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公開番号2025121018
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-19
出願番号2024016160
出願日2024-02-06
発明の名称熱処理装置
出願人株式会社SCREENホールディングス
代理人個人,個人
主分類H01L 21/26 20060101AFI20250812BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】フラッシュ光照射による補助光源の損傷を防止することができる熱処理装置を提供する。
【解決手段】半導体ウェハーを収容するチャンバーの上側に複数のフラッシュランプを備えたフラッシュ加熱部を設けるとともに、下側に補助加熱部を設ける。補助加熱部には、それぞれが半導体発光素子を含む複数のチップ45を設ける。窒化アルミニウムの基板91上には導電性材料のパターン95を形成し、さらに金のメッキ層96を形成する。チップ45の接続面を下面に向け、その下面に設けられた電極47とパターン95側の電極43とをバンプ48によって接続する。バンプ48がフラッシュランプに対してチップ45の陰に隠れることとなり、フラッシュ光照射によるバンプ48の損傷を防止することができる。
【選択図】図9
特許請求の範囲【請求項１】
半導体ウェハーに光を照射することによって当該半導体ウェハーを加熱する熱処理装置であって、
半導体ウェハーを収容するチャンバーと、
前記チャンバー内にて前記半導体ウェハーを保持する保持部と、
前記チャンバーの一方側に設けられ、前記保持部に保持された前記半導体ウェハーに光を照射する補助光源と、
前記チャンバーの他方側に設けられ、前記補助光源によって予備加熱された前記半導体ウェハーにフラッシュ光を照射するフラッシュランプと、
を備え、
前記補助光源は、半導体発光素子を含むチップおよび基板を備え、
前記フラッシュランプに対向する前記チップの第１面とは反対側の第２面に設けられた電極をバンプを介して前記基板に接続する熱処理装置。
続きを表示（約 960 文字）【請求項２】
請求項１記載の熱処理装置において、
前記基板は無機絶縁材料にて形成される熱処理装置。
【請求項３】
請求項２記載の熱処理装置において、
前記基板は、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、石英ガラスおよび酸化アルミニウムからなる群から選択された一の材料にて形成される熱処理装置。
【請求項４】
請求項２記載の熱処理装置において、
前記基板上に設けられた導電性材料のパターンに前記チップが接続される熱処理装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の熱処理装置において、
前記半導体発光素子は、発光ダイオード、レーザーダイオードおよび垂直共振器型面発光レーザーからなる群から選択された一である熱処理装置。
【請求項６】
半導体ウェハーに光を照射することによって当該半導体ウェハーを加熱する熱処理装置であって、
半導体ウェハーを収容するチャンバーと、
前記チャンバー内にて前記半導体ウェハーを保持する保持部と、
前記チャンバーの一方側に設けられ、前記保持部に保持された前記半導体ウェハーに光を照射する補助光源と、
前記チャンバーの他方側に設けられ、前記補助光源によって予備加熱された前記半導体ウェハーにフラッシュ光を照射するフラッシュランプと、
を備え、
前記補助光源は、半導体発光素子を含むチップおよび無機材料にて形成される絶縁性基板を備える熱処理装置。
【請求項７】
請求項６記載の熱処理装置において、
前記絶縁性基板は、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、石英ガラスおよび酸化アルミニウムからなる群から選択された一の材料にて形成される熱処理装置。
【請求項８】
請求項６記載の熱処理装置において、
前記絶縁性基板上に設けられた導電性材料のパターンに前記チップが接続される熱処理装置。
【請求項９】
請求項６から請求項８のいずれかに記載の熱処理装置において、
前記半導体発光素子は、発光ダイオード、レーザーダイオードおよび垂直共振器型面発光レーザーからなる群から選択された一である熱処理装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハーに光を照射することによって当該半導体ウェハーを加熱する熱処理装置に関する。特に、本発明は、半導体ウェハーにフラッシュ光を照射するフラッシュランプアニール装置に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造プロセスにおいて、極めて短時間で半導体ウェハーを加熱するフラッシュランプアニール（ＦＬＡ）が注目されている。フラッシュランプアニールは、キセノンフラッシュランプ（以下、単に「フラッシュランプ」とするときにはキセノンフラッシュランプを意味する）を使用して半導体ウェハーの表面にフラッシュ光を照射することにより、半導体ウェハーの表面のみを極めて短時間（数ミリ秒以下）に昇温させる熱処理技術である。
【０００３】
キセノンフラッシュランプの放射分光分布は紫外域から近赤外域であり、従来のハロゲンランプよりも波長が短く、シリコンの半導体ウェハーの基礎吸収帯とほぼ一致している。よって、キセノンフラッシュランプから半導体ウェハーにフラッシュ光を照射したときには、透過光が少なく半導体ウェハーを急速に昇温することが可能である。また、数ミリ秒以下の極めて短時間のフラッシュ光照射であれば、半導体ウェハーの表面近傍のみを選択的に昇温できることも判明している。
【０００４】
このようなフラッシュランプアニールは、極短時間の加熱が必要とされる処理、例えば典型的には半導体ウェハーに注入された不純物の活性化に利用される。イオン注入法によって不純物が注入された半導体ウェハーの表面にフラッシュランプからフラッシュ光を照射すれば、当該半導体ウェハーの表面を極短時間だけ活性化温度にまで昇温することができ、不純物を深く拡散させることなく、不純物活性化のみを実行することができるのである。
【０００５】
このようなフラッシュランプアニールを実行する装置として、典型的には半導体ウェハーを収容するチャンバーの上方にフラッシュランプを設けるとともに、下方にハロゲンランプを設けた熱処理装置が使用されている（特許文献１）。特許文献１に開示の装置においては、ハロゲンランプからの光照射によって半導体ウェハーを予備加熱した後、その半導体ウェハーの表面にフラッシュランプからフラッシュ光を照射している。ハロゲンランプによって予備加熱を行うのは、フラッシュ光照射のみでは半導体ウェハーの表面が目標温度にまで到達しにくいためである。
【０００６】
ところが、ハロゲンランプは比較的波長の長い赤外光を主として放射する。シリコンの半導体ウェハーの分光吸収率においては、５００℃以下の低温域では１μｍ以上の長波長の赤外光の吸収率が低い。すなわち、５００℃以下の半導体ウェハーは、ハロゲンランプから照射された赤外光をあまり吸収しないため、予備加熱の初期段階では非効率的な加熱が行われることとなる。
【０００７】
このため、特許文献２には、ハロゲンランプに代えてＬＥＤ（Light Emitting Diode）ランプによって半導体ウェハーを予備加熱することが提案されている。波長１μｍ以下の光を放射するＬＥＤランプであれば、比較的低温の半導体ウェハーであっても効率良く加熱することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
特開２０１１－１５９７１３号公報
特開２０２２－１６６６８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献２に開示されるように、ＬＥＤランプ等の半導体発光素子は基板に実装される。典型的には、半導体発光素子を含むチップが基板に対してワイヤーボンディングによって実装される。ワイヤーボンディングとは、チップと基板上に設けられた電極とを金等のワイヤーによって接続する方法である。
【００１０】
しかし、フラッシュランプアニール装置にチップをワイヤーボンディングによって実装した基板を設けると、熱処理時にフラッシュランプから出射された直接光または反射光が当該基板に照射される。これにより、ワイヤーにダメージが与えられて断線が生じる懸念があった。そうすると、半導体発光素子が発光しなくなる。
（【００１１】以降は省略されています）

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