CN101855708A

CN101855708A - 热处理装置

Info

Publication number: CN101855708A
Application number: CN200980100966A
Authority: CN
Inventors: 青山真太郎; 下村晃司; 小林仙尚
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2008-03-31
Filing date: 2009-03-18
Publication date: 2010-10-06
Anticipated expiration: 2029-03-18
Also published as: CN101855708B; KR20100138984A; JP5077018B2; WO2009122913A1; TW200949950A; JP2009246061A

Abstract

本发明提供一种热处理装置，其对被处理体(W)实施热处理，其包括：形成为能够收容被处理体的处理容器(6)；支承被处理体的支承单元(38)；设置在处理容器的顶棚部的第一照射窗(26A)；设置在第一照射窗的外侧的、发出加热用的热射线的第一加热单元(28A)；向处理容器内供给规定的气体的气体供给单元(12)；对处理容器内的气氛进行排气的排气单元(20)；和膜防止附着部件(80)，其设置在支承单元和上述第一照射窗之间，在其一部分形成有用于遮断热射线的一部分或全部的遮光部(86)。由此，能够防止在照射窗产生模糊不清同时能够高度维持热处理后的薄膜的膜厚的面内均匀性。

Description

热处理装置

技术领域

本发明涉及用于对半导体晶片等被处理体实施退火处理等规定的热处理的热处理装置。

背景技术

通常，为了制造半导体集成电路，对由硅基板等构成的半导体晶片反复实施成膜处理、蚀刻处理、氧化处理、扩散处理、退火处理等各种热处理。此外，随着半导体晶片尺寸从例如8英寸增大到12英寸，存在较多地使用比较容易获得热处理的面内均匀性的单片式热处理装置的趋势(日本特开2004-79985号公报(专利文献1)、日本特开2003-332408号公报(专利文献2))。例如作为热处理的一个例子以退火处理为例进行说明，该退火处理用于使前工序中形成的薄膜、掺杂有杂质的半导体晶片表面的特性稳定。例如，在通过利用微波使氧化硅膜的表面氮化而形成栅极用的氮化硅膜时，为了对该氮化硅膜进行改性而使其稳定，在1000℃左右的高温下进行退火处理。

并且，作为其它的退火处理，公知有在对形成于半导体晶片表面的氧化硅膜进行改性而使其稳定的情况、使形成于玻璃基板的表面的多晶硅薄膜熔融固化而单结晶化的情况下等，在1000℃左右的高温下进行热处理的退火处理。

在用单片式热处理装置进行这种退火处理的情况下，例如将上述半导体晶片导入具有透明的照射窗的处理容器内，使由配置在上述照射窗的外侧的加热灯或激光元件所产生的热射线透过上述照射窗向处理容器内导入，通过将该热射线向上述半导体晶片照射而对其进行加热，从而进行退火处理。

此外，除了上述那样的退火用的热处理装置之外，也公知有一种装置，在该装置中，与如上述那样被支承的半导体晶片在上下方向上平行地设置有形成为与该半导体晶片相同的状态的模拟晶片，并且，在上下的两面侧分别设置可独立控制的加热灯作为加热单元，在用辐射温度计等监视上述模拟晶片的温度的同时完全同样地控制上下的加热单元以使所希望的温度、温度分布形成(日本特开2006-5177号公报(专利文献3))。如上所述的使用模拟晶片的温度控制也称为镜像变换控制。

然而，在如上述那样以高温对半导体晶片等的薄膜进行退火处理的情况下，从上述薄膜产生例如薄膜分解而成的物质，或从处理容器内的部件产生某些物质是不可避免的。

在该情况下，上述各物质附着堆积在上述照射窗的内面而产生模糊不清，热射线透过上述照射窗的透过度发生恶化，产生半导体晶片温度的降低，在局部产生上述模糊不清的情况下，成为在半导体晶片产生温度不均的原因。

为了除掉上述照射窗的模糊不清，不得不更换该照射窗并进行研磨等，因此该照射窗的更换作业需要较多的时间，装置的运转率也降低。因此，为了防止在上述照射窗产生模糊不清，提出了在上述照射窗的正前方设置污染防止窗的技术(日本特开2000-49110号公报(专利文献4))。具体而言，在照射窗的内侧平行地设置透明的板状的廉价的污染防止窗，使由薄膜等产生的物质附着堆积在该污染防止窗，而不附着堆积在上述照射窗本身上。并且，根据需要更换该污染防止窗。

专利文献1：日本特开2004-79985号公报

专利文献2：日本特开2003-332408号公报

专利文献3：日本特开2006-5177号公报

专利文献4：日本特开2000-49110号公报

发明内容

然而，通过如上述那样对照射窗设置污染防止窗，能够有效地防止在照射窗产生模糊不清。但是，在实际的退火处理中，例如根据成为退火处理的对象的薄膜的种类，产生半导体晶片的中央部附近的膜厚变薄而周边部附近的膜厚变厚，或者与之相反在中央部附近的膜厚变厚而周边部附近的膜厚变薄的情况，存在退火处理后的膜厚的面内均匀性降低的情况。

为了避免这样的现象，将照射半导体晶片表面的加热灯例如以同心圆状分割成多个区域、例如内侧区域和外侧区域，对每个区域分别控制照射量。

但是，即使如上述那样对每个区域分别控制加热灯，在提高膜厚的面内均匀性方面也是不够充分的。特别是，半导体晶片的周边部与中央部相比逃避的热量多，因此以与中央部相比向半导体晶片的周边部投入更多的热量的方式进行控制，但还没有到达充分解决上述问题点的程度。

本发明是考虑这样的问题而完成的，其目的在于提供一种热处理装置，通过在膜防止附着部件局部设置将热射线的透过一部分地或全部地遮断的遮光部，能够防止在照射窗产生模糊不清并能够高度维持热处理后的薄膜的厚度的面内均匀性。

