CN111092027A - 热处理方法及热处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够防止对产品晶圆误设定虚设制程配方的热处理方法及热处理装置。在适当的时机制成规定对于产品晶圆的热处理的处理顺序及处理条件的产品制程配方。另外，也制成规定对于虚设晶圆的热处理的处理顺序及处理条件的虚设制程配方。将产品制程配方与对应的虚设制程配方建立关联地储存。在开始产品晶圆的热处理之前，选择用于该热处理的制程配方。此时，未显示虚设制程配方，禁止选择虚设制程配方。因此，能够防止对产品晶圆误设定虚设制程配方，能够防止对产品晶圆进行虚设处理内容的热处理这一误处理。

Description

热处理方法及热处理装置
技术领域
本发明涉及一种通过对半导体晶圆等薄板状精密电子衬底(以下，简称为“衬底”)照射光来将该衬底加热的热处理方法及热处理装置。
背景技术
在半导体元件的制造工艺中，以极短时间将半导体晶圆加热的闪光灯退火(FLA)受到关注。闪光灯退火是一种热处理技术，通过使用氙闪光灯(以下，在简记为“闪光灯”时是指氙闪光灯)将闪光照射至半导体晶圆的表面，而仅使半导体晶圆的表面以极短时间(几毫秒以下)升温。
氙闪光灯的放射光谱分布为紫外区域至近红外区域，波长比以往的卤素灯短，且与硅的半导体晶圆的基础吸收带大致一致。因此，在从氙闪光灯对半导体晶圆照射闪光时，透过光较少而能够使半导体晶圆急速升温。另外，也判明如果为几毫秒以下的极短时间的闪光照射，那么能够选择性地仅将半导体晶圆的表面附近升温。
这种闪光灯退火用于需要极短时间的加热的处理，例如，典型来说，用于注入至半导体晶圆的杂质的活化。如果从闪光灯对利用离子注入法注入有杂质的半导体晶圆的表面照射闪光，那么能够使该半导体晶圆的表面以极短时间升温至活化温度，不会使杂质较深地扩散，而能够仅执行杂质活化。
典型来说，并不限定于热处理，半导体晶圆的处理以批次(成为以同一条件进行同一内容的处理的对象的1组半导体晶圆)单位进行。在单片式衬底处理装置中，对构成批次的多片半导体晶圆连续地依次进行处理。在闪光灯退火装置中，也将构成批次的多个半导体晶圆逐片地搬入至腔室并依次进行热处理。
且说，有时在将构成批次的多个半导体晶圆依次处理的过程中，保持半导体晶圆的基座等腔室内构造物的温度会发生变化。这种现象在利用暂且处于运转停止状态的闪光灯退火装置重新开始处理的情况或使半导体晶圆的处理温度等处理条件变化的情况下产生。如果在处理批次的多个半导体晶圆的过程中，基座等腔室内构造物的温度发生变化，那么会产生在批次初期的半导体晶圆与后半段的半导体晶圆中处理时的温度历程不同的问题。
为了解决这种问题，通过在开始产品批次的处理之前，将并非处理对象的虚设晶圆搬入至腔室内并支撑于基座，对该虚设晶圆进行加热处理，从而事先使基座等腔室内构造物升温(虚拟运行(dummy running))。在专利文献1中，揭示了对10片左右的虚设晶圆进行虚拟运行而使基座等腔室内构造物的温度达到处理时的稳定温度。
[背景技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利特开2017-092102号公报
发明内容
[发明要解决的问题]
对于构成产品批次的半导体晶圆(产品晶圆)的热处理、对于虚设晶圆的虚拟运行均按照制程配方执行。所谓制程配方是指规定对于晶圆的热处理的处理顺序及处理条件的方案。例如，在制程配方中，规定了在利用卤素灯的预加热后进行闪光加热或闪光加热的处理条件等。
规定对于产品晶圆的热处理的处理顺序及处理条件的产品制程配方是针对热处理的每个内容制成。而且，制成用来与各产品制程配方对应地执行最佳虚拟运行的虚设制程配方。也就是说，在闪光灯退火装置中，制成并保存有大量产品制程配方及虚设制程配方。
因此，曾经常常会产生在产品晶圆的处理时误设定虚设制程配方的问题。一般来说，产品制程配方的内容与虚设制程配方的内容不同。例如，有时也会在虚设制程配方中仅规定使用卤素灯的预加热处理但不规定闪光加热。因此，如果对产品晶圆误设定虚设制程配方，那么会产生例如对产品晶圆仅进行预加热处理的误处理。
本发明是鉴于所述问题而完成的，目的在于提供一种能够防止对产品晶圆误设定虚设制程配方的热处理方法及热处理装置。
[解决问题的技术手段]
为了解决所述课题，技术方案1的发明是一种热处理方法，通过对衬底照射光来将该衬底加热，其特征在于具备：虚设制程配方制成工序，制成规定对于虚设晶圆的热处理的顺序及处理条件的虚设制程配方；以及制程配方选择工序，在开始对于产品晶圆的热处理之前，选择用来执行该热处理的制程配方；且在所述制程配方选择工序中，禁止选择所述虚设制程配方。
另外，技术方案2的发明根据技术方案1的发明的热处理方法，其特征在于，还具备储存工序，该储存工序将规定对于所述产品晶圆的热处理的顺序及处理条件的产品制程配方与所述虚设制程配方建立关联地储存，当在所述制程配方选择工序中选择了所述产品制程配方时，在开始对于所述产品晶圆的热处理之前，根据与所述产品制程配方建立关联的所述虚设制程配方来执行对于所述虚设晶圆的热处理。
另外，技术方案3的发明根据技术方案1的发明的热处理方法，其特征在于，在所述虚设制程配方制成工序中，禁止规定利用闪光灯进行的闪光加热。
另外，技术方案4的发明根据技术方案1的发明的热处理方法，其特征在于，在所述虚设制程配方制成工序中，能够仅规定氮气作为处理气体。
另外，技术方案5的发明根据技术方案1的发明的热处理方法，其特征在于，在所述虚设制程配方制成工序中，作为温度控制用温度计能够规定测定所述虚设晶圆的温度的晶圆温度计或者测定载置所述虚设晶圆的基座的温度的基座温度计。
另外，技术方案6的发明是一种热处理装置，通过对衬底照射光来将该衬底加热，其特征在于具备：热处理部，对衬底进行热处理；以及输入部，用来制成规定对于虚设晶圆的热处理的顺序及处理条件的虚设制程配方；且在开始对于产品晶圆的热处理之前，选择用来执行该热处理的制程配方时，禁止选择所述虚设制程配方。
另外，技术方案7的发明根据技术方案6的发明的热处理装置，其特征在于，还具备存储部，该存储部将规定对于所述产品晶圆的热处理的顺序及处理条件的产品制程配方与所述虚设制程配方建立关联地存储，在开始对于所述产品晶圆的热处理之前，选择了所述产品制程配方时，根据与所述产品制程配方建立关联的所述虚设制程配方来执行对于所述虚设晶圆的热处理。
另外，技术方案8的发明根据技术方案6的发明的热处理装置，其特征在于，在所述输入部中，在制成所述虚设制程配方时，禁止规定利用闪光灯进行的闪光加热。
另外，技术方案9的发明根据技术方案6的发明的热处理装置，其特征在于，在所述输入部中，在制成所述虚设制程配方时，能够仅规定氮气作为处理气体。
另外，技术方案10的发明根据技术方案6的发明的热处理装置，其特征在于，在所述输入部中，在制成所述虚设制程配方时，作为温度控制用温度计能够规定测定所述虚设晶圆的温度的晶圆温度计或者测定载置所述虚设晶圆的基座的温度的基座温度计。
[发明的效果]
根据技术方案1至技术方案5的发明，由于在选择用来执行对于产品晶圆的热处理的制程配方的制程配方选择工序中，禁止选择虚设制程配方，所以能够防止对产品晶圆误设定虚设制程配方。
尤其，根据技术方案2的发明，由于当在制程配方选择工序中选择了产品制程配方时，在开始对于产品晶圆的热处理之前，根据与产品制程配方建立关联的虚设制程配方执行对于虚设晶圆的热处理，所以能够根据最佳的虚设制程配方执行对于虚设晶圆的热处理。
