JP2023131254A - Heat processing device - Google Patents

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Abstract

To provide a heat processing device that can prevent the temperature of a light emitting element from rising and efficiently heat a substrate.SOLUTION: A heat processing device 1 heats a semiconductor wafer W by irradiating the semiconductor wafer W with light. The heat processing device 1 includes a chamber 6 that accommodates the semiconductor wafer W, a plurality of LED lamps 45 that emit light, and a plurality of optical fibers 46 that are respectively connected to the plurality of LED lamps 45. Furthermore, in the heat processing device 1, one end of each of the plurality of optical fibers 46 is connected to the LED lamp 45, and the other end of the plurality of optical fibers 46 is arranged in a plane to form a light emitting surface 47.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、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 that heats a thin precision electronic substrate (hereinafter simply referred to as a "substrate") such as a semiconductor wafer by irradiating the substrate with light.

半導体デバイスの製造プロセスにおいて、極めて短時間で半導体ウェハーを加熱するフラッシュランプアニール(FLA)が注目されている。フラッシュランプアニールは、キセノンフラッシュランプ(以下、単に「フラッシュランプ」とするときにはキセノンフラッシュランプを意味する)を使用して半導体ウェハーの表面にフラッシュ光を照射することにより、半導体ウェハーの表面のみを極めて短時間(数ミリ秒以下)に昇温させる熱処理技術である。 In the manufacturing process of semiconductor devices, flash lamp annealing (FLA), which heats semiconductor wafers in an extremely short period of time, is attracting attention. Flash lamp annealing is a process in which only the surface of a semiconductor wafer is extremely polished by irradiating the surface of the semiconductor wafer with flash light using a xenon flash lamp (hereinafter simply referred to as "flash lamp"). This is a heat treatment technology that raises the temperature in a short period of 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。 The radiation spectral distribution of a xenon flash lamp ranges from the ultraviolet region to the near-infrared region, which has a shorter wavelength than that of conventional halogen lamps and roughly matches the fundamental absorption band of silicon semiconductor wafers. Therefore, when a semiconductor wafer is irradiated with flash light from a xenon flash lamp, the amount of transmitted light is small and it is possible to rapidly raise the temperature of the semiconductor wafer. It has also been found that by irradiating flash light for an extremely short period of several milliseconds or less, it is possible to selectively raise the temperature only in the vicinity of the surface of the semiconductor wafer.

このようなフラッシュランプアニールは、極短時間の加熱が必要とされる処理、例えば典型的には半導体ウェハーに注入された不純物の活性化に利用される。イオン注入法によって不純物が注入された半導体ウェハーの表面にフラッシュランプからフラッシュ光を照射すれば、当該半導体ウェハーの表面を極短時間だけ活性化温度にまで昇温することができ、不純物を深く拡散させることなく、不純物活性化のみを実行することができる。 Such flash lamp annealing is used for processes that require very short heating times, such as typically for activating impurities implanted into semiconductor wafers. By irradiating the surface of a semiconductor wafer into which impurities have been implanted using the ion implantation method with flash light from a flash lamp, the surface of the semiconductor wafer can be heated to the activation temperature for a very short period of time, allowing the impurities to be deeply diffused. Only impurity activation can be performed without activation.

このようなフラッシュランプアニールを実行する装置として、典型的には半導体ウェハーを収容するチャンバーの上方にフラッシュランプを設けるとともに、下方にハロゲンランプを設けた熱処理装置が使用される。 As an apparatus for performing such flash lamp annealing, a heat treatment apparatus is typically used in which a flash lamp is provided above a chamber that accommodates a semiconductor wafer, and a halogen lamp is provided below.

ハロゲンランプは比較的波長の長い赤外光を主として放射する。シリコンの半導体ウェハーの分光吸収率においては、500℃以下の低温域では1μmより大きい長波長の赤外光の吸収率が低い。すなわち、500℃以下の半導体ウェハーは、ハロゲンランプから照射された赤外光をあまり吸収しないため、ハロゲンランプによって予備加熱を行うと予備加熱の初期段階では非効率的な加熱が行われることとなる。したがって、予備加熱手段として、ハロゲンランプ以外の手段が求められていた。 Halogen lamps mainly emit infrared light with relatively long wavelengths. Regarding the spectral absorption rate of a silicon semiconductor wafer, the absorption rate of infrared light with a long wavelength larger than 1 μm is low in a low temperature range of 500° C. or lower. In other words, semiconductor wafers at temperatures below 500°C do not absorb much infrared light emitted from halogen lamps, so if preheating is performed using halogen lamps, inefficient heating will occur in the initial stage of preheating. . Therefore, a means other than a halogen lamp has been required as a preheating means.

また、特許文献1に記載のように、完成した半導体ウェハーに対してさらに加熱を行うバーンイン工程において、半導体ウェハーの加熱手段としてLEDが採用されている。そして、特許文献1に記載の装置では、半導体ウェハーを必要とされる温度まで短時間で達成するために、LEDが高密度に配置されている。 Further, as described in Patent Document 1, in a burn-in process in which a completed semiconductor wafer is further heated, an LED is employed as a heating means for the semiconductor wafer. In the device described in Patent Document 1, LEDs are arranged at high density in order to bring the semiconductor wafer up to the required temperature in a short time.

特開2020-9927号公報JP2020-9927A

しかしながら、特許文献1に記載の装置のように、LEDが高密度に配置されると、発光によるLED自身の熱が相互に影響しあうため、LED自身が温度上昇する可能性がある。 However, when LEDs are arranged in a high density as in the device described in Patent Document 1, the heat of the LEDs themselves due to light emission influences each other, so there is a possibility that the temperature of the LEDs themselves increases.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、発光素子の温度上昇を防止し、基板を効率良く加熱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 of the present invention is to provide a heat treatment apparatus that can prevent a rise in temperature of a light emitting element and efficiently heat a substrate.

上記課題を解決するため、請求項1の発明は、基板に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、前記基板を収容するチャンバーと、光を発光する複数の発光素子と、前記複数の発光素子のそれぞれに個別に接続された複数の光ファイバーと、を備え、前記複数の光ファイバーのそれぞれの一方端は前記発光素子に接続されるとともに、前記複数の光ファイバーの他方端は面状に配されて発光面を形成することを特徴とする。 In order to solve the above problem, the invention of claim 1 provides a heat treatment apparatus that heats a substrate by irradiating the substrate with light, the apparatus comprising: a chamber that accommodates the substrate; and a plurality of light emitting elements that emit light. , a plurality of optical fibers individually connected to each of the plurality of light emitting elements, one end of each of the plurality of optical fibers is connected to the light emitting element, and the other end of the plurality of optical fibers is connected to a surface. It is characterized by being arranged in a shape to form a light emitting surface.

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、前記発光面は、前記複数の発光素子よりも前記基板に近い位置に形成されることを特徴とする。 Further, the invention according to claim 2 is characterized in that in the heat treatment apparatus according to the invention according to claim 1, the light emitting surface is formed at a position closer to the substrate than the plurality of light emitting elements.

また、請求項3の発明は、請求項2の発明に係る熱処理装置において、前記発光面は、前記基板の下側に配置されることを特徴とする。 Moreover, the invention according to claim 3 is characterized in that, in the heat treatment apparatus according to the invention according to claim 2, the light emitting surface is disposed below the substrate.

また、請求項4の発明は、請求項3の発明に係る熱処理装置において、前記発光面は、前記基板の上側にも配置されることを特徴とする。 Moreover, the invention according to claim 4 is characterized in that in the heat treatment apparatus according to the invention according to claim 3, the light emitting surface is also arranged above the substrate.

また、請求項5の発明は、請求項1ないし請求項4のいずれか一つの発明に係る熱処理装置において、前記複数の光ファイバーのそれぞれの前記一方端と前記発光素子との間に光を集光する集光レンズが介在することを特徴とする。 Further, the invention of claim 5 is the heat treatment apparatus according to any one of claims 1 to 4, in which light is condensed between the one end of each of the plurality of optical fibers and the light emitting element. It is characterized by the presence of a condensing lens.

また、請求項6の発明は、請求項1ないし請求項5のいずれか一つの発明に係る熱処理装置において、前記複数の発光素子は複数の発光ダイオードであることを特徴とする。 Moreover, the invention according to claim 6 is characterized in that in the heat treatment apparatus according to any one of claims 1 to 5, the plurality of light emitting elements are a plurality of light emitting diodes.

また、請求項7の発明は、請求項6の発明に係る熱処理装置において、前記複数の発光ダイオードは載置板上に配置され、前記載置板を冷却する冷却機構をさらに備えることを特徴とする。 Further, the invention according to claim 7 is characterized in that, in the heat treatment apparatus according to the invention according to claim 6, the plurality of light emitting diodes are arranged on a mounting plate, and further comprising a cooling mechanism that cools the mounting plate. do.

また、請求項8の発明は、請求項1ないし請求項7のいずれか一つの発明に係る熱処理装置において、フラッシュ光を照射することによって前記基板を加熱するフラッシュランプをさらに備えることを特徴とする。 Further, the invention according to claim 8 is characterized in that the heat treatment apparatus according to any one of claims 1 to 7 further includes a flash lamp that heats the substrate by irradiating the substrate with flash light. .

また、請求項9の発明は、請求項8の発明に係る熱処理装置において、前記フラッシュランプから出射された光から所定波長の光をカットするフィルタを前記発光面と前記基板との間に備えることを特徴とする。 Further, the invention of claim 9 is the heat treatment apparatus according to the invention of claim 8, further comprising a filter that cuts light of a predetermined wavelength from the light emitted from the flash lamp between the light emitting surface and the substrate. It is characterized by

請求項1、請求項2、および請求項6の発明によれば、複数の発光素子のそれぞれに個別に接続された複数の光ファイバーを備えることから、発光素子の過度な温度上昇を防止しつつ、光の減衰を抑制することができる。このため、基板を効率良く加熱することができる。 According to the inventions of claims 1, 2, and 6, since a plurality of optical fibers are individually connected to each of a plurality of light emitting elements, excessive temperature rise of the light emitting elements can be prevented. Attenuation of light can be suppressed. Therefore, the substrate can be heated efficiently.

また、請求項3および請求項4の発明によれば、発光面は、基板の下側に配置されることから、基板の予備加熱が効率よく行われる。 Further, according to the third and fourth aspects of the invention, since the light emitting surface is disposed below the substrate, preheating of the substrate is efficiently performed.

また、請求項5に記載の発明によれば、複数の光ファイバーのそれぞれの一方端と発光素子との間に光を集光する集光レンズが介在することから、さらに効率よく発光素子からの光が基板に出射される。これにより、さらに効率良く基板を加熱することができる。 Further, according to the invention as set forth in claim 5, since a condensing lens for condensing light is interposed between one end of each of the plurality of optical fibers and the light emitting element, light from the light emitting element can be collected more efficiently. is emitted to the substrate. Thereby, the substrate can be heated even more efficiently.

請求項7の発明によれば、載置板を冷却する冷却機構をさらに備えることから、発光素子の冷却が促進される。これにより、発光素子の過度な温度上昇を防止することができる。 According to the invention of claim 7, cooling of the light emitting element is facilitated since a cooling mechanism for cooling the mounting plate is further provided. Thereby, excessive temperature rise of the light emitting element can be prevented.

請求項8の発明によれば、基板を加熱するフラッシュランプをさらに備えることから、基板を急速に昇温することができる。 According to the eighth aspect of the present invention, since a flash lamp for heating the substrate is further provided, the temperature of the substrate can be rapidly raised.

請求項9の発明によれば、フラッシュランプから出射された光から所定波長の光をカットするフィルタを発光面と基板との間に備えることから、フラッシュランプからのフラッシュ光が、発光面から発光素子に到達することが防止される。このため、発光素子の損傷を防止することができる。 According to the invention of claim 9, since the filter that cuts light of a predetermined wavelength from the light emitted from the flash lamp is provided between the light emitting surface and the substrate, the flash light from the flash lamp is emitted from the light emitting surface. It is prevented from reaching the element. Therefore, damage to the light emitting element can be prevented.

