JP6810591B2 - Heat treatment method for silicon substrate - Google Patents
Heat treatment method for silicon substrate Download PDFInfo
- Publication number
- JP6810591B2 JP6810591B2 JP2016240057A JP2016240057A JP6810591B2 JP 6810591 B2 JP6810591 B2 JP 6810591B2 JP 2016240057 A JP2016240057 A JP 2016240057A JP 2016240057 A JP2016240057 A JP 2016240057A JP 6810591 B2 JP6810591 B2 JP 6810591B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- silicon substrate
- temperature
- chamber
- heat treatment
- flash
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims description 216
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 211
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title claims description 211
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title claims description 211
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims description 138
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 41
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 claims description 81
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 claims description 81
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 58
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 58
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 58
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims description 53
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 7
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 54
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 48
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 32
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 28
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 17
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 230000008569 process Effects 0.000 description 14
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 14
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 12
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 11
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 10
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 10
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 8
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000006870 function Effects 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000003028 elevating effect Effects 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 4
- 238000004151 rapid thermal annealing Methods 0.000 description 4
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 4
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 2
- 230000004397 blinking Effects 0.000 description 2
- 238000005247 gettering Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N Bromine atom Chemical compound [Br] WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 1
- GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N bromine Substances BrBr GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052794 bromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- PNDPGZBMCMUPRI-UHFFFAOYSA-N iodine Chemical compound II PNDPGZBMCMUPRI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052743 krypton Inorganic materials 0.000 description 1
- DNNSSWSSYDEUBZ-UHFFFAOYSA-N krypton atom Chemical compound [Kr] DNNSSWSSYDEUBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005469 synchrotron radiation Effects 0.000 description 1
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
本発明は、シリコン基板における欠陥を制御するための熱処理方法に関する。 The present invention relates to a heat treatment method for controlling defects in a silicon substrate.
半導体用途のシリコン基板の大半はチョクラルスキー法(Cz法)によって作製されたシリコン単結晶のインゴットからスライスして製造される。チョクラルスキー法によってシリコン単結晶を成長させる際、石英るつぼの表面から溶融シリコン中に酸素が溶け出すことが知られている。そして、溶融シリコン中に取り込まれた酸素は、シリコン単結晶が冷却される過程で過飽和状態となり、凝集して酸素析出物(BMD:Bulk Micro Defectともいう)を形成する。シリコン単結晶のインゴットから切り出された時点でのシリコン基板中では酸素析出物の密度も低く、デバイス特性に与える影響は小さい。 Most silicon substrates for semiconductor applications are manufactured by slicing from silicon single crystal ingots made by the Czochralski method (Cz method). It is known that oxygen dissolves into molten silicon from the surface of a quartz crucible when a silicon single crystal is grown by the Czochralski method. Then, the oxygen taken into the molten silicon becomes supersaturated in the process of cooling the silicon single crystal, and aggregates to form an oxygen precipitate (BMD: Bulk Micro Defect). The density of oxygen precipitates in the silicon substrate at the time of cutting out from the silicon single crystal ingot is also low, and the effect on the device characteristics is small.
しかしながら、周知の通り、半導体デバイスの製造工程ではシリコン基板に種々の熱処理が繰り返し施され、その過程で酸素析出物が高密度化することがある。特許文献1,2には、酸素析出物がデバイス活性領域であるシリコン基板の表面に発生すると、接合リーク等のデバイス特性に悪影響を及ぼすが、一方でデバイス活性領域以外のバルクに存在すると、デバイスプロセス中に混入した金属不純物を捕獲するゲッタリングサイトとして機能するため有効であることが開示されている。 However, as is well known, in the manufacturing process of a semiconductor device, various heat treatments are repeatedly applied to the silicon substrate, and the oxygen precipitates may become dense in the process. According to Patent Documents 1 and 2, when oxygen precipitates are generated on the surface of a silicon substrate which is a device active region, they adversely affect device characteristics such as junction leakage, but when they are present in a bulk other than the device active region, the device It is disclosed that it is effective because it functions as a gettering site for capturing metal impurities mixed in during the process.
このため、シリコン基板の表面近傍には酸素析出物が存在せず、かつ、シリコン基板の表面を除く内部には酸素析出物が高密度で存在することが好ましい。しかし、スパイクRTA(Rapid Thermal Annealing)等の従来の熱処理プロセスでは、酸素析出物をシリコン基板中に上述の如く偏って存在するように制御することは困難であった。 Therefore, it is preferable that no oxygen precipitates are present near the surface of the silicon substrate and that oxygen precipitates are present at a high density inside the silicon substrate except for the surface. However, in a conventional heat treatment process such as Rapid Thermal Annealing (RTA), it is difficult to control the oxygen precipitates to be unevenly present in the silicon substrate as described above.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、シリコン基板の表面には酸素析出物が存在せず、かつ、シリコン基板の内部には酸素析出物を高密度で存在させることができるシリコン基板の熱処理方法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 silicon in which oxygen precipitates do not exist on the surface of a silicon substrate and oxygen precipitates can be present in a high density inside the silicon substrate. An object of the present invention is to provide a method for heat-treating a substrate.
上記課題を解決するため、請求項1の発明は、チョクラルスキー法によって作製されたシリコン基板の熱処理方法において、ハロゲンランプからの光照射によって前記シリコン基板を第1の温度に加熱する第1加熱工程と、前記ハロゲンランプを消灯または前記ハロゲンランプの出力を低下させて前記シリコン基板を前記第1の温度よりも低い第2の温度に降温させて前記シリコン基板内に酸素析出物を発生させる降温工程と、前記シリコン基板にフラッシュランプからフラッシュ光を照射して前記シリコン基板の表面を前記第2の温度よりも高い第3の温度に加熱して前記シリコン基板の表面から前記酸素析出物を消滅させる第2加熱工程と、を備え、前記第1加熱工程では、前記シリコン基板を収容するチャンバー内に第1の流量にて窒素ガスを供給し、前記第2加熱工程では、前記チャンバー内に前記第1の流量よりも多い第2の流量にて窒素ガスを供給することを特徴とする。 In order to solve the above problem, the invention of claim 1 is a first heating method for heating a silicon substrate to a first temperature by irradiating light from a halogen lamp in a method for heat-treating a silicon substrate produced by the Czochralski method. In the step, the halogen lamp is turned off or the output of the halogen lamp is reduced to lower the temperature of the silicon substrate to a second temperature lower than the first temperature to generate oxygen precipitates in the silicon substrate. In the step, the silicon substrate is irradiated with flash light from a flash lamp to heat the surface of the silicon substrate to a third temperature higher than the second temperature, and the oxygen precipitate disappears from the surface of the silicon substrate. In the first heating step, nitrogen gas is supplied into the chamber accommodating the silicon substrate at a first flow rate, and in the second heating step, the inside of the chamber is filled with nitrogen gas. It is characterized in that nitrogen gas is supplied at a second flow rate higher than the first flow rate .
