JP5731230B2 - Heat treatment equipment - Google Patents

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Description

本発明は、半導体ウエハや液晶表示装置用ガラス基板等の薄板状の精密電子基板(以下、単に「基板」と称する)に対して光を照射することによって該基板を加熱する熱処理装置に関する。   The present invention relates to a heat treatment apparatus for heating a thin plate-shaped precision electronic substrate (hereinafter simply referred to as “substrate”) such as a semiconductor wafer or a glass substrate for a liquid crystal display device by irradiating light.

従来より、イオン注入後の半導体ウエハの不純物(イオン)活性化工程においては、ハロゲンランプを使用したランプアニール装置が一般的に使用されていた。また近年では、キセノンなどを用いたフラッシュランプを使用して半導体ウエハの表面にフラッシュ光を照射することにより、イオンが注入された半導体ウエハの表面のみを極めて短時間(数ミリセカンド以下)に1100℃程度にまで昇温させる技術が提案されている。またさらに、キセノンフラッシュランプとハロゲンランプを併用し、半導体ウエハをキセノンフラッシュランプでフラッシュ加熱する前に、ハロゲンランプで所定温度まで予備加熱する技術も提案されている。   Conventionally, a lamp annealing apparatus using a halogen lamp has been generally used in an impurity (ion) activation process of a semiconductor wafer after ion implantation. Further, in recent years, a flash lamp using xenon or the like is used to irradiate the surface of a semiconductor wafer with flash light, so that only the surface of the semiconductor wafer into which ions have been implanted is exposed in 1100 in a very short time (several milliseconds or less). Techniques for raising the temperature to about ℃ have been proposed. Furthermore, a technique has been proposed in which a xenon flash lamp and a halogen lamp are used in combination, and the semiconductor wafer is preheated to a predetermined temperature with a halogen lamp before flash heating with the xenon flash lamp.

ところで、このようなハロゲンランプによる加熱機構において、棒状のハロゲンランプを例えば等間隔に配列配置したような構成では、半導体ウエハの中央部よりも周縁部のほうが照度が低くなってしまう傾向があり、処理の温度均一性に問題があった。そのため、特許文献1に示されるように半導体ウエハの周縁部に対応する領域にハロゲンランプを高密度に配置したり、あるいは、半導体ウエハの周縁部に対応する領域のハロゲンランプをより高出力になるように電力供給を制御するなどの対応により、半導体ウエハの周縁部に対して光量をより多く照射するようにした構成も提案されている。   By the way, in such a heating mechanism using a halogen lamp, in a configuration in which rod-shaped halogen lamps are arranged at equal intervals, for example, the illuminance tends to be lower at the peripheral portion than at the central portion of the semiconductor wafer. There was a problem in the temperature uniformity of the treatment. Therefore, as disclosed in Patent Document 1, halogen lamps are arranged at high density in a region corresponding to the peripheral portion of the semiconductor wafer, or the halogen lamp in the region corresponding to the peripheral portion of the semiconductor wafer has higher output. Thus, a configuration has been proposed in which a larger amount of light is applied to the peripheral portion of the semiconductor wafer by such measures as controlling the power supply.

しかしながら、このように半導体ウエハの周縁部への光量をより多く照射する構成をとると、基板全体の温度の均一性としては改善されることにはなるが、今度は半導体ウエハの周縁部側に温度が高くなるピークが現れる場合があり、さらに改善を求められていた。   However, if a configuration in which a larger amount of light is applied to the peripheral edge of the semiconductor wafer in this way is taken, the uniformity of the temperature of the entire substrate will be improved, but this time on the peripheral edge side of the semiconductor wafer. In some cases, a peak at which the temperature rises may appear, and further improvement has been demanded.

特開2009−260061号公報JP 2009-260061 A 特開2002−110580号公報JP 2002-110580 A 特開2003−31517号公報JP 2003-31517 A

特許文献2に記載されているように、光源と半導体ウエハとの間を仕切るように全体にわたって光拡散板を設ければ、照度分布は改善されるが、全体にわたって照度も低下してしまい、加熱効率が低下し、温度が低くなったり加熱に長時間を要するようになってしまう。また特許文献3に記載のように、光源と半導体ウエハとの間に集光度が異なる複数のレンズを二次元に配列したレンズ群を配置する構成では、集光度が異なる複数のレンズを適切にレイアウトして配置固定しなければならず、製造が難しくコストが高い。   As described in Patent Document 2, if a light diffusing plate is provided over the whole so as to partition the light source and the semiconductor wafer, the illuminance distribution is improved, but the illuminance is also lowered over the whole, and heating is performed. Efficiency will fall and temperature will become low or will require long time for a heating. In addition, as described in Patent Document 3, in a configuration in which a lens group in which a plurality of lenses having different light collection degrees are arranged two-dimensionally between a light source and a semiconductor wafer, a plurality of lenses having different light collection degrees are appropriately laid out. Therefore, it must be arranged and fixed, and it is difficult to manufacture and expensive.

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、製造が簡単でコストが安く、また全体的な照度を低下させることなく照度分布の均一性を改善する熱処理装置を提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of the above problems, and has an object to provide a heat treatment apparatus that is easy to manufacture and inexpensive, and that improves the uniformity of the illuminance distribution without reducing the overall illuminance. .

請求項1に記載の発明は、基板に対して光を照射することによって該基板を加熱する熱処理装置であって、基板を支持する支持手段と、前記基板よりも大きい形状の発光領域面を有し、該発光領域面を前記支持手段に支持された基板に対向させて光照射を行う光源構成体と、筒形をなし、前記支持手段に支持された基板と前記光源構成体との間に配置されて入射した光の一部を透過し一部を散乱させるよう構成された半透明の光散乱部材とを備え、前記光源構成体は、その発光領域面の中央部よりも周縁部のほうが、単位面積あたりの発光光量が多くなるように複数のハロゲンランプを配列して構成され、前記光散乱部材は、前記光源構成体の前記周縁部からの光を散乱させることを特徴とする。 The invention described in claim 1 is a heat treatment apparatus for heating a substrate by irradiating the substrate with light, and has a supporting means for supporting the substrate and a light emitting region surface having a shape larger than that of the substrate. A light source structure that irradiates light with the light emitting region surface facing the substrate supported by the support means, and a cylindrical shape between the substrate supported by the support means and the light source structure. And a translucent light scattering member configured to transmit a part of the incident light and scatter a part thereof , and the light source structure has a peripheral portion rather than a central portion of the light emitting region surface. In this case, a plurality of halogen lamps are arranged so as to increase the amount of emitted light per unit area, and the light scattering member scatters light from the peripheral portion of the light source structure .

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の熱処理装置において、前記光散乱部材は、前記光源構成体と前記支持手段に支持された基板との中間よりも前記光源構成体に近い位置に配置されることを特徴とする。 The invention according to claim 2 is the heat treatment apparatus according to claim 1, wherein the light scattering member is closer to the light source structure than an intermediate between the light source structure and the substrate supported by the support means. It is characterized by being arranged in .

請求項3に記載の発明は、請求項1または請求項2に記載の熱処理装置において、前記基板が半導体ウエハであり、前記光散乱部材が前記半導体ウエハと同軸位置に配置された無底の円筒形であることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the heat treatment apparatus according to the first or second aspect, the substrate is a semiconductor wafer, and the bottomless cylinder in which the light scattering member is disposed coaxially with the semiconductor wafer. It is characterized by its shape.

請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の熱処理装置において、前記光散乱部材の円筒形が、前記半導体ウエハの直径と略同じ直径であることを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the heat treatment apparatus according to the third aspect, the cylindrical shape of the light scattering member is substantially the same as the diameter of the semiconductor wafer.

請求項5に記載の発明は、請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の熱処理装置において、前記光散乱部材が、光散乱用の微細構造を形成したガラス材よりなることを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the heat treatment apparatus according to any one of the first to fourth aspects, the light scattering member is made of a glass material on which a fine structure for light scattering is formed. .

請求項6に記載の発明は、請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の熱処理装置において、前記光源構成体が、平行に配置された複数の棒状のハロゲンランプからなる光源群を備えることを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the heat treatment apparatus according to any one of the first to fifth aspects, the light source structure includes a light source group including a plurality of rod-shaped halogen lamps arranged in parallel. It is characterized by.

