ion implantation method with flash light from a flash lamp, the surface of the semiconductor wafer can be raised to the activation temperature for a very short time, and the impurities are deeply diffused. Only impurity activation can be performed without causing it.

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。 It is also being studied to apply flash lamp annealing to the silicide formation of field effect transistors (FETs). Silicide formation is a technique for forming a compound (0045) of a metal and silicon in order to improve the performance of a field effect transistor. By forming the silicide, the resistance in the gate and source / drain regions is reduced, and high-speed operation of the field effect transistor is realized. Nickel (Ni), cobalt (Co), titanium (Ti) and the like have been studied as metals for forming silicide, but nickel is 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 realized by forming a metal film such as nickel on the source / drain region of the semiconductor wafer and heat-treating the semiconductor wafer. At this time, if the heat treatment is performed for a long time, the VDD grows abnormally in the lateral direction (the direction from the source / drain region to the gate), breaks through the junction of the source / drain, and the leakage current increases rapidly. Occurs. Therefore, for example, Patent Document 1 proposes irradiating the surface of a semiconductor wafer on which a metal film is formed with flash light to perform heat treatment for a short time.

特開２０１３−８４９０１号公報Japanese Unexamined Patent 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 of the base layer is obtained. It was found that the characteristics deteriorated and caused high resistance. In devices that will be further miniaturized in the future, the film thickness of VDD will become thinner, making it more susceptible to the effects of oxygen. Further, the silicide itself is easily oxidized, and it is necessary to suppress the oxidation of the VDD after the 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。 The deterioration of the interfacial characteristics of the silicide and the oxidation of the silicide itself are caused by the 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 water). In particular, oxygen remaining in the chamber during the flash heat treatment is a major factor in increasing the film thickness of the silicon oxide film. Generally, in the flash lamp annealing device, since the semiconductor wafer is carried in and out of the chamber at normal pressure, the oxygen in the atmosphere that has flowed in at this time remains in the chamber and the oxygen concentration increases.

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。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a heat treatment method and a heat treatment apparatus capable of suppressing an increase in resistance of VDD and 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 problems, the invention of claim 1 is a heat treatment method of irradiating a substrate with flash light to form contacts, in which a substrate having a metal film formed therein is carried into a chamber and a carry-in step in the chamber. A depressurization step of reducing the pressure to a first pressure lower than the atmospheric pressure, a decompression step of depressurizing the inside of the chamber from a first pressure to a second pressure higher than the first pressure, and a second pressure step inside the chamber. The substrate is provided with an irradiation step of irradiating the surface of the substrate with flash light from a flash lamp while maintaining the pressure of 2, the second pressure is higher than the first pressure and lower than the atmospheric pressure, and the recovery pressure is increased. In the step, the oxygen concentration in the chamber after depressurization is set to 200 ppb or less, and after the irradiation step, when an inert gas is supplied into the chamber to repressurize the inside of the chamber to atmospheric pressure, the exhaust is discharged. It is characterized in that the valve for air supply is also opened while the valve for air supply is 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。 Further, the invention of claim 2 is characterized in that, in the heat treatment method according to the invention of claim 1, in the depressurizing 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。 Further, the invention of claim 3 is characterized in that, in the heat treatment method according to the invention of claim 1 or 2, in the decompression step, the air supply flow rate 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。 Further, the invention of claim 4 is the heat treatment method according to any one of claims 1 to 3, after the irradiation step, the inside of the chamber is at atmospheric pressure of 50 liters / minute or more and 100 liters / minute or less. It is characterized in that an inert gas is flowed into the chamber at the 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, the invention of claim 5 is the heat treatment method according to any one of claims 1 to 4, wherein in the carry-in step, an inert gas is introduced into the chamber while opening the transport opening of the chamber. It 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。 Further, the invention of claim 6 is a heat treatment method of irradiating a substrate with flash light to form contacts, in which a substrate having a metal film formed therein is carried into a chamber and the inside of the chamber is more than atmospheric pressure. The depressurizing step includes a depressurizing step of reducing the pressure 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 the inside of the chamber is restored to atmospheric pressure by supplying an inert gas into the chamber after the irradiation step, the valve for exhaust remains open. The feature is that the valve for air supply 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。 Further, according to the invention of claim 7, in a heat treatment apparatus for forming contacts by irradiating a substrate with flash light, flash light is applied to a chamber containing a substrate on which a metal film is formed and the substrate housed in the chamber. After depressurizing the inside of the chamber to a first pressure lower than the atmospheric pressure, the flash lamp to be irradiated, the exhaust part for exhausting the atmosphere in the chamber, the gas supply part for supplying a predetermined processing gas to the chamber, and the inside of the chamber. A control unit that controls the exhaust unit and the gas supply unit so that the surface of the substrate is irradiated with flash light from the flash lamp in a state of being restored to a second pressure higher than the first pressure. The second pressure is higher than the first pressure and lower than the atmospheric pressure, and the oxygen concentration in the chamber after the pressure in the chamber is restored to the second pressure is set to 200 ppb or less. After irradiating the flash light, when an inert gas is supplied into the chamber to restore the pressure inside the chamber to atmospheric pressure, the valve of the gas supply unit is also opened while the valve of the exhaust unit is open. It is characterized by doing.

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 invention of claim 8, in the heat treatment apparatus according to the invention of claim 7, 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 described above.

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。 Further, the invention of claim 9 is the heat treatment apparatus according to the invention of claim 7 or 8, wherein the control unit repressurizes the inside of the chamber from a first pressure to a second pressure. It is characterized in that the gas supply unit is controlled so that the air supply flow rate to the air supply to the air supply increases 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。 The invention of claim 10 is the heat treatment apparatus according to any one of claims 7 to 9, wherein the control unit sets the inside of the chamber as atmospheric pressure at 50 liters / minute after irradiation with the flash light. It is characterized in that the exhaust unit and the gas supply unit are controlled so that an 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。 Further, according to the eleventh aspect of the present invention, in a heat treatment apparatus for forming contacts by irradiating a substrate with flash light, flash light is applied to a chamber containing a substrate on which a metal film is formed and the substrate housed in the chamber. After depressurizing the inside of the chamber to a first pressure lower than the atmospheric pressure, the flash lamp to be irradiated, the exhaust part for exhausting the atmosphere in the chamber, the gas supply part for supplying a predetermined processing gas to the chamber, and the inside of the chamber. The inside of the chamber is first provided with a control unit that controls 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 maintaining the first pressure. The oxygen concentration in the chamber after being reduced to the pressure of 200 ppb or less is set, and the control unit supplies an inert gas into the chamber after irradiation with the flash light to restore the inside of the chamber to atmospheric pressure. When the pressure is applied, the valve of the gas supply unit is also opened while the valve of the exhaust unit is 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 inside of the chamber is depressurized to a first pressure lower than the atmospheric pressure and then repressurized to a second pressure higher than that, the flash light is irradiated. The oxygen concentration in the chamber can be reduced, and the contact resistance can be reduced. Further, since the second pressure is higher than the first pressure and lower than the atmospheric pressure, the time required for the recovery pressure 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 invention of claim 2, since the exhaust flow rate from the chamber is increased with time, it is possible to prevent the particles from being wound 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 invention of claim 3, since the air supply flow rate to the chamber is increased with time, it is possible to prevent the particles from being wound up due to the air supply 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 invention of claim 4, since the 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 as atmospheric pressure, particles generated during flash light irradiation are transferred to the chamber. Can be swept out.

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 invention of claim 5, in the carry-in step, since the inert gas is supplied into the chamber while opening the transport opening of the chamber, it is possible to prevent the inflow of air into the chamber when the substrate is carried in. ..

