JP2016171276A - Heat treatment device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heat treatment device which can unify an in-plane temperature distribution of a substrate.SOLUTION: A heat treatment device comprises: a plurality of halogen lamps HL for emitting halogen light to a semiconductor wafer W held by a holding part in a chamber to heat the semiconductor wafer W; and a cylindrical louver 21 and an annular light shielding ring 25 which are provided between the halogen lamps HL and the semiconductor wafer W, and formed by opaque quartz. The outside diameter of the light-shielding ring 25 is smaller than the inside diameter of the louver 21. Light emitted from the halogen lamps HL and transmitted through a gap generated between an internal surface of the louver 21 and an outer periphery of the light shielding ring 25 is irradiated on a circumference of the semiconductor wafer W, where temperature drop easily occurs. Meanwhile, light toward a region slightly inside the circumference of the semiconductor wafer W, which is likely to become high temperature only by the louver 21, is shielded by the light shielding ring 25.SELECTED DRAWING: Figure 10

Description

本発明は、円板形状の半導体ウェハー等の薄板状精密電子基板(以下、単に「基板」と称する)に対して光を照射することによって該基板を加熱する熱処理装置に関する。   The present invention relates to a heat treatment apparatus for heating a thin plate-shaped precision electronic substrate (hereinafter simply referred to as “substrate”) such as a disk-shaped semiconductor wafer by irradiating light.

半導体デバイスの製造プロセスにおいて、不純物導入は半導体ウェハー内にpn接合を形成するための必須の工程である。現在、不純物導入は、イオン打ち込み法とその後のアニール法によってなされるのが一般的である。イオン打ち込み法は、ボロン(B)、ヒ素(As)、リン(P)といった不純物の元素をイオン化させて高加速電圧で半導体ウェハーに衝突させて物理的に不純物注入を行う技術である。注入された不純物はアニール処理によって活性化される。この際に、アニール時間が数秒程度以上であると、打ち込まれた不純物が熱によって深く拡散し、その結果接合深さが要求よりも深くなり過ぎて良好なデバイス形成に支障が生じるおそれがある。   In the semiconductor device manufacturing process, impurity introduction is an indispensable step for forming a pn junction in a semiconductor wafer. Currently, impurities are generally introduced by ion implantation and subsequent annealing. The ion implantation method is a technique in which impurity elements such as boron (B), arsenic (As), and phosphorus (P) are ionized and collided with a semiconductor wafer at a high acceleration voltage to physically perform impurity implantation. The implanted impurities are activated by annealing. At this time, if the annealing time is about several seconds or more, the implanted impurities are deeply diffused by heat, and as a result, the junction depth becomes deeper than required, and there is a possibility that good device formation may be hindered.

そこで、極めて短時間で半導体ウェハーを加熱するアニール技術として、近年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、不純物が注入された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。   Therefore, in recent years, flash lamp annealing (FLA) has attracted attention as an annealing technique for heating a semiconductor wafer in an extremely short time. Flash lamp annealing is a semiconductor wafer in which impurities are implanted by irradiating the surface of the semiconductor wafer with flash light using a xenon flash lamp (hereinafter, simply referred to as “flash lamp” means xenon flash lamp). Is a heat treatment technique for raising the temperature of only the surface of the material in a very short time (several milliseconds or less).

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。このため、キセノンフラッシュランプによる極短時間の昇温であれば、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。   The radiation spectral distribution of a xenon flash lamp ranges from the ultraviolet region to the near infrared region, has a shorter wavelength than the conventional halogen lamp, and almost coincides with the fundamental absorption band of a silicon semiconductor wafer. Therefore, when the semiconductor wafer is irradiated with flash light from the xenon flash lamp, the semiconductor wafer can be rapidly heated with little transmitted light. Further, it has been found that if the flash light irradiation is performed for a very short time of several milliseconds or less, only the vicinity of the surface of the semiconductor wafer can be selectively heated. For this reason, if the temperature is raised for a very short time by the xenon flash lamp, only the impurity activation can be performed without deeply diffusing the impurities.

このようなキセノンフラッシュランプを使用した熱処理装置として、特許文献1,2には、半導体ウェハーの表面側にフラッシュランプ等のパルス発光ランプを配置し、裏面側にハロゲンランプ等の連続点灯ランプを配置し、それらの組み合わせによって所望の熱処理を行うものが開示されている。特許文献1,2に開示の熱処理装置においては、ハロゲンランプ等によって半導体ウェハーをある程度の温度まで予備加熱し、その後フラッシュランプからのパルス加熱によって所望の処理温度にまで昇温している。   As a heat treatment apparatus using such a xenon flash lamp, in Patent Documents 1 and 2, a pulse emitting lamp such as a flash lamp is arranged on the front side of a semiconductor wafer, and a continuous lighting lamp such as a halogen lamp is arranged on the back side. And what performs desired heat processing by those combination is disclosed. In the heat treatment apparatuses disclosed in Patent Documents 1 and 2, the semiconductor wafer is preheated to a certain temperature with a halogen lamp or the like, and then heated to a desired processing temperature by pulse heating from a flash lamp.

特許文献1,2に開示されるようなハロゲンランプにて予備加熱を行う場合には、比較的高い予備加熱温度にまで半導体ウェハーを短時間で昇温することができるというプロセス上のメリットが得られるものの、ウェハー周縁部の温度が中心部よりも低くなる問題が生じやすい。このような温度分布の不均一が生じる原因としては、半導体ウェハーの周縁部からの熱放射、或いは半導体ウェハーの周縁部から比較的低温の石英サセプターへの熱伝導などが考えられる。そこで、このような問題を解決するために、特許文献3には、半透明な素材にて形成された円筒形状のルーバーをハロゲンランプと半導体ウェハーとの間に設置して予備加熱時の面内温度分布を均一にすることが提案されている。   When preheating is performed with a halogen lamp as disclosed in Patent Documents 1 and 2, there is a merit in the process that the semiconductor wafer can be heated to a relatively high preheating temperature in a short time. However, there is a problem that the temperature at the peripheral edge of the wafer is lower than that at the center. Possible causes of such non-uniform temperature distribution include heat radiation from the peripheral edge of the semiconductor wafer or heat conduction from the peripheral edge of the semiconductor wafer to a relatively low temperature quartz susceptor. Therefore, in order to solve such a problem, Patent Document 3 discloses that a cylindrical louver formed of a semi-transparent material is installed between a halogen lamp and a semiconductor wafer to perform in-plane pre-heating. It has been proposed to make the temperature distribution uniform.

特開昭60−258928号公報JP-A-60-258928 特表2005−527972号公報JP 2005-527972 A 特開2012−174879号公報JP 2012-174879 A

しかしながら、特許文献3に提案されるようなルーバーを設けた場合、半導体ウェハーの周縁部の温度低下は改善されるものの、その周縁部よりも若干内側の領域が逆に高温になるという新たな問題が生じることが判明した。   However, when the louver as proposed in Patent Document 3 is provided, the temperature drop at the peripheral portion of the semiconductor wafer is improved, but a new problem that the region slightly inside the peripheral portion becomes high on the contrary Was found to occur.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、基板の面内温度分布を均一にすることができる熱処理装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a heat treatment apparatus capable of making the in-plane temperature distribution of a substrate uniform.

上記課題を解決するため、請求項1の発明は、円板形状の基板に対して光を照射することによって該基板を加熱する熱処理装置において、基板を収容するチャンバーと、前記チャンバー内にて基板を保持する保持部と、前記保持部に保持された基板の主面よりも広く当該主面に対向する領域に複数の棒状ランプを配置した光照射部と、前記光照射部と前記保持部との間にて中心軸が前記基板の中心を通るように設けられ、前記光照射部から出射された光に対して不透明な円筒形状の第1遮光部材と、前記光照射部と前記保持部との間にて中心軸が前記基板の中心を通るように設けられ、前記光照射部から出射された光に対して不透明な平板環状の第2遮光部材と、を備え、前記第2遮光部材の外形サイズは前記第1遮光部材の内側のサイズより小さいことを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problems, a first aspect of the present invention is a heat treatment apparatus for heating a substrate by irradiating a disk-shaped substrate with a chamber for accommodating the substrate, and a substrate in the chamber. A light irradiating unit in which a plurality of rod-shaped lamps are arranged in a region facing the main surface wider than the main surface of the substrate held by the holding unit, the light irradiating unit, and the holding unit. A central axis passing through the center of the substrate, and a cylindrical light-shielding member opaque to the light emitted from the light irradiation unit, the light irradiation unit and the holding unit A flat plate-shaped second light shielding member that is opaque with respect to the light emitted from the light irradiating portion, and has a central axis that passes through the center of the substrate. The outer size is the size inside the first light shielding member. And wherein the small.

また、請求項2の発明は、請求項1の発明に係る熱処理装置において、前記第2遮光部材は円環形状を有し、前記第2遮光部材の外径は前記第1遮光部材の内径よりも小さいことを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the heat treatment apparatus according to the first aspect of the invention, the second light shielding member has an annular shape, and the outer diameter of the second light shielding member is larger than the inner diameter of the first light shielding member. Is also small.

また、請求項3の発明は、請求項1または請求項2の発明に係る熱処理装置において、前記第2遮光部材は、前記第1遮光部材の上に設けられた石英板の上に載置されることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the heat treatment apparatus according to the first or second aspect of the invention, the second light shielding member is placed on a quartz plate provided on the first light shielding member. It is characterized by that.

また、請求項4の発明は、請求項1または請求項2の発明に係る熱処理装置において、前記第2遮光部材は、前記光照射部と対向する前記チャンバーの石英窓の上に載置されることを特徴とする。   According to a fourth aspect of the invention, in the heat treatment apparatus according to the first or second aspect of the invention, the second light shielding member is placed on a quartz window of the chamber facing the light irradiation unit. It is characterized by that.

また、請求項5の発明は、請求項1または請求項2の発明に係る熱処理装置において、前記第2遮光部材は、前記第1遮光部材の内側にて前記第1遮光部材が載置される石英のステージ上に載置されることを特徴とする。   In a fifth aspect of the present invention, in the heat treatment apparatus according to the first or second aspect of the invention, the first light shielding member is placed on the second light shielding member inside the first light shielding member. It is mounted on a quartz stage.

また、請求項6の発明は、請求項3の発明に係る熱処理装置において、前記石英板の上に、前記第1遮光部材と同じ外径および内径を有し、前記光照射部から出射された光に対して不透明な円筒形状の第3遮光部材をさらに備えることを特徴とする。   The invention of claim 6 is the heat treatment apparatus according to claim 3, wherein the quartz plate has the same outer diameter and inner diameter as the first light shielding member, and is emitted from the light irradiation section. A cylindrical third light-shielding member that is opaque to light is further provided.

請求項1から請求項6の発明によれば、不透明な円筒形状の第1遮光部材と、不透明な平板環状の第2遮光部材と、を備え、第2遮光部材の外形サイズは第1遮光部材の内側のサイズより小さいため、光照射部から基板に向かう光の一部を第1遮光部材および第2遮光部材によって遮光して基板の面内温度分布を均一にすることができる。   According to the first to sixth aspects of the present invention, the opaque first cylindrical light shielding member and the opaque flat plate-shaped second light shielding member are provided, and the outer size of the second light shielding member is the first light shielding member. Since the first light shielding member and the second light shielding member block a part of the light traveling from the light irradiation unit to the substrate, the in-plane temperature distribution of the substrate can be made uniform.

本発明に係る熱処理装置の構成を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the structure of the heat processing apparatus which concerns on this invention. 保持部の全体外観を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the whole external appearance of a holding | maintenance part. 保持部を上面から見た平面図である。It is the top view which looked at the holding | maintenance part from the upper surface. 保持部を側方から見た側面図である。It is the side view which looked at the holding | maintenance part from the side. 移載機構の平面図である。It is a top view of a transfer mechanism. 移載機構の側面図である。It is a side view of a transfer mechanism. 複数のハロゲンランプの配置を示す平面図である。It is a top view which shows arrangement | positioning of a some halogen lamp. ルーバーの斜視図である。It is a perspective view of a louver. 第1実施形態におけるルーバーおよび遮光リングの全体外観を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the whole external appearance of the louver and light-shielding ring in 1st Embodiment. 第1実施形態におけるルーバーおよび遮光リングによる光路調整を示す図である。It is a figure which shows the optical path adjustment by the louver and the light shielding ring in 1st Embodiment. 第2実施形態におけるルーバーおよび遮光リングの配置を示す図である。It is a figure which shows arrangement | positioning of the louver and light-shielding ring in 2nd Embodiment. 第3実施形態におけるルーバーおよび遮光リングの配置を示す図である。It is a figure which shows arrangement | positioning of the louver and light-shielding ring in 3rd Embodiment. 第4実施形態におけるルーバーおよび遮光リングの配置を示す図である。It is a figure which shows arrangement | positioning of the louver and light-shielding ring in 4th Embodiment. ルーバーのみを設置した場合における半導体ウェハーの面内温度分布を示す図である。It is a figure which shows the in-plane temperature distribution of the semiconductor wafer in the case of installing only a louver.

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

<第1実施形態>
図1は、本発明に係る熱処理装置1の構成を示す縦断面図である。本実施形態の熱処理装置1は、基板としてφ300mmの円板形状の半導体ウェハーWに対してフラッシュ光照射を行うことによってその半導体ウェハーWを加熱するフラッシュランプアニール装置である。熱処理装置1に搬入される前の半導体ウェハーWには不純物が注入されており、熱処理装置1による加熱処理によって注入された不純物の活性化処理が実行される。なお、図1および以降の各図においては、理解容易のため、必要に応じて各部の寸法や数を誇張または簡略化して描いている。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a heat treatment apparatus 1 according to the present invention. The heat treatment apparatus 1 of this embodiment is a flash lamp annealing apparatus that heats a semiconductor wafer W by irradiating flash light onto a disk-shaped semiconductor wafer W having a diameter of 300 mm as a substrate. Impurities are implanted into the semiconductor wafer W before being carried into the heat treatment apparatus 1, and an activation process of the impurities implanted by the heat treatment by the heat treatment apparatus 1 is executed. In FIG. 1 and the subsequent drawings, the size and number of each part are exaggerated or simplified as necessary for easy understanding.