請求項1の発明によれば、基板より大きい形状の発光領域面を有する光源構成体から照射される光のうちの一部が、基板と光源構成体との間に配置された筒形の光散乱部材によって散乱されるので、製造が簡単でコストが安く、また全体的な照度を低下させることなく照度分布の均一性を改善できる。また、光源構成体の周縁部から単位面積あたりの発光光量が多い光が照射されるが、光源構成体の周縁部に近い光散乱部材による散乱で基板周縁部の照度のピークが低くなり、照度分布の均一性を改善できる。 According to the first aspect of the present invention, a cylindrical light in which a part of the light emitted from the light source structure having a light emitting area surface having a shape larger than that of the substrate is disposed between the substrate and the light source structure. Since it is scattered by the scattering member, it is easy to manufacture and inexpensive, and the uniformity of the illuminance distribution can be improved without reducing the overall illuminance. In addition, light with a large amount of emitted light per unit area is irradiated from the peripheral part of the light source structure, but the peak of illuminance at the peripheral part of the substrate becomes low due to scattering by the light scattering member near the peripheral part of the light source structure, Distribution uniformity can be improved.

請求項3および請求項4の発明によれば、無底の円筒形の光散乱部材によって、その中央部を通過する光は透過されるので散乱されず、周縁部を通過する光の一部が散乱されて、基板周縁部の光のピークが低くなり、照度分布の均一性を改善できる。
の取付角度を容易にそろえることができて製造が容易で、高効率で均一性も良好な照明装置と検査装置が得られる。
According to the third and fourth aspects of the present invention, the light passing through the central portion is transmitted by the bottomless cylindrical light scattering member, so that it is not scattered and a part of the light passing through the peripheral portion is not scattered. Scattered, the light peak at the periphery of the substrate is lowered, and the uniformity of the illuminance distribution can be improved.
Thus, it is possible to easily arrange the mounting angles, and to produce an illumination device and an inspection device that are easy to manufacture, highly efficient, and have good uniformity.

請求項5の発明によれば、光散乱部材を、光散乱用の微細構造を形成したガラス材により簡単に製造できる。   According to invention of Claim 5, a light-scattering member can be easily manufactured with the glass material in which the microstructure for light scattering was formed.

請求項6の発明によれば、光源構成体を、平行に配置された複数の棒状のハロゲンランプからなる光源群により簡単に製造できる。
According to invention of Claim 6, a light source structure can be easily manufactured with the light source group which consists of a some rod-shaped halogen lamp arrange | positioned in parallel.

本発明に係る熱処理装置の構成を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the structure of the heat processing apparatus which concerns on this invention. 保持部の斜視図である。It is a perspective view of a holding part. 保持プレートの平面図である。It is a top view of a holding plate. 保持プレートに半導体ウエハが載置されたときのバンプ近傍を拡大した図である。It is the figure which expanded the bump vicinity when a semiconductor wafer was mounted in the holding plate. 移載機構の平面図である。It is a top view of a transfer mechanism. 移載機構の側面図である。It is a side view of a transfer mechanism. 複数のハロゲンランプの配置を示す平面図である。It is a top view which shows arrangement | positioning of a some halogen lamp. 半導体ウエハ、ハロゲンランプ、ルーバーの位置関係を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the positional relationship of a semiconductor wafer, a halogen lamp, and a louver. ルーバーと支持体を示す図である。It is a figure which shows a louver and a support body. ハロゲンランプ、ルーバーの位置関係を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the positional relationship of a halogen lamp and a louver. フラッシュランプの駆動回路を示す図である。It is a figure which shows the drive circuit of a flash lamp. 半導体ウエハ上での照度分布を示す図である。It is a figure which shows the illumination intensity distribution on a semiconductor wafer.

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

<1.全体構成>     <1. Overall configuration>

図1は、本発明に係る熱処理装置1の構成を示す縦断面図である。本実施形態の熱処理装置1は、基板としてφ300mmの円板形状の半導体ウエハWに対して光照射を行うことによってその半導体ウエハWを加熱するフラッシュランプアニール装置である。熱処理装置1に搬入される前の半導体ウエハWには不純物が注入されており、熱処理装置1による加熱処理によって注入された不純物の活性化処理が実行される。   FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a heat treatment apparatus 1 according to the present invention. The heat treatment apparatus 1 of the present embodiment is a flash lamp annealing apparatus that heats a semiconductor wafer W having a diameter of 300 mm as a substrate by irradiating the semiconductor wafer W with light. Impurities are implanted into the semiconductor wafer W before being carried into the heat treatment apparatus 1, and activation processing of the implanted impurities by the heat treatment by the heat treatment apparatus 1 is executed.

熱処理装置1は、半導体ウエハWを収容するチャンバー6と、複数のフラッシュランプFLを内蔵するフラッシュ加熱部5と、複数のハロゲンランプHLを内蔵するハロゲン加熱部4と、を備える。チャンバー6の上側にフラッシュ加熱部5が設けられるとともに、下側にハロゲン加熱部4が設けられている。また、熱処理装置1は、チャンバー6の内部に、半導体ウエハ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エハWの受け渡しを行う移載機構10と、を備える。さらに、熱処理装置1は、ハロゲン加熱部4、フラッシュ加熱部5およびチャンバー6に設けられた各動作機構を制御して半導体ウエハWの熱処理を実行させる制御部3を備える。   The heat treatment apparatus 1 includes a chamber 6 that accommodates a semiconductor wafer W, a flash heating unit 5 that houses a plurality of flash lamps FL, and a halogen heating unit 4 that houses a plurality of halogen lamps HL. A flash heating unit 5 is provided on the upper side of the chamber 6, and a halogen heating unit 4 is provided on the lower side. Further, the heat treatment apparatus 1 includes a holding unit 7 that holds the semiconductor wafer W in a horizontal position inside the chamber 6, a transfer mechanism 10 that transfers the semiconductor wafer W between the holding unit 7 and the outside of the apparatus, Is provided. Further, the heat treatment apparatus 1 includes a control unit 3 that controls the operation mechanisms provided in the halogen heating unit 4, the flash heating unit 5, and the chamber 6 to perform the heat treatment of the semiconductor wafer W.

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

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

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

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

また、チャンバー側部61には、チャンバー6に対して半導体ウエハ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はチャンバー6の外側からチャンバー側部61を貫通して凹部62まで連通している。また搬送開口部66は、ゲートバルブ185によって開閉可能とされている。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への半導体ウエハWの搬入および熱処理空間65からの半導体ウエハWの搬出を行うことができる。また、ゲートバルブ185が搬送開口部66を閉鎖するとチャンバー6内の熱処理空間65が密閉空間とされる。   The chamber side 61 is formed with a transfer opening (furnace port) 66 for carrying the semiconductor wafer W into and out of the chamber 6. The transfer opening 66 communicates from the outside of the chamber 6 to the recess 62 through the chamber side 61. The transfer opening 66 can be opened and closed by a gate valve 185. For this reason, when the gate valve 185 opens the transfer opening 66, the semiconductor wafer W is loaded into the heat treatment space 65 through the recess 62 from the transfer opening 66 and the semiconductor wafer W is unloaded from the heat treatment space 65. It can be performed. Further, when the gate valve 185 closes the transfer opening 66, the heat treatment space 65 in the chamber 6 becomes a sealed space.

また、チャンバー6の内壁上部には熱処理空間65に処理ガス(本実施形態では窒素ガス(N2))を供給するガス供給孔81が形設されている。ガス供給孔81は、凹部62よりも上側位置に形設されており、反射リング68に設けられていても良い。ガス供給孔81はチャンバー6の側壁内部に円環状に形成された緩衝空間82を介してガス供給管83に連通接続されている。ガス供給管83は窒素ガス供給源85に接続されている。また、ガス供給管83の経路途中にはバルブ84が介挿されている。バルブ84が開放されると、窒素ガス供給源85から緩衝空間82に窒素ガスが送給される。緩衝空間82に流入した窒素ガスは、ガス供給孔81よりも流体抵抗の小さい緩衝空間82内を拡がるように流れてガス供給孔81から熱処理空間65内へと供給される。 Further, a gas supply hole 81 for supplying a processing gas (nitrogen gas (N 2 ) in the present embodiment) to the heat treatment space 65 is formed in the upper portion of the inner wall of the chamber 6. The gas supply hole 81 is formed at a position above the recess 62 and may be provided in the reflection ring 68. The gas supply hole 81 is connected to a gas supply pipe 83 through a buffer space 82 formed in an annular shape inside the side wall of the chamber 6. The gas supply pipe 83 is connected to a nitrogen gas supply source 85. A valve 84 is inserted in the middle of the path of the gas supply pipe 83. When the valve 84 is opened, nitrogen gas is supplied from the nitrogen gas supply source 85 to the buffer space 82. The nitrogen gas flowing into the buffer space 82 flows so as to expand in the buffer space 82 having a smaller fluid resistance than the gas supply hole 81 and is supplied from the gas supply hole 81 into the heat treatment space 65.

