热处理方法及热处理装置与流程

本发明涉及向半导体晶片等薄板状精密电子基板(下面，简称为“基板”)照射闪光从而加热该基板的热处理方法以及热处理装置。

背景技术：

1、在半导体设备的制造过程中，杂质导入是用于在半导体晶片内形成pn结的必要工序。当前，通常通过离子注入法以及此后的退火法来进行杂质导入。离子注入法是使硼(b)、砷(as)、磷(p)等杂质元素电离、并通过高加速电压与半导体晶片碰撞从而以物理方式进行杂质注入的技术。注入的杂质通过退火处理激活。此时，如果退火时间为几秒以上，则注入的杂质有时会由于热量而深度扩散，其结果，结合深度比所要求的深得多，可能难以形成良好的设备。

2、因此，作为在极短时间内加热半导体晶片的退火技术，近年来，闪光灯退火(fla)受到关注。闪光灯退火是使用氙气闪光灯(下面，简称为“闪光灯”时指的是氙气闪光灯)向半导体晶片的表面照射闪光从而仅使注入有杂质的半导体晶片的表面在极短时间内(几毫秒以下)升温的热处理技术。

3、氙气闪光灯的辐射光谱分布从紫外区到近红外区，比现有卤素灯的波长短，与硅半导体晶片的基础吸收带大体一致。由此，当从氙气闪光灯向半导体晶片照射闪光时，能够以较少的透射光使半导体晶片急速升温。另外，还发现如果是几毫秒以下的极短时间的闪光照射，则能够选择性地仅使半导体晶片的表面附近升温。因此，如果使用氙气闪光灯进行极短时间的升温，则能够使杂质不深度扩散而仅将杂质激活。

4、在使用氙气闪光灯的热处理装置中，向半导体晶片的表面瞬间照射具有极高能量的闪光，因此，半导体晶片的表面温度会在一瞬间急速上升，而背面温度不会这样上升，从表面到背面产生温度梯度。因此，仅在半导体晶片的表面附近发生急剧热膨胀，半导体晶片以上表面弯曲成凸面的方式急剧变形。其结果，确认到下述现象：半导体晶片在支承该半导体晶片的基座上振动，从该基座上跳跃(例如，专利文献1、2)。

5、专利文献1：日本特开2013-168462号公报

6、专利文献2：日本特开2014-120497号公报

7、当半导体晶片激烈振动，从基座上以较大幅度跳跃并落下时，存在该半导体晶片发生破损的问题。另外，即使晶片不发生破损，一旦跳跃的半导体晶片落在基座上，半导体晶片也可能会相对于初始设定位置移动(偏离)。在半导体晶片较大地偏离初始设定位置的情况下会造成搬运事故，根据情况的不同，有时不仅会造成半导体晶片的破损，还会使传送机器人发生故障。

8、为了解决这些问题，需要一种监视闪光照射后的半导体晶片的动作的方法。例如，考虑下述方案：在收纳半导体晶片的腔室设置高速相机，拍摄观察闪光照射后的半导体晶片的动作。

9、但是，存在下述问题：这种高速相机需要高额费用，会导致装置成本上升，并且，对拍摄的图像进行分析是较为复杂的处理。另外，还需要在腔室中确保用于设置高速相机的空间。

技术实现思路

1、本发明就是鉴于上述问题提出的，其目的在于提供能够通过简单结构迅速掌握闪光照射后的基板的动作的热处理方法以及热处理装置。为了解决上述课题，技术方案1的发明是一种向基板照射闪光从而加热该基板的热处理方法，其特征在于，所述热处理方法包括：照射工序，在腔室内，从闪光灯向基座支承的基板的表面照射闪光；温度测量工序，至少测量在照射所述闪光后的所述基板的表面温度，获取温度曲线；以及分析工序，基于由所述温度测量工序获取的所述温度曲线，分析所述基板的动作。

2、另外，根据技术方案1的发明所述的热处理方法，技术方案2的发明的特征在于，在所述分析工序中，将当所述腔室内为基准压力时测量到的表面温度作为基准测量温度，基于测量作为处理对象的所述基板得到的表面温度与所述基准测量温度的差，分析所述基板的动作。

