JP5965122B2 - Heat treatment method and heat treatment apparatus - Google Patents
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本発明は、半導体ウェハー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方法および熱処理装置に関する。 The present invention relates to a heat treatment method and 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. About.
半導体デバイスの製造プロセスにおいて、不純物導入は半導体ウェハー内にｐｎ接合を形成するための必須の工程である。現在、不純物導入は、イオン打ち込み法とその後のアニール法によってなされるのが一般的である。イオン打ち込み法は、ボロン（Ｂ）、ヒ素（Ａｓ）、リン（Ｐ）といった不純物の元素をイオン化させて高加速電圧で半導体ウェハーに衝突させて物理的に不純物注入を行う技術である。注入された不純物はアニール処理によって活性化される。この際に、アニール時間が数秒程度以上であると、打ち込まれた不純物が熱によって深く拡散し、その結果接合深さが要求よりも深くなり過ぎて良好なデバイス形成に支障が生じるおそれがある。 In the semiconductor device manufacturing process, impurity introduction is an indispensable step for forming a pn junction in a semiconductor wafer. Currently, impurities are generally introduced by ion implantation and subsequent annealing. The ion implantation method is a technique in which impurity elements such as boron (B), arsenic (As), and phosphorus (P) are ionized and collided with a semiconductor wafer at a high acceleration voltage to physically perform impurity implantation. The implanted impurities are activated by annealing. At this time, if the annealing time is about several seconds or more, the implanted impurities are deeply diffused by heat, and as a result, the junction depth becomes deeper than required, and there is a possibility that good device formation may be hindered.
そこで、極めて短時間で半導体ウェハーを加熱するアニール技術として、近年フラッシュランプアニール（ＦＬＡ）が注目されている。フラッシュランプアニールは、キセノンフラッシュランプ（以下、単に「フラッシュランプ」とするときにはキセノンフラッシュランプを意味する）を使用して半導体ウェハーの表面にフラッシュ光を照射することにより、不純物が注入された半導体ウェハーの表面のみを極めて短時間（数ミリ秒以下）に昇温させる熱処理技術である。 Therefore, in recent years, flash lamp annealing (FLA) has attracted attention as an annealing technique for heating a semiconductor wafer in an extremely short time. Flash lamp annealing is a semiconductor wafer in which impurities are implanted by irradiating the surface of the semiconductor wafer with flash light using a xenon flash lamp (hereinafter, simply referred to as “flash lamp” means xenon flash lamp). Is a heat treatment technique for raising the temperature of only the surface of the material in a very short time (several milliseconds or less).
キセノンフラッシュランプの放射分光分布は紫外域から近赤外域であり、従来のハロゲンランプよりも波長が短く、シリコンの半導体ウェハーの基礎吸収帯とほぼ一致している。よって、キセノンフラッシュランプから半導体ウェハーにフラッシュ光を照射したときには、透過光が少なく半導体ウェハーを急速に昇温することが可能である。また、数ミリ秒以下の極めて短時間のフラッシュ光照射であれば、半導体ウェハーの表面近傍のみを選択的に昇温できることも判明している。このため、キセノンフラッシュランプによる極短時間の昇温であれば、不純物を深く拡散させることなく、不純物活性化のみを実行することができるのである。 The radiation spectral distribution of a xenon flash lamp ranges from the ultraviolet region to the near infrared region, has a shorter wavelength than the conventional halogen lamp, and almost coincides with the fundamental absorption band of a silicon semiconductor wafer. Therefore, when the semiconductor wafer is irradiated with flash light from the xenon flash lamp, the semiconductor wafer can be rapidly heated with little transmitted light. Further, it has been found that if the flash light irradiation is performed for a very short time of several milliseconds or less, only the vicinity of the surface of the semiconductor wafer can be selectively heated. For this reason, if the temperature is raised for a very short time by the xenon flash lamp, only the impurity activation can be performed without deeply diffusing the impurities.
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に照射するため、一瞬で半導体ウェハーの表面温度が急速に上昇する。このようなウェハー表面近傍での急速な昇温によって半導体ウェハーに極めて大きな熱応力が作用し、半導体ウェハーが粉々に割れる現象（Shattering）が知られている。この粉砕現象が生じた場合、処理後にチャンバーを開放すると微細な破片がチャンバー外部に拡散して周辺装置をも汚染することとなり、チャンバー内部のみならず周辺装置の清掃も必要となる。従って、フラッシュ照射時に半導体ウェハーの粉砕現象が生じた場合には、その割れを確実に検知して破片をチャンバー内に閉じ込めることが装置の復帰時間短縮に重要となる。このためには、フラッシュ照射後にチャンバー内の半導体ウェハーの有無を確認すれば良い。 In a heat treatment apparatus using a flash lamp, flash light having extremely high energy is instantaneously applied to a semiconductor wafer, so that the surface temperature of the semiconductor wafer rises rapidly in an instant. There is known a phenomenon (Shattering) in which a very large thermal stress acts on a semiconductor wafer due to such rapid temperature rise in the vicinity of the wafer surface, and the semiconductor wafer breaks into pieces. When this pulverization phenomenon occurs, if the chamber is opened after the processing, fine debris diffuses to the outside of the chamber and contaminates the peripheral device, and not only the inside of the chamber but also the peripheral device needs to be cleaned. Therefore, when a semiconductor wafer crushing phenomenon occurs during flash irradiation, it is important to reduce the recovery time of the apparatus by reliably detecting the crack and confining the fragments in the chamber. For this purpose, the presence or absence of a semiconductor wafer in the chamber may be confirmed after flash irradiation.
特許文献１には、半導体ウェハーを支持する支持ピンにＬＥＤ（Light Emitting Diode）の投光部から可視光または赤外光を入射し、支持ピン内を導かれて半導体ウェハーの裏面で反射された反射光を受光し、その受光した反射光のレベルを判定することによってフラッシュ照射後の半導体ウェハーの有無を確認する技術が開示されている。フラッシュ照射によって半導体ウェハーが割れている場合には、半導体ウェハーの裏面で反射が生じないため、反射光を検知できなくなる（受光レベルが極めて小さくなる）。
In
しかしながら、半導体ウェハーには裏面の反射率が極度に低いものが存在している。裏面の反射率が極度に低い半導体ウェハーに対して特許文献１に提案されているウェハー検知技術を用いたとしても、支持ピンに入射した光がウェハー裏面でほとんど反射しないため、支持ピンに半導体ウェハーが支持されているときであっても反射光のレベルが非常に小さくなる。その結果、支持ピン上に半導体ウェハーが存在しているにも関わらず、半導体ウェハーが割れているとの誤検知が生じる問題があった。
However, some semiconductor wafers have extremely low reflectance on the back surface. Even if the wafer detection technique proposed in
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、基板裏面の反射率に関わらず、基板の有無を確実に検出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。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a heat treatment method and a heat treatment apparatus capable of reliably detecting the presence or absence of a substrate regardless of the reflectance of the back surface of the substrate.
