JP6026124B2 - Heat treatment equipment - Google Patents

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Description

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）にフラッシュ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 substrate by irradiating flash light onto a thin precision electronic substrate (hereinafter simply referred to as “substrate”) such as a semiconductor wafer or a glass substrate for a liquid crystal display device.

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

そこで、極めて短時間で半導体ウェハーを加熱するアニール技術として、近年フラッシュランプアニール（ＦＬＡ）が注目されている。フラッシュランプアニールは、キセノンフラッシュランプ（以下、単に「フラッシュランプ」とするときにはキセノンフラッシュランプを意味する）を使用して半導体ウェハーの表面にフラッシュ光を照射することにより、不純物が注入された半導体ウェハーの表面のみを極めて短時間（数ミリ秒以下）に昇温させる熱処理技術である。   Therefore, in recent years, flash lamp annealing (FLA) has attracted attention as an annealing technique for heating a semiconductor wafer in an extremely short time. Flash lamp annealing is a semiconductor wafer in which impurities are implanted by irradiating the surface of the semiconductor wafer with flash light using a xenon flash lamp (hereinafter, simply referred to as “flash lamp” means xenon flash lamp). Is a heat treatment technique for raising the temperature of only the surface of the material in a very short time (several milliseconds or less).

キセノンフラッシュランプの放射分光分布は紫外域から近赤外域であり、従来のハロゲンランプよりも波長が短く、シリコンの半導体ウェハーの基礎吸収帯とほぼ一致している。よって、キセノンフラッシュランプから半導体ウェハーにフラッシュ光を照射したときには、透過光が少なく半導体ウェハーを急速に昇温することが可能である。また、数ミリ秒以下の極めて短時間のフラッシュ光照射であれば、半導体ウェハーの表面近傍のみを選択的に昇温できることも判明している。このため、キセノンフラッシュランプによる極短時間の昇温であれば、不純物を深く拡散させることなく、不純物活性化のみを実行することができるのである。   The radiation spectral distribution of a xenon flash lamp ranges from the ultraviolet region to the near infrared region, has a shorter wavelength than the conventional halogen lamp, and almost coincides with the fundamental absorption band of a silicon semiconductor wafer. Therefore, when the semiconductor wafer is irradiated with flash light from the xenon flash lamp, the semiconductor wafer can be rapidly heated with little transmitted light. Further, it has been found that if the flash light irradiation is performed for a very short time of several milliseconds or less, only the vicinity of the surface of the semiconductor wafer can be selectively heated. For this reason, if the temperature is raised for a very short time by the xenon flash lamp, only the impurity activation can be performed without deeply diffusing the impurities.

このようなキセノンフラッシュランプを使用した熱処理装置として、特許文献１には、半導体ウェハーの表面側にフラッシュランプを配置するとともに裏面側にハロゲンランプを配置し、それらの組み合わせによって所望の熱処理を行うものが開示されている。特許文献１に開示の熱処理装置においては、サセプターに保持された半導体ウェハーをハロゲンランプによってある程度の温度にまで予備加熱し、その後フラッシュランプからのフラッシュ光照射によって所望の処理温度にまで昇温している。   As a heat treatment apparatus using such a xenon flash lamp, in Patent Document 1, a flash lamp is arranged on the front surface side of a semiconductor wafer and a halogen lamp is arranged on the back surface side, and a desired heat treatment is performed by a combination thereof. Is disclosed. In the heat treatment apparatus disclosed in Patent Document 1, a semiconductor wafer held on a susceptor is preheated to a certain temperature with a halogen lamp, and then heated to a desired processing temperature by flash light irradiation from the flash lamp. Yes.

特開２００９−１６４４５１号公報JP 2009-164451 A

特許文献１に開示されるような熱処理装置においては、石英のサセプターに保持した半導体ウェハーにハロゲンランプからハロゲン光を照射してフラッシュ加熱前の予備加熱を行っている。石英はハロゲン光を透過するため、予備加熱時には半導体ウェハーが昇温しても、それを保持するサセプターはあまり昇温しない。このため、特にサセプターとの接触部位近傍や周縁部において半導体ウェハーの温度が低くなる温度分布のバラツキが生じていた。 In a heat treatment apparatus as disclosed in Patent Document 1, a semiconductor wafer held on a quartz susceptor is irradiated with halogen light from a halogen lamp to perform preheating before flash heating. Since quartz transmits halogen light, even if the temperature of the semiconductor wafer rises during preheating, the temperature of the susceptor that holds the semiconductor wafer does not rise very much. For this reason, there has been a variation in temperature distribution in which the temperature of the semiconductor wafer is lowered, particularly in the vicinity of the contact portion with the susceptor and in the peripheral portion.

これを防止するためには、ハロゲン光を吸収して昇温する炭化ケイ素などで形成された均熱リングによって半導体ウェハーを支持することが考えられる。しかしながら、フラッシュランプアニール装置に炭化ケイ素で形成された均熱リングを用いると、フラッシュ光照射によって均熱リングの表面のみが瞬間的に加熱されて急激に昇温し、そのときの熱膨張によって反りが発生して均熱リングが振動する。さらに照射するフラッシュ光のエネルギーを大きくすると、均熱リングが激しく振動して跳躍することもある。このような、均熱リングの振動や跳躍が発生すると、半導体ウェハーやチャンバーとの摺動によってパーティクルが発生するとともに、位置ずれが生じて半導体ウェハーを保持することができなくなるという問題が生じる。   In order to prevent this, it is conceivable that the semiconductor wafer is supported by a soaking ring formed of silicon carbide or the like that increases the temperature by absorbing halogen light. However, if a soaking ring made of silicon carbide is used in a flash lamp annealing device, only the surface of the soaking ring is instantaneously heated by flash light irradiation and the temperature rises rapidly, and warpage occurs due to thermal expansion at that time. Occurs and the soaking ring vibrates. If the energy of the flash light to be irradiated is increased, the soaking ring may vibrate and jump. When such a soaking ring vibration or jump occurs, particles are generated due to sliding with the semiconductor wafer or chamber, and a problem arises in that the semiconductor wafer cannot be held due to displacement.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、フラッシュ光照射時における均熱リングの振動を抑制することができる熱処理装置を提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of the said subject, and it aims at providing the heat processing apparatus which can suppress the vibration of a soaking ring at the time of flash light irradiation.

