JP5483710B2 - 印加電圧設定方法、熱処理方法および熱処理装置 - Google Patents
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Description
<1−1.全体構成>
図1は、本発明に係る熱処理装置100を示す平面図であり、図2はその正面図である。熱処理装置100は基板として略円形の半導体ウェハーWにフラッシュ光を照射し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。なお、図1および図2においては適宜部分的に断面図としており、細部については適宜簡略化している。また、図1,2および以降の各図においては、それらの方向関係を明確にするためZ軸方向を鉛直方向とし、XY平面を水平面とするXYZ直交座標系を必要に応じて付している。
次に、フラッシュ加熱部160の構成について詳細に説明する。図3は、フラッシュ加熱部160の構成を示す縦断面図である。フラッシュ加熱部160は、半導体ウェハーWを収容する略円筒形状のチャンバー6と、複数のフラッシュランプFLを内蔵するランプハウス5と、を備える。
次に、アライメント部130の構成について説明する。図9は、アライメント部130の構成を示す図である。アライメント部130は、チャンバー131にウェハ保持部132と光学測定ユニット230とを備えて構成されている。
次に、制御部3の構成について説明する。制御部3は、熱処理装置100に設けられた上記の種々の動作機構を制御する。図11は、制御部3のハードウェア構成を示す図である。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CPU31、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ROM32、各種情報を記憶する読み書き自在のメモリであるRAM33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34をバスライン39に接続して構成されている。
次に、本発明に係る熱処理装置100による半導体ウェハーWの処理動作について説明する。この熱処理装置100において処理対象となる半導体ウェハーWは、パターン形成後にイオン注入法により不純物(イオン)が添加された半導体ウェハーである。その不純物の活性化がフラッシュ加熱部160によるフラッシュ光照射加熱処理(アニール)により実行される。ここでは、熱処理装置100全体におけるウェハーフローについて簡単に説明した後、フラッシュランプFLへの印加電圧設定およびフラッシュ加熱部160における処理内容について説明する。以下に説明する熱処理装置100の処理手順は、制御部3が熱処理装置100の各動作機構を制御することにより進行する。
熱処理装置100では、まず、不純物注入後の半導体ウェハーWがキャリアCに複数枚収容された状態でインデクサ部101のロードポート110に載置される。そして、受渡ロボット120がキャリアCから半導体ウェハーWを1枚ずつ取り出し、アライメント部130に載置する。アライメント部130では、回転テーブル133に支持された半導体ウェハーWを、その中心部を回転中心として鉛直方向軸まわりで回転させノッチ等を光学的に検出することによって半導体ウェハーWの位置決めを行う。また、光学測定ユニット230による半導体ウェハーWの反射光強度測定も行われる。
印加電圧設定およびフラッシュ加熱処理の説明に先立って、フラッシュランプFLの発光波形(発光強度の時間プロファイル)の設定について説明する。本実施形態においては、制御部3の波形設定部305がパルス信号の波形を設定し、その波形に従ってIGBT制御部98がパルス信号をIGBT96のゲートに出力することによりIGBT96がオンオフ制御される。そして、フラッシュランプFLを含む回路がIGBT96によってオンオフされることによりフラッシュランプFLの発光波形が規定されるのである。
図13は、フラッシュランプFLに対する印加電圧の設定手順を示すフローチャートである。まず、ある一つの発光波形について複数の印加電圧にてフラッシュランプFLを発光させ、複数の印加電圧のそれぞれについてフラッシュランプから照射されるフラッシュ光のフラッシュエネルギーを測定する(ステップS1)。この測定作業は、チャンバー6内に半導体ウェハーWが存在していない状態で行われ、制御部3の波形設定部305によってフラッシュランプFLの新たな発光波形が設定された直後に行うことが好ましい。