上記課題を解決するため、請求項１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方法において、透光性材料にて形成された支持ピンに基板を載置する載置工程と、前記支持ピンに対して相対的に保持部が上昇して前記基板を受け取る保持工程と、前記保持部に保持された前記基板に光を照射して加熱する光照射工程と、前記保持部が前記支持ピンに対して相対的に下降して前記支持ピンに前記基板を渡す移載工程と、前記移載工程の後に、前記支持ピンによって導光される前記基板からの放射光を受光し、当該放射光の強度を所定の閾値と比較する比較工程と、を備えることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the invention of
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、前記保持工程と前記光照射工程との間に、前記保持部に備えられた加熱機構によって前記基板を所定温度にまで加熱する予備加熱工程をさらに備えることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the heat treatment method according to the first aspect of the present invention, the substrate is brought to a predetermined temperature by a heating mechanism provided in the holding portion between the holding step and the light irradiation step. It further comprises a preheating step for heating.
また、請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明に係る熱処理方法において、前記光照射工程では、フラッシュランプから前記基板にフラッシュ光を照射することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the heat treatment method according to the first or second aspect of the present invention, in the light irradiation step, the substrate is irradiated with flash light from a flash lamp.
また、請求項４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において、基板を収容するチャンバーと、透光性材料にて形成され、前記チャンバー内にて先端に前記基板を載置して支持する支持ピンと、前記支持ピンに対して相対的に上昇して前記支持ピンから前記基板を受け取るとともに、相対的に下降して前記支持ピンに前記基板を渡す保持部と、前記保持部に保持された前記基板に光を照射して加熱する光照射手段と、前記光照射手段が前記基板に光を照射してから前記保持部が相対的に下降した後に、前記支持ピンによって導光される前記基板からの放射光を受光する受光手段と、前記受光手段によって受光された放射光の強度を所定の閾値と比較する比較手段と、を備えることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in a heat treatment apparatus for heating a substrate by irradiating the substrate with light, the substrate is formed of a chamber for accommodating the substrate and a translucent material, and the tip is formed in the chamber. A support pin for mounting and supporting the substrate, and a holder that is raised relative to the support pin to receive the substrate from the support pin, and is lowered to pass the substrate to the support pin A light irradiating means for irradiating and heating the substrate held by the holding portion, and the light irradiating means irradiates the substrate with light, and then the holding portion is relatively lowered. And a light receiving means for receiving the emitted light from the substrate guided by the support pin, and a comparing means for comparing the intensity of the emitted light received by the light receiving means with a predetermined threshold value. .
また、請求項５の発明は、請求項４の発明に係る熱処理装置において、前記保持部は、前記光照射手段が光照射を行う前に保持する基板を予備加熱する加熱機構を備えることを特徴とする。
The invention according to
また、請求項６の発明は、請求項４または請求項５の発明に係る熱処理装置において、前記光照射手段はフラッシュランプ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 the fourth or fifth aspect of the present invention, the light irradiation means includes a flash lamp.
請求項１から請求項３の発明によれば、支持ピンによって導光される基板からの放射光を受光し、当該放射光の強度を所定の閾値と比較するため、基板裏面の反射率が低かったとしても放射光の測定は可能であり、基板裏面の反射率に関わらず、基板の有無を確実に検出することができる。 According to the first to third aspects of the invention, since the radiated light from the substrate guided by the support pins is received and the intensity of the radiated light is compared with a predetermined threshold, the reflectance on the back surface of the substrate is low. Even if it is, the measurement of a radiated light is possible and the presence or absence of a board | substrate can be detected reliably irrespective of the reflectance of a substrate back surface.
特に、請求項３の発明によれば、光照射工程でフラッシュランプから基板にフラッシュ光を照射するため、そのときの基板の割れの有無を確実に検出することができる。
In particular, according to the invention of
また、請求項４から請求項６の発明によれば、光照射手段が基板に光を照射してから保持部が相対的に下降した後に、支持ピンによって導光される基板からの放射光を受光し、その受光された放射光の強度を所定の閾値と比較するため、基板裏面の反射率が低かったとしても放射光の測定は可能であり、基板裏面の反射率に関わらず、基板の有無を確実に検出することができる。
According to the invention of
特に、請求項６の発明によれば、光照射手段はフラッシュランプを備えるため、フラッシュランプからフラッシュ光を照射したときの基板の割れの有無を確実に検出することができる。
In particular, according to the invention of
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.
まず、本発明に係る熱処理装置の全体構成について概説する。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。熱処理装置１は、基板として略円形の半導体ウェハーＷに対して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。
First, the overall configuration of the heat treatment apparatus according to the present invention will be outlined. FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a