熱処理装置1は、半導体ウェハーWを収容するチャンバー6と、複数のフラッシュランプFLを内蔵するフラッシュ加熱部5と、複数のハロゲンランプHLを内蔵するハロゲン加熱部4と、を備える。チャンバー6の上側にフラッシュ加熱部5が設けられるとともに、下側にハロゲン加熱部4が設けられている。ハロゲン加熱部4とチャンバー6との間にはルーバー(第1遮光部材)21および遮光リング(第2遮光部材)25が設けられている。また、熱処理装置1は、チャンバー6の内部に、半導体ウェハーWを水平姿勢に保持する保持部7と、保持部7と装置外部との間で半導体ウェハーWの受け渡しを行う移載機構10と、を備える。さらに、熱処理装置1は、ハロゲン加熱部4、フラッシュ加熱部5およびチャンバー6に設けられた各動作機構を制御して半導体ウェハーWの熱処理を実行させる制御部3を備える。   The heat treatment apparatus 1 includes a chamber 6 that accommodates a semiconductor wafer W, a flash heating unit 5 that houses a plurality of flash lamps FL, and a halogen heating unit 4 that houses a plurality of halogen lamps HL. A flash heating unit 5 is provided on the upper side of the chamber 6, and a halogen heating unit 4 is provided on the lower side. A louver (first light shielding member) 21 and a light shielding ring (second light shielding member) 25 are provided between the halogen heating unit 4 and the chamber 6. The heat treatment apparatus 1 includes a holding unit 7 that holds the semiconductor wafer W in a horizontal posture inside the chamber 6, and a transfer mechanism 10 that transfers the semiconductor wafer W between the holding unit 7 and the outside of the apparatus, Is provided. Furthermore, the heat treatment apparatus 1 includes a control unit 3 that controls the operation mechanisms provided in the halogen heating unit 4, the flash heating unit 5, and the chamber 6 to perform the heat treatment of the semiconductor wafer W.

チャンバー6は、筒状のチャンバー側部61の上下に石英製のチャンバー窓を装着して構成されている。チャンバー側部61は上下が開口された概略筒形状を有しており、上側開口には上側チャンバー窓63が装着されて閉塞され、下側開口には下側チャンバー窓64が装着されて閉塞されている。チャンバー6の天井部を構成する上側チャンバー窓63は、石英により形成された円板形状部材であり、フラッシュ加熱部5から出射されたフラッシュ光をチャンバー6内に透過する石英窓として機能する。また、チャンバー6の床部を構成する下側チャンバー窓64も、石英により形成された円板形状部材であり、ハロゲン加熱部4からの光をチャンバー6内に透過する石英窓として機能する。   The chamber 6 is configured by mounting quartz chamber windows above and below a cylindrical chamber side portion 61. The chamber side portion 61 has a substantially cylindrical shape with upper and lower openings. The upper opening is closed by an upper chamber window 63 and the lower opening is closed by a lower chamber window 64. ing. The upper chamber window 63 constituting the ceiling of the chamber 6 is a disk-shaped member made of quartz and functions as a quartz window that transmits the flash light emitted from the flash heating unit 5 into the chamber 6. The lower chamber window 64 constituting the floor portion of the chamber 6 is also a disk-shaped member made of quartz and functions as a quartz window that transmits light from the halogen heating unit 4 into the chamber 6.

また、チャンバー側部61の内側の壁面の上部には反射リング68が装着され、下部には反射リング69が装着されている。反射リング68,69は、ともに円環状に形成されている。上側の反射リング68は、チャンバー側部61の上側から嵌め込むことによって装着される。一方、下側の反射リング69は、チャンバー側部61の下側から嵌め込んで図示省略のビスで留めることによって装着される。すなわち、反射リング68,69は、ともに着脱自在にチャンバー側部61に装着されるものである。チャンバー6の内側空間、すなわち上側チャンバー窓63、下側チャンバー窓64、チャンバー側部61および反射リング68,69によって囲まれる空間が熱処理空間65として規定される。   A reflection ring 68 is attached to the upper part of the inner wall surface of the chamber side part 61, and a reflection ring 69 is attached to the lower part. The reflection rings 68 and 69 are both formed in an annular shape. The upper reflecting ring 68 is attached by fitting from above the chamber side portion 61. On the other hand, the lower reflection ring 69 is mounted by being fitted from the lower side of the chamber side portion 61 and fastened with a screw (not shown). That is, the reflection rings 68 and 69 are both detachably attached to the chamber side portion 61. An inner space of the chamber 6, that is, a space surrounded by the upper chamber window 63, the lower chamber window 64, the chamber side portion 61, and the reflection rings 68 and 69 is defined as a heat treatment space 65.

チャンバー側部61に反射リング68,69が装着されることによって、チャンバー6の内壁面に凹部62が形成される。すなわち、チャンバー側部61の内壁面のうち反射リング68,69が装着されていない中央部分と、反射リング68の下端面と、反射リング69の上端面とで囲まれた凹部62が形成される。凹部62は、チャンバー6の内壁面に水平方向に沿って円環状に形成され、半導体ウェハーWを保持する保持部7を囲繞する。   By attaching the reflection rings 68 and 69 to the chamber side portion 61, a recess 62 is formed on the inner wall surface of the chamber 6. That is, a recess 62 surrounded by a central portion of the inner wall surface of the chamber side portion 61 where the reflection rings 68 and 69 are not mounted, a lower end surface of the reflection ring 68, and an upper end surface of the reflection ring 69 is formed. . The recess 62 is formed in an annular shape along the horizontal direction on the inner wall surface of the chamber 6, and surrounds the holding portion 7 that holds the semiconductor wafer W.

チャンバー側部61および反射リング68,69は、強度と耐熱性に優れた金属材料(例えば、ステンレススチール)にて形成されている。また、反射リング68,69の内周面は電解ニッケルメッキによって鏡面とされている。   The chamber side portion 61 and the reflection rings 68 and 69 are formed of a metal material (for example, stainless steel) having excellent strength and heat resistance. Further, the inner peripheral surfaces of the reflection rings 68 and 69 are mirrored by electrolytic nickel plating.

また、チャンバー側部61には、チャンバー6に対して半導体ウェハーWの搬入および搬出を行うための搬送開口部(炉口)66が形設されている。搬送開口部66は、ゲートバルブ185によって開閉可能とされている。搬送開口部66は凹部62の外周面に連通接続されている。このため、ゲートバルブ185が搬送開口部66を開放しているときには、搬送開口部66から凹部62を通過して熱処理空間65への半導体ウェハーWの搬入および熱処理空間65からの半導体ウェハーWの搬出を行うことができる。また、ゲートバルブ185が搬送開口部66を閉鎖するとチャンバー6内の熱処理空間65が密閉空間とされる。   The chamber side 61 is formed with a transfer opening (furnace port) 66 for carrying the semiconductor wafer W into and out of the chamber 6. The transfer opening 66 can be opened and closed by a gate valve 185. The transport opening 66 is connected to the outer peripheral surface of the recess 62. Therefore, when the gate valve 185 opens the transfer opening 66, the semiconductor wafer W is carried into the heat treatment space 65 through the recess 62 from the transfer opening 66 and the semiconductor wafer W is carried out from the heat treatment space 65. It can be performed. Further, when the gate valve 185 closes the transfer opening 66, the heat treatment space 65 in the chamber 6 becomes a sealed space.

また、チャンバー6の内壁上部には熱処理空間65に処理ガス(本実施形態では窒素ガス(N))を供給するガス供給孔81が形設されている。ガス供給孔81は、凹部62よりも上側位置に形設されており、反射リング68に設けられていても良い。ガス供給孔81はチャンバー6の側壁内部に円環状に形成された緩衝空間82を介してガス供給管83に連通接続されている。ガス供給管83は窒素ガス供給源85に接続されている。また、ガス供給管83の経路途中にはバルブ84が介挿されている。バルブ84が開放されると、窒素ガス供給源85から緩衝空間82に窒素ガスが送給される。緩衝空間82に流入した窒素ガスは、ガス供給孔81よりも流体抵抗の小さい緩衝空間82内を拡がるように流れてガス供給孔81から熱処理空間65内へと供給される。 Further, a gas supply hole 81 for supplying a processing gas (nitrogen gas (N 2 ) in the present embodiment) to the heat treatment space 65 is formed in the upper portion of the inner wall of the chamber 6. The gas supply hole 81 is formed at a position above the recess 62 and may be provided in the reflection ring 68. The gas supply hole 81 is connected to a gas supply pipe 83 through a buffer space 82 formed in an annular shape inside the side wall of the chamber 6. The gas supply pipe 83 is connected to a nitrogen gas supply source 85. A valve 84 is inserted in the middle of the path of the gas supply pipe 83. When the valve 84 is opened, nitrogen gas is supplied from the nitrogen gas supply source 85 to the buffer space 82. The nitrogen gas flowing into the buffer space 82 flows so as to expand in the buffer space 82 having a smaller fluid resistance than the gas supply hole 81 and is supplied from the gas supply hole 81 into the heat treatment space 65.

一方、チャンバー6の内壁下部には熱処理空間65内の気体を排気するガス排気孔86が形設されている。ガス排気孔86は、凹部62よりも下側位置に形設されており、反射リング69に設けられていても良い。ガス排気孔86はチャンバー6の側壁内部に円環状に形成された緩衝空間87を介してガス排気管88に連通接続されている。ガス排気管88は排気部190に接続されている。また、ガス排気管88の経路途中にはバルブ89が介挿されている。バルブ89が開放されると、熱処理空間65の気体がガス排気孔86から緩衝空間87を経てガス排気管88へと排出される。なお、ガス供給孔81およびガス排気孔86は、チャンバー6の周方向に沿って複数設けられていても良いし、スリット状のものであっても良い。また、窒素ガス供給源85および排気部190は、熱処理装置1に設けられた機構であっても良いし、熱処理装置1が設置される工場のユーティリティであっても良い。   On the other hand, a gas exhaust hole 86 for exhausting the gas in the heat treatment space 65 is formed in the lower portion of the inner wall of the chamber 6. The gas exhaust hole 86 is formed at a position lower than the recess 62 and may be provided in the reflection ring 69. The gas exhaust hole 86 is connected to a gas exhaust pipe 88 through a buffer space 87 formed in an annular shape inside the side wall of the chamber 6. The gas exhaust pipe 88 is connected to the exhaust unit 190. A valve 89 is inserted in the middle of the path of the gas exhaust pipe 88. When the valve 89 is opened, the gas in the heat treatment space 65 is discharged from the gas exhaust hole 86 to the gas exhaust pipe 88 through the buffer space 87. A plurality of gas supply holes 81 and gas exhaust holes 86 may be provided along the circumferential direction of the chamber 6 or may be slit-shaped. Further, the nitrogen gas supply source 85 and the exhaust unit 190 may be a mechanism provided in the heat treatment apparatus 1 or may be a utility of a factory where the heat treatment apparatus 1 is installed.

また、搬送開口部66の先端にも熱処理空間65内の気体を排出するガス排気管191が接続されている。ガス排気管191はバルブ192を介して排気部190に接続されている。バルブ192を開放することによって、搬送開口部66を介してチャンバー6内の気体が排気される。   A gas exhaust pipe 191 that exhausts the gas in the heat treatment space 65 is also connected to the tip of the transfer opening 66. The gas exhaust pipe 191 is connected to the exhaust unit 190 via a valve 192. By opening the valve 192, the gas in the chamber 6 is exhausted through the transfer opening 66.

図2は、保持部7の全体外観を示す斜視図である。また、図3は保持部7を上面から見た平面図であり、図4は保持部7を側方から見た側面図である。保持部7は、基台リング71、連結部72およびサセプター74を備えて構成される。基台リング71、連結部72およびサセプター74はいずれも石英にて形成されている。すなわち、保持部7の全体が石英にて形成されている。   FIG. 2 is a perspective view showing the overall appearance of the holding unit 7. FIG. 3 is a plan view of the holding unit 7 as viewed from above, and FIG. 4 is a side view of the holding unit 7 as viewed from the side. The holding part 7 includes a base ring 71, a connecting part 72, and a susceptor 74. The base ring 71, the connecting portion 72, and the susceptor 74 are all made of quartz. That is, the whole holding part 7 is made of quartz.

基台リング71は円環形状の石英部材である。基台リング71は凹部62の底面に載置されることによって、チャンバー6の壁面に支持されることとなる(図1参照)。円環形状を有する基台リング71の上面に、その周方向に沿って複数の連結部72(本実施形態では4個)が立設される。連結部72も石英の部材であり、溶接によって基台リング71に固着される。なお、基台リング71の形状は、円環形状から一部が欠落した円弧状であっても良い。   The base ring 71 is an annular quartz member. The base ring 71 is supported on the wall surface of the chamber 6 by being placed on the bottom surface of the recess 62 (see FIG. 1). On the upper surface of the base ring 71 having an annular shape, a plurality of connecting portions 72 (four in this embodiment) are erected along the circumferential direction. The connecting portion 72 is also a quartz member, and is fixed to the base ring 71 by welding. The shape of the base ring 71 may be an arc shape in which a part is omitted from the annular shape.