此外，本发明的另一目的在于提供一种热处理装置，其与从被处理体放出的物质大量附着的区域对应地局部地设置膜防止附着部件，能够高度维持照射效率的同时能够抑制在照射窗产生模糊不清。

本发明的发明者们发现，通过使在半导体晶片上形成的薄膜由于退火处理而变厚的区域的热射线的照射量减少，能够高度维持膜厚的面内均匀性这一点，和通过在从半导体晶片上形成的薄膜放出的物质大量附着的区域选择性地设置膜防止附着部件，能够大幅度减少附着在照射窗上的堆积物这一点，由此完成本发明。

本发明提供一种热处理装置，其对被处理体实施规定的热处理，其特征在于，包括：能够收容上述被处理体并具有顶棚部的处理容器；设置在上述处理容器内的、支承上述被处理体的支承单元；设置在上述处理容器的上述顶棚部的第一照射窗；设置在上述第一照射窗的外侧的、发出加热用的热射线的第一加热单元；设置在上述处理容器的、向上述处理容器内供给规定的气体的气体供给单元；设置在上述处理容器的、对上述处理容器内的气氛进行排气的排气单元；和膜防止附着部件，其设置在上述支承单元和上述第一照射窗之间，在该膜防止附着部件的一部分形成有用于遮断上述热射线的一部分或全部的遮光部。

通过像这样在膜防止附着部件局部地设置将热射线的透过一部分地或全部地遮断的遮光部，能够防止在照射窗产生模糊不清的同时高度维持热处理后的薄膜的膜厚的面内均匀性。

在该情况下，例如上述膜防止附着部件包括石英玻璃板。另外例如上述遮光部环状地形成在上述膜防止附着部件的周边部。另外例如上述遮光部圆形状地形成在上述膜防止附着部件的中央部。

另外例如上述遮光部形成为不透明玻璃状态。另外例如在上述膜防止附着部件形成有压力调整连通路，该压力调整连通路与在上述第一照射窗的下面和上述膜防止附着部件的上面之间划分形成的空间连通。

本发明提供一种热处理装置，其对被处理体实施规定的热处理，其特征在于，包括：能够收容上述被处理体并具有顶棚部的处理容器；设置在上述处理容器内的、支承上述被处理体的支承单元；设置在上述处理容器的上述顶棚部的第一照射窗；设置在上述第一照射窗的外侧的、发出加热用的热射线的第一加热单元；设置在上述处理容器的、向上述处理容器内供给规定的气体的气体供给单元；设置在上述处理容器的、对上述处理容器内的气氛进行排气的排气单元；和膜防止附着部件，其设置在上述支承单元和上述第一照射窗之间，并且设定为与上述被处理体的表面的一部分对应的大小。

通过像这样在支承被处理体的支承单元与照射窗之间设置被设定为与被处理体的表面的一部分对应的大小的膜防止附着部件，能够与例如从被处理体放出的物质大量附着的区域相对应局部地设置膜防止附着部件，能够在高度维持照射效率的同时防止在照射窗产生模糊不清。

在该情况下，例如上述膜防止附着部件以与上述被处理体的周边部对应的大小形成为环状，上述膜防止附着部件具有形成为环状的石英玻璃。另外例如上述膜防止附着部件以与上述被处理体的中央部对应的大小形成为圆形状，上述膜防止附着部件具有形成为圆板状的石英玻璃。

另外例如上述石英玻璃形成为透明的。另外例如上述石英玻璃为了遮断上述热射线的一部分或全部而形成为不透明状态。另外例如上述加热单元包括加热灯。另外例如上述规定的热处理是对在上述被处理体的表面形成的薄膜进行加热的退火处理。

本发明提供一种热处理装置，其对被处理体实施规定的热处理，其特征在于，包括：能够收容上述被处理体并具有顶棚部和底部的处理容器；设置在上述处理容器内的、支承上述被处理体的支承单元；位于上述被处理体的上方且以与上述被处理体相对的方式被支承的模拟被处理体；设置在上述处理容器的上述顶棚部的第一照射窗；设置在上述第一照射窗的外侧的、发出加热用的热射线的第一加热单元；设置在上述处理容器的上述底部的第二照射窗；设置在上述第二照射窗的外侧的、发出加热用的热射线的第二加热单元；设置在上述处理容器的、向上述处理容器内供给规定的气体的气体供给单元；设置在上述处理容器的、对上述处理容器内的气氛进行排气的排气单元；对上述模拟被处理体的温度进行测定的温度测定器；和温度控制部，其与上述温度测定器连接，基于上述温度测定器的测定值对上述第一和第二加热单元进行控制。

在该情况下，例如上述温度测定器由与上述模拟被处理体的上面相对设置的辐射温度计构成。另外例如上述支承单元具有使上述被处理体旋转的旋转机构。另外例如上述模拟被处理体被固定地设置。

另外例如上述模拟被处理体与上述第一加热单元之间的距离、和上述被处理体与上述第二加热单元之间的距离被设定为相同。另外例如上述温度控制部进行控制使得上述第一加热单元和上述第二加热单元放射彼此相同的热量。