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

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

<2.保持部7と移載機構10>     <2. Holding unit 7 and transfer mechanism 10>

図2は、保持部7の斜視図である。保持部7は、サセプタ70および保持プレート74を備えて構成される。サセプタ70は、石英により形成され、円環形状のリング部71に複数の爪部72(本実施形態では4本)を立設して構成される。図3は、保持プレート74の平面図である。保持プレート74は石英にて形成された円形の平板状部材であって、サセプタ70の上方に後述する爪部72および支持棒73により支持される。保持プレート74の直径は半導体ウエハWの直径よりも大きい。すなわち、保持プレート74は、半導体ウエハWよりも大きな平面サイズを有する。保持プレート74の上面には複数個のバンプ75が立設されている。本実施形態においては、保持プレート74の外周円と同心円の周上に沿って60°毎に計6本のバンプ75が立設されている。6本のバンプ75を配置した円の径(対向するバンプ75間の距離)は半導体ウエハWの径よりも小さく、本実施形態ではφ280mmである。それぞれのバンプ75は石英にて形成された支持ピンである。なお、バンプ75の個数は6本に限定されるものではなく、半導体ウエハWを安定して支持可能な3本以上であれば良い。   FIG. 2 is a perspective view of the holding unit 7. The holding unit 7 includes a susceptor 70 and a holding plate 74. The susceptor 70 is made of quartz, and is configured such that a plurality of claw portions 72 (four in this embodiment) are erected on an annular ring portion 71. FIG. 3 is a plan view of the holding plate 74. The holding plate 74 is a circular flat plate member made of quartz, and is supported above the susceptor 70 by a claw portion 72 and a support rod 73 described later. The diameter of the holding plate 74 is larger than the diameter of the semiconductor wafer W. That is, the holding plate 74 has a larger planar size than the semiconductor wafer W. A plurality of bumps 75 are erected on the upper surface of the holding plate 74. In the present embodiment, a total of six bumps 75 are erected every 60 ° along a circumference that is concentric with the outer circumference of the holding plate 74. The diameter of the circle in which the six bumps 75 are arranged (the distance between the opposing bumps 75) is smaller than the diameter of the semiconductor wafer W, and in this embodiment is φ280 mm. Each bump 75 is a support pin made of quartz. The number of bumps 75 is not limited to six, and may be three or more that can stably support the semiconductor wafer W.

また、保持プレート74の上面には、6本のバンプ75と同心円状に複数個(本実施形態では5個)のガイドピン76(図2では図示省略)が立設されている。5個のガイドピン76を配置した円の径は半導体ウエハWの径よりも若干大きい。各ガイドピン76は石英にて形成されている。   On the upper surface of the holding plate 74, a plurality of (five in the present embodiment) guide pins 76 (not shown in FIG. 2) are provided concentrically with the six bumps 75. The diameter of the circle in which the five guide pins 76 are arranged is slightly larger than the diameter of the semiconductor wafer W. Each guide pin 76 is made of quartz.

リング部71が凹部62の底面に載置されることによって、保持部7のサセプタ70がチャンバー6の熱処理空間65内に装着される。そして、保持プレート74はチャンバー6に装着されたサセプタ70の爪部72に装着保持される。チャンバー6に搬入された半導体ウエハWはサセプタ70に保持された保持プレート74の上に水平姿勢にて載置される。   By placing the ring portion 71 on the bottom surface of the recess 62, the susceptor 70 of the holding portion 7 is mounted in the heat treatment space 65 of the chamber 6. The holding plate 74 is mounted and held on the claw portion 72 of the susceptor 70 mounted on the chamber 6. The semiconductor wafer W carried into the chamber 6 is placed in a horizontal posture on the holding plate 74 held by the susceptor 70.

図4は、保持プレート74に半導体ウエハWが載置されたときのバンプ75近傍を拡大した図である。サセプタ70の各爪部72には支持棒73が立設されている。支持棒73の上端部が保持プレート74の下面に穿設された凹部に嵌合することによって、保持プレート74が位置ずれすることなくサセプタ70に保持される。   FIG. 4 is an enlarged view of the vicinity of the bump 75 when the semiconductor wafer W is placed on the holding plate 74. A support rod 73 is erected on each claw portion 72 of the susceptor 70. When the upper end portion of the support rod 73 is fitted into a recess formed in the lower surface of the holding plate 74, the holding plate 74 is held by the susceptor 70 without being displaced.

また、バンプ75およびガイドピン76も保持プレート74の上面に穿設された凹部に嵌着されて立設されている。保持プレート74の上面に立設されたバンプ75およびガイドピン76の上端は当該上面から突出する。半導体ウエハWは保持プレート74に立設された複数のバンプ75によって点接触にて支持されて保持プレート74上に載置される。バンプ75の上端の高さ位置から保持プレート74の上面までの距離は0.5mm以上3mm以下(本実施形態では1mm)である。従って、半導体ウエハWは複数のバンプ75によって保持プレート74の上面から0.5mm以上3mm以下の間隔を隔てて支持されることとなる。また、ガイドピン76の上端の高さ位置はバンプ75の上端よりも高く、複数のガイドピン76によって半導体ウエハWの水平方向の位置ずれが防止される。なお、バンプ75およびガイドピン76を保持プレート74と一体に石英にて加工するようにしても良い。また、これら複数個のガイドピン76に代えて上側に向けて拡がるように水平面と所定の角度をなすテーパ面が形成された円環状部材を設けるようにして、半導体ウエハWの水平方向の位置ずれを防止するようにしても良い。   Further, the bump 75 and the guide pin 76 are also erected by being fitted into a recess formed in the upper surface of the holding plate 74. The upper ends of the bumps 75 and the guide pins 76 erected on the upper surface of the holding plate 74 protrude from the upper surface. The semiconductor wafer W is supported by point contact by a plurality of bumps 75 standing on the holding plate 74 and placed on the holding plate 74. The distance from the height position of the upper end of the bump 75 to the upper surface of the holding plate 74 is 0.5 mm or more and 3 mm or less (1 mm in this embodiment). Therefore, the semiconductor wafer W is supported by the plurality of bumps 75 with an interval of 0.5 mm or more and 3 mm or less from the upper surface of the holding plate 74. Further, the height position of the upper end of the guide pin 76 is higher than the upper end of the bump 75, and the horizontal displacement of the semiconductor wafer W is prevented by the plurality of guide pins 76. The bump 75 and the guide pin 76 may be processed with quartz integrally with the holding plate 74. Further, in place of the plurality of guide pins 76, an annular member formed with a tapered surface having a predetermined angle with the horizontal surface is provided so as to expand upward, and the horizontal displacement of the semiconductor wafer W is thus provided. You may make it prevent.

そして、保持プレート74の上面のうち少なくとも複数のバンプ75に支持された半導体ウエハWに対向する領域は平面となる。この場合、半導体ウエハWは複数のバンプ75によって保持プレート74の当該平面から0.5mm以上3mm以下の間隔を隔てて支持されることとなる。   A region facing the semiconductor wafer W supported by at least the plurality of bumps 75 on the upper surface of the holding plate 74 is a flat surface. In this case, the semiconductor wafer W is supported by a plurality of bumps 75 at an interval of 0.5 mm or more and 3 mm or less from the plane of the holding plate 74.

また、図2および図3に示すように、保持プレート74には、上下に貫通して開口部78および切り欠き部77が形成されている。切り欠き部77は、熱電対を使用した接触式温度計130のプローブ先端部を通すために設けられている。一方、開口部78は、放射温度計120が保持プレート74に保持された半導体ウエハ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。   As shown in FIGS. 2 and 3, the holding plate 74 has an opening 78 and a notch 77 penetrating vertically. The notch 77 is provided to pass the probe tip of the contact thermometer 130 using a thermocouple. On the other hand, the opening 78 is provided for receiving radiation light (infrared light) emitted from the lower surface of the semiconductor wafer W held by the holding plate 74 by the radiation thermometer 120.