平板状のサセプター74は基台リング71に設けられた4個の連結部72によって支持される。サセプター74は石英にて形成された略円形の平板状部材である。サセプター74の直径は半導体ウェハーWの直径よりも大きい。すなわち、サセプター74は、半導体ウェハーWよりも大きな平面サイズを有する。サセプター74の上面には複数個(本実施形態では5個)のガイドピン76が立設されている。5個のガイドピン76はサセプター74の外周円と同心円の周上に沿って設けられている。5個のガイドピン76を配置した円の径は半導体ウェハーWの径よりも若干大きい。各ガイドピン76も石英にて形成されている。なお、ガイドピン76は、サセプター74と一体に石英のインゴットから加工するようにしても良いし、別途に加工したものをサセプター74に溶接等によって取り付けるようにしても良い。   The flat susceptor 74 is supported by four connecting portions 72 provided on the base ring 71. The susceptor 74 is a substantially circular flat plate member made of quartz. The diameter of the susceptor 74 is larger than the diameter of the semiconductor wafer W. That is, the susceptor 74 has a larger planar size than the semiconductor wafer W. On the upper surface of the susceptor 74, a plurality (five in this embodiment) of guide pins 76 are erected. The five guide pins 76 are provided along a circumference that is concentric with the outer circumference of the susceptor 74. The diameter of the circle in which the five guide pins 76 are arranged is slightly larger than the diameter of the semiconductor wafer W. Each guide pin 76 is also formed of quartz. The guide pin 76 may be processed from a quartz ingot integrally with the susceptor 74, or a separately processed one may be attached to the susceptor 74 by welding or the like.

基台リング71に立設された4個の連結部72とサセプター74の周縁部の下面とが溶接によって固着される。すなわち、サセプター74と基台リング71とは連結部72によって固定的に連結されており、保持部7は石英の一体成形部材となる。このような保持部7の基台リング71がチャンバー6の壁面に支持されることによって、保持部7がチャンバー6に装着される。保持部7がチャンバー6に装着された状態においては、略円板形状のサセプター74は水平姿勢(法線が鉛直方向と一致する姿勢)となる。チャンバー6に搬入された半導体ウェハーWは、チャンバー6に装着された保持部7のサセプター74の上に水平姿勢にて載置されて保持される。半導体ウェハーWは、5個のガイドピン76によって形成される円の内側に載置されることにより、水平方向の位置ずれが防止される。なお、ガイドピン76の個数は5個に限定されるものではなく、半導体ウェハーWの位置ずれを防止できる数であれば良い。   The four connecting portions 72 erected on the base ring 71 and the lower surface of the peripheral portion of the susceptor 74 are fixed by welding. That is, the susceptor 74 and the base ring 71 are fixedly connected by the connecting portion 72, and the holding portion 7 is an integrally formed member of quartz. When the base ring 71 of the holding unit 7 is supported on the wall surface of the chamber 6, the holding unit 7 is attached to the chamber 6. In a state in which the holding unit 7 is mounted on the chamber 6, the substantially disc-shaped susceptor 74 is in a horizontal posture (a posture in which the normal line matches the vertical direction). The semiconductor wafer W carried into the chamber 6 is placed and held in a horizontal posture on the susceptor 74 of the holding unit 7 attached to the chamber 6. The semiconductor wafer W is placed inside a circle formed by the five guide pins 76, thereby preventing a horizontal displacement. Note that the number of guide pins 76 is not limited to five, and may be any number that can prevent misalignment of the semiconductor wafer W.

また、図2および図3に示すように、サセプター74には、上下に貫通して開口部78および切り欠き部77が形成されている。切り欠き部77は、熱電対を使用した接触式温度計130のプローブ先端部を通すために設けられている。一方、開口部78は、放射温度計120がサセプター74に保持された半導体ウェハーWの下面から放射される放射光(赤外光)を受光するために設けられている。さらに、サセプター74には、後述する移載機構10のリフトピン12が半導体ウェハーWの受け渡しのために貫通する4個の貫通孔79が穿設されている。   As shown in FIGS. 2 and 3, the susceptor 74 has an opening 78 and a notch 77 penetrating vertically. The notch 77 is provided to pass the probe tip of the contact thermometer 130 using a thermocouple. On the other hand, the opening 78 is provided to receive radiation light (infrared light) emitted from the lower surface of the semiconductor wafer W held by the susceptor 74 by the radiation thermometer 120. Further, the susceptor 74 is provided with four through holes 79 through which lift pins 12 of the transfer mechanism 10 to be described later penetrate for the delivery of the semiconductor wafer W.

図5は、移載機構10の平面図である。また、図6は、移載機構10の側面図である。移載機構10は、2本の移載アーム11を備える。移載アーム11は、概ね円環状の凹部62に沿うような円弧形状とされている。それぞれの移載アーム11には2本のリフトピン12が立設されている。各移載アーム11は水平移動機構13によって回動可能とされている。水平移動機構13は、一対の移載アーム11を保持部7に対して半導体ウェハーWの移載を行う移載動作位置(図5の実線位置)と保持部7に保持された半導体ウェハーWと平面視で重ならない退避位置(図5の二点鎖線位置)との間で水平移動させる。水平移動機構13としては、個別のモータによって各移載アーム11をそれぞれ回動させるものであっても良いし、リンク機構を用いて1個のモータによって一対の移載アーム11を連動させて回動させるものであっても良い。   FIG. 5 is a plan view of the transfer mechanism 10. FIG. 6 is a side view of the transfer mechanism 10. The transfer mechanism 10 includes two transfer arms 11. The transfer arm 11 has an arc shape that follows the generally annular recess 62. Two lift pins 12 are erected on each transfer arm 11. Each transfer arm 11 can be rotated by a horizontal movement mechanism 13. The horizontal movement mechanism 13 includes a transfer operation position (a position indicated by a solid line in FIG. 5) for transferring the pair of transfer arms 11 to the holding unit 7 and the semiconductor wafer W held by the holding unit 7. It is moved horizontally between the retracted positions (two-dot chain line positions in FIG. 5) that do not overlap in plan view. As the horizontal movement mechanism 13, each transfer arm 11 may be rotated by an individual motor, or a pair of transfer arms 11 may be interlocked by a single motor using a link mechanism. It may be moved.

また、一対の移載アーム11は、昇降機構14によって水平移動機構13とともに昇降移動される。昇降機構14が一対の移載アーム11を移載動作位置にて上昇させると、計4本のリフトピン12がサセプター74に穿設された貫通孔79(図2,3参照)を通過し、リフトピン12の上端がサセプター74の上面から突き出る。一方、昇降機構14が一対の移載アーム11を移載動作位置にて下降させてリフトピン12を貫通孔79から抜き取り、水平移動機構13が一対の移載アーム11を開くように移動させると各移載アーム11が退避位置に移動する。一対の移載アーム11の退避位置は、保持部7の基台リング71の直上である。基台リング71は凹部62の底面に載置されているため、移載アーム11の退避位置は凹部62の内側となる。なお、移載機構10の駆動部(水平移動機構13および昇降機構14)が設けられている部位の近傍にも図示省略の排気機構が設けられており、移載機構10の駆動部周辺の雰囲気がチャンバー6の外部に排出されるように構成されている。   The pair of transfer arms 11 are moved up and down together with the horizontal moving mechanism 13 by the lifting mechanism 14. When the elevating mechanism 14 raises the pair of transfer arms 11 at the transfer operation position, a total of four lift pins 12 pass through through holes 79 (see FIGS. 2 and 3) formed in the susceptor 74, and the lift pins The upper end of 12 protrudes from the upper surface of the susceptor 74. On the other hand, when the elevating mechanism 14 lowers the pair of transfer arms 11 at the transfer operation position, the lift pins 12 are extracted from the through holes 79, and the horizontal movement mechanism 13 moves the pair of transfer arms 11 so as to open each of them. The transfer arm 11 moves to the retracted position. The retracted position of the pair of transfer arms 11 is directly above the base ring 71 of the holding unit 7. Since the base ring 71 is placed on the bottom surface of the recess 62, the retracted position of the transfer arm 11 is inside the recess 62. Note that an exhaust mechanism (not shown) is also provided in the vicinity of a portion where the drive unit (the horizontal movement mechanism 13 and the lifting mechanism 14) of the transfer mechanism 10 is provided, and the atmosphere around the drive unit of the transfer mechanism 10 is provided. Is discharged to the outside of the chamber 6.

図1に戻り、チャンバー6の上方に設けられたフラッシュ加熱部5は、筐体51の内側に、複数本(本実施形態では30本)のキセノンフラッシュランプFLからなる光源と、その光源の上方を覆うように設けられたリフレクタ52と、を備えて構成される。また、フラッシュ加熱部5の筐体51の底部にはランプ光放射窓53が装着されている。フラッシュ加熱部5の床部を構成するランプ光放射窓53は、石英により形成された板状の石英窓である。フラッシュ加熱部5がチャンバー6の上方に設置されることにより、ランプ光放射窓53が上側チャンバー窓63と相対向することとなる。フラッシュランプFLはチャンバー6の上方からランプ光放射窓53および上側チャンバー窓63を介して熱処理空間65にフラッシュ光を照射する。   Returning to FIG. 1, the flash heating unit 5 provided above the chamber 6 includes a light source including a plurality of (30 in the present embodiment) xenon flash lamps FL inside the housing 51, and an upper part of the light source. And a reflector 52 provided so as to cover. A lamp light emission window 53 is mounted on the bottom of the casing 51 of the flash heating unit 5. The lamp light emission window 53 constituting the floor of the flash heating unit 5 is a plate-like quartz window made of quartz. By installing the flash heating unit 5 above the chamber 6, the lamp light emission window 53 faces the upper chamber window 63. The flash lamp FL irradiates the heat treatment space 65 with flash light from above the chamber 6 through the lamp light emission window 53 and the upper chamber window 63.

複数のフラッシュランプFLは、それぞれが長尺の円筒形状を有する棒状ランプであり、それぞれの長手方向が保持部7に保持される半導体ウェハーWの主面に沿って(つまり水平方向に沿って)互いに平行となるように平面状に配列されている。よって、フラッシュランプFLの配列によって形成される平面も水平面である。   Each of the plurality of flash lamps FL is a rod-shaped lamp having a long cylindrical shape, and the longitudinal direction of each of the flash lamps FL is along the main surface of the semiconductor wafer W held by the holding unit 7 (that is, along the horizontal direction). They are arranged in a plane so as to be parallel to each other. Therefore, the plane formed by the arrangement of the flash lamps FL is also a horizontal plane.

キセノンフラッシュランプFLは、その内部にキセノンガスが封入されその両端部にコンデンサーに接続された陽極および陰極が配設された棒状のガラス管(放電管)と、該ガラス管の外周面上に付設されたトリガー電極とを備える。キセノンガスは電気的には絶縁体であることから、コンデンサーに電荷が蓄積されていたとしても通常の状態ではガラス管内に電気は流れない。しかしながら、トリガー電極に高電圧を印加して絶縁を破壊した場合には、コンデンサーに蓄えられた電気がガラス管内に瞬時に流れ、そのときのキセノンの原子あるいは分子の励起によって光が放出される。このようなキセノンフラッシュランプFLにおいては、予めコンデンサーに蓄えられていた静電エネルギーが0.1ミリセカンドないし100ミリセカンドという極めて短い光パルスに変換されることから、ハロゲンランプHLの如き連続点灯の光源に比べて極めて強い光を照射し得るという特徴を有する。   The xenon flash lamp FL has a rod-shaped glass tube (discharge tube) in which xenon gas is sealed and an anode and a cathode connected to a capacitor at both ends thereof, and an outer peripheral surface of the glass tube. And a triggered electrode. Since xenon gas is an electrical insulator, electricity does not flow into the glass tube under normal conditions even if electric charges are accumulated in the capacitor. However, when the insulation is broken by applying a high voltage to the trigger electrode, the electricity stored in the capacitor flows instantaneously in the glass tube, and light is emitted by excitation of atoms or molecules of xenon at that time. In such a xenon flash lamp FL, the electrostatic energy previously stored in the capacitor is converted into an extremely short light pulse of 0.1 to 100 milliseconds, so that the continuous lighting such as the halogen lamp HL is possible. It has the characteristic that it can irradiate extremely strong light compared with a light source.

また、リフレクタ52は、複数のフラッシュランプFLの上方にそれら全体を覆うように設けられている。リフレクタ52の基本的な機能は、複数のフラッシュランプFLから出射されたフラッシュ光を熱処理空間65の側に反射するというものである。リフレクタ52はアルミニウム合金板にて形成されており、その表面(フラッシュランプFLに臨む側の面)はブラスト処理により粗面化加工が施されている。   In addition, the reflector 52 is provided above the plurality of flash lamps FL so as to cover all of them. The basic function of the reflector 52 is to reflect the flash light emitted from the plurality of flash lamps FL toward the heat treatment space 65. The reflector 52 is formed of an aluminum alloy plate, and the surface (the surface facing the flash lamp FL) is roughened by blasting.

チャンバー6の下方に設けられたハロゲン加熱部4は、筐体41の内側に複数本(本実施形態では40本)のハロゲンランプHLを内蔵している。ハロゲン加熱部4は、複数のハロゲンランプHLによってチャンバー6の下方から下側チャンバー窓64を介して熱処理空間65への光照射を行って半導体ウェハーWを加熱する光照射部である。   The halogen heating unit 4 provided below the chamber 6 incorporates a plurality (40 in this embodiment) of halogen lamps HL inside the housing 41. The halogen heating unit 4 is a light irradiation unit that heats the semiconductor wafer W by irradiating the heat treatment space 65 from below the chamber 6 through the lower chamber window 64 with a plurality of halogen lamps HL.

