JP2024041146A - 熱処理方法および熱処理装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】基板の裏面に薄膜が成膜されていたとしても当該裏面の傷を確実に検知することができる熱処理方法および熱処理装置を提供する。【解決手段】反射率測定部３５０によって半導体ウェハーＷの裏面の反射率を測定する。測定された反射率に基づいてカメラ３２２の撮像パラメータを調整する。撮像パラメータは、カメラ３２２の露光時間および感度を含む。撮像パラメータが調整されたカメラ３２２によって半導体ウェハーＷの裏面を撮像し、得られた画像データから傷の有無を判定する。カメラ３２２は、半導体ウェハーＷの裏面の反射率に応じた適切な撮像を行うことができるため、半導体ウェハーＷの裏面に薄膜が形成されて裏面の反射率が変動していたとしても、当該裏面の傷を確実に検知することができる。【選択図】図９

Description

本発明は、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方法および熱処理装置に関する。処理対象となる基板には、例えば、半導体ウェハー、液晶表示装置用基板、flat panel display（ＦＰＤ）用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、または、太陽電池用基板などが含まれる。
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。
キセノンフラッシュランプの放射分光分布は紫外域から近赤外域であり、従来のハロゲンランプよりも波長が短く、シリコンの半導体ウェハーの基礎吸収帯とほぼ一致している。よって、キセノンフラッシュランプから半導体ウェハーにフラッシュ光を照射したときには、透過光が少なく半導体ウェハーを急速に昇温することが可能である。また、数ミリ秒以下の極めて短時間のフラッシュ光照射であれば、半導体ウェハーの表面近傍のみを選択的に昇温できることも判明している。
この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のである。
このようなフラッシュランプを使用した熱処理装置においては、極めて高いエネルギーを有するフラッシュ光を瞬間的に半導体ウェハーの表面に照射するため、熱応力によって急激に半導体ウェハーが変形し、ウェハー割れに至ることがある。特に、半導体ウェハーに傷が生じていると、その傷を起点にして半導体ウェハーが容易に割れることとなる。熱処理時に半導体ウェハーが割れると、その半導体ウェハーが不良となるだけでなく、割れた破片の清掃等も必要になって装置のダウンタイムが長くなり、生産性が顕著に低下する。このため、特許文献１には、フラッシュ光照射時における半導体ウェハーの割れを迅速に検出して生産性の低下を最小限に抑制する技術が提案されている。
特開２０１８－１４８２０１号公報
フラッシュ光照射時に半導体ウェハーが割れる頻度を低下させるためには、フラッシュ光照射前に半導体ウェハーに生じている傷を検知し、そのような傷が生じている半導体ウェハーについてはフラッシュ加熱を行わないようにすることが必要となる。一般的には、ウェハー割れに繋がるような傷は、搬送アームや支持ピン等が頻繁に接触する半導体ウェハーの裏面に生じることが多い。このため、フラッシュ光照射前に半導体ウェハーの裏面をカメラによって撮像し、得られた撮像データに画像処理を行うことによって傷を検知することにより、傷が生じている半導体ウェハーに対するフラッシュ光照射を未然に防ぐことが可能となる。
しかし、半導体ウェハーの裏面には製造プロセスの過程で種々の薄膜（酸化膜、窒化膜、メタル層等）が成膜されていることもある。成膜されている薄膜の種類や膜厚によって半導体ウェハーの裏面の反射率は大きく異なる。このような半導体ウェハーの裏面における反射率の変動に起因して、ウェハー裏面に傷が生じているような場合であってもカメラによる撮像結果からその傷が検知できなくなるおそれがあった。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、基板の裏面に薄膜が成膜されていたとしても当該裏面の傷を確実に検知することができる熱処理方法および熱処理装置を提供することを目的とする。
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方法において、基板の裏面の反射率を測定する反射率測定工程と、カメラによって前記基板の裏面を撮像して前記基板の裏面における傷の有無を検知する傷検知工程と、前記基板に光を照射して前記基板を加熱する加熱工程と、を備え、前記反射率測定工程にて測定された前記基板の裏面の反射率に基づいて前記カメラの撮像パラメータを調整することを特徴とする。
また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係る熱処理方法において、前記基板の裏面の反射率と前記撮像パラメータとの相関関係を示す相関テーブルに基づいて前記撮像パラメータを調整することを特徴とする。
また、請求項３の発明は、請求項２の発明に係る熱処理方法において、前記撮像パラメータは露光時間を含み、前記基板の裏面の反射率が低くなるほど前記カメラの露光時間を長くすることを特徴とする。
また、請求項４の発明は、請求項１から請求項３のいずれかの発明に係る熱処理方法において、前記反射率測定工程にて前記基板の裏面に照射する光の波長と前記傷検知工程にて前記基板の裏面に照射する光の波長とは等しいことを特徴とする。
また、請求項５の発明は、請求項１から請求項４のいずれかの発明に係る熱処理方法において、前記傷検知工程にて傷が検知された前記基板については前記加熱工程の実行を停止することを特徴とする。
また、請求項６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において、基板に熱処理を行うための処理チャンバーと、前記処理チャンバー内に収容された前記基板に光を照射する光照射部と、前記基板の裏面における傷の有無を検知するための傷検知チャンバーと、前記傷検知チャンバー内に収容された前記基板の裏面を撮像して傷の有無を検知するカメラと、前記基板の裏面の反射率を測定する反射率測定部と、前記反射率測定部によって測定された前記基板の裏面の反射率に基づいて前記カメラの撮像パラメータを調整する調整部と、を備えることを特徴とする。
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、前記基板の裏面の反射率と前記撮像パラメータとの相関関係を示す相関テーブルを保持する記憶部をさらに備え、前記調整部は、前記相関テーブルに基づいて前記撮像パラメータを調整することを特徴とする。
また、請求項８の発明は、請求項７の発明に係る熱処理装置において、前記撮像パラメータは露光時間を含み、前記調整部は、前記基板の裏面の反射率が低くなるほど前記カメラの露光時間を長くすることを特徴とする。
また、請求項９の発明は、請求項６から請求項８のいずれかの発明に係る熱処理装置において、前記反射率測定部が反射率を測定するときに前記基板の裏面に照射される光の波長と前記カメラが撮像するときに前記基板の裏面に照射される光の波長とは等しいことを特徴とする。
また、請求項１０の発明は、請求項９の発明に係る熱処理装置において、前記反射率測定部が反射率を測定するときに前記基板の裏面に光を照射する光源と前記カメラが撮像するときに前記基板の裏面に光を照射する光源とは共通であることを特徴とする。
また、請求項１１の発明は、請求項６から請求項１０のいずれかの発明に係る熱処理装置において、前記反射率測定部は前記傷検知チャンバーに設けられることを特徴とする。
また、請求項１２の発明は、請求項６から請求項１０のいずれかの発明に係る熱処理装置において、前記反射率測定部は、前記基板が前記傷検知チャンバーに搬送されるまでの搬送経路に設けられることを特徴とする。
また、請求項１３の発明は、請求項６から請求項１２のいずれかの発明に係る熱処理装置において、前記傷検知チャンバーにて傷が検知された前記基板については前記処理チャンバーへの搬送を停止することを特徴とする。
請求項１から請求項５の発明によれば、反射率測定工程にて測定された基板の裏面の反射率に基づいてカメラの撮像パラメータを調整するため、カメラは基板の裏面の反射率に応じた適切な撮像を行うことができ、基板の裏面に薄膜が成膜されて裏面の反射率が変動していたとしても当該裏面の傷を確実に検知することができる。
特に、請求項４の発明によれば、反射率測定工程にて基板の裏面に照射する光の波長と傷検知工程にて基板の裏面に照射する光の波長とは等しいため、測定された基板の裏面の反射率に基づいて適切にカメラの撮像パラメータを調整することができる。
特に、請求項５の発明によれば、傷検知工程にて傷が検知された基板については加熱工程の実行を停止するため、基板の割れを未然に防いで生産性が低下するのを防止することができる。
請求項６から請求項１２の発明によれば、反射率測定部によって測定された基板の裏面の反射率に基づいてカメラの撮像パラメータを調整するため、カメラは基板の裏面の反射率に応じた適切な撮像を行うことができ、基板の裏面に薄膜が成膜されて裏面の反射率が変動していたとしても当該裏面の傷を確実に検知することができる。