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

また、一対の移載アーム11は、昇降機構14によって水平移動機構13とともに昇降移動される。昇降機構14が一対の移載アーム11を移載動作位置にて上昇させると、計4本のリフトピン12が保持プレート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の上端が保持プレート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、サセプタ70のリング部71の直上である。リング部71は凹部62の底面に載置されているため、移載アーム11の退避位置は凹部62の内側となる。なお、移載機構10の駆動部(水平移動機構13および昇降機構14)が設けられている部位の近傍にも図示省略の排気機構が設けられており、移載機構10の駆動部周辺の雰囲気がチャンバー6の外部に排出されるように構成されている。   The pair of transfer arms 11 are moved up and down together with the horizontal moving mechanism 13 by the lifting mechanism 14. When the elevating mechanism 14 raises the pair of transfer arms 11 at the transfer operation position, a total of four lift pins 12 pass through the through holes 79 (see FIGS. 2 and 3) formed in the holding plate 74, The upper end of the lift pin 12 protrudes from the upper surface of the holding plate 74. On the other hand, when the elevating mechanism 14 lowers the pair of transfer arms 11 at the transfer operation position, the lift pins 12 are extracted from the through holes 79, and the horizontal movement mechanism 13 moves the pair of transfer arms 11 so as to open each of them. The transfer arm 11 moves to the retracted position. The retracted position of the pair of transfer arms 11 is directly above the ring portion 71 of the susceptor 70. Since the ring portion 71 is placed on the bottom surface of the recess 62, the retracted position of the transfer arm 11 is inside the recess 62. Note that an exhaust mechanism (not shown) is also provided in the vicinity of the portion where the drive unit (the horizontal movement mechanism 13 and the lifting mechanism 14) of the transfer mechanism 10 is provided, and the atmosphere around the drive unit of the transfer mechanism 10 Is discharged to the outside of the chamber 6.

<3.フラッシュ加熱部5>     <3. Flash heating unit 5>

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

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

図10は、フラッシュランプFLの駆動回路を示す図である。同図に示すように、コンデンサ93と、コイル94と、フラッシュランプFLと、スイッチング素子96とが直列に接続されている。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陽極および陰極が配設された棒状のガラス管(放電管)92と、該ガラス管92の外周面上に付設されたトリガー電極91とを備える。コンデンサ93には、電源ユニット95によって所定の電圧が印加され、その印加電圧に応じた電荷が充電される。また、トリガー電極91にはトリガー回路97から電圧を印加することができる。トリガー回路97がトリガー電極91に電圧を印加するタイミングは制御部3によって制御される。   FIG. 10 is a diagram showing a driving circuit for the flash lamp FL. As shown in the figure, a capacitor 93, a coil 94, a flash lamp FL, and a switching element 96 are connected in series. The flash lamp FL includes a rod-shaped glass tube (discharge tube) 92 in which xenon gas is sealed and an anode and a cathode are disposed at both ends thereof, and a trigger electrode provided on the outer peripheral surface of the glass tube 92. 91. A predetermined voltage is applied to the capacitor 93 by the power supply unit 95, and a charge corresponding to the applied voltage is charged. A voltage can be applied from the trigger circuit 97 to the trigger electrode 91. The timing at which the trigger circuit 97 applies a voltage to the trigger electrode 91 is controlled by the control unit 3.

本実施の形態では、スイッチング素子96として絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT;Insulated gate bipolar transistor)を用いている。IGBTは、ゲート部にMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field effect transistor)を組み込んだバイポーラトランジスタであり、大電力を取り扱うのに適したスイッチング素子である。スイッチング素子96のゲートには制御部3のパルス発生器31からパルス信号が印加される。   In the present embodiment, an insulated gate bipolar transistor (IGBT) is used as the switching element 96. The IGBT is a bipolar transistor in which a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) is incorporated in a gate portion, and is a switching element suitable for handling high power. A pulse signal is applied from the pulse generator 31 of the control unit 3 to the gate of the switching element 96.

コンデンサ93が充電された状態でスイッチング素子96のゲートにパルスが出力されてガラス管92の両端電極に高電圧が印加されたとしても、キセノンガスは電気的には絶縁体であることから、通常の状態ではガラス管92内に電気は流れない。しかしながら、トリガー回路97がトリガー電極91に電圧を印加して絶縁を破壊した場合には両端電極間の放電によってガラス管92内に電流が瞬時に流れ、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。   Even when a pulse is output to the gate of the switching element 96 with the capacitor 93 charged and a high voltage is applied to both ends of the glass tube 92, the xenon gas is normally an insulator, so In this state, electricity does not flow in the glass tube 92. However, when the trigger circuit 97 applies a voltage to the trigger electrode 91 to break the insulation, an electric current instantaneously flows in the glass tube 92 due to the discharge between the two end electrodes, and the excitation of the xenon atoms or molecules at that time Light is emitted.

また、図1のリフレクタ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から出射された光を保持部7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梨地模様を呈する。   Further, the reflector 52 of FIG. 1 is provided above the plurality of flash lamps FL so as to cover all of them. The basic function of the reflector 52 is to reflect the light emitted from the plurality of flash lamps FL toward the holding unit 7. The reflector 52 is formed of an aluminum alloy plate, and the surface (the surface facing the flash lamp FL) is roughened by blasting to exhibit a satin pattern.

<4.ハロゲン加熱部4>     <4. Halogen heating unit 4>

チャンバー6の下方に設けられたハロゲン加熱部4は、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への光照射を行うものであって、筐体101の内部に、保持部7に保持される半導体ウエハWの真下の位置に複数本(本実施形態では40本)のハロゲンランプHLを配列して構成された光源構成体LSと、その光源構成体LSと半導体ウエハWとの間に配置されたルーバー100とを備える。   The halogen heating unit 4 provided below the chamber 6 irradiates light to the heat treatment space 65 from below the chamber 6 through the lower chamber window 64. 7, a light source structure LS configured by arranging a plurality of (40 in this embodiment) halogen lamps HL at a position directly below the semiconductor wafer W held by the semiconductor wafer W, and the light source structure LS and the semiconductor wafer W And a louver 100 disposed between the two.

図7は、光源構成体LSの複数のハロゲンランプHLの配置を示す平面図、図8は半導体ウエハWとハロゲンランプHL等の配置を示す模式図、図9はルーバー100の取り付け状態を示す平面図および断面図、図10はルーバー4とハロゲンランプHLの位置関係をしめす模式図である。光源構成体LSは、20本のハロゲンランプHLを平行に配列した上側ランプ列UHLと、その直下位置にて同じく20本のハロゲンランプHLを平行に配列した下側ランプ列LHLとからなる。それらを構成するハロゲンランプHLは、すべて同一の特性を有する長さ約50cmの円筒形状を有する棒状ランプである。上側ランプ列UHLと下側ランプ列LHLのそれぞれは、水平面内の40cm×50cmの領域に20本のハロゲンランプHLを後述の如く平行に配列して構成される。   7 is a plan view showing the arrangement of the plurality of halogen lamps HL of the light source structure LS, FIG. 8 is a schematic view showing the arrangement of the semiconductor wafer W, the halogen lamp HL, and the like, and FIG. 9 is a plan view showing how the louver 100 is attached. FIG. 10 is a schematic view showing the positional relationship between the louver 4 and the halogen lamp HL. The light source structure LS includes an upper lamp row UHL in which 20 halogen lamps HL are arranged in parallel, and a lower lamp row LHL in which 20 halogen lamps HL are arranged in parallel at a position immediately below the upper lamp row UHL. The halogen lamps HL constituting them are rod-shaped lamps having a cylindrical shape of about 50 cm in length, all having the same characteristics. Each of the upper lamp row UHL and the lower lamp row LHL is configured by arranging 20 halogen lamps HL in parallel in a region of 40 cm × 50 cm in a horizontal plane as will be described later.