上記課題を解決するため、請求項１の発明は、基板にフラッシュ光を照射することによって該基板を加熱する熱処理装置において、基板を収容するチャンバーと、前記チャンバー内に保持された基板の一方面にフラッシュ光を照射するフラッシュランプと、前記基板の他方面に光照射を行うハロゲンランプと、前記基板の端縁部に当接または近接して当該端縁部を囲繞する均熱リングと、を備え、前記均熱リングは、内周端が前記基板の端縁部に当接または近接し、前記基板の主面と平行な環状部と、前記環状部の外周端に連設され、前記環状部と９０°の角度をなし、前記フラッシュランプから照射されたフラッシュ光を受光した前記環状部が急激に熱膨張したときの変形を抑制する補強部と、を備え、前記チャンバーの内壁に固設され、前記基板の主面と平行な平面部を有する支持リングと、前記平面部に設けられ、前記平面部と２ｍｍ以下の間隔を隔てて前記環状部を支持する突起と、をさらに備えることを特徴とする。
また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係る熱処理装置において、前記環状部のうち前記平面部と対向する面積は前記環状部の面積の３分の１以上であることを特徴とする。
また、請求項３の発明は、基板にフラッシュ光を照射することによって該基板を加熱する熱処理装置において、基板を収容するチャンバーと、前記チャンバー内に保持された基板の一方面にフラッシュ光を照射するフラッシュランプと、前記基板の他方面に光照射を行うハロゲンランプと、前記基板の端縁部に当接または近接して当該端縁部を囲繞する均熱リングと、を備え、前記均熱リングは、内周端が前記基板の端縁部に当接または近接し、前記基板の主面と平行な環状部と、前記環状部の外周端に連設され、前記環状部と９０°の角度をなし、前記フラッシュランプから照射されたフラッシュ光を受光した前記環状部が急激に熱膨張したときの変形を抑制する補強部と、前記補強部から前記環状部とは反対側に延設され、前記基板の主面と平行な第１の平面部と、を備え、前記チャンバーの内壁に固設され、前記基板の主面と平行な第２の平面部を有する支持リングと、前記第２の平面部に設けられ、前記第２の平面部と２ｍｍ以下の間隔を隔てて前記第１の平面部を支持する突起と、をさらに備えることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the invention of claim 1 is a heat treatment apparatus for heating a substrate by irradiating the substrate with flash light, and a chamber for accommodating the substrate and one surface of the substrate held in the chamber. A flash lamp for irradiating flash light, a halogen lamp for irradiating light on the other surface of the substrate, and a soaking ring surrounding the edge portion in contact with or in proximity to the edge portion of the substrate. The soaking ring has an inner peripheral end that is in contact with or close to an edge of the substrate, and is connected to an annular portion parallel to a main surface of the substrate and an outer peripheral end of the annular portion, an angle parts and 90 °, and a suppressing reinforcing portion the deformation when the said annulus is rapidly thermal expansion that has received the flash light emitted from the flash lamp, fixed to the inner wall of the chamber And A support ring having a plane parallel to the principal plane of the serial board, provided in the flat portion, and further comprising a, a protrusion for supporting the annular portion at an interval of less than the flat portion and 2mm To do.
The invention according to claim 2 is the heat treatment apparatus according to claim 1, wherein the area of the annular part that faces the flat part is at least one third of the area of the annular part. To do.
According to a third aspect of the present invention, in the heat treatment apparatus that heats a substrate by irradiating the substrate with flash light, the chamber containing the substrate and one surface of the substrate held in the chamber are irradiated with flash light. A flash lamp that irradiates the other surface of the substrate with light, and a soaking ring that abuts on or is close to the edge of the substrate and surrounds the edge. The ring has an inner peripheral end that is in contact with or close to the edge of the substrate, is connected to the annular portion parallel to the main surface of the substrate, and is connected to the outer peripheral end of the annular portion. A reinforcing portion that forms an angle and suppresses deformation when the annular portion that receives flash light emitted from the flash lamp undergoes rapid thermal expansion, and extends from the reinforcing portion to the opposite side of the annular portion. The main of the substrate A support ring that is fixed to the inner wall of the chamber and has a second plane portion that is parallel to the main surface of the substrate, and a second plane portion that is provided on the second plane portion. And a protrusion for supporting the first plane part with a distance of 2 mm or less from the second plane part.

また、請求項４の発明は、請求項１から請求項３のいずれかの発明に係る熱処理装置において、前記均熱リングは、炭化ケイ素、窒化アルミニウム、または、窒化ホウ素にて形成され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 any one of the first to third aspects, the soaking ring is formed of silicon carbide, aluminum nitride, or boron nitride. Features.

また、請求項５の発明は、請求項１から請求項４のいずれかの発明に係る熱処理装置において、前記均熱リングの少なくとも一部をフラッシュ光から遮光する遮光部材をさらに備えることを特徴とする。 The invention of claim 5 is the heat treatment apparatus according to any one of claims 1 to 4 , further comprising a light shielding member that shields at least a part of the soaking ring from flash light. To do.

請求項１から請求項５の発明によれば、均熱リングが、内周端が基板の端縁部に当接または近接し、基板の主面と平行な環状部と、環状部の外周端に連設され、環状部と９０°の角度をなす補強部と、を備えるため、フラッシュ光照射時に環状部に熱膨張に起因した変形応力が作用したとしても、環状部と所定の角度を有して設けられた補強部によって変形は抑制される。その結果、フラッシュ光照射時における均熱リングの振動を抑制することができ、パーティクルの発生を防止できるとともに、均熱リングの位置ずれも防止することができる。 According to the first to fifth aspects of the present invention, the soaking ring includes an annular portion whose inner peripheral end is in contact with or close to the edge portion of the substrate and parallel to the main surface of the substrate, and an outer peripheral end of the annular portion. Provided with a reinforcing part that forms an angle of 90 ° with the annular part, even if deformation stress due to thermal expansion acts on the annular part during flash light irradiation, the annular part has a predetermined angle. Thus, deformation is suppressed by the reinforcing portion provided. As a result, vibration of the soaking ring during flash light irradiation can be suppressed, generation of particles can be prevented, and displacement of the soaking ring can also be prevented.

特に、請求項１の発明によれば、支持リングの平面部と２ｍｍ以下の間隔を隔てて均熱リングの環状部が支持されるため、フラッシュ光照射時に張り付き効果によって均熱リングに支持リングの平面部に張り付くような力が作用し、均熱リングの振動をより確実に抑制することができる。 In particular, according to the first aspect of the present invention, since the annular portion of the heat equalizing ring is supported at a distance of 2 mm or less from the flat portion of the support ring, the heat equalizing ring is supported on the heat equalizing ring by the sticking effect during flash light irradiation. A force that sticks to the flat portion acts, and vibration of the heat equalizing ring can be more reliably suppressed.

特に、請求項３の発明によれば、支持リングの第２の平面部と２ｍｍ以下の間隔を隔てて均熱リングの第１の平面部が支持されるため、フラッシュ光照射時に張り付き効果によって均熱リングに支持リングの第２の平面部に張り付くような力が作用し、均熱リングの振動をより確実に抑制することができる。 In particular, according to the invention of claim 3 , since the first flat surface portion of the heat equalizing ring is supported at a distance of 2 mm or less from the second flat surface portion of the support ring, the leveling effect is caused by the sticking effect at the time of flash light irradiation. A force that sticks to the second flat portion of the support ring acts on the heat ring, and vibration of the heat equalizing ring can be more reliably suppressed.