特に、請求項９の発明によれば、反射率測定部が反射率を測定するときに基板の裏面に照射される光の波長とカメラが撮像するときに基板の裏面に照射される光の波長とは等しいため、測定された基板の裏面の反射率に基づいて適切にカメラの撮像パラメータを調整することができる。
特に、請求項１３の発明によれば、傷が検知された基板については処理チャンバーへの搬送を停止するため、処理時の基板の割れを未然に防いで生産性が低下するのを防止することができる。
本発明に係る熱処理装置を示す平面図である。 熱処理部の構成を示す縦断面図である。 保持部の全体外観を示す斜視図である。 サセプタの平面図である。 サセプタの断面図である。 移載機構の平面図である。 移載機構の側面図である。 複数のハロゲンランプの配置を示す平面図である。 傷検知部の概略構成を示す図である。 制御部の構成を示すブロック図である。 図１の熱処理装置における処理動作の手順を示すフローチャートである。 相関テーブルの一例を示す図である。
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。以下において、相対的または絶対的な位置関係を示す表現（例えば、「一方向に」、「一方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」、「同軸」、など）は、特に断らない限り、その位置関係を厳密に表すのみならず、公差もしくは同程度の機能が得られる範囲で相対的に角度または距離に関して変位された状態も表すものとする。また、等しい状態であることを示す表現（例えば、「同一」、「等しい」、「均質」、など）は、特に断らない限り、定量的に厳密に等しい状態を表すのみならず、公差もしくは同程度の機能が得られる差が存在する状態も表すものとする。また、形状を示す表現（例えば、「円形状」、「四角形状」、「円筒形状」、など）は、特に断らない限り、幾何学的に厳密にその形状を表すのみならず、同程度の効果が得られる範囲の形状を表すものとし、例えば凹凸または面取りなどを有していてもよい。また、構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、「有する」、といった各表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的表現ではない。また、「Ａ、ＢおよびＣのうちの少なくとも一つ」という表現には、「Ａのみ」、「Ｂのみ」、「Ｃのみ」、「Ａ、ＢおよびＣのうち任意の２つ」、「Ａ、ＢおよびＣの全て」が含まれる。
図１は、本発明に係る熱処理装置１００を示す平面図である。熱処理装置１００は基板として円板形状の半導体ウェハーＷにフラッシュ光を照射し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。また、図１および図２には、それらの方向関係を明確にするためＺ軸方向を鉛直方向とし、ＸＹ平面を水平面とするＸＹＺ直交座標系を付している。
熱処理装置１００は、未処理の半導体ウェハーＷを外部から装置内に搬入するとともに処理済みの半導体ウェハーＷを装置外に搬出するためのインデクサ部１１０、未処理の半導体ウェハーＷの位置決めを行うアライメント部２３０、半導体ウェハーＷの反りを計測する反り計測部２９０、加熱処理後の半導体ウェハーＷの冷却処理を行う２つの冷却部１３０，１４０、半導体ウェハーＷの裏面における傷の有無を検知する傷検知部３００、半導体ウェハーＷに形成された薄膜の膜厚を測定する膜厚測定部４００、および、半導体ウェハーＷにフラッシュ加熱処理を施す熱処理部１６０を備える。また、熱処理装置１００は、冷却部１３０，１４０、傷検知部３００、膜厚測定部４００および熱処理部１６０に対して半導体ウェハーＷの受け渡しを行う搬送ロボット１５０を備える。さらに、熱処理装置１００は、上記の各処理部に設けられた動作機構および搬送ロボット１５０を制御して半導体ウェハーＷのフラッシュ加熱処理を進行させる制御部３を備える。
インデクサ部１１０は、熱処理装置１００の端部に配置される。インデクサ部１１０は、３つロードポート１１１および受渡ロボット１２０を備える。３つのロードポート１１１は、熱処理装置１００の端部にてＹ軸方向に沿って並んで配置される。各ロードポート１１１には１個のキャリアＣが載置可能である。よって、インデクサ部１１０には最大３つのキャリアＣが載置される。未処理の半導体ウェハーＷを収容したキャリアＣは無人搬送車（ＡＧＶ、ＯＨＴ）等によって搬送されてロードポート１１１に載置される。また、処理済みの半導体ウェハーＷを収容したキャリアＣも無人搬送車によってロードポート１１１から持ち去られる。なお、３つのロードポート１１１のうちの１つにはダミーウェハーを収容したダミーキャリアが載置されても良い。
また、ロードポート１１１においては、受渡ロボット１２０がキャリアＣに対して任意の半導体ウェハーＷの出し入れを行うことができるように、キャリアＣが昇降移動可能に構成されている。なお、キャリアＣの形態としては、半導体ウェハーＷを密閉空間に収納するＦＯＵＰ(front opening unified pod)の他に、ＳＭＩＦ(Standard Mechanical Inter Face)ポッドや収納した半導体ウェハーＷを外気に曝すＯＣ(open cassette)であっても良い。
受渡ロボット１２０は、Ｙ軸方向に沿ったスライド移動、Ｚ軸周りでの旋回動作、およびＺ軸方向に沿った昇降動作が可能に構成されている。また、受渡ロボット１２０は、ハンド１２１を前後に進退移動させる。これにより、受渡ロボット１２０は、任意のロードポート１１１に載置されたキャリアＣに対して半導体ウェハーＷの出し入れを行うとともに、アライメント部２３０および反り計測部２９０に対して半導体ウェハーＷの受け渡しを行う。受渡ロボット１２０によるキャリアＣに対する半導体ウェハーＷの出し入れは、ハンド１２１のスライド移動、および、キャリアＣの昇降移動により行われる。また、受渡ロボット１２０とアライメント部２３０または反り計測部２９０との半導体ウェハーＷの受け渡しは、ハンド１２１のスライド移動、および、受渡ロボット１２０の昇降動作によって行われる。
アライメント部２３０および反り計測部２９０は、インデクサ部１１０と搬送チャンバー１７０との間に挟み込まれて双方を接続するように設置されている。アライメント部２３０は、半導体ウェハーＷを水平面内で回転させてフラッシュ加熱に適切な向きに向ける処理部である。アライメント部２３０は、アルミニウム合金製の筐体であるアライメントチャンバー２３１の内部に、半導体ウェハーＷを水平姿勢に支持して回転させる機構、および、半導体ウェハーＷの周縁部に形成されたノッチやオリフラ等を光学的に検出する機構などを設けて構成される。
アライメントチャンバー２３１とインデクサ部１１０との連結部分にはゲートバルブ２３２が設けられる。アライメントチャンバー２３１とインデクサ部１１０とを連通する開口部はゲートバルブ２３２によって開閉可能とされている。一方、アライメントチャンバー２３１と搬送チャンバー１７０との連結部分にはゲートバルブ２３３が設けられる。アライメントチャンバー２３１と搬送チャンバー１７０とを連通する開口部はゲートバルブ２３３によって開閉可能とされている。すなわち、アライメントチャンバー２３１とインデクサ部１１０とはゲートバルブ２３２を介して接続され、アライメントチャンバー２３１と搬送チャンバー１７０とはゲートバルブ２３３を介して接続されている。
インデクサ部１１０とアライメントチャンバー２３１との間で半導体ウェハーＷの受け渡しを行う際には、ゲートバルブ２３２が開放される。また、アライメントチャンバー２３１と搬送チャンバー１７０との間で半導体ウェハーＷの受け渡しを行う際には、ゲートバルブ２３３が開放される。ゲートバルブ２３２およびゲートバルブ２３３が閉鎖されているときには、アライメントチャンバー２３１の内部が密閉空間となる。
アライメント部２３０では、インデクサ部１１０の受渡ロボット１２０から受け取った半導体ウェハーＷの中心部を回転中心として鉛直方向軸まわりで半導体ウェハーＷを回転させ、ノッチ等を光学的に検出することによって半導体ウェハーＷの向きを調整する。向き調整の終了した半導体ウェハーＷは搬送ロボット１５０によってアライメント部２３０から取り出される。
反り計測部２９０は、加熱処理後の半導体ウェハーＷの反りを計測する処理部である。反り計測部２９０は、アルミニウム合金製の筐体である反り計測チャンバー２９１の内部に、半導体ウェハーＷを保持する機構、および、半導体ウェハーＷの反りを光学的に検出する機構などを設けて構成される。
反り計測チャンバー２９１とインデクサ部１１０との連結部分にはゲートバルブ２９２が設けられる。反り計測チャンバー２９１とインデクサ部１１０とを連通する開口部はゲートバルブ２９２によって開閉可能とされている。一方、反り計測チャンバー２９１と搬送チャンバー１７０との連結部分にはゲートバルブ２９３が設けられる。反り計測チャンバー２９１と搬送チャンバー１７０とを連通する開口部はゲートバルブ２９３によって開閉可能とされている。すなわち、反り計測チャンバー２９１とインデクサ部１１０とはゲートバルブ２９２を介して接続され、反り計測チャンバー２９１と搬送チャンバー１７０とはゲートバルブ２９３を介して接続されている。