また、請求項2の発明は、請求項1の発明に係るシリコン基板の熱処理方法において、前記第2加熱工程におけるフラッシュ光の照射時間は0.1ミリ秒以上10ミリ秒以下であることを特徴とする。 Further, the invention of claim 2 is characterized in that, in the heat treatment method for a silicon substrate according to the invention of claim 1, the irradiation time of flash light in the second heating step is 0.1 ms or more and 10 ms or less. And.
また、請求項3の発明は、請求項1または請求項2の発明に係るシリコン基板の熱処理方法において、前記第1加熱工程の前に、前記シリコン基板を収容するチャンバー内を13330Pa以下にまで減圧する減圧工程をさらに備えることを特徴とする。
Further, the invention of
請求項1から請求項3の発明によれば、ハロゲンランプからの光照射によって第1の温度に加熱したシリコン基板を第2の温度に降温させてシリコン基板内に酸素析出物を発生させ、当該シリコン基板にフラッシュ光を照射してシリコン基板の表面を第3の温度に加熱してシリコン基板の表面から酸素析出物を消滅させているため、シリコン基板の表面には酸素析出物が存在せず、かつ、シリコン基板の内部には酸素析出物を高密度で存在させることができる。また、第2加熱工程の前に、シリコン基板を収容するチャンバー内に供給する窒素ガスの流量を増大させるため、シリコン基板の表面から外方拡散した酸素析出物がシリコン基板の表面に再付着するのを防止することができる。 According to the inventions of claims 1 to 3 , the silicon substrate heated to the first temperature by light irradiation from the halogen lamp is lowered to the second temperature to generate oxygen precipitates in the silicon substrate. Since the surface of the silicon substrate is heated to a third temperature by irradiating the silicon substrate with flash light to eliminate oxygen precipitates from the surface of the silicon substrate, no oxygen precipitates exist on the surface of the silicon substrate. Moreover, oxygen precipitates can be present at a high density inside the silicon substrate. Further, before the second heating step, in order to increase the flow rate of nitrogen gas supplied into the chamber accommodating the silicon substrate, oxygen precipitates diffused outward from the surface of the silicon substrate reattach to the surface of the silicon substrate. Can be prevented.
特に、請求項3の発明によれば、第1加熱工程の前に、シリコン基板を収容するチャンバー内を13330Pa以下にまで減圧するため、シリコン基板の表面から外方拡散した酸素析出物がシリコン基板の表面に再付着するのを防止することができる。
In particular, according to the invention of
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>
まず、本発明に係るシリコン基板の熱処理方法を実施するための熱処理装置について説明する。図1は、本発明に係るシリコン基板の熱処理方法に使用する熱処理装置1の構成を示す縦断面図である。図1の熱処理装置1は、基板として円板形状のシリコン基板Wに対してフラッシュ光照射を行うことによってそのシリコン基板Wを加熱するフラッシュランプアニール装置である。処理対象となるシリコン基板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。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>
First, a heat treatment apparatus for carrying out the heat treatment method for a silicon substrate according to the present invention will be described. FIG. 1 is a vertical cross-sectional view showing the configuration of a heat treatment apparatus 1 used in the heat treatment method for a silicon substrate according to the present invention. The heat treatment apparatus 1 of FIG. 1 is a flash lamp annealing apparatus that heats a disc-shaped silicon substrate W as a substrate by irradiating the silicon substrate W with flash light. The size of the silicon substrate W to be processed is not particularly limited, but is, for example, φ300 mm or φ450 mm. 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、シリコン基板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、シリコン基板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シリコン基板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シリコン基板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
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。
The
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
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、シリコン基板Wを保持する保持部7を囲繞する。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。
By attaching the
また、チャンバー側部61には、チャンバー6に対してシリコン基板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へのシリコン基板Wの搬入および熱処理空間65からのシリコン基板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
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は処理ガス供給源85に接続されている。また、ガス供給管83の経路途中にはバルブ84が介挿されている。バルブ84が開放されると、処理ガス供給源85から緩衝空間82に処理ガスが送給される。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。処理ガスとしては、例えば窒素(N2)等の不活性ガス、または、水素(H2)、アンモニア(NH3)等の反応性ガス、或いはそれらを混合した混合ガスを用いることができる(本実施形態では窒素ガス)。
Further, a
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
また、搬送開口部66の先端にも熱処理空間65内の気体を排出するガス排気管191が接続されている。ガス排気管191はバルブ192を介して排気部190に接続されている。バルブ192を開放することによって、搬送開口部66を介してチャンバー6内の気体が排気される。
Further, a
排気部190としては、真空ポンプや熱処理装置1が設置される工場の排気ユーティリティを用いることができる。排気部190として真空ポンプを採用し、バルブ84を閉止してガス供給孔81から何らのガス供給を行うことなく密閉空間である熱処理空間65の雰囲気を排気すると、チャンバー6内を真空雰囲気にまで減圧することができる。また、排気部190として真空ポンプを用いていない場合であっても、ガス供給孔81からガス供給を行うことなく排気を行うことにより、チャンバー6内を大気圧未満の気圧に減圧することができる。
As the
図2は、保持部7の全体外観を示す斜視図である。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. The holding portion 7 includes a base ring 71, a connecting
基台リング71は円環形状から一部が欠落した円弧形状の石英部材である。この欠落部分は、後述する移載機構10の移載アーム11と基台リング71との干渉を防ぐために設けられている。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)。基台リング71の上面に、その円環形状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。
The base ring 71 is an arc-shaped quartz member in which a part is missing from the ring shape. This missing portion is provided to prevent interference between the
サセプタ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。図3は、サセプタ74の平面図である。また、図4は、サセプタ74の断面図である。サセプタ74は、保持プレート75、ガイドリング76および複数の基板支持ピン77を備える。保持プレート75は、石英にて形成された略円形の平板状部材である。保持プレート75の直径はシリコン基板Wの直径よりも大きい。すなわち、保持プレート75は、シリコン基板Wよりも大きな平面サイズを有する。
The
保持プレート75の上面周縁部にガイドリング76が設置されている。ガイドリング76は、シリコン基板Wの直径よりも大きな内径を有する円環形状の部材である。例えば、シリコン基板Wの直径がφ300mmの場合、ガイドリング76の内径はφ320mmである。ガイドリング76の内周は、保持プレート75から上方に向けて広くなるようなテーパ面とされている。ガイドリング76は、保持プレート75と同様の石英にて形成される。ガイドリング76は、保持プレート75の上面に溶着するようにしても良いし、別途加工したピンなどによって保持プレート75に固定するようにしても良い。或いは、保持プレート75とガイドリング76とを一体の部材として加工するようにしても良い。
A
保持プレート75の上面のうちガイドリング76よりも内側の領域がシリコン基板Wを保持する平面状の保持面75aとされる。保持プレート75の保持面75aには、複数の基板支持ピン77が立設されている。本実施形態においては、保持面75aの外周円(ガイドリング76の内周円)と同心円の周上に沿って30°毎に計12個の基板支持ピン77が立設されている。12個の基板支持ピン77を配置した円の径(対向する基板支持ピン77間の距離)はシリコン基板Wの径よりも小さく、シリコン基板Wの径がφ300mmであればφ270mm〜φ280mm(本実施形態ではφ270mm)である。それぞれの基板支持ピン77は石英にて形成されている。複数の基板支持ピン77は、保持プレート75の上面に溶接によって設けるようにしても良いし、保持プレート75と一体に加工するようにしても良い。
A region of the upper surface of the holding
図2に戻り、基台リング71に立設された4個の連結部72とサセプタ74の保持プレート75の周縁部とが溶接によって固着される。すなわち、サセプタ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いる。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、サセプタ74の保持プレート75は水平姿勢(法線が鉛直方向と一致する姿勢)となる。すなわち、保持プレート75の保持面75aは水平面となる。