特に、請求項５の発明によれば、均熱リングの少なくとも一部をフラッシュ光から遮光する遮光部材を備えるため、フラッシュ光照射時における環状部の熱膨張自体を少なくすることができ、均熱リングの振動をより確実に抑制することができる。

In particular, according to the invention of claim 5 , since the light-shielding member that shields at least a part of the soaking ring from the flash light is provided, the thermal expansion itself of the annular portion at the time of flash light irradiation can be reduced. The vibration of the ring can be more reliably suppressed.

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. 均熱リングの斜視図である。It is a perspective view of a soaking ring. 半導体ウェハーを保持した保持部の側面図である。It is a side view of the holding | maintenance part holding the semiconductor wafer. 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. 図１の処理装置における半導体ウェハーの処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence of the semiconductor wafer in the processing apparatus of FIG. 第２実施形態の保持部の側面図である。It is a side view of the holding | maintenance part of 2nd Embodiment. 第３実施形態の保持部の側面図である。It is a side view of the holding | maintenance part of 3rd Embodiment. 第４実施形態の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 of 4th Embodiment. 第５実施形態の保持部の側面図である。It is a side view of the holding | maintenance part of 5th Embodiment.

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

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

熱処理装置１は、半導体ウェハーＷを収容するチャンバー６と、複数のフラッシュランプＦＬを内蔵するフラッシュ加熱部５と、複数のハロゲンランプＨＬを内蔵するハロゲン加熱部４と、シャッター機構２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、半導体ウェハーＷを水平姿勢に保持する保持部７と、保持部７と装置外部との間で半導体ウェハーＷの受け渡しを行う移載機構１０と、を備える。さらに、熱処理装置１は、シャッター機構２、ハロゲン加熱部４、フラッシュ加熱部５およびチャンバー６に設けられた各動作機構を制御して半導体ウェハーＷの熱処理を実行させる制御部３を備える。   The heat treatment apparatus 1 includes a chamber 6 that accommodates a semiconductor wafer W, a flash heating unit 5 that houses a plurality of flash lamps FL, a halogen heating unit 4 that houses a plurality of halogen lamps HL, and a shutter mechanism 2. . 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. The heat treatment apparatus 1 includes a holding unit 7 that holds the semiconductor wafer W in a horizontal posture inside the chamber 6, and a transfer mechanism 10 that transfers the semiconductor wafer W between the holding unit 7 and the outside of the apparatus, Is provided. Further, the heat treatment apparatus 1 includes a control unit 3 that controls the operation mechanisms provided in the shutter mechanism 2, the halogen heating unit 4, the flash heating unit 5, and the chamber 6 to perform the heat treatment of the semiconductor wafer W.

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

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

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

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

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

また、チャンバー６の内壁上部には熱処理空間６５に不活性ガス（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 an inert gas (nitrogen gas (N 2 ) in the present embodiment) to the heat treatment space 65 is formed in the upper portion of the inner wall of the chamber 6. The gas supply hole 81 is formed at a position above the recess 62 and may be provided in the reflection ring 68. The gas supply hole 81 is connected to a gas supply pipe 83 through a buffer space 82 formed in an annular shape inside the side wall of the chamber 6. The gas supply pipe 83 is connected to a nitrogen gas supply source 85. A valve 84 is inserted in the middle of the path of the gas supply pipe 83. When the valve 84 is opened, nitrogen gas is supplied from the nitrogen gas supply source 85 to the buffer space 82. The nitrogen gas flowing into the buffer space 82 flows so as to expand in the buffer space 82 having a smaller fluid resistance than the gas supply hole 81 and is supplied from the gas supply hole 81 into the heat treatment space 65.

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

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

保持部７は、均熱リング７１および支持リング７５を備える。図２は、均熱リング７１の斜視図である。また、図３は、半導体ウェハーＷを保持した保持部７の側面図である。均熱リング７１は、φ３００ｍｍの円板形状の半導体ウェハーＷの端縁部を取り囲む円環形状の部材であり、環状部７２および補強部７３を備える。第１実施形態の均熱リング７１は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）にて形成される。   The holding unit 7 includes a soaking ring 71 and a support ring 75. FIG. 2 is a perspective view of the soaking ring 71. FIG. 3 is a side view of the holding unit 7 holding the semiconductor wafer W. The soaking ring 71 is a ring-shaped member that surrounds the edge of the disk-shaped semiconductor wafer W having a diameter of 300 mm, and includes an annular portion 72 and a reinforcing portion 73. The soaking ring 71 of the first embodiment is formed of silicon carbide (SiC).

環状部７２は、円環形状の平板状部材である。第１実施形態では、環状部７２の内周端に鍔部７２ａが設けられており、その鍔部７２ａが半導体ウェハーＷの端縁部の下面を支持する。すなわち、環状部７２は内周端にて半導体ウェハーＷの端縁部に当接し、その半導体ウェハーＷを支持する。また、円環形状の環状部７２の外径は半導体ウェハーＷの直径よりも大きい。よって、環状部７２は、半導体ウェハーＷの端縁部に当接して当該端縁部を囲繞する。また、環状部７２は、均熱リング７１によって支持される半導体ウェハーＷの主面と平行である。   The annular portion 72 is an annular plate member. In the first embodiment, a flange portion 72 a is provided at the inner peripheral end of the annular portion 72, and the flange portion 72 a supports the lower surface of the edge portion of the semiconductor wafer W. That is, the annular portion 72 abuts on the edge portion of the semiconductor wafer W at the inner peripheral end and supports the semiconductor wafer W. The outer diameter of the annular portion 72 is larger than the diameter of the semiconductor wafer W. Therefore, the annular portion 72 contacts the edge portion of the semiconductor wafer W and surrounds the edge portion. The annular portion 72 is parallel to the main surface of the semiconductor wafer W supported by the soaking ring 71.

補強部７３は、環状部７２の外周端に連設された円筒状部材である。第１実施形態では、環状部７２と補強部７３とのなす角度は９０°である。すなわち、補強部７３は環状部７２の外周端から垂直に下向きに曲がるように設けられる。よって、図３に示すように、均熱リング７１の断面形状はＬ字となる。このような形状の均熱リング７１は、例えば焼結ＳｉＣを用いて環状部７２および補強部７３を一体成形することにより作製することができる。   The reinforcing portion 73 is a cylindrical member that is connected to the outer peripheral end of the annular portion 72. In the first embodiment, the angle formed by the annular portion 72 and the reinforcing portion 73 is 90 °. That is, the reinforcing part 73 is provided so as to bend vertically downward from the outer peripheral end of the annular part 72. Therefore, as shown in FIG. 3, the sectional shape of the soaking ring 71 is L-shaped. The soaking ring 71 having such a shape can be manufactured by integrally molding the annular portion 72 and the reinforcing portion 73 using, for example, sintered SiC.