インデクサ部１１０と反り計測チャンバー２９１との間で半導体ウェハーＷの受け渡しを行う際には、ゲートバルブ２９２が開放される。また、反り計測チャンバー２９１と搬送チャンバー１７０との間で半導体ウェハーＷの受け渡しを行う際には、ゲートバルブ２９３が開放される。ゲートバルブ２９２およびゲートバルブ２９３が閉鎖されているときには、反り計測チャンバー２９１の内部が密閉空間となる。
反り計測部２９０は、搬送ロボット１５０から受け取った加熱処理後の半導体ウェハーＷに生じているウェハー反りを光学的に計測する。反りの計測が終了した半導体ウェハーＷは、インデクサ部１１０の受渡ロボット１２０によって反り計測部２９０から取り出される。
搬送ロボット１５０は搬送チャンバー１７０内に収容されている。搬送チャンバー１７０の周囲には、アライメントチャンバー２３１、反り計測チャンバー２９１、冷却部１３０のクールチャンバー１３１、冷却部１４０のクールチャンバー１４１、傷検知部３００の傷検知チャンバー３０１、膜厚測定部４００の膜厚測定チャンバー４０１、および、熱処理部１６０の処理チャンバー６が連結されている。
搬送チャンバー１７０に設けられた搬送ロボット１５０は、鉛直方向に沿った軸（Ｚ軸）を中心に矢印１５０Ｒにて示すように旋回可能とされる。搬送ロボット１５０は、複数のアームセグメントからなる２つのリンク機構を有し、それら２つのリンク機構の先端にはそれぞれ半導体ウェハーＷを保持する搬送ハンド１５１ａ，１５１ｂが設けられている。これらの搬送ハンド１５１ａ，１５１ｂは上下に所定のピッチだけ隔てて配置され、リンク機構によりそれぞれ独立して同一水平方向に直線的にスライド移動可能とされている。また、搬送ロボット１５０は、２つのリンク機構が設けられるベースを昇降移動することにより、所定のピッチだけ離れた状態のまま２つの搬送ハンド１５１ａ，１５１ｂを昇降移動させる。
搬送ロボット１５０がアライメントチャンバー２３１、反り計測チャンバー２９１、クールチャンバー１３１，１４１、傷検知チャンバー３０１、膜厚測定チャンバー４０１または熱処理部１６０の処理チャンバー６を受け渡し相手として半導体ウェハーＷの受け渡し（出し入れ）を行う際には、まず、両搬送ハンド１５１ａ，１５１ｂが受け渡し相手と対向するように旋回する。その後（または旋回している間に）、搬送ロボット１５０が搬送ハンド１５１ａ，１５１ｂを昇降移動させていずれかの搬送ハンドを受け渡し相手の開口と同じ高さに位置させる。そして、搬送ロボット１５０が搬送ハンド１５１ａ（１５１ｂ）を水平方向に直線的にスライド移動させて受け渡し相手と半導体ウェハーＷの受け渡しを行う。
熱処理装置１００の主要部である熱処理部１６０は、予備加熱を行った半導体ウェハーＷにキセノンフラッシュランプＦＬから閃光（フラッシュ光）を照射してフラッシュ加熱処理を行う基板処理部である。搬送チャンバー１７０と熱処理部１６０の処理チャンバー６との間にはゲートバルブ１８５が設けられている。熱処理部１６０の処理チャンバー６と搬送チャンバー１７０との間で半導体ウェハーＷの受け渡しを行う際にはゲートバルブ１８５が開放される。熱処理部１６０の詳細な構成についてはさらに後述する。
２つの冷却部１３０，１４０は、概ね同様の構成を備える。冷却部１３０，１４０はそれぞれ、アルミニウム合金製の筐体であるクールチャンバー１３１，１４１の内部に、金属製の冷却プレートと、その上面に載置された石英板とを備える（いずれも図示省略）。当該冷却プレートは、ペルチェ素子または恒温水循環によって常温（約２３℃）に温調されている。熱処理部１６０にてフラッシュ加熱処理が施された半導体ウェハーＷは、クールチャンバー１３１またはクールチャンバー１４１に搬入されて当該石英板に載置されて冷却される。
クールチャンバー１３１およびクールチャンバー１４１のそれぞれと搬送チャンバー１７０との連結部分にはゲートバルブ１３２，１４２が設けられる。クールチャンバー１３１と搬送チャンバー１７０とを連通する開口部はゲートバルブ１３２によって開閉可能とされている。一方、クールチャンバー１４１と搬送チャンバー１７０とを連通する開口部はゲートバルブ１４２によって開閉可能とされている。すなわち、クールチャンバー１３１と搬送チャンバー１７０とはゲートバルブ１３２を介して接続され、クールチャンバー１４１と搬送チャンバー１７０とはゲートバルブ１４２を介して接続されている。
冷却部１３０のクールチャンバー１３１と搬送チャンバー１７０との間で半導体ウェハーＷの受け渡しを行う際には、ゲートバルブ１３２が開放される。また、冷却部１４０のクールチャンバー１４１と搬送チャンバー１７０との間で半導体ウェハーＷの受け渡しを行う際には、ゲートバルブ１４２が開放される。ゲートバルブ１３２，１４２が閉鎖されると、クールチャンバー１３１，１４１の内部が密閉空間となる。
傷検知部３００は、半導体ウェハーＷの裏面における傷の有無を検知する。図９は、傷検知部３００の概略構成を示す図である。傷検知部３００は、アルミニウム合金製の筐体である傷検知チャンバー３０１の内部に、撮像部３２０および反射率測定部３５０を備えて構成される。また、半導体ウェハーＷの裏面における傷の有無を検知するための傷検知チャンバー３０１内には、図示省略の基板支持機構が設けられ、その基板支持機構によって半導体ウェハーＷが支持される。基板支持機構は、半導体ウェハーＷの裏面を開放した状態で半導体ウェハーＷを支持する。なお、半導体ウェハーＷの主面のうちパターン形成がなされて処理対象となるのが表面であり、その表面の反対側の面が裏面である。
撮像部３２０は、傷検知チャンバー３０１内にて静止状態で支持された半導体ウェハーＷの裏面を撮像する。撮像部３２０は、光源３２１およびカメラ３２２を備える。光源３２１は、例えばＬＥＤランプであり、所定波長の光を半導体ウェハーＷの裏面に照射する。カメラ３２２は、例えばラインスキャンカメラであり、傷検知チャンバー３０１内に支持された半導体ウェハーＷの裏面を撮像して画像データを取得する。ラインスキャンカメラであるカメラ３２２は、半導体ウェハーＷの裏面を線状に撮像するため、カメラ３２２を撮像ラインに対して垂直にスライド移動させるための移動機構（図示省略）が設けられている。その移動機構はカメラ３２２および光源３２１を一体的に半導体ウェハーＷに対して相対的にスライド移動させる。光源３２１は、カメラ３２２が撮像するための照明として機能し、少なくともカメラ３２２による撮像ラインに光を照射する。光源３２１から光を照射してカメラ３２２によって撮像を行いつつ、それら光源３２１およびカメラ３２２をスライド移動させることにより、半導体ウェハーＷの裏面全面の画像データを取得することができる。
反射率測定部３５０は、傷検知チャンバー３０１内に支持された半導体ウェハーＷの裏面の反射率を測定する。反射率測定部３５０は、光源３５１、ハーフミラー３５２および分光器３５３を備える。光源３５１は、例えばＬＥＤランプであり、所定波長の光を出射する。本実施形態においては、撮像部３２０の光源３２１が出射する光の波長と反射率測定部３５０の光源３５１が出射する光の波長とは等しい。光源３５１から出射された光はハーフミラー３５２によって反射されて半導体ウェハーＷの裏面に照射される。その光は、半導体ウェハーＷの裏面で反射され、反射光がハーフミラー３５２を透過して分光器３５３に入射する。分光器３５３は、入射した光の電磁波スペクトルを測定する。すなわち、分光器３５３は、光源３５１から出射されて半導体ウェハーＷの裏面で反射された反射光の強度分布を測定するのである。
反射率測定部３５０は、シリコンのベアウェハーの反射光の強度分布を予め保持している。ベアウェハーとは、パターン形成も成膜もなされていないシリコンウェハーである。反射率測定部３５０は、測定対象となる半導体ウェハーＷの裏面からの反射光の強度分布をベアウェハーの反射光の強度分布で除することによって半導体ウェハーＷの裏面の相対反射率を測定する。
傷検知チャンバー３０１には搬送チャンバー１７０と連通接続するための開口３０７が形設されている。傷検知チャンバー３０１の開口３０７はゲートバルブ３０２によって開閉可能とされている。すなわち、傷検知チャンバー３０１と搬送チャンバー１７０とはゲートバルブ３０２を介して接続されている。傷検知部３００の傷検知チャンバー３０１と搬送チャンバー１７０との間で半導体ウェハーＷの受け渡しを行う際にはゲートバルブ３０２が開放される。ゲートバルブ３０２が閉鎖されると、傷検知チャンバー３０１の内部が密閉空間となる。
図１に戻り、膜厚測定部４００は、例えば分光エリプソメトリーの分析手法を用いて半導体ウェハーＷに形成された薄膜の膜厚を測定する。膜厚測定部４００は、アルミニウム合金製の筐体である膜厚測定チャンバー４０１の内部に、半導体ウェハーＷを支持する載置台および光学ユニットなどを備えて構成される。分光エリプソメーターの光学ユニットは、載置台に支持された半導体ウェハーＷの表面に光を入射するとともに、当該表面で反射された反射光を受光する。光学ユニットは、その反射光の偏光の変化量を波長毎に測定し、得られた測定データに基づいて半導体ウェハーＷの表面に形成されている薄膜の膜厚を求める。なお、膜厚測定部４００は、上記の分光エリプソメーターに限定されるものではなく、光干渉型の膜厚測定器であっても良い。