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 invention of claim 6, the inside of the chamber is depressurized to a first pressure lower than the atmospheric pressure, and the surface of the substrate is irradiated with the flash light while maintaining the first pressure, so that the flash light is irradiated. The oxygen concentration in the chamber at that time 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 inventions of claims 7 to 10, since the inside of the chamber is depressurized to a first pressure lower than the atmospheric pressure and then repressurized to a second pressure higher than the first pressure, the flash light The oxygen concentration in the chamber at the time of irradiation can be reduced, and the contact resistance can be reduced. Further, since the second pressure is higher than the first pressure and lower than the atmospheric pressure, the time required for the recovery pressure 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 invention of claim 8, since the exhaust unit is controlled so that the exhaust flow rate from the chamber increases with time, it is possible to prevent the particles from being wound up due to the exhaust 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 invention of claim 9, since the gas supply unit is controlled so that the air supply flow rate to the chamber increases with time, it is possible to prevent the particles from being wound up with the air supply 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 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 as atmospheric pressure, particles generated during flash light irradiation are transferred to the chamber. Can be swept out.

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 invention of claim 11, the inside of the chamber is depressurized to a first pressure lower than the atmospheric pressure, and the surface of the substrate is irradiated with the flash light while maintaining the first pressure, so that the flash light is irradiated. The oxygen concentration in the chamber at that time 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。It is a vertical cross-sectional view which shows the structure of the heat treatment apparatus which concerns on this invention. 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 appearance of the holding part. 保持部を上面から見た平面図である。It is a top view of the holding part. 保持部を側方から見た側面図である。It is a side view which looked at the holding part from the side. 移載機構の平面図である。It is a top view of the transfer mechanism. 移載機構の側面図である。It is a side view of the transfer mechanism. 複数のハロゲンランプの配置を示す平面図である。It is a top view which shows 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 the 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 which the metal film was formed 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。 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 the heat treatment apparatus 1 according to the present invention. The heat treatment apparatus 1 of the present embodiment is a flash lamp annealing apparatus that heats the semiconductor wafer W by irradiating the disk-shaped semiconductor wafer W as a substrate with flash light. The size of the semiconductor wafer W to be processed is not particularly limited, but is, for example, φ300 mm or φ450 mm. A metal film such as nickel is formed on the semiconductor wafer W before it is carried into the heat treatment apparatus 1, and the heat treatment by the heat treatment apparatus 1 forms VDD, which is a compound of the metal and silicon, and grows. In addition, in FIG. 1 and each subsequent drawing, 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 for accommodating a semiconductor wafer W, a flash heating unit 5 containing a plurality of flash lamps FL, and a halogen heating unit 4 containing a plurality of halogen lamps HL. A flash heating unit 5 is provided on the upper side of the chamber 6, and a halogen heating unit 4 is provided on the lower side. Further, the heat treatment apparatus 1 includes a holding portion 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 portion 7 and the outside of the apparatus. To be equipped. Further, the heat treatment apparatus 1 includes a halogen heating unit 4, a flash heating unit 5, and a control unit 3 that controls each operation mechanism provided in the chamber 6 to execute heat treatment of the semiconductor wafer W.

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 quartz chamber windows above and below the cylindrical chamber side portion 61. The chamber side portion 61 has a substantially tubular shape with upper and lower openings, and the upper chamber window 63 is attached to the upper opening and closed, and the lower chamber window 64 is attached to the lower opening and closed. ing. The upper chamber window 63 constituting the ceiling portion of the chamber 6 is a disk-shaped member formed of quartz, and functions as a quartz window that transmits the flash light emitted from the flash heating portion 5 into the chamber 6. Further, the lower chamber window 64 constituting the floor portion of the chamber 6 is also a disk-shaped member formed of quartz, and functions as a quartz window that transmits light from the halogen heating portion 4 into the chamber 6. The thickness of the upper chamber window 63 and the 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 reflective ring 68 is attached to the upper part of the inner wall surface of the chamber side portion 61, and a reflective ring 69 is attached to the lower part. The reflective rings 68 and 69 are both formed in an annular shape. The upper reflective ring 68 is attached by fitting from the upper side of the chamber side portion 61. On the other hand, the lower reflective ring 69 is attached by fitting it from the lower side of the chamber side portion 61 and fastening it with a screw (not shown). That is, both the reflective rings 68 and 69 are detachably attached to the chamber side portion 61. The inner space of the chamber 6, that is, the space surrounded by the upper chamber window 63, the lower chamber window 64, the chamber side 61, and the reflection rings 68, 69 is defined as the heat treatment 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。 By attaching the reflective rings 68 and 69 to the chamber side portion 61, a recess 62 is formed on the inner wall surface of the chamber 6. That is, a recess 62 is formed which is surrounded by the central portion of the inner wall surface of the chamber side portion 61 to which the reflection rings 68 and 69 are not mounted, the lower end surface of the reflection ring 68, and the upper end surface of the reflection ring 69. .. The recess 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.

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 61 and the reflective rings 68 and 69 are made of a metal material (for example, stainless steel) having excellent strength and heat resistance. The inner peripheral surfaces of the reflective rings 68 and 69 are mirror-plated 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。 Further, the chamber side portion 61 is provided with a transport opening (furnace port) 66 for loading and unloading the semiconductor wafer W into and out of the chamber 6. The transport opening 66 can be opened and closed by a gate valve 185. The transport opening 66 is communicated with the outer peripheral surface of the recess 62. Therefore, when the gate valve 185 opens the transport opening 66, the semiconductor wafer W is carried in from the transport opening 66 through the recess 62 into the heat treatment space 65 and the semiconductor wafer W is carried out from the heat treatment space 65. It can be performed. Further, when the gate valve 185 closes the transport opening 66, the heat treatment space 65 in the chamber 6 becomes a closed 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（Ｎ２））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（Ｈ２）、アンモニア（ＮＨ３）、塩素（Ｃｌ２）、塩化水素（ＨＣｌ）、などの反応性ガスであっても良い。 Further, a gas supply hole 81 for supplying a processing gas (nitrogen gas (N 2 ) in this embodiment) is formed in the heat treatment space 65 in the upper part of the inner wall of the chamber 6. The gas supply hole 81 is formed at a position above the recess 62, and may be provided in the reflection ring 68. The gas supply hole 81 is communicated with the gas supply pipe 83 via a buffer space 82 formed in an annular shape inside the side wall of the chamber 6. The gas supply pipe 83 is connected to the 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 control unit 3. Further, a valve 84 and a flow rate adjusting valve 90 are inserted in the middle of the path of the gas supply pipe 83. When the valve 84 is opened, the processing gas is supplied from the gas supply source 85 to the buffer space 82. The flow rate of the processing gas flowing through the gas supply pipe 83 and being supplied to the buffer space 82 is adjusted by the flow rate adjusting valve 90. The flow rate of the processing gas defined by the flow rate adjusting valve 90 is made variable by the control of the control unit 3. The processing gas that has flowed into the buffer space 82 flows so as to expand in the buffer space 82 having 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, but is an inert gas such as argon (Ar) or helium (He), or hydrogen (H 2 ), ammonia (NH 3 ), chlorine (Cl 2 ), etc. 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 at a position below the recess 62, and may be provided in the reflection ring 69. The gas exhaust hole 86 is communicated with the gas exhaust pipe 88 via a buffer space 87 formed in an annular shape inside the side wall of the chamber 6. The gas exhaust pipe 88 is connected to the exhaust unit 190. Further, 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 via 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 unit 190. The exhaust unit 190 includes an exhaust pump 191 and a flow rate adjusting valve 196, three bypass lines 197, 198, 199, and three exhaust valves 192, 193, 194. The gas exhaust pipe 88 that guides the exhaust from the chamber 6 and the exhaust pump 191 are connected by three bypass lines 197, 198, 199. The three bypass lines 197, 198, 199 are provided in parallel. The three bypass lines 197, 198, and 199 have different pipe diameters. The diameter of the bypass line 197 is the smallest, the diameter of the bypass line 199 is the largest, and the diameter of the bypass line 198 is between them. Therefore, the flow rate of the gas that can pass through increases in the order of bypass lines 197, 198, 199.