另外例如上述加热单元包括加热灯。另外例如上述规定的热处理是对在上述被处理体的表面形成的薄膜进行加热的退火处理。

根据本发明的热处理装置，能够在防止在照射窗产生模糊不清的同时高度维持热处理后的薄膜的膜厚的面内均匀性。

附图说明

图1是表示本发明的热处理装置的第一实施方式的截面图。

图2A、图2B是表示图1所示的热处理装置所使用的膜防止附着部件的平面图。

图3(A)(B)是表示在被处理体形成的膜厚的变化和所使用的膜防止附着部件的关系的图。

图4是表示本发明的热处理装置的第二实施方式的截面图。

图5是表示本发明的热处理装置的第三实施方式的主要部分的放大截面图。

图6是表示本发明的热处理装置的第四实施方式的主要部分的放大截面图。

图7A、图7B是表示第四实施方式所使用的膜防止附着部件的平面图。

图8是表示本发明的热处理装置的第五实施方式的主要部分的放大截面图。

图9A、图9B是表示第五实施方式所使用的膜防止附着部件的平面图。

图10是表示本发明的热处理装置的第六实施方式的截面图。

具体实施方式

<第一实施方式>

首先，对本发明的第一实施方式进行说明。

图1是表示本发明的热处理装置的第一实施方式的截面图，图2是表示图1所示的热处理装置所使用的膜防止附着部件的平面图，图3是表示在被处理体形成的膜厚的变化和所使用的膜防止附着部件的关系的图。

如图所示，该热处理装置4，具有利用铝合金等形成为筒体状的处理容器6。在该处理容器6的侧壁设置有开口8，用于向该处理容器6中搬入搬出作为被处理体的半导体晶片W，在该开口8设置有形成为气密地可开闭的闸阀10。此外，在该处理容器6的侧壁设置有气体供给单元12，其用于向该处理容器6内供给退火等热处理时所需要的规定的气体、例如N₂、O₂等。

在此，作为该气体供给单元12，使例如由石英构成的气体供给喷嘴12A贯通处理容器6的侧壁而设置，能够在通过未图示的质量流量控制器等的流量控制器控制流量的同时供给上述气体。另外，也可以代替该气体供给喷嘴12A，使用例如石英制的喷淋头构造等。

此外，在该处理容器6的底部设置有排气口14。该排气口14与在排气通路16上依次设置有压力调整阀17和真空泵等的排气泵18而构成的排气单元20连接，能够对上述处理容器6的气氛进行排气、例如能够抽真空。另外，处理容器6内根据处理方式能够进行从大气压至高真空状态的各种压力控制。

此外，上述处理容器6具有顶棚部6A，在该顶棚部6A形成有大口径的开口部22A。在该开口部22A通过O形环等的密封部件24A气密地安装固定有例如由透明石英板构成的第一照射窗26A。此外，在上述第一照射窗26A的外侧设置有第一加热单元28A。该第一加热单元28A具有内面形成为反射面的灯罩30A。在该灯罩30A内并列配置有多个形成为直管状的例如由卤灯构成的加热灯32A，用来自这些加热灯32A的放射光(热射线)能够对半导体晶片W进行加热。

另外，作为上述卤灯也可以使用球形的灯。此外，在此，在处理容器6的底部6B设置有例如由热释电红外传感器(PIR sensor)(辐射温度计)构成的温度测定器34。温度测定器34的测定值被输入例如由微计算机等构成的温度控制部36，基于上述测定值控制向上述第一加热单元28A的投入电力，从而能够将半导体晶片控制在规定的温度。在该情况下，能够将第一加热单元28A例如以同心圆状分割成内周区域和外周区域，对每个区域单独地进行温度控制。

此外，在该处理容器6内设置有用于支承上述半导体晶片W的支承单元38。另外，在此，该支承单元38兼用作半导体晶片W的搬入搬出时使半导体晶片W升降的升降机构40的一部分。

具体而言，上述支承单元38具有例如由水晶(石英)构成的大口径的圆形环状的升降板42。该升降板42载置在同样由水晶构成的大口径的圆形环状的载置板44上。支承该升降板42的环状载置板44并不固定在处理容器6的侧壁，在此构成为通过旋转机构46能够旋转。具体而言，该旋转机构46具有通过轴承48自如旋转地支承在处理容器6的侧壁的多个旋转辊50。该旋转辊50沿着处理容器6的周方向隔开均等的间隔设置有至少3个(在图示例子中表示2个)。

上述轴承48，为了维持处理容器6内的气密性的同时容许上述旋转辊50的旋转而通过例如磁性流体被密封。上述各旋转辊50例如由水晶构成，而且成形为例如截头圆锥台状。并且，上述载置板44被载置并支承在各旋转辊50的上面侧，通过旋转驱动该旋转辊50，能够使上述载置板44向其周方向旋转。为了得到该旋转驱动，上述三个旋转辊50之中的一个与驱动电动机52连接。

此外，在上述载置板44的外侧角部，沿着其周方向设置有例如由SiC构成的硬的承受部件54，使上述旋转辊50直接与该承受部件54接触。通过设置该承受部件54，能够防止在此产生颗粒。

此外，在上述载置板44的一部分形成有定位孔56，在该定位孔56的上下设置有发出例如激光的发光器58和接受激光的受光器60。并且，检测通过该定位孔56的激光，由此能够检测上述载置板44的原位置并能够识别旋转方向的位置。此外，也可以使该载置板44固定于处理容器6的侧壁侧而不旋转。

此外，从上述环状升降板42朝向该中央方向延伸设置有多个、例如由水晶构成的三个(在图示例子中仅记述两个)支承臂62。该支承臂62沿着升降板42的周方向按照等间隔配置。此外，在上述各支承臂62的前端部设置有例如由水晶构成的支承销64，使各支承销64的上端与上述半导体晶片W的背面的周边部接触，从而支承该半导体晶片W。

此外，为了使上述升降板42升降，作为升降机构40的一部分在处理容器6的底部6B设置有升降致动器66。该升降致动器66沿着上述底部6B的周方向设置有例如3个(在图示例子中仅记述两个)。在各升降致动器66设置有以游嵌状态插通容器底部6B的贯通孔68的升降杆70。