本発明に係る熱処理装置の構成を示す縦断面図である。1 is a longitudinal cross-sectional view showing the configuration of a heat treatment apparatus according to the present invention. 保持部の全体外観を示す斜視図である。It is a perspective view showing the whole appearance of a holding part. サセプタの平面図である。FIG. 3 is a plan view of a susceptor. サセプタの断面図である。It is a sectional view of a susceptor. 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. 円板状の載置板上に配置された複数のLEDランプを示す平面図である。FIG. 3 is a plan view showing a plurality of LED lamps arranged on a disc-shaped mounting plate. 載置板の内部の冷却機構を説明する図である。It is a figure explaining the cooling mechanism inside a mounting plate. 図1におけるLEDランプと光ファイバーとの接続部分を拡大して示す図である。FIG. 2 is an enlarged view showing a connecting portion between an LED lamp and an optical fiber in FIG. 1. FIG. 光ファイバーと発光面との接続部分を拡大して示す図である。FIG. 2 is an enlarged view showing a connecting portion between an optical fiber and a light emitting surface. 発光面の平面図である。FIG. 3 is a plan view of a light emitting surface. 第2実施形態における熱処理装置の構成を概略的に示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of a heat treatment apparatus in a second embodiment. 第3実施形態における熱処理装置の構成を概略的に示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of a heat treatment apparatus in a third embodiment. 第4実施形態における熱処理装置におけるLEDランプと光ファイバーとの接続部分を拡大して示す図である。FIG. 7 is an enlarged view showing a connecting portion between an LED lamp and an optical fiber in a heat treatment apparatus according to a fourth embodiment. 第1実施形態の変形例における熱処理装置の構成を概略的に示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of a heat treatment apparatus in a modification of the first embodiment. 図15におけるチャンバー側部の平面を概略的に示す平面図である。FIG. 16 is a plan view schematically showing a plane of a side part of the chamber in FIG. 15;

以下、添付される図面を参照しながら実施の形態について説明する。以下の実施の形態では、技術の説明のために詳細な特徴なども示されるが、それらは例示であり、実施の形態が実施可能となるためにそれらすべてが必ずしも必須の特徴ではない。 Embodiments will be described below with reference to the accompanying drawings. In the following embodiments, detailed features and the like are shown for technical explanation, but these are merely examples, and not all of them are necessarily essential features for the embodiments to be implemented.

なお、図面は概略的に示されるものであり、説明の便宜のため、適宜、構成の省略、または、構成の簡略化が図面においてなされるものである。また、異なる図面にそれぞれ示される構成などの大きさおよび位置の相互関係は、必ずしも正確に記載されるものではなく、適宜変更され得るものである。また、断面図ではない平面図などの図面においても、実施の形態の内容を理解することを容易にするために、ハッチングが付される場合がある。 Note that the drawings are shown schematically, and for convenience of explanation, structures are omitted or simplified as appropriate in the drawings. Further, the mutual relationship between the sizes and positions of the structures shown in different drawings is not necessarily described accurately and may be changed as appropriate. Further, even in drawings such as plan views that are not cross-sectional views, hatching may be added to facilitate understanding of the content of the embodiments.

また、以下に示される説明では、同様の構成要素には同じ符号を付して図示し、それらの名称と機能とについても同様のものとする。したがって、それらについての詳細な説明を、重複を避けるために省略する場合がある。 In addition, in the following description, similar components are shown with the same reference numerals, and their names and functions are also the same. Therefore, detailed descriptions thereof may be omitted to avoid duplication.

また、以下に記載される説明において、ある構成要素を「備える」、「含む」または「有する」などと記載される場合、特に断らない限りは、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。 In addition, in the description below, when a component is described as "comprising," "includes," or "has," unless otherwise specified, it is an exclusive term that excludes the presence of other components. It's not an expression.

また、以下に記載される説明における、相対的または絶対的な位置関係を示す表現、たとえば、「一方向に」、「一方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」または「同軸」などは、特に断らない限りは、その位置関係を厳密に示す場合、および、公差または同程度の機能が得られる範囲において角度または距離が変位している場合を含むものとする。 In addition, in the description below, expressions indicating relative or absolute positional relationships, such as "in one direction", "along one direction", "parallel", "orthogonal", "centered", Unless otherwise specified, terms such as "concentric" or "coaxial" include cases in which the positional relationship is strictly indicated, and cases in which the angle or distance is displaced within a range that allows tolerance or the same degree of function to be obtained. .

また、以下に記載される説明において、等しい状態であることを示す表現、たとえば、「同一」、「等しい」、「均一」または「均質」などは、特に断らない限りは、厳密に等しい状態であることを示す場合、および、公差または同程度の機能が得られる範囲において差が生じている場合を含むものとする。 In addition, in the explanations below, expressions that indicate equal states, such as "same", "equal", "uniform", or "homogeneous", do not mean strictly equal states, unless otherwise specified. This shall include cases in which there is a difference in tolerance or in the range in which the same level of function can be obtained.

また、以下に記載される説明において、「上」、「下」、「左」、「右」、「側」、「底」、「表」または「裏」などの特定の位置または方向を意味する用語が用いられる場合があっても、これらの用語は、実施の形態の内容を理解することを容易にするために便宜上用いられるものであり、実際に実施される際の位置または方向とは関係しないものである。 In addition, in the descriptions below, specific positions or directions such as "top", "bottom", "left", "right", "side", "bottom", "front" or "back" are meant. However, these terms are used for convenience to make it easier to understand the content of the embodiments, and the positions and directions when actually implemented are different from each other. It is unrelated.

また、以下に記載される説明において、「…の上面」または「…の下面」などと記載される場合、対象となる構成要素の上面自体または下面自体に加えて、対象となる構成要素の上面または下面に他の構成要素が形成された状態も含むものとする。すなわち、たとえば、「甲の上面に設けられる乙」と記載される場合、甲と乙との間に別の構成要素「丙」が介在することを妨げるものではない。 In addition, in the explanations below, when "the top surface of..." or "the bottom surface of..." is stated, in addition to the top surface itself or the bottom surface of the component in question, the top surface of the component in question Alternatively, it also includes a state in which other components are formed on the lower surface. That is, for example, when it is described as "B provided on the upper surface of A", this does not preclude the presence of another component "C" between A and B.

<第1の実施の形態>
以下、本実施の形態に関する熱処理装置について説明する。
<First embodiment>
Hereinafter, a heat treatment apparatus according to this embodiment will be explained.

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。図1の熱処理装置1は、基板として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。処理対象となる半導体ウェハーWのサイズは特に限定されるものではないが、例えばφ300mmやφ450mmである。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。 FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing the configuration of a heat treatment apparatus 1 according to the present invention. The heat treatment apparatus 1 in FIG. 1 is a flash lamp annealing apparatus that heats a disk-shaped semiconductor wafer W as a substrate by irradiating the semiconductor wafer W with flash light. The size of the semiconductor wafer W to be processed is not particularly limited, but is, for example, φ300 mm or φ450 mm. Note that in FIG. 1 and the subsequent figures, the dimensions and numbers 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LED(Light Emitting Diode)ランプ45を内蔵するLED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LED加熱部4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、LED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 section 5 that includes a plurality of flash lamps FL, and an LED heating section 4 that includes a plurality of LED (Light Emitting Diode) lamps 45. . A flash heating section 5 is provided on the upper side of the chamber 6, and an LED heating section 4 is provided on the lower side. The heat treatment apparatus 1 also includes, inside the chamber 6, a holding part 7 that holds the semiconductor wafer W in a horizontal position, and a transfer mechanism 10 that transfers the semiconductor wafer W between the holding part 7 and the outside of the apparatus. Equipped with Further, the heat treatment apparatus 1 includes a control unit 3 that controls the operating mechanisms provided in the LED heating unit 4, flash heating unit 5, and chamber 6 to perform heat treatment on 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、LED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 constructed by mounting quartz chamber windows on the upper and lower sides of a cylindrical chamber side part 61. The chamber side part 61 has a generally cylindrical shape with an open top and bottom, and the upper opening is fitted with an upper chamber window 63 and closed, and the lower opening is fitted with a lower chamber window 64 and closed. ing. The upper chamber window 63 configuring the ceiling of the chamber 6 is a disc-shaped member made of quartz, and functions as a quartz window that transmits the flash light emitted from the flash heating section 5 into the chamber 6 . Further, the lower chamber window 64 constituting the floor of the chamber 6 is also a disk-shaped member made of quartz, and functions as a quartz window that transmits light from the LED heating section 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。 Further, 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 reflective ring 68 is attached by fitting it into the chamber side part 61 from above. On the other hand, the lower reflective ring 69 is attached by fitting it from the lower side of the chamber side part 61 and fastening it with a screw (not shown). That is, the reflection rings 68 and 69 are both removably attached to the chamber side part 61. The inner space of the chamber 6, that is, the space surrounded by the upper chamber window 63, the lower chamber window 64, the chamber side part 61, and the reflective 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。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。 By attaching the reflective rings 68 and 69 to the chamber side portion 61, a recess 62 is formed in the inner wall surface of the chamber 6. That is, a recess 62 is formed, which is surrounded by the central portion of the inner wall surface of the chamber side portion 61 where the reflective rings 68 and 69 are not attached, the lower end surface of the reflective ring 68, and the upper end surface of the reflective ring 69. . 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 part 7 that holds the semiconductor wafer W. The chamber side portion 61 and the reflection rings 68, 69 are made of a metal material (for example, stainless steel) with excellent strength and heat resistance.

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。 Furthermore, a transfer opening (furnace opening) 66 is formed in the chamber side portion 61 to carry the semiconductor wafer W into and out of the chamber 6 . The transport opening 66 can be opened and closed by a gate valve 185. The conveyance 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 from the transfer opening 66 through the recess 62, 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.

さらに、チャンバー側部61には、貫通孔61aが穿設されている。チャンバー側部61の外壁面の貫通孔61aが設けられている部位には放射温度計20が取り付けられている。貫通孔61aは、後述するサセプタ74に保持された半導体ウェハーWの下面から放射された赤外光を放射温度計20に導くための円筒状の孔である。貫通孔61aは、その貫通方向の軸がサセプタ74に保持された半導体ウェハーWの主面と交わるように、水平方向に対して傾斜して設けられている。よって、放射温度計20はサセプタ74の斜め下方に設けられることとなる。貫通孔61aの熱処理空間65に臨む側の端部には、放射温度計20が測定可能な波長領域の赤外光を透過させるフッ化バリウム材料からなる透明窓21が装着されている。 Further, the chamber side portion 61 is provided with a through hole 61a. A radiation thermometer 20 is attached to a portion of the outer wall surface of the chamber side portion 61 where the through hole 61a is provided. The through hole 61a is a cylindrical hole for guiding infrared light emitted from the lower surface of a semiconductor wafer W held by a susceptor 74, which will be described later, to the radiation thermometer 20. The through hole 61a is provided so as to be inclined with respect to the horizontal direction so that the axis of the through hole 61a intersects with the main surface of the semiconductor wafer W held by the susceptor 74. Therefore, the radiation thermometer 20 is provided diagonally below the susceptor 74. A transparent window 21 made of barium fluoride material that transmits infrared light in a wavelength range that can be measured by the radiation thermometer 20 is attached to the end of the through hole 61a facing the heat treatment space 65.

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は処理ガス供給源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、処理ガス供給源85から緩衝空間82に処理ガスが送給される。緩衝空間82に流入した処理ガスは、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。処理ガスとしては、例えば窒素(N)等の不活性ガス、または、水素(H)、アンモニア(NH)等の反応性ガス、或いはそれらを混合した混合ガスを用いることができる(本実施形態では窒素ガス)。 Further, a gas supply hole 81 for supplying processing gas to the heat treatment space 65 is formed in the upper part of the inner wall of the chamber 6 . The gas supply hole 81 is formed 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 via a buffer space 82 formed in an annular shape inside the side wall of the chamber 6 . Gas supply pipe 83 is connected to processing gas supply source 85 . Further, a valve 84 is inserted in the middle of the gas supply pipe 83. When the valve 84 is opened, processing gas is supplied from the processing gas supply source 85 to the buffer space 82 . The processing gas that has flowed into the buffer space 82 flows to expand within the buffer space 82 , which has a lower fluid resistance than the gas supply hole 81 , and is supplied from the gas supply hole 81 into the heat treatment space 65 . As the processing gas, for example, an inert gas such as nitrogen (N 2 ), a reactive gas such as hydrogen (H 2 ) or ammonia (NH 3 ), or a mixed gas of these can be used. In the embodiment, nitrogen gas).