Returning to FIG. 2, the four connecting
チャンバー6に搬入されたシリコン基板Wは、チャンバー6に装着された保持部7のサセプタ74の上に水平姿勢にて載置されて保持される。このとき、シリコン基板Wは保持プレート75上に立設された12個の基板支持ピン77によって支持されてサセプタ74に保持される。より厳密には、12個の基板支持ピン77の上端部がシリコン基板Wの下面に接触して当該シリコン基板Wを支持する。12個の基板支持ピン77の高さ(基板支持ピン77の上端から保持プレート75の保持面75aまでの距離)は均一であるため、12個の基板支持ピン77によってシリコン基板Wを水平姿勢に支持することができる。
The silicon substrate W carried into the
また、シリコン基板Wは複数の基板支持ピン77によって保持プレート75の保持面75aから所定の間隔を隔てて支持されることとなる。基板支持ピン77の高さよりもガイドリング76の厚さの方が大きい。従って、複数の基板支持ピン77によって支持されたシリコン基板Wの水平方向の位置ずれはガイドリング76によって防止される。
Further, the silicon substrate W is supported by a plurality of substrate support pins 77 from the holding
また、図2および図3に示すように、サセプタ74の保持プレート75には、上下に貫通して開口部78が形成されている。開口部78は、放射温度計120(図1参照)がサセプタ74に保持されたシリコン基板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。すなわち、放射温度計120が開口部78を介してサセプタ74に保持されたシリコン基板Wの下面から放射された光を受光し、別置のディテクタによってそのシリコン基板Wの温度が測定される。さらに、サセプタ74の保持プレート75には、後述する移載機構10のリフトピン12がシリコン基板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, an
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に対してシリコン基板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に保持されたシリコン基板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
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。なお、移載機構10の駆動部(水平移動機構13および昇降機構14)が設けられている部位の近傍にも図示省略の排気機構が設けられており、移載機構10の駆動部周辺の雰囲気がチャンバー6の外部に排出されるように構成されている。
Further, the pair of
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
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に保持されるシリコン基板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 silicon substrate W held by the holding portion 7 (that is, along the horizontal direction). They are arranged in a plane so as to be parallel to each other. Therefore, the plane formed by the arrangement of the flash lamps FL is also a horizontal plane.
図8は、フラッシュランプFLの駆動回路を示す図である。同図に示すように、コンデンサ93と、コイル94と、フラッシュランプFLと、IGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)96とが直列に接続されている。また、図8に示すように、制御部3は、パルス発生器31および波形設定部32を備えるとともに、入力部33に接続されている。入力部33としては、キーボード、マウス、タッチパネル等の種々の公知の入力機器を採用することができる。入力部33からの入力内容に基づいて波形設定部32がパルス信号の波形を設定し、その波形に従ってパルス発生器31がパルス信号を発生する。
FIG. 8 is a diagram showing a drive circuit of the flash lamp FL. As shown in the figure, a
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陽極および陰極が配設された棒状のガラス管(放電管)92と、該ガラス管92の外周面上に付設されたトリガー電極91とを備える。コンデンサ93には、電源ユニット95によって所定の電圧が印加され、その印加電圧(充電電圧)に応じた電荷が充電される。また、トリガー電極91にはトリガー回路97から高電圧を印加することができる。トリガー回路97がトリガー電極91に電圧を印加するタイミングは制御部3によって制御される。
The flash lamp FL includes a rod-shaped glass tube (discharge tube) 92 in which xenon gas is sealed inside and anodes and cathodes are arranged at both ends thereof, and a trigger electrode attached on the outer peripheral surface of the
IGBT96は、ゲート部にMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field effect transistor)を組み込んだバイポーラトランジスタであり、大電力を取り扱うのに適したスイッチング素子である。IGBT96のゲートには制御部3のパルス発生器31からパルス信号が印加される。IGBT96のゲートに所定値以上の電圧(Highの電圧)が印加されるとIGBT96がオン状態となり、所定値未満の電圧(Lowの電圧)が印加されるとIGBT96がオフ状態となる。このようにして、フラッシュランプFLを含む駆動回路はIGBT96によってオンオフされる。IGBT96がオンオフすることによってフラッシュランプFLと対応するコンデンサ93との接続が断続され、フラッシュランプFLに流れる電流がオンオフ制御される。
The
コンデンサ93が充電された状態でIGBT96がオン状態となってガラス管92の両端電極に高電圧が印加されたとしても、キセノンガスは電気的には絶縁体であることから、通常の状態ではガラス管92内に電気は流れない。しかしながら、トリガー回路97がトリガー電極91に高電圧を印加して絶縁を破壊した場合には両端電極間の放電によってガラス管92内に電流が瞬時に流れ、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。
Even if the
図8に示すような駆動回路は、フラッシュ加熱部5に設けられた複数のフラッシュランプFLのそれぞれに個別に設けられている。本実施形態では、30本のフラッシュランプFLが平面状に配列されているため、それらに対応して図8に示す如き駆動回路が30個設けられている。よって、30本のフラッシュランプFLのそれぞれに流れる電流が対応するIGBT96によって個別にオンオフ制御されることとなる。
The drive circuit as shown in FIG. 8 is individually provided for each of the plurality of flash lamps FL provided in the flash heating unit 5. In the present embodiment, since 30 flash lamps FL are arranged in a plane, 30 drive circuits as shown in FIG. 8 are provided corresponding to them. Therefore, the current flowing through each of the 30 flash lamps FL is individually on / off controlled by the corresponding
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
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シリコン基板Wを加熱する光照射部である。
The
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に保持されるシリコン基板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 silicon substrate 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に保持されるシリコン基板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シリコン基板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 silicon substrate 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 larger amount of light on the peripheral edge of the silicon substrate W, which tends to cause a temperature drop during heating by light irradiation from the
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シリコン基板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 small 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 silicon substrate 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
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、図8に示したように、制御部3は、パルス発生器31および波形設定部32を備える。上述のように、入力部33からの入力内容に基づいて、波形設定部32がパルス信号の波形を設定し、それに従ってパルス発生器31がIGBT96のゲートにパルス信号を出力する。
The
上記の構成以外にも熱処理装置1は、シリコン基板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
次に、本発明に係るシリコン基板の熱処理方法について説明する。本実施形態において処理対象となるシリコン基板Wは、チョクラルスキー法によって作製されたシリコン単結晶のインゴットから切り出されたベアウェハーである。熱処理装置1による熱処理前のシリコン基板W内には、チョクラルスキー法によってシリコン単結晶を成長させる際に石英るつぼから溶融シリコン中に溶け出した酸素がシリコン単結晶の冷却過程で過飽和状態となって凝集して形成された酸素析出物が存在している。 Next, the heat treatment method for the silicon substrate according to the present invention will be described. The silicon substrate W to be processed in the present embodiment is a bare wafer cut out from a silicon single crystal ingot produced by the Czochralski method. In the silicon substrate W before the heat treatment by the heat treatment apparatus 1, the oxygen dissolved in the molten silicon from the quartz crucible when the silicon single crystal is grown by the Czochralski method becomes supersaturated in the cooling process of the silicon single crystal. There is an oxygen precipitate formed by agglomeration.