支持リング７５は、透明な石英にて形成された円環形状の部材である。支持リング７５は、凹部６２の底面に固定して取り付けられることによって、チャンバー６の内壁面に固設される（図１参照）。支持リング７５をチャンバー６に固設する手法としては、例えばピンによって支持リング７５を凹部６２の底面に固定すれば良い。   The support ring 75 is an annular member made of transparent quartz. The support ring 75 is fixedly attached to the bottom surface of the recess 62, thereby being fixed to the inner wall surface of the chamber 6 (see FIG. 1). As a method for fixing the support ring 75 to the chamber 6, for example, the support ring 75 may be fixed to the bottom surface of the recess 62 with a pin.

第１実施形態においては、石英の支持リング７５も断面形状がＬ字となるように形成される。そして、支持リング７５のＬ字と均熱リング７１のＬ字とが互いに噛み合うように、チャンバー６の内壁に固設された支持リング７５に均熱リング７１が嵌装される。これにより、均熱リング７１を含む保持部７の全体がチャンバー６に固定設置されることとなる。   In the first embodiment, the quartz support ring 75 is also formed to have an L-shaped cross section. Then, the heat equalizing ring 71 is fitted into the support ring 75 fixed to the inner wall of the chamber 6 so that the L shape of the support ring 75 and the L shape of the heat equalizing ring 71 are engaged with each other. As a result, the entire holding unit 7 including the soaking ring 71 is fixedly installed in the chamber 6.

チャンバー６の内壁に固設された保持部７の均熱リング７１によって半導体ウェハーＷは水平姿勢（法線が鉛直方向と一致する姿勢）に支持される。均熱リング７１の環状部７２は半導体ウェハーＷの主面と平行であるため、環状部７２も水平姿勢である。また、環状部７２に垂直に設けられた補強部７３は鉛直方向に沿って設けられることとなる。   The semiconductor wafer W is supported in a horizontal posture (a posture where the normal line coincides with the vertical direction) by a heat equalizing ring 71 of the holding unit 7 fixed to the inner wall of the chamber 6. Since the annular portion 72 of the heat equalizing ring 71 is parallel to the main surface of the semiconductor wafer W, the annular portion 72 is also in a horizontal posture. Further, the reinforcing portion 73 provided perpendicularly to the annular portion 72 is provided along the vertical direction.

また、チャンバー６には図示を省略する放射温度計が設けられている。放射温度計は、均熱リング７１によって支持される半導体ウェハーＷの下面から放射される放射光（赤外光）を受光してウェハー温度を測定することができる。半導体ウェハーＷは環状部７２によって端縁部が支持され、当該端縁部を除く半導体ウェハーＷの下面は開放されているため、放射温度計は半導体ウェハーＷの下面から放射される放射光を確実に受光することができる。   The chamber 6 is provided with a radiation thermometer (not shown). The radiation thermometer can receive the radiation light (infrared light) radiated from the lower surface of the semiconductor wafer W supported by the soaking ring 71 and measure the wafer temperature. Since the edge of the semiconductor wafer W is supported by the annular portion 72 and the lower surface of the semiconductor wafer W excluding the edge is open, the radiation thermometer ensures the radiation emitted from the lower surface of the semiconductor wafer W. Can receive light.

図４は、移載機構１０の平面図である。また、図５は、移載機構１０の側面図である。移載機構１０は、２本の移載アーム１１を備える。移載アーム１１は、概ね円環状の凹部６２に沿うような円弧形状とされている。それぞれの移載アーム１１には２本のリフトピン１２が立設されている。各移載アーム１１は水平移動機構１３によって回動可能とされている。水平移動機構１３は、一対の移載アーム１１を保持部７に対して半導体ウェハーＷの移載を行う移載動作位置（図５の実線位置）と保持部７に保持された半導体ウェハーＷと平面視で重ならない退避位置（図５の二点鎖線位置）との間で水平移動させる。水平移動機構１３としては、個別のモータによって各移載アーム１１をそれぞれ回動させるものであっても良いし、リンク機構を用いて１個のモータによって一対の移載アーム１１を連動させて回動させるものであっても良い。   FIG. 4 is a plan view of the transfer mechanism 10. FIG. 5 is a side view of the transfer mechanism 10. The transfer mechanism 10 includes two transfer arms 11. The transfer arm 11 has an arc shape that follows the generally annular recess 62. Two lift pins 12 are erected on each transfer arm 11. Each transfer arm 11 can be rotated by a horizontal movement mechanism 13. The horizontal movement mechanism 13 includes a transfer operation position (a position indicated by a solid line in FIG. 5) for transferring the pair of transfer arms 11 to the holding unit 7 and the semiconductor wafer W held by the holding unit 7. It is moved horizontally between the retracted positions (two-dot chain line positions in FIG. 5) that do not overlap in plan view. As the horizontal movement mechanism 13, each transfer arm 11 may be rotated by an individual motor, or a pair of transfer arms 11 may be interlocked by a single motor using a link mechanism. It may be moved.

また、一対の移載アーム１１は、昇降機構１４によって水平移動機構１３とともに昇降移動される。昇降機構１４が一対の移載アーム１１を移載動作位置にて上昇させると、計４本のリフトピン１２が均熱リング７１の内側空間を通過し、リフトピン１２の上端が環状部７２の上面よりも上方に到達する。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を保持部７よりも下方に移動させ、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。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 lifting mechanism 14 raises the pair of transfer arms 11 at the transfer operation position, a total of four lift pins 12 pass through the inner space of the heat equalizing ring 71, and the upper ends of the lift pins 12 are higher than the upper surface of the annular portion 72. Also reaches upwards. On the other hand, the elevating mechanism 14 lowers the pair of transfer arms 11 at the transfer operation position to move the lift pins 12 below the holding unit 7, and the horizontal movement mechanism 13 opens the pair of transfer arms 11. When moved, each transfer arm 11 moves to the retracted position. Note that an exhaust mechanism (not shown) is also provided in the vicinity of a portion where the drive unit (the horizontal movement mechanism 13 and the lifting mechanism 14) of the transfer mechanism 10 is provided, and the atmosphere around the drive unit of the transfer mechanism 10 is provided. Is discharged to the outside of the chamber 6.