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。 The three exhaust valves 192, 193, 194 are provided on the three bypass lines 197, 198, 199, respectively. That is, the exhaust valve 192 is inserted in the bypass line 197, the exhaust valve 193 is inserted in the bypass line 198, and the exhaust valve 194 is inserted in the bypass line 199. When the three exhaust valves 192, 193, and 194 are opened while the exhaust pump 191 is operated, the exhaust from the chamber 6 guided by the gas exhaust pipe 88 passes through the corresponding bypass lines 197, 198, 199 and the exhaust pump. It is sucked into 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, and 199 have different pipe diameters, they have different exhaust capacities. The larger the pipe diameter, the larger the exhaust capacity, and the larger the exhaust capacity in the order of bypass lines 197, 198, 199. Therefore, the exhaust flow rate from the chamber 6 can be controlled by opening or closing any of the three exhaust valves 192, 193, 194. 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 three exhaust valves 192, 193, and 194 are opened, exhaust is performed at the maximum 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 rate adjusting valve 196 is inserted between the confluence of the three bypass lines 197, 198, and 199 and the exhaust pump 191. The exhaust flow rate of the gas exhaust pipe 88 can also be adjusted by the flow rate adjusting valve 196. The exhaust flow rate defined by the flow rate adjusting valve 196 is made variable by the control of the control unit 3. The three bypass lines 197, 198, and 199 are mechanisms for adjusting the exhaust flow rate in a discontinuous and multi-stage manner, whereas the flow rate adjusting valve 196 is a mechanism for continuously and steplessly adjusting the exhaust gas 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 having excellent strength and corrosion resistance. Further, a pressure gauge 180 for measuring the pressure in the heat treatment space 65 is provided in 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. Further, 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 a ring-shaped quartz member. By placing the base ring 71 on the bottom surface of the recess 62, the base ring 71 is supported on the wall surface of the chamber 6 (see FIG. 1). A plurality of connecting portions 72 (four in the present embodiment) are erected on the upper surface of the base ring 71 having an annular shape along the circumferential direction thereof. The connecting portion 72 is also a quartz member, and is fixed to the base ring 71 by welding. The shape of the base ring 71 may be an arc shape in which a part is missing from the ring 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。 The flat plate-shaped susceptor 74 is supported by four connecting portions 72 provided on the base ring 71. The susceptor 74 is a substantially circular flat plate 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 plane size larger than that of the semiconductor wafer W. A plurality of guide pins 76 (five in this embodiment) are erected on the upper surface of the susceptor 74. The five guide pins 76 are provided along the circumference of the outer circle and the concentric circle 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 processed integrally with the susceptor 74 from a quartz ingot, or a separately processed guide pin 76 may be 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 edge 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 base ring 71 of the holding portion 7 is supported on the wall surface of the chamber 6, so that the holding portion 7 is mounted on the chamber 6. When the holding portion 7 is mounted on the chamber 6, the substantially disk-shaped susceptor 74 is in a horizontal posture (a posture in which the normal line coincides 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 portion 7 mounted on the chamber 6. By placing the semiconductor wafer W inside a circle formed by the five guide pins 76, the displacement in the horizontal direction is prevented. The number of guide pins 76 is not limited to five, and may be any number as long as it can prevent misalignment of the semiconductor wafer W.

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 vertically penetrated to form an opening 78 and a notch 77. The notch 77 is provided for passing the probe tip of the contact thermometer 130 using a thermocouple. On the other hand, the opening 78 is provided so that the radiation thermometer 120 receives the synchrotron radiation (infrared light) radiated from the lower surface of the semiconductor wafer W held by the susceptor 74. Further, the susceptor 74 is provided with four through holes 79 through which the lift pin 12 of the transfer mechanism 10 described later penetrates for the transfer of the semiconductor wafer W.

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. Further, FIG. 6 is a side view of the transfer mechanism 10. The transfer mechanism 10 includes two transfer arms 11. The transfer arm 11 has an arc shape that generally follows the annular recess 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 has a transfer operation position (solid line position in FIG. 5) for transferring the pair of transfer arms 11 to the holding portion 7 and the semiconductor wafer W held by the holding portion 7. It is horizontally moved to and from the retracted position (two-point chain line position in FIG. 5) that does not overlap in a plan view. The horizontal movement mechanism 13 may be one in which each transfer arm 11 is rotated by an individual motor, or a pair of transfer arms 11 are interlocked and rotated by one motor using a link mechanism. It may be something to move.

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。 Further, the pair of transfer arms 11 are moved up and down together with the horizontal movement mechanism 13 by the elevating mechanism 14. When the elevating mechanism 14 raises the pair of transfer arms 11 at the transfer operation position, a total of four lift pins 12 pass through the through holes 79 (see FIGS. 2 and 3) formed in the susceptor 74, and the lift pins The upper end of 12 protrudes from the upper surface of the susceptor 74. On the other hand, when the elevating mechanism 14 lowers the pair of transfer arms 11 at the transfer operation position, the lift pin 12 is pulled out from the through hole 79, and the horizontal movement mechanism 13 moves the pair of transfer arms 11 so as to open each. 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 portion 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 is a light source composed of a plurality of (30 in this embodiment) xenon flash lamp FL inside the housing 51, and above the light source. It is configured to include a reflector 52 provided so as to cover the above. Further, a lamp light radiation window 53 is attached to the bottom of the housing 51 of the flash heating unit 5. The lamp light emitting window 53 constituting the floor portion 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 emitting 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 emitting 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 a long cylindrical shape, and the longitudinal direction thereof 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 lamp 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 attached to a rod-shaped glass tube (discharge tube) in which xenon gas is sealed inside and an anode and a cathode connected to a condenser are arranged at both ends thereof, and on the outer peripheral surface of the glass tube. It is provided with a cathode electrode. Since xenon gas is electrically an insulator, even if electric charges are accumulated in the condenser, electricity does not flow in the glass tube under normal conditions. However, when a high voltage is applied to the trigger electrode to break the insulation, the electricity stored in the capacitor instantly flows into the glass tube, and light is emitted by the excitation of xenon atoms or molecules at that time. In such a xenon flash lamp FL, the electrostatic energy stored in the capacitor in advance is converted into an extremely short optical pulse of 0.1 millisecond to 100 millisecond, so that the halogen lamp HL is continuously lit. It has the feature that it can irradiate extremely strong light compared to a 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 supply 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。 Further, the reflector 52 is provided above the plurality of flash lamps FL so as to cover all of them. The basic function of the reflector 52 is to reflect the flash light emitted from the plurality of flash lamps FL toward the heat treatment space 65. 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 contains a plurality of halogen lamps HL (40 in this embodiment) inside the 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 below the chamber 6 through the lower chamber window 64 by 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 a plurality of 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 portion 7, and 20 halogen lamps HL are also arranged in the lower stage farther from the holding portion 7 than in the upper stage. Each halogen lamp HL is a rod-shaped lamp having a long cylindrical shape. The 20 halogen lamps HL in both the upper and lower stages 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 and lower stages 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 lamp HL in the region facing the peripheral edge portion is higher than the region facing the central portion of the semiconductor wafer W held by the holding portion 7 in both the upper and lower stages. There is. That is, in both the upper and lower stages, the arrangement pitch of the halogen lamp HL is shorter in the peripheral portion than in the central portion of the lamp arrangement. Therefore, it is possible to irradiate a peripheral portion of the semiconductor wafer W, which tends to have a temperature drop during heating by light irradiation from the halogen heating unit 4, with a larger amount of light.