図7は、複数のハロゲンランプHLの配置を示す平面図である。第1実施形態では、保持部7に保持された円板形状の半導体ウェハーWの主面(つまり、直径300mmの円)よりも広い領域に複数のハロゲンランプHLが配置されている。また、当該半導体ウェハーWの主面のうち下面と対向する領域に複数のハロゲンランプHLが配置されている。   FIG. 7 is a plan view showing the arrangement of the plurality of halogen lamps HL. In the first embodiment, a plurality of halogen lamps HL are arranged in a region wider than the main surface of the disk-shaped semiconductor wafer W held by the holding unit 7 (that is, a circle having a diameter of 300 mm). A plurality of halogen lamps HL are arranged in a region facing the lower surface of the main surface of the semiconductor wafer W.

図1および図7に示すように、第1実施形態では、40本のハロゲンランプHLが上下2段に分けて配置されている。保持部7に近い上段に20本のハロゲンランプHLが配設されるとともに、上段よりも保持部7から遠い下段にも20本のハロゲンランプHLが配設されている。各ハロゲンランプHLは、長尺の円筒形状を有する棒状ランプである。上段、下段ともに20本のハロゲンランプHLは、それぞれの長手方向が保持部7に保持される半導体ウェハーWの主面に沿って(つまり水平方向に沿って)互いに平行となるように配列されている。よって、上段、下段ともにハロゲンランプHLの配列によって形成される平面は水平面である。   As shown in FIGS. 1 and 7, in the first embodiment, 40 halogen lamps HL are arranged in two upper and lower stages. Twenty halogen lamps HL are arranged on the upper stage close to the holding unit 7, and twenty halogen lamps HL are arranged on the lower stage farther from the holding unit 7 than the upper stage. Each halogen lamp HL is a rod-shaped lamp having a long cylindrical shape. The 20 halogen lamps HL in both the upper and lower stages are arranged so that their longitudinal directions are parallel to each other along the main surface of the semiconductor wafer W held by the holding unit 7 (that is, along the horizontal direction). Yes. Therefore, the plane formed by the arrangement of the halogen lamps HL in both the upper stage and the lower stage is a horizontal plane.

また、図7に示すように、上段、下段ともに保持部7に保持される半導体ウェハーWの中央部に対向する領域よりも周縁部に対向する領域におけるハロゲンランプHLの配設密度が高くなっている。すなわち、上下段ともに、ランプ配列の中央部よりも周縁部の方がハロゲンランプHLの配設ピッチが短い。このため、ハロゲン加熱部4からの光照射による加熱時に温度低下が生じやすい半導体ウェハーWの周縁部により多い光量の照射を行うことができる。   Further, as shown in FIG. 7, the arrangement density of the halogen lamps HL in the region facing the peripheral portion is higher than the region facing the central portion of the semiconductor wafer W held by the holding portion 7 in both the upper stage and the lower stage. Yes. That is, in both the upper and lower stages, the arrangement pitch of the halogen lamps HL is shorter in the peripheral part than in the central part of the lamp array. For this reason, it is possible to irradiate a larger amount of light to the peripheral portion of the semiconductor wafer W where the temperature is likely to decrease during heating by light irradiation from the halogen heating unit 4.

また、上段のハロゲンランプHLからなるランプ群と下段のハロゲンランプHLからなるランプ群とが格子状に交差するように配列されている。すなわち、上段に配置された20本のハロゲンランプHLの長手方向と下段に配置された20本のハロゲンランプHLの長手方向とが互いに直交するように計40本のハロゲンランプHLが配設されている。   Further, the lamp group composed of the upper halogen lamp HL and the lamp group composed of the lower halogen lamp HL are arranged so as to intersect in a lattice pattern. That is, a total of 40 halogen lamps HL are arranged so that the longitudinal direction of the 20 halogen lamps HL arranged in the upper stage and the longitudinal direction of the 20 halogen lamps HL arranged in the lower stage are orthogonal to each other. Yes.

ハロゲンランプHLは、ガラス管内部に配設されたフィラメントに通電することでフィラメントを白熱化させて発光させるフィラメント方式の光源である。ガラス管の内部には、窒素やアルゴン等の不活性ガスにハロゲン元素(ヨウ素、臭素等)を微量導入した気体が封入されている。ハロゲン元素を導入することによって、フィラメントの折損を抑制しつつフィラメントの温度を高温に設定することが可能となる。したがって、ハロゲンランプHLは、通常の白熱電球に比べて寿命が長くかつ強い光を連続的に照射できるという特性を有する。すなわち、ハロゲンランプHLは少なくとも1秒以上連続して発光する連続点灯ランプである。また、ハロゲンランプHLは棒状ランプであるため長寿命であり、ハロゲンランプHLを水平方向に沿わせて配置することにより上方の半導体ウェハーWへの放射効率が優れたものとなる。   The halogen lamp HL is a filament-type light source that emits light by making the filament incandescent by energizing the filament disposed inside the glass tube. Inside the glass tube, a gas obtained by introducing a trace amount of a halogen element (iodine, bromine, etc.) into an inert gas such as nitrogen or argon is enclosed. By introducing a halogen element, it is possible to set the filament temperature to a high temperature while suppressing breakage of the filament. Therefore, the halogen lamp HL has a characteristic that it has a longer life than a normal incandescent bulb and can continuously radiate strong light. That is, the halogen lamp HL is a continuous lighting lamp that emits light continuously for at least one second. Further, since the halogen lamp HL is a rod-shaped lamp, it has a long life, and by arranging the halogen lamp HL along the horizontal direction, the radiation efficiency to the upper semiconductor wafer W becomes excellent.

また、ハロゲン加熱部4の筐体41内にも、2段のハロゲンランプHLの下側にリフレクタ43が設けられている(図1)。リフレクタ43は、複数のハロゲンランプHLから出射された光を熱処理空間65の側に反射する。   Further, a reflector 43 is also provided in the housing 41 of the halogen heating unit 4 below the two-stage halogen lamp HL (FIG. 1). The reflector 43 reflects the light emitted from the plurality of halogen lamps HL toward the heat treatment space 65.

ハロゲン加熱部4と保持部7との間にルーバー21および遮光リング25が設けられている。図8は、ルーバー21の斜視図である。ルーバー21は上下に開放端を有する円筒形状(無底円筒形状)の部材である。ルーバー21は、ハロゲン加熱部4のハロゲンランプHLから出射される光に対して不透明な材質にて形成されており、例えば石英ガラスに微細な気泡を多数内包させた不透明石英にて形成されている。ルーバー21のサイズはチャンバー6およびハロゲン加熱部4の配置構成に応じた適宜のものとすることができる。ルーバー21の円筒の外径はハロゲンランプHLが配置される領域よりも小さければ良く、例えば第1実施形態ではルーバー21の外径を半導体ウェハーWの直径と同じ300mmとし、内径を294mmとしている。また、ルーバー21の高さは、例えば15mm〜25mmとすれば良い(第1実施形態では16mmとしている)。   A louver 21 and a light shielding ring 25 are provided between the halogen heating unit 4 and the holding unit 7. FIG. 8 is a perspective view of the louver 21. The louver 21 is a cylindrical (bottomless cylindrical) member having open ends on the top and bottom. The louver 21 is made of a material that is opaque to the light emitted from the halogen lamp HL of the halogen heating unit 4, and is made of, for example, opaque quartz in which many fine bubbles are included in quartz glass. . The size of the louver 21 can be set appropriately according to the arrangement configuration of the chamber 6 and the halogen heating unit 4. The outer diameter of the cylinder of the louver 21 only needs to be smaller than the region where the halogen lamp HL is disposed. For example, in the first embodiment, the outer diameter of the louver 21 is 300 mm, which is the same as the diameter of the semiconductor wafer W, and the inner diameter is 294 mm. Further, the height of the louver 21 may be, for example, 15 mm to 25 mm (16 mm in the first embodiment).

図1に示すように、ハロゲン加熱部4の筐体41の上端にはルーバーステージ22が設けられている。ルーバーステージ22は、ハロゲンランプHLから出射される光に対して透明な石英ガラスにて形成された平板状部材である。このルーバーステージ22の上面にルーバー21が設置される。ルーバー21は、その円筒の中心軸CXが保持部7に保持された半導体ウェハーWの中心を通るように設けられる。ハロゲン加熱部4の複数のハロゲンランプHLは、保持部7に保持された半導体ウェハーWの下面と対向する領域に配列されている。よって、ルーバー21の中心軸CXは、複数のハロゲンランプHLの配列の中心をも通ることとなる。   As shown in FIG. 1, a louver stage 22 is provided at the upper end of the casing 41 of the halogen heating unit 4. The louver stage 22 is a flat plate member made of quartz glass that is transparent to light emitted from the halogen lamp HL. A louver 21 is installed on the upper surface of the louver stage 22. The louver 21 is provided so that the central axis CX of the cylinder passes through the center of the semiconductor wafer W held by the holding unit 7. The plurality of halogen lamps HL of the halogen heating unit 4 are arranged in a region facing the lower surface of the semiconductor wafer W held by the holding unit 7. Therefore, the central axis CX of the louver 21 also passes through the center of the arrangement of the plurality of halogen lamps HL.

このように不透明石英にて形成された円筒形状のルーバー21をハロゲン加熱部4とチャンバー6との間に設けることにより、複数のハロゲンランプHLから光照射を行ったときに、ルーバー21よりも外側に設けられたハロゲンランプHLから半導体ウェハーWの中心部近傍を含む内側領域(周縁部よりも内側の領域)に向かう光が不透明なルーバー21の壁面によって遮光される。その一方、ルーバー21よりも外側に設けられたハロゲンランプHLから半導体ウェハーWの周縁部に向かう光は遮光されない。その結果、ルーバー21を設けることにより、ハロゲン加熱部4から半導体ウェハーWの周縁部に向かう光はほとんど減少しないのに対して、内側領域へと向かう光が減少し、内側領域の加熱が弱まることとなり、温度低下の生じ易い半導体ウェハーWの周縁部が相対的に強く加熱されることとなる。   By providing the cylindrical louver 21 made of opaque quartz in this manner between the halogen heating unit 4 and the chamber 6, when light is irradiated from a plurality of halogen lamps HL, the outer side is outside the louver 21. Light directed from the halogen lamp HL provided to the inner region including the vicinity of the central portion of the semiconductor wafer W (the region inside the peripheral portion) is blocked by the wall surface of the opaque louver 21. On the other hand, light traveling from the halogen lamp HL provided outside the louver 21 toward the peripheral edge of the semiconductor wafer W is not shielded. As a result, by providing the louver 21, the light traveling from the halogen heating unit 4 toward the peripheral edge of the semiconductor wafer W hardly decreases, whereas the light traveling toward the inner region decreases and the heating of the inner region is weakened. Thus, the peripheral edge portion of the semiconductor wafer W, which is likely to cause a temperature drop, is heated relatively strongly.

ところが、本願発明者等が鋭意調査を行ったところ、単にルーバー21のみをハロゲン加熱部4の上方に設置しただけでは、複数のハロゲンランプHLによる光照射加熱時に半導体ウェハーWの周縁部よりも若干内側の領域が逆に高温になるという新たな問題が生じることを究明した。図14は、ルーバー21のみを設置した場合における半導体ウェハーWの面内温度分布を示す図である。単にルーバー21のみを設置して複数のハロゲンランプHLから光照射を行うと、同図に示すように、半導体ウェハーWの周縁部よりも若干内側に他の領域よりも高温になる高温領域(ホットスポット)99が現出する。   However, when the inventors of the present application have conducted an intensive investigation, if only the louver 21 is installed above the halogen heating unit 4, it is slightly more than the peripheral edge of the semiconductor wafer W during light irradiation heating by a plurality of halogen lamps HL. It has been found that a new problem arises that the inner region becomes hot on the contrary. FIG. 14 is a diagram showing the in-plane temperature distribution of the semiconductor wafer W when only the louver 21 is installed. If only the louver 21 is installed and light is irradiated from a plurality of halogen lamps HL, as shown in the figure, a high temperature region (hot) that is slightly higher in temperature than other regions slightly inside the peripheral edge of the semiconductor wafer W. Spot) 99 appears.

そこで、本発明はハロゲン加熱部4と保持部7との間にルーバー21に加えて遮光リング25を設けている。図9は、第1実施形態におけるルーバー21および遮光リング25の全体外観を示す斜視図である。円筒形状のルーバー21の上端にリングステージ24が設置される。リングステージ24は、ハロゲンランプHLから出射される光に対して透明な石英ガラスにて形成された円板状部材である。リングステージ24の直径はルーバー21の外径(本実施形態では300mm)と同じである。また、リングステージ24の板厚は2mm〜3mmである。   Therefore, in the present invention, a light shielding ring 25 is provided between the halogen heating unit 4 and the holding unit 7 in addition to the louver 21. FIG. 9 is a perspective view showing the overall appearance of the louver 21 and the light shielding ring 25 in the first embodiment. A ring stage 24 is installed at the upper end of the cylindrical louver 21. The ring stage 24 is a disk-shaped member made of quartz glass that is transparent to light emitted from the halogen lamp HL. The diameter of the ring stage 24 is the same as the outer diameter of the louver 21 (300 mm in this embodiment). The plate thickness of the ring stage 24 is 2 mm to 3 mm.