熱処理装置１は、半導体ウェハーＷを収容する略円筒形状のチャンバー６と、複数のフラッシュランプＦＬを内蔵するランプハウス５と、を備える。また、熱処理装置１は、チャンバー６およびランプハウス５に設けられた各動作機構を制御して半導体ウェハーＷの熱処理を実行させる制御部３を備える。
The
チャンバー６は、ランプハウス５の下方に設けられており、略円筒状の内壁を有するチャンバー側部６３、および、チャンバー側部６３の下部を覆うチャンバー底部６２によって構成される。また、チャンバー側部６３およびチャンバー底部６２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。熱処理空間６５の上方は上部開口６０とされており、上部開口６０にはチャンバー窓６１が装着されて閉塞されている。
The
チャンバー６の天井部を構成するチャンバー窓６１は、石英により形成された円板形状部材であり、ランプハウス５から出射されたフラッシュ光を熱処理空間６５に透過する石英窓として機能する。チャンバー６の本体を構成するチャンバー底部６２およびチャンバー側部６３は、例えば、ステンレススチール等の強度と耐熱性に優れた金属材料にて形成されており、チャンバー側部６３の内側面の上部のリング６３１は、フラッシュ光照射による劣化に対してステンレススチールより優れた耐久性を有するアルミニウム（Ａｌ）合金等で形成されている。
The
また、熱処理空間６５の気密性を維持するために、チャンバー窓６１とチャンバー側部６３とはＯリングによってシールされている。すなわち、チャンバー窓６１の下面周縁部とチャンバー側部６３との間にＯリングを挟み込むとともに、クランプリング９０をチャンバー窓６１の上面周縁部に当接させ、そのクランプリング９０をチャンバー側部６３にネジ止めすることによって、チャンバー窓６１をＯリングに押し付けている。
Further, in order to maintain the airtightness of the
チャンバー底部６２には、保持部７を貫通して半導体ウェハーＷをその下面（ランプハウス５からのフラッシュ光が照射される側とは反対側の面）から支持するための複数（本実施の形態では３本）の支持ピン７０が立設されている。支持ピン７０は、例えば石英により形成されており、チャンバー６の外部から取り付けられている。また、本実施形態の支持ピン７０は、チャンバー６内における半導体ウェハーＷの有無を検出するための投受光プローブとしての機能をも兼ね備えているが、これについては後に詳述する。
The chamber bottom 62 has a plurality of (this embodiment) for supporting the semiconductor wafer W from the lower surface (surface opposite to the side irradiated with the flash light from the lamp house 5) through the holding
チャンバー側部６３は、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６６を有し、搬送開口部６６は、軸６６２を中心に回動するゲートバルブ１８５により開閉可能とされる。チャンバー側部６３における搬送開口部６６とは反対側の部位には熱処理空間６５に処理ガス（例えば、窒素（Ｎ2）ガスやヘリウム（Ｈｅ）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガス等の不活性ガス、あるいは、酸素（Ｏ2）ガス等）を導入する導入路８１が形成され、その一端は弁８２を介して図示省略の給気機構に接続され、他端はチャンバー側部６３の内部に形成されるガス導入バッファ８３に接続される。また、搬送開口部６６には熱処理空間６５内の気体を排出する排出路８６が形成され、弁８７を介して図示省略の排気機構に接続される。
The
図２は、チャンバー６をガス導入バッファ８３の位置にて水平面で切断した断面図である。図２に示すように、ガス導入バッファ８３は、図１に示す搬送開口部６６の反対側においてチャンバー側部６３の内周の約１／３に亘って形成されており、導入路８１を介してガス導入バッファ８３に導かれた処理ガスは、複数のガス供給孔８４から熱処理空間６５内へと供給される。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the
また、熱処理装置１は、チャンバー６の内部において半導体ウェハーＷを水平姿勢にて保持しつつフラッシュ光照射前にその保持する半導体ウェハーＷの予備加熱を行う略円板状の保持部７と、保持部７をチャンバー６の底面であるチャンバー底部６２に対して昇降させる保持部昇降機構４と、を備える。図１に示す保持部昇降機構４は、略円筒状のシャフト４１、移動板４２、ガイド部材４３（本実施の形態ではシャフト４１の周りに３本配置される）、固定板４４、ボールネジ４５、ナット４６およびモータ４０を有する。チャンバー６の下部であるチャンバー底部６２には保持部７よりも小さい直径を有する略円形の下部開口６４が形成されており、ステンレススチール製のシャフト４１は、下部開口６４を挿通して、保持部７（厳密には保持部７のホットプレート７１）の下面に接続されて保持部７を支持する。
The
移動板４２にはボールネジ４５と螺合するナット４６が固定されている。また、移動板４２は、チャンバー底部６２に固定されて下方へと伸びるガイド部材４３により摺動自在に案内されて上下方向に移動可能とされる。また、移動板４２は、シャフト４１を介して保持部７に連結される。
A
モータ４０は、ガイド部材４３の下端部に取り付けられる固定板４４に設置され、タイミングベルト４０１を介してボールネジ４５に接続される。保持部昇降機構４により保持部７が昇降する際には、駆動部であるモータ４０が制御部３の制御によりボールネジ４５を回転し、ナット４６が固定された移動板４２がガイド部材４３に沿って鉛直方向に移動する。この結果、移動板４２に固定されたシャフト４１が鉛直方向に沿って移動し、シャフト４１に接続された保持部７が図１に示す半導体ウェハーＷの受渡位置と図５に示す半導体ウェハーＷの処理位置との間で滑らかに昇降する。
The
移動板４２の上面には略半円筒状（円筒を長手方向に沿って半分に切断した形状）のメカストッパ４５１がボールネジ４５に沿うように立設されており、仮に何らかの異常により移動板４２が所定の上昇限界を超えて上昇しようとしても、メカストッパ４５１の上端がボールネジ４５の端部に設けられた端板４５２に突き当たることによって移動板４２の異常上昇が防止される。これにより、保持部７がチャンバー窓６１の下方の所定位置以上に上昇することはなく、保持部７とチャンバー窓６１との衝突が防止される。
On the upper surface of the moving
また、保持部昇降機構４は、チャンバー６の内部のメンテナンスを行う際に保持部７を手動にて昇降させる手動昇降部４９を有する。手動昇降部４９はハンドル４９１および回転軸４９２を有し、ハンドル４９１を介して回転軸４９２を回転することより、タイミングベルト４９５を介して回転軸４９２に接続されるボールネジ４５を回転して保持部７の昇降を行うことができる。
The holding
チャンバー底部６２の下側には、シャフト４１の周囲を囲み下方へと伸びる伸縮自在のベローズ４７が設けられ、その上端はチャンバー底部６２の下面に接続される。一方、ベローズ４７の下端はベローズ下端板４７１に取り付けられている。べローズ下端板４７１は、鍔状部材４１１によってシャフト４１にネジ止めされて取り付けられている。保持部昇降機構４により保持部７がチャンバー底部６２に対して上昇する際にはベローズ４７が収縮され、下降する際にはべローズ４７が伸張される。そして、保持部７が昇降する際にも、ベローズ４７が伸縮することによって熱処理空間６５内の気密状態が維持される。
A telescopic bellows 47 that surrounds the
図３は、保持部７の構成を示す断面図である。保持部７は、半導体ウェハーＷを予備加熱（いわゆるアシスト加熱）するホットプレート（加熱プレート）７１、および、ホットプレート７１の上面に設置されるサセプタ７２を有する。保持部７の下面には、既述のように保持部７を昇降するシャフト４１が接続される。サセプタ７２は石英（あるいは、窒化アルミニウム（ＡＩＮ）等であってもよい）により形成され、その上面には半導体ウェハーＷの位置ずれを防止するピン７５が設けられる。サセプタ７２は、その下面をホットプレート７１の上面に面接触させてホットプレート７１上に設置される。これにより、サセプタ７２は、ホットプレート７１からの熱エネルギーを拡散してサセプタ７２上面に載置された半導体ウェハーＷに伝達するとともに、メンテナンス時にはホットプレート７１から取り外して洗浄可能とされる。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the configuration of the holding
ホットプレート７１は、ステンレススチール製の上部プレート７３および下部プレート７４にて構成される。上部プレート７３と下部プレート７４との間には、ホットプレート７１を加熱するニクロム線等の抵抗加熱線７６が配設され、導電性のニッケル（Ｎｉ）ロウが充填されて封止されている。また、上部プレート７３および下部プレート７４の端部はロウ付けにより接着されている。
The