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。 Further, the lamp group composed of the halogen lamp HL in the upper stage and the lamp group composed of the halogen lamp HL in the lower stage are arranged so as to intersect in a grid pattern. That is, a total of 40 halogen lamps HL are arranged so 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 orthogonal 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 incandescents the filament and emits light by energizing the filament arranged inside the glass tube. Inside the glass tube, a gas in which a trace amount of a halogen element (iodine, bromine, etc.) is introduced into an inert gas such as nitrogen or argon is sealed. By introducing the halogen element, it becomes possible to set the temperature of the filament to a high temperature while suppressing the breakage of the filament. Therefore, the halogen lamp HL has a characteristic that it has a longer life and can continuously irradiate strong light as compared with a normal incandescent lamp. That is, the halogen lamp HL is a continuously lit lamp that continuously emits light for at least 1 second or longer. Further, since the halogen lamp HL is a rod-shaped lamp, it has a long life, and by arranging the halogen lamp HL along the horizontal direction, the radiation efficiency to the upper semiconductor wafer W becomes 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。 Further, a reflector 43 is also provided under 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 toward the heat treatment space 65.

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 operation mechanisms provided in the heat treatment apparatus 1. The configuration of the control unit 3 as hardware is the same as that of a general computer. That is, the control unit 3 stores a CPU, which is a circuit that performs various arithmetic processes, a ROM, which is a read-only memory for storing basic programs, a RAM, which is a read / write memory for storing various information, and control software and data. It has a magnetic disk to store. The processing in the heat treatment apparatus 1 proceeds when the CPU of the control unit 3 executes a predetermined processing program. Further, the control unit 3 controls the valve 84, the valve 89, the flow rate adjusting valve 90, the flow rate adjusting valve 196, the exhaust pump 191 and the three exhaust valves 192, 193, 194, and controls the heat treatment space 65 in the chamber 6. Adjust pressure, supply air flow rate 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 an excessive temperature rise of the halogen heating unit 4, the flash heating unit 5, and the chamber 6 due to the heat energy generated from the halogen lamp HL and the flash lamp FL during the heat treatment of the semiconductor wafer W. Therefore, it has various cooling structures. For example, a water cooling pipe (not shown) is provided on the wall of the chamber 6. Further, the halogen heating unit 4 and the flash heating unit 5 have an air-cooled structure in which a gas flow is formed inside to exhaust heat. In addition, air is also supplied to the gap between the upper chamber window 63 and the lamp light radiating window 53 to cool the flash heating unit 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, the processing procedure of 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 silicon base material. The heat treatment apparatus 1 irradiates the semiconductor wafer W with flash light and heats the semiconductor wafer W to form 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（ＳｉＯ２）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 the semiconductor wafer W. A silicon oxide film (SiO 2 ) 102 is formed on the silicon base material 101 of the semiconductor wafer W. The silicon oxide film 102 is a layer required as an interface layer film between the silicon base material 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ＨｆＯ２，ＺｒＯ２，Ａｌ２Ｏ３，Ｌａ２Ｏ３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、ＨｆＯ２）。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 as a gate insulating film is formed on the silicon oxide film 102. As the high dielectric constant film 103, for example , a high dielectric constant material such as HfO 2 , ZrO 2 , Al 2 O 3 , La 2 O 3 or the like can be used (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, for example, ALD (Atomic Layer Deposition). The film thickness of the high dielectric constant film 103 deposited on the silicon oxide film 102 is several nm, but the silicon oxide film equivalent film thickness (EOT: Equivalent oxide thickness) is about 1 nm. The method for 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。 The 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 formed of titanium (Ti) or titanium nitride (TiN). As the gate electrode 105, polysilicon may be used instead of the metal gate electrode. Further, SiN sidewalls 104 are formed on both sides of the gate electrode 105. The sidewall 104 is formed before 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。 On both sides of the gate electrode 105 on the upper surface of the silicon base material 101 are source / drain regions (regions separated by the dotted lines in FIG. 9). Ions are implanted into this source / drain region 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。 Then, a metal film 108 is formed on the source / drain region. The metal material used in the silicide technique is, for example, nickel (Ni), cobalt (Co), titanium (Ti), tungsten (W), or the like (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。 The heat treatment apparatus 1 performs heat treatment on the semiconductor wafer W in which the metal film 108 is formed on the source / drain region of the silicon base material 101 as shown in FIG. Hereinafter, the operation procedure in the heat treatment apparatus 1 will be described. The operation procedure in the heat treatment apparatus 1 proceeds by the control unit 3 controlling each operation 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 on which the metal film 108 is formed is carried into the chamber 6 of the heat treatment apparatus 1. When the semiconductor wafer W is carried in, the gate valve 185 is opened to open the transfer opening 66, and the semiconductor wafer W on which the metal film 108 is formed through the transfer opening 66 by a transfer robot outside the apparatus is placed in the chamber 6. It is carried into the heat treatment space 65. At this time, since the pressure inside and outside the chamber 6 is atmospheric pressure, air is entrained in the heat treatment space 65 inside the chamber 6 as the semiconductor wafer W is carried in. Therefore, by opening the valve 84 and continuing to supply nitrogen gas into the chamber 6 from the gas supply source 85, the nitrogen gas flow flows out from the transfer opening 66 opened, and the atmosphere outside the apparatus flows into the chamber 6. You may try to minimize the amount of gas. Further, when the gate valve 185 is opened, it is preferable to increase the supply flow rate of nitrogen gas as compared with the heat treatment of the semiconductor wafer W (for example, if the heat treatment is normally 30 liters / minute, the gate valve 185 is 120 liters when the gate valve 185 is opened. / Minute). Further, 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 transport opening 66, so that the inflow of outside air can be prevented more effectively.

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 portion 7 and stops. Then, the pair of transfer arms 11 of the transfer mechanism 10 move horizontally from the retracted position to the transfer operation position and rise, so that the lift pin 12 protrudes from the upper surface of the susceptor 74 through the through hole 79 and the semiconductor wafer W. To 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 pin 12, the transfer robot exits the heat treatment space 65, and the transfer opening 66 is closed by the gate valve 185. Then, when the pair of transfer arms 11 are lowered, the semiconductor wafer W is transferred from the transfer mechanism 10 to the susceptor 74 of the holding portion 7 and held in the horizontal posture. The semiconductor wafer W is held by the susceptor 74 with the surface on which the metal film 108 is formed as the upper surface. Further, the semiconductor wafer W is held inside the five guide pins 76 on the upper surface of the susceptor 74. The pair of transfer arms 11 lowered to the lower side of the susceptor 74 are retracted to the retracted position, that is, inside the recess 62 by the horizontal movement mechanism 13.

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 housed 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, by closing the transport opening 66, the heat treatment space 65 in the chamber 6 becomes a closed space. In this state, the valve 84 for air supply is closed and the valve 89 for exhaust air is opened. Further, the control unit 3 opens the exhaust valve 192 provided in the bypass line 197, which has the smallest pipe diameter among the three bypass lines 197, 198, 199, while operating the exhaust pump 191. The other exhaust valves 193 and 194 are closed. As a result, exhaust is performed without supplying gas to the inside of the chamber 6, and the heat treatment space 65 in the chamber 6 is depressurized.