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

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

キセノンフラッシュランプＦＬは、その内部にキセノンガスが封入されその両端部にコンデンサーに接続された陽極および陰極が配設された棒状のガラス管（放電管）と、該ガラス管の外周面上に付設されたトリガー電極とを備える。キセノンガスは電気的には絶縁体であることから、コンデンサーに電荷が蓄積されていたとしても通常の状態ではガラス管内に電気は流れない。しかしながら、トリガー電極に高電圧を印加して絶縁を破壊した場合には、コンデンサーに蓄えられた電気がガラス管内に瞬時に流れ、そのときのキセノンの原子あるいは分子の励起によって光が放出される。このようなキセノンフラッシュランプＦＬにおいては、予めコンデンサーに蓄えられていた静電エネルギーが０．１ミリセカンドないし１００ミリセカンドという極めて短い光パルスに変換されることから、ハロゲンランプＨＬの如き連続点灯の光源に比べて極めて強い光を照射し得るという特徴を有する。   The xenon flash lamp FL has a rod-shaped glass tube (discharge tube) in which xenon gas is sealed and an anode and a cathode connected to a capacitor at both ends thereof, and an outer peripheral surface of the glass tube. And a triggered electrode. Since xenon gas is an electrical insulator, electricity does not flow into the glass tube under normal conditions even if electric charges are accumulated in the capacitor. However, when the insulation is broken by applying a high voltage to the trigger electrode, the electricity stored in the capacitor flows instantaneously in the glass tube, and light is emitted by excitation of atoms or molecules of xenon at that time. In such a xenon flash lamp FL, the electrostatic energy previously stored in the capacitor is converted into an extremely short light pulse of 0.1 to 100 milliseconds, so that the continuous lighting such as the halogen lamp HL is possible. It has the characteristic that it can irradiate extremely strong light compared with a light source.

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

チャンバー６の下方に設けられたハロゲン加熱部４の内部には複数本（本実施形態では４０本）のハロゲンランプＨＬが内蔵されている。複数のハロゲンランプＨＬ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。図６は、複数のハロゲンランプＨＬの配置を示す平面図である。本実施形態では、上下２段に各２０本ずつのハロゲンランプＨＬが配設されている。各ハロゲンランプＨＬは、長尺の円筒形状を有する棒状ランプである。上段、下段ともに２０本のハロゲンランプＨＬは、それぞれの長手方向が保持部７に保持される半導体ウェハーＷの主面に沿って（つまり水平方向に沿って）互いに平行となるように配列されている。よって、上段、下段ともにハロゲンランプＨＬの配列によって形成される平面は水平面である。   A plurality of halogen lamps HL (40 in this embodiment) are built in the halogen heating unit 4 provided below the chamber 6. The plurality of halogen lamps HL irradiate the heat treatment space 65 from below the chamber 6 through the lower chamber window 64. FIG. 6 is a plan view showing the arrangement of the plurality of halogen lamps HL. In the present embodiment, 20 halogen lamps HL are arranged in two upper and lower stages. Each halogen lamp HL is a rod-shaped lamp having a long cylindrical shape. The 20 halogen lamps HL in both the upper and lower stages are arranged so that their longitudinal directions are parallel to each other along the main surface of the semiconductor wafer W held by the holding unit 7 (that is, along the horizontal direction). Yes. Therefore, the plane formed by the arrangement of the halogen lamps HL in both the upper stage and the lower stage is a horizontal plane.

また、図６に示すように、上段、下段ともに保持部７に保持される半導体ウェハーＷの中央部に対向する領域よりも周縁部に対向する領域におけるハロゲンランプＨＬの配設密度が高くなっている。すなわち、上下段ともに、ランプ配列の中央部よりも端部側の方がハロゲンランプＨＬの配設ピッチが短い。このため、ハロゲン加熱部４からの光照射による加熱時に温度低下が生じやすい半導体ウェハーＷの周縁部により多い光量の照射を行うことができる。   Further, as shown in FIG. 6, the arrangement density of the halogen lamps HL in the region facing the peripheral portion is higher than the region facing the central portion of the semiconductor wafer W held by the holding portion 7 in both the upper and lower steps. Yes. That is, in both the upper and lower stages, the arrangement pitch of the halogen lamps HL is shorter on the end side than on the center part of the lamp array. For this reason, it is possible to irradiate a larger amount of light to the peripheral portion of the semiconductor wafer W where the temperature is likely to decrease during heating by light irradiation from the halogen heating unit 4.

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

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

また、図１に示すように、熱処理装置１は、ハロゲン加熱部４およびチャンバー６の側方にシャッター機構２を備える。シャッター機構２は、シャッター板２１およびスライド駆動機構２２を備える。シャッター板２１は、ハロゲン光に対して不透明な板であり、例えばチタン（Ｔｉ）にて形成されている。スライド駆動機構２２は、シャッター板２１を水平方向に沿ってスライド移動させ、ハロゲン加熱部４と熱処理空間６５との間の遮光位置にシャッター板２１を挿脱する。スライド駆動機構２２がシャッター板２１を前進させると、チャンバー６とハロゲン加熱部４との間の遮光位置（図１の二点鎖線位置）にシャッター板２１が挿入され、下側チャンバー窓６４と複数のハロゲンランプＨＬとが遮断される。これによって、複数のハロゲンランプＨＬから熱処理空間６５へと向かう光は遮光される。逆に、スライド駆動機構２２がシャッター板２１を後退させると、チャンバー６とハロゲン加熱部４との間の遮光位置からシャッター板２１が退出して下側チャンバー窓６４の下方が開放される。   As shown in FIG. 1, the heat treatment apparatus 1 includes a shutter mechanism 2 on the side of the halogen heating unit 4 and the chamber 6. The shutter mechanism 2 includes a shutter plate 21 and a slide drive mechanism 22. The shutter plate 21 is a plate that is opaque to the halogen light, and is formed of, for example, titanium (Ti). The slide drive mechanism 22 slides the shutter plate 21 along the horizontal direction, and inserts and removes the shutter plate 21 at a light shielding position between the halogen heating unit 4 and the heat treatment space 65. When the slide drive mechanism 22 advances the shutter plate 21, the shutter plate 21 is inserted into the light shielding position (the two-dot chain line position in FIG. 1) between the chamber 6 and the halogen heating unit 4, and the lower chamber window 64 and the plurality of lower chamber windows 64. The halogen lamp HL is cut off. As a result, light traveling from the plurality of halogen lamps HL toward the heat treatment space 65 is shielded. Conversely, when the slide drive mechanism 22 retracts the shutter plate 21, the shutter plate 21 retracts from the light shielding position between the chamber 6 and the halogen heating unit 4 and the lower portion of the lower chamber window 64 is opened.

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。制御部３のＣＰＵが所定の処理プログラムを実行することによって熱処理装置１における処理が進行する。   Further, 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 has a magnetic disk. The processing in the heat treatment apparatus 1 proceeds as the CPU of the control unit 3 executes a predetermined processing program.