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、処理ガス供給源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 is formed in the lower part of the inner wall of the chamber 6 to exhaust the gas in the heat treatment space 65. The gas exhaust hole 86 is formed at a lower position than the recess 62 and may be provided in the reflective ring 69. The gas exhaust hole 86 is connected to a gas exhaust pipe 88 via a buffer space 87 formed in an annular shape inside the side wall of the chamber 6 . Gas exhaust pipe 88 is connected to exhaust section 190. Further, a valve 89 is inserted in the middle 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 through the buffer space 87 to the gas exhaust pipe 88 . Note that 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. Furthermore, the processing gas supply source 85 and the exhaust section 190 may be mechanisms provided in the heat treatment apparatus 1, or may be utilities in a factory where the heat treatment apparatus 1 is installed.

図2は、保持部7の全体外観を示す斜視図である。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 section 7. As shown in FIG. The holding section 7 includes a base ring 71, a connecting section 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 entire holding portion 7 is made of quartz.

基台リング71は円環形状から一部が欠落した円弧形状の石英部材である。この欠落部分は、後述する移載機構10の移載アーム11と基台リング71との干渉を防ぐために設けられている。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)。基台リング71の上面に、その円環形状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。 The base ring 71 is a quartz member having an arcuate shape with a portion missing from the annular shape. This missing portion is provided to prevent interference between the transfer arm 11 of the transfer mechanism 10 and the base ring 71, which will be described later. By being placed on the bottom of the recess 62, the base ring 71 is supported by the wall of the chamber 6 (see FIG. 1). A plurality of connecting portions 72 (four in this embodiment) are erected on the upper surface of the base ring 71 along the circumferential direction of the annular shape. The connecting portion 72 is also a quartz member and is fixed to the base ring 71 by welding.

サセプタ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。図3は、サセプタ74の平面図である。また、図4は、サセプタ74の断面図である。サセプタ74は、保持プレート75、ガイドリング76および複数の基板支持ピン77を備える。保持プレート75は、石英にて形成された略円形の平板状部材である。保持プレート75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、保持プレート75は、半導体ウェハーWよりも大きな平面サイズを有する。 The susceptor 74 is supported by four connecting parts 72 provided on the base ring 71. FIG. 3 is a plan view of the susceptor 74. Further, FIG. 4 is a cross-sectional view of the susceptor 74. The susceptor 74 includes a holding plate 75, a guide ring 76, and a plurality of substrate support pins 77. The holding plate 75 is a substantially circular flat plate member made of quartz. The diameter of the holding plate 75 is larger than the diameter of the semiconductor wafer W. That is, the holding plate 75 has a larger planar size than the semiconductor wafer W.

保持プレート75の上面周縁部にガイドリング76が設置されている。ガイドリング76は、半導体ウェハーWの直径よりも大きな内径を有する円環形状の部材である。例えば、半導体ウェハーWの直径がφ300mmの場合、ガイドリング76の内径はφ320mmである。ガイドリング76の内周は、保持プレート75から上方に向けて広くなるようなテーパ面とされている。ガイドリング76は、保持プレート75と同様の石英にて形成される。ガイドリング76は、保持プレート75の上面に溶着するようにしても良いし、別途加工したピンなどによって保持プレート75に固定するようにしても良い。或いは、保持プレート75とガイドリング76とを一体の部材として加工するようにしても良い。 A guide ring 76 is installed at the upper peripheral edge of the holding plate 75. The guide ring 76 is an annular member having an inner diameter larger than the diameter of the semiconductor wafer W. For example, when the diameter of the semiconductor wafer W is 300 mm, the inner diameter of the guide ring 76 is 320 mm. The inner periphery of the guide ring 76 has a tapered surface that becomes wider upward from the holding plate 75. The guide ring 76 is made of quartz like the holding plate 75. The guide ring 76 may be welded to the upper surface of the holding plate 75, or may be fixed to the holding plate 75 using a separately machined pin or the like. Alternatively, the holding plate 75 and the guide ring 76 may be processed as an integral member.

保持プレート75の上面のうちガイドリング76よりも内側の領域が半導体ウェハーWを保持する平面状の保持面75aとされる。保持プレート75の保持面75aには、複数の基板支持ピン77が立設されている。本実施形態においては、保持面75aの外周円(ガイドリング76の内周円)と同心円の周上に沿って30°毎に計12個の基板支持ピン77が立設されている。12個の基板支持ピン77を配置した円の径(対向する基板支持ピン77間の距離)は半導体ウェハーWの径よりも小さく、半導体ウェハーWの径がφ300mmであればφ270mm~φ280mm(本実施形態ではφ270mm)である。それぞれの基板支持ピン77は石英にて形成されている。複数の基板支持ピン77は、保持プレート75の上面に溶接によって設けるようにしても良いし、保持プレート75と一体に加工するようにしても良い。 A region of the upper surface of the holding plate 75 inside the guide ring 76 is a planar holding surface 75a that holds the semiconductor wafer W. A plurality of substrate support pins 77 are provided upright on the holding surface 75a of the holding plate 75. In this embodiment, a total of 12 substrate support pins 77 are provided upright every 30° along a circumference concentric with the outer circumference of the holding surface 75a (inner circumference of the guide ring 76). The diameter of the circle in which the 12 substrate support pins 77 are arranged (the distance between the opposing substrate support pins 77) is smaller than the diameter of the semiconductor wafer W, and if the diameter of the semiconductor wafer W is φ300 mm, it is φ270 mm to φ280 mm (in this implementation). The shape is φ270mm). Each substrate support pin 77 is made of quartz. The plurality of substrate support pins 77 may be provided on the upper surface of the holding plate 75 by welding, or may be processed integrally with the holding plate 75.

図2に戻り、基台リング71に立設された4個の連結部72とサセプタ74の保持プレート75の周縁部とが溶接によって固着される。すなわち、サセプタ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いる。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、サセプタ74の保持プレート75は水平姿勢(法線が鉛直方向と一致する姿勢)となる。すなわち、保持プレート75の保持面75aは水平面となる。 Returning to FIG. 2, the four connecting parts 72 erected on the base ring 71 and the peripheral edge of the holding plate 75 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. The holding part 7 is attached to the chamber 6 by supporting the base ring 71 of the holding part 7 on the wall surface of the chamber 6 . When the holding portion 7 is attached to the chamber 6, the holding plate 75 of the susceptor 74 is in a horizontal position (a position in which the normal line coincides with the vertical direction). That is, the holding surface 75a of the holding plate 75 is a horizontal surface.

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74の上に水平姿勢にて載置されて保持される。このとき、半導体ウェハーWは保持プレート75上に立設された12個の基板支持ピン77によって支持されてサセプタ74に保持される。より厳密には、12個の基板支持ピン77の上端部が半導体ウェハーWの下面に接触して当該半導体ウェハーWを支持する。12個の基板支持ピン77の高さ(基板支持ピン77の上端から保持プレート75の保持面75aまでの距離)は均一であるため、12個の基板支持ピン77によって半導体ウェハーWを水平姿勢に支持することができる。 The semiconductor wafer W carried into the chamber 6 is placed and held in a horizontal position on the susceptor 74 of the holding section 7 mounted in the chamber 6. At this time, the semiconductor wafer W is supported by twelve substrate support pins 77 erected on the holding plate 75 and held by the susceptor 74. More precisely, the upper ends of the twelve substrate support pins 77 contact the lower surface of the semiconductor wafer W to support the semiconductor wafer W. Since the height of the 12 substrate support pins 77 (the distance from the upper end of the substrate support pin 77 to the holding surface 75a of the holding plate 75) is uniform, the semiconductor wafer W is held in a horizontal position by the 12 substrate support pins 77. can be supported.

また、半導体ウェハーWは複数の基板支持ピン77によって保持プレート75の保持面75aから所定の間隔を隔てて支持されることとなる。基板支持ピン77の高さよりもガイドリング76の厚さの方が大きい。従って、複数の基板支持ピン77によって支持された半導体ウェハーWの水平方向の位置ずれはガイドリング76によって防止される。 Further, the semiconductor wafer W is supported by a plurality of substrate support pins 77 at a predetermined distance from the holding surface 75a of the holding plate 75. The thickness of the guide ring 76 is greater than the height of the substrate support pin 77. Therefore, the guide ring 76 prevents the semiconductor wafer W supported by the plurality of substrate support pins 77 from shifting in the horizontal direction.

また、図2および図3に示すように、サセプタ74の保持プレート75には、上下に貫通して開口部78が形成されている。開口部78は、放射温度計20が半導体ウェハー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。すなわち、放射温度計20が開口部78およびチャンバー側部61の貫通孔61aに装着された透明窓21を介して半導体ウェハーWの下面から放射された光を受光して当該半導体ウェハーWの温度を測定する。さらに、サセプタ74の保持プレート75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。 Further, as shown in FIGS. 2 and 3, an opening 78 is formed in the holding plate 75 of the susceptor 74 so as to pass through the holding plate 75 vertically. The opening 78 is provided so that the radiation thermometer 20 receives radiation light (infrared light) emitted from the lower surface of the semiconductor wafer W. That is, the radiation thermometer 20 receives the light emitted from the lower surface of the semiconductor wafer W through the transparent window 21 installed in the opening 78 and the through hole 61a of the chamber side part 61, and measures the temperature of the semiconductor wafer W. Measure. Furthermore, four through holes 79 are formed in the holding plate 75 of the susceptor 74, through which lift pins 12 of a transfer mechanism 10, which will be described later, pass through to transfer 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。移載アーム11およびリフトピン12は石英にて形成されている。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. Further, 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 arcuate shape along the generally annular recess 62 . Two lift pins 12 are provided upright on each transfer arm 11. The transfer arm 11 and lift pin 12 are made of quartz. Each transfer arm 11 is rotatable by a horizontal movement mechanism 13. The horizontal movement mechanism 13 moves the pair of transfer arms 11 to a transfer operation position (solid line position in FIG. 5) in which the semiconductor wafer W is transferred to the holding part 7 and a semiconductor wafer W held by the holding part 7. It is horizontally moved between the retracted positions (positions indicated by two-dot chain lines in FIG. 5) where they do not overlap in plan view. The horizontal movement mechanism 13 may be one in which each transfer arm 11 is rotated by an individual motor, or one in which a pair of transfer arms 11 are rotated in conjunction with one motor using a link mechanism. It may be something that moves.

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。 Further, the pair of transfer arms 11 are moved up and down together with the horizontal movement mechanism 13 by the lifting mechanism 14 . When the lifting mechanism 14 raises the pair of transfer arms 11 to the transfer operation position, a total of four lift pins 12 pass through the through holes 79 (see FIGS. 2 and 3) drilled in the susceptor 74, and the lift pins The upper end of 12 protrudes from the upper surface of susceptor 74. On the other hand, when the lifting mechanism 14 lowers the pair of transfer arms 11 at the transfer operation position and extracts the lift pin 12 from the through hole 79, and the horizontal movement mechanism 13 moves the pair of transfer arms 11 to open, each The transfer arm 11 moves to the retreat position. The retracted position of the pair of transfer arms 11 is directly above the base ring 71 of the holding section 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 near the parts where the drive parts (horizontal movement mechanism 13 and lifting mechanism 14) of the transfer mechanism 10 are provided, and the atmosphere around the drive parts of the transfer mechanism 10 is is configured so that the liquid 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 consisting of a plurality of xenon flash lamps FL (30 in this embodiment) inside a housing 51, and a light source above the light source. and a reflector 52 provided to cover the. Further, a lamp light emission window 53 is attached to the bottom of the casing 51 of the flash heating section 5. The lamp light emission window 53 constituting the floor of the flash heating section 5 is a plate-shaped 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。複数のフラッシュランプFLが配列される領域は半導体ウェハーWの平面サイズよりも大きい。 The plurality of flash lamps FL are rod-shaped lamps each having an elongated cylindrical shape, and each of the flash lamps FL has its longitudinal direction along the main surface of the semiconductor wafer W held by the holding part 7 (that is, along the horizontal direction). They are arranged in a plane so that they are parallel to each other. Therefore, the plane formed by the arrangement of the flash lamps FL is also a horizontal plane. The area where the plurality of flash lamps FL are arranged is larger than the planar size of the semiconductor wafer W.