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 a pressure change in the chamber 6 in the first embodiment. The horizontal axis of the figure shows the time, and the vertical axis shows the pressure in the chamber 6. When the semiconductor wafer W is housed in the chamber 6 and the transport opening 66 is closed, the pressure in the chamber 6 is normal pressure Ps (= atmospheric pressure = about 101325 Pa). Then, the depressurization in the chamber 6 is started at time t1. In the initial stage of decompression, only the bypass line 197, which has the smallest pipe diameter among the three bypass lines 197, 198, 199, is used, so that 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 control unit 3 opens all three exhaust valves 192, 193, 194. As a result, the exhaust flow rate from the chamber 6 is increased, and the exhaust speed is also increased. Then, at time t3, the pressure (vacuum degree) of the chamber 6 reaches the atmospheric pressure P1. The atmospheric pressure P1 is, for example, about 100 Pa. That is, in the initial stage of decompression, after exhausting with a small exhaust flow rate, the exhaust is switched to a larger exhaust flow rate. In the first embodiment, the flow rate of the flow rate adjusting 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 air is rapidly exhausted with a large exhaust flow rate from the start of depressurization, a large air flow change occurs in the chamber 6 and particles adhering to the structure of the chamber 6 (for example, the lower chamber window 64) are rolled up. There is a risk of reattachment to the semiconductor wafer W and contaminating it. In the initial stage of depressurization, if the exhaust is performed quietly with a small exhaust flow rate and then switched to a large exhaust flow rate for exhaust, it is possible to prevent such particles from being wound up in 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。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 introduced from the gas supply source 85 into 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, exhaust gas may be performed from the chamber 6 using only the bypass line 197 having the smallest pipe diameter. In this case, it goes without saying that the supply flow rate of the processing gas is larger 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 in the chamber 6 rises from the atmospheric pressure P1 and returns to the normal pressure Ps at time t4. In the first embodiment, since the inside of the chamber 6 is once decompressed to the atmospheric pressure P1 and then restored to the normal pressure Ps, the oxygen concentration in the nitrogen atmosphere in the chamber 6 after the pressure is restored to the normal pressure Ps is reduced to about. 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 the time t4 when the pressure in the chamber 6 is restored to the normal pressure Ps, the supply flow rate of nitrogen gas 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。 Further, at the time t4 when the pressure in the chamber 6 is restored to the normal pressure Ps, the 40 halogen lamps HL of the halogen heating unit 4 are turned on all at once, and the preheating (assist heating) of the semiconductor wafer W is started. .. The 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. The back surface of the semiconductor wafer W is the main surface opposite to the front surface on which the metal film 108 is formed. The temperature of the semiconductor wafer W rises by receiving light irradiation from the halogen lamp HL. Since the transfer arm 11 of the transfer mechanism 10 is retracted inside the recess 62, it does not interfere with 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。 When preheating with the halogen lamp HL, the temperature of the semiconductor wafer W is measured by the contact thermometer 130. That is, the contact thermometer 130 having a built-in thermocouple contacts the lower surface of the semiconductor wafer W held by the susceptor 74 via the notch 77 to measure the wafer temperature during temperature rise. The measured temperature of the semiconductor wafer W is transmitted to the control unit 3. The control unit 3 controls the output of the halogen lamp HL while monitoring whether or not the temperature of the semiconductor wafer W, which is raised by light irradiation from the halogen lamp HL, has reached a predetermined preheating temperature T1. That is, the control unit 3 feedback-controls the output of the halogen lamp HL so that the temperature of the semiconductor wafer W becomes the preheating temperature T1 based on the measured value by the contact thermometer 130. The preheating temperature T1 is room temperature or higher and 300 ° C. or lower, and in this embodiment, 200 ° C. When the temperature of the semiconductor wafer W is raised by irradiating light from the halogen lamp HL, the temperature is not measured by the radiation thermometer 120. This is because the halogen light emitted from the halogen lamp HL is incident on the radiation thermometer 120 as ambient light, and accurate temperature measurement cannot be performed.

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 control unit 3 maintains the semiconductor wafer W at the preheating temperature T1 for a while. 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 substantially adjust the temperature of the semiconductor wafer W. The preheating temperature is maintained at 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 preheating with such a halogen lamp HL, the entire semiconductor wafer W including the metal film 108 is uniformly heated to the preheating temperature T1. At the stage of preheating by the halogen lamp HL, the temperature of the peripheral portion of the semiconductor wafer W, which is more likely to dissipate heat, tends to be lower than that of the central portion. The region facing the peripheral portion is higher than the region facing the central portion of the semiconductor wafer W. Therefore, the amount of light emitted to the peripheral portion of the semiconductor wafer W where heat dissipation is likely to occur increases, and the in-plane temperature distribution of the semiconductor wafer W in the preheating stage can be made uniform. Further, since the inner peripheral surface of the reflection ring 69 mounted on the chamber side portion 61 is a mirror surface, the inner peripheral surface of the reflection ring 69 increases the amount of light reflected toward the peripheral edge of the semiconductor wafer W. The in-plane temperature distribution of the semiconductor wafer W in the preheating step can be made more uniform. The pressure in the chamber 6 at the time of 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, a flash heating process is executed by irradiating a flash from the flash lamp FL at a time t5 when the temperature of the semiconductor wafer W reaches the preheating temperature T1 and a predetermined time elapses. At this time, a part of the flash light radiated 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, and these flash lights The flash heating of the semiconductor wafer W is performed 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 the flash light (flash) from the flash lamp 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 0.1 millisecond or more and 100 millisecond or less, in which the electrostatic energy stored in the capacitor in advance is converted into an extremely short optical pulse. It is 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 lamp FL, the silicon in the source / drain region and the metal film 108 react with each other (nickilicide 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 by flash light irradiation, is 600 ° C. or higher and 1100 ° C. or lower at which the silicide grows, and is 900 ° C. in the present embodiment. Since the irradiation time from the flash lamp FL is a short time of about 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 time required is also extremely short, less than 1 second. The surface temperature of the semiconductor wafer W after the flash light irradiation drops rapidly 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。 After the flash heat treatment is completed, the halogen lamp HL is also turned off after a lapse of a predetermined time. As a result, the temperature of the semiconductor wafer W also drops from the preheating temperature T1. The temperature of the semiconductor wafer W during cooling is measured by a contact thermometer 130 or a radiation thermometer 120, and the measurement result is transmitted to the control unit 3. The control unit 3 monitors whether or not the temperature of the semiconductor wafer W has dropped to a predetermined temperature based on the measurement result. Then, after the temperature of the semiconductor wafer W is lowered to a predetermined value or less, the pair of transfer arms 11 of the transfer mechanism 10 horizontally move from the retracted position to the transfer operation position again and rise, so that the lift pin 12 is a susceptor. The semiconductor wafer W that protrudes from the upper surface of the 74 and has been heat-treated is received from the susceptor 74. Subsequently, the transfer opening 66 closed by the gate valve 185 is opened, the semiconductor wafer W mounted on the lift pin 12 is carried out by a 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, since the inside of the chamber 6 is once decompressed to a pressure P1 lower than the atmospheric pressure and then nitrogen gas is supplied to restore the pressure to the normal pressure Ps, the oxygen concentration in the chamber 6 after the pressure is restored. It can be about 200 ppb or less. When the atmosphere is replaced with nitrogen gas while maintaining the normal pressure without depressurizing the inside of 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, the oxygen concentration in the chamber 6 is reduced to 1/10 of that in the case where the pressure is not reduced by temporarily reducing the pressure in the chamber 6 to the atmospheric pressure P1 and then returning the pressure to the normal pressure Ps. 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 region of the silicon base material 101, a large number of defects are formed near the interface between the metal film 108 and the silicon base material 101 in a state where no special treatment is performed. Existing. When the heat treatment for silicidation 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 base material 101, and as a result, the vicinity of the interface deteriorates and high resistance is obtained. It becomes. In addition, nickel silicide itself may be oxidized. A particular problem as a cause of such oxidation is oxygen remaining in the chamber 6. When the semiconductor wafer W is carried into the chamber 6 at normal pressure as in the present embodiment, the entrainment of air from the outside is large, which increases the residual oxygen concentration in the chamber 6. Therefore, it is preferable to reduce the oxygen concentration in the atmosphere as much as possible when the semiconductor wafer W on which the metal film 108 is formed is heated to form the silicide.