膜厚測定チャンバー４０１と搬送チャンバー１７０との連結部分にはゲートバルブ４０２が設けられる。膜厚測定チャンバー４０１と搬送チャンバー１７０とを連通する開口部はゲートバルブ４０２によって開閉可能とされている。すなわち、膜厚測定チャンバー４０１と搬送チャンバー１７０とはゲートバルブ４０２を介して接続されている。膜厚測定部４００の膜厚測定チャンバー４０１と搬送チャンバー１７０との間で半導体ウェハーＷの受け渡しを行う際にはゲートバルブ４０２が開放される。ゲートバルブ４０２が閉鎖されると、膜厚測定チャンバー４０１の内部が密閉空間となる。
熱処理装置１００は、搬送チャンバー１７０の周囲に複数のチャンバーを配置したいわゆるクラスターツール構造を有する。搬送ロボット１５０および受渡ロボット１２０によって半導体ウェハーＷをキャリアＣから熱処理部１６０等の各処理部にまで搬送する搬送機構が構成される。搬送ロボット１５０は、冷却部１３０，１４０、傷検知部３００、膜厚測定部４００および熱処理部１６０の中心に位置してそれら各処理部に半導体ウェハーＷを搬送するセンターロボットでもある。搬送ロボット１５０と受渡ロボット１２０との半導体ウェハーＷの受け渡しはアライメント部２３０および反り計測部２９０を介して行われる。具体的には、受渡ロボット１２０がアライメントチャンバー２３１に渡した未処理の半導体ウェハーＷを搬送ロボット１５０が受け取るとともに、搬送ロボット１５０が反り計測チャンバー２９１に渡した処理後の半導体ウェハーＷを受渡ロボット１２０が受け取る。すなわち、アライメントチャンバー２３１は半導体ウェハーＷの往路でのパスとして機能し、反り計測チャンバー２９１は半導体ウェハーＷの復路でのパスとして機能する。
次に、熱処理部１６０の構成について説明する。図２は、熱処理部１６０の構成を示す縦断面図である。熱処理部１６０は、半導体ウェハーＷを収容して加熱処理を行う処理チャンバー６と、複数のフラッシュランプＦＬを内蔵するフラッシュランプハウス５と、複数のハロゲンランプＨＬを内蔵するハロゲンランプハウス４と、を備える。処理チャンバー６の上側にフラッシュランプハウス５が設けられるとともに、下側にハロゲンランプハウス４が設けられている。また、熱処理部１６０は、処理チャンバー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と搬送ロボット１５０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。
処理チャンバー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。処理チャンバー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、フラッシュランプＦＬから出射されたフラッシュ光を処理チャンバー６内に透過する石英窓として機能する。また、処理チャンバー６の床部を構成する下側チャンバー窓６４も、石英により形成された円板形状部材であり、ハロゲンランプＨＬからの光を処理チャンバー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。処理チャンバー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。
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、処理チャンバー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、処理チャンバー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。
また、チャンバー側部６１には、処理チャンバー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を閉鎖すると処理チャンバー６内の熱処理空間６５が密閉空間とされる。
さらに、チャンバー側部６１には、貫通孔６１ａおよび貫通孔６１ｂが穿設されている。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の上面から放射された赤外光を上部放射温度計２５の赤外線センサー２９に導くための円筒状の孔である。一方、貫通孔６１ｂは、半導体ウェハーＷの下面から放射された赤外光を下部放射温度計２０の赤外線センサー２４に導くための円筒状の孔である。貫通孔６１ａおよび貫通孔６１ｂは、それら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。貫通孔６１ａの熱処理空間６５に臨む側の端部には、上部放射温度計２５が測定可能な波長領域の赤外光を透過させるフッ化カルシウム材料からなる透明窓２６が装着されている。また、貫通孔６１ｂの熱処理空間６５に臨む側の端部には、下部放射温度計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。
また、処理チャンバー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は処理チャンバー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、窒素（Ｎ２）、アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）等の不活性ガス、または、水素（Ｈ２）、アンモニア（ＮＨ３）、酸素（Ｏ２）、オゾン（Ｏ３）、一酸化窒素（ＮＯ）、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）、二酸化窒素（ＮＯ２）等の反応性ガスを用いることができる（本実施形態では、窒素）。
一方、処理チャンバー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は処理チャンバー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は排気機構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、処理チャンバー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および排気機構１９０は、熱処理装置１００に設けられた機構であっても良いし、熱処理装置１００が設置される工場のユーティリティであっても良い。
また、搬送開口部６６の先端にも熱処理空間６５内の気体を排出するガス排気管１９１が接続されている。ガス排気管１９１はバルブ１９２を介して排気機構１９０に接続されている。バルブ１９２を開放することによって、搬送開口部６６を介して処理チャンバー６内の気体が排気される。
図３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。
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、処理チャンバー６の壁面に支持されることとなる（図２参照）。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。
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４は、サセプタ７４の平面図である。また、図５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。
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。
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。
図３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が処理チャンバー６の壁面に支持されることによって、保持部７が処理チャンバー６に装着される。保持部７が処理チャンバー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。
処理チャンバー６に搬入された半導体ウェハーＷは、処理チャンバー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。
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。
また、図３および図４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、下部放射温度計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、下部放射温度計２０が開口部７８およびチャンバー側部６１の貫通孔６１ｂ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。