次に、フラッシュ加熱部160における半導体ウェハーWの処理動作について説明する。まず、保持部7が図7に示す処理位置から図3に示す受渡位置に下降する。「処理位置」とは、フラッシュランプFLから半導体ウェハーWにフラッシュ光照射が行われるときの保持部7の位置であり、図7に示す保持部7のチャンバー6内における位置である。また、「受渡位置」とは、チャンバー6に半導体ウェハーWの搬出入が行われるときの保持部7の位置であり、図3に示す保持部7のチャンバー6内における位置である。フラッシュ加熱部160における保持部7の基準位置は処理位置であり、処理前にあっては保持部7は処理位置に位置しており、これが処理開始に際して受渡位置に下降するのである。図3に示すように、保持部7が受渡位置にまで下降するとチャンバー底部62に近接し、支持ピン70の先端が保持部7を貫通して保持部7の上方に突出する。
本実施の形態においては、まず、複数の印加電圧にてフラッシュランプFLを発光させ、それら複数の印加電圧のそれぞれについてフラッシュランプFLから照射されるフラッシュ光のフラッシュエネルギーを測定している。次に、その測定結果に基づいてフラッシュランプFLへの印加電圧とフラッシュランプFLから照射されるフラッシュ光のフラッシュエネルギーとの相関関係を示す関係式を取得している。また、処理対象となる半導体ウェハーWの反射光強度を測定し、その値と標準ウェハーの反射光強度とから標準ウェハーの放射率と処理対象半導体ウェハーWの放射率との放射率比を算定する。そして、印加電圧とフラッシュエネルギーとの相関関係を示す関係式および標準ウェハーと処理対象半導体ウェハーWとの放射率比に基づいて、標準ウェハーが吸収するのと等量のフラッシュエネルギーを処理対象半導体ウェハーWに吸収させるのに必要な印加電圧を算定している。なお、フラッシュランプFLにはコンデンサ93から電力供給を行っており、フラッシュランプFLに対する印加電圧とはフラッシュランプFLに電力供給を行うコンデンサ93への印加電圧(充電電圧)と同じである。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明はその趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態においては、相関関係取得部302が印加電圧VとフラッシュエネルギーEとの関係を線形近似していたが、これに限定されるものではなく、二次関数以上の高次関数にて近似して相関関係を示す関係式を取得するようにしても良い。
3 制御部
4 保持部昇降機構
5 ランプハウス
6 チャンバー
7 保持部
24 カロリーメータ
31 CPU
36 入力部
93 コンデンサ
95 電源ユニット
96 IGBT
98 IGBT制御部
100 熱処理装置
101 インデクサ部
130 アライメント部
132 ウェハ保持部
133 回転テーブル
140 冷却部
150 搬送ロボット
160 フラッシュ加熱部
170 搬送室
230 光学測定ユニット
231 測定光学系
233 投光器
235 分光器
301 エネルギー測定部
302 相関関係取得部
303 放射率比算定部
304 印加電圧算定部
305 波形設定部
FL フラッシュランプ
W 半導体ウェハー
Claims (7)
- 基板にフラッシュ光を照射して加熱するフラッシュランプに対する印加電圧を設定する印加電圧設定方法であって、
複数の印加電圧にてフラッシュランプを発光させ、前記複数の印加電圧のそれぞれについてフラッシュランプから照射されるフラッシュ光のフラッシュエネルギーを測定するエネルギー測定工程と、
前記エネルギー測定工程にて得られた測定結果に基づいてフラッシュランプへの印加電圧とフラッシュランプから照射されるフラッシュ光のフラッシュエネルギーとの相関関係を示す関係式を取得する相関関係取得工程と、
処理対象基板の反射光強度を測定し、標準基板の放射率と処理対象基板の放射率との放射率比を算定する放射率比算定工程と、
前記相関関係取得工程にて取得された印加電圧とフラッシュエネルギーとの相関関係を示す関係式および前記放射率比算定工程にて算定された標準基板と処理対象基板との放射率比に基づいて、標準基板が吸収するのと等量のフラッシュエネルギーを処理対象基板に吸収させるのに必要な印加電圧を算定する印加電圧算定工程と、
を備え、
前記エネルギー測定工程は、フラッシュランプの発光波形毎に複数の印加電圧にてフラッシュランプを発光させてフラッシュエネルギーを測定し、
前記相関関係取得工程は、フラッシュランプの発光波形毎に印加電圧とフラッシュエネルギーとの相関関係を示す関係式を取得することを特徴とする印加電圧設定方法。 - 基板に対してフラッシュ光を照射することによって該基板を加熱する熱処理方法であって、