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円筒形状のガラス管(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。すなわち、フラッシュランプFLは、1秒未満の極めて短い時間で瞬間的に発光するパルス発光ランプである。なお、フラッシュランプFLの発光時間は、フラッシュランプFLに電力供給を行うランプ電源のコイル定数によって調整することができる。 The xenon flash lamp FL consists of a cylindrical glass tube (discharge tube) in which xenon gas is sealed and an anode and a cathode connected to a condenser at both ends. and an attached trigger electrode. Since xenon gas is an electrical insulator, no electricity will flow inside the glass tube under normal conditions even if a charge is stored in the capacitor. However, when a high voltage is applied to the trigger electrode to break down the insulation, the electricity stored in the capacitor instantly flows into the glass tube, and the excitation of xenon atoms or molecules at that time causes light to be emitted. In such a xenon flash lamp FL, the electrostatic energy previously stored in the capacitor is converted into extremely short light pulses of 0.1 to 100 milliseconds, so it cannot be used as a continuous light source such as a halogen lamp. It has the characteristic of being able to irradiate extremely strong light compared to. That is, the flash lamp FL is a pulsed light emitting lamp that emits light instantaneously in an extremely short period of less than one second. Note that the light emission time of the flash lamp FL can be adjusted by the coil constant of the lamp power supply that supplies power to the flash lamp FL.

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。 Further, the reflector 52 is provided above the plurality of flash lamps FL so as to cover them entirely. 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 side. The reflector 52 is formed of an aluminum alloy plate, and its 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LED加熱部4は、筐体41の内側に複数個の発光素子としてのLEDランプ45と、複数本の光ファイバー46と、発光面47とを備えている。また、LED加熱部4は、発光面47と半導体ウェハーWとの間にフィルタ90を備える。LED加熱部4は、複数のLEDランプ45から光ファイバー46を通過する光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。発光面47は、半導体ウェハーWの面積と同程度の面積を有する。 The LED heating unit 4 provided below the chamber 6 includes a plurality of LED lamps 45 as light emitting elements, a plurality of optical fibers 46, and a light emitting surface 47 inside a housing 41. Furthermore, the LED heating section 4 includes a filter 90 between the light emitting surface 47 and the semiconductor wafer W. The LED heating unit 4 heats the semiconductor wafer W by irradiating the heat treatment space 65 from below the chamber 6 through the lower chamber window 64 with light passing through the optical fiber 46 from the plurality of LED lamps 45 . The light emitting surface 47 has an area comparable to that of the semiconductor wafer W.

図7は、円板状の載置板44上に配置された複数のLEDランプ45を示す平面図である。LED加熱部4には、数千個のLEDランプ45が載置板44上に配置される。ただし、図7では図示の便宜上個数を簡略化して描いている。従来のハロゲンランプが棒状ランプであったのに対して、各LEDランプ45は四角柱形状の点光源ランプである。複数のLEDランプ45が配置されている円板状の載置板44は、保持部7に保持される半導体ウェハーWの主面に沿って平行に(つまり水平方向に沿って)設置されている。よって、複数のLEDランプ45の配列によって形成される平面は水平面である。 FIG. 7 is a plan view showing a plurality of LED lamps 45 arranged on a disc-shaped mounting plate 44. As shown in FIG. In the LED heating section 4, several thousand LED lamps 45 are arranged on a mounting plate 44. However, in FIG. 7, the number is simplified for convenience of illustration. While conventional halogen lamps are rod-shaped lamps, each LED lamp 45 is a square column-shaped point light source lamp. A disk-shaped mounting plate 44 on which a plurality of LED lamps 45 are arranged is installed parallel to the main surface of the semiconductor wafer W held by the holding part 7 (that is, along the horizontal direction). . Therefore, the plane formed by the arrangement of the plurality of LED lamps 45 is a horizontal plane.

図8は、載置板44の内部の冷却機構を説明する図である。載置板44は、その内部に冷却する冷却機構を備える。冷却機構は、載置板44上に配置された複数のLEDランプ45を冷却処理する。載置板44は、円板状であり、例えば金属またはセラミックで形成されている。載置板44は、その内部に所定の温度(例えば23℃)に調節された冷却水が循環するように循環流路44aが設けられている。載置板44内の循環流路44aに外部ポンプ44bによって冷却水が循環されることにより載置板44およびそれに配置された複数のLEDランプ45が冷却される。なお、載置板44は、冷却機構として、ペルチェ素子を内蔵していてもよい。 FIG. 8 is a diagram illustrating a cooling mechanism inside the mounting plate 44. As shown in FIG. The mounting plate 44 includes a cooling mechanism therein. The cooling mechanism cools the plurality of LED lamps 45 arranged on the mounting plate 44. The mounting plate 44 has a disk shape and is made of metal or ceramic, for example. The mounting plate 44 is provided with a circulation passage 44a therein so that cooling water adjusted to a predetermined temperature (for example, 23° C.) circulates therein. The cooling water is circulated through the circulation channel 44a in the mounting plate 44 by the external pump 44b, thereby cooling the mounting plate 44 and the plurality of LED lamps 45 disposed thereon. Note that the mounting plate 44 may include a Peltier element as a cooling mechanism.

また、図7に示すように、複数のLEDランプ45は同心円状に配置される。より詳細には、保持部7に保持される半導体ウェハーWの中心軸CXと同軸の同心円状に複数のLEDランプ45は配置される。各同心円において、複数のLEDランプ45は均等な間隔で配置される。例えば、図7に示す例では、内側から二番目の同心円においては、8個のLEDランプ45が45°間隔で均等に配置される。 Further, as shown in FIG. 7, the plurality of LED lamps 45 are arranged concentrically. More specifically, the plurality of LED lamps 45 are arranged in a concentric circle coaxial with the central axis CX of the semiconductor wafer W held by the holding part 7. In each concentric circle, a plurality of LED lamps 45 are arranged at equal intervals. For example, in the example shown in FIG. 7, eight LED lamps 45 are evenly arranged at 45° intervals in the second concentric circle from the inside.

また、隣接するLEDランプ45同士は、所定値以上の距離Lの間隔で配置されることが好ましい。距離Lは、隣接するLEDランプ45からの熱の影響を排除してLEDランプ45の温度上昇を抑制することができる距離である。このような距離Lの間隔をあけてLEDランプ45が配置されると、LEDランプ45の過度の温度上昇が抑制される。このため、LEDランプ45の劣化が防止される。したがって、LEDランプ45の長寿命化が促進される。 Further, it is preferable that adjacent LED lamps 45 are arranged at intervals of a distance L that is a predetermined value or more. The distance L is a distance that can suppress the temperature rise of the LED lamp 45 by eliminating the influence of heat from the adjacent LED lamp 45. When the LED lamps 45 are arranged at intervals of such a distance L, excessive temperature rise of the LED lamps 45 is suppressed. Therefore, deterioration of the LED lamp 45 is prevented. Therefore, the longevity of the LED lamp 45 is promoted.

LEDランプ45は、発光ダイオードを含んでいる。発光ダイオードは、ダイオードの一種であり、順方向に電圧を加えた際にエレクトロルミネセンス効果によって発光する。本実施形態のLEDランプ45は、主として可視光の波長域の光を放射する。また、LEDランプ45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。 LED lamp 45 includes a light emitting diode. A light emitting diode is a type of diode, and emits light due to an electroluminescence effect when a voltage is applied in the forward direction. The LED lamp 45 of this embodiment mainly emits light in the visible wavelength range. Further, the LED lamp 45 is a continuously lit lamp that emits light continuously for at least 1 second or more.

複数のLEDランプ45のそれぞれには電力供給部49(図1)から電圧が印加されることによって、当該LEDランプ45が発光する。電力供給部49は、制御部3の制御に従って、複数のLEDランプ45のそれぞれに供給する電力を個別に調整する。すなわち、電力供給部49は、LED加熱部4に配置された複数のLEDランプ45のそれぞれの発光強度および発光時間を個別に調整することができる。 When a voltage is applied to each of the plurality of LED lamps 45 from the power supply unit 49 (FIG. 1), the LED lamp 45 emits light. The power supply section 49 individually adjusts the power supplied to each of the plurality of LED lamps 45 under the control of the control section 3 . That is, the power supply section 49 can individually adjust the light emission intensity and light emission time of each of the plurality of LED lamps 45 arranged in the LED heating section 4.

図9は、図1におけるLEDランプ45と光ファイバー46との接続部分を拡大して示す図である。また、図10は、光ファイバー46と発光面47との接続部分を拡大して示す図である。また、図11は、発光面47の平面図である。なお、本明細書において、光ファイバー46には、被覆がないコアとクラッドのみの状態のものだけでなく、被覆された光ファイバー素線、光ファイバー心線、光ファイバーコードなども含まれる。 FIG. 9 is an enlarged view showing the connecting portion between the LED lamp 45 and the optical fiber 46 in FIG. Further, FIG. 10 is an enlarged view showing the connecting portion between the optical fiber 46 and the light emitting surface 47. As shown in FIG. Further, FIG. 11 is a plan view of the light emitting surface 47. Note that, in this specification, the optical fiber 46 includes not only an uncoated core and a clad, but also coated optical fibers, coated optical fibers, optical fiber cords, and the like.

図9に示すように、それぞれの光ファイバー46の一方端46aは、LEDランプ45のそれぞれに個別に接続される。光ファイバー46とLEDランプ45との接続部分の周囲には、管状の接続管48が設けられる。接続管48は、例えば弾性部材からできている。接続管48がその管内に光ファイバー46の一方端46aとLEDランプ45とを収容することにより、光ファイバー46のそれぞれの一方端46aがLEDランプ45に接続される。 As shown in FIG. 9, one end 46a of each optical fiber 46 is connected to each of the LED lamps 45 individually. A tubular connecting pipe 48 is provided around the connecting portion between the optical fiber 46 and the LED lamp 45. The connecting tube 48 is made of an elastic member, for example. By accommodating one end 46a of the optical fiber 46 and the LED lamp 45 in the connecting tube 48, each one end 46a of the optical fiber 46 is connected to the LED lamp 45.

複数の光ファイバー46の他方端46bは、金属材料(例えば、ステンレススチール)の板42に設けられた複数の貫通孔42aに挿入されることにより固定され、発光面47を形成する。金属材料の板42は、図示されない支持部材により発光面47がチャンバー6内の半導体ウェハーWに向くように固定される。このとき、発光面47は、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置される。 The other end 46b of the plurality of optical fibers 46 is fixed by being inserted into a plurality of through holes 42a provided in a plate 42 made of a metal material (for example, stainless steel), thereby forming a light emitting surface 47. The plate 42 made of metal material is fixed by a support member (not shown) so that the light emitting surface 47 faces the semiconductor wafer W in the chamber 6 . At this time, the light emitting surfaces 47 are arranged in a plane so as to be parallel to each other along the main surface of the semiconductor wafer W held by the holding part 7 (that is, along the horizontal direction).

光ファイバー46は、LEDランプ45よりも耐熱性が高いため、隣接する光ファイバー46同士を接触させて配置することも可能である。このため、複数の光ファイバー46の他方端46b(本実施形態においては全ての光ファイバー46の他方端46b)を固定するための複数の貫通孔42aが近接していてもよい。また貫通孔42aがハニカム形状や多角形状であってもよい。 Since the optical fibers 46 have higher heat resistance than the LED lamps 45, it is also possible to arrange adjacent optical fibers 46 in contact with each other. Therefore, a plurality of through holes 42a for fixing the other ends 46b of the plurality of optical fibers 46 (in this embodiment, the other ends 46b of all the optical fibers 46) may be adjacent to each other. Further, the through hole 42a may have a honeycomb shape or a polygonal shape.

また、光ファイバー46は可撓性を有するため、光ファイバー46の形状をある程度自在に変更することができる。これにより、発光面47の配置の自由度が高まる。このため、本実施形態において、発光面47は、保持部7に保持された半導体ウェハーWの下側であって、複数のLEDランプ45よりも半導体ウェハーWに近い位置に形成される。 Furthermore, since the optical fiber 46 has flexibility, the shape of the optical fiber 46 can be changed to some extent. This increases the degree of freedom in arranging the light emitting surface 47. Therefore, in this embodiment, the light emitting surface 47 is formed below the semiconductor wafer W held by the holding part 7 and at a position closer to the semiconductor wafer W than the plurality of LED lamps 45 .