図６は、移載機構１０の平面図である。また、図７は、移載機構１０の側面図である。移載機構１０は、２本の移載アーム１１を備える。移載アーム１１は、概ね円環状の凹部６２に沿うような円弧形状とされている。それぞれの移載アーム１１には２本のリフトピン１２が立設されている。各移載アーム１１は水平移動機構１３によって回動可能とされている。水平移動機構１３は、一対の移載アーム１１を保持部７に対して半導体ウェハーＷの移載を行う移載動作位置（図６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６の二点鎖線位置）との間で水平移動させる。移載動作位置はサセプタ７４の下方であり、退避位置はサセプタ７４よりも外方である。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。
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３，４参照）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処理チャンバー６の外部に排出されるように構成されている。
図２に示すように、処理チャンバー６には、上部放射温度計２５および下部放射温度計２０の２つの放射温度計（本実施形態ではパイロメーター）が設けられている。上部放射温度計２５は、サセプタ７４に保持された半導体ウェハーＷの斜め上方に設置され、その半導体ウェハーＷの上面から放射された赤外光を受光して上面の温度を測定する。上部放射温度計２５の赤外線センサー２９は、フラッシュ光が照射された瞬間の半導体ウェハーＷの上面の急激な温度変化に対応できるように、ＩｎＳｂ（インジウムアンチモン）の光学素子を備えている。一方、下部放射温度計２０は、サセプタ７４に保持された半導体ウェハーＷの斜め下方に設けられ、その半導体ウェハーＷの下面から放射された赤外光を受光して下面の温度を測定する。
処理チャンバー６の上方に設けられたフラッシュランプハウス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、フラッシュランプハウス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。フラッシュランプハウス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。フラッシュランプハウス５が処理チャンバー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は処理チャンバー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。
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。
キセノンフラッシュランプＦＬは、その内部にキセノンガスが封入されその両端部にコンデンサーに接続された陽極および陰極が配設された棒状のガラス管（放電管）と、該ガラス管の外周面上に付設されたトリガー電極とを備える。キセノンガスは電気的には絶縁体であることから、コンデンサーに電荷が蓄積されていたとしても通常の状態ではガラス管内に電気は流れない。しかしながら、トリガー電極に高電圧を印加して絶縁を破壊した場合には、コンデンサーに蓄えられた電気がガラス管内に瞬時に流れ、そのときのキセノンの原子あるいは分子の励起によって光が放出される。このようなキセノンフラッシュランプＦＬにおいては、予めコンデンサーに蓄えられていた静電エネルギーが０．１ミリセカンドないし１００ミリセカンドという極めて短い光パルスに変換されることから、ハロゲンランプＨＬの如き連続点灯の光源に比べて極めて強い光を照射し得るという特徴を有する。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。
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。
処理チャンバー６の下方に設けられたハロゲンランプハウス４は、筐体４１の内側に複数本（本実施形態では４０本）のハロゲンランプＨＬを内蔵している。複数のハロゲンランプＨＬは処理チャンバー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への光照射を行う。
図８は、複数のハロゲンランプＨＬの配置を示す平面図である。本実施形態では、上下２段に各２０本ずつのハロゲンランプＨＬが配設されている。各ハロゲンランプＨＬは、長尺の円筒形状を有する棒状ランプである。上段、下段ともに２０本のハロゲンランプＨＬは、それぞれの長手方向が保持部７に保持される半導体ウェハーＷの主面に沿って（つまり水平方向に沿って）互いに平行となるように配列されている。よって、上段、下段ともにハロゲンランプＨＬの配列によって形成される平面は水平面である。
また、図８に示すように、上段、下段ともに保持部７に保持される半導体ウェハーＷの中央部に対向する領域よりも周縁部に対向する領域におけるハロゲンランプＨＬの配設密度が高くなっている。すなわち、上下段ともに、ランプ配列の中央部よりも周縁部の方がハロゲンランプＨＬの配設ピッチが短い。このため、ハロゲンランプＨＬからの光照射による加熱時に温度低下が生じやすい半導体ウェハーＷの周縁部により多い光量の照射を行うことができる。
また、上段のハロゲンランプＨＬからなるランプ群と下段のハロゲンランプＨＬからなるランプ群とが格子状に交差するように配列されている。すなわち、上段の各ハロゲンランプＨＬの長手方向と下段の各ハロゲンランプＨＬの長手方向とが直交するように計４０本のハロゲンランプＨＬが配設されている。
ハロゲンランプＨＬは、ガラス管内部に配設されたフィラメントに通電することでフィラメントを白熱化させて発光させるフィラメント方式の光源である。ガラス管の内部には、窒素やアルゴン等の不活性ガスにハロゲン元素（ヨウ素、臭素等）を微量導入した気体が封入されている。ハロゲン元素を導入することによって、フィラメントの折損を抑制しつつフィラメントの温度を高温に設定することが可能となる。したがって、ハロゲンランプＨＬは、通常の白熱電球に比べて寿命が長くかつ強い光を連続的に照射できるという特性を有する。すなわち、ハロゲンランプＨＬは少なくとも１秒以上連続して発光する連続点灯ランプである。また、ハロゲンランプＨＬは棒状ランプであるため長寿命であり、ハロゲンランプＨＬを水平方向に沿わせて配置することにより上方の半導体ウェハーＷへの放射効率が優れたものとなる。
また、ハロゲンランプハウス４の筐体４１内にも、２段のハロゲンランプＨＬの下側にリフレクタ４３が設けられている（図２）。リフレクタ４３は、複数のハロゲンランプＨＬから出射された光を熱処理空間６５の側に反射する。
制御部３は、熱処理装置１００に設けられた上記の種々の動作機構を制御する。図１０は、制御部３の構成を示すブロック図である。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記憶部３４（例えば、磁気ディスクまたはＳＳＤ）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１００における処理が進行する。なお、図１においては、インデクサ部１１０内に制御部３を示しているが、これに限定されるものではなく、制御部３は熱処理装置１００内の任意の位置に配置することができる。
制御部３は、調整部３１および傷判定部３２を備える。調整部３１および傷判定部３２は、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実現される機能処理部である。調整部３１および傷判定部３２の処理内容についてはさらに後述する。
制御部３には、反射率測定部３５０、カメラ３２２および搬送ロボット１５０等の要素が電気的に接続されている。制御部３は、反射率測定部３５０およびカメラ３２２から測定データや撮像データを受信するとともに、搬送ロボット１５０等の動作を制御する。
また、制御部３には、表示部３７および入力部３６が接続されている。表示部３７および入力部３６は、熱処理装置１００のユーザーインターフェイスとして機能する。制御部３は、表示部３７に種々の情報を表示する。熱処理装置１００のオペレータは、表示部３７に表示された情報を確認しつつ、入力部３６から種々のコマンドやパラメータを入力することができる。入力部３６としては、例えばキーボードやマウスを用いることができる。表示部３７としては、例えば液晶ディスプレイを用いることができる。本実施形態においては、表示部３７および入力部３６として、熱処理装置１００の外壁に設けられた液晶のタッチパネルを採用して双方の機能を併せ持たせるようにしている。
上記の構成以外にも熱処理部１６０は、半導体ウェハーＷの熱処理時にハロゲンランプＨＬおよびフラッシュランプＦＬから発生する熱エネルギーによるハロゲンランプハウス４、フラッシュランプハウス５および処理チャンバー６の過剰な温度上昇を防止するため、様々な冷却用の構造を備えている。例えば、処理チャンバー６の壁体には水冷管（図示省略）が設けられている。また、ハロゲンランプハウス４およびフラッシュランプハウス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、フラッシュランプハウス５および上側チャンバー窓６３を冷却する。