根据技术方案6至技术方案10的发明，由于在开始对于产品晶圆的热处理之前，选择用来执行该热处理的制程配方时，禁止选择虚设制程配方，所以能够防止对产品晶圆误设定虚设制程配方。
尤其，根据技术方案7的发明，由于在开始对于产品晶圆的热处理之前，选择了产品制程配方时，根据与产品制程配方建立关联的虚设制程配方执行对于虚设晶圆的热处理，所以能够根据最佳的虚设制程配方执行对于虚设晶圆的热处理。
附图说明
图1是表示本发明的热处理装置的俯视图。
图2是图1的热处理装置的前视图。
图3是表示热处理部的构成的纵剖视图。
图4是表示保持部的整体外观的立体图。
图5是基座的俯视图。
图6是基座的剖视图。
图7是移载机构的俯视图。
图8是移载机构的侧视图。
图9是表示多个卤素灯的配置的俯视图。
图10是表示控制部的构成的框图。
图11是表示虚设处理的顺序的流程图。
图12是表示用来制成产品制程配方的编辑器画面的一例的图。
图13是表示用来制成虚设制程配方的编辑器画面的一例的图。
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详细地进行说明。
首先，对本发明的热处理装置进行说明。图1是表示本发明的热处理装置100的俯视图，图2是它的前视图。热处理装置100是对作为衬底的圆板形状的半导体晶圆W照射闪光而将该半导体晶圆W加热的闪光灯退火装置。成为处理对象的半导体晶圆W的尺寸并无特别限定，例如为φ300mm或φ450mm。对搬入至热处理装置100之前的半导体晶圆W注入杂质，通过利用热处理装置100的加热处理来执行所注入的杂质的活化处理。此外，在图1及以后的各图中，为了容易理解，而根据需要将各部的尺寸或数量夸张或者简化地描绘。另外，在图1～图3的各图中，为了使它们的方向关系明确而标注了使Z轴方向为铅直方向且使XY平面为水平面的XYZ正交坐标系统。
如图1及图2所示，热处理装置100具备：分度器部101，用来将未处理的半导体晶圆W从外部搬入至装置内并且将已处理的半导体晶圆W搬出至装置外；对准部230，进行未处理的半导体晶圆W的定位；2个冷却部130、140，进行加热处理后的半导体晶圆W的冷却；热处理部160，对半导体晶圆W实施闪光加热处理；以及搬送机器人150，对冷却部130、140及热处理部160进行半导体晶圆W的交接。另外，热处理装置100具备控制部3，该控制部3控制设置在所述各处理部的动作机构及搬送机器人150而使半导体晶圆W的闪光加热处理进行。
分度器部101具备：负载埠110，将多个载体C排列载置；以及交接机器人120，从各载体C将未处理的半导体晶圆W取出，并且将已处理的半导体晶圆W收纳于各载体C。准确来说，在分度器部101设置着3个负载埠，负载埠110为包含第1负载埠110a、第2负载埠110b及第3负载埠110c的总称(在不将3个负载埠特别区分的情况下简记为负载埠110)。在3个负载埠之中的第1负载埠110a及第2负载埠110b载置收容有成为产品的半导体晶圆W(以下，也称为产品晶圆W)的载体C。另一方面，第3负载埠110c为收容有虚设晶圆DW的虚设载体DC专用的负载埠。也就是说，在第3负载埠110c仅载置虚设载体DC。
收容有未处理的半导体晶圆W的载体C及虚设载体DC通过无人搬送车(AGV、OHT)等搬送后载置在负载埠110。另外，收容有已处理的半导体晶圆W的载体C及虚设载体DC也通过无人搬送车从负载埠110被取走。
另外，在负载埠110中，构成为载体C及虚设载体DC能够如图2的箭头CU所示升降移动，以便交接机器人120能够对载体C及虚设载体DC进行任意半导体晶圆W(或者虚设晶圆DW)的出入。此外，作为载体C及虚设载体DC的形态，除了将半导体晶圆W收纳在密闭空间的FOUP(front opening unified pod，前开式晶圆传送盒)以外，也可为SMIF(StandardMechanical Inter Face，标准机械接口)箱或将所收纳的半导体晶圆W曝露在外部气体的OC(open cassette，开放式晶圆匣)。
另外，交接机器人120能够进行如图1的箭头120S所示的滑动移动、如箭头120R所示的回转动作及升降动作。由此，交接机器人120对载体C及虚设载体DC进行半导体晶圆W的出入，并且对于对准部230及2个冷却部130、140进行半导体晶圆W的交接。利用交接机器人120的对于载体C(或者虚设载体DC)的半导体晶圆W的出入通过手121的滑动移动及载体C的升降移动来进行。另外，交接机器人120与对准部230或者冷却部130、140的半导体晶圆W的交接通过手121的滑动移动及交接机器人120的升降动作来进行。
对准部230连接在沿着Y轴方向的分度器部101的侧方而设置。对准部230为使半导体晶圆W在水平面内旋转而朝向适合于闪光加热的方向的处理部。对准部230在作为铝合金制壳体的对准腔室231的内部，设置使半导体晶圆W支撑为水平姿势而旋转的机构、及光学地检测形成在半导体晶圆W的周缘部的凹口或定向平面(orientation flat)等的机构等而构成。
半导体晶圆W向对准部230的交接通过交接机器人120来进行。从交接机器人120向对准腔室231以晶圆中心位于特定位置的方式交接半导体晶圆W。在对准部230中，以从分度器部101接收的半导体晶圆W的中心部作为旋转中心围绕铅直方向轴使半导体晶圆W旋转，光学地检测凹口等，由此调整半导体晶圆W的方向。方向调整结束的半导体晶圆W通过交接机器人120从对准腔室231取出。
作为利用搬送机器人150的半导体晶圆W的搬送空间设置着收容搬送机器人150的搬送腔室170。在该搬送腔室170的三方连通连接着热处理部160的处理腔室6、冷却部130的第1冷却腔室131及冷却部140的第2冷却腔室141。
作为热处理装置100的主要部的热处理部160为对进行了预加热的半导体晶圆W照射来自氙闪光灯FL的闪光(flash light)而进行闪光加热处理的衬底处理部。关于该热处理部160的构成进而在下文叙述。
2个冷却部130、140具备大致相同的构成。冷却部130、140分别在作为铝合金制壳体的第1冷却腔室131、第2冷却腔室141的内部，具备金属制的冷却板、及载置在冷却板上表面的石英板(均省略图示)。该冷却板通过珀尔帖元件或者恒温水循环而温度调整为常温(约23℃)。利用热处理部160实施了闪光加热处理的半导体晶圆W被搬入至第1冷却腔室131或者第2冷却腔室141并载置在该石英板后冷却。
第1冷却腔室131及第2冷却腔室141均在分度器部101与搬送腔室170之间，连接于分度器部101与搬送腔室170两者。在第1冷却腔室131及第2冷却腔室141，形成设置着用来将半导体晶圆W搬入搬出的2个开口。第1冷却腔室131的2个开口中连接于分度器部101的开口能够通过闸阀181开闭。另一方面，第1冷却腔室131的连接于搬送腔室170的开口能够通过闸阀183开闭。也就是说，第1冷却腔室131与分度器部101经由闸阀181连接，第1冷却腔室131与搬送腔室170经由闸阀183连接。
当在分度器部101与第1冷却腔室131之间进行半导体晶圆W的交接时，闸阀181打开。另外，当在第1冷却腔室131与搬送腔室170之间进行半导体晶圆W的交接时，闸阀183打开。在闸阀181及闸阀183关闭时，第1冷却腔室131的内部成为密闭空间。
另外，第2冷却腔室141的2个开口中连接于分度器部101的开口能够通过闸阀182开闭。另一方面，第2冷却腔室141的连接于搬送腔室170的开口能够通过闸阀184开闭。也就是说，第2冷却腔室141与分度器部101经由闸阀182连接，第2冷却腔室141与搬送腔室170经由闸阀184连接。