上側ランプ列UHLを構成するハロゲンランプHLと下側ランプ列LHLを構成するハロゲンランプHLとは、互いに直交する方向でかつそれぞれの中央部分が平面視で重なるように配列されており、このようにそれらを直交する方向に配列することで、ランプ配列に起因する照度むらを防止または低減するようにしている。上側ランプ列UHLと下側ランプ列LHLとが平面視で重なる40cm四方の領域を、以下ではランプ配置領域LAと称する。このランプ配置領域LAは、処理対象であるφ300mmの円板形状の半導体ウエハWよりも大きく、ランプ配置領域LAの中心が、保持部7に保持されている半導体ウエハWの中心の直下に位置するように配置されている。そしてこのランプ配置領域LAの上面が、半導体ウエハWの加熱に寄与する発光領域面である。   The halogen lamps HL constituting the upper lamp row UHL and the halogen lamps HL constituting the lower lamp row LHL are arranged in a direction orthogonal to each other so that the central portions thereof overlap each other in plan view. By arranging them in a direction orthogonal to each other, unevenness in illuminance caused by the lamp arrangement is prevented or reduced. A 40 cm square region where the upper lamp row UHL and the lower lamp row LHL overlap in plan view is hereinafter referred to as a lamp arrangement region LA. The lamp arrangement area LA is larger than the disk-shaped semiconductor wafer W having a diameter of 300 mm to be processed, and the center of the lamp arrangement area LA is located immediately below the center of the semiconductor wafer W held by the holding unit 7. Are arranged as follows. The upper surface of the lamp arrangement region LA is a light emitting region surface that contributes to the heating of the semiconductor wafer W.

また、図7に示すように、上側ランプ列UHL、下側ランプ列LHLのそれぞれは、それぞれを構成する20本のハロゲンランプHLのうち、両端側の6本づつが密に配列され、残りの8本は、中央部に向って徐々に間隔が広くなるように配列されていて、略正方形のランプ配置領域LAの中心が最もハロゲンランプHLの間隔が大きくハロゲンランプHLの密度が疎らとなっている。これは、一般に光照射による加熱時においては半導体ウエハWの周縁部において温度低下が生じやすいため、熱処理装置1ではそれを補償すべく半導体ウエハWの周縁部により多い光量の照射を行うことができるものである。   Further, as shown in FIG. 7, in each of the upper lamp row UHL and the lower lamp row LHL, six of the 20 halogen lamps HL constituting each of the upper lamp row UHL and the lower lamp row LHL are densely arranged. The eight lamps are arranged so that the intervals gradually increase toward the center, and the center of the substantially square lamp arrangement area LA has the largest interval between the halogen lamps HL and the density of the halogen lamps HL is sparse. Yes. This is because, in general, a temperature drop is likely to occur at the peripheral portion of the semiconductor wafer W during heating by light irradiation, so that the heat treatment apparatus 1 can irradiate a large amount of light to the peripheral portion of the semiconductor wafer W to compensate for this. Is.

なお、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。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エハWへの放射効率が優れたものとなる。   The halogen lamp HL is a filament-type light source that emits light by making the filament incandescent by energizing the filament disposed inside the glass tube. Inside the glass tube, a gas obtained by introducing a trace amount of a halogen element (iodine, bromine, etc.) into an inert gas such as nitrogen or argon is enclosed. By introducing a halogen element, it is possible to set the filament temperature to a high temperature while suppressing breakage of the filament. Therefore, the halogen lamp HL has a characteristic that it has a longer life than a normal incandescent bulb and can continuously radiate strong light. Further, since the halogen lamp HL is a rod-shaped lamp, it has a long life, and by arranging the halogen lamp HL along the horizontal direction, the radiation efficiency to the upper semiconductor wafer W becomes excellent.

ルーバー100は、厚さ3mm、高さ20mmで、外径は処理しようとする半導体ウエハWと略同じ300mmの無底円筒形状であって、透明な石英ガラスに微細な気泡を形成して入射した光をその気泡で散乱させ、約30%程度の光を透過させるように半透明になした素材により形成されている。そしてルーバー100は、図8に示すように、透明な石英ガラスにより形成された支持体102により筐体101の内壁に取り付け支持されて、光源構成体LSの上方であって保持部7に保持されている半導体ウエハWとの間、さらに詳しくは、光源構成体LSと下側チャンバー窓64との間のハロゲン加熱部4内に配置されている。   The louver 100 has a thickness of 3 mm, a height of 20 mm, and an outer diameter of approximately 300 mm, which is substantially the same as the semiconductor wafer W to be processed. The louver 100 is formed by entering fine bubbles in transparent quartz glass. It is made of a semi-transparent material so that light is scattered by the bubbles and about 30% of the light is transmitted. As shown in FIG. 8, the louver 100 is attached and supported on the inner wall of the housing 101 by a support 102 formed of transparent quartz glass, and is held by the holding unit 7 above the light source structure LS. More specifically, the semiconductor wafer W is disposed in the halogen heating unit 4 between the light source structure LS and the lower chamber window 64.

ルーバー100の取り付け位置は、半導体ウエハWに近すぎると、半導体ウエハWに対する影響が局所的になり、極端な場合は半導体ウエハWにルーバー100の影ができて照度分布が悪化するおそれがある。逆に半導体ウエハWから遠すぎると半導体ウエハWへの照度均一化の効果が薄れる。本実施形態では、ルーバー100の取り付け位置は、光源構成体LSの上側ランプ列UHLのハロゲンランプHLと保持部7に保持されている半導体ウエハWとのちょうど中間よりも、ハロゲンランプHL寄りである。具体的には、ルーバー100の下端と上側ランプ列UHLを構成するハロゲンランプHLの上端との距離が15mm、ルーバー100の上端と半導体ウエハWとの距離が70mmとなるように配置した。   If the mounting position of the louver 100 is too close to the semiconductor wafer W, the influence on the semiconductor wafer W becomes local. In an extreme case, the louver 100 may have a shadow on the semiconductor wafer W, and the illuminance distribution may deteriorate. Conversely, if it is too far from the semiconductor wafer W, the effect of uniforming the illuminance on the semiconductor wafer W is diminished. In the present embodiment, the mounting position of the louver 100 is closer to the halogen lamp HL than the middle between the halogen lamp HL of the upper lamp row UHL of the light source structure LS and the semiconductor wafer W held by the holding unit 7. . Specifically, the distance between the lower end of the louver 100 and the upper end of the halogen lamp HL constituting the upper lamp row UHL is 15 mm, and the distance between the upper end of the louver 100 and the semiconductor wafer W is 70 mm.

かかる配置によって、ルーバー100は、図8および図10に示すように、半導体ウエハWの端縁の直下に位置し、かつ上側ランプ列UHL、下側ランプ列LHLのそれぞれのハロゲンランプHLのうち、半導体ウエハWの周縁部における温度低下を補償すべく密に配置された両端側の6本づつの近傍に位置することになる。これにより、それら密に配置されたハロゲンランプHLからの光をルーバー100が適度に散乱させて、半導体ウエハWの周縁部への直接的な照射の集中を軽減し、後述の如く照度分布のピークを低くし、照度分布のばらつきを少なくして温度分布を均一化することができたものと考えられる。   With this arrangement, as shown in FIGS. 8 and 10, the louver 100 is located immediately below the edge of the semiconductor wafer W, and among the halogen lamps HL of the upper lamp row UHL and the lower lamp row LHL, The semiconductor wafers W are positioned in the vicinity of six pieces on both end sides that are densely arranged to compensate for the temperature drop at the peripheral edge of the semiconductor wafer W. Thereby, the louver 100 appropriately scatters the light from the closely arranged halogen lamps HL to reduce the concentration of direct irradiation to the peripheral portion of the semiconductor wafer W, and the peak of the illuminance distribution as will be described later. It is considered that the temperature distribution was made uniform by reducing the variation in the illuminance distribution.

<5.制御部3>     <5. Control unit 3>

制御部3は、熱処理装置1に設けられた上記の種々の動作機構を制御する。制御部3のハードウェアとしての構成は一般的なコンピュータと同様である。すなわち、制御部3は、各種演算処理を行うCPU、基本プログラムを記憶する読み出し専用のメモリであるROM、各種情報を記憶する読み書き自在のメモリであるRAMおよび制御用ソフトウェアやデータなどを記憶しておく磁気ディスクを備えて構成される。また、図9に示すように、制御部3は、パルス発生器31および波形設定部32を備えるとともに、入力部33に接続されている。入力部33としては、キーボード、マウス、タッチパネル等の種々の公知の入力機器を採用することができる。入力部33からの入力内容に基づいて波形設定部32がパルス信号の波形を設定し、その波形に従ってパルス発生器31がパルス信号を発生する。この制御部3と、トリガー回路97と、スイッチング素子96とによってフラッシュランプFLの発光を制御する発光制御手段が構成される。また、制御部3は、ハロゲンランプHLの発光も制御する。   The control unit 3 controls the various operation mechanisms provided in the heat treatment apparatus 1. The configuration of the control unit 3 as hardware is the same as that of a general computer. That is, the control unit 3 stores a CPU that performs various arithmetic processes, a ROM that is a read-only memory that stores basic programs, a RAM that is a readable and writable memory that stores various information, control software, data, and the like. It is configured with a magnetic disk. As shown in FIG. 9, the control unit 3 includes a pulse generator 31 and a waveform setting unit 32 and is connected to the input unit 33. As the input unit 33, various known input devices such as a keyboard, a mouse, and a touch panel can be employed. The waveform setting unit 32 sets the waveform of the pulse signal based on the input content from the input unit 33, and the pulse generator 31 generates the pulse signal according to the waveform. The control unit 3, the trigger circuit 97, and the switching element 96 constitute light emission control means for controlling light emission of the flash lamp FL. The control unit 3 also controls light emission of the halogen lamp HL.