チャンバー6内の保持部7と発光面47との間にフィルタ90を備える。本実施形態においては、フィルタ90は発光面47の直上に設置される。フィルタ90はLEDランプ45(光ファイバー46)から発光する光の波長領域(半値幅は20nm程度)を通過させ、それ以外の波長をカットする。これにより、フラッシュランプFLからのフラッシュ光において、LEDランプ45(光ファイバー46)から発光する光の波長領域と重複しない波長領域の光については、発光面47から入射してLEDランプ45に到達することが防止される。これにより、LEDランプ45が強度の強いフラッシュ光に曝されて損傷することを抑えることができる。 A filter 90 is provided between the holding part 7 and the light emitting surface 47 in the chamber 6 . In this embodiment, the filter 90 is installed directly above the light emitting surface 47. The filter 90 allows the wavelength range (half width is about 20 nm) of light emitted from the LED lamp 45 (optical fiber 46) to pass therethrough, and cuts other wavelengths. As a result, in the flash light from the flash lamp FL, light in a wavelength range that does not overlap with the wavelength range of light emitted from the LED lamp 45 (optical fiber 46) enters from the light emitting surface 47 and reaches the LED lamp 45. is prevented. Thereby, damage to the LED lamp 45 due to exposure to strong flash light can be suppressed.

フィルタ90として水フィルタが採用されてもよい。ただし、これに限定されるものではなく、フィルタ90は波長350nm以上1000nm(1μm)未満の光を透過するとともに波長1000nm(1μm)以上4000nm(4μm)以下の光を遮光または減光するものであることが好ましい。このようなフィルタ90として、例えばいわゆる光学フィルタが用いられてもよい。フィルタ90として用いられ得る光学フィルタは、例えば帯域フィルタや短波長パスフィルタである。より具体的には、光学フィルタは、ガラス、石英または樹脂のような透明な基材に誘電体または金属の多層膜を付けたものである。多層膜の界面で生じる反射が干渉することで光の透過特性が変化する性質を利用し、多層膜の材質、膜厚、層数を調整することによって特定波長域の光だけを透過する光学フィルタを得ることができる。よって、多層膜の材質、膜厚、層数を適宜に調整すれば、波長350nm以上1000nm(1μm)未満の光を透過するとともに波長1000nm(1μm)以上4000nm(4μm)以下の光を遮光または減光する光学フィルタを作成することができる。なお、LEDランプ45の発光波長域に応じて、その発光波長域の光を透過するような光学フィルタを得ることが好ましい。 A water filter may be employed as the filter 90. However, the filter 90 is not limited to this, and the filter 90 transmits light with a wavelength of 350 nm or more and less than 1000 nm (1 μm), and blocks or attenuates light with a wavelength of 1000 nm (1 μm) or more and 4000 nm (4 μm) or less. It is preferable. As such a filter 90, for example, a so-called optical filter may be used. An optical filter that can be used as the filter 90 is, for example, a band pass filter or a short wavelength pass filter. More specifically, an optical filter is a transparent base material such as glass, quartz, or resin with a dielectric or metal multilayer film attached thereto. Optical filters that utilize the property that the transmission characteristics of light change due to the interference of reflections that occur at the interfaces of multilayer films, and that transmit only light in a specific wavelength range by adjusting the material, thickness, and number of layers of the multilayer film. can be obtained. Therefore, by appropriately adjusting the material, film thickness, and number of layers of the multilayer film, it is possible to transmit light with a wavelength of 350 nm or more and less than 1000 nm (1 μm), while blocking or reducing light with a wavelength of 1000 nm (1 μm) or more and 4000 nm (4 μm) or less. It is possible to create optical filters that emit light. Note that, depending on the emission wavelength range of the LED lamp 45, it is preferable to obtain an optical filter that transmits light in the emission wavelength range.

また、スパッタリングにより金属(例えば銀(Ag))の薄膜を成膜した石英板をフィルタ90として用いるようにしても良い。このようなフィルタ90も波長350nm以上1000nm(1μm)未満の光を透過するとともに波長1000nm(1μm)以上4000nm(4μm)以下の光を遮光または減光する。このため、かかるフィルタ90を発光面47と半導体ウェハーWとの間に設けることにより、上記と同様に、半導体ウェハーWからの輻射光が発光面47に到達するのを防いでLEDランプ45の損傷を防止することができる。なお、石英の下側チャンバー窓64に金属の薄膜を成膜してフィルタとして機能させるようにしても良い。 Alternatively, a quartz plate on which a thin film of metal (for example, silver (Ag)) is formed by sputtering may be used as the filter 90. Such a filter 90 also transmits light with a wavelength of 350 nm or more and less than 1000 nm (1 μm), and blocks or attenuates light with a wavelength of 1000 nm (1 μm) or more and 4000 nm (4 μm) or less. Therefore, by providing such a filter 90 between the light emitting surface 47 and the semiconductor wafer W, the radiant light from the semiconductor wafer W can be prevented from reaching the light emitting surface 47 and damage to the LED lamp 45 can be achieved in the same way as described above. can be prevented. Note that a thin metal film may be formed on the quartz lower chamber window 64 to function as a filter.

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回路である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。 The control unit 3 controls the various operating mechanisms described above provided in the heat treatment apparatus 1. The hardware configuration of the control unit 3 is similar to that of a general computer. That is, the control unit 3 includes a CPU, which is a circuit that performs various calculation processes, a ROM, which is a read-only memory that stores basic programs, a RAM, which is a readable and writable memory that stores various information, and control software and data. It has a magnetic disk for storing data. Processing in the heat treatment apparatus 1 progresses 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LEDランプ45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LED加熱部4、フラッシュ加熱部5およびチャンバー6の過度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、LED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 LED heating section 4, flash heating section 5, and chamber 6 due to thermal energy generated from the LED lamp 45 and flash lamp FL during heat treatment of the semiconductor wafer W. Therefore, it is equipped with various cooling structures. For example, the wall of the chamber 6 is provided with a water cooling pipe (not shown). Further, the LED heating section 4 and the flash heating section 5 have an air-cooled structure that forms a gas flow inside to exhaust heat. Furthermore, 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 section 5 and the upper chamber window 63.

次に、熱処理装置1における処理動作について説明する。処理対象となる半導体ウェハーWは、前工程としてのイオン注入によって不純物が注入されたシリコン(Si)の半導体基板である。その不純物の活性化が熱処理装置1によるアニール処理により実行される。以下に説明する半導体ウェハーW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, processing operations in the heat processing apparatus 1 will be explained. The semiconductor wafer W to be processed is a silicon (Si) semiconductor substrate into which impurities have been implanted by ion implantation as a pre-process. Activation of the impurities is performed by annealing treatment by the heat treatment apparatus 1. The processing procedure of the semiconductor wafer W described below proceeds as the control unit 3 controls each operating mechanism of the heat treatment apparatus 1.

まず、半導体ウェハーWの処理に先立って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, prior to processing the semiconductor wafer W, the air supply valve 84 is opened, and the exhaust valve 89 is opened to start supplying and exhausting 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 . Further, when the valve 89 is opened, the gas in the chamber 6 is exhausted from the gas exhaust hole 86. As a result, 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.

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を介して処理対象となる半導体ウェハーWがチャンバー6内の熱処理空間65に搬入される。このときには、半導体ウェハーWの搬入にともなって装置外部の雰囲気を巻き込むおそれがあるが、チャンバー6には窒素ガスが供給され続けているため、搬送開口部66から窒素ガスが流出して、そのような外部雰囲気の巻き込みを最小限に抑制することができる。 Subsequently, the gate valve 185 is opened to open the transfer opening 66, and the semiconductor wafer W to be processed is carried into the heat treatment space 65 in the chamber 6 via the transfer opening 66 by a transfer robot outside the apparatus. At this time, there is a risk that the atmosphere outside the apparatus will be drawn in as the semiconductor wafer W is carried in. However, since nitrogen gas continues to be supplied to the chamber 6, the nitrogen gas may flow out from the transfer opening 66, causing such a situation. Entrainment of external atmosphere can be suppressed to a minimum.

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74の保持プレート75の上面から突き出て半導体ウェハーWを受け取る。このとき、リフトピン12は基板支持ピン77の上端よりも上方にまで上昇する。 The semiconductor wafer W carried in by the transfer robot advances to a position directly above the holding section 7 and stops. When the pair of transfer arms 11 of the transfer mechanism 10 horizontally move from the retracted position to the transfer operation position and rise, the lift pins 12 pass through the through holes 79 and protrude from the upper surface of the holding plate 75 of the susceptor 74. and receives the semiconductor wafer W. At this time, the lift pins 12 rise above the upper ends of the substrate support pins 77.

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、保持プレート75上に立設された複数の基板支持ピン77によって支持されてサセプタ74に保持される。また、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。複数の基板支持ピン77によって支持された半導体ウェハーWの裏面(表面とは反対側の主面)と保持プレート75の保持面75aとの間には所定の間隔が形成される。サセプタ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. Then, by lowering the pair of transfer arms 11, the semiconductor wafer W is transferred from the transfer mechanism 10 to the susceptor 74 of the holding section 7, and is held from below in a horizontal position. The semiconductor wafer W is supported by a plurality of substrate support pins 77 erected on the holding plate 75 and held by the susceptor 74 . Further, the semiconductor wafer W is held by the holding unit 7 with the patterned and impurity-injected surface facing upward. A predetermined distance is formed between the back surface (main surface opposite to the front surface) of the semiconductor wafer W supported by the plurality of substrate support pins 77 and the holding surface 75a of the holding plate 75. The pair of transfer arms 11 that have descended below the susceptor 74 are moved to a 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のサセプタ74によって水平姿勢にて下方より保持された後、LED加熱部4の複数のLEDランプ45が点灯して予備加熱(アシスト加熱)が開始される。複数のLEDランプ45から出射された光は、光ファイバー46を通過した後、発光面47から出射する。発光面47から出射された光は、フィルタ90および石英にて形成された下側チャンバー窓64、サセプタ74を順に透過して半導体ウェハーWの下面に照射される。LEDランプ45(発光面47)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、LEDランプ45による加熱の障害となることは無い。 After the semiconductor wafer W is held from below in a horizontal position by the susceptor 74 of the holding unit 7 formed of quartz, the plurality of LED lamps 45 of the LED heating unit 4 are turned on to start preheating (assist heating). be done. The light emitted from the plurality of LED lamps 45 passes through the optical fiber 46 and then is emitted from the light emitting surface 47. The light emitted from the light emitting surface 47 passes through the filter 90, the lower chamber window 64 made of quartz, and the susceptor 74 in order, and is irradiated onto the lower surface of the semiconductor wafer W. By receiving light irradiation from the LED lamp 45 (light emitting surface 47), the semiconductor wafer W is preheated and its temperature increases. Note that since the transfer arm 11 of the transfer mechanism 10 is retracted inside the recess 62, it does not interfere with the heating by the LED lamp 45.

上述のように、複数のLEDランプ45が点灯して半導体ウェハーWが昇温を開始すると、半導体ウェハーWの温度は放射温度計20によって測定される。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、LEDランプ45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しつつ、電力供給部49を制御してLEDランプ45の出力を調整する。すなわち、制御部3は、放射温度計20による測定値に基づいて、半導体ウェハーWの温度が予備加熱温度T1となるようにLEDランプ45の出力をフィードバック制御する。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℃)。 As described above, when the plurality of LED lamps 45 are turned on and the temperature of the semiconductor wafer W starts to rise, the temperature of the semiconductor wafer W is measured by the radiation thermometer 20. The measured temperature of the semiconductor wafer W is transmitted to the control section 3. The control unit 3 monitors whether the temperature of the semiconductor wafer W, which is heated by light irradiation from the LED lamp 45, reaches a predetermined preheating temperature T1, and controls the power supply unit 49 to turn on the LED lamp 45. Adjust the output of That is, the control unit 3 feedback-controls the output of the LED lamp 45 based on the measured value by the radiation thermometer 20 so that the temperature of the semiconductor wafer W becomes the preheating temperature T1. The preheating temperature T1 is set to about 200° C. to 800° C., preferably about 350° C. to 600° C. (600° C. in this embodiment), at which there is no fear that impurities added to the semiconductor wafer W will be diffused by heat. .