図10は、熱処理前のシリコン基板W中に存在する酸素析出物を模式的に示す図である。シリコン単結晶のインゴットから切り出された熱処理前のシリコン基板W中には、シリコン単結晶の冷却過程で発生した酸素析出物21が存在しているものの、その密度は低い。また、酸素析出物21は偏ることなくシリコン基板Wの全体に均一に分布している。 FIG. 10 is a diagram schematically showing oxygen precipitates existing in the silicon substrate W before heat treatment. Oxygen precipitates 21 generated in the cooling process of the silicon single crystal are present in the silicon substrate W before heat treatment cut out from the ingot of the silicon single crystal, but the density thereof is low. Further, the oxygen precipitate 21 is uniformly distributed over the entire silicon substrate W without being biased.
かかるシリコン基板Wに対する熱処理が上記の熱処理装置1によって実行される。以下、熱処理装置1によるシリコン基板Wの熱処理について説明する。以下に説明する熱処理装置1の処理手順は、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 on the silicon substrate W is performed by the heat treatment apparatus 1 described above. Hereinafter, the heat treatment of the silicon substrate W by the heat treatment apparatus 1 will be described. The processing procedure of the heat treatment apparatus 1 described below proceeds by the
まず、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を介してシリコン基板Wがチャンバー6内の熱処理空間65に搬入される。搬送ロボットによって搬入されたシリコン基板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74の保持プレート75の上面から突き出てシリコン基板Wを受け取る。このとき、リフトピン12は基板支持ピン77の上端よりも上方にまで上昇する。
First, the
シリコン基板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、シリコン基板Wは移載機構10から保持部7のサセプタ74に受け渡されて水平姿勢にて下方より保持される。シリコン基板Wは、保持プレート75上に立設された複数の基板支持ピン77によって支持されてサセプタ74に保持される。複数の基板支持ピン77によって支持されたシリコン基板Wの下面と保持プレート75の保持面75aとの間には所定の間隔が形成される。サセプタ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 silicon substrate W is placed on the
また、ゲートバルブ185によって搬送開口部66が閉鎖されて熱処理空間65が密閉空間とされた後、チャンバー6内の雰囲気調整が行われる。具体的にはバルブ84が開放されてガス供給孔81から熱処理空間65に処理ガスが供給される。本実施形態では、処理ガスとして窒素ガス(N2)がチャンバー6内の熱処理空間65に供給される。また、バルブ89が開放されてガス排気孔86からチャンバー6内の気体が排気される。これにより、チャンバー6内の熱処理空間65の上部から供給された処理ガスが下方へと流れて熱処理空間65の下部から排気され、熱処理空間65が窒素雰囲気に置換される。また、バルブ192が開放されることによって、搬送開口部66からもチャンバー6内の気体が排気される。さらに、図示省略の排気機構によって移載機構10の駆動部周辺の雰囲気も排気される。
Further, after the
図9は、第1実施形態におけるシリコン基板Wの表面温度の変化を示す図である。チャンバー6内が窒素雰囲気に置換され、シリコン基板Wが保持部7のサセプタ74によって水平姿勢にて下方より保持された後、時刻t1にハロゲン加熱部4の40本のハロゲンランプHLが一斉に点灯してシリコン基板Wの急速加熱(RTA:Rapid Thermal Annealing)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74を透過してシリコン基板Wの下面から照射される。ハロゲンランプHLからの光照射を受けることによってシリコン基板Wが急速加熱されて温度が上昇する。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。
FIG. 9 is a diagram showing changes in the surface temperature of the silicon substrate W in the first embodiment. After the inside of the
ハロゲンランプHLによる急速加熱を行うときには、シリコン基板Wの温度が放射温度計120によって測定されている。すなわち、サセプタ74に保持されたシリコン基板Wの下面から開口部78を介して放射された赤外光を放射温度計120が受光して昇温中のウェハー温度を測定する。測定されたシリコン基板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シリコン基板Wの温度が所定の第1ピーク温度Ts(第1の温度)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、放射温度計120による測定値に基づいて、シリコン基板Wの温度が第1ピーク温度Ts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。ハロゲンランプHLによる急速加熱時のシリコン基板Wの昇温レートは50℃/秒以上である。また、ハロゲンランプHLによる第1ピーク温度Tsは、1100℃以上1300℃以下である。
When rapid heating is performed by the halogen lamp HL, the temperature of the silicon substrate W is measured by the
時刻t2にシリコン基板Wの温度が第1ピーク温度Tsに到達した後、制御部3はシリコン基板Wをその第1ピーク温度Tsに0.5秒〜5秒程度維持する。具体的には、放射温度計120によって測定されるシリコン基板Wの温度が第1ピーク温度Tsに到達した時刻t2に制御部3がハロゲンランプHLの出力を調整し、シリコン基板Wの温度をほぼ第1ピーク温度Tsに0.5秒〜5秒程度維持している。
After the temperature of the silicon substrate W reaches the first peak temperature Ts at time t2, the
ハロゲンランプHLによる急速加熱時には、シリコン基板Wの全体が均一に第1ピーク温度Tsに昇温する。ハロゲンランプHLによる急速加熱の段階においては、より放熱が生じやすいシリコン基板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、シリコン基板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、放熱が生じやすいシリコン基板Wの周縁部に照射される光量が多くなり、シリコン基板Wの面内温度分布を均一なものとすることができる。
During rapid heating by the halogen lamp HL, the entire silicon substrate W is uniformly heated to the first peak temperature Ts. At the stage of rapid heating by the halogen lamp HL, the temperature of the peripheral portion of the silicon substrate W, which is more likely to dissipate heat, tends to be lower than that of the central portion, but the arrangement density of the halogen lamp HL in the
時刻t2にシリコン基板Wの温度が第1ピーク温度Tsに到達してから所定時間(0.5秒〜5秒)が経過した時点でハロゲン加熱部4の40本のハロゲンランプHLが消灯する。ハロゲンランプHLが消灯することによって、シリコン基板Wの温度が第1ピーク温度Tsから急速に降温する。降温中のシリコン基板Wの温度は放射温度計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、放射温度計120の測定結果よりシリコン基板Wの温度が所定の冷却温度Ta(第2の温度)まで降温したか否かを監視する。降温時のシリコン基板Wの降温レートは50℃/秒以上である。なお、冷却温度Taは第1ピーク温度Tsよりも当然に低温であり、600℃以上800℃以下である。
When a predetermined time (0.5 seconds to 5 seconds) has elapsed since the temperature of the silicon substrate W reached the first peak temperature Ts at time t2, the 40 halogen lamps HL of the