フラッシュランプの発光波形を設定する波形設定工程と、
複数の印加電圧にてフラッシュランプを発光させ、前記複数の印加電圧のそれぞれについてフラッシュランプから照射されるフラッシュ光のフラッシュエネルギーを測定するエネルギー測定工程と、
前記エネルギー測定工程にて得られた測定結果に基づいてフラッシュランプへの印加電圧とフラッシュランプから照射されるフラッシュ光のフラッシュエネルギーとの相関関係を示す関係式を取得する相関関係取得工程と、
処理対象基板の反射光強度を測定し、標準基板の放射率と処理対象基板の放射率との放射率比を算定する放射率比算定工程と、
前記相関関係取得工程にて取得された印加電圧とフラッシュエネルギーとの相関関係を示す関係式および前記放射率比算定工程にて算定された標準基板と処理対象基板との放射率比に基づいて、標準基板が吸収するのと等量のフラッシュエネルギーを処理対象基板に吸収させるのに必要な印加電圧を算定する印加電圧算定工程と、
前記印加電圧算定工程にて算定された印加電圧にてコンデンサを充電し、当該コンデンサからフラッシュランプに電力供給を行って処理対象基板にフラッシュ光を照射するフラッシュ光照射工程と、
を備え、
前記エネルギー測定工程は、前記波形設定工程にて設定されたフラッシュランプの発光波形毎に複数の印加電圧にてフラッシュランプを発光させてフラッシュエネルギーを測定し、
前記相関関係取得工程は、フラッシュランプの発光波形毎に印加電圧とフラッシュエネルギーとの相関関係を示す関係式を取得することを特徴とする熱処理方法。 - 請求項2に記載の熱処理方法において、
処理対象基板毎に前記放射率比算定工程および前記印加電圧算定工程を実行することを特徴とする熱処理方法。 - 請求項2または請求項3に記載の熱処理方法において、
前記放射率比算定工程は、フラッシュランプの発光波長域の範囲内にて標準基板と処理対象基板との放射率比を算定することを特徴とする熱処理方法。 - 基板に対してフラッシュ光を照射することによって該基板を加熱する熱処理装置であって、
基板を保持する保持手段と、
前記保持手段に保持された基板にフラッシュ光を照射するフラッシュランプと、
フラッシュランプに電力供給を行うコンデンサと、
複数の印加電圧にて充電されたコンデンサからの電力供給によってフラッシュランプが発光したときに、前記複数の印加電圧のそれぞれについてフラッシュランプから照射されるフラッシュ光のフラッシュエネルギーを測定するエネルギー測定手段と、
前記エネルギー測定手段によって得られた測定結果に基づいてフラッシュランプへの印加電圧とフラッシュランプから照射されるフラッシュ光のフラッシュエネルギーとの相関関係を示す関係式を取得する相関関係取得手段と、
処理対象基板の反射光強度を測定する反射光強度測定手段と、
前記反射光強度測定手段によって得られた測定結果に基づいて標準基板の放射率と処理対象基板の放射率との放射率比を算定する放射率比算定手段と、
前記相関関係取得手段によって取得された印加電圧とフラッシュエネルギーとの相関関係を示す関係式および前記放射率比算定手段によって算定された標準基板と処理対象基板との放射率比に基づいて、標準基板が吸収するのと等量のフラッシュエネルギーを処理対象基板に吸収させるのに必要な印加電圧を算定する印加電圧算定手段と、
前記印加電圧算定手段によって算定された印加電圧にてコンデンサを充電し、当該コンデンサからフラッシュランプに電力供給を行わせて前記保持手段に保持された処理対象基板にフラッシュ光を照射させる制御手段と、
フラッシュランプの発光波形を設定する波形設定手段と、
を備え、
前記エネルギー測定手段は、前記波形設定手段にて設定されたフラッシュランプの発光波形毎に、複数の印加電圧にて充電されたコンデンサによりフラッシュランプが発光したときのフラッシュエネルギーを測定し、
前記相関関係取得手段は、フラッシュランプの発光波形毎に印加電圧とフラッシュエネルギーとの相関関係を示す関係式を取得することを特徴とする熱処理装置。 - 請求項5に記載の熱処理装置において、
前記反射光強度測定手段は、処理対象基板毎に反射光強度を測定することを特徴とする熱処理装置。 - 請求項5または請求項6に記載の熱処理装置において、
前記放射率比算定手段は、フラッシュランプの発光波長域の範囲内にて標準基板と処理対象基板との放射率比を算定することを特徴とする熱処理装置。
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