そのリングステージ24の上面に遮光リング25が載置される。すなわち、第1実施形態では、ルーバー21の上に設けられた石英板であるリングステージ24の上にさらに遮光リング25が載置される。遮光リング25は、円環形状の平板部材である。遮光リング25は、ハロゲン加熱部4のハロゲンランプHLから出射される光に対して不透明な材質にて形成されており、例えば石英ガラスに微細な気泡を多数内包させた不透明石英にて形成されている。第1実施形態では、ルーバー21と遮光リング25とは同じ材質にて形成されている。   A light shielding ring 25 is placed on the upper surface of the ring stage 24. That is, in the first embodiment, the light shielding ring 25 is further placed on the ring stage 24 that is a quartz plate provided on the louver 21. The light shielding ring 25 is an annular flat plate member. The light shielding ring 25 is formed of a material that is opaque to light emitted from the halogen lamp HL of the halogen heating unit 4, and is formed of, for example, opaque quartz in which many fine bubbles are included in quartz glass. Yes. In the first embodiment, the louver 21 and the light shielding ring 25 are formed of the same material.

円環形状の遮光リング25の外径は、円筒形状のルーバー21の内径よりも小さく、例えば第1実施形態では280mmである。すなわち、遮光リング25の外形サイズはルーバー21の内側のサイズよりも小さい。また、遮光リング25の内径は例えば260mmであり、遮光リング25の板厚は例えば2mmである。   The outer diameter of the annular light shielding ring 25 is smaller than the inner diameter of the cylindrical louver 21 and is, for example, 280 mm in the first embodiment. That is, the outer size of the light shielding ring 25 is smaller than the size inside the louver 21. The inner diameter of the light shielding ring 25 is, for example, 260 mm, and the plate thickness of the light shielding ring 25 is, for example, 2 mm.

また、ルーバー21の中心軸CXは円環形状の遮光リング25の中心軸と一致する。従って、遮光リング25も、その円環形状の中心軸が保持部7に保持された半導体ウェハーWの中心を通るように設けられることとなる。   The central axis CX of the louver 21 coincides with the central axis of the annular light shielding ring 25. Accordingly, the light shielding ring 25 is also provided so that the center axis of the annular shape passes through the center of the semiconductor wafer W held by the holding unit 7.

図1に戻り、制御部3は、熱処理装置1に設けられた上記の種々の動作機構を制御する。制御部3のハードウェアとしての構成は一般的なコンピュータと同様である。すなわち、制御部3は、各種演算処理を行うCPU、基本プログラムを記憶する読み出し専用のメモリであるROM、各種情報を記憶する読み書き自在のメモリであるRAMおよび制御用ソフトウェアやデータなどを記憶しておく磁気ディスクを備えている。制御部3のCPUが所定の処理プログラムを実行することによって熱処理装置1における処理が進行する。   Returning to FIG. 1, the control unit 3 controls the various operating mechanisms provided in the heat treatment apparatus 1. The configuration of the control unit 3 as hardware is the same as that of a general computer. That is, the control unit 3 stores a CPU that performs various arithmetic processes, a ROM that is a read-only memory that stores basic programs, a RAM that is a readable and writable memory that stores various information, control software, data, and the like. It has a magnetic disk. The processing in the heat treatment apparatus 1 proceeds as the CPU of the control unit 3 executes a predetermined processing program.

上記の構成以外にも熱処理装置1は、半導体ウェハーWの熱処理時にハロゲンランプHLおよびフラッシュランプFLから発生する熱エネルギーによるハロゲン加熱部4、フラッシュ加熱部5およびチャンバー6の過剰な温度上昇を防止するため、様々な冷却用の構造を備えている。例えば、チャンバー6の壁体には水冷管(図示省略)が設けられている。また、ハロゲン加熱部4およびフラッシュ加熱部5は、内部に気体流を形成して排熱する空冷構造とされている。また、上側チャンバー窓63とランプ光放射窓53との間隙にも空気が供給され、フラッシュ加熱部5および上側チャンバー窓63を冷却する。   In addition to the above configuration, the heat treatment apparatus 1 prevents an excessive temperature rise in the halogen heating unit 4, the flash heating unit 5, and the chamber 6 due to thermal energy generated from the halogen lamp HL and the flash lamp FL during the heat treatment of the semiconductor wafer W. Therefore, various cooling structures are provided. For example, the wall of the chamber 6 is provided with a water-cooled tube (not shown). Further, the halogen heating unit 4 and the flash heating unit 5 have an air cooling structure in which a gas flow is formed inside to exhaust heat. Air is also supplied to the gap between the upper chamber window 63 and the lamp light emission window 53 to cool the flash heating unit 5 and the upper chamber window 63.

次に、熱処理装置1における半導体ウェハーWの処理手順について説明する。ここで処理対象となる半導体ウェハーWはイオン注入法により不純物(イオン)が添加された半導体基板である。その不純物の活性化が熱処理装置1によるフラッシュ光照射加熱処理(アニール)により実行される。以下に説明する熱処理装置1の処理手順は、制御部3が熱処理装置1の各動作機構を制御することにより進行する。   Next, a processing procedure for the semiconductor wafer W in the heat treatment apparatus 1 will be described. The semiconductor wafer W to be processed here is a semiconductor substrate to which impurities (ions) are added by an ion implantation method. The activation of the impurities is performed by flash light irradiation heat treatment (annealing) by the heat treatment apparatus 1. The processing procedure of the heat treatment apparatus 1 described below proceeds by the control unit 3 controlling each operation mechanism of the heat treatment apparatus 1.

まず、給気のためのバルブ84が開放されるとともに、排気用のバルブ89,192が開放されてチャンバー6内に対する給排気が開始される。バルブ84が開放されると、ガス供給孔81から熱処理空間65に窒素ガスが供給される。また、バルブ89が開放されると、ガス排気孔86からチャンバー6内の気体が排気される。これにより、チャンバー6内の熱処理空間65の上部から供給された窒素ガスが下方へと流れ、熱処理空間65の下部から排気される。   First, the air supply valve 84 is opened, and the exhaust valves 89 and 192 are opened to start supply and exhaust of air into the chamber 6. When the valve 84 is opened, nitrogen gas is supplied from the gas supply hole 81 to the heat treatment space 65. When the valve 89 is opened, the gas in the chamber 6 is exhausted from the gas exhaust hole 86. Thereby, the nitrogen gas supplied from the upper part of the heat treatment space 65 in the chamber 6 flows downward and is exhausted from the lower part of the heat treatment space 65.

また、バルブ192が開放されることによって、搬送開口部66からもチャンバー6内の気体が排気される。さらに、図示省略の排気機構によって移載機構10の駆動部周辺の雰囲気も排気される。なお、熱処理装置1における半導体ウェハーWの熱処理時には窒素ガスが熱処理空間65に継続的に供給されており、その供給量は処理工程に応じて適宜変更される。   Further, when the valve 192 is opened, the gas in the chamber 6 is also exhausted from the transfer opening 66. Further, the atmosphere around the drive unit of the transfer mechanism 10 is also exhausted by an exhaust mechanism (not shown). Note that nitrogen gas is continuously supplied to the heat treatment space 65 during the heat treatment of the semiconductor wafer W in the heat treatment apparatus 1, and the supply amount is appropriately changed according to the treatment process.

続いて、ゲートバルブ185が開いて搬送開口部66が開放され、装置外部の搬送ロボットにより搬送開口部66を介してイオン注入後の半導体ウェハーWがチャンバー6内の熱処理空間65に搬入される。搬送ロボットによって搬入された半導体ウェハーWは保持部7の直上位置まで進出して停止する。そして、移載機構10の一対の移載アーム11が退避位置から移載動作位置に水平移動して上昇することにより、リフトピン12が貫通孔79を通ってサセプター74の上面から突き出て半導体ウェハーWを受け取る。   Subsequently, the gate valve 185 is opened to open the transfer opening 66, and the semiconductor wafer W after ion implantation is transferred into the heat treatment space 65 in the chamber 6 through the transfer opening 66 by a transfer robot outside the apparatus. The semiconductor wafer W carried in by the carrying robot advances to a position directly above the holding unit 7 and stops. Then, when the pair of transfer arms 11 of the transfer mechanism 10 moves horizontally from the retracted position to the transfer operation position and rises, the lift pins 12 protrude from the upper surface of the susceptor 74 through the through holes 79 and the semiconductor wafer W. Receive.

半導体ウェハーWがリフトピン12に載置された後、搬送ロボットが熱処理空間65から退出し、ゲートバルブ185によって搬送開口部66が閉鎖される。そして、一対の移載アーム11が下降することにより、半導体ウェハーWは移載機構10から保持部7のサセプター74に受け渡されて水平姿勢にて下方より保持される。半導体ウェハーWは、パターン形成がなされて不純物が注入された表面を上面として保持部7に保持される。また、半導体ウェハーWは、サセプター74の上面にて5個のガイドピン76の内側に保持される。サセプター74の下方にまで下降した一対の移載アーム11は水平移動機構13によって退避位置、すなわち凹部62の内側に退避する。   After the semiconductor wafer W is placed on the lift pins 12, the transfer robot leaves the heat treatment space 65 and the transfer opening 66 is closed by the gate valve 185. When the pair of transfer arms 11 are lowered, the semiconductor wafer W is transferred from the transfer mechanism 10 to the susceptor 74 of the holding unit 7 and held from below in a horizontal posture. The semiconductor wafer W is held by the holding unit 7 with the surface on which the pattern is formed and impurities are implanted as the upper surface. The semiconductor wafer W is held inside the five guide pins 76 on the upper surface of the susceptor 74. The pair of transfer arms 11 lowered to below the susceptor 74 is retracted to the retracted position, that is, inside the recess 62 by the horizontal movement mechanism 13.

半導体ウェハーWが石英にて形成された保持部7によって水平姿勢にて下方より保持された後、ハロゲン加熱部4の40本のハロゲンランプHLが一斉に点灯して予備加熱(アシスト加熱)が開始される。ハロゲンランプHLから出射されたハロゲン光は、石英にて形成されたルーバーステージ22、リングステージ24、下側チャンバー窓64およびサセプター74を透過して半導体ウェハーWの裏面(表面とは反対側の主面)から照射される。ハロゲンランプHLからの光照射を受けることによって半導体ウェハーWが予備加熱されて温度が上昇する。なお、移載機構10の移載アーム11は凹部62の内側に退避しているため、ハロゲンランプHLによる加熱の障害となることは無い。   After the semiconductor wafer W is held horizontally from below by the holding unit 7 made of quartz, the 40 halogen lamps HL of the halogen heating unit 4 are turned on all at once and preheating (assist heating) is started. Is done. The halogen light emitted from the halogen lamp HL is transmitted through the louver stage 22, the ring stage 24, the lower chamber window 64 and the susceptor 74 made of quartz, and the rear surface of the semiconductor wafer W (the main surface opposite to the front surface). Irradiated from the surface). By receiving light from the halogen lamp HL, the semiconductor wafer W is preheated and the temperature rises. In addition, since the transfer arm 11 of the transfer mechanism 10 is retracted to the inside of the recess 62, there is no obstacle to heating by the halogen lamp HL.

ハロゲンランプHLによる予備加熱を行うときには、半導体ウェハーWの温度が接触式温度計130によって測定されている。すなわち、熱電対を内蔵する接触式温度計130が保持部7に保持された半導体ウェハーWの下面にサセプター74の切り欠き部77を介して接触して昇温中のウェハー温度を測定する。測定された半導体ウェハーWの温度は制御部3に伝達される。制御部3は、ハロゲンランプHLからの光照射によって昇温する半導体ウェハーWの温度が所定の予備加熱温度T1に到達したか否かを監視する。予備加熱温度T1は、半導体ウェハーWに添加された不純物が熱により拡散する恐れのない、200℃ないし800℃程度、好ましくは350℃ないし600℃程度とされる(本実施の形態では600℃)。なお、ハロゲンランプHLからの光照射によって半導体ウェハーWを昇温するときには、放射温度計120による温度測定は行わない。これは、ハロゲンランプHLから照射されるハロゲン光が放射温度計120に外乱光として入射し、正確な温度測定ができないためである。   When preheating with the halogen lamp HL is performed, the temperature of the semiconductor wafer W is measured by the contact thermometer 130. That is, a contact thermometer 130 incorporating a thermocouple contacts the lower surface of the semiconductor wafer W held by the holding unit 7 via the notch 77 of the susceptor 74 to measure the temperature of the wafer being heated. The measured temperature of the semiconductor wafer W is transmitted to the control unit 3. The controller 3 monitors whether or not the temperature of the semiconductor wafer W that is heated by light irradiation from the halogen lamp HL has reached a predetermined preheating temperature T1. The preheating temperature T1 is set to about 200 ° C. to 800 ° C., preferably about 350 ° C. to 600 ° C. (in this embodiment, 600 ° C.) at which impurities added to the semiconductor wafer W are not likely to diffuse due to heat. . Note that when the temperature of the semiconductor wafer W is increased by light irradiation from the halogen lamp HL, temperature measurement by the radiation thermometer 120 is not performed. This is because the halogen light irradiated from the halogen lamp HL enters the radiation thermometer 120 as disturbance light, and accurate temperature measurement cannot be performed.

また、第1実施形態においては、ハロゲン加熱部4とチャンバー6との間に不透明な円筒形状のルーバー21および円環形状の遮光リング25を設け、ハロゲン加熱部4から保持部7に保持された半導体ウェハーWへと向かう光を一部遮光している。図10は、第1実施形態におけるルーバー21および遮光リング25による光路調整を示す図である。   In the first embodiment, an opaque cylindrical louver 21 and an annular light shielding ring 25 are provided between the halogen heating unit 4 and the chamber 6, and the halogen heating unit 4 holds the holding unit 7. A part of the light traveling toward the semiconductor wafer W is blocked. FIG. 10 is a diagram illustrating optical path adjustment by the louver 21 and the light shielding ring 25 in the first embodiment.

