[发明专利]热处理装置及热处理方法

说明书

本发明提供一种即使在中断氧浓度的测定时，也能够维持低氧浓度区域中的测定精度的热处理装置及热处理方法。在将腔室(6)内的压力设为大气压，且将腔室(6)内设为惰性气体的气氛时，腔室(6)内的气氛经过取样管线(92)被吸引至氧浓度计(91)，由氧浓度计(91)测定腔室(6)内的氧浓度。如果腔室(6)内减压至小于大气压，那么中断腔室(6)内的氧浓度的测定，与此同时，从惰性气体供给管线(94)对氧浓度计(91)供给氮气。在中断腔室(6)内的氧浓度的测定时，也能够防止从气体排气管(88)向氧浓度计(91)的逆流，从而能够防止氧浓度计(91)暴露在来自腔室(6)的排气中而维持氧浓度计(91)的低氧浓度区域中的测定精度。

技术领域

本发明涉及一种通过对半导体晶圆等薄板状精密电子衬底(以下，简称为“衬底”)照射闪光来将该衬底加热的热处理装置及热处理方法。

背景技术

在半导体元件的制造工艺中，以极短时间将半导体晶圆加热的闪光灯退火(FLA)受到关注。闪光灯退火是通过使用氙闪光灯(以下，在简记为“闪光灯”时是指氙闪光灯)将闪光照射至半导体晶圆的表面，仅使半导体晶圆的表面以极短时间(几毫秒以下)升温的热处理技术。

氙闪光灯的放射光谱分布为紫外线区域至近红外区域，波长比以往的卤素灯短，且与硅的半导体晶圆的基础吸收带大致一致。因此，在从氙闪光灯对半导体晶圆照射闪光时，透过光较少而能够使半导体晶圆快速升温。另外，也判明如果为几毫秒以下的极短时间的闪光照射，那么能够仅将半导体晶圆的表面附近选择性地升温。

这种闪光灯退火用于需要极短时间的加热的处理，例如，典型来说，用于注入至半导体晶圆的杂质的活化。如果从闪光灯对利用离子注入法注入有杂质的半导体晶圆的表面照射闪光，那么能够使该半导体晶圆的表面以极短时间升温至活化温度，不会使杂质较深地扩散，而能够仅执行杂质活化。

并不限定于闪光灯退火，在将半导体晶圆加热的热处理中会产生氧化的问题，所以收容半导体晶圆的腔室内的氧浓度的管理变得重要。在专利文献1中记载着如下内容：在使用闪光灯的热处理装置的腔室设置氧浓度计，测定处理过程中的氧浓度。一般来说，为了防止加热处理时的氧化，腔室内的氧浓度越低越好。

[背景技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利特开2006-269596号公报

发明内容

[发明要解决的问题]

典型来说，氧浓度计对腔室内的气氛进行取样，测定该取样的气体中的氧浓度。然后，用于测定的气体例如排出至用来将腔室内的气氛排气的排气管线。

且说，氧浓度计并不一直测定腔室内的氧浓度。例如，在使腔室内减压时，腔室内的气氛的取样变得困难，所以中断利用氧浓度计进行的氧浓度的测定。另外，在对腔室内供给反应性气体(例如，氨气)时也中断利用氧浓度计进行的氧浓度的测定。

另一方面，根据闪光灯退火的处理目的，要求将收容半导体晶圆的腔室内设为更低氧环境。例如，在通过闪光灯退火进行形成着使用介电常数比二氧化硅(SiO₂)高的材料(高介电常数材料)的高介电常数膜(high-k膜)作为场效应晶体管(FET)的栅极绝缘膜的半导体晶圆的热处理的情况下，为了抑制氧化膜厚增大而要求比以往更低的氧浓度环境(1ppm以下)。因此，关于利用氧浓度计进行的腔室内的氧浓度测定，也必须提高1ppm以下的低氧浓度区域中的测定精度。

然而，当氧浓度计中断氧浓度的测定时，来自腔室的气体的取样也停止，所以有时气体从氧浓度计的排气侧逆流。这样一来，氧浓度计的传感器会与高氧浓度的气体接触，该氧浓度计丧失低氧浓度区域中的测定功能。结果，存在如下可能性：当恢复氧浓度的测定时，无法利用氧浓度计进行低氧浓度区域中的测定。

本发明是鉴于所述问题而完成的，目的在于提供一种当中断氧浓度的测定时也能够维持低氧浓度区域中的测定精度的热处理装置及热处理方法。