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

次に、熱処理装置１における半導体ウェハーＷの処理手順について説明する。ここで処理対象となる半導体ウェハーＷはイオン注入法により不純物（イオン）が添加されたシリコンの半導体基板である。その不純物の活性化が熱処理装置１によるフラッシュ光照射加熱処理（アニール）により実行される。図７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。以下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 silicon semiconductor substrate to which impurities (ions) are added by an ion implantation method. The activation of the impurities is performed by flash light irradiation heat treatment (annealing) by the heat treatment apparatus 1. FIG. 7 is a flowchart showing a processing procedure for the semiconductor wafer W in the heat treatment apparatus 1. The processing procedure of the semiconductor wafer W shown 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（ステップＳ１）。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 / exhaust to the chamber 6 (step S1). When the valve 84 is opened, nitrogen gas is supplied from the gas supply hole 81 to the heat treatment space 65. When the valve 89 is opened, the gas in the chamber 6 is exhausted from the gas exhaust hole 86. Thereby, the nitrogen gas supplied from the upper part of the heat treatment space 65 in the chamber 6 flows downward and is exhausted from the lower part of the heat treatment space 65.

また、バルブ１９２が開放されることによって、搬送開口部６６からもチャンバー６内の気体が排気される。さらに、図示省略の排気機構によって移載機構１０の駆動部周辺の雰囲気も排気される。なお、熱処理装置１における半導体ウェハーＷの熱処理時には窒素ガスが熱処理空間６５に継続的に供給されており、その供給量は図７の処理ステップ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 processing steps of FIG. 7.

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を介して不純物注入後の半導体ウェハーＷがチャンバー６内の熱処理空間６５に搬入される（ステップＳ２）。搬送ロボットによって搬入された半導体ウェハーＷは保持部７の直上位置まで進出して停止する。そして、移載機構１０の一対の移載アーム１１が退避位置から移載動作位置に水平移動して上昇することにより、リフトピン１２が均熱リング７１の内側空間を通過して半導体ウェハーＷを受け取る。   Subsequently, the gate valve 185 is opened to open the transfer opening 66, and the semiconductor wafer W after the impurity 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 ( Step S2). The semiconductor wafer W carried in by the carrying robot advances to a position directly above the holding unit 7 and stops. Then, when the pair of transfer arms 11 of the transfer mechanism 10 moves horizontally from the retracted position to the transfer operation position and rises, the lift pins 12 pass through the inner space of the heat equalizing ring 71 and receive the semiconductor wafer W. .

半導体ウェハーＷがリフトピン１２に載置された後、搬送ロボットが熱処理空間６５から退出し、ゲートバルブ１８５によって搬送開口部６６が閉鎖される。そして、一対の移載アーム１１が下降することにより、半導体ウェハーＷは移載機構１０から保持部７の均熱リング７１に渡される。図３に示すように、均熱リング７１は、環状部７２の内周端によって半導体ウェハーＷの端縁部を全周にわたって支持する。半導体ウェハーＷは、パターン形成がなされて不純物が注入された表面を上面として水平姿勢にて均熱リング７１に支持される。保持部７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によって退避位置に退避する。   After the semiconductor wafer W is placed on the lift pins 12, the transfer robot leaves the heat treatment space 65 and the transfer opening 66 is closed by the gate valve 185. Then, when the pair of transfer arms 11 are lowered, the semiconductor wafer W is transferred from the transfer mechanism 10 to the heat equalizing ring 71 of the holding unit 7. As shown in FIG. 3, the soaking ring 71 supports the edge of the semiconductor wafer W over the entire circumference by the inner peripheral end of the annular portion 72. The semiconductor wafer W is supported by the heat equalizing ring 71 in a horizontal posture with the surface on which the pattern is formed and impurities are implanted as the upper surface. The pair of transfer arms 11 lowered to the lower part of the holding unit 7 is retracted to the retracted position by the horizontal moving mechanism 13.

半導体ウェハーＷが保持部７の均熱リング７１に支持された後、ハロゲン加熱部４の４０本のハロゲンランプＨＬが一斉に点灯して予備加熱（アシスト加熱）が開始される（ステップＳ３）。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を透過して半導体ウェハーＷの裏面（表面とは反対側のパターン形成がなされていない主面）から照射される。ハロゲンランプＨＬからの光照射を受けることによって半導体ウェハーＷが予備加熱されて温度が上昇する。なお、移載機構１０の移載アーム１１は退避位置に退避され、さらに移載アーム１１およびリフトピン１２も透明な石英にて形成されているため、それらがハロゲンランプＨＬによる加熱の障害となることは無い。   After the semiconductor wafer W is supported by the soaking ring 71 of the holding unit 7, the 40 halogen lamps HL of the halogen heating unit 4 are turned on all at once and preheating (assist heating) is started (step S3). The halogen light emitted from the halogen lamp HL passes through the lower chamber window 64 made of quartz and is irradiated from the back surface of the semiconductor wafer W (the main surface on which the pattern opposite to the front surface is not formed). The By receiving light from the halogen lamp HL, the semiconductor wafer W is preheated and the temperature rises. Since the transfer arm 11 of the transfer mechanism 10 is retracted to the retracted position, and the transfer arm 11 and the lift pin 12 are also formed of transparent quartz, they become obstacles to heating by the halogen lamp HL. There is no.

ハロゲンランプＨＬによる予備加熱を行うときには、半導体ウェハーＷの温度が温度センサによって測定されている。この温度センサとしては、例えば放射温度計を用いることができる。本実施形態においては、均熱リング７１によって支持される半導体ウェハーＷの下方が広く開放されているため、放射温度計は半導体ウェハーＷの下面から放射される放射光を確実に受光して正確な温度測定を行うことができる。また、温度センサとしては、熱電対を使用した接触式温度計を用いるようにしても良い。温度センサによって測定された半導体ウェハーＷの温度は制御部３に伝達される。   When preheating with the halogen lamp HL is performed, the temperature of the semiconductor wafer W is measured by a temperature sensor. As this temperature sensor, for example, a radiation thermometer can be used. In this embodiment, since the lower part of the semiconductor wafer W supported by the soaking ring 71 is widely open, the radiation thermometer reliably receives the radiated light emitted from the lower surface of the semiconductor wafer W and is accurate. Temperature measurement can be performed. Further, a contact thermometer using a thermocouple may be used as the temperature sensor. The temperature of the semiconductor wafer W measured by the temperature sensor is transmitted to the control unit 3.

制御部３は、ハロゲンランプＨＬからの光照射によって昇温する半導体ウェハーＷの温度が所定の予備加熱温度Ｔ１に到達したか否かを監視しつつ、ハロゲンランプＨＬの出力を制御する。すなわち、制御部３は、温度センサによる測定値に基づいて、半導体ウェハーＷの温度が予備加熱温度Ｔ１となるようにハロゲンランプＨＬの出力をフィードバック制御している。予備加熱温度Ｔ１は、半導体ウェハーＷに添加された不純物が熱により拡散する恐れのない、２００℃ないし８００℃程度、好ましくは３５０℃ないし６００℃程度とされる（本実施の形態では６００℃）。   The controller 3 controls the output of the halogen lamp HL while monitoring whether or not the temperature of the semiconductor wafer W that is heated by light irradiation from the halogen lamp HL has reached a predetermined preheating temperature T1. That is, the control unit 3 feedback-controls the output of the halogen lamp HL so that the temperature of the semiconductor wafer W becomes the preheating temperature T1 based on the measurement value by the temperature sensor. The preheating temperature T1 is set to about 200 ° C. to 800 ° C., preferably about 350 ° C. to 600 ° C. (in this embodiment, 600 ° C.) at which impurities added to the semiconductor wafer W are not likely to diffuse due to heat. .