図４は、ホットプレート７１を示す平面図である。図４に示すように、ホットプレート７１は、保持される半導体ウェハーＷと対向する領域の中央部に同心円状に配置される円板状のゾーン７１１および円環状のゾーン７１２、並びに、ゾーン７１２の周囲の略円環状の領域を周方向に４等分割した４つのゾーン７１３〜７１６を備え、各ゾーン間には若干の間隙が形成されている。また、ホットプレート７１には、支持ピン７０が挿通される３つの貫通孔７７が、ゾーン７１１とゾーン７１２との隙間の周上に１２０°毎に設けられる。
FIG. 4 is a plan view showing the
６つのゾーン７１１〜７１６のそれぞれには、相互に独立した抵抗加熱線７６が周回するように配設されてヒータが個別に形成されており、各ゾーンに内蔵されたヒータにより各ゾーンが個別に加熱される。保持部７に保持された半導体ウェハーＷは、６つのゾーン７１１〜７１６に内蔵されたヒータにより加熱される。また、ゾーン７１１〜７１６のそれぞれには、熱電対を用いて各ゾーンの温度を計測するセンサ７１０が設けられている。各センサ７１０は略円筒状のシャフト４１の内部を通り制御部３に接続される。
In each of the six
ホットプレート７１が加熱される際には、センサ７１０により計測される６つのゾーン７１１〜７１６のそれぞれの温度が予め設定された所定の温度になるように、各ゾーンに配設された抵抗加熱線７６への電力供給量が制御部３により制御される。制御部３による各ゾーンの温度制御はＰＩＤ(Proportional,Integral,Derivative)制御により行われる。ホットプレート７１では、半導体ウェハーＷの熱処理（複数の半導体ウェハーＷを連続的に処理する場合は、全ての半導体ウェハーＷの熱処理）が終了するまでゾーン７１１〜７１６のそれぞれの温度が継続的に計測され、各ゾーンに配設された抵抗加熱線７６への電力供給量が個別に制御されて、すなわち、各ゾーンに内蔵されたヒータの温度が個別に制御されて各ゾーンの温度が設定温度に維持される。なお、各ゾーンの設定温度は、基準となる温度から個別に設定されたオフセット値だけ変更することが可能とされる。
When the
６つのゾーン７１１〜７１６にそれぞれ配設される抵抗加熱線７６は、シャフト４１の内部を通る電力線を介して電力供給源（図示省略）に接続されている。電力供給源から各ゾーンに至る経路途中において、電力供給源からの電力線は、マグネシア（マグネシウム酸化物）等の絶縁体を充填したステンレスチューブの内部に互いに電気的に絶縁状態となるように配置される。なお、シャフト４１の内部は大気開放されている。
The
図６は、ウェハー検出機構の構成の一例を示すブロック図である。本実施形態の支持ピン７０は、透光性材料である石英にて形成された棒状の部材である。すなわち、支持ピン７０は、半導体ウェハーＷを載置するためのみならず、導光ロッドとしても機能する。支持ピン７０は、チャンバー６のチャンバー底部６２に立設されている。半導体ウェハーＷは、チャンバー６内にて支持ピン７０の先端７０ａに載置されて支持される。
FIG. 6 is a block diagram showing an example of the configuration of the wafer detection mechanism. The
一方、支持ピン７０の基端７０ｂは、チャンバー６の外部に位置しており、光ケーブル１６を介して受光部１２と接続されている。基端７０ｂは研磨面とされている。光ケーブル１６は、複数本（例えば３２本）の石英ガラスの光ファイバーを束ねて被覆を施したものである。光ケーブル１６の一端は支持ピン７０の基端７０ｂと対向しており、他端は受光部１２に接続される。受光部１２は、例えばフォトダイオードにて構成されている。なお、光ケーブル１６を構成する光ファイバーの本数は３２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。
On the other hand, the
支持ピン７０に支持されている半導体ウェハーＷから放射された放射光は、支持ピン７０の先端７０ａから入射して支持ピン７０の内部を基端７０ｂに向けて導かれる。その光は支持ピン７０の基端７０ｂから出射されて光ケーブル１６を介して受光部１２によって受光される。なお、本明細書において、半導体ウェハーＷから放射される放射光は、可視光のみならず、赤外光（波長が可視光より長くマイクロ波より短い電磁波）および紫外光（波長が可視光よりも短くＸ線より長い電磁波）も含むものとする。
The radiated light emitted from the semiconductor wafer W supported by the support pins 70 is incident from the
受光部１２は、受光した光を電気信号に変換してアンプ１３に出力する。アンプ１３は電気信号を適当に増幅して積分回路１４に出力する。積分回路１４は、電気信号から高周波ノイズを除去してコンパレータ１５に送信する。コンパレータ１５は、送信された電気信号の電圧値と予め定められた設定電圧値（閾値）との比較を行う。コンパレータ１５による比較結果は制御部３に伝達されるようにしても良い。
The
図７は、光ケーブル１６の取り付けを示す図である。チャンバー底部６２の外面（熱処理空間６５とは反対側の面）にはネジ１７２によって取り付けブロック１７１が固設されている。支持ピン７０は、取り付けブロック１７１およびチャンバー底部６２を貫通して設けられる。チャンバー底部６２の貫通孔は支持ピン７０よりも若干大きく、支持ピン７０は当該貫通孔に遊貫して設けられる。その一方、支持ピン７０は取り付けブロック１７１に対してはＯリング１７３を介して取り付けられている。すなわち、支持ピン７０と取り付けブロック１７１との間には上下２カ所にＯリング１７３が挟み込まれており、これらＯリング１７３によって熱処理空間６５と外部雰囲気とがシールされるとともに支持ピン７０の自由な移動が規制される。なお、チャンバー底部６２と取り付けブロック１７１との間にもＯリングが挟み込まれてシールされている。
FIG. 7 is a diagram illustrating attachment of the
取り付けブロック１７１の下部には支持ピン７０の貫通孔を取り囲むように雄ネジ１７４が固設されている。一方、光ケーブル１６の先端（上記一端）の周囲にも雌ネジ１６１が固定して設けられている。雌ネジ１６１を雄ネジ１７４に螺合させることによって、光ケーブル１６の先端が支持ピン７０の基端７０ｂに当接されて押圧される。すなわち、Ｏリング１７３を介して取り付けブロック１７１に取り付けられた支持ピン７０の基端７０ｂに光ケーブル１６の先端が押し付けられる。
A
光ケーブル１６の取り付け手順についてさらに説明を続ける。雌ネジ１６１を取り付けブロック１７１に取り付ける前に、図７（ａ）に示すように、支持ピン７０の基端７０ｂを取り付けブロック１７１の下端から突出させておく。その後、図７（ｂ）に示すように、光ケーブル１６の先端を支持ピン７０の基端７０ｂに押し付けつつ、雌ネジ１６１を雄ネジ１７４に螺合させることにより、支持ピン７０が光ケーブル１６によって取り付けブロック１７１に押し込まれる。そして、図８に示すように、雌ネジ１６１を雄ネジ１７４に完全に螺合させると、光ケーブル１６の先端がＯリング１７３によって挟み込まれた支持ピン７０の基端７０ｂに対して押圧された状態となる。
Further description of the procedure for attaching the
次に、図１に戻り、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、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。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部材である。ランプハウス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がチャンバー窓６１と相対向することとなる。ランプハウス５は、チャンバー６内にて保持部７に保持される半導体ウェハーＷにランプ光放射窓５３およびチャンバー窓６１を介してフラッシュランプＦＬから光を照射することにより半導体ウェハーＷを加熱する。
Next, returning to FIG. 1, the
複数のフラッシュランプＦＬは、それぞれが長尺の円筒形状を有する棒状ランプであり、それぞれの長手方向が保持部７に保持される半導体ウェハーＷの主面に沿って（つまり水平方向に沿って）互いに平行となるように平面状に配列されている。よって、フラッシュランプＦＬの配列によって形成される平面も水平面である。 Each of the plurality of flash lamps FL is a rod-shaped lamp having a long cylindrical shape, and the longitudinal direction of each of the flash lamps FL is along the main surface of the semiconductor wafer W held by the holding unit 7 (that is, along the horizontal direction). They are arranged in a plane so as to be parallel to each other. Therefore, the plane formed by the arrangement of the flash lamps FL is also a horizontal plane.
