[发明专利]被处理体的热处理装置和热处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于对半导体晶片等被处理体实施热处理的热处理装置 和热处理方法。

背景技术

通常，为了形成IC等半导体集成电路，而对由硅基板构成的半导体 晶片重复进行成膜处理、蚀刻处理，氧化扩散处理、退火处理等各种处理。 在对半导体实施以成膜处理为代表的热处理时，对晶片的温度管理成为重 要的要素之一。即，为了既增大形成于晶片表面的薄膜的成膜速度，又较 高地维持该膜厚的表面和面内均匀性，要求以高精度管理晶片的温度。

作为热处理装置，以一次能够对多枚晶片实施处理的立式热处理装置 为例进行说明。向立式的处理容器内装载(搬入)被多级(多段)支撑的 半导体晶片，由设置于该处理容器的外周的加热单元加热晶片进行升温， 在使其温度稳定化后，通入成膜气体，实施成膜。在这种情况下，在处理 容器内和处理容器的外侧设有热电偶，基于由该热电偶得到的温度来控制 加热单元的电力，将晶片维持在规定的温度(例如，日本特开平10-25577 号公报、日本特开2000-77346号公报)。

在处理容器自身非常长且可收容例如50～150枚程度的晶片的情况 下，为了以细致的精度进行处理容器内的温度控制，优选将处理容器内在 上下方向上分隔为多个加热区段，对每个加热区段单独地进行温度控制。 在这种情况下，只要在实验用的仿真晶片(虚拟晶片)本身上设置热电偶 并预先通过实验来研究该热电偶获得的仿真晶片的实际温度和设于处理 容器的内外的热电偶的温度之相关关系，就可以通过参照该相关关系来实 现对成品晶片本身的热处理时的恰当的温度控制。

另外，也提案有如下技术：为了测定热处理中的半导体晶片的温度分 布，将具有表面弹性波元件的多个温度传感器分散配置在晶片表面，从另 外配置的天线向该温度传感器发送高频信号，响应该高频信号接收从该温 度传感器回送过来的依存温度的高频信号，从而求出温度分布(日本特开 2007-171045号公报)。

但是，在日本特开平10-25577号公报以及日本特开2000-77346号 公报中所开示的那种热处理装置的温度控制方法中，由于温度测定对象物 即晶片和热电偶直接接触，因此成品晶片的实际温度和热电偶获得的测定 值之相关关系不持续稳定。尤其是，当重复进行成膜处理而在处理容器的 内壁面等附着不需要的附着物、或气体流量和处理压力等变更、或产生电 压波动等时，致使上述相关关系的差距过大，有可能不能适当地控制晶片 温度。

另一方面，在对晶片进行升降温度时，希望进行晶片的温度控制。但 是，上述那种用热电偶的方法中，在晶片的升降温度时，实际的晶片温度 和热电偶的测定值之差会进一步增大，难以应对该请求。

为了解决上述的问题点，也考虑到在晶片自身设置热电偶。但是，需 要有线的接线，难以追随晶片的旋转和移动。另外，也具有因为热电偶而 引起的金属污染等问题。

另外，关于单张式的处理装置，如日本特开2004-140167号公报等 所示，也考虑到用水晶振子接收相应温度的电磁波来求出温度。但是，水 晶的耐热性充其量为300℃程度，因此不能应用于成为其温度以上的热处 理装置。

另外，在日本特开2004-140167号公报所公开的技术中，必须另设 天线自身。另外，需要将该天线设置在室内。因此，势必产生对半导体晶 片的金属污染。

发明内容

本发明着眼于以上的问题点，为了有效地解决该问题点而开发的。本 发明的目的在于：提供一种被处理体的热处理装置和热处理方法，其不需 要另设天线，不会产生金属污染等，能够在无线且实时状态下精度良好并 且正确地检测被处理体的温度，由此，能够高精度地对被处理体的温度进 行控制。

本发明人等对半导体晶片的温度测定仔细研究的结果是：根据使用硅 酸镓镧、镧钽酸镓铝等的弹性波元件，基于通过电刺激而发生的弹性波产 生信号发送，发生依存于温度的电波的实际知识，将该实际知识应用于晶 片温度的测定，并且兼用电阻加热器等导电部件作为天线，由此实现本发 明。