半導体ウェハーＷの温度が予備加熱温度Ｔ１に到達した後、制御部３は半導体ウェハーＷをその予備加熱温度Ｔ１に暫時維持する。具体的には、温度センサによって測定される半導体ウェハーＷの温度が予備加熱温度Ｔ１に到達した時点にて制御部３がハロゲンランプＨＬの出力を制御して半導体ウェハーＷの温度をほぼ予備加熱温度Ｔ１に維持している。   After the temperature of the semiconductor wafer W reaches the preheating temperature T1, the control unit 3 maintains the semiconductor wafer W at the preheating temperature T1 for a while. Specifically, when the temperature of the semiconductor wafer W measured by the temperature sensor reaches the preheating temperature T1, the control unit 3 controls the output of the halogen lamp HL so that the temperature of the semiconductor wafer W is substantially equal to the preheating temperature. It is maintained at T1.

次に、半導体ウェハーＷの温度が予備加熱温度Ｔ１に到達して所定時間が経過した時点で、フラッシュ加熱部５のフラッシュランプＦＬから半導体ウェハーＷの表面にフラッシュ光が照射される（ステップＳ４）。このとき、フラッシュランプＦＬから放射されるフラッシュ光の一部は直接にチャンバー６内へと向かい、他の一部は一旦リフレクタ５２により反射されてからチャンバー６内へと向かい、これらのフラッシュ光の照射により半導体ウェハーＷのフラッシュ加熱が行われる。第１実施形態においては、保持部７の均熱リング７１によって半導体ウェハーＷを端縁部にて支持した状態にてフラッシュランプＦＬからフラッシュ光が照射される。   Next, when a predetermined time elapses after the temperature of the semiconductor wafer W reaches the preheating temperature T1, flash light is irradiated onto the surface of the semiconductor wafer W from the flash lamp FL of the flash heating unit 5 (step S4). . At this time, a part of the flash light emitted from the flash lamp FL goes directly into the chamber 6, and the other part is once reflected by the reflector 52 and then goes into the chamber 6. Flash heating of the semiconductor wafer W is performed by irradiation. In the first embodiment, flash light is emitted from the flash lamp FL in a state where the semiconductor wafer W is supported at the edge by the soaking ring 71 of the holding unit 7.

フラッシュ加熱は、フラッシュランプＦＬからのフラッシュ光（閃光）照射により行われるため、半導体ウェハーＷの表面温度を短時間で上昇することができる。すなわち、フラッシュランプＦＬから照射されるフラッシュ光は、予め蓄えられていた静電エネルギーが極めて短い光パルスに変換された、照射時間が０．１ミリセカンド以上１００ミリセカンド以下程度の極めて短く強い閃光である。そして、フラッシュランプＦＬからのフラッシュ光照射によりフラッシュ加熱される半導体ウェハーＷの表面温度は、瞬間的に１０００℃以上の処理温度Ｔ２まで上昇し、半導体ウェハーＷに注入された不純物が活性化された後、表面温度が急速に下降する。このように、熱処理装置１では、半導体ウェハーＷの表面温度を極めて短時間で昇降することができるため、半導体ウェハーＷに注入された不純物の熱による拡散を抑制しつつ不純物の活性化を行うことができる。なお、不純物の活性化に必要な時間はその熱拡散に必要な時間に比較して極めて短いため、０．１ミリセカンドないし１００ミリセカンド程度の拡散が生じない短時間であっても活性化は完了する。   Since the flash heating is performed by irradiation with flash light (flash light) from the flash lamp FL, the surface temperature of the semiconductor wafer W can be increased in a short time. That is, the flash light emitted from the flash lamp FL is a very short and strong flash light whose irradiation time is about 0.1 milliseconds or more and 100 milliseconds or less, in which the electrostatic energy stored in advance is converted into an extremely short light pulse. It is. Then, the surface temperature of the semiconductor wafer W that is flash-heated by flash light irradiation from the flash lamp FL instantaneously rises to a processing temperature T2 of 1000 ° C. or more, and the impurities injected into the semiconductor wafer W are activated. Later, the surface temperature drops rapidly. As described above, in the heat treatment apparatus 1, the surface temperature of the semiconductor wafer W can be raised and lowered in a very short time, so that the impurities are activated while suppressing diffusion of the impurities injected into the semiconductor wafer W due to heat. Can do. Since the time required for the activation of impurities is extremely short compared to the time required for the thermal diffusion, the activation is possible even in a short time in which diffusion of about 0.1 millisecond to 100 millisecond does not occur. Complete.

フラッシュ加熱処理が終了した後、所定時間経過後にハロゲンランプＨＬが消灯する（ステップＳ５）。また、ハロゲンランプＨＬが消灯するのと同時に、シャッター機構２がシャッター板２１をハロゲン加熱部４とチャンバー６との間の遮光位置に挿入する（ステップＳ６）。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、これが半導体ウェハーＷの降温を妨げる。シャッター板２１が挿入されることによって、消灯直後のハロゲンランプＨＬから熱処理空間６５に放射される輻射熱が遮断されることとなり、半導体ウェハーＷの降温速度を高めることができる。なお、降温中の半導体ウェハーＷの温度も温度センサによって測定され、その測定結果は制御部３に伝達される。   After the end of the flash heating process, the halogen lamp HL is turned off after a predetermined time has elapsed (step S5). At the same time as the halogen lamp HL is turned off, the shutter mechanism 2 inserts the shutter plate 21 into the light shielding position between the halogen heating unit 4 and the chamber 6 (step S6). Even if the halogen lamp HL is turned off, the temperature of the filament and the tube wall does not decrease immediately, but radiation heat continues to be radiated from the filament and tube wall that are hot for a while, which prevents the temperature of the semiconductor wafer W from falling. By inserting the shutter plate 21, the radiant heat radiated from the halogen lamp HL immediately after the light is turned off to the heat treatment space 65 is cut off, and the temperature drop rate of the semiconductor wafer W can be increased. Note that the temperature of the semiconductor wafer W during the temperature drop is also measured by the temperature sensor, and the measurement result is transmitted to the control unit 3.