キセノンフラッシュランプＦＬは、その内部にキセノンガスが封入されその両端部にコンデンサーに接続された陽極および陰極が配設された棒状のガラス管（放電管）と、該ガラス管の外周面上に付設されたトリガー電極とを備える。キセノンガスは電気的には絶縁体であることから、コンデンサーに電荷が蓄積されていたとしても通常の状態ではガラス管内に電気は流れない。しかしながら、トリガー電極に高電圧を印加して絶縁を破壊した場合には、コンデンサーに蓄えられた電気がガラス管内に瞬時に流れ、そのときのキセノンの原子あるいは分子の励起によって光が放出される。このようなキセノンフラッシュランプＦＬにおいては、予めコンデンサーに蓄えられていた静電エネルギーが０．１ミリセカンドないし１０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、連続点灯の光源に比べて極めて強い光を照射し得るという特徴を有する。 The xenon flash lamp FL has a rod-shaped glass tube (discharge tube) in which xenon gas is sealed and an anode and a cathode connected to a capacitor at both ends thereof, and an outer peripheral surface of the glass tube. And a triggered electrode. Since xenon gas is an electrical insulator, electricity does not flow into the glass tube under normal conditions even if electric charges are accumulated in the capacitor. However, when the insulation is broken by applying a high voltage to the trigger electrode, the electricity stored in the capacitor flows instantaneously in the glass tube, and light is emitted by excitation of atoms or molecules of xenon at that time. In such a xenon flash lamp FL, the electrostatic energy stored in the condenser in advance is converted into an extremely short light pulse of 0.1 to 10 milliseconds, which is extremely in comparison with a continuous light source. It has the feature that it can irradiate strong light.
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。このような粗面化加工を施しているのは、リフレクタ５２の表面が完全な鏡面であると、複数のフラッシュランプＦＬからの反射光の強度に規則パターンが生じて半導体ウェハーＷの表面温度分布の均一性が低下するためである。
In addition, the
また、制御部３は、熱処理装置１に設けられた上記の種々の動作機構を制御する。制御部３のハードウェアとしての構成は一般的なコンピュータと同様である。すなわち、制御部３は、各種演算処理を行うＣＰＵ、基本プログラムを記憶する読み出し専用のメモリであるＲＯＭ、各種情報を記憶する読み書き自在のメモリであるＲＡＭおよび制御用ソフトウェアやデータなどを記憶しておく磁気ディスクを備えている。図６に示したウェハー検出機構の動作も制御部３によって制御されている。
Further, the
上記の構成以外にも熱処理装置１は、半導体ウェハーＷの熱処理時にフラッシュランプＦＬおよびホットプレート７１から発生する熱エネルギーによるチャンバー６およびランプハウス５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のチャンバー側部６３およびチャンバー底部６２には水冷管（図示省略）が設けられている。また、ランプハウス５は、内部に気体流を形成して排熱するための気体供給管５５および排気管５６が設けられて空冷構造とされている（図１参照）。また、チャンバー窓６１とランプ光放射窓５３との間隙にも空気が供給され、ランプハウス５およびチャンバー窓６１を冷却する。
In addition to the above configuration, the
次に、熱処理装置１における半導体ウェハーＷの処理手順について簡単に説明する。ここで処理対象となる半導体ウェハーＷはイオン注入法により不純物（イオン）が添加された半導体基板であり、添加された不純物の活性化が熱処理装置１によるフラッシュ加熱処理により実行される。図９は、熱処理装置１における半導体ウェハーＷの処理手順を示すフローチャートである。図９に示す半導体ウェハーＷの処理手順は、制御部３が熱処理装置１の各動作機構を制御することによって実行される。
Next, a processing procedure of the semiconductor wafer W in the
まず、保持部７が図５に示す処理位置から図１に示す受渡位置に下降する（ステップＳ１）。「処理位置」とは、フラッシュランプＦＬから半導体ウェハーＷに光照射が行われるときの保持部７の位置であり、図５に示す保持部７のチャンバー６内における位置である。また、「受渡位置」とは、チャンバー６に半導体ウェハーＷの搬出入が行われるときの保持部７の位置であり、図１に示す保持部７のチャンバー６内における位置である。熱処理装置１における保持部７の基準位置は処理位置であり、処理前にあっては保持部７は処理位置に位置しており、これが処理開始に際して受渡位置に下降するのである。
First, the holding
保持部７はチャンバー６に設置された支持ピン７０に対して昇降するものであり、図１に示すように、保持部７が受渡位置にまで下降するとチャンバー底部６２に近接し、支持ピン７０の先端７０ａが保持部７を貫通して保持部７の載置面（サセプタ７２の上面）から上方に突出する。逆に、図５に示すように、保持部７が処理位置まで上昇するとチャンバー窓６１に近接し、保持部７の載置面が支持ピン７０の先端７０ａよりも上方に位置する。
The holding
次に、保持部７が受渡位置に下降した後、弁８２が開かれてチャンバー６の熱処理空間６５内に常温の窒素ガスが導入される。それと同時に、弁８７が開かれて熱処理空間６５内の気体が排気される（ステップＳ２）。チャンバー６に供給された窒素ガスは、熱処理空間６５においてガス導入バッファ８３から図２中に示す矢印ＡＲ４の方向へと流れ、排出路８６および弁８７を介してユーティリティ排気により排気される。また、チャンバー６に供給された窒素ガスの一部は、べローズ４７の内側に設けられる排出口（図示省略）からも排出される。
Next, after the holding
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を介して半導体ウェハーＷがチャンバー６内に搬入され、複数の支持ピン７０上に載置される（ステップＳ３）。半導体ウェハーＷは各支持ピン７０の先端７０ａに載置されて支持される。なお、半導体ウェハーＷの搬入時におけるチャンバー６への窒素ガスのパージ量は約４０リットル／分とされている。また、以下で説明する各ステップにおいて、チャンバー６には常に窒素ガスが供給および排気され続けており、窒素ガスの供給量は半導体ウェハーＷの処理工程に合わせて様々に変更される。
Subsequently, the
半導体ウェハーＷがチャンバー６内に搬入され、搬送ロボットがチャンバー６から退出した後、ゲートバルブ１８５により搬送開口部６６が閉鎖される。そして、保持部昇降機構４により保持部７が受渡位置からチャンバー窓６１に近接した処理位置にまで上昇する（ステップＳ４）。保持部７は、受渡位置から上昇する過程において、支持ピン７０から半導体ウェハーＷを受け取る。支持ピン７０から保持部７に渡された半導体ウェハーＷはサセプタ７２の上面に載置・保持される。保持部７が処理位置にまで上昇するとサセプタ７２に保持された半導体ウェハーＷも処理位置に保持されることとなる。
After the semiconductor wafer W is loaded into the
ホットプレート７１の６つのゾーン７１１〜７１６のそれぞれは、各ゾーンの内部（上部プレート７３と下部プレート７４との間）に個別に内蔵されたヒータ（抵抗加熱線７６）により所定の温度まで加熱されている。保持部７が処理位置まで上昇して半導体ウェハーＷが保持部７と接触することにより、その半導体ウェハーＷはホットプレート７１に内蔵されたヒータによって予備加熱されて温度が次第に上昇する（ステップＳ５）。
Each of the six
この処理位置にて約６０秒間の予備加熱が行われ、半導体ウェハーＷの温度が予め設定された予備加熱温度Ｔ１まで上昇する。予備加熱温度Ｔ１は、半導体ウェハーＷに添加された不純物が熱により拡散する恐れのない、２００℃ないし８００℃程度、好ましくは３５０℃ないし５５０℃程度とされる。また、保持部７とチャンバー窓６１との間の距離は、保持部昇降機構４のモータ４０の回転量を制御することにより任意に調整することが可能とされている。
Preheating for about 60 seconds is performed at this processing position, and the temperature of the semiconductor wafer W rises to a preset preheating temperature T1. The preheating temperature T1 is set to about 200 ° C. to 800 ° C., preferably about 350 ° C. to 550 ° C., in which impurities added to the semiconductor wafer W are not likely to diffuse due to heat. Further, the distance between the holding