本実施形態においては、LEDランプ45から光ファイバー46を経由して、波長1000nm(1μm)以下の光が半導体ウェハーWに照射される。シリコンの半導体ウェハーWの分光吸収率においては、500℃以下の低温域では波長1μmより大きい赤外光の吸収率が低いものの、波長1000nm(1μm)以下の光の吸収率は相対的に高い。すなわち、500℃以下の低温域であっても、半導体ウェハーWはLEDランプ45から光ファイバー46を通過して出射された光を良好に吸収する。従って、予備加熱の初期段階に半導体ウェハーWの温度が500℃以下のときにも、LEDランプ45によって半導体ウェハーWを効率良く加熱することができる。 In this embodiment, the semiconductor wafer W is irradiated with light having a wavelength of 1000 nm (1 μm) or less from the LED lamp 45 via the optical fiber 46 . Regarding the spectral absorption rate of the silicon semiconductor wafer W, in a low temperature range of 500° C. or lower, the absorption rate of infrared light having a wavelength of more than 1 μm is low, but the absorption rate of light having a wavelength of 1000 nm (1 μm) or less is relatively high. That is, even in a low temperature range of 500° C. or lower, the semiconductor wafer W satisfactorily absorbs the light emitted from the LED lamp 45 through the optical fiber 46. Therefore, even when the temperature of the semiconductor wafer W is 500° C. or lower in the initial stage of preheating, the semiconductor wafer W can be efficiently heated by the LED lamps 45.

また、LED加熱部4と保持部7との間には石英の下側チャンバー窓64が存在している。よって、LEDランプ45から光ファイバー46を通過して出射された光は石英の下側チャンバー窓64を透過してから半導体ウェハーWに照射されることとなる。石英の分光透過率においては、比較的長い波長域の光の透過率が低いものの、波長900nm以下の光の透過率は高い。従って、LEDランプ45から光ファイバー46を通過して出射された光は下側チャンバー窓64によってはほとんど吸収されない。このため、LEDランプ45によって半導体ウェハーWをより効率良く加熱することができる。 Furthermore, a lower chamber window 64 of quartz exists between the LED heating section 4 and the holding section 7. Therefore, the light emitted from the LED lamp 45 after passing through the optical fiber 46 passes through the lower chamber window 64 made of quartz, and then is irradiated onto the semiconductor wafer W. Regarding the spectral transmittance of quartz, although the transmittance of light in a relatively long wavelength range is low, the transmittance of light with a wavelength of 900 nm or less is high. Therefore, the light emitted from the LED lamp 45 through the optical fiber 46 is hardly absorbed by the lower chamber window 64. Therefore, the semiconductor wafer W can be heated more efficiently by the LED lamp 45.

半導体ウェハーWの温度が予備加熱温度T1に到達した後、制御部3は半導体ウェハーWをその予備加熱温度T1に暫時維持する。具体的には、放射温度計20によって測定される半導体ウェハーWの温度が予備加熱温度T1に到達した時点にて制御部3がLEDランプ45の出力を調整し、半導体ウェハーWの温度をほぼ予備加熱温度T1に維持している。 After the temperature of the semiconductor wafer W reaches the preheating temperature T1, the control section 3 maintains the semiconductor wafer W at the preheating temperature T1 for a while. Specifically, when the temperature of the semiconductor wafer W measured by the radiation thermometer 20 reaches the preheating temperature T1, the control unit 3 adjusts the output of the LED lamp 45 to bring the temperature of the semiconductor wafer W almost to the preheating temperature. The heating temperature is maintained at T1.

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でフラッシュ加熱部5のフラッシュランプFLがサセプタ74に保持された半導体ウェハー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 the temperature of the semiconductor wafer W reaches the preheating temperature T1 and a predetermined time has elapsed, the flash lamp FL of the flash heating unit 5 irradiates the surface of the semiconductor wafer W held by the susceptor 74 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 heads into the chamber 6. Flash heating of the semiconductor wafer W is performed by the 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 flash heating is performed by irradiating flash light from the flash lamp FL, the surface temperature of the semiconductor wafer W can be raised in a short time. In other words, the flash light emitted from the flash lamp FL has an extremely short irradiation time of 0.1 milliseconds or more and 100 milliseconds or less, in which electrostatic energy previously stored in a capacitor is converted into an extremely short light pulse. It's a strong flash. Then, the surface temperature of the semiconductor wafer W, which is flash-heated by the flash light irradiation from the flash lamp FL, instantaneously rises to the processing temperature T2 of 1000° C. or higher, and the impurities implanted into the semiconductor wafer W are activated. After that, the surface temperature drops rapidly. In this way, the heat treatment apparatus 1 can raise and lower the surface temperature of the semiconductor wafer W in an extremely short time, so that the impurity can be activated while suppressing the diffusion of the impurity implanted into the semiconductor wafer W due to heat. I can do it. Note that the time required for the activation of impurities is extremely short compared to the time required for their thermal diffusion, so activation will not occur even during a short period of 0.1 to 100 milliseconds in which no diffusion occurs. Complete.

フラッシュ加熱処理が終了した後、所定時間経過後にLEDランプ45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の温度は放射温度計20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、放射温度計20の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。 After the flash heating process is completed, the LED lamp 45 is turned off after a predetermined period of time has elapsed. As a result, the temperature of the semiconductor wafer W is rapidly lowered from the preheating temperature T1. The temperature of the semiconductor wafer W during cooling is measured by the radiation thermometer 20, and the measurement result is transmitted to the control unit 3. The control unit 3 monitors whether the temperature of the semiconductor wafer W has decreased to a predetermined temperature based on the measurement result of the radiation thermometer 20.

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チャンバー6から搬出され、半導体ウェハーWの加熱処理が完了する。 After the temperature of the semiconductor wafer W falls below a predetermined temperature, the pair of transfer arms 11 of the transfer mechanism 10 move horizontally again from the retracted position to the transfer operation position and rise, so that the lift pins 12 move toward the susceptor 74. It protrudes from the upper surface and receives the heat-treated semiconductor wafer W from the susceptor 74. Subsequently, the transfer opening 66 that had been closed by the gate valve 185 is opened, and the semiconductor wafer W placed on the lift pins 12 is carried out from the chamber 6 by a transfer robot outside the apparatus, and the semiconductor wafer W is heated. Complete.

<第2の実施の形態>
以下、本発明の第2の実施の形態について説明する。図12は、第2実施形態における熱処理装置201の構成を概略的に示す断面図である。
<Second embodiment>
A second embodiment of the present invention will be described below. FIG. 12 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of a heat treatment apparatus 201 in the second embodiment.

第2実施形態における熱処理装置201は、第1実施形態における熱処理装置1のフラッシュ加熱部5に代えて、チャンバー6の上側に上側LED加熱部205を備える。上側LED加熱部205は、LED加熱部4と同一の構成である。つまり、上側LED加熱部205は、複数のLEDランプ245を内蔵する。上側LED加熱部205もまた制御部3により制御される。 The heat treatment apparatus 201 in the second embodiment includes an upper LED heating part 205 above the chamber 6 in place of the flash heating part 5 of the heat treatment apparatus 1 in the first embodiment. The upper LED heating section 205 has the same configuration as the LED heating section 4. That is, the upper LED heating section 205 includes a plurality of LED lamps 245. The upper LED heating section 205 is also controlled by the control section 3.

上側LED加熱部205は、筐体241の内側に複数個のLEDランプ245と、複数本の光ファイバー246と、発光面247と、複数のLEDランプ245が配置される円板状の載置板244とを備える。発光面247は、金属材料(例えば、ステンレススチール)の板242に設けられた複数の貫通孔242aに光ファイバー246が挿入されることにより固定されて形成される。上側LED加熱部205は、複数のLEDランプ245から光ファイバー246を通過する光によってチャンバー6の上方から上側チャンバー窓63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。 The upper LED heating section 205 includes a plurality of LED lamps 245, a plurality of optical fibers 246, a light emitting surface 247, and a disk-shaped mounting plate 244 on which the plurality of LED lamps 245 are arranged inside the housing 241. Equipped with. The light emitting surface 247 is formed by inserting and fixing optical fibers 246 into a plurality of through holes 242a provided in a plate 242 made of a metal material (for example, stainless steel). The upper LED heating section 205 heats the semiconductor wafer W by irradiating the heat treatment space 65 from above the chamber 6 through the upper chamber window 63 with light passing through the optical fiber 246 from the plurality of LED lamps 245 .

複数のLEDランプ245のそれぞれには電力供給部249(図12)から電圧が印加されることによって、当該LEDランプ245が発光する。電力供給部249は、制御部3の制御に従って、複数のLEDランプ245のそれぞれに供給する電力を個別に調整する。すなわち、電力供給部249は、上側LED加熱部205に配置された複数のLEDランプ245のそれぞれの発光強度および発光時間を個別に調整することができる。 When a voltage is applied to each of the plurality of LED lamps 245 from the power supply unit 249 (FIG. 12), the LED lamp 245 emits light. The power supply section 249 individually adjusts the power supplied to each of the plurality of LED lamps 245 under the control of the control section 3 . That is, the power supply section 249 can individually adjust the light emission intensity and light emission time of each of the plurality of LED lamps 245 arranged in the upper LED heating section 205.

なお、第2実施形態においては、フラッシュ加熱部5が備えられない。このため、フラッシュランプFLによる波長をカットするフィルタ90は不要である。同様に、上側LED加熱部205においても、フィルタは不要である。 Note that in the second embodiment, the flash heating section 5 is not provided. Therefore, the filter 90 that cuts off the wavelength caused by the flash lamp FL is not necessary. Similarly, the upper LED heating section 205 does not require a filter.

<第3の実施の形態>
以下、本発明の第3の実施の形態について説明する。図13は、第3実施形態における熱処理装置301の構成を概略的に示す断面図である。
<Third embodiment>
A third embodiment of the present invention will be described below. FIG. 13 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of a heat treatment apparatus 301 in the third embodiment.

第3実施形態における熱処理装置301は、第1実施形態における熱処理装置1のLED加熱部4に代えて、LED加熱部304を備える。LED加熱部304は、複数の発光面347を備える。それぞれの発光面347は、それぞれ複数の光ファイバー46の他端部が金属材料(例えば、ステンレススチール)の板342に設けられた複数の貫通孔342aに挿入されることにより固定され、形成される。金属材料の板342は、第1実施形態の金属材料の板42と同様に、図示されない支持部材により発光面347が半導体ウェハーW方向を向くように固定される。このとき、発光面347は、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置される。 The heat treatment apparatus 301 according to the third embodiment includes an LED heating section 304 instead of the LED heating section 4 of the heat treatment apparatus 1 according to the first embodiment. The LED heating section 304 includes a plurality of light emitting surfaces 347. Each light emitting surface 347 is fixed and formed by inserting the other end portions of the plurality of optical fibers 46 into a plurality of through holes 342a provided in a plate 342 made of a metal material (for example, stainless steel). The metal material plate 342 is fixed by a support member (not shown) so that the light emitting surface 347 faces the semiconductor wafer W direction, similarly to the metal material plate 42 of the first embodiment. At this time, the light emitting surfaces 347 are arranged in a plane so as to be parallel to each other along the main surface of the semiconductor wafer W held by the holding part 7 (that is, along the horizontal direction).

金属材料の板342に設けられた貫通孔342aは、半導体ウェハーWにおいて、加熱時の温度が低くなりがちな半導体ウェハーWの端部に対応する位置に多く偏って設けられる。すなわち、複数の光ファイバー46の他方端46bは、半導体ウェハーWの端部に対応する位置に多く偏って配置され、発光面347が形成される。これにより、第3実施形態における熱処理装置301によれば、半導体ウェハーWの加熱温度の面内均一性が向上する。 The through holes 342a provided in the metal plate 342 are mostly provided at positions corresponding to the ends of the semiconductor wafer W where the temperature during heating tends to be low. That is, the other ends 46b of the plurality of optical fibers 46 are mostly arranged at positions corresponding to the ends of the semiconductor wafer W, and a light emitting surface 347 is formed. Thereby, according to the heat treatment apparatus 301 in the third embodiment, the in-plane uniformity of the heating temperature of the semiconductor wafer W is improved.