ハロゲンランプHLからの光照射によって第1ピーク温度Tsにまで急速加熱したシリコン基板Wを第1ピーク温度Tsから冷却温度Taにまで冷却する過程でシリコン単結晶中に固溶していた酸素が凝集して酸素析出物が多量に形成される。図11は、冷却温度Taにまで冷却されたシリコン基板W中に存在する酸素析出物を模式的に示す図である。図11を図10と比較すると明らかなように、シリコン基板Wを第1ピーク温度Tsから冷却温度Taにまで冷却する過程で酸素析出物21が多量に形成されて高密度化している。このとき、酸素析出物21は偏ることなくシリコン基板Wの全体にて均一に高密度化する。 Oxygen dissolved in a silicon single crystal aggregates in the process of cooling the silicon substrate W, which has been rapidly heated to the first peak temperature Ts by light irradiation from the halogen lamp HL, from the first peak temperature Ts to the cooling temperature Ta. As a result, a large amount of oxygen precipitates are formed. FIG. 11 is a diagram schematically showing oxygen precipitates existing in the silicon substrate W cooled to the cooling temperature Ta. As is clear when FIG. 11 is compared with FIG. 10, a large amount of oxygen precipitates 21 are formed in the process of cooling the silicon substrate W from the first peak temperature Ts to the cooling temperature Ta to increase the density. At this time, the oxygen precipitate 21 is uniformly densified over the entire silicon substrate W without being biased.
シリコン基板Wの温度が冷却温度Taにまで降温した時刻t3にフラッシュ加熱部5のフラッシュランプFLからシリコン基板Wの表面にフラッシュ光照射を行う。フラッシュランプFLがフラッシュ光照射を行うに際しては、予め電源ユニット95によってコンデンサ93に電荷を蓄積しておく。そして、コンデンサ93に電荷が蓄積された状態にて、制御部3のパルス発生器31からIGBT96にパルス信号を出力してIGBT96をオンオフ駆動する。
At time t3 when the temperature of the silicon substrate W drops to the cooling temperature Ta, the surface of the silicon substrate W is irradiated with flash light from the flash lamp FL of the flash heating unit 5. When the flash lamp FL irradiates the flash light, the
パルス信号の波形は、パルス幅の時間(オン時間)とパルス間隔の時間(オフ時間)とをパラメータとして順次設定したレシピを入力部33から入力することによって規定することができる。このようなレシピをオペレータが入力部33から制御部3に入力すると、それに従って制御部3の波形設定部32はオンオフを繰り返すパルス波形を設定する。そして、波形設定部32によって設定されたパルス波形に従ってパルス発生器31がパルス信号を出力する。その結果、IGBT96のゲートには設定された波形のパルス信号が印加され、IGBT96のオンオフ駆動が制御されることとなる。具体的には、IGBT96のゲートに入力されるパルス信号がオンのときにはIGBT96がオン状態となり、パルス信号がオフのときにはIGBT96がオフ状態となる。
The waveform of the pulse signal can be defined by inputting a recipe in which the pulse width time (on time) and the pulse interval time (off time) are sequentially set as parameters from the
また、パルス発生器31から出力するパルス信号がオンになるタイミングと同期して制御部3がトリガー回路97を制御してトリガー電極91に高電圧(トリガー電圧)を印加する。コンデンサ93に電荷が蓄積された状態にてIGBT96のゲートにパルス信号が入力され、かつ、そのパルス信号がオンになるタイミングと同期してトリガー電極91に高電圧が印加されることにより、パルス信号がオンのときにはガラス管92内の両端電極間で必ず電流が流れ、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。
Further, the
このようにしてフラッシュ加熱部5の30本のフラッシュランプFLが発光し、保持部7に保持されたシリコン基板Wの表面にフラッシュ光が照射される。本実施の形態では、回路中にスイッチング素子たるIGBT96を接続してそのゲートにパルス信号を出力することにより、コンデンサ93からフラッシュランプFLへの電荷の供給をIGBT96によって断続してフラッシュランプFLに流れる電流をオンオフ制御している。その結果、いわばフラッシュランプFLの発光がチョッパ制御されることとなり、コンデンサ93に蓄積された電荷が分割して消費され、極めて短い時間の間にフラッシュランプFLが点滅を繰り返す。なお、回路を流れる電流値が完全に”0”になる前に次のパルスがIGBT96のゲートに印加されて電流値が再度増加するため、フラッシュランプFLが点滅を繰り返している間も発光出力が完全に”0”になるものではない。
In this way, the 30 flash lamps FL of the flash heating unit 5 emit light, and the surface of the silicon substrate W held by the holding unit 7 is irradiated with the flash light. In the present embodiment, by connecting an
IGBT96によってフラッシュランプFLに流れる電流をオンオフ制御することにより、フラッシュランプFLの発光パターン(発光出力の時間波形)を自在に規定することができ、発光時間および発光強度を自由に調整することができる。IGBT96のオンオフ駆動のパターンは、入力部33から入力するパルス幅の時間とパルス間隔の時間とによって規定される。すなわち、フラッシュランプFLの駆動回路にIGBT96を組み込むことによって、入力部33から入力するパルス幅の時間とパルス間隔の時間とを適宜に設定するだけで、フラッシュランプFLの発光パターンを自在に規定することができるのである。
By controlling the on / off of the current flowing through the flash lamp FL by the
具体的には、例えば、入力部33から入力するパルス間隔の時間に対するパルス幅の時間の比率を大きくすると、フラッシュランプFLに流れる電流が増大して発光強度が強くなる。逆に、入力部33から入力するパルス間隔の時間に対するパルス幅の時間の比率を小さくすると、フラッシュランプFLに流れる電流が減少して発光強度が弱くなる。また、入力部33から入力するパルス間隔の時間とパルス幅の時間の比率を適切に調整すれば、フラッシュランプFLの発光強度が一定に維持される。さらに、入力部33から入力するパルス幅の時間とパルス間隔の時間との組み合わせの総時間を長くすることによって、フラッシュランプFLに比較的長時間にわたって電流が流れ続けることとなり、フラッシュランプFLの発光時間が長くなる。本実施形態においては、フラッシュランプFLの発光時間が0.1ミリ秒〜10ミリ秒の間に設定される。
Specifically, for example, when the ratio of the pulse width time to the pulse interval time input from the
このようにしてフラッシュランプFLからシリコン基板Wの表面に0.1ミリ秒以上10ミリ秒以下の照射時間にてフラッシュ光が照射されてシリコン基板Wのフラッシュ加熱が行われる。照射時間が0.1ミリ秒以上10ミリ秒以下の極めて短く強いフラッシュ光が照射されることによってシリコン基板Wの表面が瞬間的に第2ピーク温度Tp(第3の温度)にまで昇温する。フラッシュ加熱時の第2ピーク温度Tpは、冷却温度Taよりも高温であり、1200℃以上である。なお、シリコン基板Wの表面とは後にデバイスパターンが形成されるシリコン基板Wの主面であり、サセプタ74によって保持されるシリコン基板Wの上面である。また、シリコン基板Wの裏面とは表面の反対側のシリコン基板Wの主面である。
In this way, the surface of the silicon substrate W is irradiated with flash light from the flash lamp FL for an irradiation time of 0.1 ms or more and 10 ms or less to perform flash heating of the silicon substrate W. By irradiating an extremely short and strong flash light with an irradiation time of 0.1 ms or more and 10 ms or less, the surface of the silicon substrate W is instantaneously raised to the second peak temperature Tp (third temperature). .. The second peak temperature Tp at the time of flash heating is higher than the cooling temperature Ta and is 1200 ° C. or higher. The surface of the silicon substrate W is the main surface of the silicon substrate W on which the device pattern is formed later, and is the upper surface of the silicon substrate W held by the