3、另外，根据技术方案1或2的发明所述的热处理方法，技术方案3的发明的特征在于，在所述分析工序中，计算所述基板从所述基座跳跃的跳跃量。

4、另外，根据技术方案3的发明所述的热处理方法，技术方案4的发明的特征在于，在由所述分析工序计算出的所述基板的跳跃量超过规定的阈值的情况下，停止从所述腔室搬运所述基板。

5、另外，技术方案5的发明是向基板照射闪光从而加热该基板的热处理装置，其特征在于，所述热处理装置具备：腔室，用于收纳基板；基座，在所述腔室内载置并支承所述基板；闪光灯，向所述基座支承的所述基板照射闪光；温度测量部，测量所述基板的表面温度；以及分析部，至少基于根据在照射所述闪光后由所述温度测量部测量到的所述基板的表面温度获取的温度曲线来分析所述基板的动作。

6、另外，根据技术方案5的发明所述的热处理装置，技术方案6的发明的特征在于，所述分析部将当所述腔室内为基准压力时测量到的表面温度作为基准测量温度，基于测量作为处理对象的所述基板得到的表面温度与所述基准测量温度的差来分析所述基板的动作。

7、另外，根据技术方案5或6的发明所述的热处理装置，技术方案7的发明的特征在于，所述分析部计算所述基板从所述基座跳跃的跳跃量。

8、另外，根据技术方案7的发明所述的热处理装置，技术方案8的发明的特征在于，所述热处理装置还具备控制部，所述控制部在所述分析部计算出的所述基板的跳跃量超过规定的阈值的情况下，停止从所述腔室搬运所述基板。

9、根据技术方案1至4的发明，至少基于测量照射闪光后的基板的表面温度获取的温度曲线来分析基板的动作，因此，无需使用昂贵的拍摄机构等，能够通过简单的结构迅速掌握闪光照射后的基板的动作。

10、特别是，根据技术方案4的发明，在计算出的基板的跳跃量超过规定的阈值的情况下停止从腔室搬运基板，因此，能够事先防止基板错位引起的搬运事故。

11、根据技术方案5至8的发明，至少基于根据在照射闪光后由温度测量部测量到的基板的表面温度获取的温度曲线来分析基板的动作，因此，无需使用昂贵的拍摄机构等，能够通过简单的结构迅速掌握闪光照射后的基板的动作。

12、特别是，根据技术方案8的发明，在分析部计算出的基板的跳跃量超过规定的阈值的情况下停止从腔室搬运基板，因此，能够事先防止基板错位导致的搬运事故。

技术特征：

1.一种热处理方法，通过向基板照射闪光来加热该基板，其特征在于，所述热处理方法包括：

2.根据权利要求1所述的热处理方法，其特征在于，

3.根据权利要求1或2所述的热处理方法，其特征在于，

4.根据权利要求3所述的热处理方法，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的热处理方法，其特征在于，

6.根据权利要求5所述的热处理方法，其特征在于，

7.一种热处理装置，通过向基板照射闪光来加热该基板，其特征在于，所述热处理装置具备：

8.根据权利要求7所述的热处理装置，其特征在于，

9.根据权利要求7或8所述的热处理装置，其特征在于，

10.根据权利要求9所述的热处理装置，其特征在于，

11.根据权利要求7所述的热处理装置，其特征在于，

12.根据权利要求11所述的热处理装置，其特征在于，

技术总结
本发明提供能够通过简单结构迅速掌握闪光照射后的基板的动作的热处理方法以及热处理装置。向半导体晶片的表面照射来自闪光灯的闪光从而瞬间加热。通过上部辐射温度计(25)以及高速辐射温度计单元(90)测量照射闪光后的半导体晶片的表面的温度，将该温度数据依次存储，获取温度曲线。分析部(31)从该温度曲线中确定闪光照射后的半导体晶片的最高测量温度，并基于该最高测量温度计算半导体晶片从基座跳跃的跳跃量。在计算出的跳跃量超过规定的阈值的情况下，半导体晶片的位置发生较大偏移的可能性较高，因此停止搬出该半导体晶片。

技术研发人员：河原崎光
受保护的技术使用者：株式会社斯库林集团
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15