当在分度器部101与第2冷却腔室141之间进行半导体晶圆W的交接时，闸阀182打开。另外，当在第2冷却腔室141与搬送腔室170之间进行半导体晶圆W的交接时，闸阀184打开。在闸阀182及闸阀184关闭时，第2冷却腔室141的内部成为密闭空间。
进而，冷却部130、140分别具备将洁净的氮气供给至第1冷却腔室131、第2冷却腔室141的气体供给机构与将腔室内的气体排出的排气机构。这些气体供给机构及排气机构也能够将流量切换为2个阶段。
设置在搬送腔室170的搬送机器人150能够以沿着铅直方向的轴为中心如箭头150R所示回转。搬送机器人150具有包括多个臂段的2个连杆机构，在这2个连杆机构的前端分别设置着保持半导体晶圆W的搬送手151a、151b。这些搬送手151a、151b在上下隔开特定间距而配置，且能够通过连杆机构分别独立地在同一水平方向直线地滑动移动。另外，搬送机器人150通过使供设置2个连杆机构的底座升降移动，而保持相隔特定间距的状态使2个搬送手151a、151b升降移动。
在搬送机器人150将第1冷却腔室131、第2冷却腔室141或者热处理部160的处理腔室6作为交接对象进行半导体晶圆W的交接(出入)时，首先，以两个搬送手151a、151b与交接对象对向的方式回转，然后(或者在回转的期间)升降移动而使任一个搬送手位于与交接对象交接半导体晶圆W的高度。然后，使搬送手151a(151b)在水平方向直线地滑动移动而与交接对象进行半导体晶圆W的交接。
搬送机器人150与交接机器人120的半导体晶圆W的交接能够经由冷却部130、140进行。也就是说，冷却部130的第1冷却腔室131及冷却部140的第2冷却腔室141也作为用来在搬送机器人150与交接机器人120之间交接半导体晶圆W的通路发挥功能。具体来说，通过将搬送机器人150或者交接机器人120的其中一个交接至第1冷却腔室131或者第2冷却腔室141的半导体晶圆W由另一个接收来进行半导体晶圆W的交接。由搬送机器人150及交接机器人120构成将半导体晶圆W从载体C搬送至热处理部160的搬送机构。
如上所述，在第1冷却腔室131及第2冷却腔室141与分度器部101之间分别设置着闸阀181、182。另外，在搬送腔室170与第1冷却腔室131及第2冷却腔室141之间分别设置着闸阀183、184。进而，在搬送腔室170与热处理部160的处理腔室6之间设置着闸阀185。当在热处理装置100内搬送半导体晶圆W时，适当将这些闸阀开闭。另外，也从气体供给部对搬送腔室170及对准腔室231供给氮气，并且将搬送腔室170及对准腔室231内部的气体通过排气部排出(均省略图示)。
接下来，对热处理部160的构成进行说明。图3是表示热处理部160的构成的纵剖视图。热处理部160具备：处理腔室6，收容半导体晶圆W进行加热处理；闪光灯室5，内置多个闪光灯FL；以及卤素灯室4，内置多个卤素灯HL。在处理腔室6的上侧设置着闪光灯室5，并且在下侧设置着卤素灯室4。另外，热处理部160在处理腔室6的内部具备：保持部7，将半导体晶圆W保持为水平姿势；以及移载机构10，在保持部7与搬送机器人150之间进行半导体晶圆W的交接。
处理腔室6是在筒状的腔室侧部61的上下装设石英制的腔室窗而构成。腔室侧部61具有上下开口的大致筒形状，在上侧开口装设上侧腔室窗63而封闭，在下侧开口装设下侧腔室窗64而封闭。构成处理腔室6的顶部的上侧腔室窗63是由石英形成的圆板形状部件，且作为使从闪光灯FL出射的闪光透至处理腔室6内的石英窗发挥功能。另外，构成处理腔室6的底部的下侧腔室窗64也是由石英形成的圆板形状部件，且作为使来自卤素灯HL的光透至处理腔室6内的石英窗发挥功能。
另外，在腔室侧部61内侧的壁面的上部装设着反射环68，在下部装设着反射环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的上侧嵌入而装设。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装设。也就是说，反射环68、69均自由装卸地装设在腔室侧部61。将处理腔室6的内侧空间、也就是由上侧腔室窗63、下侧腔室窗64、腔室侧部61及反射环68、69包围的空间界定为热处理空间65。
通过在腔室侧部61装设反射环68、69，而在处理腔室6的内壁面形成凹部62。也就是说，形成由腔室侧部61的内壁面中未装设反射环68、69的中央部分、反射环68的下端面、及反射环69的上端面所包围的凹部62。凹部62在处理腔室6的内壁面沿着水平方向形成为圆环状，且围绕保持半导体晶圆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，在腔室侧部61，形成设置着用来相对于处理腔室6进行半导体晶圆W的搬入及搬出的搬送开口部(炉口)66。搬送开口部66能够利用闸阀185开闭。搬送开口部66与凹部62的外周面连通连接。因此，当闸阀185将搬送开口部66打开时，能够从搬送开口部66通过凹部62将半导体晶圆W搬入至热处理空间65，以及从热处理空间65将半导体晶圆W搬出。另外，如果闸阀185将搬送开口部66关闭，那么处理腔室6内的热处理空间65成为密闭空间。
另外，在处理腔室6的内壁上部形成设置着将处理气体供给至热处理空间65的气体供给孔81。气体供给孔81形成设置在比凹部62更靠上侧位置，也可以设置在反射环68。气体供给孔81经由呈圆环状地形成在处理腔室6的侧壁内部的缓冲空间82而与气体供给管83连通连接。气体供给管83连接于处理气体供给源85。另外，在气体供给管83的路径中途介插有阀84。如果阀84打开，那么从处理气体供给源85对缓冲空间82输送处理气体。流入至缓冲空间82的处理气体以在流体阻力比气体供给孔81小的缓冲空间82内扩散的方式流动，并从气体供给孔81向热处理空间65内供给。作为处理气体，可使用氮气(N2)等惰性气体或者氢气(H2)、氨气(NH3)等反应性气体(在本实施方式中为氮气)。
另一方面，在处理腔室6的内壁下部形成设置着将热处理空间65内的气体排出的气体排气孔86。气体排气孔86形成设置在比凹部62更靠下侧位置，也可以设置在反射环69。气体排气孔86经由呈圆环状地形成在处理腔室6的侧壁内部的缓冲空间87而与气体排气管88连通连接。气体排气管88连接于排气部190。另外，在气体排气管88的路径中途介插有阀89。如果将阀89打开，那么热处理空间65的气体从气体排气孔86经过缓冲空间87向气体排气管88排出。此外，气体供给孔81及气体排气孔86既可沿着处理腔室6的圆周方向设置多个，也可为狭缝状。另外，处理气体供给源85及排气机构190既可为设置在热处理装置100的机构，也可为供设置热处理装置100的工厂的设施。
另外，在搬送开口部66的前端也连接着将热处理空间65内的气体排出的气体排气管191。气体排气管191经由阀192连接于排气机构190。通过将阀192打开，经由搬送开口部66将处理腔室6内的气体排气。
图4是表示保持部7的整体外观的立体图。保持部7具备基台环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。也就是说，保持部7的整体由石英形成。
基台环71是从圆环形状使一部分缺失而成的圆弧形状的石英部件。该缺失部分是为了防止下述移载机构10的移载臂11与基台环71干涉而设置。基台环71通过载置在凹部62的底面，而由处理腔室6的壁面支撑(参照图3)。在基台环71的上表面，沿着它的圆环形状的圆周方向竖立设置着多个连结部72(在本实施方式中为4个)。连结部72也是石英部件，通过焊接而固接在基台环71。