另外，在上述载置板44也形成有用于使升降杆70通过的插通孔72。能够使上述升降杆70的上端部插通该插通孔72而向上方推起上述升降板42。通过该升降致动器66和上述支承单元38形成升降机构40。此外，在上述升降杆70的底部贯通部设置有形成为可伸缩的金属波纹管74，在维持上述处理容器6内的气密性的同时容许上述升降杆70的升降移动。

此外，在该处理容器6内，在上述支承单元38和上述第一照射窗26A之间设置有作为本发明的特征的膜防止附着部件80。具体而言，该膜防止附着部件80，整体例如由圆形的耐热性和耐腐蚀性较大的石英玻璃板82构成，设定为覆盖第一照射窗26A的整个面的大小。换言之，膜防止附着部件80设定为与该半导体晶片W相同或与其相比更大的直径以覆盖半导体晶片W的整个面。

此外，在上述顶棚部6A以覆盖在此形成的开口部22A的方式通过螺栓84可装卸地安装固定有膜防止附着部件80。由此，在该石英玻璃板82上堆积一定程度的附着物时能够更换该石英玻璃板82。作为上述螺栓84，使用不产生金属污染等的材料、例如铝合金、陶瓷材料。此外，在该石英玻璃板82的一部分，形成有用于遮断来自上述第一加热单元28A的照射光(热射线)的一部分或全部的遮光部86。

如图2A所示，在此为了抑制到达半导体晶片W的周边部(边缘部)的热量，上述遮光部86环状地形成在上述石英玻璃板82的周边部(在图2中用斜线表示的区域)。此外，上述遮光部86以外的区域、即在此中央部侧的透过区域88相对于热射线成为透明的状态，使通过此处的上述热射线不发生损失地透过，而能够加热半导体晶片W。

如上所述，上述遮光部86为了抑制通过此处的热射线量而作成不透明玻璃状态。在该情况下，不透明玻璃状态包括从完全遮断照射光通过的状态至能够通过照射光的一部分的所谓的半透明状态的情况，其透过度根据在半导体晶片W上形成的作为退火对象的薄膜的退火产生的膜厚特性等而决定。具体而言，在该遮光部86，成为磨砂玻璃状态、毛玻璃、花玻璃、含有气泡的泡沫玻璃状态、或乳白色的乳浊玻璃状态，优选在该遮光部86设定为使照射光漫反射的状态。进而，作为上述遮光部86，也可以将例如氧化镁作为遮光材料涂敷在透明玻璃上而构成。

由此，能够进行控制，使得大量的热射线到达半导体晶片W的中心部，仅少量的热射线到达周边部。此外，在该石英玻璃板82上形成有压力调整连通路92，用于进行在上述第一照射窗26A的下面和石英玻璃板82的上面之间划分的空间90内的压力调整(减压)(参照图1)。由此，即使使处理容器6内升压或降压，由压力差引起的力也不作用于上述石英玻璃板82，能够防止破损。

在此，上述压力调整连通路92由微小的贯通孔92A形成。在该情况下，也可以代替贯通孔92A，而在石英玻璃板82的上面的周边部形成向半径方向延伸的微小的连通槽等。另外，将上述石英玻璃板82安装在顶棚部6A，但也可以由处理容器6的侧壁支承该石英玻璃板82。

此外，在图2A所示的情况下，石英玻璃板82的中央部成为透过区域88，周边部成为遮光部86，但与此相反，在图2B所示的情况下，石英玻璃板82的中央部成为遮光部86，周边部成为透过区域88。由此，能够与退火对象的薄膜的特性对应地交换使用上述图2A和图2B所示的不同种的膜防止附着部件80。

此外，该装置整体的动作、例如半导体晶片温度、容器内的压力、各气体的供给量等的各种控制，是通过由计算机构成的装置控制部96进行的。此外，该控制所需要的计算机可读取的程序预先存储在存储介质98中。该存储介质98例如由软盘、CD(Compact Disc)、CD-ROM、硬盘、闪存或DVD等构成。

接着，对以上所述构成的热处理装置4的动作进行说明。首先，在向该处理容器6内搬入半导体晶片W的情况下，利用未图示的搬送臂将半导体晶片W从打开的闸阀10经由开口8搬入处理容器6内。在该状态下驱动升降机构40的升降致动器66使升降杆70向上方伸出，由此，向上方推起支承单元38的升降板42而使升降销64上升。

由此，由搬送臂(未图示)搬入处理容器6内的半导体晶片W被从下方上升起来的支承销64顶起，由此从搬送臂向支承销64交接半导体晶片W并加以保持。

接着，从处理容器6内拔出搬送臂，如上所述，在用支承销64保持半导体晶片W的状态下，使上述升降杆70下降。由此，如图1所示，升降板42被载置在载置板44上。然后，关闭闸阀10将处理容器6内密闭，从气体供给单元12将必要的气体、例如N₂和O₂分别控制流量的同时向处理容器6内供给。进而，驱动排气单元20将处理容器6内维持在规定的压力气氛。

然后，通过驱动旋转机构46的驱动电动机52使旋转辊50旋转，由此使载置板44和升降板42向周方向旋转，从而使半导体晶片W在同一平面内旋转。然后，同时点亮第一加热单元28A的各加热灯32A，将半导体晶片W的温度维持在规定的温度、例如1050℃左右同时实施热处理、例如退火处理。

在进行该退火处理的期间，上述半导体晶片W的温度由设置在容器底部6B的例如由辐射温度计构成的温度测定器34测定。基于该温度测定器34的测定值，上述温度控制部36对来自上述第一加热单元28A的照射光进行反馈控制。由此，半导体晶片W被维持在预先设定的规定的温度。