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 silicide is formed is increased by once reducing the pressure in the chamber 6 to a pressure P1 lower than the atmospheric pressure and then restoring the pressure to a normal pressure Ps. It is reduced to about 200 ppb or less. Therefore, it is possible to suppress the increase in resistance of the silicide caused by the oxygen in the heat treatment space 65 entering the defect near the interface between the metal film 108 and the base material 101 during the silicide forming process. In addition, oxidation of the silicide itself can 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。 Further, although the 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 lamp FL for an irradiation time of less than 1 second. Since the wafer surface is raised to the processing temperature T2 in an extremely short time, it is possible to suppress an 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。 Further, if the supply flow rate of nitrogen gas is increased when the semiconductor wafer W is carried into the chamber 6 to flow out from the transport opening 66, the inflow of external air at the time of carrying in the wafer can be prevented and the inside of the chamber 6 before the treatment. The initial value of the oxygen concentration can be lowered. As a result, the residual oxygen concentration can be sufficiently lowered even if the atmospheric pressure P1 which is the ultimate pressure when depressurizing the inside of 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。 Further, as described above, when the inside of the chamber 6 is depressurized, the particles in the chamber 6 are exhausted by switching to a large exhaust flow rate after exhausting with a small exhaust flow rate at the start of depressurization. Winding 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 present 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 substantially the same as that of the first embodiment. The second embodiment differs from the first embodiment in the pressure at which the inside of the chamber 6 is once depressurized and then repressurized.

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 a pressure change in the chamber 6 in the second embodiment. In FIG. 11, as in FIG. 10, the horizontal axis represents the time and the vertical axis represents the pressure in the chamber 6. Further, the dotted line in FIG. 11 shows the pressure change pattern when the inside of the chamber 6 in the first embodiment is restored to the normal pressure Ps (the 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。 Similar to the first embodiment, when the semiconductor wafer W on which the metal film 108 is formed is housed in the chamber 6 and the transport opening 66 is closed, the pressure in the chamber 6 is normal pressure Ps (= atmospheric pressure). = Approximately 101325 Pa). Then, the depressurization in the chamber 6 is started at time t1. Similar to the first embodiment, in the initial stage of decompression, exhaust is performed with a small exhaust flow rate, and then the exhaust is switched to a larger exhaust flow rate at time t2. As a result, it is possible to prevent the particles from being wound up in 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 introduced from the gas supply source 85 into the heat treatment space 65 in the chamber 6. Supply gas. Up to this point, it is the same as that of the first embodiment. The atmospheric pressure P1 is, for example, about 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 not restored to the normal pressure Ps, but the pressure in the chamber 6 is restored to the atmospheric pressure P2 at time t6 by supplying nitrogen gas. The atmospheric pressure P2 is higher than the atmospheric pressure P1 and lower than the normal pressure Ps, for example, about 5000 Pa. Also in the second embodiment, since the inside of the chamber 6 is once decompressed to the atmospheric pressure P1 and then decompressed to a higher pressure P2, the oxygen concentration in the chamber 6 after the decompression is set to about 200 ppb or less. 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 the time t6 when the pressure in the chamber 6 is restored to the atmospheric pressure P2, the supply flow rate of nitrogen gas 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 atmospheric pressure P2. Then, while maintaining the pressure in the chamber 6 at the pressure P2, the semiconductor wafer W is preheated by the halogen lamp HL, and then at time t7, the surface of the semiconductor wafer W is irradiated with flash light from the flash lamp FL to flash. Perform heating. The contents of the preheating and the flash heat treatment are the same as those 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 lamp FL, silicon in the source / drain region 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 flash heat treatment is completed, after a lapse of a predetermined time, the valve 89 for exhaust is closed, the valve 84 for air supply is opened, and nitrogen gas is supplied from the gas supply source 85 into the chamber 6 to supply normal pressure Ps. It represses to. Further, the halogen lamp HL is also turned off, whereby the temperature of the semiconductor wafer W is lowered from the preheating temperature T1. After that, the procedure for carrying out the semiconductor wafer W whose temperature has been lowered to a predetermined temperature from the chamber 6 of the heat treatment apparatus 1 is the same as that 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, as a factor for the particles to be rolled up in the chamber 6, there is also flash light irradiation in addition to the air supply and exhaust to the chamber 6. When the flash light is irradiated from the flash lamp FL, the surface of the semiconductor wafer W rises instantaneously, but the back surface does not rise so much from the preheating temperature T1, so a large temperature difference occurs between the front and back surfaces, and the front surface Only the heat expands and the semiconductor wafer W is rapidly deformed. As a result, the semiconductor wafer W vibrates on the susceptor 74 to generate particles and wind 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 the second embodiment, in order to effectively discharge the particles caused by such flash light irradiation from the chamber 6, the flash heat treatment is completed, nitrogen gas is supplied into the chamber 6, and the pressure is restored to the normal pressure Ps. At that time, the valve 89 for exhaust is opened, and nitrogen gas is flowed into the chamber 6 at a flow rate of 50 liters / minute or more and 100 liters / minute or less to flush out particles caused by flash light irradiation. .. As a result, it is possible to prevent particles caused by flash light irradiation from adhering to the semiconductor wafer W and contaminating the semiconductor wafer W.

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。 When nitrogen gas is supplied into the chamber 6 to restore the pressure to normal pressure Ps after the flash heating is completed, the valve 84 for air supply is also opened while the valve 89 for exhaust is open, and the inside of the chamber 6 is opened. Nitrogen gas may be supplied to the chamber. In this way, the particles caused by the flash light irradiation can be more effectively discharged from the chamber 6.

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 a pressure P1 lower than the atmospheric pressure, and then nitrogen gas is supplied to repressurize 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 increase in resistance of the silicide caused by the oxygen in the heat treatment space 65 entering the defect near the interface between the metal film 108 and the base material 101 during the silicide forming process. In addition, oxidation of the silicide itself can 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 lamp FL for an irradiation time of less than 1 second to raise the wafer surface to the processing temperature T2 in an extremely short time. Therefore, it is possible to suppress an excessive increase in the film thickness of the silicide.

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, the removal of impurities contained in the metal film 108 can be promoted. By discharging such a desorbed impurity element from the chamber 6, it is possible to prevent the impurity from reattaching to the surface of the semiconductor wafer W and contaminating it. As a result, deterioration of device performance and reduction of yield can be prevented.