基座74由设置在基台环71的4个连结部72支撑。图5是基座74的俯视图。另外，图6是基座74的剖视图。基座74具备保持板75、导环76及多个衬底支撑销77。保持板75是由石英形成的大致圆形的平板状部件。保持板75的直径比半导体晶圆W的直径大。也就是说，保持板75具有大于半导体晶圆W的平面尺寸。
在保持板75的上表面周缘部设置着导环76。导环76是具有比半导体晶圆W的直径大的内径的圆环形状部件。例如，在半导体晶圆W的直径为φ300mm的情况下，导环76的内径为φ320mm。导环76的内周设为如从保持板75朝向上方变宽的锥面。导环76由与保持板75相同的石英形成。导环76既可熔接在保持板75的上表面，也可利用另外加工的销等而固定在保持板75。或者，也可将保持板75与导环76加工为一体的部件。
保持板75的上表面中比导环76更靠内侧的区域被设为保持半导体晶圆W的平面状的保持面75a。在保持板75的保持面75a，竖立设置着多个衬底支撑销77。在本实施方式中，沿着与保持面75a的外周圆(导环76的内周圆)为同心圆的圆周上，每隔30°地竖立设置着共计12个衬底支撑销77。配置着12个衬底支撑销77的圆的直径(对向的衬底支撑销77间的距离)小于半导体晶圆W的直径，如果半导体晶圆W的直径为φ300mm，那么该圆的直径为φ270mm～φ280mm(在本实施方式中为φ270mm)。各衬底支撑销77由石英形成。多个衬底支撑销77既可通过焊接设置在保持板75的上表面，也可与保持板75一体地加工。
返回至图4，竖立设置在基台环71的4个连结部72与基座74的保持板75的周缘部通过焊接而固接。也就是说，基座74与基台环71利用连结部72而固定地连结。通过这种保持部7的基台环71由处理腔室6的壁面支撑，而将保持部7装设在处理腔室6。在保持部7装设在处理腔室6的状态下，基座74的保持板75成为水平姿势(法线与铅直方向一致的姿势)。也就是说，保持板75的保持面75a成为水平面。
搬入至处理腔室6的半导体晶圆W以水平姿势载置并保持在被装设在处理腔室6的保持部7的基座74之上。此时，半导体晶圆W由竖立设置在保持板75上的12个衬底支撑销77支撑并保持在基座74。更严格来说，12个衬底支撑销77的上端部接触于半导体晶圆W的下表面而支撑该半导体晶圆W。由于12个衬底支撑销77的高度(从衬底支撑销77的上端至保持板75的保持面75a为止的距离)均匀，所以能够利用12个衬底支撑销77将半导体晶圆W以水平姿势支撑。
另外，半导体晶圆W被多个衬底支撑销77从保持板75的保持面75a隔开特定间隔地支撑。相比衬底支撑销77的高度，导环76的厚度更大。因此，由多个衬底支撑销77支撑的半导体晶圆W的水平方向的位置偏移通过导环76而得到防止。
另外，如图4及图5所示，在基座74的保持板75，上下贯通地形成着开口部78。开口部78是为了端缘部放射温度计20(参照图3)接受从由基座74保持的半导体晶圆W的下表面放射的放射光(红外光)而设置。也就是说，端缘部放射温度计20接受经由开口部78从由基座74保持的半导体晶圆W的下表面放射的光而测定该半导体晶圆W的温度。进而，在基座74的保持板75，贯穿设置着供下述移载机构10的顶起销12贯通以交接半导体晶圆W的4个贯通孔79。
图7是移载机构10的俯视图。另外，图8是移载机构10的侧视图。移载机构10具备2根移载臂11。移载臂11设为像沿着大致圆环状的凹部62一样的圆弧形状。在各移载臂11竖立设置着2根顶起销12。各移载臂11能够利用水平移动机构13旋动。水平移动机构13使一对移载臂11在相对于保持部7进行半导体晶圆W的移载的移载动作位置(图7的实线位置)、与和保持在保持部7的半导体晶圆W俯视时不重叠的退避位置(图7的双点划线位置)之间水平移动。移载动作位置为基座74的下方，退避位置比基座74靠外侧。作为水平移动机构13，既可以是利用个别的马达使各移载臂11分别旋动的机构，也可以是使用连杆机构利用1个马达使一对移载臂11连动地旋动的机构。
另外，一对移载臂11利用升降机构14而与水平移动机构13一起升降移动。如果升降机构14使一对移载臂11在移载动作位置上升，那么共计4根顶起销12通过贯穿设置在基座74的贯通孔79(参照图4、5)，顶起销12的上端从基座74的上表面突出。另一方面，如果升降机构14使一对移载臂11在移载动作位置下降而将顶起销12从贯通孔79拔出，并且水平移动机构13使一对移载臂11以打开的方式移动，那么各移载臂11移动至退避位置。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，所以移载臂11的退避位置成为凹部62的内侧。此外，在移载机构10的设置着驱动部(水平移动机构13及升降机构14)的部位附近也设置着省略图示的排气机构，而构成为将移载机构10的驱动部周边的气体排出至腔室6的外部。
返回至图3，热处理部160具备端缘部放射温度计(边缘高温计)20及中央部放射温度计(中央高温计)25的2个放射温度计。如上所述，端缘部放射温度计20是接受经由基座74的开口部78从半导体晶圆W的下表面放射的红外光，并根据该红外光的强度测定半导体晶圆W的温度的晶圆温度计。另一方面，中央部放射温度计25是接受从基座74的中央部放射的红外光，并根据该红外光的强度测定基座74的温度的基座温度计。此外，为了方便图示，在图3中将端缘部放射温度计20及中央部放射温度计25记载在处理腔室6的内部，但这些均安装在处理腔室6的外壁面，通过设置在外壁面的贯通孔接受红外光。
设置在处理腔室6的上方的闪光灯室5是在壳体51的内侧具备包含多根(在本实施方式中为30根)氙闪光灯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，在闪光灯室5的壳体51的底部装设着灯光放射窗53。构成闪光灯室5的底部的灯光放射窗53是由石英形成的板状的石英窗。通过将闪光灯室5设置在处理腔室6的上方，而使灯光放射窗53与上侧腔室窗63相对向。闪光灯FL从处理腔室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是分别具有长条圆筒形状的棒状灯，且以各自的长度方向沿着保持在保持部7的半导体晶圆W的主面(也就是沿着水平方向)相互平行的方式呈平面状排列。因此，通过闪光灯FL的排列而形成的平面也为水平面。
氙闪光灯FL具备：棒状的玻璃管(放电管)，在它的内部封入氙气且在它的两端部配设着连接于电容器的阳极及阴极；以及触发电极，附设在该玻璃管的外周面上。由于氙气为电绝缘体，所以即使在电容器中蓄积着电荷，在通常状态下也不会向玻璃管内流通电。然而，在对触发电极施加高电压而将绝缘破坏的情况下，蓄积在电容器中的电瞬间流动至玻璃管内，通过此时的氙原子或分子的激发而发出光。在这种氙闪光灯FL中，预先蓄积在电容器中的静电能量会转换为0.1毫秒至100毫秒的极短的光脉冲，所以与如卤素灯HL的连续点亮光源相比，具有能够照射极强光的特征。也就是说，闪光灯FL是以小于1秒的极短时间瞬间发光的脉冲发光灯。此外，闪光灯FL的发光时间能够根据对闪光灯FL进行电力供给的灯电源的线圈常数进行调整。
另外，反射器52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出射的闪光反射至热处理空间65侧。反射器52由铝合金板形成，它的表面(面向闪光灯FL的侧的面)通过喷砂处理而实施粗面化加工。