在上述半导体晶片W的表面，通过前工序预先形成有成为退火处理的对象的薄膜，通过该退火处理加热上述薄膜并通过退火处理进行膜质的改性等。

上述薄膜是例如氧化硅膜(SiO₂)或氮化硅膜(SiN)，各种薄膜成为退火处理的对象。在此，作为退火处理的处理条件，取决于成为退火对象的薄膜的膜种，但半导体晶片温度在700～1050℃左右的范围内，压力在0.1Torr(13.3Pa)～760Torr(1018Pa)左右的范围内，N₂气体在500～10000sccm的范围内，O₂气体在0～100sccm的范围内。

在此形成有上述薄膜的半导体晶片W如果在退火处理中被加热到例如1050℃左右，则从该薄膜产生例如薄膜的分解物质，或从处理容器6内的各部件产生某些物质。在该情况下，在现有的热处理装置中，该产生的物质如箭头99所示那样上升并附着堆积在照射窗而产生模糊不清，不仅维修需要较长时间，而且维修费用也昂贵。

针对于此，在本发明的情况下，在该半导体晶片W的上方、即设置在顶棚部6A的第一照射窗26A的下方，设置有更换作业容易的例如由石英玻璃板82构成的膜防止附着部件80。其结果是，从上述薄膜等产生的物质附着堆积在上述石英玻璃板82的下面，能够防止附着堆积在第一照射窗26A。

因而，当已对一定程度个数的半导体晶片W实施了退火处理，则将上述石英玻璃板82更换为新的。由于此时的维修作业仅更换该石英玻璃板82，所以能够非常迅速且容易地进行。因而，能够防止装置的工作效率降低。

此外，在现有的热处理装置中根据在半导体晶片W的表面形成的膜种类，存在如下情况：在上述退火处理后(热处理后)，半导体晶片W面上的薄膜的周边部比中央部厚，或者相反周边部比中央部薄，膜厚的面内均匀性大幅度降低。

对此，在本发明中，在作为膜防止附着部件80的石英玻璃板82的一部分，设置用于遮断来自第一加热单元28A的热射线(照射光)的一部分或全部的遮光部86，使该部分的透过率、辐射率降低从而抑制进入半导体晶片W的表面的对应部分的热量，因此能够减少该部分的膜厚的增加，结果是能够高度维持膜厚的面内均匀性。

具体而言，如图3(A)所示，作为现有的趋势，在半导体晶片W上形成的薄膜110具有在退火处理后中央部薄周边部厚的特性，当对这样的薄膜进行退火处理的情况下，如图2A所示，使用在中央部具有透过区域88、而在周边部具有环状的遮光部86的膜防止附着部件80对其进行退火处理。由此，入射到薄膜110的周边部的热量(照射量)减少，抑制该周边部的膜厚的增加，能够提高退火处理后的膜厚的面内均匀性。

此外相反地，如图3(B)所示，作为现有的趋势，在半导体晶片W上形成的薄膜110具有在退火处理后中央部厚周边部薄的特性，在对这样的薄膜进行退火处理的情况下，如图2B所示，使用在周边部具有透过区域88、而在中央部具有环状的遮光部86的膜防止附着部件80对其进行退火处理。由此，入射到薄膜110的中央部的热量(照射量)减少，抑制该中央部的膜厚的增加，能够提高退火处理后的膜厚的面内均匀性。

此外，在实行退火处理的过程中，存在使处理容器6内的压力较大地变化的情况，在该情况下，由于气体经由在上述膜防止附着部件80形成的压力调整连通路92通过，在第一照射窗26A和膜防止附着部件80之间划分而成的空间90内的压力，与载置有半导体晶片W的一侧的处理容器6内的压力相等。结果，能够消除由压力差引起的力作用于膜防止附着部件80，能够防止膜防止附着部件80的破损。

这样，根据本发明装置的第一实施方式，通过在膜防止附着部件80局部设置将热射线的透过遮断一部分或全部的遮光部86，能够防止在照射窗(第一照射窗26A)产生模糊不清同时能够高度维持热处理后的薄膜的膜厚的面内均匀性。

<第二实施方式>

接着对本发明的第二实施方式进行说明。

该第二实施方式将本发明应用于上述日本特开2006-5177号公报(专利文献3)中公开的进行镜像变换(mirroring)控制的热处理装置。图4是表示本发明的热处理装置的第二实施方式的截面图。另外，对与图1至图3所示的构成部分相同的构成部分标注相同的参照符号并省略其说明。

在该第二实施方式中，在半导体晶片W的下方，且与该半导体晶片W相对的方式支承作为模拟被处理体的模拟晶片102。进而，在该下方、即处理容器6的底部6B设置有对上述模拟晶片102进行加热的第二加热单元28B。具体而言，在上述处理容器6的底部6B形成有大口径的开口部22B，在该开口部22B通过O形环等密封部件24B气密地安装固定有例如由透明石英板构成的第二照射窗26B。

此外，在上述第二照射窗26B的外侧设置有第二加热单元28B。该第二加热单元28B具有内面形成为反射面的灯罩30B，在该灯罩30B内排列配置有多个形成为直管状的例如由卤灯构成的加热灯32B，用来自这些加热灯32B的放射光(热射线)能够加热上述模拟晶片102。

另外，作为上述卤灯也可以使用球形的灯。此外，在此，在第二加热单元28B的灯罩30B，设置有例如由热释电红外传感器(辐射温度计)构成的温度测定器34。该温度测定器34与例如由微型计算机等构成的温度控制部36连接。温度测定器34的测定值被输入温度控制部36，基于上述测定值控制向上述第二加热单元28B的投入电力，从而能够将半导体晶片控制在规定的温度。在该情况下，也可以将第二加热单元28B同心圆状地划分成例如内周区域和外周区域，对每个区域单独地进行温度控制。

即，在此用上述温度测定器34对上述模拟晶片102的背面温度进行测定，上述温度控制部36基于该测定值对第一和第二加热单元28A、28B的双方进行控制。在该情况下，以从第一和第二加热单元28A、28B放射彼此相同热量的照射光的方式进行控制、即进行镜像变换控制。因而，将上述第一和第二加热单元28A、28B的各加热灯32A、32B的瓦数设定为相同，且将半导体晶片W与第二照射窗26B之间的距离L2和模拟晶片102与第一照射窗26A之间的距离L1设定为同一值，设定为相互的热条件成为相同。

在该情况下，为了支承上述模拟晶片102，在上述载置板44设置有向模拟晶片102的中心方向水平延伸的例如由水晶构成的多根支承杆104。该支承杆104沿着载置板44的周方向等间隔地设置有例如3根(在图示例子中仅表示两根)，其前端部向上方弯曲为L字状。此外，用各支承杆104的前端部水平地支承圆板状的模拟晶片102。该模拟晶片102以成为与半导体晶片W相同的状态的方式形成。

具体而言，作为该模拟晶片102能够使用与半导体晶片W相同直径和厚度的例如硅晶片。此外，在表面什么都没有形成的硅晶片(裸晶片)中，由于相对于红外线区域的波长具有透过性，所以在模拟晶片102的表面形成有由SiN、SiO₂等构成的涂层膜，使其吸收该区域的波长而与半导体晶片W同样地被加热。

此外，例如三个(在图4中仅表示两个)的支承销部件106沿着周方向以等间隔通过熔敷等安装在上述模拟晶片102上。并且，用该各支承销部件106的上端部支承半导体晶片W。由此，模拟晶片102相对于半导体晶片W平行地配列。

此外，在从上述升降板42延伸的各支承臂62的前端安装有向上方立起的升降销108。该升降销108在形成于上述模拟晶片102的销孔110内向上方贯通地设置，通过使该升降销108升降，能够向上方推起半导体晶片W从而能够进行半导体晶片W的交接。

因而，该升降销108作为抬起半导体晶片的升降机构40的一部分而构成。此外，在该情况下，在上述第一照射窗26A的下方设置有作为本发明特征的先前的膜防止附着部件80。该膜防止附着部件80的结构和变形方式如同先前参照图1至图3说明的那样。

在这样构成的第二实施方式中，作为半导体晶片W的退火处理时的温度控制，进行所谓的镜像变换控制。即，用温度测定器34监视模拟晶片102的温度的同时通过反馈进行温度控制，使得通过第二加热单元28B将模拟晶片102加热成为所希望的温度。此时，以向顶棚部的第一加热单元28A和底部的第二加热单元28B投入的电力分别完全相同的方式，进行所谓的镜像变换控制。由此，能够进行控制使得半导体晶片W的温度成为与模拟晶片102的温度相同的温度，结果，能够将半导体晶片W的温度维持在所希望的温度。

另外，实际上，由于半导体晶片W和模拟晶片102的光吸收率不同，向上下的第一和第二加热单元28A、28B投入的电力并不完全相同，在它们之间存在偏差量这样的值的偏差。像这样进行镜像变换控制的理由是，模拟晶片102的背面在光学性上稳定，而与此相对作为半导体晶片W，由于搬入在前工序中已进行了各种处理的半导体晶片，所以并不限定于在光学上总是一定的半导体晶片被搬入，利用由辐射温度计构成的温度测定器34高精度地检测这样的半导体晶片W的温度是较困难的。

此外，在该第二实施方式的情况下，由于设置有膜防止附着部件80，所以能够发挥与先前的第一实施方式大致同样的作用效果。即，通过在膜防止附着部件80局部地设置部分或全部遮断热射线的透过的遮光部86，能够防止在照射窗(第一照射窗26A)产生模糊不清并能够高度维持热处理后的薄膜的厚度的面内均匀性。

<第三实施方式>

接着对本发明的第三实施方式进行说明。

在先前的第一和第二实施方式中，在将膜防止附着部件80安装在处理容器6的顶棚部6A时，在膜防止附着部件80与第一照射窗26A之间形成有空间90，但并不限定于此，也可以使两者紧贴地设置。图5是表示这种本发明的热处理装置的第三实施方式的主要部分的放大截面图，其它部分构成为如图1至图4所示的结构。在此对与图1至图4所示的结构部分相同的结构部分标注相同的参照符号。

如图5所示，在该第三实施方式中，膜防止附着部件80与上述第一照射窗26A的下面紧贴地安装，通过利用螺栓84而紧固的压紧板114将该膜防止附着部件80可装卸地固定。在该情况下，由于没有形成上述空间90，所以不需要设置用于防止该膜防止附着部件80由于压力差而破损的压力调整连通路92(参照图1)。

在该第三实施方式中，先前的第一和第二实施方式所说明的技术能够全部适用，而且，能够发挥第一和第二实施方式所说明的作用效果。

<第四和第五实施方式>

接着对本发明的第四和第五实施方式进行说明。

在先前的第一至第三实施方式中，作为膜防止附着部件80，形成为覆盖第一照射窗26A的下面的整个面的大小的圆板形状，但在第四和第五实施方式中设定为与半导体晶片W的表面的一部分对应的大小。具体而言，在第四实施方式中上述膜防止附着部件80具有与半导体晶片W大致相同的直径，形成为圆形环状，而在第五实施方式中形成为与半导体晶片W相比直径相当小的圆板形状。

图6是表示本发明的热处理装置的第四实施方式的主要部分的放大截面图，图7是表示第四实施方式所使用的膜防止附着部件的平面图，图8是表示如上所述的本发明的热处理装置的第五实施方式的主要部分的放大截面图，图9是表示第五实施方式所使用的膜防止附着部件的平面图。

像这样，与对于第一照射窗26A的下面的整个面设置膜防止附着部件的第一～第三实施方式不同，以覆盖第一照射窗26A的一部分的方式设置的理由在于，按照实验，根据退火对象的膜种类、退火条件，在第一照射窗26A的下面不会以膜厚均匀的状态在整个面堆积不需要的薄膜，有时膜厚偏向一方附着堆积。即，在该情况下，如果对于不需要的附着膜的膜厚具有变得特别厚的倾向的区域防止不需要的附着膜进行堆积，则不需要遍及第一照射窗26A的整个面设置膜防止附着部件80。

具体而言，在图6和图7所示的第四实施方式的情况下，作为膜防止附着部件80，使用外径与第一照射窗26A大致相同的圆形环状的石英玻璃板120。该石英玻璃板120的宽度W1根据堆积在第一照射窗26A的不需要的附着膜的膜厚分布而决定。该第四实施方式当进行在第一照射窗26A的下面的周边部堆积特别厚的不需要的薄膜这样的退火处理时使用。

在该情况下，如图7A所示，也可以将该圆形环状的石英玻璃板120的整体作为遮光部86，相反地，如图7B所示，也可以将该圆形环状的石英玻璃板120的整体作为透过区域88。

在该第四实施方式中，先前的第一至第三实施方式所说明的技术能够全部适用，而且，能够发挥第一至第三实施方式所说明的作用效果。在该第四实施方式中，在支承作为被处理体的半导体晶片W的支承单元38和照射窗(第一照射窗26A)之间，设置有设定为与被处理体的表面的一部分对应的大小的由石英玻璃板120构成的膜防止附着部件80，从而能够与例如从被处理体放出的物质大量附着的区域对应而局部地设置膜防止附着部件，能够高度维持照射效率并抑制在照射窗上产生模糊不清。但是，在该第四实施方式的情况下，在第一照射窗26A的中心部堆积少量的不需要的膜是不可避免的，但由于在圆形环状的石英玻璃板120的中心部什么都没有设置，所以在该部分不发生热射线的吸收，能够相应地提高半导体晶片的加热效率。

此外，在图8和图9所示的第五实施方式中，与先前的第四实施方式相反，作为膜防止附着部件80，使用外径与第一照射窗26A相比相当小的圆形状的石英玻璃板124。该小的圆形状的石英玻璃板124，通过从顶棚部6A朝向开口部22A的中心侧延伸的多个、例如三个支承臂126，被支承在与第一照射窗26A的中心部对应的位置。该石英玻璃板124的直径W2根据堆积在第一照射窗26A的不需要的膜的膜厚分布而决定。

该第五实施方式当进行在第一照射窗26A的下面的中心部堆积特别厚的不需要的薄膜这样的退火处理时使用。在该情况下，如图9A所示，也可以将该圆形状的石英玻璃板124的整体作为遮光部86，相反地，如图9B所示，也可以将该圆形状的石英玻璃板124的整体作为透过区域88。

在该第五实施方式中，先前的第一至第三实施方式所说明的技术能够全部适用，而且，能够发挥第一至第三实施方式所说明的作用效果。在该第五实施方式中，在支承作为被处理体的半导体晶片W的支承单元38和照射窗(第一照射窗26A)之间，设置有设定为与被处理体的表面的一部分对应的大小的由石英玻璃板124构成的膜防止附着部件80，从而能够与例如从被处理体放出的物质大量附着的区域对应而局部地设置膜防止附着部件，能够高度维持照射效率并抑制在照射窗上产生模糊不清。但是，在该第五实施方式的情况下，在第一照射窗26A的周边部堆积少量的不需要的膜是不可避免的，但由于在小的圆形状的石英玻璃板124的周边部什么都没有设置，所以在该部分的热射线的吸收不发生，能够相应地提高半导体晶片的加热效率。

<第六实施方式>

接着对本发明的第六实施方式进行说明。

在先前的第一～第五实施方式中，为了防止在第一照射窗26A的表面附着不需要的膜而设置膜防止附着部件80，但在该第六实施方式中不使用上述膜防止附着部件80，而通过上下交换上述半导体晶片和模拟晶片的位置，由此使上述模拟晶片兼用作膜防止附着部件的功能。该第六实施方式是进行镜像变换控制的图4所示的第二实施方式的变形实施方式。

图10是表示这样的本发明的热处理装置的第六实施方式的截面图。另外，对与图1至图4所示的结构部分相同的结构部分标注相同的参照符号并省略其说明。在该第六实施方式中，如上所述，不设置先前说明的膜防止附着部件80，而使半导体晶片W和模拟晶片102的设置位置上下相反地交换，因而，在半导体晶片W的正上方设置有模拟晶片102。

即，半导体晶片W如图1所示的第一实施方式那样通过在从升降板42延伸的支承臂62的前端设置的支承销64被支承。在该情况下，该支承销64的长度设定得比图1的情况稍短。此外，位于该半导体晶片W的上方的模拟晶片102由从处理容器6的侧壁延伸的多个支承臂128支承。因而，通过位于上方的第一加热单元28A对上述模拟晶片102进行加热，通过设置在下方的第二加热单元28B对半导体晶片W进行加热。此外，温度测定器34设置在第一加热单元28A侧，测定上述模拟晶片102的上面侧的温度，上述温度控制部36进行镜像变换控制。

因而，在该情况下，上述模拟晶片102与其上方的第一照射窗26A之间的距离L3，和上述半导体晶片W与其下方的第二照射窗26B之间的距离L4被设定为相同。

在该第六实施方式的情况下，温度测定器34测定模拟晶片102的上面的温度，基于该测定值进行图4所示的第二实施方式说明的镜像变换控制。在该情况下，在退火处理时由半导体晶片W的薄膜产生的物质如箭头130所示那样上升而附着堆积在模拟晶片102的下面(背面)。因而，不会在第一照射窗26A的表面(上面)附着不需要的膜，能够防止在其上产生模糊不清。

此外，基于上述的理由，在成为由辐射温度计构成的温度测定器34的测定对象的模拟晶片102的上面不会堆积不需要的膜，因此该模拟晶片102的上面的表面状态总是被稳定地保持，能够高度维持该温度测定的精度。

像这样，根据第六实施方式，在作为被处理体的半导体晶片W的上方配置作为模拟被处理体的模拟晶片102，测定上述模拟晶片102的上面侧的温度的同时进行所谓的镜像变换控制，因此能够使由半导体晶片的薄膜产生的物质堆积在上述模拟晶片的下面(背面)，因而，能够不使用上述的膜防止附着部件80而防止在第一照射窗26A产生由不需要的附着膜引起的模糊不清。

另外，在以上说明的各实施方式中，作为加热单元28A、28B使用了加热灯32A、32B，但并不限定于此，也可以使用激光进行扫描。

另外，成为退火处理的对象的薄膜，是由于加热而产生不需要的膜的附着这样的全部膜种类，能够将本发明应用于形成有这样的膜种类的热处理装置。此外，在此作为被处理体以半导体晶片为例进行了说明，但并不限定于此，玻璃基板、LCD基板、陶瓷基板等也能够适用本发明。

Claims

1.一种热处理装置，其对被处理体实施规定的热处理，其特征在于，包括：

能够收容所述被处理体并具有顶棚部的处理容器；

设置在所述处理容器内的、支承所述被处理体的支承单元；

设置在所述处理容器的所述顶棚部的第一照射窗；

设置在所述第一照射窗的外侧的、发出加热用的热射线的第一加热单元；

设置在所述处理容器的、向所述处理容器内供给规定的气体的气体供给单元；

设置在所述处理容器的、对所述处理容器内的气氛进行排气的排气单元；和

膜防止附着部件，其设置在所述支承单元和所述第一照射窗之间，在该膜防止附着部件的一部分形成有用于遮断所述热射线的一部分或全部的遮光部。

2.如权利要求1所述的热处理装置，其特征在于：

所述膜防止附着部件包括石英玻璃板。

3.如权利要求1所述的热处理装置，其特征在于：

所述遮光部环状地形成在所述膜防止附着部件的周边部。

4.如权利要求1所述的热处理装置，其特征在于：

所述遮光部圆形状地形成在所述膜防止附着部件的中央部。

5.如权利要求2所述的热处理装置，其特征在于：

所述遮光部形成为不透明玻璃状态。

6.如权利要求1所述的热处理装置，其特征在于：

在所述膜防止附着部件形成有压力调整连通路，该压力调整连通路与在所述第一照射窗的下面和所述膜防止附着部件的上面之间划分形成的空间连通。

7.一种热处理装置，其对被处理体实施规定的热处理，其特征在于，包括：

能够收容所述被处理体并具有顶棚部的处理容器；

设置在所述处理容器内的、支承所述被处理体的支承单元；

设置在所述处理容器的所述顶棚部的第一照射窗；

膜防止附着部件，其设置在所述支承单元和所述第一照射窗之间，并且设定为与所述被处理体的表面的一部分对应的大小。

8.如权利要求7所述的热处理装置，其特征在于：

所述膜防止附着部件以与所述被处理体的周边部对应的大小形成为环状，所述膜防止附着部件具有形成为环状的石英玻璃。

9.如权利要求7所述的热处理装置，其特征在于：

所述膜防止附着部件以与所述被处理体的中心部对应的大小形成为圆形状，所述膜防止附着部件具有形成为圆板状的石英玻璃。

10.如权利要求8所述的热处理装置，其特征在于：

所述石英玻璃形成为透明的。

11.如权利要求8所述的热处理装置，其特征在于：

所述石英玻璃形成为不透明状态，以遮断所述热射线的一部分或全部。

12.如权利要求1所述的热处理装置，其特征在于：

所述加热单元包括加热灯。

13.如权利要求1所述的热处理装置，其特征在于：

所述规定的热处理为对在所述被处理体的表面所形成的薄膜进行加热的退火处理。

14.一种热处理装置，其对被处理体实施规定的热处理，其特征在于，包括：

能够收容所述被处理体并具有顶棚部和底部的处理容器；

设置在所述处理容器内的、支承所述被处理体的支承单元；

位于所述被处理体的上方且以与所述被处理体相对的方式被支承的模拟被处理体；

设置在所述处理容器的所述顶棚部的第一照射窗；

设置在所述处理容器的所述底部的第二照射窗；

设置在所述第二照射窗的外侧的、发出加热用的热射线的第二加热单元；

设置在所述处理容器的、对所述处理容器内的气氛进行排气的排气单元；

对所述模拟被处理体的温度进行测定的温度测定器；和

温度控制部，其与所述温度测定器连接，基于所述温度测定器的测定值对所述第一和第二加热单元进行控制。

15.如权利要求14所述的热处理装置，其特征在于：

所述温度测定器由与所述模拟被处理体的上面相对设置的辐射温度计构成。

16.如权利要求14所述的热处理装置，其特征在于：

所述支承单元具有使所述被处理体旋转的旋转机构。

17.如权利要求14所述的热处理装置，其特征在于：

所述模拟被处理体被固定地设置。

18.如权利要求14所述的热处理装置，其特征在于：

所述模拟被处理体与所述第一加热单元之间的距离、和所述被处理体与所述第二加热单元之间的距离被设定为相同。

19.如权利要求14所述的热处理装置，其特征在于：

所述温度控制部进行控制，使得所述第一加热单元和所述第二加热单元放射彼此相同的热量。

20.如权利要求14所述的热处理装置，其特征在于：

所述加热单元包括加热灯。

21.如权利要求14所述的热处理装置，其特征在于：

所述规定的热处理是对在所述被处理体的表面所形成的薄膜进行加热的退火处理。