シリコン基板Wに0.1ミリ秒以上10ミリ秒以下の照射時間にてフラッシュ光を照射してシリコン基板Wの表面を第2ピーク温度Tpに瞬間的に加熱することにより、そのシリコン基板Wの表面から酸素析出物21を消滅させることができる。図12は、フラッシュ加熱後のシリコン基板W中に存在する酸素析出物を模式的に示す図である。上述したように、ハロゲンランプHLからの光照射によって第1ピーク温度Tsにまで急速加熱したシリコン基板Wを第1ピーク温度Tsから冷却温度Taにまで冷却する過程では、表面を含むシリコン基板Wの全体にわたって均一に酸素析出物21が高密度化する(図11)。そのシリコン基板Wに0.1ミリ秒以上10ミリ秒以下の極めて短い照射時間にて強度の強いフラッシュ光を照射すると、シリコン基板Wの表面のみが第2ピーク温度Tpにまで瞬間的に昇温する一方でシリコン基板Wの表面以外の部分は冷却温度Taからほとんど昇温しない。その結果、図12に示すように、シリコン基板Wを第1ピーク温度Tsから冷却温度Taにまで冷却する過程で高密度化した酸素析出物21のうち、瞬間的に第2ピーク温度Tpにまで昇温したシリコン基板Wの表面に存在していた酸素析出物21のみが外方拡散によって消滅し(アニールアウト)、シリコン基板Wの表面以外に高密度に存在していた酸素析出物21はそのまま残留することとなる。また、瞬間的に第2ピーク温度Tpにまで昇温するシリコン基板Wの表面においては結晶欠陥も回復することとなる。 By irradiating the silicon substrate W with flash light for an irradiation time of 0.1 ms or more and 10 ms or less to instantaneously heat the surface of the silicon substrate W to the second peak temperature Tp, the silicon substrate W The oxygen precipitate 21 can be extinguished from the surface. FIG. 12 is a diagram schematically showing oxygen precipitates existing in the silicon substrate W after flash heating. As described above, in the process of cooling the silicon substrate W rapidly heated to the first peak temperature Ts by light irradiation from the halogen lamp HL from the first peak temperature Ts to the cooling temperature Ta, the silicon substrate W including the surface The oxygen precipitate 21 is uniformly densified over the entire area (FIG. 11). When the silicon substrate W is irradiated with a strong flash light for an extremely short irradiation time of 0.1 ms or more and 10 ms or less, only the surface of the silicon substrate W is instantaneously raised to the second peak temperature Tp. On the other hand, the portion other than the surface of the silicon substrate W hardly rises from the cooling temperature Ta. As a result, as shown in FIG. 12, among the oxygen precipitates 21 which have been densified in the process of cooling the silicon substrate W from the first peak temperature Ts to the cooling temperature Ta, the oxygen precipitates 21 momentarily reach the second peak temperature Tp. Only the oxygen precipitate 21 existing on the surface of the heated silicon substrate W disappears (annealed out) by outward diffusion, and the oxygen precipitate 21 existing at a high density other than the surface of the silicon substrate W remains as it is. It will remain. In addition, crystal defects are also recovered on the surface of the silicon substrate W that instantaneously rises to the second peak temperature Tp.
フラッシュ加熱では、フラッシュ光の照射時間が0.1ミリ秒〜10ミリ秒の極めて短時間であるため、シリコン基板Wの表面温度は瞬間的に第2ピーク温度Tpにまで昇温した後、ただちに急速に降温する。降温中のシリコン基板Wの温度は放射温度計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、放射温度計120の測定結果よりシリコン基板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、シリコン基板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74の上面から突き出て熱処理後のシリコン基板Wをサセプタ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上に載置されたシリコン基板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におけるシリコン基板Wの加熱処理が完了する。
In flash heating, the irradiation time of the flash light is extremely short, 0.1 ms to 10 ms. Therefore, the surface temperature of the silicon substrate W is instantaneously raised to the second peak temperature Tp, and then immediately. The temperature drops rapidly. The temperature of the silicon substrate W during the temperature decrease is measured by the
第1実施形態においては、ハロゲンランプHLからの光照射によって第1ピーク温度Tsにまで急速加熱したシリコン基板Wを第1ピーク温度Tsから冷却温度Taに降温させることによって、シリコン基板Wの全体において酸素析出物21を発生させて均一に高密度化させている。そして、そのシリコン基板Wに0.1ミリ秒以上10ミリ秒以下の照射時間にてフラッシュ光を照射してシリコン基板Wの表面を第2ピーク温度Tpに瞬間的に加熱することによって、シリコン基板Wの表面のみから酸素析出物21を消滅させている。 In the first embodiment, the silicon substrate W rapidly heated to the first peak temperature Ts by light irradiation from the halogen lamp HL is lowered from the first peak temperature Ts to the cooling temperature Ta, whereby the entire silicon substrate W is affected. Oxygen precipitate 21 is generated to uniformly increase the density. Then, the silicon substrate W is irradiated with flash light for an irradiation time of 0.1 ms or more and 10 ms or less to instantaneously heat the surface of the silicon substrate W to the second peak temperature Tp. The oxygen precipitate 21 is extinguished only from the surface of W.