<第4の実施の形態>
以下、本発明の第4の実施の形態について説明する。図14は、第4実施形態における熱処理装置401におけるLEDランプ45と光ファイバー46との接続部分を拡大して示す図である。
<Fourth embodiment>
A fourth embodiment of the present invention will be described below. FIG. 14 is an enlarged view showing the connecting portion between the LED lamp 45 and the optical fiber 46 in the heat treatment apparatus 401 in the fourth embodiment.

第4実施形態の熱処理装置401においては、複数の光ファイバー46のそれぞれの一方端46aとLEDランプ45との間に光を集光する集光レンズ443が介在する。これにより、LEDランプ45から光ファイバー46への光の通過率が増す。このため、さらに効率よくLEDランプ45からの光が半導体ウェハーWに出射される。これにより、さらに効率良く半導体ウェハーWを加熱することができる。 In the heat treatment apparatus 401 of the fourth embodiment, a condenser lens 443 that condenses light is interposed between one end 46a of each of the plurality of optical fibers 46 and the LED lamp 45. This increases the transmission rate of light from the LED lamp 45 to the optical fiber 46. Therefore, the light from the LED lamps 45 is emitted to the semiconductor wafer W more efficiently. Thereby, the semiconductor wafer W can be heated even more efficiently.

<以上に記載された実施の形態によって生じる効果について>
次に、以上に記載された実施の形態によって生じる効果の例を示す。なお、以下の説明においては、以上に記載された実施の形態に例が示された具体的な構成に基づいて当該効果が記載されるが、同様の効果が生じる範囲で、本願明細書に例が示される他の具体的な構成と置き換えられてもよい。
<About the effects produced by the embodiments described above>
Next, examples of effects produced by the embodiment described above will be shown. In addition, in the following description, the effects will be described based on the specific configurations shown in the embodiments described above, but examples will not be included in the present specification to the extent that similar effects are produced. may be replaced with other specific configurations shown.

また、当該置き換えは、複数の実施の形態に跨ってなされてもよい。すなわち、異なる実施の形態において例が示されたそれぞれの構成が組み合わされて、同様の効果が生じる場合であってもよい。 Further, the replacement may be made across multiple embodiments. That is, the respective configurations shown as examples in different embodiments may be combined to produce similar effects.

以上に記載された実施の形態の熱処理装置は、半導体ウェハーWに光を照射することによって半導体ウェハーWを加熱する熱処理装置1,201,301,401である。熱処理装置1,201,301,401は、半導体ウェハーWを収容するチャンバー6と、光を発光する複数のLEDランプ45と、複数のLEDランプ45のそれぞれに個別に接続された複数の光ファイバー46と、を備える。また、熱処理装置1,201,301,401において、複数の光ファイバー46のそれぞれの一方端46aはLEDランプ45に接続されるとともに、複数の光ファイバー46の他方端46bは面状に配されて発光面47を形成する。 The heat treatment apparatuses of the embodiments described above are the heat treatment apparatuses 1, 201, 301, and 401 that heat the semiconductor wafer W by irradiating the semiconductor wafer W with light. The heat treatment apparatus 1, 201, 301, 401 includes a chamber 6 that accommodates a semiconductor wafer W, a plurality of LED lamps 45 that emit light, and a plurality of optical fibers 46 individually connected to each of the plurality of LED lamps 45. , is provided. Furthermore, in the heat treatment apparatus 1, 201, 301, 401, one end 46a of each of the plurality of optical fibers 46 is connected to the LED lamp 45, and the other end 46b of the plurality of optical fibers 46 is arranged in a planar manner to form a light emitting surface. Form 47.

このような熱処理装置1,201,301,401によれば、複数のLEDランプ45のそれぞれに個別に接続された複数の光ファイバー46を束ねて発光面47を形成することから、LEDランプ45同士の間隔を距離L以上としつつも発光面47から出射される光の単位面積当たりの強度を高めることができる。このため、LEDランプ45の過度な温度上昇を防止しつつ半導体ウェハーWを効率良く加熱することができる。 According to such heat treatment apparatus 1, 201, 301, 401, since the light emitting surface 47 is formed by bundling the plurality of optical fibers 46 individually connected to each of the plurality of LED lamps 45, the light emitting surface 47 is formed. The intensity per unit area of the light emitted from the light emitting surface 47 can be increased while the interval is set to be the distance L or more. Therefore, it is possible to efficiently heat the semiconductor wafer W while preventing an excessive temperature rise of the LED lamps 45.

また、光ファイバー46が可撓性を有するため、発光面47の配置の自由度が増す。発光面47をLEDランプ45よりも半導体ウェハーWに近い位置に形成することにより、光の減衰を抑制することができる。 Further, since the optical fiber 46 has flexibility, the degree of freedom in arranging the light emitting surface 47 increases. By forming the light emitting surface 47 at a position closer to the semiconductor wafer W than the LED lamp 45, attenuation of light can be suppressed.

また、熱処理装置1,201,301,401において、発光面47は、半導体ウェハーWの下側に配置される。このため、半導体ウェハーWの予備加熱が効率よく行われる。 Furthermore, in the heat treatment apparatuses 1, 201, 301, and 401, the light emitting surface 47 is arranged below the semiconductor wafer W. Therefore, the semiconductor wafer W can be preheated efficiently.

また、熱処理装置201において、発光面47は、半導体ウェハーWの上側にも配置される。このため、LEDランプ45だけで半導体ウェハーWの熱処理を行うことができる。このため、熱処理装置201において全体的な装置構成や制御が簡便になる。 Furthermore, in the heat treatment apparatus 201, the light emitting surface 47 is also arranged above the semiconductor wafer W. Therefore, the semiconductor wafer W can be heat-treated using only the LED lamps 45. Therefore, the overall device configuration and control of the heat treatment apparatus 201 is simplified.

また、熱処理装置401において、複数の光ファイバー46のそれぞれの一方端46aとLEDランプ45との間に光を集光する集光レンズ443が介在する。このため、熱処理装置401によれば、さらに効率よくLEDランプ45からの光が半導体ウェハーWに出射される。これにより、さらに効率良く半導体ウェハーWを加熱することができる。 Further, in the heat treatment apparatus 401, a condenser lens 443 that condenses light is interposed between one end 46a of each of the plurality of optical fibers 46 and the LED lamp 45. Therefore, according to the heat treatment apparatus 401, the light from the LED lamps 45 is emitted to the semiconductor wafer W more efficiently. Thereby, the semiconductor wafer W can be heated even more efficiently.

また、熱処理装置1,201,301,401において、複数のLEDランプ45により加熱される。このため、さらに効率よく半導体ウェハーWを加熱することができる。 Moreover, in the heat treatment apparatuses 1, 201, 301, and 401, heating is performed by a plurality of LED lamps 45. Therefore, the semiconductor wafer W can be heated even more efficiently.

また、熱処理装置1,201,301,401において、複数のLEDランプ45は載置板44上に配置される。また、熱処理装置1,201,301,401は、載置板44を冷却する冷却機構をさらに備える。このため、LEDランプ45の冷却が促進される。これにより、LEDランプ45の過度な温度上昇を防止することができる。 Further, in the heat treatment apparatus 1, 201, 301, 401, the plurality of LED lamps 45 are arranged on the mounting plate 44. Furthermore, the heat treatment apparatuses 1, 201, 301, and 401 further include a cooling mechanism that cools the mounting plate 44. Therefore, cooling of the LED lamp 45 is promoted. Thereby, excessive temperature rise of the LED lamp 45 can be prevented.

また、熱処理装置1,301,401は、フラッシュ光を照射することによって半導体ウェハーWを加熱するフラッシュランプFLをさらに備える。このため、半導体ウェハーWを急速に昇温することができる。 Further, the heat treatment apparatuses 1, 301, and 401 further include a flash lamp FL that heats the semiconductor wafer W by irradiating it with flash light. Therefore, the temperature of the semiconductor wafer W can be rapidly raised.

また、熱処理装置1,301,401は、フラッシュランプFLから出射された光から所定波長の光をカットするフィルタ90を発光面47,347と半導体ウェハーWとの間に備える。このため、フラッシュランプFLからのフラッシュ光が、発光面47,347からLEDランプ45に到達することが防止される。このため、LEDランプ45の損傷を防止することができる。 Further, the heat treatment apparatus 1, 301, 401 includes a filter 90 between the light emitting surface 47, 347 and the semiconductor wafer W, which cuts light of a predetermined wavelength from the light emitted from the flash lamp FL. Therefore, the flash light from the flash lamp FL is prevented from reaching the LED lamp 45 from the light emitting surface 47, 347. Therefore, damage to the LED lamp 45 can be prevented.

<以上に記載された実施の形態の変形例について>
以上に記載された実施の形態では、それぞれの構成要素の材質、材料、寸法、形状、相対的配置関係または実施の条件などについても記載する場合があるが、これらはすべての局面においてひとつの例であって、本願明細書に記載されたものに限られることはないものとする。
<About modifications of the embodiment described above>
In the embodiments described above, the materials, materials, dimensions, shapes, relative arrangement relationships, implementation conditions, etc. of each component may also be described, but these are only one example in all aspects. However, it is not limited to what is described in the specification of this application.

したがって、例が示されていない無数の変形例、および、均等物が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。たとえば、少なくとも1つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも1つの実施の形態における少なくとも1つの構成要素を抽出し、他の実施の形態における構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。 Accordingly, countless variations and equivalents, not illustrated, are envisioned within the scope of the technology disclosed herein. For example, when at least one component is modified, added, or omitted, or when at least one component in at least one embodiment is extracted and combined with a component in another embodiment. shall be included.

上述の実施形態においては、発光面47,247,347が筐体41の内側に形成される構成が採用されるが、発光面47,247,347は筐体41の外側に形成される構成であってもよい。例えば、チャンバー6の内部に形成されてもよい。この場合、石英の下側チャンバー窓64は不要となるため、チャンバー6の底壁をステンレスで形成し、その底壁を複数の光ファイバー46の束が貫通するようにすれば良い。 In the above embodiment, the light emitting surfaces 47, 247, 347 are formed inside the housing 41, but the light emitting surfaces 47, 247, 347 are formed outside the housing 41. There may be. For example, it may be formed inside the chamber 6. In this case, since the lower chamber window 64 made of quartz is not required, the bottom wall of the chamber 6 may be made of stainless steel, and the bundle of the plurality of optical fibers 46 may pass through the bottom wall.

また、上述の実施形態においては、フィルタ90が発光面47,347の直上に配置される構成が採用されるが、発光面47の上側に設置される下側チャンバー窓64の直下にフィルタ90が設置されてもよい。さらに、フィルタ90が、チャンバー6内であって下側チャンバー窓64の直上位置に設置されてもよい。 Further, in the above embodiment, a configuration is adopted in which the filter 90 is placed directly above the light emitting surface 47, 347, but the filter 90 is placed directly below the lower chamber window 64 installed above the light emitting surface 47. may be installed. Furthermore, the filter 90 may be installed within the chamber 6 and directly above the lower chamber window 64.

また、上述の実施形態においては、発光素子としてLEDランプ45が採用されているが、これに限定されない。発光素子はLEDランプ45に限定されるものではなく、例えばレーザーダイオードであっても良い。 Further, in the embodiment described above, the LED lamp 45 is used as the light emitting element, but the present invention is not limited to this. The light emitting element is not limited to the LED lamp 45, and may be a laser diode, for example.

また、上述の実施形態においては、複数のLEDランプ45が同心円状に配置されているが、これに限定されるものではない。例えば、複数のLEDランプ45を等間隔で格子状に配置されてもよい。 Further, in the above-described embodiment, the plurality of LED lamps 45 are arranged concentrically, but the present invention is not limited to this. For example, a plurality of LED lamps 45 may be arranged at equal intervals in a grid pattern.