设置在处理腔室6的下方的卤素灯室4在壳体41的内侧内置着多根(在本实施方式中为40根)卤素灯HL。多个卤素灯HL从处理腔室6的下方经由下侧腔室窗64向热处理空间65进行光照射。
图9是表示多个卤素灯HL的配置的俯视图。在本实施方式中，在上下2段配设着各20根卤素灯HL。各卤素灯HL是具有长条圆筒形状的棒状灯。上段、下段均是20根卤素灯HL以各自的长度方向沿着保持在保持部7的半导体晶圆W的主面(也就是沿着水平方向)相互平行的方式排列。因此，在上段、下段均是由卤素灯HL的排列形成的平面为水平面。
另外，如图9所示，上段、下段均是较之与保持在保持部7的半导体晶圆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。也就是说，上下段均是与灯排列的中央部相比，周缘部的卤素灯HL的配设间距更短。因此，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降低的半导体晶圆W的周缘部进行更多光量的照射。
另外，包含上段的卤素灯HL的灯群与包含下段的卤素灯HL的灯群以呈格子状交叉的方式排列。也就是说，以上段的各卤素灯HL的长度方向与下段的各卤素灯HL的长度方向正交的方式配设着共计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使灯丝白炽化而发光的灯丝方式的光源。在玻璃管的内部，封入着将卤素元素(碘、溴等)微量导入至氮气或氩气等惰性气体中所得的气体。通过导入卤素元素，能够抑制灯丝的折损，并且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泡相比寿命较长且能够连续地照射强光的特性。也就是说，卤素灯HL是连续发光至少1秒钟以上的连续点亮灯。另外，卤素灯HL由于为棒状灯，所以寿命较长，且通过将卤素灯HL沿着水平方向配置而使对上方的半导体晶圆W的放射效率变得优异。
另外，在卤素灯室4的壳体41内，也在2段卤素灯HL的下侧设置着反射器43(图3)。反射器43使从多个卤素灯HL出射的光反射至热处理空间65侧。
控制部3控制设置在热处理装置100的所述各种动作机构。图10是表示控制部3的构成的框图。作为控制部3的硬件的构成与普通的计算机相同。也就是说，控制部3具备作为进行各种运算处理的电路的CPU(Central Processing Unit，中央处理器)、作为存储基本程序的读出专用存储器的ROM(Read Only Memory，只读存储器)、作为存储各种信息的自由读写存储器的RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)及预先存储控制用软件或数据等的磁盘35。通过控制部3的CPU执行特定的处理程序而进行热处理装置100中的处理。此外，在图1中，在分度器部101内表示了控制部3，但并不限定于此，控制部3能够配置在热处理装置100内的任意位置。
如图10所示，在作为控制部3的存储部的磁盘35中，将产品晶圆W用产品制程配方与虚设晶圆DW用虚设制程配方建立关联后储存。关于该情况将进而在下文叙述。
另外，在控制部3连接着液晶的触摸面板33。触摸面板33例如设置在热处理装置100的外壁。触摸面板33显示各种信息，并且受理各种评注或参数的输入。也就是说，触摸面板33兼具显示部及输入部两者的功能。热处理装置100的操作员能够一边确认显示在触摸面板33的信息，一边从触摸面板33输入指令或参数。此外，也可代替触摸面板33，使用键盘或鼠标等输入部与液晶显示器等显示部的组合。
除了所述构成以外，热处理部160还具备各种冷却用构造，以防止在半导体晶圆W的热处理时因从卤素灯HL及闪光灯FL产生的热能所引起的卤素灯室4、闪光灯室5及处理腔室6过度的温度上升。例如，在处理腔室6的壁体设置着水冷管(省略图示)。另外，卤素灯室4及闪光灯室5被设为在内部形成气体流而进行排热的空气冷却构造。另外，也对上侧腔室窗63与灯光放射窗53的间隙供给空气，而将闪光灯室5及上侧腔室窗63冷却。
接下来，对本发明的热处理装置100的处理动作进行说明。此处，对于对成为产品的半导体晶圆(产品晶圆)W的处理动作进行说明之后，对虚设晶圆DW的热处理进行说明。成为处理对象的半导体晶圆W为通过离子注入法而添加有杂质(离子)的半导体衬底。该杂质的活化通过利用热处理装置100的闪光照射加热处理(退火)来执行。
首先，将注入有杂质的未处理的半导体晶圆W以多片收容于载体C的状态载置在分度器部101的第1负载埠110a或者第2负载埠110b。然后，交接机器人120从载体C将未处理的半导体晶圆W逐片地取出，搬入至对准部230的对准腔室231。在对准腔室231中，通过使半导体晶圆W以它的中心部作为旋转中心在水平面内围绕铅直方向轴旋转，并光学地检测凹口等，从而调整半导体晶圆W的方向。
接下来，分度器部101的交接机器人120从对准腔室231将方向经调整的半导体晶圆W取出，搬入至冷却部130的第1冷却腔室131或者冷却部140的第2冷却腔室141。搬入至第1冷却腔室131或者第2冷却腔室141的未处理的半导体晶圆W由搬送机器人150搬出至搬送腔室170。在将未处理的半导体晶圆W从分度器部101经过第1冷却腔室131或者第2冷却腔室141移送至搬送腔室170时，第1冷却腔室131及第2冷却腔室141作为半导体晶圆W的交接用的路径发挥功能。
取出半导体晶圆W的搬送机器人150以朝向热处理部160的方式回转。继而，闸阀185将处理腔室6与搬送腔室170之间打开，搬送机器人150将未处理的半导体晶圆W搬入至处理腔室6。此时，在先行的经加热处理过的半导体晶圆W存在于处理腔室6的情况下，通过搬送手151a、151b的一个将加热处理后的半导体晶圆W取出后将未处理的半导体晶圆W搬入至处理腔室6而进行晶圆替换。然后，闸阀185将处理腔室6与搬送腔室170之间关闭。
对搬入至处理腔室6的半导体晶圆W，通过卤素灯HL进行预加热之后，通过来自闪光灯FL的闪光照射进行闪光加热处理。通过该闪光加热处理来进行注入至半导体晶圆W的杂质的活化。
在闪光加热处理结束之后，闸阀185将处理腔室6与搬送腔室170之间再次打开，搬送机器人150从处理腔室6将闪光加热处理后的半导体晶圆W搬出至搬送腔室170。取出半导体晶圆W的搬送机器人150以从处理腔室6朝向第1冷却腔室131或者第2冷却腔室141的方式回转。另外，闸阀185将处理腔室6与搬送腔室170之间关闭。
然后，搬送机器人150将加热处理后的半导体晶圆W搬入至冷却部130的第1冷却腔室131或者冷却部140的第2冷却腔室141。此时，该半导体晶圆W当在加热处理前通过第1冷却腔室131的情况下，在加热处理后仍搬入至第1冷却腔室131，当在加热处理前通过第2冷却腔室141的情况下，在加热处理后仍搬入至第2冷却腔室141。在第1冷却腔室131或者第2冷却腔室141中，进行闪光加热处理后的半导体晶圆W的冷却处理。由于从热处理部160的处理腔室6搬出的时间点的半导体晶圆W整体的温度相对较高，所以将半导体晶圆W在第1冷却腔室131或者第2冷却腔室141中冷却至常温附近。
在经过特定的冷却处理时间之后，交接机器人120将冷却后的半导体晶圆W从第1冷却腔室131或者第2冷却腔室141搬出，返还给载体C。如果将特定片数的已处理半导体晶圆W收容于载体C，那么将该载体C从分度器部101的第1负载埠110a或者第2负载埠110b搬出。