その結果、シリコン基板Wの表面には酸素析出物21が存在せず、かつ、シリコン基板Wの表面を除く内部には酸素析出物21が高密度で存在することとなる。デバイス活性領域であるシリコン基板Wの表面には酸素析出物21が存在しないため、接合リーク等の酸素析出物21によるデバイス特性への悪影響を防止することができる。一方、シリコン基板Wの表面を除く内部には酸素析出物21が高密度で存在しているため、それら酸素析出物21がプロセス中に混入した金属不純物を捕獲するゲッタリングサイトとして有効に機能することとなる。 As a result, the oxygen precipitate 21 does not exist on the surface of the silicon substrate W, and the oxygen precipitate 21 exists at a high density inside the silicon substrate W except for the surface. Since the oxygen precipitate 21 does not exist on the surface of the silicon substrate W, which is the device active region, it is possible to prevent adverse effects on the device characteristics due to the oxygen precipitate 21 such as junction leakage. On the other hand, since oxygen precipitates 21 are present at a high density inside the silicon substrate W except for the surface, the oxygen precipitates 21 effectively function as a gettering site for capturing metal impurities mixed in the process. It will be.
また、第1実施形態においては、急速加熱後にハロゲンランプHLを消灯してフラッシュ光照射前にシリコン基板Wの温度を一旦冷却温度Taにまで降温させている。シリコン基板Wの温度を一旦冷却温度Taにまで降温させることによって、酸素析出物21を高密度化させるとともに、急速加熱からフラッシュ加熱に至るサーマルバジェットを小さくしている。これにより、フラッシュ光照射時にシリコン基板Wの内部を冷却温度Taからほとんど昇温させることなく、シリコン基板Wの表面のみを第2ピーク温度Tpに加熱することができ、シリコン基板Wの内部には酸素析出物21を残しつつ表面のみから酸素析出物21を消滅させることができる。 Further, in the first embodiment, the halogen lamp HL is turned off after rapid heating, and the temperature of the silicon substrate W is once lowered to the cooling temperature Ta before the flash light irradiation. By temporarily lowering the temperature of the silicon substrate W to the cooling temperature Ta, the oxygen precipitate 21 is densified and the thermal budget from rapid heating to flash heating is reduced. As a result, only the surface of the silicon substrate W can be heated to the second peak temperature Tp without raising the temperature inside the silicon substrate W from the cooling temperature Ta at the time of flash light irradiation, and the inside of the silicon substrate W can be heated. The oxygen precipitate 21 can be extinguished only from the surface while leaving the oxygen precipitate 21.
<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の全体構成は第1実施形態と同じである。また、第2実施形態の熱処理装置1におけるシリコン基板Wの処理手順も第1実施形態と概ね同じである。第2実施形態が第1実施形態と相違するのは、熱処理プロセスを減圧状態で実行している点である。
<Second Embodiment>
Next, the second embodiment of the present invention will be described. The overall configuration of the heat treatment apparatus 1 of the second embodiment is the same as that of the first embodiment. Further, the processing procedure of the silicon substrate 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 that the heat treatment process is performed under reduced pressure.
第1実施形態では常圧の窒素雰囲気中にてシリコン基板Wの熱処理プロセスを実行していたが、第2実施形態においては、100Torr(約13330Pa)以下の減圧状態にてシリコン基板Wの急速加熱およびフラッシュ加熱を実行している。具体的には、ハロゲンランプHLによる急速加熱を開始する前に、シリコン基板Wを収容するチャンバー6内の熱処理空間65を13330Pa以下にまで減圧する。そして、その減圧雰囲気下にて第1実施形態と同様のハロゲンランプHLによる急速加熱、ハロゲンランプHLを消灯しての冷却、および、フラッシュランプFLによるフラッシュ加熱を実行している。
In the first embodiment, the heat treatment process of the silicon substrate W was executed in a nitrogen atmosphere at normal pressure, but in the second embodiment, the silicon substrate W is rapidly heated in a reduced pressure state of 100 Torr (about 13330 Pa) or less. And running flash heating. Specifically, the
13330Pa以下の減圧状態にてフラッシュ加熱を実行することによって、外方拡散した酸素析出物21がシリコン基板Wの表面に再付着するのを防止することができる。このため、第2実施形態においては、第1実施形態と同様の効果に加えてより確実にシリコン基板Wの表面から酸素析出物21を消滅させることができる。 By executing flash heating in a reduced pressure state of 13330 Pa or less, it is possible to prevent the oxygen precipitate 21 diffused outward from reattaching to the surface of the silicon substrate W. Therefore, in the second embodiment, in addition to the same effect as in the first embodiment, the oxygen precipitate 21 can be more reliably eliminated from the surface of the silicon substrate W.
<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の全体構成は第1実施形態と同じである。また、第3実施形態の熱処理装置1におけるシリコン基板Wの処理手順も第1実施形態と概ね同じである。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内に供給する窒素ガスの流量を変化させている点である。
<Third Embodiment>
Next, a third embodiment of the present invention will be described. The overall configuration of the heat treatment apparatus 1 of the third embodiment is the same as that of the first embodiment. Further, the processing procedure of the silicon substrate 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 that the flow rate of the nitrogen gas supplied into the
ハロゲンランプHLによる急速加熱を行う前からシリコン基板Wを収容するチャンバー6内には窒素ガスが供給され、熱処理空間65は窒素雰囲気とされている。ハロゲンランプHLによる急速加熱を行っている間は、チャンバー6内に供給する窒素ガスの流量は例えば30リットル/分である。第3実施形態においては、ハロゲンランプHLを消灯してシリコン基板Wを第1ピーク温度Tsから冷却温度Taに降温させている間に、チャンバー6内に供給する窒素ガスの流量を30リットル/分から100リットル/分に増大させている。そして、チャンバー6内に供給する窒素ガスの流量が100リットル/分の状態にてフラッシュランプFLによるフラッシュ加熱を実行している。
Nitrogen gas is supplied to the
チャンバー6内に供給する窒素ガスの流量を30リットル/分から100リットル/分に増大させた状態にてフラッシュ加熱を実行することによって、外方拡散した酸素析出物21は窒素ガスの気流とともにチャンバー6外に排出されやすくなり、その酸素析出物21がシリコン基板Wの表面に再付着するのを防止することができる。このため、第3実施形態においては、第1実施形態と同様の効果に加えてより確実にシリコン基板Wの表面から酸素析出物21を消滅させることができる。
By performing flash heating with the flow rate of the nitrogen gas supplied into the
<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、急速加熱後にハロゲンランプHLを消灯してシリコン基板Wの温度を冷却温度Taに降温させていたが、これに代えて、ハロゲンランプHLの出力を低下させてシリコン基板Wの温度を第1ピーク温度Tsから冷却温度Taにまで降温させるようにしても良い。
<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 without departing from the spirit of the present invention. For example, in each of the above embodiments, the halogen lamp HL is turned off after rapid heating to lower the temperature of the silicon substrate W to the cooling temperature Ta, but instead, the output of the halogen lamp HL is lowered to make silicon. The temperature of the substrate W may be lowered from the first peak temperature Ts to the cooling temperature Ta.