また、上述の実施形態においては、複数の光ファイバー46,246の他方端は、金属材料(例えば、ステンレススチール)の板42,242,342に設けられた複数の貫通孔42a,242a,342aに挿入されることにより固定されているが、これに限定されるものではない。例えば、結束バンドにより束ねられることで固定されてもよい。結束バンドは図示されない支持部材により発光面47がチャンバー6内の半導体ウェハーWに向くように固定されてもよい。 Further, in the embodiment described above, the other ends of the plurality of optical fibers 46, 246 are inserted into the plurality of through holes 42a, 242a, 342a provided in the plates 42, 242, 342 made of metal material (for example, stainless steel). However, the present invention is not limited to this. For example, they may be fixed by being bundled with a binding band. The binding band may be fixed by a support member (not shown) such that the light emitting surface 47 faces the semiconductor wafer W in the chamber 6.

また、上述の実施形態においては、半導体ウェハーWの下側に配置されるLEDランプ45と、半導体ウェハーWの上側に配置されるLEDランプ245とが採用されているが、これに限定されない。LEDランプが半導体ウェハーWの側面に配置されてもよいし、LEDランプに接続される発光面が半導体ウェハーWの側面に配置される構成が採用されてもよい。 Further, in the above-described embodiment, the LED lamps 45 arranged below the semiconductor wafer W and the LED lamps 245 arranged above the semiconductor wafer W are employed, but the present invention is not limited thereto. The LED lamp may be arranged on the side surface of the semiconductor wafer W, or a configuration may be adopted in which the light emitting surface connected to the LED lamp is arranged on the side surface of the semiconductor wafer W.

また、図15は、第1実施形態の変形例における熱処理装置501の構成を概略的に示す断面図である。また、図16は、図15におけるチャンバー側部561の平面を概略的に示す平面図である。 Further, FIG. 15 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of a heat treatment apparatus 501 in a modification of the first embodiment. Moreover, FIG. 16 is a plan view schematically showing the plane of the chamber side portion 561 in FIG. 15. As shown in FIG.

第1実施形態の熱処理装置1においては、発光面47は半導体ウェハーWの主面に沿って互いに平行となるように平面状に配置されるが、このような発光面47の配置に限定されない。例えば、図15に示す熱処理装置501のような構成が採用されてもよい。 In the heat treatment apparatus 1 of the first embodiment, the light emitting surfaces 47 are arranged in a plane parallel to each other along the main surface of the semiconductor wafer W, but the arrangement of the light emitting surfaces 47 is not limited to this. For example, a configuration like a heat treatment apparatus 501 shown in FIG. 15 may be adopted.

具体的には、図15に示すように、一部のLEDランプ545から接続される一部の光ファイバー546の他方端はチャンバー側部561に挿入されることで形成された発光面547がチャンバー506の側部から半導体ウェハーWの方向に向けられてもよい。 Specifically, as shown in FIG. 15, the other ends of some of the optical fibers 546 connected from some of the LED lamps 545 are inserted into the chamber side part 561, so that the light emitting surface 547 formed by the chamber 506 is inserted into the chamber side part 561. may be directed toward the semiconductor wafer W from the side thereof.

詳細には、チャンバー側部561には、加熱用貫通孔561aが形成されている。加熱用貫通孔561aは、後述する光ファイバー546および発光面547をチャンバー506の内側に導くための円筒状の孔である。加熱用貫通孔561aの熱処理空間565に臨む側の端部には、発光面547からの光を透過させる石英からなる透明窓521が装着されている。 Specifically, a heating through hole 561a is formed in the chamber side portion 561. The heating through hole 561a is a cylindrical hole for guiding an optical fiber 546 and a light emitting surface 547, which will be described later, into the inside of the chamber 506. A transparent window 521 made of quartz that transmits light from the light emitting surface 547 is attached to the end of the heating through hole 561a facing the heat treatment space 565.

発光面547は半導体ウェハーWの方向に光を照射するように加熱用貫通孔561aに配置される。このとき、発光面547は、半導体ウェハーWの周縁部または側部を向くように配置されることが好ましい。この理由は以下の通りである。半導体ウェハーWの周縁部は特に放熱が生じやすいと考えられ、半導体ウェハーWの周縁部の温度が中央部よりも低下する傾向にある。このため、半導体ウェハーWの周縁部へ向けられる光の量が、半導体ウェハーWの中央部に向けられる光の量よりも多い方が、半導体ウェハーWの温度の面内均一性が向上するためである。 The light emitting surface 547 is arranged in the heating through hole 561a so as to irradiate light in the direction of the semiconductor wafer W. At this time, the light emitting surface 547 is preferably arranged so as to face the peripheral edge or side of the semiconductor wafer W. The reason for this is as follows. It is thought that heat dissipation is particularly likely to occur at the peripheral portion of the semiconductor wafer W, and the temperature of the peripheral portion of the semiconductor wafer W tends to be lower than that of the central portion. Therefore, if the amount of light directed toward the peripheral edge of the semiconductor wafer W is greater than the amount of light directed toward the center of the semiconductor wafer W, the in-plane temperature uniformity of the semiconductor wafer W improves. be.

また、図16に示すように、加熱用貫通孔561aは、チャンバー側部561の周囲に複数箇所(図16の例では6箇所)形成される。また、半導体ウェハーWの温度の面内均一性向上の観点から、複数の加熱用貫通孔561aが半導体ウェハーWの周囲に略等間隔に形成されることが好ましい。 Moreover, as shown in FIG. 16, the heating through-holes 561a are formed at a plurality of locations (six locations in the example of FIG. 16) around the chamber side portion 561. Furthermore, from the viewpoint of improving the in-plane temperature uniformity of the semiconductor wafer W, it is preferable that a plurality of heating through holes 561a be formed around the semiconductor wafer W at approximately equal intervals.

なお、図15および図16において図示を省略しているが、発光面547と半導体ウェハーWとの間にフィルタ90が備えられても良い。 Although not shown in FIGS. 15 and 16, a filter 90 may be provided between the light emitting surface 547 and the semiconductor wafer W.

また、以上に記載された実施の形態において、特に指定されずに材料名などが記載された場合は、矛盾が生じない限り、当該材料に他の添加物が含まれた、たとえば、合金などが含まれるものとする。 In addition, in the embodiments described above, if a material name is stated without being specified, unless a contradiction occurs, the material may contain other additives, such as an alloy. shall be included.

1,201,301,401,501 熱処理装置
3 制御部
4,304 LED加熱部
5 フラッシュ加熱部
6,506 チャンバー
7 保持部
10 移載機構
11 移載アーム
12 リフトピン
13 水平移動機構
14 昇降機構
20 放射温度計
21,521 透明窓
41,51,241 筐体
42,242,342 板
42a,242a,342a 貫通孔
44,244 載置板
44a 循環経路
44b 外部ポンプ
45,245,545 LEDランプ
46,246,546 光ファイバー
46a 一方端
46b 他方端
47,247,347,547 発光面
48 接続管
49,249 電力供給部
52 リフレクタ
53 ランプ光放射窓
61,561 チャンバー側部
61a 貫通孔
62 凹部
63 上側チャンバー窓
64 下側チャンバー窓
65,565 熱処理空間
66 搬送開口部
68,69 反射リング
71 基台リング
72 連結部
74 サセプタ
75 保持プレート
75a 保持面
76 ガイドリング
77 基板支持ピン
78 開口部
79 貫通孔
81 ガス供給孔
84,89 バルブ
85 処理ガス供給源
86 ガス排気孔
87 緩衝空間
88 ガス排気管
90 フィルタ
185 ゲートバルブ
190 排気部
205 上側LED加熱部
443 集光レンズ
561a 加熱用貫通孔
CX 中心軸
FL フラッシュランプ
L 距離
T1 予備加熱温度
T2 処理温度
W 半導体ウェハー
1,201,301,401,501 Heat treatment device 3 Control unit 4,304 LED heating unit 5 Flash heating unit 6,506 Chamber 7 Holding unit 10 Transfer mechanism 11 Transfer arm 12 Lift pin 13 Horizontal movement mechanism 14 Lifting mechanism 20 Radiation Thermometer 21,521 Transparent window 41,51,241 Housing 42,242,342 Plate 42a, 242a, 342a Through hole 44,244 Mounting plate 44a Circulation path 44b External pump 45,245,545 LED lamp 46,246, 546 Optical fiber 46a One end 46b Other end 47,247,347,547 Light emitting surface 48 Connection tube 49,249 Power supply section 52 Reflector 53 Lamp light emission window 61,561 Chamber side 61a Through hole 62 Recess 63 Upper chamber window 64 Bottom Side chamber window 65, 565 Heat treatment space 66 Transfer opening 68, 69 Reflection ring 71 Base ring 72 Connection portion 74 Susceptor 75 Holding plate 75a Holding surface 76 Guide ring 77 Substrate support pin 78 Opening 79 Through hole 81 Gas supply hole 84 , 89 Valve 85 Processing gas supply source 86 Gas exhaust hole 87 Buffer space 88 Gas exhaust pipe 90 Filter 185 Gate valve 190 Exhaust part 205 Upper LED heating part 443 Condenser lens 561a Heating through hole CX Central axis FL Flash lamp L Distance T1 Preheating temperature T2 Processing temperature W Semiconductor wafer

Claims (9)

基板に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、
前記基板を収容するチャンバーと、
光を発光する複数の発光素子と、
前記複数の発光素子のそれぞれに個別に接続された複数の光ファイバーと、
を備え、
前記複数の光ファイバーのそれぞれの一方端は前記発光素子に接続されるとともに、前記複数の光ファイバーの他方端は面状に配されて発光面を形成する熱処理装置。
A heat treatment apparatus that heats a substrate by irradiating the substrate with light,
a chamber containing the substrate;
A plurality of light emitting elements that emit light,
a plurality of optical fibers individually connected to each of the plurality of light emitting elements;
Equipped with
One end of each of the plurality of optical fibers is connected to the light emitting element, and the other end of the plurality of optical fibers is arranged in a plane to form a light emitting surface.
請求項1記載の熱処理装置において、
前記発光面は、前記複数の発光素子よりも前記基板に近い位置に形成される熱処理装置。
The heat treatment apparatus according to claim 1,
In the heat treatment apparatus, the light emitting surface is formed at a position closer to the substrate than the plurality of light emitting elements.
請求項2に記載の熱処理装置において、
前記発光面は、前記基板の下側に配置される、熱処理装置。
The heat treatment apparatus according to claim 2,
A heat treatment apparatus, wherein the light emitting surface is disposed below the substrate.
請求項3に記載の熱処理装置において、
前記発光面は、前記基板の上側にも配置される、熱処理装置。
The heat treatment apparatus according to claim 3,
The heat treatment apparatus, wherein the light emitting surface is also placed above the substrate.
請求項1ないし請求項4のいずれか一つに記載の熱処理装置において、
前記複数の光ファイバーのそれぞれの前記一方端と前記発光素子との間に光を集光する集光レンズが介在する、熱処理装置。
The heat treatment apparatus according to any one of claims 1 to 4,
A heat treatment apparatus, wherein a condenser lens for condensing light is interposed between the one end of each of the plurality of optical fibers and the light emitting element.
請求項1ないし請求項5のいずれか一つに記載の熱処理装置において、
前記複数の発光素子は複数の発光ダイオードである熱処理装置。
The heat treatment apparatus according to any one of claims 1 to 5,
A heat treatment apparatus, wherein the plurality of light emitting elements are a plurality of light emitting diodes.
請求項6に記載の熱処理装置において、
前記複数の発光ダイオードは載置板上に配置され、
前記載置板を冷却する冷却機構をさらに備える、熱処理装置。
The heat treatment apparatus according to claim 6,
The plurality of light emitting diodes are arranged on a mounting plate,
A heat treatment apparatus further comprising a cooling mechanism that cools the mounting plate.
請求項1ないし請求項7のいずれか一つに記載の熱処理装置において、
フラッシュ光を照射することによって前記基板を加熱するフラッシュランプをさらに備える、熱処理装置。
The heat treatment apparatus according to any one of claims 1 to 7,
A heat treatment apparatus further comprising a flash lamp that heats the substrate by irradiating the substrate with flash light.
請求項8に記載の熱処理装置において、
前記フラッシュランプから出射された光から所定波長の光をカットするフィルタを前記発光面と前記基板との間に備える、熱処理装置。
The heat treatment apparatus according to claim 8,
A heat treatment apparatus comprising: a filter that cuts light of a predetermined wavelength from light emitted from the flash lamp between the light emitting surface and the substrate.
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