上記の構成以外にも熱処理装置1は、半導体ウエハWの熱処理時にハロゲンランプHLおよびフラッシュランプFLから発生する熱エネルギーによるハロゲン加熱部4、フラッシュ加熱部5およびチャンバー6の過剰な温度上昇を防止するため、様々な冷却用の構造を備えている。例えば、チャンバー6の壁体には水冷管(図示省略)が設けられている。また、ハロゲン加熱部4およびフラッシュ加熱部5は、内部に気体流を形成して排熱する空冷構造(図示せず)とされている。ルーバー100はハロゲン加熱部4の気体流を妨げないように扁平で無底の円筒形状とされ、また支持体102の中心部に開口103が、またルーバー100の内側位置には4つの開口104が形成され、また、支持体102はハロゲン加熱部4の四隅に対応する部分を切り欠いた形状とされている。上側チャンバー窓63とランプ光放射窓53との間隙にも空気が供給され、フラッシュ加熱部5および上側チャンバー窓63を冷却する。   In addition to the above configuration, the heat treatment apparatus 1 prevents an excessive temperature rise in the halogen heating unit 4, the flash heating unit 5, and the chamber 6 due to thermal energy generated from the halogen lamp HL and the flash lamp FL during the heat treatment of the semiconductor wafer W. Therefore, various cooling structures are provided. For example, the wall of the chamber 6 is provided with a water-cooled tube (not shown). The halogen heating unit 4 and the flash heating unit 5 have an air cooling structure (not shown) that exhausts heat by forming a gas flow therein. The louver 100 has a flat, bottomless cylindrical shape so as not to obstruct the gas flow in the halogen heating unit 4, and has an opening 103 at the center of the support 102 and four openings 104 at the inner side of the louver 100. In addition, the support body 102 has a shape in which portions corresponding to the four corners of the halogen heating unit 4 are cut out. Air is also supplied to the gap between the upper chamber window 63 and the lamp light emission window 53 to cool the flash heating unit 5 and the upper chamber window 63.

<6.熱処理装置1の動作とルーバー100の効果>     <6. Operation of heat treatment apparatus 1 and effect of louver 100>

次に、熱処理装置1における半導体ウエハWの処理手順について説明する。ここで処理対象となる半導体ウエハWはイオン注入法により不純物(イオン)が添加された半導体基板である。図12は、熱処理装置1での処理対象となる半導体ウエハWに形成された素子の構造を示す図である。シリコン基板111にはソース・ドレイン領域112とエクステンション領域113とが形成されるとともに、その上面にはゲート電極115が設けられる。エクステンション領域113はソース・ドレイン領域112とチャネルとの電気的接続部である。金属のゲート電極115はゲート絶縁膜114を介してシリコン基板111上に設けられており、その測方にはセラミックスのサイドウォール116が形成される。ソース・ドレイン領域112およびエクステンション領域113にはイオン注入法によって不純物が導入されており、その不純物の活性化が熱処理装置1による光照射加熱処理(アニール)により実行される。以下に説明する熱処理装置1の処理手順は、制御部3が熱処理装置1の各動作機構を制御することにより進行する。   Next, a processing procedure for the semiconductor wafer W in the heat treatment apparatus 1 will be described. Here, the semiconductor wafer W to be processed is a semiconductor substrate to which impurities (ions) are added by an ion implantation method. FIG. 12 is a diagram showing the structure of elements formed on the semiconductor wafer W to be processed in the heat treatment apparatus 1. A source / drain region 112 and an extension region 113 are formed in the silicon substrate 111, and a gate electrode 115 is provided on the upper surface thereof. The extension region 113 is an electrical connection between the source / drain region 112 and the channel. The metal gate electrode 115 is provided on the silicon substrate 111 via the gate insulating film 114, and a ceramic side wall 116 is formed for the measurement. Impurities are introduced into the source / drain regions 112 and the extension regions 113 by an ion implantation method, and the activation of the impurities is performed by light irradiation heat treatment (annealing) by the heat treatment apparatus 1. The processing procedure of the heat treatment apparatus 1 described below proceeds by the control unit 3 controlling each operation mechanism of the heat treatment apparatus 1.

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

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

続いて、ゲートバルブ185が開いて搬送開口部66が開放され、装置外部の搬送ロボットにより搬送開口部66を介してイオン注入後の半導体ウエハWがチャンバー6内の熱処理空間65に搬入される。搬送ロボットによって搬入された半導体ウエハ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を通って保持プレート74の上面から突き出て半導体ウエハWを受け取る。   Subsequently, the gate valve 185 is opened to open the transfer opening 66, and the semiconductor wafer W after ion implantation is transferred into the heat treatment space 65 in the chamber 6 through the transfer opening 66 by a transfer robot outside the apparatus. The semiconductor wafer W loaded by the transfer robot advances to a position directly above the holding unit 7 and stops. Then, when the pair of transfer arms 11 of the transfer mechanism 10 moves horizontally from the retracted position to the transfer operation position and rises, the lift pins 12 pass through the through holes 79 and protrude from the upper surface of the holding plate 74 so that the semiconductor wafer. W is received.

半導体ウエハ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、半導体ウエハWは移載機構10から保持部7の保持プレート74に受け渡されて水平姿勢に保持される。半導体ウエハWは図8に示すように6本のバンプ75によって点接触にて支持され、保持プレート74の上面から0.5mm以上3mm以下の間隔(本実施形態では1mm)を隔てて保持される。これにより、半導体ウエハWの下面と保持プレート74の上面との間には厚さ1mmの気体層が挟み込まれることとなる。保持プレート74の下方にまで下降した一対の移載アーム11は水平移動機構13によって退避位置、すなわち凹部62の内側に退避する。   After the semiconductor wafer W is placed on the lift pins 12, the transfer robot leaves the heat treatment space 65 and the transfer opening 66 is closed by the gate valve 185. When the pair of transfer arms 11 are lowered, the semiconductor wafer W is transferred from the transfer mechanism 10 to the holding plate 74 of the holding unit 7 and held in a horizontal posture. As shown in FIG. 8, the semiconductor wafer W is supported by six bumps 75 by point contact, and is held from the upper surface of the holding plate 74 at an interval of 0.5 mm to 3 mm (1 mm in this embodiment). . As a result, a gas layer having a thickness of 1 mm is sandwiched between the lower surface of the semiconductor wafer W and the upper surface of the holding plate 74. The pair of transfer arms 11 lowered to below the holding plate 74 is retracted to the retracted position, that is, inside the recess 62 by the horizontal moving mechanism 13.

半導体ウエハWが保持部7の保持プレート74に載置されて保持された後、ハロゲン
加熱部4の40本のハロゲンランプHLが一斉に点灯する。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および保持プレート74を透過して半導体ウエハWの裏面から照射される。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エハWの温度が上昇する。なお、移載機構10の移載アーム11は凹部62の内側に退避しているため、ハロゲンランプHLによる加熱の障害となることは無い。
After the semiconductor wafer W is placed and held on the holding plate 74 of the holding unit 7, the 40 halogen lamps HL of the halogen heating unit 4 are turned on all at once. The halogen light emitted from the halogen lamp HL is irradiated from the back surface of the semiconductor wafer W through the lower chamber window 64 and the holding plate 74 made of quartz. The temperature of the semiconductor wafer W rises by receiving light irradiation from the halogen lamp HL. In addition, since the transfer arm 11 of the transfer mechanism 10 is retracted to the inside of the recess 62, there is no obstacle to heating by the halogen lamp HL.