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。 Further, since the absorption of the halogen lamp light and the flash light by the atmospheric gas in the chamber 6 is reduced, the heating efficiency at the time of preheating and the flash heating can be improved. 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。 Further, by heat-treating 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。 Further, in the second embodiment, when the pressure in the chamber 6 is restored from the atmospheric pressure P1, the pressure is not restored to the normal pressure Ps but to the atmospheric pressure P2 lower than the atmospheric pressure. Therefore, compared to restoring the pressure in the chamber 6 to the normal pressure Ps as in the first embodiment, if the pressure is restored to the atmospheric pressure P2 as in the second embodiment, the time required for the restoring pressure is increased. Can be shortened. Then, the timing of flash light irradiation can be advanced by the amount of shortening the time required for recompression (as shown in FIG. 11, the flash in the second embodiment is faster than the time t5 of flash light irradiation in the first embodiment. 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 a 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 present 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 substantially the same as that of the first embodiment. The third embodiment differs from the first embodiment in the pressure change in 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 a pressure change in the chamber 6 in the third embodiment. In FIG. 12, as in FIG. 10, the horizontal axis represents the time and the vertical axis represents the pressure in 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。 Similar to the first embodiment, when the semiconductor wafer W on which the metal film 108 is formed is housed in the chamber 6 and the transport opening 66 is closed, the pressure in the chamber 6 is normal pressure Ps (= atmospheric pressure). = Approximately 101325 Pa). Then, the depressurization in the chamber 6 is started at time t1. In the third embodiment, the exhaust gas flow rate by the three bypass lines 197, 198, 199 is made constant, and the exhaust gas flow rate from the chamber 6 is continuously increased with time by the flow rate adjusting valve 196. That is, in the initial stage of decompression, exhaust is started with a relatively small exhaust flow rate, and the exhaust flow rate is gradually and continuously increased. By doing so, it is possible to prevent the particles from being wound up in the chamber 6 as in the first embodiment. Further, by continuously increasing the exhaust flow rate steplessly, it is possible to prevent the particles from being wound 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 introduced from the gas supply source 85 into the heat treatment space 65 in the chamber 6. Gas is supplied to repressurize the inside of the chamber 6. The atmospheric pressure P1 is, for example, about 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 with time by the flow rate adjusting valve 90. That is, in the initial stage of recompression, the supply air is started with a relatively small supply air flow rate, and the supply air flow rate is gradually and continuously increased. If air is rapidly supplied at a large supply air flow rate from the start of decompression as in the case of depressurization, particles adhering to the structure of the chamber 6 may be rolled up. In the initial stage of recompression, air supply is quietly started with a small supply air flow rate, and the exhaust flow rate is gradually increased to prevent such particles from being wound up in the chamber 6. Further, by continuously increasing the supply air flow rate steplessly, it is possible to prevent the particles from being wound 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。 Further, in the third embodiment, the pressure in the chamber 6 is restored to the atmospheric pressure P3 exceeding the normal pressure Ps at time t8 by supplying nitrogen gas to the chamber 6. The atmospheric pressure P3 is higher than the atmospheric pressure, for example, about 0.12 MPa. Also in the third embodiment, since the inside of the chamber 6 is once decompressed to the atmospheric pressure P1 and then decompressed to a higher pressure P3, the oxygen concentration in the chamber 6 after the decompression is set to 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 the time t8 when the pressure in the chamber 6 is restored to the atmospheric pressure P3, the supply flow rate of nitrogen gas 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 atmospheric pressure P3. Then, while maintaining the pressure in the chamber 6 at the 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. Perform heating. The contents of the preheating and the flash heat treatment are the same as those 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 lamp FL, silicon in the source / drain region 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 completed, the gas in the chamber 6 is discharged from the gas exhaust pipe 88, and the inside of the chamber 6 is set to normal pressure Ps. Further, the halogen lamp HL is also turned off, whereby the temperature of the semiconductor wafer W is lowered from the preheating temperature T1. After that, the procedure for carrying out the semiconductor wafer W whose temperature has been lowered to a predetermined temperature from the chamber 6 of the heat treatment apparatus 1 is the same as that 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 a pressure P1 lower than the atmospheric pressure, and then nitrogen gas is supplied to repressurize 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 increase in resistance of the silicide caused by the oxygen in the heat treatment space 65 entering the defect near the interface between the metal film 108 and the base material 101 during the silicide forming process. In addition, oxidation of the silicide itself can 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 lamp FL for an irradiation time of less than 1 second to raise the wafer surface to the processing temperature T2 in an extremely short time. Therefore, it is possible to suppress an excessive increase in the film thickness of the silicide.

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 heat treatment at a 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 rate of oxygen released from the chamber side 61 and the like becomes slow, and it is possible to suppress the oxygen from reaching the semiconductor wafer W.

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。 Further, in the third embodiment, the exhaust flow rate and the supply air flow rate are continuously changed steplessly during decompression and decompression in the chamber 6. As a result, it is possible to prevent the particles from being wound up due to a sudden change 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 present 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 substantially the same as that of the first embodiment. The fourth embodiment differs from the first embodiment in the pressure change in 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 a pressure change in the chamber 6 in the fourth embodiment. In FIG. 13, as in FIG. 10, the horizontal axis represents the time and the vertical axis represents the pressure in 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。 Similar to the first embodiment, when the semiconductor wafer W on which the metal film 108 is formed is housed in the chamber 6 and the transport opening 66 is closed, the pressure in the chamber 6 is normal pressure Ps (= atmospheric pressure). = Approximately 101325 Pa). Then, the depressurization in the chamber 6 is started at time t1. Similar to the first embodiment, in the initial stage of decompression, exhaust is performed with a small exhaust flow rate, and then the exhaust is switched to a larger exhaust flow rate at time t2. As a result, it is possible to prevent the particles from being wound up in 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 in the chamber 6 is maintained at the atmospheric pressure P1 without introducing nitrogen gas into the chamber 6. In addition, in order to maintain the pressure in the chamber 6 at the atmospheric pressure P1, the valve 89 may be opened to continue the exhaust.

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, since the inside of the chamber 6 is depressurized to the atmospheric pressure P1 and maintained at the atmospheric pressure P1 thereafter, the residual oxygen concentration in the chamber 6 can be reduced to about 200 ppb or less. Then, while maintaining the pressure in the chamber 6 at the 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. Perform heating. The contents of the preheating and the flash heat treatment are the same as those 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 lamp FL, silicon in the source / drain region 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 flash heat treatment is completed, after a lapse of a predetermined time, the valve 84 for air supply is opened, nitrogen gas is supplied from the gas supply source 85 into the chamber 6, and the pressure is restored to the normal pressure Ps. Further, the halogen lamp HL is also turned off, whereby the temperature of the semiconductor wafer W is lowered from the preheating temperature T1. After that, the procedure for carrying out the semiconductor wafer W whose temperature has been lowered to a predetermined temperature from the chamber 6 of the heat treatment apparatus 1 is the same as that 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, since the inside of the chamber 6 is depressurized to the atmospheric pressure P1 lower than the atmospheric pressure and then maintained at the atmospheric pressure P1 as it is, the inside of the chamber 6 when the heat treatment for forming VDD is executed as in the first embodiment. The oxygen concentration in the heat treatment chamber 65 of the above can be set to about 200 ppb or less. Therefore, it is possible to suppress the increase in resistance of the silicide caused by the oxygen in the heat treatment space 65 entering the defect near the interface between the metal film 108 and the base material 101 during the silicide forming process. In addition, oxidation of the silicide itself can 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 lamp FL for an irradiation time of less than 1 second to raise the wafer surface to the processing temperature T2 in an extremely short time. Therefore, it is possible to suppress an excessive increase in the film thickness of the silicide.