約６０秒間の予備加熱時間が経過した後、保持部７が処理位置に位置したまま制御部３の制御によりランプハウス５のフラッシュランプＦＬから半導体ウェハーＷへ向けてフラッシュ光が照射される（ステップＳ６）。すなわち、支持ピン７０の先端７０ａよりも上方の処理位置に上昇した保持部７に保持された半導体ウェハーＷにフラッシュ光が照射される。このとき、フラッシュランプＦＬから放射されるフラッシュ光の一部は直接にチャンバー６内の保持部７へと向かい、他の一部は一旦リフレクタ５２により反射されてからチャンバー６内へと向かい、これらのフラッシュ光の照射により半導体ウェハーＷのフラッシュ加熱が行われる。フラッシュ加熱は、フラッシュランプＦＬからの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。
After the preheating time of about 60 seconds elapses, flash light is irradiated from the flash lamp FL of the
すなわち、ランプハウス５のフラッシュランプ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ミリ秒ないし１０ミリ秒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からの閃光照射によりフラッシュ加熱される半導体ウェハーＷの表面温度は、瞬間的に１０００℃ないし１１００℃程度の処理温度Ｔ２まで上昇し、半導体ウェハーＷに添加された不純物が活性化された後、表面温度が急速に下降する。このように、熱処理装置１では、半導体ウェハーＷの表面温度を極めて短時間で昇降することができるため、半導体ウェハーＷに添加された不純物の熱による拡散（この拡散現象を、半導体ウェハーＷ中の不純物のプロファイルがなまる、ともいう）を抑制しつつ不純物の活性化を行うことができる。なお、添加不純物の活性化に必要な時間はその熱拡散に必要な時間に比較して極めて短いため、０．１ミリセカンドないし１０ミリセカンド程度の拡散が生じない短時間であっても活性化は完了する。
In other words, the flash light emitted from the flash lamp FL of the
また、フラッシュ加熱の前に保持部７により半導体ウェハーＷを予備加熱しておくことにより、フラッシュランプＦＬからのフラッシュ光照射によって半導体ウェハーＷの表面温度を処理温度Ｔ２まで速やかに上昇させることができる。
Further, by preheating the semiconductor wafer W by the holding
フラッシュ加熱が終了し、処理位置における約１０秒間の待機の後、保持部７が保持部昇降機構４により再び図１に示す受渡位置まで下降する（ステップＳ７）。保持部７は、処理位置から受渡位置まで下降する過程において、支持ピン７０にフラッシュ加熱後の半導体ウェハーＷを渡す。保持部７から渡された半導体ウェハーＷは支持ピン７０の先端７０ａに載置されて支持される。但し、フラッシュ加熱時に半導体ウェハーＷの割れが発生していた場合には、保持部７が受渡位置まで下降しても支持ピン７０によって半導体ウェハーＷが支持されることは無い。
After the flash heating is completed and the standby for about 10 seconds at the processing position, the holding
本実施形態においては、フラッシュ加熱後に保持部７が受渡位置まで下降した時点で半導体ウェハーＷからの放射光の強度を測定してウェハー割れ判定を行う（ステップＳ８）。半導体ウェハーＷからは、その温度に応じた放射光が常時放射され続けている。上述の予備加熱およびフラッシュ加熱によって昇温した半導体ウェハーＷから放射される放射光の光量は常温のときよりも多くなっている。フラッシュ加熱後に支持ピン７０に支持された半導体ウェハーＷから放射された放射光は、支持ピン７０の先端７０ａから入射して基端７０ｂに向けて導かれる。一方、フラッシュ加熱時に半導体ウェハーＷの割れが発生している場合には、半導体ウェハーＷからの放射光が支持ピン７０に入射することはない。よって、フラッシュ加熱時に半導体ウェハーＷの割れが発生している場合としていない場合とでは、支持ピン７０の先端７０ａから基端７０ｂへと導かれる放射光の強度が大きく異なる。
In the present embodiment, when the holding
支持ピン７０の先端７０ａから基端７０ｂへと向かった放射光は光ケーブル１６を介して受光部１２によって受光されて電気信号に変換され、ウェハー検出機構の回路に入る。その電気信号はアンプ１３によって増幅され積分回路１４を通って高周波ノイズが除去された後、コンパレータ１５に送信される。コンパレータ１５は、その電気信号の電圧と予め定められた設定電圧値（閾値）との比較を行う。すなわち、コンパレータ１５は間接的に、受光部１２によって受光された放射光の強度と閾値との比較を行う。
The emitted light traveling from the
図１０は、受光部１２から出力される電気信号の電圧（厳密には、コンパレータ１５に入力される時点での電圧）の変化を示す図である。ウェハー検出機構自体は、フラッシュ光照射の前後にわたって常に作動しており、受光部１２からは電気信号が出力され続けている。図１０において、時刻ｔ１は、チャンバー６内に半導体ウェハーＷが搬入されて支持ピン７０に載置された時点（ステップＳ３）である。そして、時刻ｔ２は、半導体ウェハーＷが支持ピン７０から上昇する保持部７に渡された瞬間である（ステップＳ４）。チャンバー６に搬入された時点での半導体ウェハーＷの温度は常温である。常温の半導体ウェハーＷであっても、その温度に応じた放射光が放射されているのであるがその強度は弱い。このため、処理前の半導体ウェハーＷが支持ピン７０に支持されているときに（時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間）、受光部１２によって受光される放射光の強度は小さく、受光部１２から出力される電気信号の電圧も低い。なお、支持ピン７０に半導体ウェハーＷが支持されていないときであっても、バックグラウンドの影響によって受光部１２からは電圧の小さい微弱な電気信号が出力され続けている。
FIG. 10 is a diagram illustrating a change in the voltage of the electric signal output from the light receiving unit 12 (strictly, the voltage at the time of input to the comparator 15). The wafer detection mechanism itself always operates before and after the flash light irradiation, and an electric signal is continuously output from the
フラッシュ加熱後、下降する保持部７から支持ピン７０に半導体ウェハーＷが時刻ｔ３に渡される（ステップＳ７）。フラッシュ加熱時に半導体ウェハーＷが割れることなく、時刻ｔ３に支持ピン７０に比較的高温の半導体ウェハーＷが載置された場合には、受光部１２によって受光される放射光の強度が強く、図１０の実線にて示すように、受光部１２からコンパレータ１５に送信される電気信号の電圧レベルが高い。逆に、フラッシュ加熱時に半導体ウェハーＷに割れが生じていて保持部７が下降しても支持ピン７０に半導体ウェハーＷが支持されない場合には、受光部１２によって受光される放射光の強度が弱く、図１０の点線にて示すように、受光部１２からコンパレータ１５に送信される電気信号の電圧レベルも低い（バックグラウンドと同程度）。よって、例えば、支持ピン７０に半導体ウェハーＷが載置されている場合の電圧値とされていない場合の電圧値とを予め実験等によって求めておき、それらの平均値を上記比較の閾値Ｔｈとして設定しておけば、コンパレータ１５によって支持ピン７０に支持される半導体ウェハーＷの有無を検出することができる。すなわち、コンパレータ１５に入力される電気信号の電圧値が設定された閾値Ｔｈよりも高い場合には、支持ピン７０上に半導体ウェハーＷが載置されていると判断することができる。一方、電気信号の電圧値が設定された閾値Ｔｈよりも低い場合には、支持ピン７０上に半導体ウェハーＷが載置されていないと判断することができる。
After the flash heating, the semiconductor wafer W is transferred from the
コンパレータ１５による比較の結果、放射光に基づく電気信号の電圧値が閾値Ｔｈよりも低く、支持ピン７０上に半導体ウェハーＷが存在していないと判断されたときには、フラッシュ加熱時に半導体ウェハーＷの割れが発生していたものと考えられるため、搬送開口部６６を開放することなく直ちに処理を中断し、熱処理装置１の復帰作業を行う。
As a result of the comparison by the
一方、電気信号の電圧値が閾値Ｔｈよりも高く、支持ピン７０上に半導体ウェハーＷが問題なく載置されていると判断されたときには、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、支持ピン７０上に載置された半導体ウェハーＷは装置外部の搬送ロボットにより搬出され（ステップＳ９）、熱処理装置１における半導体ウェハーＷのフラッシュ加熱処理が完了する。図１０の時刻ｔ４は、搬送ロボットによって支持ピン７０から半導体ウェハーＷが受け取られた瞬間である。なお、コンパレータ１５での比較結果に基づいて制御部３が支持ピン７０上の半導体ウェハーＷの有無を判定し、無しと判定した場合には警告発報或いは熱処理装置１の停止処理を行い、有りと判定した場合にはステップＳ１０のウェハー搬出処理を実行するようにしても良い。