図11は、このハロゲンランプHLによる加熱時の半導体ウエハWの照度分布のシミュレーションの結果を示す図である。ルーバー100を設置しない比較例では、半導体ウエハWの両端縁から内側5cm程度の位置に照度のピークが高くなっており、半導体ウエハWの周縁部を必要以上に加熱した結果、温度分布にもむらが生じていたことが考えられる。それに対し、ルーバー100を設置した本発明では、比較例と比べて、半導体ウエハWの両端縁から内側5cm程度の位置に生じていたピーク部分の山が低くなってほぼフラットになっている一方、また半導体ウエハWの中央部では照度の低下は見られるもののそれはごくわずかにとどまる。総じて、全体としては照度のピークが低くなり照度の最大と最小との差が少なくなり、また中央部における照度の低下はごくわずかである。これは、密に配置されたハロゲンランプHLからの光をその前に配置されたルーバー100が適度に散乱させて、半導体ウエハWの周縁部への直接的な照射の集中を軽減し、他方、ルーバー100は無底形状であり、半導体ウエハWの中央部に照射される光はほとんど散乱されることがないためであると考えられる。なお、図11において各グラフに細かな凹凸があるのは、シミュレーションに用いているモンテカルロ法の乱数計算のためであり、実際の照度とは異なっている。   FIG. 11 is a diagram showing a simulation result of the illuminance distribution of the semiconductor wafer W during heating by the halogen lamp HL. In the comparative example in which the louver 100 is not installed, the peak of illuminance is high at a position about 5 cm on the inner side from both edges of the semiconductor wafer W, and the peripheral portion of the semiconductor wafer W is heated more than necessary, resulting in uneven temperature distribution. It is thought that had occurred. On the other hand, in the present invention in which the louver 100 is installed, the peak portion peak generated at the position of about 5 cm on the inner side from both ends of the semiconductor wafer W is lower and substantially flat compared to the comparative example. In addition, although a decrease in illuminance is observed at the central portion of the semiconductor wafer W, it is very slight. In general, as a whole, the peak of illuminance is low, the difference between the maximum and minimum illuminance is small, and the decrease in illuminance at the center is negligible. This is because light from the closely arranged halogen lamps HL is moderately scattered by the louver 100 arranged in front of the halogen lamps HL to reduce the concentration of direct irradiation on the peripheral edge of the semiconductor wafer W, It is considered that the louver 100 has a bottomless shape, and light irradiated on the central portion of the semiconductor wafer W is hardly scattered. In FIG. 11, each graph has fine irregularities because of the random number calculation of the Monte Carlo method used in the simulation, which is different from the actual illuminance.

なお、このルーバー100に代えて、半透明なガラス製のドーナツ状の円盤を用いることも考えられるが、その場合、半導体ウエハWから遠い位置では半導体ウエハW前面の照度が低下してしまい、効率が悪くなり、また半導体ウエハWに近い位置ではドーナツ状の円盤の影が半導体ウエハW表面にできてしまって均一性が悪化する。本発明の無底の円筒型のルーバー100は、半導体ウエハWの表面方向の厚みが薄いため半導体ウエハW表面に影ができにくく、また無底であるため中央部は完全に光を透過するので、半導体ウエハWの中央部における照度の低下はわずかであるので、効率の悪化もわずかですむ。このような効果を得られるルーバーの形状は、発明者の実験によれば、直径300mmの半導体ウエハW用としては、高さ10mm〜30mmでは良好な結果が得られた。これは半導体ウエハWの直径の30分の1〜10分の1に相当する。また、厚みは5mm以下であればよい。また直径は上記実施形態では半導体ウエハWと略同じ300mmであったが、250mm〜330mmの範囲で効果がみられる。   Note that, instead of the louver 100, it is conceivable to use a semi-transparent glass donut-shaped disk, but in that case, the illuminance on the front surface of the semiconductor wafer W is lowered at a position far from the semiconductor wafer W, and efficiency is increased. In addition, a shadow of a donut-shaped disk is formed on the surface of the semiconductor wafer W at a position close to the semiconductor wafer W, and the uniformity is deteriorated. Since the bottomless cylindrical louver 100 of the present invention is thin in the surface direction of the semiconductor wafer W, it is difficult to shadow the surface of the semiconductor wafer W, and since it is bottomless, the central portion completely transmits light. Since the decrease in illuminance at the center of the semiconductor wafer W is slight, the efficiency is only slightly degraded. Regarding the shape of the louver capable of obtaining such an effect, according to the experiments by the inventors, good results were obtained at a height of 10 mm to 30 mm for a semiconductor wafer W having a diameter of 300 mm. This corresponds to 1/30 to 1/10 of the diameter of the semiconductor wafer W. Moreover, thickness should just be 5 mm or less. Moreover, although the diameter was 300 mm which is substantially the same as that of the semiconductor wafer W in the above embodiment, the effect is seen in the range of 250 mm to 330 mm.

ハロゲンランプHLによって加熱される半導体ウエハWの温度は接触式温度計130および放射温度計120によって測定されている。これらによって測定された半導体ウエハWの温度は制御部3に伝達される。本実施形態においては、ハロゲンランプHLからの光照射によって半導体ウエハWを一旦650℃以下の予備加熱温度(本実施形態では500℃)にまで昇温して保持している。そして、予備加熱温度に維持されている半導体ウエハWに対してフラッシュランプFLからフラッシュ光を照射してフラッシュ加熱が実行される。フラッシュ加熱においては、ハロゲンランプHLによって予備加熱温度(500℃)にまで加熱した半導体ウエハWにフラッシュランプFLからフラッシュ光照射を行うことによって、半導体ウエハWの表面温度を1000℃以上に到達させている(本実施形態では1100℃)。このようなフラッシュ加熱によって、イオン注入後の半導体ウエハの不純物(イオン)活性化工程がなされる。   The temperature of the semiconductor wafer W heated by the halogen lamp HL is measured by a contact thermometer 130 and a radiation thermometer 120. The temperature of the semiconductor wafer W measured by these is transmitted to the control unit 3. In the present embodiment, the semiconductor wafer W is once heated to a preheating temperature of 650 ° C. or lower (500 ° C. in the present embodiment) by light irradiation from the halogen lamp HL and held. Then, flash heating is executed by irradiating the semiconductor wafer W maintained at the preheating temperature with flash light from the flash lamp FL. In flash heating, the semiconductor wafer W heated to the preheating temperature (500 ° C.) by the halogen lamp HL is irradiated with flash light from the flash lamp FL, so that the surface temperature of the semiconductor wafer W reaches 1000 ° C. or more. (1100 ° C. in this embodiment). By such flash heating, an impurity (ion) activation process of the semiconductor wafer after ion implantation is performed.

フラッシュ加熱が終了した後、半導体ウエハWの表面温度が予備加熱温度近傍にまで降温する程度の時間が経過すると、ハロゲンランプHLが消灯する。これにより、半導体ウエハWが予備加熱温度からの降温を開始する。なお、ハロゲンランプHLが消灯しても、すぐにフィラメントや管壁の温度が低下するものではなく、暫時高温のフィラメントおよび管壁から輻射熱が放射され続け、これが半導体ウエハWの降温を妨げとなることがある。その場合には、ハロゲンランプHLが消灯するのと同時に、ハロゲン加熱部4とチャンバー6との間の遮光位置に挿入するシャッター機構(図示せず)を設けて放射熱を遮断すれば、半導体ウエハWの降温速度を高めることができる。   After the flash heating is completed, the halogen lamp HL is turned off when a time has passed so that the surface temperature of the semiconductor wafer W falls to near the preheating temperature. Thereby, the semiconductor wafer W starts to fall from the preheating temperature. Even if the halogen lamp HL is turned off, the temperature of the filament and the tube wall does not immediately decrease, but radiation heat continues to be radiated from the filament and tube wall that are hot for a while, which hinders the temperature of the semiconductor wafer W from falling. Sometimes. In that case, if the halogen lamp HL is extinguished and a shutter mechanism (not shown) is inserted at a light shielding position between the halogen heating unit 4 and the chamber 6 to cut off the radiant heat, the semiconductor wafer can be obtained. The temperature drop rate of W can be increased.