对热处理部160中的加热处理继续说明。在半导体晶圆W向处理腔室6的搬入之前，将供气用的阀84打开，并且将排气用的阀89、192打开而开始对处理腔室6内的给排气。如果将阀84打开，那么从气体供给孔81对热处理空间65供给氮气。另外，如果将阀89打开，那么从气体排气孔86将处理腔室6内的气体排出。由此，从处理腔室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的下部排出。
另外，通过将阀192打开，也从搬送开口部66将处理腔室6内的气体排出。进而，通过省略图示的排气机构将移载机构10的驱动部周边的气体也排出。此外，在热处理部160中的半导体晶圆W的热处理时氮气持续地供给至热处理空间65，它的供给量根据处理工序而适当变更。
继而，将闸阀185打开且将搬送开口部66打开，通过搬送机器人150经由搬送开口部66将成为处理对象的半导体晶圆W搬入至处理腔室6内的热处理空间65。搬送机器人150使保持未处理的半导体晶圆W的搬送手151a(或者搬送手151b)进入保持部7的正上方位置而停止。然后，通过移载机构10的一对移载臂11从退避位置向移载动作位置水平移动并上升，而使顶起销12通过贯通孔79从基座74的保持板75的上表面突出而接收半导体晶圆W。此时，顶起销12上升至比衬底支撑销77的上端更靠上方。
未处理的半导体晶圆W载置在顶起销12之后，搬送机器人150使搬送手151a从热处理空间65退出，利用闸阀185将搬送开口部66关闭。然后，通过一对移载臂11下降，而使半导体晶圆W从移载机构10被交给保持部7的基座74并以水平姿势从下方被保持。半导体晶圆W由竖立设置在保持板75上的多个衬底支撑销77支撑而保持在基座74。另外，半导体晶圆W将进行过图案形成且注入有杂质的表面作为上表面而保持在保持部7。在由多个衬底支撑销77支撑的半导体晶圆W的背面(与正面相反侧的主面)与保持板75的保持面75a之间形成特定的间隔。下降至基座74下方的一对移载臂11利用水平移动机构13退避至退避位置、也就是凹部62的内侧。
在将半导体晶圆W利用保持部7的基座74以水平姿势自下方保持之后，将40根卤素灯HL一齐点亮而开始预加热(辅助加热)。从卤素灯HL出射的卤素光透过由石英形成的下侧腔室窗64及基座74从半导体晶圆W的下表面照射。通过接受来自卤素灯HL的光照射而让半导体晶圆W被预加热后温度上升。此外，移载机构10的移载臂11因已退避至凹部62的内侧，所以不会妨碍利用卤素灯HL的加热。
在利用卤素灯HL进行预加热时，半导体晶圆W的温度利用端缘部放射温度计20来测定。也就是说，端缘部放射温度计20接受从保持在基座74的半导体晶圆W的下表面经由开口部78放射的红外光而测定升温中的晶圆温度。将所测定出的半导体晶圆W的温度传递至控制部3。控制部3一边监视利用来自卤素灯HL的光照射升温的半导体晶圆W的温度是否已达到特定的预加热温度T1，一边对卤素灯HL的输出进行控制。也就是说，控制部3基于端缘部放射温度计20的测定值，以半导体晶圆W的温度成为预加热温度T1的方式对卤素灯HL的输出进行反馈控制。预加热温度T1被设为不必担心添加至半导体晶圆W的杂质会因热而扩散的温度，即600℃至800℃左右(在本实施方式中为700℃)。
在半导体晶圆W的温度达到预加热温度T1之后，控制部3将半导体晶圆W暂时维持为该预加热温度T1。具体来说，在利用端缘部放射温度计20测定的半导体晶圆W的温度达到预加热温度T1的时间点，控制部3调整卤素灯HL的输出，将半导体晶圆W的温度维持为大致预加热温度T1。
通过进行这种利用卤素灯HL的预加热，而使半导体晶圆W的整体均匀地升温至预加热温度T1。在利用卤素灯HL进行预加热的阶段，存在更容易产生散热的半导体晶圆W的周缘部的温度比中央部降低的倾向，关于卤素灯室4中的卤素灯HL的配设密度，是较之与半导体晶圆W的中央部对向的区域，与周缘部对向的区域更高。因此，照射至容易产生散热的半导体晶圆W的周缘部的光量变多，能够使预加热阶段中的半导体晶圆W的面内温度分布均匀。
在半导体晶圆W的温度达到预加热温度T1后经过特定时间的时间点，闪光灯FL对半导体晶圆W的表面进行闪光照射。此时，从闪光灯FL放射的闪光的一部分直接射向处理腔室6内，另一部分暂时由反射器52反射后射向处理腔室6内，通过这些闪光的照射来进行半导体晶圆W的闪光加热。
闪光加热由于通过来自闪光灯FL的闪光(flash light)照射来进行，所以能够使半导体晶圆W的表面温度在短时间内上升。也就是说，从闪光灯FL照射的闪光是将预先蓄积在电容器中的静电能量转换为极短的光脉冲且照射时间为大约0.1毫秒以上且100毫秒以下的极短且强的闪光。而且，通过来自闪光灯FL的闪光照射而闪光加热的半导体晶圆W的表面温度瞬间上升至1000℃以上的处理温度T2，注入至半导体晶圆W的杂质被活化之后，表面温度急速下降。这样，在闪光加热中能够将半导体晶圆W的表面温度在极短时间内升降，所以能够一边抑制注入至半导体晶圆W的杂质因热扩散，一边进行杂质的活化。此外，由于杂质的活化所需要的时间与它的热扩散所需要的时间相比极短，所以即便在0.1毫秒至100毫秒左右的不产生扩散的短时间内，也完成活化。
在闪光加热处理结束之后，经过特定时间后，卤素灯HL熄灭。由此，半导体晶圆W从预加热温度T1急速降温。降温中的半导体晶圆W的温度利用端缘部放射温度计20来测定，将它的测定结果传递至控制部3。控制部3根据端缘部放射温度计20的测定结果来监视半导体晶圆W的温度是否降至特定温度。然后，在半导体晶圆W的温度降至特定程度以下之后，移载机构10的一对移载臂11再次从退避位置向移载动作位置水平移动并上升，由此，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圆W。继而，将利用闸阀185关闭的搬送开口部66打开，利用搬送机器人150的搬送手151b(或者搬送手151a)将载置在顶起销12上的处理后的半导体晶圆W搬出。搬送机器人150使搬送手151b进入利用顶起销12顶起的半导体晶圆W的正下方位置而停止。然后，通过一对移载臂11下降，而将闪光加热后的半导体晶圆W交付并载置于搬送手151b。然后，搬送机器人150使搬送手151b从处理腔室6退出而将处理后的半导体晶圆W搬出。
且说，典型来说，半导体晶圆W的处理以批次单位进行。所谓批次，是指成为以同一条件进行同一内容的处理的对象的1组半导体晶圆W。在本实施方式的热处理装置100中，也将构成批次的多片(例如25片)半导体晶圆W收容于1个载体C后载置在分度器部101的第1负载埠110a或者第2负载埠110b，从该载体C将半导体晶圆W逐片地依次搬入至处理腔室6后进行加热处理。
此处，在利用暂时未进行处理的热处理装置100开始批次的处理的情况下，会将批次的最初的半导体晶圆W搬入至大概室温的处理腔室6后进行预加热及闪光加热处理。这种情况例如为在维护后热处理装置100启动后处理最初的批次的情况或处理先前的批次之后经过长时间的情况等。在加热处理时，从已升温的半导体晶圆W向基座74等腔室内构造物产生导热，所以在初期为室温的基座74随着半导体晶圆W的处理片数增加而逐渐通过蓄热来升温。另外，从卤素灯HL出射的红外光的一部分由下侧腔室窗64吸收，所以随着半导体晶圆W的处理片数增加，下侧腔室窗64的温度也逐渐升温。