上述したように、本実施形態では、円板形状の半導体ウェハーWの主面よりも広い領域に複数のハロゲンランプHLを配置しており、ルーバー21の外径は半導体ウェハーWの直径と同じである。従って、円筒形状のルーバー21より外側にもハロゲンランプHLが存在している。このため、ルーバー21よりも外側に設けられたハロゲンランプHLから半導体ウェハーWの中心部近傍を含む内側領域(周縁部よりも内側の領域)に向かう光が不透明なルーバー21の壁面によって遮光される。その一方、ルーバー21よりも外側に設けられたハロゲンランプHLから半導体ウェハーWの周縁部に向かう光は遮光されない。   As described above, in this embodiment, a plurality of halogen lamps HL are arranged in a region wider than the main surface of the disk-shaped semiconductor wafer W, and the outer diameter of the louver 21 is the same as the diameter of the semiconductor wafer W. is there. Accordingly, the halogen lamp HL also exists outside the cylindrical louver 21. For this reason, the light directed from the halogen lamp HL provided outside the louver 21 toward the inner region (region inside the peripheral portion) including the vicinity of the center portion of the semiconductor wafer W is shielded by the wall surface of the opaque louver 21. . On the other hand, light traveling from the halogen lamp HL provided outside the louver 21 toward the peripheral edge of the semiconductor wafer W is not shielded.

また、遮光リング25の中心軸はルーバー21の中心軸CXと一致し、かつ、遮光リング25の外径はルーバー21の内径よりも小さい。よって、図10に示すように、ルーバー21の内壁面と遮光リング25の外周との間にはハロゲンランプHLから出射された光が透過可能な隙間が存在する。第1実施形態では、ルーバー21の内径が294mmで遮光リング25の外径が280mmであるため、ルーバー21の内壁面と遮光リング25の外周との間には幅7mmの円環状の隙間が生じることとなる。また、ルーバー21の外径は保持部7に保持された半導体ウェハーWの直径と同じであるため、その隙間は半導体ウェハーWの周縁部直下に存在することとなる。従って、図10に示すように、ハロゲンランプHLから出射されてルーバー21の内壁面と遮光リング25の外周との間に生じた隙間を透過した光は保持部7に保持された半導体ウェハーWの周縁部に照射される。これにより、上述したルーバー21による遮光の効果とあいまって、ハロゲンランプHLからの光照射による半導体ウェハーWの周縁部の照度が相対的に高くなり、温度低下の生じ易い当該周縁部が強く加熱されることとなる。   The central axis of the light shielding ring 25 coincides with the central axis CX of the louver 21, and the outer diameter of the light shielding ring 25 is smaller than the inner diameter of the louver 21. Therefore, as shown in FIG. 10, there is a gap through which light emitted from the halogen lamp HL can pass between the inner wall surface of the louver 21 and the outer periphery of the light shielding ring 25. In the first embodiment, since the inner diameter of the louver 21 is 294 mm and the outer diameter of the light shielding ring 25 is 280 mm, an annular gap having a width of 7 mm is generated between the inner wall surface of the louver 21 and the outer periphery of the light shielding ring 25. It will be. Further, since the outer diameter of the louver 21 is the same as the diameter of the semiconductor wafer W held by the holding part 7, the gap exists immediately below the peripheral edge of the semiconductor wafer W. Accordingly, as shown in FIG. 10, the light emitted from the halogen lamp HL and transmitted through the gap formed between the inner wall surface of the louver 21 and the outer periphery of the light shielding ring 25 is reflected on the semiconductor wafer W held by the holding unit 7. Irradiates the peripheral edge. Thereby, combined with the light shielding effect by the louver 21 described above, the illuminance at the peripheral portion of the semiconductor wafer W due to light irradiation from the halogen lamp HL becomes relatively high, and the peripheral portion that is likely to cause a temperature drop is strongly heated. The Rukoto.

一方、不透明な円環形状の遮光リング25は、その外径が280mmで内径が260mmであるため、保持部7に保持された半導体ウェハーWの周縁部よりも若干内側の領域、すなわちルーバー21のみを設置した場合に現出する図14の高温領域99の下方に存在することとなる。従って、図10に示すように、ハロゲンランプHLから出射されて半導体ウェハーWの周縁部よりも若干内側の領域に向かう光は遮光リング25によって遮光される。これにより、ルーバー21のみを設置した場合に現出する半導体ウェハーWの高温領域99における照度が相対的に低くなり、高温領域99の加熱が弱まることとなる。   On the other hand, the opaque annular light-shielding ring 25 has an outer diameter of 280 mm and an inner diameter of 260 mm. Therefore, only the region slightly inside the peripheral edge of the semiconductor wafer W held by the holding unit 7, that is, only the louver 21. 14 is present below the high temperature region 99 shown in FIG. Accordingly, as shown in FIG. 10, the light emitted from the halogen lamp HL and traveling toward a region slightly inside the peripheral edge of the semiconductor wafer W is shielded by the light shielding ring 25. As a result, the illuminance in the high temperature region 99 of the semiconductor wafer W that appears when only the louver 21 is installed becomes relatively low, and the heating of the high temperature region 99 is weakened.

このようにして、ルーバー21および遮光リング25の組み合わせによってハロゲンランプHLからの光照射による半導体ウェハーWの周縁部の照度を高める一方、その周縁部よりもやや内側の領域の照度を低めている。その結果、温度低下の生じ易い半導体ウェハーWの周縁部が相対的に強く加熱される一方、ルーバー21のみでは温度が高くなる当該周縁部よりも若干内側の領域の加熱が相対的に弱くなり、予備加熱時における半導体ウェハーWの面内温度分布の不均一を効果的に解消することができる。   In this way, the combination of the louver 21 and the light shielding ring 25 increases the illuminance at the peripheral portion of the semiconductor wafer W due to light irradiation from the halogen lamp HL, while decreasing the illuminance at the region slightly inside the peripheral portion. As a result, while the peripheral edge of the semiconductor wafer W, which is susceptible to temperature drop, is heated relatively strongly, the heating of the region slightly inside the peripheral edge where the temperature is high only by the louver 21 is relatively weak, Nonuniformity of the in-plane temperature distribution of the semiconductor wafer W during preheating can be effectively eliminated.

半導体ウェハーWの温度が予備加熱温度T1に到達して所定時間が経過した時点にてフラッシュ加熱部5のフラッシュランプFLが半導体ウェハーWの表面にフラッシュ光照射を行う。このとき、フラッシュランプFLから放射されるフラッシュ光の一部は直接にチャンバー6内へと向かい、他の一部は一旦リフレクタ52により反射されてからチャンバー6内へと向かい、これらのフラッシュ光の照射により半導体ウェハーWのフラッシュ加熱が行われる。   When a predetermined time elapses after the temperature of the semiconductor wafer W reaches the preheating temperature T1, the flash lamp FL of the flash heating unit 5 irradiates the surface of the semiconductor wafer W with flash light. At this time, a part of the flash light emitted from the flash lamp FL goes directly into the chamber 6, and the other part is once reflected by the reflector 52 and then goes into the chamber 6. Flash heating of the semiconductor wafer W is performed by irradiation.

フラッシュ加熱は、フラッシュランプFLからのフラッシュ光(閃光)照射により行われるため、半導体ウェハーWの表面温度を短時間で上昇することができる。すなわち、フラッシュランプFLから照射されるフラッシュ光は、予めコンデンサーに蓄えられていた静電エネルギーが極めて短い光パルスに変換された、照射時間が0.1ミリセカンド以上100ミリセカンド以下程度の極めて短く強い閃光である。そして、フラッシュランプFLからのフラッシュ光照射によりフラッシュ加熱される半導体ウェハーWの表面温度は、瞬間的に1000℃以上の処理温度T2まで上昇し、半導体ウェハーWに注入された不純物が活性化された後、表面温度が急速に下降する。このように、熱処理装置1では、半導体ウェハーWの表面温度を極めて短時間で昇降することができるため、半導体ウェハーWに注入された不純物の熱による拡散を抑制しつつ不純物の活性化を行うことができる。なお、不純物の活性化に必要な時間はその熱拡散に必要な時間に比較して極めて短いため、0.1ミリセカンドないし100ミリセカンド程度の拡散が生じない短時間であっても活性化は完了する。   Since the flash heating is performed by irradiation with flash light (flash light) from the flash lamp FL, the surface temperature of the semiconductor wafer W can be increased in a short time. That is, the flash light irradiated from the flash lamp FL is converted into a light pulse in which the electrostatic energy stored in the capacitor in advance is extremely short, and the irradiation time is extremely short, about 0.1 milliseconds to 100 milliseconds. It is a strong flash. Then, the surface temperature of the semiconductor wafer W that is flash-heated by flash light irradiation from the flash lamp FL instantaneously rises to a processing temperature T2 of 1000 ° C. or more, and the impurities injected into the semiconductor wafer W are activated. Later, the surface temperature drops rapidly. As described above, in the heat treatment apparatus 1, the surface temperature of the semiconductor wafer W can be raised and lowered in a very short time, so that the impurities are activated while suppressing diffusion of the impurities injected into the semiconductor wafer W due to heat. Can do. Since the time required for the activation of impurities is extremely short compared to the time required for the thermal diffusion, the activation is possible even in a short time in which diffusion of about 0.1 millisecond to 100 millisecond does not occur. Complete.

第1実施形態では、ルーバー21および遮光リング25によってハロゲン加熱部4から半導体ウェハーWの内側領域に向かう光の一部を遮光して予備加熱段階での半導体ウェハーWの面内温度分布を均一にしているため、フラッシュ光照射時における半導体ウェハーW表面の面内温度分布も均一にすることができる。   In the first embodiment, the louver 21 and the light shielding ring 25 shield a part of the light from the halogen heating unit 4 toward the inner region of the semiconductor wafer W to make the in-plane temperature distribution of the semiconductor wafer W uniform in the preheating stage. Therefore, the in-plane temperature distribution on the surface of the semiconductor wafer W at the time of flash light irradiation can be made uniform.

フラッシュ加熱処理が終了した後、所定時間経過後にハロゲンランプHLが消灯する。これにより、半導体ウェハーWが予備加熱温度T1から急速に降温する。降温中の半導体ウェハーWの温度は接触式温度計130または放射温度計120によって測定され、その測定結果は制御部3に伝達される。制御部3は、測定結果より半導体ウェハーWの温度が所定温度まで降温したか否かを監視する。そして、半導体ウェハーWの温度が所定以下にまで降温した後、移載機構10の一対の移載アーム11が再び退避位置から移載動作位置に水平移動して上昇することにより、リフトピン12がサセプター74の上面から突き出て熱処理後の半導体ウェハーWをサセプター74から受け取る。続いて、ゲートバルブ185により閉鎖されていた搬送開口部66が開放され、リフトピン12上に載置された半導体ウェハーWが装置外部の搬送ロボットにより搬出され、熱処理装置1における半導体ウェハーWの加熱処理が完了する。   After the end of the flash heat treatment, the halogen lamp HL is turned off after a predetermined time has elapsed. Thereby, the temperature of the semiconductor wafer W is rapidly lowered from the preheating temperature T1. The temperature of the semiconductor wafer W during the temperature decrease is measured by the contact thermometer 130 or the radiation thermometer 120, and the measurement result is transmitted to the control unit 3. The controller 3 monitors whether or not the temperature of the semiconductor wafer W has dropped to a predetermined temperature from the measurement result. Then, after the temperature of the semiconductor wafer W is lowered to a predetermined temperature or lower, the pair of transfer arms 11 of the transfer mechanism 10 is moved horizontally from the retracted position to the transfer operation position again and lifted, whereby the lift pins 12 are moved to the susceptor. The semiconductor wafer W protruding from the upper surface of 74 and subjected to the heat treatment is received from the susceptor 74. Subsequently, the transfer opening 66 closed by the gate valve 185 is opened, and the semiconductor wafer W placed on the lift pins 12 is unloaded by the transfer robot outside the apparatus, and the heat treatment of the semiconductor wafer W in the heat treatment apparatus 1 is performed. Is completed.

第1実施形態においては、ハロゲン加熱部4とチャンバー6との間に不透明な円筒形状のルーバー21および円環形状の遮光リング25を設け、ハロゲン加熱部4から保持部7に保持された半導体ウェハーWへと向かう光の光路を調整している。既述したように、ルーバー21のみを設けてハロゲン加熱部4によって予備加熱を行った場合には、半導体ウェハーWの周縁部よりも若干内側の領域の温度が高くなる傾向が認められる。そこで、ルーバー21に加えて遮光リング25を設け、半導体ウェハーWの周縁部よりも若干内側の領域に向かう光を遮光リング25によって遮光することにより、予備加熱時における半導体ウェハーWの面内温度分布を均一にすることができる。その結果、フラッシュ加熱時における半導体ウェハーW表面の面内温度分布も均一にすることができる。   In the first embodiment, an opaque cylindrical louver 21 and an annular light shielding ring 25 are provided between the halogen heating unit 4 and the chamber 6, and the semiconductor wafer held by the holding unit 7 from the halogen heating unit 4. The optical path of light going to W is adjusted. As described above, when only the louver 21 is provided and preliminary heating is performed by the halogen heating unit 4, the temperature in the region slightly inside the peripheral edge of the semiconductor wafer W tends to be higher. Accordingly, a light shielding ring 25 is provided in addition to the louver 21, and light directed toward a region slightly inside the peripheral edge of the semiconductor wafer W is shielded by the light shielding ring 25, whereby the in-plane temperature distribution of the semiconductor wafer W during the preheating is performed. Can be made uniform. As a result, the in-plane temperature distribution on the surface of the semiconductor wafer W during flash heating can be made uniform.