また、第3実施形態においては、チャンバー6内に供給する窒素ガスの流量を30リットル/分から100リットル/分に増大させていたが、これらの流量に限定されるものではなく、シリコン基板Wを降温させている間に窒素ガスの供給流量を増大させる形態であれば良い。
Further, in the third embodiment, the flow rate of the nitrogen gas supplied into the
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、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. it 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
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
21 酸素析出物
65 熱処理空間
74 サセプタ
75 保持プレート
77 基板支持ピン
93 コンデンサ
95 電源ユニット
96 IGBT
120 放射温度計
FL フラッシュランプ
HL ハロゲンランプ
W シリコン基板
1
120 Radiation Thermometer FL Flash Lamp HL Halogen Lamp W Silicon Substrate
Claims (3)
ハロゲンランプからの光照射によって前記シリコン基板を第1の温度に加熱する第1加熱工程と、
前記ハロゲンランプを消灯または前記ハロゲンランプの出力を低下させて前記シリコン基板を前記第1の温度よりも低い第2の温度に降温させて前記シリコン基板内に酸素析出物を発生させる降温工程と、
前記シリコン基板にフラッシュランプからフラッシュ光を照射して前記シリコン基板の表面を前記第2の温度よりも高い第3の温度に加熱して前記シリコン基板の表面から前記酸素析出物を消滅させる第2加熱工程と、
を備え、
前記第1加熱工程では、前記シリコン基板を収容するチャンバー内に第1の流量にて窒素ガスを供給し、
前記第2加熱工程では、前記チャンバー内に前記第1の流量よりも多い第2の流量にて窒素ガスを供給することを特徴とするシリコン基板の熱処理方法。 It is a heat treatment method for a silicon substrate manufactured by the Czochralski method.
A first heating step of heating the silicon substrate to a first temperature by irradiating light from a halogen lamp, and
A temperature lowering step of turning off the halogen lamp or reducing the output of the halogen lamp to lower the temperature of the silicon substrate to a second temperature lower than the first temperature to generate oxygen precipitates in the silicon substrate.
A second that irradiates the silicon substrate with flash light from a flash lamp to heat the surface of the silicon substrate to a third temperature higher than the second temperature to eliminate the oxygen precipitates from the surface of the silicon substrate. The heating process and
Equipped with a,
In the first heating step, nitrogen gas is supplied at a first flow rate into the chamber accommodating the silicon substrate.
The second heating step is a method for heat-treating a silicon substrate, which comprises supplying nitrogen gas into the chamber at a second flow rate higher than the first flow rate .
前記第2加熱工程におけるフラッシュ光の照射時間は0.1ミリ秒以上10ミリ秒以下であることを特徴とするシリコン基板の熱処理方法。 In the method for heat-treating a silicon substrate according to claim 1,
A method for heat-treating a silicon substrate, characterized in that the irradiation time of the flash light in the second heating step is 0.1 ms or more and 10 ms or less.
前記第1加熱工程の前に、前記シリコン基板を収容するチャンバー内を13330Pa以下にまで減圧する減圧工程をさらに備えることを特徴とするシリコン基板の熱処理方法。 In the method for heat-treating a silicon substrate according to claim 1 or 2.
A method for heat-treating a silicon substrate, further comprising a depressurizing step of reducing the pressure inside the chamber accommodating the silicon substrate to 13330 Pa or less before the first heating step.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016240057A JP6810591B2 (en) | 2016-12-12 | 2016-12-12 | Heat treatment method for silicon substrate |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016240057A JP6810591B2 (en) | 2016-12-12 | 2016-12-12 | Heat treatment method for silicon substrate |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018098314A JP2018098314A (en) | 2018-06-21 |
JP6810591B2 true JP6810591B2 (en) | 2021-01-06 |
Family
ID=62633106
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016240057A Active JP6810591B2 (en) | 2016-12-12 | 2016-12-12 | Heat treatment method for silicon substrate |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6810591B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11695048B2 (en) | 2020-04-09 | 2023-07-04 | Sumco Corporation | Silicon wafer and manufacturing method of the same |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0555233A (en) * | 1991-08-28 | 1993-03-05 | Nec Corp | Manufacture of semiconductor device |
KR100531552B1 (en) * | 2003-09-05 | 2005-11-28 | 주식회사 하이닉스반도체 | Silicon wafer and method of fabricating the same |
JP5239155B2 (en) * | 2006-06-20 | 2013-07-17 | 信越半導体株式会社 | Method for manufacturing silicon wafer |
JP5507102B2 (en) * | 2009-03-19 | 2014-05-28 | 大日本スクリーン製造株式会社 | Heat treatment apparatus and heat treatment method |
JP5955604B2 (en) * | 2012-03-28 | 2016-07-20 | 株式会社Screenホールディングス | Heat treatment apparatus and heat treatment method |
JP6044660B2 (en) * | 2015-02-19 | 2016-12-14 | 信越半導体株式会社 | Silicon wafer manufacturing method |
JP6587818B2 (en) * | 2015-03-26 | 2019-10-09 | 株式会社Screenホールディングス | Heat treatment method |
-
2016
- 2016-12-12 JP JP2016240057A patent/JP6810591B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2018098314A (en) | 2018-06-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106340451B (en) | Heat treatment method and heat treatment apparatus | |
JP5507274B2 (en) | Heat treatment method and heat treatment apparatus | |
TWI497601B (en) | Heat treatment method and heat treatment device | |
JP6184697B2 (en) | Heat treatment apparatus and heat treatment method | |
JP6768481B2 (en) | Dopant introduction method and heat treatment method | |
JP6774800B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor devices | |
JP6425950B2 (en) | Semiconductor manufacturing method and semiconductor manufacturing apparatus | |
JP6598630B2 (en) | Heat treatment method | |
JP5507227B2 (en) | Heat treatment method and heat treatment apparatus | |
JP6810578B2 (en) | Dopant introduction method and heat treatment method | |
JP5955670B2 (en) | Heat treatment method | |
JP6770915B2 (en) | Heat treatment equipment | |
JP2021082684A (en) | Heat treatment apparatus | |
JP7032947B2 (en) | Heat treatment method | |
JP6839940B2 (en) | Heat treatment method | |
JP6839939B2 (en) | Heat treatment method | |
JP2020194944A (en) | Heat treatment method and heat treatment device | |
JP6810591B2 (en) | Heat treatment method for silicon substrate | |
JP2018101760A (en) | Thermal treatment method | |
JP6814855B2 (en) | Heat treatment method | |
JP2012199470A (en) | Heat treatment method and heat treatment apparatus | |
WO2020188979A1 (en) | Heat treatment method and heat treatment apparatus | |
JP5797916B2 (en) | Heat treatment method and heat treatment apparatus | |
JP6945703B2 (en) | Dopant introduction method and heat treatment method | |
JP7228976B2 (en) | Manufacturing method and heat treatment method for p-type gallium nitride semiconductor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190624 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20200519 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200616 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200806 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20201201 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20201211 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6810591 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |