CN105938807B - 热处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够使基板的面内温度分布均匀的热处理装置。从多个卤素灯(HL)对在腔室内由保持部保持的半导体晶片(W)照射卤素光而进行加热。在卤素灯(HL)与半导体晶片(W)之间,设置着由不透明石英形成的圆筒形状的遮光体(21)及圆环形状的遮光部件(25)。遮光部件(25)的外径小于遮光体(21)的内径。从卤素灯(HL)出射并透过产生在遮光体(21)的内壁面与遮光部件(25)的外周之间的间隙的光照射在容易产生温度下降的半导体晶片(W)的周缘部。另一方面,朝向过热区域的光被遮光部件(25)遮蔽,所述过热区域在仅设置遮光体(21)时产生在半导体晶片(W)的面内且温度比其他区域高。

Description

热处理装置
技术领域
本发明涉及一种通过对圆板形状的半导体晶片等薄板状精密电子基板(以下简称为“基板”)照射光来加热该基板的热处理装置。
背景技术
在半导体元件的制造工艺中,杂质导入是在半导体晶片内形成pn结时所必需的步骤。当前,杂质导入通常是通过离子注入法与其后的退火法来进行。离子注入法是使硼(B)、砷(As)、磷(P)等杂质的元素离子化,以高加速电压使其与半导体晶片碰撞而物理地进行杂质注入的技术。注入的杂质通过退火处理而活化。这时,令人担忧的是如果退火时间为数秒程度以上,那么注入的杂质会因热而较深地扩散,结果为接合深度与要求相比变得过深而妨碍形成良好的元件。
因此,作为以极短时间加热半导体晶片的退火技术,近年来,闪光灯退火(FLA,Flash Lamp Annealing)受到注目。闪光灯退火是通过使用氙气闪光灯(以下,在简称为“闪光灯”时意为氙气闪光灯)对半导体晶片的表面照射闪光,而仅使已注入杂质的半导体晶片的表面在极短时间(数毫秒以下)内升温的热处理技术。
氙气闪光灯的放射分光分布为紫外区至近红外区,波长比现有的卤素灯短,与硅半导体晶片的基础吸收带大致一致。因此,当从氙气闪光灯对半导体晶片照射闪光时,透射光较少而能够使半导体晶片迅速升温。另外,也判明了如果为数毫秒以下的极短时间的闪光照射,那么能够选择性地仅使半导体晶片的表面附近升温。因此,如果利用氙气闪光灯进行极短时间的升温,那么能够不使杂质较深地扩散而仅执行杂质活化。
作为使用这种氙气闪光灯的热处理装置,在专利文献1、2中,公开了如下的热处理装置:在半导体晶片的正面侧配置闪光灯等脉冲发光灯,在背面侧配置卤素灯等连续点亮灯,通过它们的组合来进行所期望的热处理。在专利文献1、2所公开的热处理装置中,利用卤素灯等来将半导体晶片预加热到某种程度的温度,其后利用来自闪光灯的脉冲加热使其升温到所期望的处理温度。
在利用专利文献1、2所公开的那样的卤素灯进行预加热的情况下,获得能够使半导体晶片在短时间内升温到相对较高的预加热温度这一工艺上的优点,但容易产生晶片周缘部的温度比中心部低的问题。作为产生这种温度分布的不均匀的原因,认为是来自半导体晶片的周缘部的热放射、或者从半导体晶片的周缘部向相对较低温的石英基座的热传导等。因此,为了解决这种问题,在专利文献3中,提出了将以半透明的素材形成的圆筒形状的遮光体(louver)设置在卤素灯与半导体晶片之间来使预加热时的面内温度分布均匀。
[背景技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利特开昭60-258928号公报
[专利文献2]日本专利特表2005-527972号公报
[专利文献3]日本专利特开2012-174879号公报
发明内容
[发明要解决的问题]
然而,在设置专利文献3所提出的那样的遮光体的情况下,虽然观察到了半导体晶片的周缘部的温度下降有所改善,但依然存在周缘部的温度比半导体晶片的中心部低的倾向,面内温度分布的均匀性并非为充分的级别。进而,也判明了如果设置专利文献3所提出的那样的遮光体,那么会产生比半导体晶片的周缘部略靠内侧的区域反而变得高温这一新问题。
本发明是鉴于所述问题而完成的,目的在于提供一种能够使基板的面内温度分布均匀的热处理装置。
[解决问题的技术手段]
为了解决所述问题,技术方案1的发明是通过对圆板形状的基板照射光来加热该基板的热处理装置,其特征在于包含:腔室,收容基板;保持部,在所述腔室内保持基板;光照射部,在比由所述保持部保持的基板的主面更大且与该主面对向的光源区域配置着多个棒状灯;圆筒形状的遮光体,在所述光照射部与所述保持部之间以中心轴通过所述基板的中心的方式设置,相对于从所述光照射部出射的光不透明;及遮光部件,设置在所述光照射部与所述保持部之间,相对于从所述光照射部出射的光不透明。
另外,技术方案2的发明是根据技术方案1的发明所述的热处理装置,其特征在于:所述多个棒状灯的卷绕密度为所述光源区域的周缘部大于中央部。
另外,技术方案3的发明是根据技术方案1或技术方案2的发明所述的热处理装置,其特征在于:所述遮光部件与过热区域对应地设置,该过热区域是因来自所述光照射部的光照射而产生在由所述保持部保持的基板的面内的温度比其他区域高的区域。
另外,技术方案4的发明是根据技术方案3的发明所述的热处理装置,其特征在于:所述遮光部件为圆环形状的遮光环。
另外,技术方案5的发明是根据技术方案3的发明所述的热处理装置,其特征在于:所述遮光部件包含多个板状的遮光片。
另外,技术方案6的发明是根据技术方案5的发明所述的热处理装置,其特征在于:所述多个遮光片的透过率互不相同。
另外,技术方案7的发明是通过对圆板形状的基板照射光来加热该基板的热处理装置,其特征在于包含:腔室,收容基板;保持部,在所述腔室内保持基板;光照射部,在比由所述保持部保持的基板的主面大且与该主面对向的区域配置着多个棒状灯;圆筒形状的第1遮光部件,在所述光照射部与所述保持部之间以中心轴通过所述基板的中心的方式设置,相对于从所述光照射部出射的光不透明;及平板环状的第2遮光部件,在所述光照射部与所述保持部之间以中心轴通过所述基板的中心的方式设置,相对于从所述光照射部出射的光不透明;且所述第2遮光部件的外形尺寸小于所述第1遮光部件的内侧的尺寸。
另外,技术方案8的发明是根据技术方案7的发明所述的热处理装置,其特征在于:所述第2遮光部件具有圆环形状,且所述第2遮光部件的外径小于所述第1遮光部件的内径。
另外,技术方案9的发明是根据技术方案7或技术方案8的发明所述的热处理装置,其特征在于:所述第2遮光部件载置在设置于所述第1遮光部件之上的石英板之上。
另外,技术方案10的发明是根据技术方案7或技术方案8的发明所述的热处理装置,其特征在于:所述第2遮光部件载置在与所述光照射部对向的所述腔室的石英窗之上。
另外,技术方案11的发明是根据技术方案7或技术方案8的发明所述的热处理装置,其特征在于:所述第2遮光部件在所述第1遮光部件的内侧载置在载置所述第1遮光部件的石英平台上。
另外,技术方案12的发明是根据技术方案9的发明所述的热处理装置,其特征在于:在所述石英板之上还包含圆筒形状的第3遮光部件,该第3遮光部件具有与所述第1遮光部件相同的外径及内径,相对于从所述光照射部出射的光不透明。
另外,技术方案13的发明是通过对圆板形状的基板照射光来加热该基板的热处理装置,其特征在于包含:腔室,收容基板;保持部,在所述腔室内保持基板;光照射部,在比由所述保持部保持的基板的主面大且与该主面对向的区域配置着多个棒状灯;圆筒形状的第1遮光体,在所述光照射部与所述保持部之间以中心轴通过所述基板的中心的方式设置,相对于从所述光照射部出射的光不透明;及圆筒形状的第2遮光体,在所述光照射部与所述保持部之间以中心轴通过所述基板的中心的方式设置,相对于从所述光照射部出射的光不透明;且所述第1遮光体及所述第2遮光体的高度相等,所述第1遮光体的内径大于所述第2遮光体的外径,且所述第2遮光体设置在所述第1遮光体的内侧。
另外,技术方案14的发明是根据技术方案13的发明所述的热处理装置,其特征在于:以所述第1遮光体的内壁面和所述第2遮光体的外壁面之间的间隔与所述基板的周缘部对向的方式,设置所述第1遮光体及所述第2遮光体。
另外,技术方案15的发明是根据技术方案14的发明所述的热处理装置,其特征在于:所述第1遮光体的内壁面与所述第2遮光体的外壁面之间的间隔为10mm以上且30mm以下。
另外,技术方案16的发明是根据技术方案13的发明所述的热处理装置,其特征在于:所述第1遮光体及所述第2遮光体由金属形成,且所述第1遮光体的内壁面及所述第2遮光体的外壁面为镜面。
另外,技术方案17的发明是根据技术方案13的发明所述的热处理装置,其特征在于:所述第1遮光体及所述第2遮光体设置在所述腔室的外部。
另外,技术方案18的发明是通过对圆板形状的基板照射光来加热该基板的热处理装置,其特征在于包含:腔室,收容基板;保持部,在所述腔室内保持基板;光照射部,在比由所述保持部保持的基板的主面大且与该主面对向的区域配置着多个棒状灯;圆筒形状的多个遮光体,以各自的中心轴通过所述基板的中心的方式设置在所述光照射部与所述保持部之间,相对于从所述光照射部出射的光不透明;且所述多个遮光体的高度相等,所述多个遮光体是以外径从大到小的顺序依次向内侧设置。
[发明效果]
根据技术方案1至技术方案6的发明,包含不透明的圆筒形状的遮光体及遮光部件,利用遮光体及遮光部件来遮蔽从光照射部朝向基板的光的一部分,从而能够使基板的面内温度分布均匀。
根据技术方案7至技术方案12的发明,由于包含不透明的圆筒形状的第1遮光部件及不透明的平板环状的第2遮光部件,且第2遮光部件的外形尺寸小于第1遮光部件的内侧的尺寸,因此能够利用第1遮光部件及第2遮光部件来遮蔽从光照射部朝向基板的光的一部分,从而使基板的面内温度分布均匀。
根据技术方案13至技术方案17的发明,由于不透明的圆筒形状的第2遮光体是设置在不透明的圆筒形状的第1遮光体的内侧,所以能够在第1遮光体与第2遮光体之间形成圆筒形状的间隙,使从光照射部出射并进入该间隙的光的指向性变强,从而能够使基板的面内温度分布均匀。
尤其,根据技术方案14的发明,由于第1遮光体的内壁面与第2遮光体的外壁面之间的间隔与基板的周缘部对向,所以能够使朝向容易产生温度下降的基板周缘部的光的指向性变强,从而能够使基板的面内温度分布均匀。
根据技术方案18的发明,由于不透明的圆筒形状的多个遮光体是以外径从大到小的顺序依次向内侧设置,所以能够在遮光体间形成圆筒形状的间隙,使从光照射部出射并进入该间隙的光的指向性变强,从而能够使基板的面内温度分布均匀。
附图说明
图1是表示本发明的热处理装置的构成的纵剖视图。
图2是表示保持部的整体外观的立体图。
图3是从上表面观察保持部的俯视图。
图4是从侧面观察保持部的侧视图。
图5是移载机构的俯视图。
图6是移载机构的侧视图。
图7是表示多个卤素灯的配置的俯视图。
图8是遮光体的立体图。
图9是表示第1实施方式中的遮光体及遮光部件的整体外观的立体图。
图10是表示利用遮光体及遮光部件的光程调整的图。
图11是第2实施方式的遮光部件的俯视图。
图12是第3实施方式的遮光部件的俯视图。
图13是第4实施方式的遮光部件的俯视图。
图14是表示仅设置遮光体的情况下的半导体晶片的面内温度分布的图。
图15是表示第5实施方式中的遮光体及遮光部件的配置的图。
图16是表示第6实施方式中的遮光体及遮光部件的配置的图。
图17是表示第7实施方式中的遮光体及遮光部件的配置的图。
图18是表示第8实施方式的热处理装置的构成的纵剖视图。
图19是外侧遮光体及内侧遮光体的立体图。
图20是表示利用外侧遮光体及内侧遮光体的光程调整的图。
具体实施方式
以下,一边参照附图,一边对本发明的实施方式进行详细说明。
<第1实施方式>
图1是表示本发明的热处理装置1的构成的纵剖视图。本实施方式的热处理装置1是通过对作为基板的φ300mm的圆板形状的半导体晶片W进行闪光照射来加热该半导体晶片W的闪光灯退火装置。对搬入热处理装置1前的半导体晶片W注入杂质,通过利用热处理装置1的加热处理来进行所注入的杂质的活化处理。此外,在图1及以下的各图中,为了便于理解,视需要夸张或简化地描绘各部分的尺寸或数量。
热处理装置1包含收容半导体晶片W的腔室6、内置多个闪光灯FL的闪光加热部5、及内置多个卤素灯HL的卤素加热部4。在腔室6的上侧设置着闪光加热部5,并且在下侧设置着卤素加热部4。在卤素加热部4与腔室6之间设置着遮光体21及遮光部件25。另外,热处理装置1在腔室6的内部包含以水平姿势保持半导体晶片W的保持部7、及在保持部7与装置外部之间进行半导体晶片W的交接的移载机构10。进而,热处理装置1包含控制部3,该控制部3控制设置在卤素加热部4、闪光加热部5及腔室6的各种动作机构而进行半导体晶片W的热处理。
腔室6是在筒状的腔室侧部61的上下安装石英制腔室窗而构成。腔室侧部61具有上下开口的大致筒形状,在上侧开口安装上侧腔室窗63而封闭,在下侧开口安装下侧腔室窗64而封闭。腔室6的顶壁部的上侧腔室窗63是利用石英形成的圆板形状部件,作为使从闪光加热部5出射的闪光透过到腔室6内的石英窗而发挥功能。另外,构成腔室6的底壁部的下侧腔室窗64也是利用石英形成的圆板形状部件,作为使来自卤素加热部4的光透过到腔室6内的石英窗而发挥功能。
另外,在腔室侧部61的内侧的壁面的上部安装着反射环68,在下部安装着反射环69。反射环68、69均形成为圆环状。上侧的反射环68是通过从腔室侧部61的上侧嵌入而安装。另一方面,下侧的反射环69是通过从腔室侧部61的下侧嵌入并利用省略图示的螺钉固定而安装。即,反射环68、69均装卸自如地安装在腔室侧部61。将腔室6的内侧空间、即由上侧腔室窗63、下侧腔室窗64、腔室侧部61及反射环68、69包围的空间规定为热处理空间65。
通过在腔室侧部61安装反射环68、69,而在腔室6的内壁面形成凹部62。即,形成由腔室侧部61的内壁面中未安装反射环68、69的中央部分、反射环68的下端面、及反射环69的上端面包围的凹部62。凹部62在腔室6的内壁面沿水平方向形成为圆环状,围绕保持半导体晶片W的保持部7。
腔室侧部61及反射环68、69由强度与耐热性优异的金属材料(例如不锈钢)形成。另外,反射环68、69的内周面通过电镀镍而成为镜面。
另外,在腔室侧部61,设置着用来相对于腔室6进行半导体晶片W的搬入及搬出的搬送开口部(炉口)66。搬送开口部66可利用闸阀185开闭。搬送开口部66连通连接在凹部62的外周面。因此,当闸阀185使搬送开口部66敞开时,能够从搬送开口部66通过凹部62向热处理空间65搬入半导体晶片W、及从热处理空间65搬出半导体晶片W。另外,当闸阀185将搬送开口部66封闭时,腔室6内的热处理空间65成为密闭空间。
另外,在腔室6的内壁上部,设置着对热处理空间65供给处理气体(在本实施方式中为氮气(N2))的气体供给孔81。气体供给孔81设置在比凹部62更上侧位置,也可设置在反射环68。气体供给孔81经由呈圆环状地形成在腔室6的侧壁内部的缓冲空间82而连通连接在气体供给管83。气体供给管83连接在氮气供给源85。另外,气体供给管83的路径中途介插着阀84。当阀84敞开时,从氮气供给源85对缓冲空间82送给氮气。流入缓冲空间82的氮气以在流体阻力小于气体供给孔81的缓冲空间82内扩散的方式流动而从气体供给孔81向热处理空间65内供给。
另一方面,在腔室6的内壁下部设置着排放热处理空间65内的气体的气体排放孔86。气体排放孔86设置在比凹部62更下侧位置,也可设置在反射环69。气体排放孔86经由呈圆环状地形成在腔室6的侧壁内部的缓冲空间87而连通连接在气体排放管88。气体排放管88连接在排气部190。另外,在气体排放管88的路径中途介插着阀89。当阀89敞开时,热处理空间65的气体从气体排放孔86经过缓冲空间87而排出到气体排放管88。此外,气体供给孔81及气体排放孔86可沿腔室6的周向设置多个,也可为狭缝状。另外,氮气供给源85及排气部190可为设置在热处理装置1的机构,也可为设置热处理装置1的工厂的实体。
另外,在搬送开口部66的前端也连接着排出热处理空间65内的气体的气体排放管191。气体排放管191经由阀192而连接在排气部190。通过敞开阀192,而经由搬送开口部66排放腔室6内的气体。
图2是表示保持部7的整体外观的立体图。另外,图3是从上表面观察保持部7的俯视图,图4是从侧面观察保持部7的侧视图。保持部7包含基台环71、连结部72及基座74而构成。基台环71、连结部72及基座74均由石英形成。即,保持部7的整体是由石英形成。
基台环71为圆环形状的石英部件。基台环71通过载置在凹部62的底面,而由腔室6的壁面支撑(参照图1)。在具有圆环形状的基台环71的上表面,沿其周向立设着多个连结部72(在本实施方式中为4个)。连结部72也为石英部件,通过焊接而固定在基台环71。此外,基台环71的形状也可为从圆环形状切去一部分的圆弧状。
平板状的基座74通过设置在基台环71的4个连结部72支撑。基座74是由石英形成的大致圆形的平板状部件。基座74的直径大于半导体晶片W的直径。即,基座74具有比半导体晶片W大的平面尺寸。在基座74的上表面立设着多个(在本实施方式中为5个)导销76。5个导销76沿着与基座74的外周圆为同心圆的圆周上设置。配置着5个导销76的圆的直径略大于半导体晶片W的直径。各导销76也由石英形成。此外,导销76可与基座74一体地由石英铸锭加工,也可将另外加工而成的导销通过焊接等安装在基座74。
立设在基台环71的4个连结部72与基座74的周缘部的下表面通过焊接而固定。即,基座74与基台环71利用连结部72而固定地连结,保持部7成为石英的一体成形部件。通过以腔室6的壁面支撑这种保持部7的基台环71,而将保持部7安装在腔室6。在保持部7安装在腔室6的状态下,大致圆板形状的基座74成为水平姿势(法线与铅垂方向一致的姿势)。搬入腔室6的半导体晶片W以水平姿势载置并保持在安装在腔室6的保持部7的基座74之上。半导体晶片W通过载置在由5个导销76形成的圆的内侧,而防止水平方向的位置偏移。此外,导销76的个数并不限定于5个,只要为能够防止半导体晶片W的位置偏移的数量即可。
另外,如图2及图3所示,在基座74,上下贯通地形成着开口部78及切口部77。切口部77是为了供使用热电偶的接触式温度计130的探针前端部穿过而设置。另一方面,开口部78是为了使放射温度计120接收从保持在基座74的半导体晶片W的下表面放射的放射光(红外光)而设置。进而,在基座74,穿设着供下述移载机构10的顶起销12为了进行半导体晶片W的交接而贯通的4个贯通孔79。
图5是移载机构10的俯视图。另外,图6是移载机构10的侧视图。移载机构10包含2根移载臂11。移载臂11成为沿着大致圆环状的凹部62的圆弧形状。在各移载臂11立设着2根顶起销12。各移载臂11能够利用水平移动机构13转动。水平移动机构13使一对移载臂11在相对于保持部7进行半导体晶片W的移载的移载动作位置(图5的实线位置)与俯视下和由保持部7保持的半导体晶片W不重叠的退避位置(图5的二点链线位置)之间水平移动。作为水平移动机构13,可利用单独的电动机使各移载臂11分别转动,也可使用连杆机构而利用1个电动机使一对移载臂11连动地转动。
另外,一对移载臂11利用升降机构14与水平移动机构13共同升降移动。当升降机构14使一对移载臂11上升到移载动作位置时,共4根顶起销12通过穿设在基座74的贯通孔79(参照图2、3),顶起销12的上端从基座74的上表面突出。另一方面,当升降机构14使一对移载臂11下降到移载动作位置而将顶起销12从贯通孔79拔出,且水平移动机构13使一对移载臂11以敞开的方式移动时,各移载臂11移动到退避位置。一对移载臂11的退避位置为保持部7的基台环71的正上方。由于基台环71载置在凹部62的底面,因此移载臂11的退避位置成为凹部62的内侧。此外,在设置着移载机构10的驱动部(水平移动机构13及升降机构14)的部位的附近也设置着省略图示的排气机构,以将移载机构10的驱动部周边的气体排出至腔室6的外部的方式构成。
回到图1,设置在腔室6的上方的闪光加热部5在框体51的内侧具备包含多根(在本实施方式中为30根)氙气闪光灯FL的光源、及以覆盖该光源的上方的方式设置的反射器52而构成。另外,在闪光加热部5的框体51的底部安装着灯光放射窗53。构成闪光加热部5的底壁部的灯光放射窗53是利用石英形成的板状的石英窗。通过将闪光加热部5设置在腔室6的上方,而灯光放射窗53成为与上侧腔室窗63相对向。闪光灯FL从腔室6的上方经由灯光放射窗53及上侧腔室窗63而对热处理空间65照射闪光。
多个闪光灯FL为分别具有长条的圆筒形状的棒状灯,以各自的长度方向沿着由保持部7保持的半导体晶片W的主面(即沿水平方向)相互平行的方式排列为平面状。因此,通过闪光灯FL的排列而形成的平面也是水平面。
氙气闪光灯FL包含:棒状的玻璃管(放电管),在其内部封入氙气,且在其两端部配设着连接在电容器的阳极及阴极;及触发电极,附设在该玻璃管的外周面上。由于氙气为电绝缘体,所以即便在电容器中储存着电荷,在通常的状态下电也不会流入玻璃管内。然而,在对触发电极施加高电压而破坏绝缘的情况下,储存在电容器中的电瞬间流入玻璃管内,利用这时的氙原子或分子的激发而放出光。在这种氙气闪光灯FL中,具有如下特征:由于预先储存在电容器中的静电能转换为0.1毫秒至100毫秒的极短的光脉冲,所以与像卤素灯HL那样连续点亮的光源相比能够照射极强光。
另外,反射器52是以在多个闪光灯FL的上方覆盖它们整体的方式设置。反射器52的基本功能是将从多个闪光灯FL出射的闪光向热处理空间65侧反射。反射器52由铝合金板形成,其表面(面向闪光灯FL侧的面)通过喷砂处理而实施了粗面化加工。
设置在腔室6的下方的卤素加热部4在框体41的内侧内置着多根(在本实施方式中40为根)卤素灯HL。卤素加热部4是利用多个卤素灯HL从腔室6的下方经由下侧腔室窗64向热处理空间65进行光照射而加热半导体晶片W的光照射部。
图7是表示多个卤素灯HL的配置的俯视图。在第1实施方式中,在比由保持部7保持的圆板形状的半导体晶片W的主面(即直径300mm的圆)更大的区域配置着多个卤素灯HL。另外,在与该半导体晶片W的主面中的下表面对向的光源区域配置着多个卤素灯HL。
如图1及图7所示,在第1实施方式中,40根卤素灯HL分为上下2段配置。在靠近保持部7的上段配设着20根卤素灯HL,并且在比上段远离保持部7的下段也配设着20根卤素灯HL。各卤素灯HL为具有长条的圆筒形状的棒状灯。上段、下段20根卤素灯HL同样地以各自的长度方向沿着由保持部7保持的半导体晶片W的主面(即沿着水平方向)相互平行的方式排列。因此,通过上段、下段卤素灯HL的排列形成的平面均为水平面。
另外,包含上段的卤素灯HL的灯群与包含下段的卤素灯HL的灯群是以呈格子状交叉的方式排列。即,以配置在上段的20根卤素灯HL的长度方向与配置在下段的20根卤素灯HL的长度方向相互正交的方式配设共40根卤素灯HL。
卤素灯HL是通过对配设在玻璃管内部的灯丝通电而使灯丝白热化从而发光的灯丝式的光源。在玻璃管的内部,封入了对氮气或氩气等惰性气体微量导入卤素元素(碘、溴等)而成的气体。通过导入卤素元素而能够抑制灯丝的折损并将灯丝的温度设定为高温。因此,卤素灯HL具有与通常的白炽灯相比寿命长且能够连续照射强光的特性。即,卤素灯HL为至少连续发光1秒以上的连续点亮灯。另外,由于卤素灯HL为棒状灯,因此寿命长,通过将卤素灯HL沿水平方向配置而使对上方的半导体晶片W的放射效率优异。
另外,如图7所示,上段、下段均为相比与由保持部7保持的半导体晶片W的中央部对向的区域,与周缘部对向的区域中的卤素灯HL的配设密度更高。即,上下段均为与光源区域中的中央部49相比,周缘部48的卤素灯HL的配设间距更短。进而,与配设在光源区域的中央部49的卤素灯HL的灯丝的卷绕密度相比,配设在周缘部48的卤素灯HL的灯丝的卷绕密度更大。由此,与光源区域的中央部49相比,来自周缘部48的照度显著变强,能够对在通过来自卤素加热部4的光照射进行加热时容易产生温度下降的半导体晶片W的周缘部进行更多光量的照射。
另外,在卤素加热部4的框体41内也在2段卤素灯HL的下侧设置着反射器43(图1)。反射器43将从多个卤素灯HL出射的光反射到热处理空间65侧。
在卤素加热部4与保持部7之间设置着遮光体21及遮光部件25。图8是遮光体21的立体图。遮光体21是上下具有敞开端的圆筒形状(无底圆筒形状)的部件。遮光体21由相对于从卤素加热部4的卤素灯HL出射的光不透明的材质形成,例如由在石英玻璃中内包多数微细气泡而成的不透明石英形成。遮光体21的尺寸可设为与腔室6及卤素加热部4的配置构成相应的适当尺寸。遮光体21的圆筒的外径只要比配置卤素灯HL的光源区域小即可,例如在第1实施方式中,将遮光体21的外径设为与半导体晶片W的直径相同为300mm,将内径设为294mm。另外,遮光体21的高度例如设为15mm~25mm即可(在第1实施方式中设为16mm)。
如图1所示,在卤素加热部4的框体41的上端设置着遮光体平台22。遮光体平台22是由相对于从卤素灯HL出射的光透明的石英玻璃形成的平板状部件。在该遮光体平台22的上表面设置遮光体21。遮光体21是以该圆筒的中心轴CX通过由保持部7保持的半导体晶片W的中心的方式设置。卤素加热部4的多个卤素灯HL排列在与由保持部7保持的半导体晶片W的下表面对向的区域。因此,遮光体21的中心轴CX也通过多个卤素灯HL的排列的中心。
这样一来,通过将由不透明石英形成的圆筒形状的遮光体21设置在卤素加热部4与腔室6之间,而当从多个卤素灯HL进行光照射时,从设置在比遮光体21靠外侧的卤素灯HL朝向包含半导体晶片W的中心部附近的内侧区域(比周缘部靠内侧的区域)的光被不透明的遮光体21的壁面遮蔽。另一方面,从设置在比遮光体21靠外侧的卤素灯HL朝向半导体晶片W的周缘部的光未被遮蔽。其结果为通过设置遮光体21,使从卤素加热部4朝向半导体晶片W的周缘部的光几乎未减少,与此相对,使朝向内侧区域的光减少,内侧区域的加热减弱,从而相对较强地加热容易产生温度下降的半导体晶片W的周缘部。
然而,本申请发明者等进行了锐意研究,发现如果仅将遮光体21设置在卤素加热部4的上方,那么会产生当利用多个卤素灯HL进行光照射加热时比半导体晶片W的周缘部略靠内侧的区域反而会变得高温这一新问题。图14是表示仅设置遮光体21的情况下的半导体晶片W的面内温度分布的图。当仅设置遮光体21而从多个卤素灯HL进行光照射时,如该图所示,在比半导体晶片W的周缘部略靠内侧,出现比其他区域更高温的过热区域(热点(hotspot))99。例如,如果半导体晶片W的直径为300mm,那么在半导体晶片W的面内的半径约117mm附近出现过热区域99。即,过热区域99的形状成为直径约235mm的圆弧状。
因此,本发明在卤素加热部4与保持部7之间除了设置遮光体21还设置遮光部件25。图9是表示第1实施方式中的遮光体21及遮光部件25的整体外观的立体图。在圆筒形状的遮光体21的上端设置环状平台24。环状平台24是由相对于从卤素灯HL出射的光透明的石英玻璃形成的圆板状部件。环状平台24的直径与遮光体21的外径(在本实施方式中为300mm)相同。另外,环状平台24的板厚为2mm~3mm。
在该环状平台24的上表面载置遮光部件25。即,在第1实施方式中,在设置在遮光体21之上的石英板即环状平台24之上进而载置遮光部件25。遮光部件25为圆环平板形状的遮光环。遮光部件25由相对于从卤素加热部4的卤素灯HL出射的光不透明的材质形成,例如是由在石英玻璃中内包多数微细气泡而成的不透明石英形成。在第1实施方式中,遮光体21与遮光部件25由相同材质形成。
圆环形状的遮光部件25的外径小于圆筒形状的遮光体21的内径,例如为280mm。即,遮光部件25的外形尺寸小于遮光体21的内侧的尺寸。另外,遮光部件25的内径例如为260mm,遮光部件25的板厚例如为2mm。
另外,遮光体21的中心轴CX与圆环形状的遮光部件25的中心轴一致。因此,遮光部件25也是以其圆环形状的中心轴通过由保持部7保持的半导体晶片W的中心的方式设置。
回到图1,控制部3控制设置在热处理装置1的所述各种动作机构。作为控制部3的硬件的构成与一般电脑相同。即,控制部3包含进行各种运算处理的电路即CPU(CentralProcessing Unit,中央处理器)、存储基本程序的读出专用存储器即ROM(Read OnlyMemory,只读存储器)、存储各种信息的自由读写存储器即RAM(Random Access Memory,随机访问存储器)、及存储控制用软件或数据等的磁碟。通过使控制部3的CPU执行规定的处理程序来进行热处理装置1中的处理。
除所述的构成以外,热处理装置1为了防止在半导体晶片W的热处理时从卤素灯HL及闪光灯FL产生的热能引起卤素加热部4、闪光加热部5及腔室6的温度过度上升,还包含各种冷却用构造。例如,在腔室6的壁体设置着水冷管(省略图示)。另外,卤素加热部4及闪光加热部5设为在内部形成气体流而散热的空冷构造。另外,对上侧腔室窗63与灯光放射窗53的间隙也供给空气,将闪光加热部5及上侧腔室窗63冷却。
其次,对热处理装置1中的半导体晶片W的处理程序进行说明。这里,成为处理对象的半导体晶片W是通过离子注入法而添加了杂质(离子)的半导体基板。该杂质的活化是通过利用热处理装置1进行闪光照射加热处理(退火)来执行。以下说明的热处理装置1的处理程序是通过使控制部3控制热处理装置1的各种动作机构来进行。
首先,使用来供气的阀84敞开,并且敞开排气用阀89、192而开始对腔室6内的供排气。当阀84敞开时,从气体供给孔81对热处理空间65供给氮气。另外,当阀89敞开时,从气体排放孔86排放腔室6内的气体。由此,从腔室6内的热处理空间65的上部供给的氮气向下方流动,从热处理空间65的下部排放。
另外,通过敞开阀192,也从搬送开口部66排放腔室6内的气体。进而,利用省略图示的排气机构,也排放移载机构10的驱动部周边的气体。此外,在热处理装置1中的半导体晶片W的热处理时,持续对热处理空间65供给氮气,其供给量根据处理步骤适当变更。
接下来,打开闸阀185而使搬送开口部66敞开,利用装置外部的搬送机器人经由搬送开口部66将离子注入后的半导体晶片W搬入腔室6内的热处理空间65。利用搬送机器人搬入的半导体晶片W进出并停止在保持部7的正上方位置。然后,通过使移载机构10的一对移载臂11从退避位置水平移动并上升到移载动作位置,而使顶起销12通过贯通孔79从基座74的上表面突出并接受半导体晶片W。
当将半导体晶片W载置在顶起销12后,搬送机器人从热处理空间65退出,利用闸阀185而将搬送开口部66封闭。然后,通过使一对移载臂11下降,而将半导体晶片W从移载机构10交付到保持部7的基座74并以水平姿势从下方保持。半导体晶片W以进行图案形成而注入了杂质的表面为上表面被保持于保持部7。另外,半导体晶片W在基座74的上表面保持在5个导销76的内侧。下降到基座74的下方的一对移载臂11利用水平移动机构13而退避到退避位置、即凹部62的内侧。
在利用由石英形成的保持部7将半导体晶片W以水平姿势从下方保持后,一齐点亮卤素加热部4的40根卤素灯HL而开始预加热(辅助加热)。从卤素灯HL出射的卤素光通过由石英形成的遮光体平台22、环状平台24、下侧腔室窗64及基座74而从半导体晶片W的背面(与正面为相反侧的主面)照射。通过接受来自卤素灯HL的光照射而半导体晶片W被预加热,温度上升。此外,由于移载机构10的移载臂11退避到凹部62的内侧,因此不会妨碍利用卤素灯HL的加热。
当利用卤素灯HL进行预加热时,利用接触式温度计130测定半导体晶片W的温度。即,内置热电偶的接触式温度计130经由基座74的切口部77而接触由保持部7保持的半导体晶片W的下表面并测定升温中的晶片温度。所测定的半导体晶片W的温度传递至控制部3。控制部3监视通过来自卤素灯HL的光照射而升温的半导体晶片W的温度是否到达规定的预加热温度T1。预加热温度T1设为不会导致添加于半导体晶片W的杂质因热而扩散的200℃至800℃左右,优选350℃至600℃左右(在本实施方式中为600℃)。此外,当通过来自卤素灯HL的光照射使半导体晶片W升温时,不利用放射温度计120进行温度测定。其原因在于:从卤素灯HL照射的卤素光会作为环境光入射至放射温度计120,无法进行准确的温度测定。
另外,在第1实施方式中,在卤素加热部4与腔室6之间设置不透明的圆筒形状的遮光体21及圆环形状的遮光部件25,遮蔽一部分从卤素加热部4朝向由保持部7保持的半导体晶片W的光。图10是表示利用第1实施方式中的遮光体21及遮光部件25的光程调整的图。
如上所述,在本实施方式中,在比圆板形状的半导体晶片W的主面更大的区域配置着多个卤素灯HL,遮光体21的外径与半导体晶片W的直径相同。因此,在比圆筒形状的遮光体21靠外侧也存在卤素灯HL。因此,从设置在比遮光体21靠外侧的卤素灯HL朝向包含半导体晶片W的中心部附近的内侧区域(比周缘部靠内侧的区域)的光被不透明的遮光体21的壁面遮蔽。另一方面,从设置在比遮光体21靠外侧的卤素灯HL朝向半导体晶片W的周缘部的光未被遮蔽。
另外,圆环形状的遮光部件25的中心轴与遮光体21的中心轴CX一致,且遮光部件25的外径小于遮光体21的内径。因此,如图10所示,在遮光体21的内壁面与遮光部件25的外周之间存在使从卤素灯HL出射光能够透过的间隙。在第1实施方式中,遮光体21的内径为294mm,遮光部件25的外径为280mm,因此在遮光体21的内壁面与遮光部件25的外周之间产生宽度7mm的圆环状的间隙。另外,遮光体21的外径与由保持部7保持的半导体晶片W的直径相同,因此该间隙存在于半导体晶片W的周缘部正下方。因此,如图10所示,从卤素灯HL出射并透过产生在遮光体21的内壁面与遮光部件25的外周之间的间隙的光照射到由保持部7保持的半导体晶片W的周缘部。由此,与所述利用遮光体21的遮光效果相结合,使来自卤素灯HL的光照射产生的半导体晶片W的周缘部的照度相对变高,从而较强地加热容易产生温度下降的该周缘部。
另一方面,不透明的圆环形状的遮光部件25的外径为280mm,内径为260mm,因此存在于比由保持部7保持的半导体晶片W的周缘部略靠内侧的区域、即在仅设置遮光体21的情况下出现的图14的过热区域99的下方。因此,如图10所示,从卤素灯HL出射并朝向比半导体晶片W的周缘部略靠内侧的过热区域99的光被遮光部件25遮蔽。由此,在仅设置遮光体21的情况下出现的半导体晶片W的过热区域99中的照度相对变低,从而使过热区域99的加热减弱。
这样一来,利用遮光体21及遮光部件25的组合,提高来自卤素灯HL的光照射产生的半导体晶片W的周缘部的照度,另一方面,降低比该周缘部略靠内侧的过热区域99的照度。其结果为,相对较强地加热容易产生温度下降的半导体晶片W的周缘部,另一方面,使如果仅设置遮光体21则温度变得过高的比该周缘部略靠内侧的过热区域99的加热相对变弱,从而能够有效地消除预加热时半导体晶片W的面内温度分布的不均匀。
在半导体晶片W的温度到达预加热温度T1并经过规定时间的时点,闪光加热部5的闪光灯FL对半导体晶片W的表面进行闪光照射。这时,从闪光灯FL放射的闪光的一部分直接朝向腔室6内,另一部分暂时被反射器52反射后朝向腔室6内,利用这些闪光的照射来进行半导体晶片W的闪光加热。
闪光加热是利用来自闪光灯FL的闪光(flash)照射进行,因此能够使半导体晶片W的表面温度在短时间内上升。即,从闪光灯FL照射的闪光是预先储存在电容器中的静电能转换为极短的光脉冲的照射时间为0.1毫秒以上100毫秒以下左右的极短的强闪光。然后,利用来自闪光灯FL的闪光照射而进行闪光加热的半导体晶片W的表面温度瞬间上升到1000℃以上的处理温度T2,将注入到半导体晶片W的杂质活化后,表面温度迅速下降。这样一来,热处理装置1能够使半导体晶片W的表面温度在极短时间内升降,因此能够抑制注入到半导体晶片W的杂质因热而扩散并且进行杂质的活化。此外,杂质的活化所需的时间与其热扩散所需的时间相比极短,因此即便在0.1毫秒至100毫秒左右的不会产生扩散的短时间内也能完成活化。
在第1实施方式中,利用遮光体21及遮光部件25来遮蔽从卤素加热部4朝向半导体晶片W的内侧区域(尤其是过热区域99)的光的一部分而使预加热阶段的半导体晶片W的面内温度分布均匀,因此也能够使闪光照射时的半导体晶片W表面的面内温度分布均匀。
在闪光加热处理结束后,在经过规定时间后卤素灯HL熄灭。由此,半导体晶片W从预加热温度T1迅速降温。降温中的半导体晶片W的温度是利用接触式温度计130或放射温度计120而测定,该测定结果传递到控制部3。控制部3根据测定结果监视半导体晶片W的温度是否降温到规定温度。然后,当半导体晶片W的温度降温到规定以下后,使移载机构10的一对移载臂11再次从退避位置水平移动并上升到移载动作位置,由此使顶起销12从基座74的上表面突出而从基座74接收热处理后的半导体晶片W。接下来,使利用闸阀185封闭的搬送开口部66敞开,利用装置外部的搬送机器人搬出载置在顶起销12上的半导体晶片W,热处理装置1中的半导体晶片W的加热处理结束。
在第1实施方式中,在卤素加热部4与腔室6之间设置不透明的圆筒形状的遮光体21及圆环形状的遮光部件25,调整从卤素加热部4朝向由保持部7保持的半导体晶片W的光的光程。如上所述,在仅设置遮光体21而利用卤素加热部4进行预加热的情况下,确认到有在比半导体晶片W的周缘部略靠内侧产生温度比其他区域高的过热区域99的倾向。因此,通过除设置遮光体21以外还设置遮光部件25,利用遮光部件25遮蔽朝向比半导体晶片W的周缘部略靠内侧的过热区域99的光,而能够使预加热时的半导体晶片W的面内温度分布均匀。其结果为,也能够使闪光加热时的半导体晶片W表面的面内温度分布均匀。
<第2实施方式>
其次,对本发明的第2实施方式进行说明。第2实施方式的热处理装置的整体构成与第1实施方式大致相同。另外,第2实施方式中的半导体晶片W的处理程序也与第1实施方式相同。第2实施方式与第1实施方式的不同之处在于遮光部件的形状。
图11是第2实施方式的遮光部件125的俯视图。第1实施方式的遮光部件25为圆环平板形状的遮光环,与此相对,第2实施方式的遮光部件125在正方形的板状部件的中央部设置着正方形的孔部。因此,第2实施方式的遮光部件125也成为环状的平板状部件。与第1实施方式同样地,遮光部件125由相对于从卤素加热部4的卤素灯HL出射的光不透明的材质形成,例如由在石英玻璃中内包多数微细气泡而成的不透明石英形成。
正方形的遮光部件125的对角线的长度小于圆筒形状的遮光体21的内径。遮光部件125的板厚例如为2mm。这种遮光部件125载置在设置于圆筒形状的遮光体21的上端的环状平台24的上表面。除遮光部件125的形状以外的第2实施方式的其余构成与第1实施方式相同。
在第2实施方式中,当通过来自卤素加热部4的光照射进行半导体晶片W的预加热时,从卤素灯HL出射并透过遮光体21的内壁面与遮光部件125的外周之间的间隙的光照射到由保持部7保持的半导体晶片W的周缘部。另一方面,从卤素灯HL出射并朝向比半导体晶片W的周缘部靠内侧的区域的光被遮光部件125遮蔽。由此,与第1实施方式同样地,能够使预加热时的半导体晶片W的面内温度分布均匀,其结果为,也能使闪光加热时的半导体晶片W表面的面内温度分布均匀。
尤其,在当仅设置遮光体21而利用卤素加热部4进行预加热时,产生在半导体晶片W的面内的温度比其他区域高的过热区域呈如图11所示的形状的情况下,通过利用第2实施方式的遮光部件125来遮蔽朝向该过热区域的光,而能够有效地使半导体晶片W的面内温度分布均匀。
<第3实施方式>
其次,对本发明的第3实施方式进行说明。第3实施方式的热处理装置的整体构成与第1实施方式大致相同。另外,第3实施方式中的半导体晶片W的处理程序也与第1实施方式相同。第3实施方式与第1实施方式的不同之处在于遮光部件的形状。
图12是第3实施方式的遮光部件225的俯视图。第3实施方式的遮光部件225包含多个遮光零件,在圆环平板形状的遮光环221的内侧配置4个板状的遮光片222。构成遮光部件225的遮光环221及4个遮光片222由相对于从卤素加热部4的卤素灯HL出射的光不透明的材质形成,例如由在石英玻璃中内包多数微细气泡而成的不透明石英形成。
遮光环221与第1实施方式的遮光部件25相同。即,遮光环221的外径小于圆筒形状的遮光体21的内径。各遮光片222是大小为收于遮光环221的内侧的程度的矩形板状部件。这些遮光环221及4个遮光片222以如图12所示的配置形态载置在设置于圆筒形状的遮光体21的上端的环状平台24的上表面。除遮光部件225的形状以外的第3实施方式的其余构成与第1实施方式相同。
在第3实施方式中,在通过来自卤素加热部4的光照射进行半导体晶片W的预加热时,从卤素灯HL出射并透过遮光体21的内壁面与遮光环221的外周之间的间隙的光照射到由保持部7保持的半导体晶片W的周缘部。另一方面,从卤素灯HL出射并朝向比半导体晶片W的周缘部靠内侧的区域的光的一部分被遮光环221及多个遮光片222遮蔽。由此,与第1实施方式同样地,能够使预加热时的半导体晶片W的面内温度分布均匀,其结果为,也能使闪光加热时的半导体晶片W表面的面内温度分布均匀。
尤其,在当仅设置遮光体21而利用卤素加热部4进行预加热时,在半导体晶片W的面内除出现图14所示的形状的过热区域99外还在其内侧出现过热区域的情况下,通过如第3实施方式般,除配置遮光环221外还配置遮光片222,而能分别遮蔽朝向这些过热区域的光,从而能够有效地使半导体晶片W的面内温度分布均匀。
<第4实施方式>
其次,对本发明的第4实施方式进行说明。第4实施方式的热处理装置的整体构成与第1实施方式大致相同。另外,第4实施方式中的半导体晶片W的处理程序也与第1实施方式相同。第4实施方式与第1实施方式的不同之处在于遮光部件的形状。
图13是第4实施方式的遮光部件325的俯视图。第4实施方式的遮光部件325包含多个遮光零件,在平板四边框形状的遮光框架321的内侧配置板状的遮光片322。构成遮光部件325的遮光框架321及遮光片322由相对于从卤素加热部4的卤素灯HL出射的光不透明的材质形成,例如由在石英玻璃中内包多数微细气泡而成的不透明石英形成。
具有四边框形状的遮光框架321的对角线的长度小于圆筒形状的遮光体21的内径。遮光片322是大小为收于遮光框架321的内侧的程度的圆板形状部件。这些遮光框架321及遮光片322是以如图13所示的配置形态载置在设置于圆筒形状的遮光体21的上端的环状平台24的上表面。除遮光部件325的形状以外的第4实施方式的其余构成与第1实施方式相同。
在第4实施方式中,在通过来自卤素加热部4的光照射进行半导体晶片W的预加热时,从卤素灯HL出射并透过遮光体21的内壁面与遮光框架321的外周之间的间隙的光照射到由保持部7保持的半导体晶片W的周缘部。另一方面,从卤素灯HL出射并朝向比半导体晶片W的周缘部靠内侧的区域的光的一部分被遮光框架321及遮光片322遮蔽。由此,与第1实施方式同样地,能够使预加热时的半导体晶片W的面内温度分布均匀,其结果为,也能使闪光加热时的半导体晶片W表面的面内温度分布均匀。
尤其,在当仅设置遮光体21而利用卤素加热部4进行预加热时,在半导体晶片W的面内除出现图14所示的形状的过热区域99外还在其内侧出现过热区域的情况下,通过如第4实施方式般,除遮光框架321外还配置遮光片322,由此能够分别遮蔽朝向这些过热区域的光,从而能够有效地使半导体晶片W的面内温度分布均匀。
<第5实施方式>
其次,对本发明的第5实施方式进行说明。图15是表示第5实施方式中的遮光体21及遮光部件25的配置的图。在该图中,对与第1实施方式相同的要素标注相同符号。在第1实施方式中,在设置在遮光体21之上的环状平台24之上载置遮光部件25,但在第5实施方式中,在腔室6的与卤素加热部4对向的下侧腔室窗64之上载置遮光部件25。此外,除遮光部件25的载置位置以外的第5实施方式的其余构成及半导体晶片W的处理程序与第1实施方式相同。
与第1实施方式同样地,遮光体21是以其圆筒的中心轴通过由保持部7保持的半导体晶片W的中心的方式设置在遮光体平台22上。遮光部件25也是以其圆环形状的中心轴通过由保持部7保持的半导体晶片W的中心的方式设置在下侧腔室窗64上。遮光体21及遮光部件25的材质、形状与第1实施方式相同。即,遮光体21及遮光部件25均由相对于从卤素灯HL出射的光不透明的材质(例如不透明石英)形成,遮光部件25的外径小于遮光体21的内径。
如图15所示,从卤素灯HL出射并透过产生在遮光体21的内壁面与遮光部件25的外周之间的间隙的光照射到由保持部7保持的半导体晶片W的周缘部。由此,来自卤素灯HL的光照射所产生的半导体晶片W的周缘部的照度相对变高,从而较强地加热容易产生温度下降的该周缘部。
另一方面,与第1实施方式同样地,遮光部件25存在于比由保持部7保持的半导体晶片W的周缘部略靠内侧的区域的下方。因此,如图15所示,从卤素灯HL出射并朝向比半导体晶片W的周缘部略靠内侧的区域的光被遮光部件25遮蔽。由此,在仅设置遮光体21的情况下出现的半导体晶片W的过热区域99的照度相对变低,从而使过热区域99的加热减弱。
这样一来,通过遮光体21及遮光部件25的组合来提高来自卤素灯HL的光照射所产生的半导体晶片W的周缘部的照度,另一方面,降低比其周缘部略靠内侧的区域的照度。其结果为,相对较强地加热容易产生温度下降的半导体晶片W的周缘部,另一方面,使若仅设置遮光体21则温度变高的比该周缘部略靠内侧的区域的加热相对变弱,从而能够使预加热时的半导体晶片W的面内温度分布均匀。
<第6实施方式>
其次,对本发明的第6实施方式进行说明。图16是表示第6实施方式中的遮光体21及遮光部件25的配置的图。在该图中,对与第1实施方式相同的要素标注相同符号。在第1实施方式中,在设置在遮光体21之上的环状平台24之上载置遮光部件25,但在第6实施方式中,在设置遮光体21的遮光体平台22之上也载置遮光部件25。此外,除遮光部件25的载置位置以外的第6实施方式的其余构成及半导体晶片W的处理程序与第1实施方式相同。
与第1实施方式同样地,遮光体21是以其圆筒的中心轴通过由保持部7保持的半导体晶片W的中心的方式设置在遮光体平台22上。遮光部件25也是以其圆环形状的中心轴通过由保持部7保持的半导体晶片W的中心的方式设置在遮光体平台22上。如图16所示,遮光部件25是在圆筒形状的遮光体21的内侧载置在载置该遮光体21的石英遮光体平台22上。遮光体21及遮光部件25的材质、形状与第1实施方式相同。即,遮光体21及遮光部件25均以相对于从卤素灯HL出射的光不透明的材质(例如不透明石英)形成,遮光部件25的外径小于遮光体21的内径。
如图16所示,从卤素灯HL出射并透过产生在遮光体21的内壁面与遮光部件25的外周之间的间隙的光照射到由保持部7保持的半导体晶片W的周缘部。由此,使来自卤素灯HL的光照射所产生的半导体晶片W的周缘部的照度相对变高,从而较强地加热容易产生温度下降的该周缘部。
另一方面,与第1实施方式同样地,遮光部件25存在于比由保持部7保持的半导体晶片W的周缘部略靠内侧的区域的下方。因此,如图16所示,从卤素灯HL出射并朝向比半导体晶片W的周缘部略靠内侧的区域的光被遮光部件25遮蔽。由此,在仅设置遮光体21的情况下出现的半导体晶片W的过热区域99的照度相对变低,从而使过热区域99的加热减弱。
这样一来,通过遮光体21及遮光部件25的组合而提高来自卤素灯HL的光照射所产生的半导体晶片W的周缘部的照度,另一方面,降低比其周缘部略靠内侧的区域的照度。其结果为,相对较强地加热容易产生温度下降的半导体晶片W的周缘部,另一方面,使若仅设置遮光体21则温度变高的比该周缘部略靠内侧的区域的加热相对变弱,从而能够使预加热时的半导体晶片W的面内温度分布均匀。
<第7实施方式>
其次,对本发明的第7实施方式进行说明。图17是表示第7实施方式中的遮光体28、29及遮光部件25的配置的图。在该图中,对与第1实施方式相同的要素标注相同符号。在第1实施方式中,在设置在遮光体21之上的环状平台24之上载置遮光部件25,但在第7实施方式中,在夹入上下遮光体28、29间的环状平台24之上载置遮光部件25。此外,除遮光部件25的载置位置以外的第7实施方式的其余构成及半导体晶片W的处理程序与第1实施方式相同。
在第7实施方式中,将遮光体分割为上下2段,设置上段遮光体29及下段遮光体28。上段遮光体29及下段遮光体28与第1实施方式的遮光体21同样地,均由相对于从卤素灯HL出射的光不透明的材质(例如不透明石英)形成。上段遮光体29及下段遮光体28的外径及内径也与第1实施方式的遮光体21相同。此外,上段遮光体29及下段遮光体28的高度为适当高度即可。
以夹入上段遮光体29与下段遮光体28之间的方式设置环状平台24。换言之,与第1实施方式同样地,在圆筒形状的下段遮光体28的上端设置环状平台24,进而在该环状平台24之上进而设置与下段遮光体28为相同材质且具有相同外径及内径的圆筒形状的上段遮光体29。然后,在该环状平台24的上表面载置遮光部件25。
上段遮光体29及下段遮光体28是以其圆筒的中心轴通过由保持部7保持的半导体晶片W的中心的方式积层。遮光部件25也是以其圆环形状的中心轴通过由保持部7保持的半导体晶片W的中心的方式设置在环状平台24上。遮光部件25也由相对于从卤素灯HL出射的光不透明的材质(例如不透明石英)形成,遮光部件25的外径小于上段遮光体29及下段遮光体28的内径。
如图17所示,从卤素灯HL出射并透过产生在上段遮光体29及下段遮光体28的内壁面与遮光部件25的外周之间的间隙的光照射到由保持部7保持的半导体晶片W的周缘部。由此,使来自卤素灯HL的光照射所产生的半导体晶片W的周缘部的照度相对变高,从而较强地加热容易产生温度下降的该周缘部。
另一方面,与第1实施方式同样地,遮光部件25存在于比由保持部7保持的半导体晶片W的周缘部略靠内侧的区域的下方。因此,如图17所示,从卤素灯HL出射并朝向比半导体晶片W的周缘部略靠内侧的区域的光被遮光部件25遮蔽。由此,在仅设置遮光体21的情况下出现的半导体晶片W的过热区域99的照度相对变低,从而使过热区域99的加热减弱。
这样一来,通过上段遮光体29、下段遮光体28及遮光部件25的组合而提高来自卤素灯HL的光照射所产生的半导体晶片W的周缘部的照度,另一方面,降低比其周缘部略靠内侧的区域的照度。其结果为,相对较强地加热容易产生温度下降的半导体晶片W的周缘部,另一方面,使若仅设置遮光体21则温度变高的比该周缘部略靠内侧的区域的加热相对变弱,从而能够使预加热时的半导体晶片W的面内温度分布均匀。
<第8实施方式>
其次,对本发明的第8实施方式进行说明。图18是表示第8实施方式的热处理装置1a的构成的纵剖视图。第8实施方式的热处理装置1a也是通过对作为基板的φ300mm的圆板形状的半导体晶片W进行闪光照射来加热该半导体晶片W的闪光灯退火装置。在该图中,对与第1实施方式相同的要素标注相同符号。第8实施方式与第1实施方式的不同之处在于:在卤素加热部4与腔室6之间设置外侧遮光体121及内侧遮光体123这2个遮光体。
图19是外侧遮光体121及内侧遮光体123的立体图。外侧遮光体121及内侧遮光体123均为在上下具有敞开端的圆筒形状(无底圆筒形状)的部件。外侧遮光体121及内侧遮光体123由相对于从卤素加热部4的卤素灯HL出射的光不透明的材质形成,例如由在石英玻璃中内包多数微细气泡而成的不透明石英形成。
如图18所示,在卤素加热部4的框体41的上端设置着遮光体平台22。遮光体平台22是由相对于从卤素灯HL出射的光透明的石英玻璃形成的平板状部件。在该遮光体平台22的上表面设置外侧遮光体121及内侧遮光体123。即,外侧遮光体121及内侧遮光体123设置在比下侧腔室窗64靠下方的腔室6的外部。
另外,外侧遮光体121及内侧遮光体123均是以其圆筒的中心轴CX通过由保持部7保持的半导体晶片W的中心的方式设置。即,外侧遮光体121与内侧遮光体123是以在俯视下成为同心圆的方式配置在遮光体平台22上。卤素加热部4的多个卤素灯HL排列在与由保持部7保持的半导体晶片W的下表面对向的区域。因此,外侧遮光体121及内侧遮光体123的中心轴CX也通过多个卤素灯HL的排列的中心。
外侧遮光体121的圆筒的直径大于半导体晶片W的直径,例如在本实施方式中,外侧遮光体121的外径为323mm,内径为317mm。即,外侧遮光体121的圆筒壁的板厚中央部的直径为320mm。
另一方面,内侧遮光体123的圆筒的直径小于半导体晶片W的直径,例如在本实施方式中,内侧遮光体123的外径为283mm,内径为277mm。即,内侧遮光体123的圆筒壁的板厚中央部的直径为280mm。
这样一来,外侧遮光体121的内径大于内侧遮光体123的外径。因此,如图19所示,在遮光体平台22的上表面,内侧遮光体123设置在外侧遮光体121的内侧。另外,外侧遮光体121的高度与内侧遮光体123的高度相等,例如为15mm~25mm(在本实施方式中为23mm)。
于在外侧遮光体121的内侧配置着内侧遮光体123的状态下,在外侧遮光体121的内壁面与内侧遮光体123的外壁面之间产生圆筒形状的间隙。该圆筒形状的间隙的外径(即外侧遮光体121的内径)为317mm,该间隙的内径(即内侧遮光体123的外径)为283mm。即,存在于外侧遮光体121的内壁面与内侧遮光体123的外壁面之间的圆筒形状的间隙的间隔为17mm,沿着该圆筒形状的间隙的径向的中央部的直径与半导体晶片W的直径相同为300mm。换言之,外侧遮光体121的内壁面与内侧遮光体123的外壁面的之间的间隙的中央部位于由保持部7保持的半导体晶片W的端缘部的正下方,该间隙与由保持部7保持的半导体晶片W的周缘部对向。
第8实施方式的热处理装置1a中的半导体晶片W的处理程序与第1实施方式相同。在第8实施方式中,在卤素加热部4与腔室6之间设置不透明的圆筒形状的外侧遮光体121及内侧遮光体123,调整从卤素加热部4朝向由保持部7保持的半导体晶片W的光的光程。图20是表示利用外侧遮光体121及内侧遮光体123进行的光程调整的图。
外侧遮光体121与内侧遮光体123是以在俯视下成为同心圆的方式配置在遮光体平台22上,外侧遮光体121的内径大于内侧遮光体123的外径。因此,如图20所示,在外侧遮光体121的内壁面与内侧遮光体123的外壁面之间存在圆筒形状的间隙。如上所述,在第8实施方式中,产生外径317mm、内径283mm、高度23mm的圆筒形状的间隙。外侧遮光体121的内壁面与内侧遮光体123的外壁面之间的间隔为17mm。
另外,产生在外侧遮光体121的内壁面与内侧遮光体123的外壁面之间的圆筒形状的间隙位于在腔室6内由保持部7保持的半导体晶片W的周缘部的正下方而与该周缘部对向。因此,如图20所示,从卤素加热部4的卤素灯HL出射并进入产生在外侧遮光体121的内壁面与内侧遮光体123的外壁面之间的圆筒形状的间隙的光在外侧遮光体121的内壁面及内侧遮光体123的外壁面反复被反射而向上方的指向性变强,到达由保持部7保持的半导体晶片W的周缘部。其结果为,与半导体晶片W的内侧的区域相比周缘部的照度相对变高,从而较强地加热在利用卤素灯HL进行预加热时容易产生温度下降的该周缘部。
另外,判明了如果仅在卤素加热部4的上方设置1个遮光体,那么在利用多个卤素灯HL进行光照射加热时,比半导体晶片W的周缘部略靠内侧的区域反而会成为高温。如果如第8实施方式般,利用外侧遮光体121及内侧遮光体123形成圆筒形状的间隙,那么进入该间隙的光朝向半导体晶片W的周缘部的指向性变强,因此抑制该光到达比该周缘部略靠内侧的区域。由此,防止比半导体晶片W的周缘部略靠内侧的区域被较强地加热。
这样一来,通过在外侧遮光体121及内侧遮光体123之间形成圆筒形状的间隙,而使从卤素灯HL出射并朝向半导体晶片W的周缘部的光的指向性变强从而相对提高该周缘部的照度。其结果为,能够相对较强地加热容易产生温度下降的半导体晶片W的周缘部,从而有效地消除预加热时的半导体晶片W的面内温度分布的不均匀。
另外,由于通过外侧遮光体121及内侧遮光体123的组合来提高从卤素加热部4朝向半导体晶片W的周缘部的光的指向性而使预加热阶段的半导体晶片W的面内温度分布均匀,所以也能够使闪光照射时的半导体晶片W表面的面内温度分布均匀。
在第8实施方式中,在卤素加热部4与腔室6之间设置不透明的圆筒形状的外侧遮光体121及内侧遮光体123,增强从卤素加热部4朝向由保持部7保持的半导体晶片W的周缘部的光的指向性。虽然确认到有当利用卤素加热部4进行预加热时与半导体晶片的中心部相比周缘部的温度变低的倾向,但通过增强朝向该周缘部的光的指向性而使照度相对变高,而能够使预加热时的半导体晶片W的面内温度分布均匀。其结果为,也能够使闪光加热时的半导体晶片W表面的面内温度分布均匀。
<变化例>
以上,对本发明的实施方式进行了说明,但本发明只要不脱离其主旨,那么除所述以外还能够进行各种变更。例如,在所述各实施方式中,遮光部件25、125、225、325由在石英玻璃中内包多数微细气泡而成的不透明石英形成,但遮光部件25、125、225、325的材质不限定于不透明石英。例如,遮光部件25、125、225、325可以陶瓷或金属等相对于从卤素加热部4的卤素灯HL出射的光不透明的材质形成。遮光部件25、125、225、325未必必须以完全不透明(透过率0%)的材质形成,可以相对于从卤素灯HL出射的光透过率为15%以下的材质形成。不过,在如第5实施方式般,将遮光部件25设置在腔室6内部的情况下,优选以无污染的顾虑的不透明石英形成遮光部件25。
另外,遮光体21与遮光部件25、125、225、325只要为相对于从卤素灯HL出射的光不透明的材质,可由不同的材质形成。进而,在第3实施方式中,遮光环221与多个遮光片222可由不同的材质形成。在该情况下,多个遮光片222相对于从卤素灯HL出射的光的透过率可互不相同。在当仅设置遮光体21而进行预加热时,产生在半导体晶片W的面内的过热区域的温度存在偏差的情况下,优选根据过热区域的温度而将多个遮光片222的透过率设为不同的值。具体来说,使与温度大幅高于其他区域的过热区域相对应的遮光片222的透过率变低(透过率接近0%),相反地,使与温度仅略高于其他区域的过热区域相对应的遮光片222的透过率变高。这样一来,能够更高精度地调整过热区域的照度从而能够有效地使半导体晶片W的面内温度分布均匀。此外,在第3实施方式中,当然遮光环221与多个遮光片222的透过率可不同。
同样地,在第4实施方式中,遮光框架321与遮光片322可由不同的材质形成。在该情况下,遮光框架321与遮光片322相对于从卤素灯HL出射的光的透过率可不同。
另外,第1实施方式至第4实施方式中,遮光部件的形状及零件数量不限定于所述例。例如,遮光部件的形状除圆形以外,还可为椭圆形、星形、多边形等。另外,遮光部件的零件数量在第1、2实施方式为单个,在第3、4实施方式中为多个,可根据仅设置遮光体21进行预加热时产生在半导体晶片W的面内的过热区域的数量而设为适当个数。进而,在将遮光部件的零件数量设为多个的情况下,可根据半导体晶片W的面内的过热区域的分布而对称地配置遮光部件的零件,也可非对称地配置。
总而言之,在第1实施方式至第4实施方式中,与仅设置遮光体21而利用来自卤素加热部4的光照射进行预加热时产生在半导体晶片W的面内的温度高于其他区域的过热区域相对应地设置遮光部件即可。这时,优选根据半导体晶片W的面内的过热区域的出现形态(个数、形状、温度),设定遮光部件的零件数量、各零件的形状、各零件的透过率。
另外,在第1实施方式至第4实施方式中,设置遮光部件的高度位置并不限定于设置在遮光体21的上端的环状平台24上表面,只要为卤素加热部4与腔室6内的保持部7之间即可。不过,优选卤素加热部4至遮光部件的距离、及遮光部件至保持部7的距离分别为20cm以内。
另外,在第5实施方式至第7实施方式中,遮光部件25的形状并不限定于圆环形状,其外周例如可为多边形或椭圆形。即便在该情况下,遮光部件25也是环状的平板部件。另外,环状的遮光部件25的外形尺寸小于遮光体21的内侧的尺寸。这种遮光部件25只要其外形尺寸小于遮光体21的内侧的尺寸,那么在遮光体21的内壁面与遮光部件25的外周之间也存在使从卤素灯HL出射的光能够透过的间隙,从而能够获得与第5实施方式至第7实施方式相同的效果。
另外,在第8实施方式中,外侧遮光体121及内侧遮光体123由在石英玻璃中内包多数微细气泡而成的不透明石英形成,但外侧遮光体121及内侧遮光体123的材质并不限定于不透明石英。例如,外侧遮光体121及内侧遮光体123可由陶瓷或金属等相对于从卤素加热部4的卤素灯HL出射的光不透明的材质形成。在由金属形成外侧遮光体121及内侧遮光体123的情况下,可使用不锈钢或铝。