また、クールチャンバー１３１，１４１、傷検知チャンバー３０１、膜厚測定チャンバー４０１、アライメントチャンバー２３１、反り計測チャンバー２９１および搬送チャンバー１７０のそれぞれに対しては図示省略の不活性ガス供給機構から窒素が供給されるとともに排気機構によって排気が行われる。これにより、各チャンバー内は低酸素濃度雰囲気に維持されている。
次に、本発明に係る熱処理装置１００の処理動作について説明する。図１１は、熱処理装置１００における処理動作の手順を示すフローチャートである。以下に説明する熱処理装置１００の処理動作の手順は、制御部３が熱処理装置１００の各動作機構を制御することにより進行する。
まず、シリコンの未処理の半導体ウェハーＷがキャリアＣに複数枚収容された状態でインデクサ部１１０の３つのロードポート１１１のいずれかに載置される。そして、受渡ロボット１２０が当該キャリアＣから未処理の半導体ウェハーＷを取り出す（ステップＳ１）。受渡ロボット１２０は、キャリアＣから取り出した半導体ウェハーＷをアライメント部２３０のアライメントチャンバー２３１に搬入する。アライメント部２３０は、アライメントチャンバー２３１に搬入された半導体ウェハーＷをその中心部を回転中心として水平面内にて鉛直方向軸まわりで回転させ、ノッチ等を光学的に検出することによって半導体ウェハーＷの向きを調整する。
次に、搬送ロボット１５０がアライメントチャンバー２３１から搬送チャンバー１７０に半導体ウェハーＷを搬出する。そして、搬送ロボット１５０が半導体ウェハーＷを傷検知部３００の傷検知チャンバー３０１に搬入する（ステップＳ２）。傷検知チャンバー３０１に搬入された半導体ウェハーＷは、図示省略の基板支持機構によって水平姿勢にて静止状態で支持される。
続いて、反射率測定部３５０が傷検知チャンバー３０１に収容された半導体ウェハーＷの裏面の反射率を測定する（ステップＳ３）。光源３５１から出射されてハーフミラー３５２によって反射された光は半導体ウェハーＷの裏面に照射される（図９）。その光は、半導体ウェハーＷの裏面で反射され、反射光がハーフミラー３５２を透過して分光器３５３に入射する。分光器３５３は、入射した光の波長ごとの強度分布を測定する。すなわち、分光器３５３は、光源３５１から出射されて半導体ウェハーＷの裏面で反射された反射光の強度分布を測定する。
反射率測定部３５０は、予め保持しているシリコンのベアウェハーの反射光の強度分布を基準値として半導体ウェハーＷの裏面の相対反射率を測定する。具体的には、分光器３５３によって求められた半導体ウェハーＷの裏面からの反射光の強度分布をベアウェハーの反射光の強度分布で除することによって半導体ウェハーＷの裏面の相対反射率を算定する。なお、以下において、単に「反射率」と記載するときには相対反射率を意味する。
典型的には、熱処理装置１００よりも前工程にて、半導体ウェハーＷには種々の成膜処理がなされている。成膜処理工程において、デバイスが形成される半導体ウェハーＷの表面については膜種および膜厚が厳密に管理されている反面、半導体ウェハーＷの裏面については特段の管理が行われていないことが多い。その結果、半導体ウェハーＷの裏面には無秩序な成膜がなされていることがある。半導体ウェハーＷの裏面の薄膜も最終的には剥離されるのであるが、熱処理装置１００にて処理される段階では残留している。半導体ウェハーＷの裏面に成膜されている薄膜は当該裏面の反射率に影響を与える。このため、反射率測定部３５０によって半導体ウェハーＷの裏面の反射率を測定するのである。一般に、半導体ウェハーＷの裏面に酸化膜や窒化膜が成膜されている場合には、その裏面の反射率はベアウェハーよりも低くなる（相対反射率が１００％未満となる）。逆に、半導体ウェハーＷの裏面にメタル層が形成されている場合には、裏面が鏡面となってその裏面の反射率はベアウェハーよりも高くなる（相対反射率が１００％超となる）。
次に、反射率測定部３５０によって測定された半導体ウェハーＷの裏面の反射率に基づいて制御部３の調整部３１がカメラ３２２の撮像パラメータを調整する（ステップＳ４）。カメラ３２２には、例えば露光時間および感度等の撮像パラメータが設定されている。カメラ３２２には、デフォルトとしてベアウェハーの撮像を行うのに好適な撮像パラメータ、つまり相対反射率が１００％であるときに適した撮像パラメータが設定されている。
調整部３１は、反射率測定部３５０によって測定された半導体ウェハーＷの裏面の反射率に基づいて、処理対象となる半導体ウェハーＷの裏面を撮像するのに適するように、カメラ３２２に設定されている撮像パラメータを調整するのである。具体的には、調整部３１は、制御部３の記憶部３４に保持されている相関テーブル３５に基づいてカメラ３２２の撮像パラメータを調整する。本実施形態では、調整部３１は撮像パラメータとしてカメラ３２２の露光時間を調整する。
図１２は、相関テーブル３５の一例を示す図である。相関テーブル３５には、カメラ３２２が撮像するのに好適な半導体ウェハーＷの裏面の反射率と露光時間との相関関係が示されている。図１２に示すように、半導体ウェハーＷの裏面の反射率が低くなるほど、カメラ３２２の露光時間を長くするのが好適である。このような相関関係は予め実験またはシミュレーションによって求めて相関テーブル３５として作成して記憶部３４に格納しておけば良い。
調整部３１は、図１２に示すような相関テーブル３５に従ってカメラ３２２の露光時間を調整する。カメラ３２２には、デフォルトとしてベアウェハー（相対反射率＝１００％）の撮像を行うのに好適な露光時間Ｅ１が設定されている。調整部３１は、反射率測定部３５０によって測定された半導体ウェハーＷの裏面の反射率がベアウェハーよりも高いとき（相対反射率＞１００％のとき）には、露光時間をＥ１よりも短くする。逆に、調整部３１は、反射率測定部３５０によって測定された半導体ウェハーＷの裏面の反射率がベアウェハーよりも低いとき（相対反射率＜１００％のとき）には、露光時間をＥ１よりも長くする。すなわち、調整部３１は、反射率測定部３５０によって測定された半導体ウェハーＷの裏面の反射率が低くなるほどカメラ３２２の露光時間を長くしているのである。調整部３１によって調整された撮像パラメータはカメラ３２２に設定される。
次に、傷検知チャンバー３０１内にて支持されている半導体ウェハーＷの裏面をカメラ３２２によって撮像する（ステップＳ５）。光源３２１から撮像対象エリアに光照射を行いつつ、カメラ３２２が半導体ウェハーＷの裏面を撮像して画像データを取得する。ステップＳ３にて反射率測定部３５０が反射率を測定するときに光源３５１から半導体ウェハーＷの裏面に照射される光の波長と、ステップＳ５にてカメラ３２２が撮像するときに光源３２１から半導体ウェハーＷの裏面に照射される光の波長とは等しい。ステップＳ４にてカメラ３２２の撮像パラメータは半導体ウェハーＷの裏面の反射率に応じた好適な値に調整されているため、カメラ３２２は半導体ウェハーＷの裏面を適切に撮像して画像データを取得する。得られた画像データは制御部３に送られて記憶部３４に格納されても良い。
カメラ３２２による撮像が終了した後、傷判定部３２が半導体ウェハーＷの裏面における傷の有無を判定する（ステップＳ６）。傷判定部３２は、カメラ３２２が半導体ウェハーＷの裏面を撮像して取得した画像データに対して所定の画像処理を行うことによって半導体ウェハーＷの裏面における傷の有無を判定する。
傷判定部３２によって半導体ウェハーＷの裏面に傷が検知された場合には、その半導体ウェハーＷに対して熱処理部１６０にてフラッシュ光を照射したときに半導体ウェハーＷが割れるおそれがある。このため、傷が検知された半導体ウェハーＷについては処理を中断し、その半導体ウェハーＷをキャリアＣに戻す。具体的には、搬送ロボット１５０が傷検知チャンバー３０１から傷有りの半導体ウェハーＷを搬出して反り計測部２９０の反り計測チャンバー２９１に搬入する。そして、受渡ロボット１２０が反り計測チャンバー２９１から半導体ウェハーＷを取り出してキャリアＣに戻す。
一方、傷判定部３２によって半導体ウェハーＷの裏面に傷が検知されなかった場合には、搬送ロボット１５０が傷検知チャンバー３０１から半導体ウェハーＷを搬出して膜厚測定部４００の膜厚測定チャンバー４０１に搬入する。膜厚測定部４００は、膜厚測定チャンバー４０１に搬入された半導体ウェハーＷの表面に形成されている薄膜の膜厚を測定する。このときには、膜厚測定部４００は、熱処理部１６０にて熱処理が行われる前の半導体ウェハーＷの膜厚測定を行うこととなる。熱処理前であってもシリコンの半導体ウェハーＷの表面には自然酸化膜が形成されており、膜厚測定部４００はその自然酸化膜の膜厚を測定する。
処理前の膜厚測定が終了した後、搬送ロボット１５０が膜厚測定チャンバー４０１から半導体ウェハーＷを搬出して熱処理部１６０の処理チャンバー６に搬入する。熱処理部１６０では、半導体ウェハーＷの加熱処理が行われる（ステップＳ７）。
処理チャンバー６への半導体ウェハーＷの搬入に先立って、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８９，１９２が開放されて処理チャンバー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から処理チャンバー６内の気体が排気される。これにより、処理チャンバー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。また、バルブ１９２が開放されることによって、搬送開口部６６からも処理チャンバー６内の気体が排気される。さらに、図示省略の排気機構によって移載機構１０の駆動部周辺の雰囲気も排気される。