而且，在进行约10片半导体晶圆W的加热处理时基座74及下侧腔室窗64的温度达到固定的稳定温度。在达到稳定温度的基座74中，从半导体晶圆W向基座74的传热量与来自基座74的散热量均衡。直至基座74的温度达到稳定温度为止，来自半导体晶圆W的传热量比来自基座74的散热量多，所以随着半导体晶圆W的处理片数增加而基座74的温度逐渐利用蓄热来上升。相对于此，在基座74的温度达到稳定温度之后，来自半导体晶圆W的传热量与来自基座74的散热量均衡，所以基座74的温度维持为固定的稳定温度。此外，所谓稳定温度，是指通过在不将基座74预热的情况下在处理腔室6内对批次的多个半导体晶圆W连续地进行加热处理从而基座74的温度上升后成为固定时的该基座74的温度。另外，在下侧腔室窗64的温度达到稳定温度之后，下侧腔室窗64从卤素灯HL的照射光吸收的热量与从下侧腔室窗64释放的热量均衡，所以下侧腔室窗64的温度也维持为固定的稳定温度。
如果这样在室温的处理腔室6中开始处理，那么有在批次的初期的半导体晶圆W与来自中途的半导体晶圆W中因处理腔室6的构造物的温度不同而引起温度历程不均匀的问题。另外，关于初期的半导体晶圆W由于由低温的基座74支撑后进行闪光加热处理，所以有时也会产生晶圆翘曲。因此，在开始产品批次的处理之前，实施将并非处理对象的虚设晶圆DW搬入至处理腔室6内进行加热处理而使基座74等腔室内构造物升温至稳定温度的虚拟运行(虚设处理)。通过对10片左右的虚设晶圆DW进行加热处理，能够使基座74等腔室内构造物升温至稳定温度。这种虚设处理不仅在室温的处理腔室6中开始处理的情况下执行，而且在变更预加热温度T1或处理温度T2的情况下也执行。对于构成产品批次的产品晶圆W的热处理及对于虚设晶圆DW的虚设处理均根据制程配方来执行。以下，对本实施方式中的制程配方的制成及虚设处理进行说明。
图11是表示虚设处理的顺序的流程图。首先，在适当的时机制成产品制程配方(步骤S1)。所谓产品制程配方，是指规定对于成为产品的半导体晶圆(产品晶圆)W的热处理的处理顺序及处理条件的制程配方。如果热处理的内容不同，那么产品制程配方也不同。例如，如果预加热温度T1或处理温度T2、或处理气体的种类不同，那么产品制程配方也不同。因此，在热处理装置100，根据要执行的热处理的图案数来制成并保存多个产品制程配方。
在本实施方式中，通过热处理装置100的操作员从触摸面板33输入参数来制成产品制程配方。图12是表示用来制成产品制程配方的编辑器画面的一例的图。在制成产品制程配方时，产品专用编辑器启动，如图12所示的编辑器画面显示于触摸面板33。操作员从显示于触摸面板33的产品制程配方专用的编辑器画面输入各种参数。此外，在图12中将编辑器画面的主要部分简化后记载。
如图12所示，在产品制程配方专用的编辑器画面显示热处理条件编辑区域210与处理气体条件编辑区域220。在产品制程配方专用的编辑器画面中，能够从热处理条件编辑区域210对利用卤素灯HL进行的预加热及利用闪光灯FL进行的闪光加热分别个别地设定处理条件。例如，操作员能够从热处理条件编辑区域210设定预加热时的目标温度(预加热温度T1)、预加热温度T1的维持时间、对闪光灯FL的施加电压、闪光的脉冲宽度等。根据从热处理条件编辑区域210设定的处理条件来对产品晶圆W进行加热处理。
另外，在产品制程配方专用的编辑器画面中，能够从处理气体条件编辑区域220指定作为惰性气体的氮气以外还指定作为反应性气体的氨气或组成气体(氢气与氮气的混合气体)等并设定流量。在产品晶圆W的处理时，将从处理气体条件编辑区域220设定的处理气体供给至处理腔室6内。
接下来，制成虚设制程配方(步骤S2)。所谓虚设制程配方，是指规定对于虚设晶圆DW的热处理(虚设处理)的处理顺序及处理条件的制程配方。虚设制程配方可以说是特化为虚设处理的制程配方，是用来将基座74等腔室内构造物温度调整为稳定温度的制程配方。如果针对每个产品制程配方而热处理条件不同，那么稳定温度也不同，所以针对每个产品制程配方制成虚设制程配方。
与产品制程配方相同地，通过热处理装置100的操作员从触摸面板33输入参数来制成虚设制程配方。在本实施方式中，通过操作员在图12所示的产品制程配方专用的编辑器画面中按压按钮201来切换为虚设制程配方专用的编辑器画面。图13是表示用来制成虚设制程配方的编辑器画面的一例的图。如果在产品制程配方专用的编辑器画面中按压按钮201，那么虚设专用编辑器启动，如图13所示的编辑器画面显示于触摸面板33。通过操作员从显示于触摸面板33的虚设制程配方专用的编辑器画面输入各种参数来制成虚设制程配方。此外，与图12相同地，在图13中将编辑器画面的主要部分简化后记载。
如图13所示，在虚设制程配方专用的编辑器画面，显示着热处理条件编辑区域310、处理气体条件编辑区域320及温度控制条件编辑区域330。在虚设制程配方专用的编辑器画面中，能够从热处理条件编辑区域310设定利用卤素灯HL进行的预加热的处理条件。例如，操作员能够从热处理条件编辑区域310设定虚设晶圆DW的预加热温度。但是，在虚设制程配方专用的编辑器画面的热处理条件编辑区域310，未显示与闪光加热相关的项目。也就是说，在虚设制程配方专用的编辑器画面中，禁止规定利用闪光灯FL进行的闪光加热。因此，操作员无法从虚设制程配方专用的编辑器画面设定闪光加热。
虚设处理的目的为使基座74等腔室内构造物升温至稳定温度。即便利用闪光加热使虚设晶圆DW的表面在极短时间内升温，虚设晶圆DW的整体也几乎不升温，所以闪光加热对从虚设晶圆DW向基座74的传热几乎无益。也就是说，可以说对于虚设处理，闪光加热处理是不必要的处理。进而，进行不必要的闪光加热处理的结果，还有虚设晶圆DW断裂的担忧。因此，在虚设制程配方专用的编辑器画面中，禁止规定利用闪光灯FL进行的闪光加热。
另外，在虚设制程配方专用的编辑器画面中，能够从处理气体条件编辑区域320指定作为惰性气体的氮气并设定流量。但是，无法从虚设制程配方专用的编辑器画面的处理气体条件编辑区域320指定氨气或组成气体等反应性气体。也就是说，在虚设制程配方专用的编辑器画面中，仅能够规定氮气作为处理气体。
用来使基座74等腔室内构造物升温至稳定温度的虚设处理不需要氨气等。如果在虚设处理时使用氨气等，那么不仅无意义地消耗氨气等，而且在虚设处理后还需要从处理腔室6内排出氨气等的工序。因此，在虚设制程配方专用的编辑器画面中，仅能够规定氮气作为处理气体。
进而，在虚设制程配方专用的编辑器画面中，能够从温度控制条件编辑区域330选择端缘部放射温度计20或者中央部放射温度计25作为虚设处理时的温度控制用温度计。如上所述，在产品晶圆W的热处理时基于端缘部放射温度计20的温度测定结果对卤素灯HL的输出进行反馈控制，不使用中央部放射温度计25。也就是说，相对于在产品制程配方中作为温度控制用温度计固定有端缘部放射温度计20，而在虚设制程配方中能够选择端缘部放射温度计20或者中央部放射温度计25。
相对于端缘部放射温度计20测定保持在基座74的半导体晶圆W(或者虚设晶圆DW)的温度，而中央部放射温度计25测定基座74本身的温度。在用来使基座74等腔室内构造物升温至稳定温度的虚设处理中，也有时较之虚设晶圆DW的温度，倒不如基于基座74的温度来控制卤素灯HL的输出更能够迅速地使基座74升温。另一方面，在最终将基座74温度调整为稳定温度时，也有时优选为基于虚设晶圆DW的温度来控制卤素灯HL的输出。因此，在虚设制程配方专用的编辑器画面中，能够选择端缘部放射温度计20或者中央部放射温度计25作为温度控制用温度计。此外，在产品制程配方专用的编辑器画面中，无法选择中央部放射温度计25。
另外，如图13所示，在虚设制程配方专用的编辑器画面，显示着用来切换为产品制程配方专用的编辑器画面的按钮301。通过操作员在虚设制程配方专用的编辑器画面中按压按钮301来切换为图12所示的产品制程配方专用的编辑器画面。