そして、半導体ウエハ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が保持プレート74の上面から突き出て熱処理後の半導体ウエハWを保持プレート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エハWが装置外部の搬送ロボットにより搬出され、熱処理装置1における半導体ウエハWの加熱処理が完了する。   Then, after the temperature of the semiconductor wafer W is lowered to a predetermined temperature or lower, the pair of transfer arms 11 of the transfer mechanism 10 moves horizontally from the retracted position to the transfer operation position again and rises, whereby the lift pins 12 are held. The semiconductor wafer W protruding from the upper surface of the plate 74 and receiving the heat treatment is received from the holding plate 74. Subsequently, the transfer opening 66 closed by the gate valve 185 is opened, and the semiconductor wafer W placed on the lift pins 12 is unloaded by the transfer robot outside the apparatus, and the heat treatment of the semiconductor wafer W in the heat treatment apparatus 1 is performed. Is completed.

本実施形態においては、ハロゲンランプHLからの光照射によって650℃以下の予備加熱温度に加熱した半導体ウエハWにフラッシュランプFLからフラッシュ光を照射して半導体ウエハWの表面到達温度を1000℃以上とするフラッシュ加熱を行うことによって、注入された不純物の拡散を抑制しつつも不純物注入時に導入された欠陥の回復を促進でき、しかも不純物の良好な活性化を行うことができる。   In the present embodiment, the semiconductor wafer W heated to a preheating temperature of 650 ° C. or less by light irradiation from the halogen lamp HL is irradiated with flash light from the flash lamp FL, so that the surface arrival temperature of the semiconductor wafer W is 1000 ° C. or more. By performing the flash heating, it is possible to promote the recovery of defects introduced at the time of impurity implantation while suppressing the diffusion of the implanted impurity and to activate the impurity satisfactorily.

<7.変形例>     <7. Modification>

上記実施形態では、上側ランプ列UHLを構成するハロゲンランプHLと下側ランプ列LHLを構成するハロゲンランプHLとを互いに直交する方向に配列して、ランプ配列に起因する照度むらを防止または低減するようにしているが、これ以外のたとえば一方向のみの配列であってもよい。   In the above embodiment, the halogen lamps HL constituting the upper lamp row UHL and the halogen lamps HL constituting the lower lamp row LHL are arranged in a direction orthogonal to each other to prevent or reduce unevenness in illuminance due to the lamp arrangement. However, other arrangements, for example, in only one direction may be used.

また、上記実施形態では、上側ランプ列UHL、下側ランプ列LHLのそれぞれは、両端側の6本づつを密に、中央部の8本は、中央部に向って徐々に間隔が広くなるように配列されていて、略正方形のランプ配置領域LAの中心が最もハロゲンランプHLの間隔が大きくハロゲンランプHLの密度が疎らとすることで、そのランプ配置領域LAの発光領域面の中央部よりも周縁部のほうが、単位面積あたりの発光光量が多くなるように構成しているが、これに限らず、例えばハロゲンランプの配置は等間隔であっても、発光領域面の中央部に位置するハロゲンランプは50W、周縁部のハロゲンランプは100Wにする、といったように、発光領域面の中央部に位置するハロゲンランプよりも周縁部のハロゲンランプのほうが定格容量が大きなものを用いるようにしてもよい。   Further, in the above embodiment, each of the upper lamp row UHL and the lower lamp row LHL is densely arranged with 6 pieces at both ends, and the 8 pieces at the central portion are gradually spaced toward the central portion. The center of the substantially square lamp arrangement area LA is the largest in the interval between the halogen lamps HL and the density of the halogen lamp HL is sparse. The peripheral portion is configured to increase the amount of emitted light per unit area. However, the present invention is not limited to this. For example, even if the halogen lamps are arranged at equal intervals, the halogen located at the center of the light emitting region surface is arranged. The rated capacity of the peripheral halogen lamp is larger than that of the halogen lamp located at the center of the light emitting area surface, such as 50 W for the lamp and 100 W for the peripheral halogen lamp. It may be used as such.

また、ルーバー100は、上記のように透明な石英ガラスに微細な気泡を形成したものに限らず、当初から半透明な素材、または透明な素材の表面を粗面にして半透明にしたものでもよい。ルーバー100の取り付け位置は、光源構成体LSの上側ランプ列UHLのハロゲンランプHLと保持部7に保持されている半導体ウエハWとのちょうど中間よりも、ハロゲンランプHL寄りであればよい。
Further, the louver 100 is not limited to the above-described one in which fine bubbles are formed in transparent quartz glass, but may be a semi-transparent material from the beginning, or a material made transparent by roughening the surface of the transparent material. Good. The louver 100 may be attached at a position closer to the halogen lamp HL than just between the halogen lamp HL of the upper lamp row UHL of the light source structure LS and the semiconductor wafer W held by the holding unit 7.

1 熱処理装置
4 ハロゲン加熱部
5 フラッシュ加熱部
6 チャンバー
7 保持部
100 ルーバー
102 支持体
W 半導体ウエハ
HL ハロゲンランプ
FL フラッシュランプ
LS 光源構成体
LA ランプ配置領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Heat processing apparatus 4 Halogen heating part 5 Flash heating part 6 Chamber 7 Holding part 100 Louver 102 Support body W Semiconductor wafer HL Halogen lamp FL Flash lamp LS Light source structure LA lamp arrangement area

Claims (6)

基板に対して光を照射することによって該基板を加熱する熱処理装置であって、
基板を支持する支持手段と、
前記基板よりも大きい形状の発光領域面を有し、該発光領域面を前記支持手段に支持された基板に対向させて光照射を行う光源構成体と、
筒形をなし、前記支持手段に支持された基板と前記光源構成体との間に配置されて入射した光の一部を透過し一部を散乱させるよう構成された半透明の光散乱部材と
を備え
前記光源構成体は、その発光領域面の中央部よりも周縁部のほうが、単位面積あたりの発光光量が多くなるように複数のハロゲンランプを配列して構成され、
前記光散乱部材は、前記光源構成体の前記周縁部からの光を散乱させることを特徴とする熱処理装置。
A heat treatment apparatus for heating a substrate by irradiating the substrate with light,
A support means for supporting the substrate;
A light source structure that has a light emitting area surface that is larger than the substrate, and that performs light irradiation with the light emitting area surface facing a substrate supported by the support means;
A translucent light-scattering member having a cylindrical shape and disposed between the substrate supported by the support means and the light source structure and configured to transmit a part of incident light and scatter a part thereof; ,
Equipped with a,
The light source structure is configured by arranging a plurality of halogen lamps so that the light emission amount per unit area is larger in the peripheral portion than in the central portion of the light emitting region surface,
The said light-scattering member scatters the light from the said peripheral part of the said light source structure, The heat processing apparatus characterized by the above-mentioned .
請求項1に記載の熱処理装置において、
前記光散乱部材は、前記光源構成体と前記支持手段に支持された基板との中間よりも前記光源構成体に近い位置に配置されることを特徴とする熱処理装置。
The heat treatment apparatus according to claim 1,
The heat treatment apparatus , wherein the light scattering member is arranged at a position closer to the light source structure than an intermediate between the light source structure and the substrate supported by the support means .
請求項1または請求項2に記載の熱処理装置において、
前記基板が半導体ウエハであり、前記光散乱部材は前記半導体ウエハと同軸位置に配置された無底の円筒形であることを特徴とする熱処理装置。
In the heat treatment apparatus according to claim 1 or 2,
The heat treatment apparatus according to claim 1, wherein the substrate is a semiconductor wafer, and the light scattering member has a bottomless cylindrical shape disposed coaxially with the semiconductor wafer.
請求項3に記載の熱処理装置において、
前記光散乱部材の円筒形は、前記半導体ウエハの直径と略同じ直径であることを特徴とする熱処理装置。
In the heat treatment apparatus according to claim 3,
The heat treatment apparatus characterized in that the cylindrical shape of the light scattering member is substantially the same diameter as the diameter of the semiconductor wafer.
請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の熱処理装置において、
前記光散乱部材が、光散乱用の微細構造を形成したガラス材よりなることを特徴とする熱処理装置。
The heat treatment apparatus according to any one of claims 1 to 4,
The heat treatment apparatus, wherein the light scattering member is made of a glass material having a light scattering fine structure.
請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の熱処理装置において、
前記光源構成体が、平行に配置された複数の棒状のハロゲンランプからなる光源群を備えることを特徴とする熱処理装置。
In the heat treatment apparatus according to any one of claims 1 to 5,
A heat treatment apparatus, wherein the light source structure includes a light source group including a plurality of rod-shaped halogen lamps arranged in parallel.
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