<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態について説明する。図11は、第2実施形態におけるルーバー21および遮光リング25の配置を示す図である。同図において、第1実施形態と同一の要素については同一の符号を付している。第1実施形態ではルーバー21の上に設けられたリングステージ24の上に遮光リング25を載置していたが、第2実施形態においてはチャンバー6のハロゲン加熱部4と対向する下側チャンバー窓64の上に遮光リング25を載置している。なお、遮光リング25の載置位置を除く第2実施形態の残余の構成および半導体ウェハーWの処理手順は第1実施形態と同じである。
Second Embodiment
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 11 is a diagram showing the arrangement of the louvers 21 and the light shielding rings 25 in the second embodiment. In the figure, the same elements as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. In the first embodiment, the light shielding ring 25 is placed on the ring stage 24 provided on the louver 21. However, in the second embodiment, the lower chamber window facing the halogen heating unit 4 of the chamber 6 is used. A light shielding ring 25 is placed on 64. The remaining configuration and the processing procedure of the semiconductor wafer W in the second embodiment excluding the mounting position of the light shielding ring 25 are the same as those in the first embodiment.

ルーバー21は、第1実施形態と同様に、その円筒の中心軸が保持部7に保持された半導体ウェハーWの中心を通るようにルーバーステージ22上に設けられる。遮光リング25も、その円環形状の中心軸が保持部7に保持された半導体ウェハーWの中心を通るように下側チャンバー窓64上に設けられる。ルーバー21および遮光リング25の材質、形状は第1実施形態と同じである。すなわち、ルーバー21および遮光リング25はともにハロゲンランプHLから出射される光に対して不透明な材質(例えば、不透明石英)にて形成され、遮光リング25の外径はルーバー21の内径よりも小さい。   Similar to the first embodiment, the louver 21 is provided on the louver stage 22 so that the central axis of the cylinder passes through the center of the semiconductor wafer W held by the holding unit 7. The light shielding ring 25 is also provided on the lower chamber window 64 so that the center axis of the annular shape passes through the center of the semiconductor wafer W held by the holding unit 7. The materials and shapes of the louver 21 and the light shielding ring 25 are the same as those in the first embodiment. That is, both the louver 21 and the light shielding ring 25 are made of a material opaque to light emitted from the halogen lamp HL (for example, opaque quartz), and the outer diameter of the light shielding ring 25 is smaller than the inner diameter of the louver 21.

図11に示すように、ハロゲンランプHLから出射されてルーバー21の内壁面と遮光リング25の外周との間に生じた隙間を透過した光は保持部7に保持された半導体ウェハーWの周縁部に照射される。これにより、ハロゲンランプHLからの光照射による半導体ウェハーWの周縁部の照度が相対的に高くなり、温度低下の生じ易い当該周縁部が強く加熱されることとなる。   As shown in FIG. 11, the light emitted from the halogen lamp HL and transmitted through the gap formed between the inner wall surface of the louver 21 and the outer periphery of the light shielding ring 25 is the peripheral portion of the semiconductor wafer W held by the holding portion 7. Is irradiated. As a result, the illuminance at the peripheral edge of the semiconductor wafer W due to light irradiation from the halogen lamp HL becomes relatively high, and the peripheral edge that is likely to cause a temperature drop is strongly heated.

一方、第1実施形態と同様に、遮光リング25は、保持部7に保持された半導体ウェハーWの周縁部よりも若干内側の領域の下方に存在することとなる。従って、図11に示すように、ハロゲンランプHLから出射されて半導体ウェハーWの周縁部よりも若干内側の領域に向かう光は遮光リング25によって遮光される。これにより、ルーバー21のみを設置した場合に現出する半導体ウェハーWの高温領域99における照度が相対的に低くなり、高温領域99の加熱が弱まることとなる。   On the other hand, similarly to the first embodiment, the light shielding ring 25 exists below a region slightly inside the peripheral edge of the semiconductor wafer W held by the holding unit 7. Therefore, as shown in FIG. 11, the light emitted from the halogen lamp HL and traveling toward a region slightly inside the peripheral edge of the semiconductor wafer W is shielded by the light shielding ring 25. As a result, the illuminance in the high temperature region 99 of the semiconductor wafer W that appears when only the louver 21 is installed becomes relatively low, and the heating of the high temperature region 99 is weakened.

このようにして、ルーバー21および遮光リング25の組み合わせによってハロゲンランプHLからの光照射による半導体ウェハーWの周縁部の照度を高める一方、その周縁部よりもやや内側の領域の照度を低めている。その結果、温度低下の生じ易い半導体ウェハーWの周縁部が相対的に強く加熱される一方、ルーバー21のみでは温度が高くなる当該周縁部よりも若干内側の領域の加熱が相対的に弱くなり、予備加熱時における半導体ウェハーWの面内温度分布を均一にすることができる。   In this way, the combination of the louver 21 and the light shielding ring 25 increases the illuminance at the peripheral portion of the semiconductor wafer W due to light irradiation from the halogen lamp HL, while decreasing the illuminance at the region slightly inside the peripheral portion. As a result, while the peripheral edge of the semiconductor wafer W, which is susceptible to temperature drop, is heated relatively strongly, the heating of the region slightly inside the peripheral edge where the temperature is high only by the louver 21 is relatively weak, The in-plane temperature distribution of the semiconductor wafer W during the preheating can be made uniform.

<第3実施形態>
次に、本発明の第3実施形態について説明する。図12は、第3実施形態におけるルーバー21および遮光リング25の配置を示す図である。同図において、第1実施形態と同一の要素については同一の符号を付している。第1実施形態ではルーバー21の上に設けられたリングステージ24の上に遮光リング25を載置していたが、第3実施形態においてはルーバー21を設置するルーバーステージ22の上に遮光リング25も載置している。なお、遮光リング25の載置位置を除く第3実施形態の残余の構成および半導体ウェハーWの処理手順は第1実施形態と同じである。
<Third Embodiment>
Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 12 is a diagram showing the arrangement of the louvers 21 and the light shielding rings 25 in the third embodiment. In the figure, the same elements as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. In the first embodiment, the light shielding ring 25 is placed on the ring stage 24 provided on the louver 21. However, in the third embodiment, the light shielding ring 25 is placed on the louver stage 22 on which the louver 21 is installed. Is also placed. The remaining configuration of the third embodiment and the processing procedure of the semiconductor wafer W except for the mounting position of the light shielding ring 25 are the same as those of the first embodiment.

ルーバー21は、第1実施形態と同様に、その円筒の中心軸が保持部7に保持された半導体ウェハーWの中心を通るようにルーバーステージ22上に設けられる。遮光リング25も、その円環形状の中心軸が保持部7に保持された半導体ウェハーWの中心を通るようにルーバーステージ22上に設けられる。図12に示すように、遮光リング25は円筒形状のルーバー21の内側にてそのルーバー21が載置される石英のルーバーステージ22上に載置される。ルーバー21および遮光リング25の材質、形状は第1実施形態と同じである。すなわち、ルーバー21および遮光リング25はともにハロゲンランプHLから出射される光に対して不透明な材質(例えば、不透明石英)にて形成され、遮光リング25の外径はルーバー21の内径よりも小さい。   Similar to the first embodiment, the louver 21 is provided on the louver stage 22 so that the central axis of the cylinder passes through the center of the semiconductor wafer W held by the holding unit 7. The light shielding ring 25 is also provided on the louver stage 22 so that the center axis of the annular shape passes through the center of the semiconductor wafer W held by the holding unit 7. As shown in FIG. 12, the light shielding ring 25 is placed on a quartz louver stage 22 on which the louver 21 is placed inside a cylindrical louver 21. The materials and shapes of the louver 21 and the light shielding ring 25 are the same as those in the first embodiment. That is, both the louver 21 and the light shielding ring 25 are made of a material opaque to light emitted from the halogen lamp HL (for example, opaque quartz), and the outer diameter of the light shielding ring 25 is smaller than the inner diameter of the louver 21.

図12に示すように、ハロゲンランプHLから出射されてルーバー21の内壁面と遮光リング25の外周との間に生じた隙間を透過した光は保持部7に保持された半導体ウェハーWの周縁部に照射される。これにより、ハロゲンランプHLからの光照射による半導体ウェハーWの周縁部の照度が相対的に高くなり、温度低下の生じ易い当該周縁部が強く加熱されることとなる。   As shown in FIG. 12, the light emitted from the halogen lamp HL and transmitted through the gap formed between the inner wall surface of the louver 21 and the outer periphery of the light shielding ring 25 is the peripheral portion of the semiconductor wafer W held by the holding portion 7. Is irradiated. As a result, the illuminance at the peripheral edge of the semiconductor wafer W due to light irradiation from the halogen lamp HL becomes relatively high, and the peripheral edge that is likely to cause a temperature drop is strongly heated.

一方、第1実施形態と同様に、遮光リング25は、保持部7に保持された半導体ウェハーWの周縁部よりも若干内側の領域の下方に存在することとなる。従って、図12に示すように、ハロゲンランプHLから出射されて半導体ウェハーWの周縁部よりも若干内側の領域に向かう光は遮光リング25によって遮光される。これにより、ルーバー21のみを設置した場合に現出する半導体ウェハーWの高温領域99における照度が相対的に低くなり、高温領域99の加熱が弱まることとなる。   On the other hand, similarly to the first embodiment, the light shielding ring 25 exists below a region slightly inside the peripheral edge of the semiconductor wafer W held by the holding unit 7. Therefore, as shown in FIG. 12, the light emitted from the halogen lamp HL and traveling toward a region slightly inside the peripheral edge of the semiconductor wafer W is shielded by the light shielding ring 25. As a result, the illuminance in the high temperature region 99 of the semiconductor wafer W that appears when only the louver 21 is installed becomes relatively low, and the heating of the high temperature region 99 is weakened.

このようにして、ルーバー21および遮光リング25の組み合わせによってハロゲンランプHLからの光照射による半導体ウェハーWの周縁部の照度を高める一方、その周縁部よりもやや内側の領域の照度を低めている。その結果、温度低下の生じ易い半導体ウェハーWの周縁部が相対的に強く加熱される一方、ルーバー21のみでは温度が高くなる当該周縁部よりも若干内側の領域の加熱が相対的に弱くなり、予備加熱時における半導体ウェハーWの面内温度分布を均一にすることができる。   In this way, the combination of the louver 21 and the light shielding ring 25 increases the illuminance at the peripheral portion of the semiconductor wafer W due to light irradiation from the halogen lamp HL, while decreasing the illuminance at the region slightly inside the peripheral portion. As a result, while the peripheral edge of the semiconductor wafer W, which is susceptible to temperature drop, is heated relatively strongly, the heating of the region slightly inside the peripheral edge where the temperature is high only by the louver 21 is relatively weak, The in-plane temperature distribution of the semiconductor wafer W during the preheating can be made uniform.

<第4実施形態>
次に、本発明の第4実施形態について説明する。図13は、第4実施形態におけるルーバー28,29および遮光リング25の配置を示す図である。同図において、第1実施形態と同一の要素については同一の符号を付している。第1実施形態ではルーバー21の上に設けられたリングステージ24の上に遮光リング25を載置していたが、第4実施形態においては上下のルーバー28,29間に挟み込まれたリングステージ24の上に遮光リング25を載置している。なお、遮光リング25の載置位置を除く第4実施形態の残余の構成および半導体ウェハーWの処理手順は第1実施形態と同じである。
<Fourth embodiment>
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. FIG. 13 is a diagram showing the arrangement of the louvers 28 and 29 and the light shielding ring 25 in the fourth embodiment. In the figure, the same elements as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. In the first embodiment, the light shielding ring 25 is placed on the ring stage 24 provided on the louver 21. However, in the fourth embodiment, the ring stage 24 sandwiched between the upper and lower louvers 28 and 29. A light shielding ring 25 is placed on the surface. The remaining configuration and the processing procedure of the semiconductor wafer W in the fourth embodiment excluding the mounting position of the light shielding ring 25 are the same as those in the first embodiment.

第4実施形態においては、ルーバーが上下2段に分割されており、上段ルーバー29および下段ルーバー28が設けられている。上段ルーバー29および下段ルーバー28は、第1実施形態のルーバー21と同様に、いずれもハロゲンランプHLから出射される光に対して不透明な材質(例えば、不透明石英)にて形成されている。上段ルーバー29および下段ルーバー28の外径および内径も第1実施形態のルーバー21と同じである。なお、上段ルーバー29および下段ルーバー28の高さは適宜のものとすれば良い。   In the fourth embodiment, the louver is divided into two upper and lower stages, and an upper louver 29 and a lower louver 28 are provided. The upper louver 29 and the lower louver 28 are each formed of a material that is opaque to light emitted from the halogen lamp HL (for example, opaque quartz), like the louver 21 of the first embodiment. The outer diameter and inner diameter of the upper louver 29 and the lower louver 28 are the same as the louver 21 of the first embodiment. The height of the upper louver 29 and the lower louver 28 may be set appropriately.

上段ルーバー29と下段ルーバー28との間に挟み込まれるようにリングステージ24が設けられている。換言すれば、第1実施形態と同様に、円筒形状の下段ルーバー28の上端にリングステージ24が設置され、さらにそのリングステージ24の上に下段ルーバー28と同じ材質で同じ外径および内径を有する円筒形状の上段ルーバー29がさらに設けられているのである。そして、そのリングステージ24の上面に遮光リング25が載置される。   A ring stage 24 is provided so as to be sandwiched between the upper louver 29 and the lower louver 28. In other words, as in the first embodiment, the ring stage 24 is installed at the upper end of the cylindrical lower louver 28, and the same outer diameter and inner diameter are made of the same material as the lower louver 28 on the ring stage 24. A cylindrical upper louver 29 is further provided. A light shielding ring 25 is placed on the upper surface of the ring stage 24.