返回至图11，将已制成的虚设制程配方与产品制程配方建立关联而储存在作为控制部3的存储部的磁盘35(步骤S3)。根据对于产品晶圆W的热处理的图案数来制成多个产品制程配方。另外，如果产品晶圆W的热处理条件不同，那么稳定温度也不同，所以针对每个产品制程配方制成虚设制程配方。也就是说，对于各产品制程配方制成对应的虚设制程配方。将与这样的多个产品制程配方分别对应的虚设制程配方与该产品制程配方建立关联而储存在磁盘35。
接下来，在开始构成产品批次的产品晶圆W的热处理之前，操作员选择用来执行该热处理的产品制程配方(步骤S4)。此时，能够选择已制成的多个产品制程配方地显示在触摸面板33。多个产品制程配方例如以清单形式显示在触摸面板33。在触摸面板33，仅显示产品制程配方而未显示步骤S2中制成的虚设制程配方。也就是说，在步骤S4的制程配方选择工序中，禁止选择虚设制程配方。通过操作员选择显示在触摸面板33的多个产品制程配方中的1个，来设定选择为要开始处理的产品晶圆W的产品制程配方。
接下来，根据与已选择的产品制程配方建立关联而储存在磁盘35的虚设制程配方来执行虚设处理(步骤S5)。具体来说，从载置在第3负载埠110c的虚设载体DC利用交接机器人120及搬送机器人150将虚设晶圆DW搬送至热处理部160的处理腔室6。然后，在处理腔室6中，根据与已选择的产品制程配方建立关联的虚设制程配方来执行对于虚设晶圆DW的热处理。通过利用这种虚设处理升温的虚设晶圆DW而将基座74等腔室内构造物加热后接近稳定温度。热处理结束的虚设晶圆DW利用交接机器人120及搬送机器人150再次返回至虚设载体DC。通过对多片虚设晶圆DW进行虚设处理，而将基座74等腔室内构造物温度调整为稳定温度。
在虚设处理完成之后，开始构成产品批次的最初的产品晶圆W的热处理(步骤S6)。对于产品晶圆W的热处理如上所述，根据已选择的产品制程配方来执行。由于根据与已选择的产品制程配方建立关联的虚设制程配方来进行虚设处理，所以将最初的产品晶圆W保持在温度调整为适合于产品晶圆W的热处理内容的稳定温度的基座74。因此，关于构成产品批次的所有产品晶圆W能够使热处理历程均匀。
在本实施方式中，在开始产品晶圆W的热处理之前，选择该热处理的制程配方时，由于禁止选择虚设制程配方，所以能够防止对产品晶圆W误设定虚设制程配方。由此，能够防止对产品晶圆W进行虚设处理的内容的热处理这一误处理。
另外，由于产品制程配方与对应的虚设制程配方建立关联而储存，所以如果在开始产品晶圆W的热处理之前选择产品制程配方，那么自动地根据最佳的虚设制程配方来执行虚设处理，将基座74等腔室内构造物温度调整为适合于产品晶圆W的热处理内容的稳定温度。结果，构成产品批次的所有产品晶圆W保持在相同温度的基座74，关于这些所有产品晶圆W能够使热处理历程均匀。
另外，在制成虚设制程配方时，在虚设制程配方专用的编辑器画面中，禁止规定利用闪光灯FL进行的闪光加热，并且能够仅规定氮气作为处理气体。由此，能够防止对虚设制程配方规定不需要的闪光加热等制成错误。
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的范围在所述内容以外能够进行各种变更。例如，在所述实施方式中，制程配方编辑用的编辑器画面显示在触摸面板33，但也可取而代之，利用在热处理装置100之外另设的计算机(例如，主机计算机)启动编辑器而由操作员进行制程配方制成作业。已制成的制程配方从该计算机交给热处理装置100的控制部3。
另外，在所述实施方式中，闪光灯室5具备30根闪光灯FL，但并不限定于此，闪光灯FL的根数能够设为任意数量。另外，闪光灯FL并不限定为氙闪光灯，也可为氪闪光灯。另外，卤素灯室4所具备的卤素灯HL的根数也并不限定为40根，能够设为任意数量。
另外，在所述实施方式中，使用灯丝方式的卤素灯HL作为连续发光1秒钟以上的连续点亮灯进行半导体晶圆W的预加热，但并不限定于此，也可代替卤素灯HL而将放电型的电弧灯(例如，氙电弧灯)用作连续点亮灯进行预加热。在该情况下，虚设晶圆DW的加热也利用来自电弧灯的光照射进行。
另外，根据热处理装置100成为处理对象的衬底并不限定于半导体晶圆，也可为液晶显示装置等的平板显示器所使用的玻璃衬底或太阳电池用衬底。
【符号的说明】
3 控制部
4 卤素灯室
5 闪光灯室
6 处理腔室
7 保持部
10 移载机构
33 触摸面板
35 磁盘
65 热处理空间
74 基座
100 热处理装置
101 分度器部
110 负载埠
110a 第1负载埠
110b 第2负载埠
110c 第3负载埠
120 交接机器人
130、140 冷却部
150 搬送机器人
151a、151b 搬送手
160 热处理部
210、310 热处理条件编辑区域
220、320 处理气体条件编辑区域
330 温度控制条件编辑区域
C 载体
DC 虚设载体
DW 虚设晶圆
FL 闪光灯
HL 卤素灯
W 半导体晶圆

Claims (10)

1.一种热处理方法，其特征在于，通过对衬底照射光来将该衬底加热，且具备：
虚设制程配方制成工序，制成规定对于虚设晶圆的热处理的顺序及处理条件的虚设制程配方；以及
制程配方选择工序，在开始对于产品晶圆的热处理之前，选择用来执行该热处理的制程配方；且
在所述制程配方选择工序中，禁止选择所述虚设制程配方。
2.根据权利要求1所述的热处理方法，其特征在于，
还具备储存工序，该储存工序将规定对于所述产品晶圆的热处理的顺序及处理条件的产品制程配方与所述虚设制程配方建立关联地储存，
当在所述制程配方选择工序中选择了所述产品制程配方时，在开始对于所述产品晶圆的热处理之前，根据与所述产品制程配方建立关联的所述虚设制程配方来执行对于所述虚设晶圆的热处理。
3.根据权利要求1所述的热处理方法，其特征在于，
在所述虚设制程配方制成工序中，禁止规定利用闪光灯进行的闪光加热。
4.根据权利要求1所述的热处理方法，其特征在于，
在所述虚设制程配方制成工序中，能够仅规定氮气作为处理气体。
5.根据权利要求1所述的热处理方法，其特征在于，
在所述虚设制程配方制成工序中，作为温度控制用温度计能够规定测定所述虚设晶圆的温度的晶圆温度计或者测定载置所述虚设晶圆的基座的温度的基座温度计。
6.一种热处理装置，其特征在于，通过对衬底照射光来将该衬底加热，且具备：
热处理部，对衬底进行热处理；以及
输入部，用来制成规定对于虚设晶圆的热处理的顺序及处理条件的虚设制程配方；且
在开始对于产品晶圆的热处理之前，选择用来执行该热处理的制程配方时，禁止选择所述虚设制程配方。
7.根据权利要求6所述的热处理装置，其特征在于，
还具备存储部，该存储部将规定对于所述产品晶圆的热处理的顺序及处理条件的产品制程配方与所述虚设制程配方建立关联地存储，
在开始对于所述产品晶圆的热处理之前，选择了所述产品制程配方时，根据与所述产品制程配方建立关联的所述虚设制程配方来执行对于所述虚设晶圆的热处理。
8.根据权利要求6所述的热处理装置，其特征在于，
在所述输入部中，在制成所述虚设制程配方时，禁止规定利用闪光灯进行的闪光加热。
9.根据权利要求6所述的热处理装置，其特征在于，
在所述输入部中，在制成所述虚设制程配方时，能够仅规定氮气作为处理气体。
10.根据权利要求6所述的热处理装置，其特征在于，
在所述输入部中，在制成所述虚设制程配方时，作为温度控制用温度计能够规定测定所述虚设晶圆的温度的晶圆温度计或者测定载置所述虚设晶圆的基座的温度的基座温度计。
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