在外侧遮光体121及内侧遮光体123由金属材料形成的情况下,可对外侧遮光体121的内壁面及内侧遮光体123的外壁面进行镜面研磨。如果外侧遮光体121的内壁面及内侧遮光体123的外壁面为镜面,那么它们的反射率变高,能够更加有效地反射进入形成在外侧遮光体121的内壁面与内侧遮光体123的外壁面之间的圆筒形状的间隙的光从而提高其指向性。
另外,在第8实施方式中,将外侧遮光体121的内壁面与内侧遮光体123的外壁面之间的间隔设为17mm,但并不限定于此,该间隔只要为10mm以上30mm以下即可。如果外侧遮光体121的内壁面与内侧遮光体123的外壁面之间的间隔小于10mm,那么进入外侧遮光体121与内侧遮光体123的间隙的光的光量本身变少,即便增强光的指向性也无法充分提高半导体晶片W的周缘部的照度。另一方面,如果外侧遮光体121的内壁面与内侧遮光体123的外壁面之间的间隔超过30mm,那么在利用卤素灯HL进行光照射加热时朝向比半导体晶片W的周缘部略靠内侧的区域的光的光量变多,有该区域的照度相对变高而温度分布的均匀性反而降低的顾虑。因此,外侧遮光体121的内壁面与内侧遮光体123的外壁面之间的间隔设为10mm以上且30mm以下。
另外,在第8实施方式中,设置外侧遮光体121及内侧遮光体123这2个遮光体,但并不限定于此,遮光体的个数可为3个以上。3个以上的遮光体均为以相对于从卤素灯HL出射的光不透明的材质(例如不透明石英)形成的圆筒形状的部件。3个以上的遮光体设置在卤素加热部4与保持部7之间,具体来说,与第8实施方式同样地设置在遮光体平台22的上表面。
在设置3个以上的遮光体的情况下,是以各自的中心轴通过由保持部7保持的半导体晶片W的中心的方式、即以多个遮光体在俯视下成为同心圆的方式设置。多个遮光体的直径互不相同,以外径从大到小的顺序依次向内侧设置。另外,多个遮光体的高度相等。在设置3个以上遮光体的情况下,遮光体间的圆筒形状的间隙也存在多个。因此,在除半导体晶片W的周缘部以外也存在想要增强从卤素加热部4出射的光的指向性而使照度相对变高的区域的情况下,优选像这样设置3个以上遮光体来提高多个区域的照度。
另外,在所述各实施方式中,在闪光加热部5设置了30根闪光灯FL,但并不限定于此,闪光灯FL的根数可设为任意的数量。另外,闪光灯FL并不限定于氙气闪光灯,可为氪气闪光灯。另外,设置在卤素加热部4的卤素灯HL的根数也不限定于40根,只要为在上段及下段配置多根的形态就可设定为任意的数量。
另外,利用本发明的热处理装置成为处理对象的基板并不限定于半导体晶片,可为液晶显示装置等平板显示器所使用的玻璃基板或太阳电池用基板。另外,本发明的技术可应用于高介电常数栅极绝缘膜(High-k膜)的热处理、金属与硅的接合、或多晶硅的结晶化。
另外,本发明的热处理技术并不限定于闪光灯退火装置,也可应用于使用卤素灯的逐片式的灯退火装置或CVD(Chemical Vapor Deposition,化学气相沉积)装置等闪光灯以外的热源的装置。尤其优选可将本发明的技术应用于在腔室的下方配置卤素灯,从半导体晶片的背面进行光照射来进行热处理的背侧退火装置。
[符号说明]
1 热处理装置
3 控制部
4 卤素加热部
5 闪光加热部
6 腔室
7 保持部
10 移载机构
21 遮光体
22 遮光体平台
24 环状平台
25、125、225、325 遮光部件
28 下段遮光体
29 上段遮光体
64 下侧腔室窗
65 热处理空间
99 过热区域
121 外侧遮光体
123 内侧遮光体
221 遮光环
222、322 遮光片
321 遮光框架
FL 闪光灯
HL 卤素灯
W 半导体晶片

Claims (18)

1.一种热处理装置,其特征在于:其是通过对圆板形状的基板照射光来加热该基板的热处理装置,且包含:
腔室,收容基板;
保持部,在所述腔室内保持基板;
光照射部,在比由所述保持部保持的基板的主面更大且与该主面对向的光源区域配置着多个棒状灯;
圆筒形状的遮光体,在所述光照射部与所述保持部之间以中心轴通过所述基板的中心的方式设置,且相对于从所述光照射部出射的光不透明;及
遮光部件,设置在所述光照射部与所述保持部之间,相对于从所述光照射部出射的光不透明,且遮蔽从所述光照射部朝向因设置所述遮光体而在比所述基板的周缘部靠内侧处产生的过热区域的光。
2.根据权利要求1所述的热处理装置,其特征在于:
所述多个棒状灯的卷绕密度为所述光源区域的周缘部大于中央部。
3.根据权利要求1或2所述的热处理装置,其特征在于:
所述遮光部件与过热区域对应地设置,该过热区域是因来自所述光照射部的光照射而产生在由所述保持部保持的基板的面内的温度比其他区域高的区域。
4.根据权利要求3所述的热处理装置,其特征在于:
所述遮光部件为圆环形状的遮光环。
5.根据权利要求3所述的热处理装置,其特征在于:
所述遮光部件包含多个板状的遮光片。
6.根据权利要求5所述的热处理装置,其特征在于:
所述多个遮光片的透过率互不相同。
7.一种热处理装置,其特征在于:其是通过对圆板形状的基板照射光来加热该基板的热处理装置,且包含:
腔室,收容基板;
保持部,在所述腔室内保持基板;
光照射部,在比由所述保持部保持的基板的主面大且与该主面对向的区域配置着多个棒状灯;
圆筒形状的第1遮光部件,在所述光照射部与所述保持部之间以中心轴通过所述基板的中心的方式设置,且相对于从所述光照射部出射的光不透明;及
平板环状的第2遮光部件,在所述光照射部与所述保持部之间以中心轴通过所述基板的中心的方式设置,相对于从所述光照射部出射的光不透明,且遮蔽从所述光照射部朝向因设置所述第1遮光部件而在比所述基板的周缘部靠内侧处产生的过热区域的光;且
所述第2遮光部件的外形尺寸小于所述第1遮光部件的内侧的尺寸。
8.根据权利要求7所述的热处理装置,其特征在于:
所述第2遮光部件具有圆环形状,且
所述第2遮光部件的外径小于所述第1遮光部件的内径。
9.根据权利要求7或8所述的热处理装置,其特征在于:
所述第2遮光部件载置在设置于所述第1遮光部件之上的石英板之上。
10.根据权利要求7或8所述的热处理装置,其特征在于:
所述第2遮光部件载置在与所述光照射部对向的所述腔室的石英窗之上。
11.根据权利要求7或8所述的热处理装置,其特征在于:
所述第2遮光部件在所述第1遮光部件的内侧载置在载置所述第1遮光部件的石英平台上。
12.根据权利要求9所述的热处理装置,其特征在于:
在所述石英板之上还包含圆筒形状的第3遮光部件,该第3遮光部件具有与所述第1遮光部件相同的外径及内径,相对于从所述光照射部出射的光不透明。
13.一种热处理装置,其特征在于:其是通过对圆板形状的基板照射光来加热该基板的热处理装置,且包含:
腔室,收容基板;
保持部,在所述腔室内保持基板;
光照射部,在比由所述保持部保持的基板的主面大且与该主面对向的区域配置着多个棒状灯;
圆筒形状的第1遮光体,在所述光照射部与所述保持部之间以中心轴通过所述基板的中心的方式设置,且相对于从所述光照射部出射的光不透明;及
圆筒形状的第2遮光体,在所述光照射部与所述保持部之间以中心轴通过所述基板的中心的方式设置,且相对于从所述光照射部出射的光不透明;且
所述第1遮光体及所述第2遮光体的高度相等,
所述第1遮光体的内径大于所述第2遮光体的外径,且
所述第2遮光体设置在所述第1遮光体的内侧。
14.根据权利要求13所述的热处理装置,其特征在于:
以所述第1遮光体的内壁面和所述第2遮光体的外壁面之间的间隔与所述基板的周缘部对向的方式,设置所述第1遮光体及所述第2遮光体。
15.根据权利要求14所述的热处理装置,其特征在于:
所述第1遮光体的内壁面与所述第2遮光体的外壁面之间的间隔为10mm以上且30mm以下。
16.根据权利要求13所述的热处理装置,其特征在于:
所述第1遮光体及所述第2遮光体由金属形成,且
所述第1遮光体的内壁面及所述第2遮光体的外壁面为镜面。
17.根据权利要求13所述的热处理装置,其特征在于:
所述第1遮光体及所述第2遮光体设置在所述腔室的外部。
18.一种热处理装置,其特征在于:其是通过对圆板形状的基板照射光来加热该基板的热处理装置,且包含:
腔室,收容基板;
保持部,在所述腔室内保持基板;
光照射部,在比由所述保持部保持的基板的主面大且与该主面对向的区域配置着多个棒状灯;及
圆筒形状的多个遮光体,以各自的中心轴通过所述基板的中心的方式设置在所述光照射部与所述保持部之间,且相对于从所述光照射部出射的光不透明;且
所述多个遮光体的高度相等,且
所述多个遮光体是以外径从大到小的顺序依次向内侧设置。
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