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、搬送ロボット１５０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が処理チャンバー６内の熱処理空間６５に搬入される。搬送ロボット１５０は、未処理の半導体ウェハーＷを保持する搬送ハンド１５１ａ（または搬送ハンド１５１ｂ）を保持部７の直上位置まで進出させて停止させる。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。
未処理の半導体ウェハーＷがリフトピン１２に載置された後、搬送ロボット１５０が搬送ハンド１５１ａを熱処理空間６５から退出させ、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、処理対象となる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。
半導体ウェハーＷが処理チャンバー６に搬入されてサセプタ７４に保持された後、４０本のハロゲンランプＨＬが一斉に点灯して予備加熱（アシスト加熱）が開始される。ハロゲンランプＨＬから出射されたハロゲン光は、石英にて形成された下側チャンバー窓６４およびサセプタ７４を透過して半導体ウェハーＷの下面から照射される。ハロゲンランプＨＬからの光照射を受けることによって半導体ウェハーＷが予備加熱されて温度が上昇する。なお、移載機構１０の移載アーム１１は凹部６２の内側に退避しているため、ハロゲンランプＨＬによる加熱の障害となることは無い。
ハロゲンランプＨＬによる予備加熱を行うときには、半導体ウェハーＷの温度が下部放射温度計２０によって測定されている。すなわち、サセプタ７４に保持された半導体ウェハーＷの下面から開口部７８を介して放射された赤外光を下部放射温度計２０が受光して昇温中のウェハー温度を測定する。測定された半導体ウェハーＷの温度は制御部３に伝達される。制御部３は、ハロゲンランプＨＬからの光照射によって昇温する半導体ウェハーＷの温度が所定の予備加熱温度Ｔ１に到達したか否かを監視しつつ、ハロゲンランプＨＬの出力を制御する。すなわち、制御部３は、下部放射温度計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となるようにハロゲンランプＨＬの出力をフィードバック制御する。
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、下部放射温度計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がハロゲンランプＨＬ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。
このようなハロゲンランプＨＬによる予備加熱を行うことによって、半導体ウェハーＷの全体を予備加熱温度Ｔ１に均一に昇温している。ハロゲンランプＨＬによる予備加熱の段階においては、より放熱が生じやすい半導体ウェハーＷの周縁部の温度が中央部よりも低下する傾向にあるが、ハロゲンランプハウス４におけるハロゲンランプＨＬの配設密度は、半導体ウェハーＷの中央部に対向する領域よりも周縁部に対向する領域の方が高くなっている。このため、放熱が生じやすい半導体ウェハーＷの周縁部に照射される光量が多くなり、予備加熱段階における半導体ウェハーＷの面内温度分布を均一なものとすることができる。
半導体ウェハーＷの温度が予備加熱温度Ｔ１に到達して所定時間が経過した時点にてフラッシュランプＦＬが半導体ウェハーＷの表面にフラッシュ光照射を行う。このとき、フラッシュランプＦＬから放射されるフラッシュ光の一部は直接に処理チャンバー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処理チャンバー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。
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、瞬間的に処理温度Ｔ２まで上昇した後、急速に下降する。
フラッシュ加熱処理が終了した後、所定時間経過後にハロゲンランプＨＬが消灯する。これにより、半導体ウェハーＷが予備加熱温度Ｔ１から急速に降温する。降温中の半導体ウェハーＷの温度は下部放射温度計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、下部放射温度計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。そして、半導体ウェハーＷの温度が所定以下にまで降温した後、移載機構１０の一対の移載アーム１１が再び退避位置から移載動作位置に水平移動して上昇することにより、リフトピン１２がサセプタ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上に載置された処理後の半導体ウェハーＷが搬送ロボット１５０の搬送ハンド１５１ｂ（または搬送ハンド１５１ａ）により搬出される。具体的には、搬送ロボット１５０は、搬送ハンド１５１ｂをリフトピン１２によって突き上げられた半導体ウェハーＷの直下位置にまで進出させて停止させる。そして、一対の移載アーム１１が下降することにより、フラッシュ加熱後の半導体ウェハーＷが搬送ハンド１５１ｂに渡されて載置される。その後、搬送ロボット１５０が搬送ハンド１５１ｂを処理チャンバー６から退出させて熱処理後の半導体ウェハーＷを搬送チャンバー１７０に搬出する。
次に、搬送ロボット１５０が熱処理後の半導体ウェハーＷを冷却部１３０のクールチャンバー１３１に搬入する。冷却部１３０は、熱処理直後の比較的高温の半導体ウェハーＷを常温近傍にまで冷却する（ステップＳ８）。なお、半導体ウェハーＷの冷却処理は冷却部１４０のクールチャンバー１４１にて行うようにしても良い。
冷却処理が終了した後、搬送ロボット１５０がクールチャンバー１３１から冷却後の半導体ウェハーＷを搬出して膜厚測定チャンバー４０１に搬入する。膜厚測定部４００は、膜厚測定チャンバー４０１に搬入された半導体ウェハーＷの表面に形成されている薄膜の膜厚を測定する。このときには、膜厚測定部４００は、熱処理部１６０にて熱処理が行われた後の半導体ウェハーＷの膜厚測定を行うこととなる。熱処理部１６０にてフラッシュ加熱処理により成膜処理が行われる場合には、処理後に測定された膜厚から処理前に測定された膜厚を減ずることにより、成膜された薄膜の膜厚を算定することができる。
処理後の膜厚測定が終了した後、搬送ロボット１５０が膜厚測定チャンバー４０１から搬送チャンバー１７０に半導体ウェハーＷを搬出する。そして、搬送ロボット１５０が半導体ウェハーＷを反り計測部２９０の反り計測チャンバー２９１に搬入する。反り計測部２９０は、加熱処理後の半導体ウェハーＷに生じている反りを計測する。
ウェハー反りの計測が終了した後、受渡ロボット１２０が反り計測チャンバー２９１から半導体ウェハーＷを取り出す。そして、受渡ロボット１２０は、反り計測チャンバー２９１から取り出した半導体ウェハーＷを元のキャリアＣに格納する（ステップＳ９）。以上のようにして１枚の半導体ウェハーＷの熱処理が完了する。
本実施形態においては、ステップＳ３にて反射率測定部３５０によって測定された半導体ウェハーＷの裏面の反射率に基づいてカメラ３２２の撮像パラメータを調整している。カメラ３２２にはデフォルトとしてベアウェハーの撮像を行うのに好適な撮像パラメータが設定されており、半導体ウェハーＷの裏面に種々の薄膜が成膜されて反射率が変動すると、その裏面に傷が生じているような場合であってもカメラ３２２は鮮明な傷の画像を撮像できなくなる。本実施形態のように、半導体ウェハーＷの裏面の反射率に基づいてカメラ３２２の撮像パラメータを調整すれば、半導体ウェハーＷの裏面に薄膜が成膜されて反射率が変動したとしても、カメラ３２２は反射率に応じて適切に半導体ウェハーＷの裏面を撮像することができる。半導体ウェハーＷの裏面に傷が生じている場合には、カメラ３２２は鮮明な傷の画像を撮像することができる。その結果、半導体ウェハーＷの裏面に薄膜が成膜されていたとしても、傷判定部３２は当該裏面の傷を確実に検知することができる。
また、裏面に傷が検知された半導体ウェハーＷについては、熱処理部１６０にてフラッシュ加熱を行うことなく、キャリアＣに戻している。これにより、傷が生じている半導体ウェハーＷの割れを未然に防ぐことができる。その結果、ウェハー割れにともなう装置のダウンタイムを削減することができ、生産性の低下を抑制することができる。