上段ルーバー29および下段ルーバー28は、その円筒の中心軸が保持部7に保持された半導体ウェハーWの中心を通るように積層される。遮光リング25も、その円環形状の中心軸が保持部7に保持された半導体ウェハーWの中心を通るようにリングステージ24上に設けられる。遮光リング25もハロゲンランプHLから出射される光に対して不透明な材質(例えば、不透明石英)にて形成され、遮光リング25の外径は上段ルーバー29および下段ルーバー28の内径よりも小さい。   The upper louver 29 and the lower louver 28 are stacked so that the central axis of the cylinder passes through the center of the semiconductor wafer W held by the holding unit 7. The light shielding ring 25 is also provided on the ring stage 24 so that the center axis of the annular shape passes through the center of the semiconductor wafer W held by the holding unit 7. The light shielding ring 25 is also formed of a material opaque to the light emitted from the halogen lamp HL (for example, opaque quartz), and the outer diameter of the light shielding ring 25 is smaller than the inner diameters of the upper louver 29 and the lower louver 28.

図13に示すように、ハロゲンランプHLから出射されて上段ルーバー29および下段ルーバー28の内壁面と遮光リング25の外周との間に生じた隙間を透過した光は保持部7に保持された半導体ウェハーWの周縁部に照射される。これにより、ハロゲンランプHLからの光照射による半導体ウェハーWの周縁部の照度が相対的に高くなり、温度低下の生じ易い当該周縁部が強く加熱されることとなる。   As shown in FIG. 13, the light emitted from the halogen lamp HL and transmitted through the gap formed between the inner wall surfaces of the upper louver 29 and the lower louver 28 and the outer periphery of the light shielding ring 25 is a semiconductor held in the holding portion 7. The peripheral edge of the wafer W is irradiated. As a result, the illuminance at the peripheral edge of the semiconductor wafer W due to light irradiation from the halogen lamp HL becomes relatively high, and the peripheral edge that is likely to cause a temperature drop is strongly heated.

一方、第1実施形態と同様に、遮光リング25は、保持部7に保持された半導体ウェハーWの周縁部よりも若干内側の領域の下方に存在することとなる。従って、図13に示すように、ハロゲンランプHLから出射されて半導体ウェハーWの周縁部よりも若干内側の領域に向かう光は遮光リング25によって遮光される。これにより、ルーバー21のみを設置した場合に現出する半導体ウェハーWの高温領域99における照度が相対的に低くなり、高温領域99の加熱が弱まることとなる。   On the other hand, similarly to the first embodiment, the light shielding ring 25 exists below a region slightly inside the peripheral edge of the semiconductor wafer W held by the holding unit 7. Therefore, as shown in FIG. 13, the light emitted from the halogen lamp HL and traveling toward a region slightly inside the peripheral edge of the semiconductor wafer W is shielded by the light shielding ring 25. As a result, the illuminance in the high temperature region 99 of the semiconductor wafer W that appears when only the louver 21 is installed becomes relatively low, and the heating of the high temperature region 99 is weakened.

このようにして、上段ルーバー29、下段ルーバー28および遮光リング25の組み合わせによってハロゲンランプHLからの光照射による半導体ウェハーWの周縁部の照度を高める一方、その周縁部よりもやや内側の領域の照度を低めている。その結果、温度低下の生じ易い半導体ウェハーWの周縁部が相対的に強く加熱される一方、ルーバー21のみでは温度が高くなる当該周縁部よりも若干内側の領域の加熱が相対的に弱くなり、予備加熱時における半導体ウェハーWの面内温度分布を均一にすることができる。   In this manner, the combination of the upper louver 29, the lower louver 28, and the light shielding ring 25 increases the illuminance at the peripheral portion of the semiconductor wafer W due to light irradiation from the halogen lamp HL, while the illuminance at the region slightly inside the peripheral portion. Is lowered. As a result, while the peripheral edge of the semiconductor wafer W, which is susceptible to temperature drop, is heated relatively strongly, the heating of the region slightly inside the peripheral edge where the temperature is high only by the louver 21 is relatively weak, The in-plane temperature distribution of the semiconductor wafer W during the preheating can be made uniform.

<変形例>
以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明はその趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記各実施形態においては、ルーバー21および遮光リング25が石英ガラスに微細な気泡を多数内包させた不透明石英にて形成されていたが、ルーバー21および遮光リング25の材質は不透明石英に限定されるものではない。例えば、ルーバー21および遮光リング25は、セラミックスや金属等、ハロゲン加熱部4のハロゲンランプHLから出射される光に対して不透明な材質にて形成されていれば良い。また、ルーバー21と遮光リング25とは、ハロゲンランプHLから出射される光に対して不透明な材質であれば異なる材質にて形成されていても良い。もっとも、第2実施形態のように、遮光リング25をチャンバー6内部に設ける場合には、汚染の懸念のない不透明石英にて遮光リング25を形成するのが好ましい。
<Modification>
While the embodiments of the present invention have been described above, the present invention can be modified in various ways other than those described above without departing from the spirit of the present invention. For example, in each of the above embodiments, the louver 21 and the light shielding ring 25 are formed of opaque quartz in which many fine bubbles are included in quartz glass, but the material of the louver 21 and the light shielding ring 25 is limited to opaque quartz. Is not to be done. For example, the louver 21 and the light shielding ring 25 may be formed of a material that is opaque to light emitted from the halogen lamp HL of the halogen heating unit 4 such as ceramics or metal. The louver 21 and the light shielding ring 25 may be formed of different materials as long as they are opaque to the light emitted from the halogen lamp HL. However, when the light shielding ring 25 is provided inside the chamber 6 as in the second embodiment, it is preferable to form the light shielding ring 25 with opaque quartz that is free from contamination.

また、遮光リング25の形状は円環形状に限定されるものではなく、その外周は例えば多角形や楕円形であっても良い。この場合であっても、遮光リング25は環状の平板部材である。また、環状の遮光リング25の外形サイズはルーバー21の内側のサイズより小さい。このような遮光リング25であっても、その外形サイズがルーバー21の内側のサイズより小さければ、ルーバー21の内壁面と遮光リング25の外周との間にはハロゲンランプHLから出射された光が透過可能な隙間が存在し、上記各実施形態と同様の効果を得ることができる。   Further, the shape of the light shielding ring 25 is not limited to an annular shape, and the outer periphery thereof may be, for example, a polygon or an ellipse. Even in this case, the light shielding ring 25 is an annular flat plate member. Further, the outer size of the annular light shielding ring 25 is smaller than the size inside the louver 21. Even if such a light shielding ring 25 has an outer size smaller than the inner size of the louver 21, light emitted from the halogen lamp HL is between the inner wall surface of the louver 21 and the outer periphery of the light shielding ring 25. There is a transmissive gap, and the same effects as those of the above embodiments can be obtained.

また、上記各実施形態においては、フラッシュ加熱部5に30本のフラッシュランプFLを備えるようにしていたが、これに限定されるものではなく、フラッシュランプFLの本数は任意の数とすることができる。また、フラッシュランプFLはキセノンフラッシュランプに限定されるものではなく、クリプトンフラッシュランプであっても良い。また、ハロゲン加熱部4に備えるハロゲンランプHLの本数も40本に限定されるものではなく、上段および下段に複数する配置する形態であれば任意の数とすることができる。   In each of the above embodiments, the flash heating unit 5 is provided with 30 flash lamps FL. However, the present invention is not limited to this, and the number of flash lamps FL may be an arbitrary number. it can. The flash lamp FL is not limited to a xenon flash lamp, and may be a krypton flash lamp. Further, the number of halogen lamps HL provided in the halogen heating unit 4 is not limited to 40, and may be any number as long as a plurality of halogen lamps HL are arranged in the upper and lower stages.

また、本発明に係る熱処理装置によって処理対象となる基板は半導体ウェハーに限定されるものではなく、液晶表示装置などのフラットパネルディスプレイに用いるガラス基板や太陽電池用の基板であっても良い。また、本発明に係る技術は、高誘電率ゲート絶縁膜(High-k膜)の熱処理、金属とシリコンとの接合、或いはポリシリコンの結晶化に適用するようにしても良い。   The substrate to be processed by the heat treatment apparatus according to the present invention is not limited to a semiconductor wafer, and may be a glass substrate or a solar cell substrate used for a flat panel display such as a liquid crystal display device. The technique according to the present invention may be applied to heat treatment of a high dielectric constant gate insulating film (High-k film), bonding between a metal and silicon, or crystallization of polysilicon.

また、本発明に係る熱処理技術は、フラッシュランプアニール装置に限定されるものではなく、ハロゲンランプを使用した枚葉式のランプアニール装置やCVD装置などのフラッシュランプ以外の熱源の装置にも適用することができる。特に、チャンバーの下方にハロゲンランプを配置し、半導体ウェハーの裏面から光照射を行って熱処理を行うバックサイドアニール装置に本発明に係る技術は好適に適用することができる。   Further, the heat treatment technique according to the present invention is not limited to the flash lamp annealing apparatus, but is also applied to a heat source apparatus other than a flash lamp such as a single wafer type lamp annealing apparatus or a CVD apparatus using a halogen lamp. be able to. In particular, the technique according to the present invention can be suitably applied to a backside annealing apparatus in which a halogen lamp is disposed below the chamber and light is irradiated from the back surface of the semiconductor wafer to perform heat treatment.

1 熱処理装置
3 制御部
4 ハロゲン加熱部
5 フラッシュ加熱部
6 チャンバー
7 保持部
10 移載機構
21 ルーバー
22 ルーバーステージ
24 リングステージ
25 遮光リング
28 下段ルーバー
29 上段ルーバー
64 下側チャンバー窓
65 熱処理空間
FL フラッシュランプ
HL ハロゲンランプ
W 半導体ウェハー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Heat processing apparatus 3 Control part 4 Halogen heating part 5 Flash heating part 6 Chamber 7 Holding part 10 Transfer mechanism 21 Louver 22 Louver stage 24 Ring stage 25 Shading ring 28 Lower louver 29 Upper louver 64 Lower chamber window 65 Heat treatment space FL Flash Lamp HL Halogen lamp W Semiconductor wafer

Claims (6)

円板形状の基板に対して光を照射することによって該基板を加熱する熱処理装置であって、
基板を収容するチャンバーと、
前記チャンバー内にて基板を保持する保持部と、
前記保持部に保持された基板の主面よりも広く当該主面に対向する領域に複数の棒状ランプを配置した光照射部と、
前記光照射部と前記保持部との間にて中心軸が前記基板の中心を通るように設けられ、前記光照射部から出射された光に対して不透明な円筒形状の第1遮光部材と、
前記光照射部と前記保持部との間にて中心軸が前記基板の中心を通るように設けられ、前記光照射部から出射された光に対して不透明な平板環状の第2遮光部材と、
を備え、
前記第2遮光部材の外形サイズは前記第1遮光部材の内側のサイズより小さいことを特徴とする熱処理装置。
A heat treatment apparatus for heating a substrate by irradiating light on a disk-shaped substrate,
A chamber for housing the substrate;
A holding unit for holding the substrate in the chamber;
A light irradiation unit in which a plurality of rod-shaped lamps are arranged in a region facing the main surface wider than the main surface of the substrate held by the holding unit;
A cylindrical first shielding member provided between the light irradiation unit and the holding unit so that a central axis passes through the center of the substrate, and opaque to the light emitted from the light irradiation unit;
A flat plate-shaped second light-shielding member that is provided so that a central axis passes through the center of the substrate between the light irradiation unit and the holding unit, and is opaque to the light emitted from the light irradiation unit;
With
The heat treatment apparatus, wherein an outer size of the second light shielding member is smaller than an inner size of the first light shielding member.
請求項1記載の熱処理装置において、
前記第2遮光部材は円環形状を有し、
前記第2遮光部材の外径は前記第1遮光部材の内径よりも小さいことを特徴とする熱処理装置。
The heat treatment apparatus according to claim 1, wherein
The second light shielding member has an annular shape,
An outer diameter of the second light shielding member is smaller than an inner diameter of the first light shielding member.
請求項1または請求項2記載の熱処理装置において、
前記第2遮光部材は、前記第1遮光部材の上に設けられた石英板の上に載置されることを特徴とする熱処理装置。
In the heat treatment apparatus according to claim 1 or 2,
The heat treatment apparatus, wherein the second light shielding member is placed on a quartz plate provided on the first light shielding member.
請求項1または請求項2記載の熱処理装置において、
前記第2遮光部材は、前記光照射部と対向する前記チャンバーの石英窓の上に載置されることを特徴とする熱処理装置。
In the heat treatment apparatus according to claim 1 or 2,
The heat treatment apparatus, wherein the second light shielding member is placed on a quartz window of the chamber facing the light irradiation unit.
請求項1または請求項2記載の熱処理装置において、
前記第2遮光部材は、前記第1遮光部材の内側にて前記第1遮光部材が載置される石英のステージ上に載置されることを特徴とする熱処理装置。
In the heat treatment apparatus according to claim 1 or 2,
The heat treatment apparatus, wherein the second light shielding member is placed on a quartz stage on which the first light shielding member is placed inside the first light shielding member.
請求項3記載の熱処理装置において、
前記石英板の上に、前記第1遮光部材と同じ外径および内径を有し、前記光照射部から出射された光に対して不透明な円筒形状の第3遮光部材をさらに備えることを特徴とする熱処理装置。
The heat treatment apparatus according to claim 3, wherein
A cylindrical third light-shielding member having the same outer diameter and inner diameter as the first light-shielding member and opaque to the light emitted from the light irradiation unit is further provided on the quartz plate. Heat treatment equipment.
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