On the other hand, when the voltage value of the electric signal is higher than the threshold value Th and it is determined that the semiconductor wafer W is placed on the support pins 70 without any problem, the transfer opening 66 closed by the
本実施形態においては、半導体ウェハーＷから放射されて支持ピン７０の先端７０ａから基端７０ｂへと導かれる放射光を受光部１２によって受光し、コンパレータ１５によって放射光の強度と閾値Ｔｈとの比較を行うことにより、支持ピン７０上に半導体ウェハーＷが載置されているか否かを判定している。支持ピン７０上に半導体ウェハーＷが載置されているか否かによって放射光の強度には明確な差異があり、その間に閾値Ｔｈを設定しておけば、チャンバー６を開放することなく（つまり、ゲートバルブ１８５によって搬送開口部６６を開放することなく）チャンバー６内の半導体ウェハーＷの有無を確実に検出することができる。
In the present embodiment, the light radiated from the semiconductor wafer W and guided from the
特に、本実施形態では、半導体ウェハーＷから放射される放射光を支持ピン７０を介して受光し、その放射光の強度と閾値Ｔｈとの比較を行っているため、半導体ウェハーＷの裏面の反射率が低かったとしても、支持ピン７０上の半導体ウェハーＷの有無を検出することができる。すなわち、本発明によれば、半導体ウェハーＷの裏面の反射率に関わらず、半導体ウェハーＷの有無を確実に検出して誤検知を防止することができる。 In particular, in the present embodiment, the radiated light emitted from the semiconductor wafer W is received via the support pins 70, and the intensity of the radiated light is compared with the threshold value Th. Even if the rate is low, the presence or absence of the semiconductor wafer W on the support pins 70 can be detected. That is, according to the present invention, it is possible to reliably detect the presence or absence of the semiconductor wafer W and prevent erroneous detection regardless of the reflectance of the back surface of the semiconductor wafer W.
また、本実施形態においては、本来半導体ウェハーＷの受け渡しを行うためにチャンバー６に設置されている石英製の支持ピン７０を投受光用のプローブとしても利用している。このため、検出センサを設置するための新たなスペースをチャンバー６に設ける必要はない。さらに、石英製の支持ピン７０であれば、保持部７のホットプレート７１からの熱にも耐性があり、しかもフラッシュ加熱時には保持部７の下方に位置することとなるため、フラッシュ光が支持ピン７０の先端７０ａから入射して受光部１２を損傷するおそれも無い。
In the present embodiment, the quartz support pins 70 originally installed in the
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、フラッシュ加熱後に保持部７が下降して支持ピン７０に半導体ウェハーＷが渡されたときに、支持ピン７０上の半導体ウェハーＷの有無を判定していたが、これを半導体ウェハーＷがチャンバー６内に搬入されて支持ピン７０に支持されているとき（図１０の時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間）に行うようにしても良い。このときの判定手法は上記と同様であるが、図１０にも示している通り、加熱処理前の常温の半導体ウェハーＷからの放射光強度は加熱処理後のそれよりも低い。このため、閾値Ｔｈとの比較で確実な判定を行うためには、アンプ１３によるゲインを大きくする必要がある。
While the embodiments of the present invention have been described above, the present invention can be modified in various ways other than those described above without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above embodiment, when the holding
また、上記実施形態のように加熱処理後の半導体ウェハーＷの有無を判定するときには、数百℃程度に昇温した半導体ウェハーＷからより多く放射される赤外光を用いて判定を行うのが好ましいが、これに代えてアンプ１３によるゲインを大きくして可視光を用いて判定を行うようにしても良い。但し、アンプ１３のゲインを過度に大きくすると、バックグラウンドのノイズが大きく増幅されてその電圧レベルが閾値Ｔｈを超えることによる誤検知のおそれがあるため、これらのバランスを考慮してアンプ１３のゲインを設定するのが望ましい。
Moreover, when determining the presence or absence of the semiconductor wafer W after the heat treatment as in the above-described embodiment, the determination is performed using infrared light emitted more from the semiconductor wafer W heated to about several hundred degrees Celsius. However, instead of this, the gain by the
また、上記実施形態においては、アンプ１３によって増幅された電気信号を積分回路１４によってノイズ除去してからコンパレータ１５によって閾値Ｔｈと比較するというハードウェア構成を用いた比較判定を行っていたが、これをコンピュータを用いたソフトウェアによる比較判定を行うようにしても良い。具体的には、図６のアンプ１３にＡ／Ｄ変換器を介してコンピュータを接続する。アンプ１３によって増幅されたアナログの電気信号はＡ／Ｄ変換器によってディジタル信号に変換されてコンピュータに入力される。そのコンピュータは予めインストールされているソフトウェアを実行することによって、入力されたディジタル信号のレベルを所定の閾値と比較する。このようにソフトウェアによる比較判定を行っても、上記実施形態と同様に、支持ピン７０上の半導体ウェハーＷの有無を確実に検出することができる。
Further, in the above-described embodiment, the electrical signal amplified by the
また、上記実施形態においては、光ケーブル１６の先端を支持ピン７０の基端７０ｂに押圧して双方間の隙間を無くすようにしていたが、これに代えて、光ケーブル１６の先端と支持ピン７０の基端７０ｂとの間を屈折液で満たすようにしても良い。屈折液は、所定の屈折率を有するように調整された液体である。屈折液の屈折率は石英の屈折率と同程度が好ましい。光ケーブル１６の先端と支持ピン７０の基端７０ｂとの間を屈折液で満たせば、屈折率の相違に起因した界面での反射が生じなくなり、光ケーブル１６と支持ピン７０との間での光の伝達が阻害されること無く円滑に行われる。その結果、上記実施形態と同様に、支持ピン７０を利用した半導体ウェハーＷの有無の検出を確実に行うことができる。もっとも、屈折液を用いる場合には、屈折液を塗布する工程が必要となるため、光ケーブル１６の取り付け作業を簡素化する観点からは上記実施形態のようにした方が好ましい。また、屈折液を比較的粘性の高い屈折ペーストとしても良い。
Further, in the above embodiment, the tip of the
また、上記実施形態においては、半導体ウェハーＷの受け渡しを行うための支持ピン７０を投受光用のプローブとして利用していたが、支持ピン７０とは別に専用の光ガイド部材をチャンバー６に設置し、その光ガイド部材によって半導体ウェハーＷからの放射光を導くようにしても良い。
In the above embodiment, the support pins 70 for delivering the semiconductor wafer W are used as probes for light projection and reception. However, a dedicated light guide member is installed in the
また、上記実施形態においては、固定された支持ピン７０に対して保持部７を昇降させることによって半導体ウェハーＷの受け渡しを行うようにしていたが、これとは逆に、固定された保持部７に対して支持ピン７０を昇降させるようにしても良いし、支持ピン７０および保持部７の双方を昇降させるようにしても良い。すなわち、支持ピン７０に対して相対的に保持部７が昇降する構成であれば良い。