熱処理装置１００の前工程として別途専用に設けた装置にて半導体ウェハーＷの裏面の反射率を測定するようにしても、カメラ３２２の撮像パラメータの調整を行うことは可能である。しかし、このようにすると半導体ウェハーＷの搬送工程が増えるために生産性が低下する。特に、半導体ウェハーＷの裏面については成膜状態が管理されておらず、同じプロセスを行う同一ロットのウェハーであっても成膜状態が異なることがある。このため、全ての半導体ウェハーＷについて専用の装置に搬送して裏面の反射率を測定しなければならず、生産性が大きく低下する。本実施形態においては、傷検知チャンバー３０１内に反射率測定部３５０を設けており、反射率測定のためのウェハー搬送が不要であるため、生産性の低下を抑制することができる。また、熱処理装置１００における半導体ウェハーＷの処理に要する時間（タクトタイム）を少なくしてスループットを向上させることができる。
また、本実施形態においては、反射率測定部３５０が反射率を測定するときに光源３５１から半導体ウェハーＷの裏面に照射される光の波長と、カメラ３２２が撮像するときに光源３２１から半導体ウェハーＷの裏面に照射される光の波長とを等しくしている。反射率測定部３５０が測定する反射率には波長依存性があり、光源３５１から照射する波長によって反射率測定部３５０が測定する半導体ウェハーＷの裏面の反射率も変動する。このため、反射率測定時と撮像時とで半導体ウェハーＷの裏面に照射される光の波長が異なると、カメラ３２２の撮像パラメータを適切に調整できなくなる。本実施形態では、反射率測定時に半導体ウェハーＷの裏面に照射される光の波長と撮像時に当該裏面に照射される光の波長とが等しいため、測定された半導体ウェハーＷの裏面の反射率に基づいて適切にカメラ３２２の撮像パラメータを調整することができる。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明はその趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態においては、傷検知チャンバー３０１内に反射率測定部３５０を設けていたが、反射率測定部３５０は半導体ウェハーＷがキャリアＣから傷検知チャンバー３０１に搬送されるまでの搬送経路のいずれかの位置に設けられていれば良い。例えば、反射率測定部３５０はアライメント部２３０のアライメントチャンバー２３１に設けられていても良い。半導体ウェハーＷがキャリアＣから傷検知チャンバー３０１に搬送されるまでの搬送経路のいずれかの位置に反射率測定部３５０が設けられていれば、反射率測定のための専用のウェハー搬送が不要となるため、生産性の低下を抑制することができる。
また、反射率測定部３５０が反射率を測定するときに半導体ウェハーＷの裏面に光を照射する光源３５１とカメラ３２２が撮像するときに半導体ウェハーＷの裏面に光を照射する光源３２１とは共通のものであっても良い。具体的には、例えば、反射率測定部３５０または撮像部３２０のいずれか一方に光源を設け、当該光源から光ファイバーによって他方に光を導いて半導体ウェハーＷの裏面に照射するようにしても良い。このようにしても、反射率測定時に半導体ウェハーＷの裏面に照射される光の波長と撮像時に当該裏面に照射される光の波長とは必然的に等しくなるため、測定された半導体ウェハーＷの裏面の反射率に基づいて適切にカメラ３２２の撮像パラメータを調整することができる。
また、上記実施形態においては、調整部３１が半導体ウェハーＷの裏面の反射率に基づいてカメラ３２２の露光時間を調整していたが、これに代えてまたはこれに加えて、カメラ３２２の感度を調整するようにしても良い。カメラ３２２の感度についても、相関テーブル３５と同様の半導体ウェハーＷの裏面の反射率と感度との相関関係を示すテーブルを作成し、そのテーブルに従ってカメラ３２２の感度を調整すれば良い。すなわち、半導体ウェハーＷの裏面の反射率に基づいてカメラ３２２の撮像パラメータを調整する形態であれば良い。
また、ステップＳ６にて半導体ウェハーＷの裏面に傷が検知されたときに、表示部３７に警告を発報するようにしても良い。
また、上記実施形態においては、フラッシュランプハウス５に３０本のフラッシュランプＦＬを備えるようにしていたが、これに限定されるものではなく、フラッシュランプＦＬの本数は任意の数とすることができる。また、フラッシュランプＦＬはキセノンフラッシュランプに限定されるものではなく、クリプトンフラッシュランプであっても良い。また、ハロゲンランプハウス４に備えるハロゲンランプＨＬの本数も４０本に限定されるものではなく、任意の数とすることができる。
また、上記実施形態においては、１秒以上連続して発光する連続点灯ランプとしてフィラメント方式のハロゲンランプＨＬを用いて半導体ウェハーＷの予備加熱を行っていたが、これに限定されるものではなく、ハロゲンランプＨＬに代えて放電型のアークランプ（例えば、キセノンアークランプ）またはＬＥＤランプを連続点灯ランプとして用いて予備加熱を行うようにしても良い。
３ 制御部
４ ハロゲンランプハウス
５ フラッシュランプハウス
６ 処理チャンバー
７ 保持部
１０ 移載機構
３１ 調整部
３２ 傷判定部
３４ 記憶部
３５ 相関テーブル
６５ 熱処理空間
７４ サセプタ
１００ 熱処理装置
１１０ インデクサ部
１１１ ロードポート
１２０ 受渡ロボット
１３１，１４１ クールチャンバー
１５０ 搬送ロボット
１６０ 熱処理部
１７０ 搬送チャンバー
２３１ アライメントチャンバー
２９１ 反り計測チャンバー
３０１ 傷検知チャンバー
３２０ 撮像部
３２１，３５１ 光源
３２２ カメラ
３５０ 反射率測定部
４０１ 膜厚測定チャンバー
Ｃ キャリア
ＦＬ フラッシュランプ
ＨＬ ハロゲンランプ
Ｗ 半導体ウェハー

Claims (13)

  1. 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方法であって、
    基板の裏面の反射率を測定する反射率測定工程と、
    カメラによって前記基板の裏面を撮像して前記基板の裏面における傷の有無を検知する傷検知工程と、
    前記基板に光を照射して前記基板を加熱する加熱工程と、
    を備え、
    前記反射率測定工程にて測定された前記基板の裏面の反射率に基づいて前記カメラの撮像パラメータを調整することを特徴とする熱処理方法。
  2. 請求項１記載の熱処理方法において、
    前記基板の裏面の反射率と前記撮像パラメータとの相関関係を示す相関テーブルに基づいて前記撮像パラメータを調整することを特徴とする熱処理方法。
  3. 請求項２記載の熱処理方法において、
    前記撮像パラメータは露光時間を含み、
    前記基板の裏面の反射率が低くなるほど前記カメラの露光時間を長くすることを特徴とする熱処理方法。
  4. 請求項１記載の熱処理方法において、
    前記反射率測定工程にて前記基板の裏面に照射する光の波長と前記傷検知工程にて前記基板の裏面に照射する光の波長とは等しいことを特徴とする熱処理方法。
  5. 請求項１記載の熱処理方法において、
    前記傷検知工程にて傷が検知された前記基板については前記加熱工程の実行を停止することを特徴とする熱処理方法。
  6. 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、
    基板に熱処理を行うための処理チャンバーと、
    前記処理チャンバー内に収容された前記基板に光を照射する光照射部と、
    前記基板の裏面における傷の有無を検知するための傷検知チャンバーと、
    前記傷検知チャンバー内に収容された前記基板の裏面を撮像して傷の有無を検知するカメラと、
    前記基板の裏面の反射率を測定する反射率測定部と、
    前記反射率測定部によって測定された前記基板の裏面の反射率に基づいて前記カメラの撮像パラメータを調整する調整部と、
    を備えることを特徴とする熱処理装置。
  7. 請求項６記載の熱処理装置において、
    前記基板の裏面の反射率と前記撮像パラメータとの相関関係を示す相関テーブルを保持する記憶部をさらに備え、
    前記調整部は、前記相関テーブルに基づいて前記撮像パラメータを調整することを特徴とする熱処理装置。
  8. 請求項７記載の熱処理装置において、
    前記撮像パラメータは露光時間を含み、
    前記調整部は、前記基板の裏面の反射率が低くなるほど前記カメラの露光時間を長くすることを特徴とする熱処理装置。
  9. 請求項６記載の熱処理装置において、
    前記反射率測定部が反射率を測定するときに前記基板の裏面に照射される光の波長と前記カメラが撮像するときに前記基板の裏面に照射される光の波長とは等しいことを特徴とする熱処理装置。
  10. 請求項９記載の熱処理装置において、
    前記反射率測定部が反射率を測定するときに前記基板の裏面に光を照射する光源と前記カメラが撮像するときに前記基板の裏面に光を照射する光源とは共通であることを特徴とする熱処理装置。
  11. 請求項６記載の熱処理装置において、
    前記反射率測定部は前記傷検知チャンバーに設けられることを特徴とする熱処理装置。
  12. 請求項６記載の熱処理装置において、
    前記反射率測定部は、前記基板が前記傷検知チャンバーに搬送されるまでの搬送経路に設けられることを特徴とする熱処理装置。
  13. 請求項６記載の熱処理装置において、
    前記傷検知チャンバーにて傷が検知された前記基板については前記処理チャンバーへの搬送を停止することを特徴とする熱処理装置。
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