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 that of the second embodiment can be obtained. Further, when the metal film 108 is titanium, the metal film 108 may be nitrided even if heat treatment is performed in a nitrogen atmosphere. However, as in the fourth embodiment, the semiconductor wafer W is formed at an extremely low pressure. Nitriding of the metal film 108 can be suppressed by performing the 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 example>
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 as long as the gist of the present invention is not deviated. For example, in each of the above embodiments, the atmospheric pressure P1 which is the ultimate pressure when depressurizing the inside of the chamber 6 is set to about 100 Pa, but the present invention is not limited to this, and an appropriate value can be used. In order to reduce the ultimate oxygen concentration in the chamber 6 to about 1/10, the pressure P1 which is the ultimate pressure when depressurizing the inside of the chamber 6 should be about 1/10 (about 10000 Pa) of the atmospheric pressure. Sufficient. If the atmospheric pressure P1 is made lower pressure (that is, if the pressure is reduced to a higher vacuum), the oxygen concentration remaining in the chamber 6 after the decompression can be made lower, but until the atmospheric pressure P1 is reached. The decompression time becomes longer. Therefore, it is preferable to set the atmospheric pressure P1 from the balance between the oxygen concentration and the throughput required when performing the heat treatment for forming the silicide.

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。 Further, in each of the above embodiments, the exhaust flow rate 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, the exhaust flow rate from the chamber 6 may be controlled by providing a throttle valve or a gas ballast. Further, a mass flow controller may be used instead of the flow rate adjusting 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 at the time of depressurization is switched in two stages, and in the third embodiment, the exhaust flow rate is continuously increased steplessly, but the present invention is not limited to these. Instead, for example, the exhaust flow rate may be switched in multiple stages. That is, the exhaust flow rate when depressurizing the inside of the chamber 6 may be in a form that 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, regarding the supply air flow rate to the chamber 6 at the time of recompression, the supply air flow rate was continuously increased steplessly in the third embodiment, but this is increased by switching in two steps or multiple steps. You may do so. That is, the supply air flow rate when repressurizing the inside of the chamber 6 may also increase 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 repressurizing the inside of 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), or the pressure gauge 180. 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 in the chamber 6 may be obtained by an experiment or a simulation.

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。 Further, in each of the above embodiments, the metal film 108 is formed on the silicon base material 101 to form the silicide, but the material of the base material 101 is not limited to silicon, and germanium (Ge) is used. ) Or silicon germanium. In particular, when manufacturing a epitaxial transistor, silicon germanium is used as the base material 101. When the base material 101 is germanium or silicon germanium, a metal film 108 is formed on the base material 101, and the germanium reacts with the metal to form germanium. Even if the base material 101 is germanium or silicon germanium, the treatment for the semiconductor wafer W is the same as in each of 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。 Further, although each of the above embodiments suppresses the increase in resistance of silicide, the technique according to the present invention can also be applied to the reduction of contact resistance in the Fin structure. In the Fin structure, a metal film (for example, a TiN film) for forming a contact is deposited in a part region (opening of a contact hole) of the base material 101. The contact resistance can be reduced by applying the technique according to the present invention to form a contact (ohmic contact) between the metal film and the base material 101 and performing a 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。 Further, in each of the above embodiments, the flash heating unit 5 is provided with 30 flash lamp FLs, but the present invention is not limited to this, and the number of flash lamp FLs may be any number. can. Further, the flash lamp FL is not limited to the xenon flash lamp, and may be a krypton flash lamp. Further, the number of halogen lamps HL provided in the halogen heating unit 4 is not limited to 40, and any number can be used as long as a plurality of halogen 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。 Further, in the above embodiment, the semiconductor wafer W is preheated by irradiation with halogen light from the halogen lamp HL, but the method of preheating is not limited to this, and the wafer is placed on a hot plate. Thereby, the semiconductor wafer W may be preheated.

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 1 Heat treatment device 3 Control unit 4 Halogen heating unit 5 Flash heating unit 6 Chamber 7 Holding unit 10 Transfer mechanism 61 Chamber side 63 Upper chamber window 64 Lower chamber window 65 Heat treatment space 74 Suceptor 85 Gas supply source 90,196 Flow adjustment Valve 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 in which a substrate is irradiated with flash light to form contacts.
The carry-in process of carrying the substrate on which the metal film is formed into the chamber, and the carry-in process.
A decompression step of depressurizing the inside of the chamber to a first pressure lower than atmospheric pressure, and
A decompression step of depressurizing the inside of 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 higher than the first pressure and lower than the atmospheric pressure,
In the recompression step, the oxygen concentration in the chamber after decompression is set to 200 ppb or less.
After the irradiation step, when the inert gas is supplied into the chamber to restore the pressure inside the chamber to atmospheric pressure, the valve for air supply is also opened while the valve for exhaust is open. A characteristic heat treatment method. 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,
In the depressurizing step, a heat treatment method characterized in that the exhaust flow rate 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 2.
The heat treatment method is characterized in that the repressurization step increases the flow rate of air supplied to the chamber 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 by flowing an inert gas 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 as atmospheric pressure after the irradiation step. 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, which comprises supplying an inert gas into the chamber while opening the transport opening of the chamber in the carry-in step. 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 in which a substrate is irradiated with flash light to form contacts.
The carry-in process of carrying the substrate on which the metal film is formed into the chamber, and the carry-in process.
A decompression step of depressurizing the inside of the chamber to a first pressure lower than atmospheric 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.
With
In the decompression 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 inside the chamber to atmospheric pressure, the valve for air supply is also opened while the valve for exhaust is open. A characteristic heat treatment method. 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 device that irradiates a substrate with flash light to form contacts.
A chamber for accommodating a substrate on which a metal film is formed, and
A flash lamp that irradiates the substrate housed in the chamber with flash light,
An exhaust unit that exhausts the atmosphere in the chamber and
A gas supply unit that supplies a predetermined processing gas to the chamber, and
After depressurizing the inside of the chamber to a first pressure lower than atmospheric pressure, the surface of the substrate is irradiated with flash light from the flash lamp in a state of being restored to a second pressure higher than the first pressure. A control unit that controls the exhaust unit and the gas supply unit,
With
The second pressure is higher than the first pressure and lower than the atmospheric pressure,
After repressurizing the inside of the chamber to the second pressure, the oxygen concentration in the chamber is set to 200 ppb or less.
When the control unit supplies an inert gas into the chamber after irradiation with the flash light to restore the pressure inside the chamber to atmospheric pressure, the control unit of the gas supply unit keeps the valve of the exhaust unit open. A heat treatment device 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 control unit is a heat treatment apparatus characterized in that when the inside of the chamber is depressurized to a first pressure, the exhaust unit is controlled so that the exhaust flow rate from the chamber increases with time. 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 8.
The control unit is characterized in that when the inside of the chamber is repressurized from the first pressure to the second pressure, the gas supply unit is controlled so that the supply air flow rate to the chamber increases with time. 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 performs the exhaust unit and the gas so that the 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 as 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 device that irradiates a substrate with flash light to form contacts.
A chamber for accommodating a substrate on which a metal film is formed, and
A flash lamp that irradiates the substrate housed in the chamber with flash light,
An exhaust unit that exhausts the atmosphere in the chamber and
A gas supply unit that supplies a predetermined processing gas to the chamber, and
After depressurizing the inside of the chamber to a first pressure lower than the atmospheric pressure, the exhaust unit and the gas supply so that the surface of the substrate is irradiated with flash light from the flash lamp while maintaining the first pressure. The control unit that controls the unit and
With
After depressurizing the inside of the chamber to the first pressure, the oxygen concentration in the chamber is set to 200 ppb or less.
When the control unit supplies an inert gas into the chamber after irradiation with the flash light to restore the pressure inside the chamber to atmospheric pressure, the control unit of the gas supply unit keeps the valve of the exhaust unit open. A heat treatment device characterized in that the valve is also opened.
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