In the above embodiment, the semiconductor wafer W is transferred by moving the holding
また、上記実施形態においては、支持ピン７０を構成する透光性材料を石英としていたが、これに代えて透光性材料をサファイアとしても良い。石英に比較してサファイアは赤外光の透過性が高く、放射光のうち特に赤外光を使用する場合にはサファイアを用いた方が好ましい。
Moreover, in the said embodiment, although the translucent material which comprises the
また、ウェハー検出機構と接続する支持ピン７０は、チャンバー底部６２に立設された３本の支持ピン７０のうちの１本のみであっても良いし、２本または３本であっても良い。
Further, the support pins 70 connected to the wafer detection mechanism may be only one of the three
また、上記実施形態においては、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、ランプハウス５にフラッシュランプＦＬに代えてハロゲンランプを備え、予備加熱された半導体ウェハーＷに対してハロゲンランプから光照射を行うことによって加熱するようにしても良い。
In the above embodiment, the
また、本発明に係る熱処理装置によって処理対象となる基板は半導体ウェハーに限定されるものではなく、液晶表示装置などに用いるガラス基板であっても良い。 The substrate to be processed by the heat treatment apparatus according to the present invention is not limited to a semiconductor wafer, and may be a glass substrate used for a liquid crystal display device or the like.
１ 熱処理装置
３ 制御部
４ 保持部昇降機構
５ ランプハウス
６ チャンバー
７ 保持部
１２ 受光部
１３ アンプ
１４ 積分回路
１５ コンパレータ
１６ 光ケーブル
６１ チャンバー窓
６５ 熱処理空間
７０ 支持ピン
７１ ホットプレート
７２ サセプタ
７６ 抵抗加熱線
ＦＬ フラッシュランプ
Ｗ 半導体ウェハー
DESCRIPTION OF
Claims (6)
透光性材料にて形成された支持ピンに基板を載置する載置工程と、
前記支持ピンに対して相対的に保持部が上昇して前記基板を受け取る保持工程と、
前記保持部に保持された前記基板に光を照射して加熱する光照射工程と、
前記保持部が前記支持ピンに対して相対的に下降して前記支持ピンに前記基板を渡す移載工程と、
前記移載工程の後に、前記支持ピンによって導光される前記基板からの放射光を受光し、当該放射光の強度を所定の閾値と比較する比較工程と、
を備えることを特徴とする熱処理方法。 A heat treatment method for heating a substrate by irradiating the substrate with light,
A placing step of placing the substrate on a support pin formed of a light-transmitting material;
A holding step in which the holding portion rises relative to the support pins to receive the substrate;
A light irradiation step of irradiating and heating the substrate held by the holding unit;
A transfer step in which the holding portion descends relative to the support pins and passes the substrate to the support pins;
After the transfer step, a comparison step of receiving radiated light from the substrate guided by the support pins and comparing the intensity of the radiated light with a predetermined threshold;
A heat treatment method comprising:
前記保持工程と前記光照射工程との間に、前記保持部に備えられた加熱機構によって前記基板を所定温度にまで加熱する予備加熱工程をさらに備えることを特徴とする熱処理方法。 The heat treatment method according to claim 1,
A heat treatment method, further comprising a preheating step of heating the substrate to a predetermined temperature by a heating mechanism provided in the holding unit between the holding step and the light irradiation step.
前記光照射工程では、フラッシュランプから前記基板にフラッシュ光を照射することを特徴とする熱処理方法。 In the heat processing method of Claim 1 or Claim 2,
In the light irradiation step, the substrate is irradiated with flash light from a flash lamp.
基板を収容するチャンバーと、
透光性材料にて形成され、前記チャンバー内にて先端に前記基板を載置して支持する支持ピンと、
前記支持ピンに対して相対的に上昇して前記支持ピンから前記基板を受け取るとともに、相対的に下降して前記支持ピンに前記基板を渡す保持部と、
前記保持部に保持された前記基板に光を照射して加熱する光照射手段と、
前記光照射手段が前記基板に光を照射してから前記保持部が相対的に下降した後に、前記支持ピンによって導光される前記基板からの放射光を受光する受光手段と、
前記受光手段によって受光された放射光の強度を所定の閾値と比較する比較手段と、
を備え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 chamber for housing the substrate;
A support pin that is formed of a translucent material and that supports the substrate by placing it at the tip in the chamber;
A holder that rises relative to the support pins and receives the substrate from the support pins, and descends relatively to pass the substrate to the support pins;
A light irradiation means for irradiating and heating the substrate held by the holding unit;
A light receiving means for receiving radiated light from the substrate guided by the support pins after the holding portion is relatively lowered after the light irradiating means irradiates the substrate with light;
Comparing means for comparing the intensity of the radiated light received by the light receiving means with a predetermined threshold;
A heat treatment apparatus comprising:
前記保持部は、前記光照射手段が光照射を行う前に保持する基板を予備加熱する加熱機構を備えることを特徴とする熱処理装置。 The heat treatment apparatus according to claim 4, wherein
The said holding | maintenance part is equipped with the heating mechanism which preheats the board | substrate hold | maintained before the said light irradiation means performs light irradiation, The heat processing apparatus characterized by the above-mentioned.
前記光照射手段はフラッシュランプを備えることを特徴とする熱処理装置。 In the heat treatment apparatus according to claim 4 or 5,
The heat irradiation apparatus, wherein the light irradiation means includes a flash lamp.
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