制御部３は、温度センサによって測定される半導体ウェハーＷの温度が所定温度まで降温したか否かを監視する。そして、半導体ウェハーＷの温度が所定以下にまで降温した後、移載機構１０の一対の移載アーム１１が再び退避位置から移載動作位置に水平移動して上昇することにより、リフトピン１２が均熱リング７１の内側空間を通過して熱処理後の半導体ウェハーＷを均熱リング７１から受け取る。続いて、ゲートバルブ１８５により閉鎖されていた搬送開口部６６が開放され、リフトピン１２上に載置された半導体ウェハーＷが装置外部の搬送ロボットにより搬出され、熱処理装置１における半導体ウェハーＷの加熱処理が完了する（ステップＳ７）。   The controller 3 monitors whether or not the temperature of the semiconductor wafer W measured by the temperature sensor has dropped to a predetermined temperature. Then, after the temperature of the semiconductor wafer W is lowered to a predetermined temperature or lower, the pair of transfer arms 11 of the transfer mechanism 10 is again moved horizontally from the retracted position to the transfer operation position, so that the lift pins 12 are leveled. The semiconductor wafer W after the heat treatment passing through the inner space of the heat ring 71 is received from the heat equalizing ring 71. 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 (step S7).

第１実施形態においては、円環形状の平板状部材である環状部７２の外周端に円筒状の補強部７３を垂直に設け、均熱リング７１を断面Ｌ字形状としている。炭化ケイ素にて形成された均熱リング７１はフラッシュ光を吸収する。特に、半導体ウェハーＷの主面と平行な環状部７２の上面は、フラッシュランプＦＬから照射されたフラッシュ光を直接に受光して吸収することとなるため、瞬間的に急激に昇温する。その結果、均熱リング７１のうち環状部７２の上面のみが急激に熱膨張し、環状部７２に変形応力が作用することとなるが、環状部７２と垂直に補強部７３が設けられているため、環状部７２の熱膨張に起因した変形は抑制される。このため、フラッシュ光照射時における均熱リング７１の振動および跳躍は大幅に抑制されることとなり、そのような均熱リング７１の挙動に起因したパーティクルの発生を防止することができる。また、均熱リング７１の振動を抑制することによって、均熱リング７１の位置ずれも防止することができ、半導体ウェハーＷを確実に支持することができる。   In the first embodiment, a cylindrical reinforcing portion 73 is provided vertically at the outer peripheral end of an annular portion 72 that is an annular flat plate member, and the heat equalizing ring 71 has an L-shaped cross section. A soaking ring 71 formed of silicon carbide absorbs flash light. In particular, the upper surface of the annular portion 72 parallel to the main surface of the semiconductor wafer W directly receives and absorbs the flash light emitted from the flash lamp FL, so that the temperature rapidly rises instantaneously. As a result, only the upper surface of the annular portion 72 of the heat equalizing ring 71 rapidly expands and deformation stress acts on the annular portion 72, but the reinforcing portion 73 is provided perpendicular to the annular portion 72. Therefore, deformation due to the thermal expansion of the annular portion 72 is suppressed. For this reason, the vibration and jump of the heat equalizing ring 71 during flash light irradiation are greatly suppressed, and the generation of particles due to such behavior of the heat equalizing ring 71 can be prevented. Further, by suppressing the vibration of the soaking ring 71, it is possible to prevent the misalignment of the soaking ring 71 and to support the semiconductor wafer W reliably.

また、炭化ケイ素にて形成された均熱リング７１はハロゲンランプＨＬから照射されたハロゲン光も吸収する。従って、ハロゲンランプＨＬによる予備加熱を行うときには、半導体ウェハーＷとともに均熱リング７１もハロゲン光を吸収して昇温することとなる。このような均熱リング７１によって半導体ウェハーＷの端縁部を取り囲むことにより、予備加熱段階で温度低下が生じやすい半導体ウェハーＷの周縁部の温度低下を防止して面内温度分布の均一性を向上させることができる。   The soaking ring 71 made of silicon carbide also absorbs halogen light emitted from the halogen lamp HL. Therefore, when the preliminary heating by the halogen lamp HL is performed, the soaking ring 71 together with the semiconductor wafer W absorbs the halogen light and rises in temperature. By surrounding the edge portion of the semiconductor wafer W with such a heat equalizing ring 71, the temperature drop at the peripheral portion of the semiconductor wafer W, which is likely to cause a temperature drop in the preheating stage, is prevented, and the uniformity of the in-plane temperature distribution is achieved. Can be improved.

また、第１実施形態においては、支持リング７５のＬ字と均熱リング７１のＬ字とが互いに噛み合うように、チャンバー６の内壁に固設された支持リング７５に均熱リング７１が嵌装されている。このため、フラッシュ光照射時に均熱リング７１が若干振動したとしても、均熱リング７１の位置ずれを確実に防止することができる。   In the first embodiment, the heat equalizing ring 71 is fitted to the support ring 75 fixed to the inner wall of the chamber 6 so that the L shape of the support ring 75 and the L shape of the heat equalizing ring 71 are engaged with each other. Has been. For this reason, even if the soaking ring 71 vibrates slightly during the flash light irradiation, it is possible to reliably prevent the misalignment of the soaking ring 71.

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態の熱処理装置の全体構成は第１実施形態と同様である。また、第２実施形態における半導体ウェハーＷの処理手順も第１実施形態と同じである。第２実施形態が第１実施形態と相違するのは、保持部７の構造である。 Second Embodiment
Next, a second embodiment of the present invention will be described. The overall configuration of the heat treatment apparatus of the second embodiment is the same as that of the first embodiment. The processing procedure for the semiconductor wafer W in the second embodiment is the same as that in the first embodiment. The second embodiment is different from the first embodiment in the structure of the holding unit 7.

図８は、第２実施形態の保持部７の側面図である。図８において、第１実施形態と同一の要素については図３と同様の符号を付している。保持部７は、均熱リング７１および支持リング１７５を備える。均熱リング７１は第１実施形態と同様のものである。すなわち、均熱リング７１は、内周端が半導体ウェハーＷの端縁部に当接して当該端縁部を囲繞する円環形状の環状部７２と、環状部７２の外周端から垂直に連設された円筒形状の補強部７３と、を備える。環状部７２は、均熱リング７１によって支持される半導体ウェハーＷの主面と平行である。また、均熱リング７１は、炭化ケイ素にて形成される。   FIG. 8 is a side view of the holding unit 7 of the second embodiment. In FIG. 8, the same elements as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in FIG. The holding unit 7 includes a soaking ring 71 and a support ring 175. The soaking ring 71 is the same as that of the first embodiment. That is, the heat equalizing ring 71 has an annular annular portion 72 whose inner peripheral end abuts on an edge portion of the semiconductor wafer W and surrounds the edge portion, and a vertical connection from the outer peripheral end of the annular portion 72. A cylindrical reinforcing portion 73. The annular portion 72 is parallel to the main surface of the semiconductor wafer W supported by the soaking ring 71. The soaking ring 71 is made of silicon carbide.

支持リング１７５は、透明な石英にて形成された円環形状の部材である。第１実施形態と同様に、支持リング１７５は、凹部６２の底面に固定して取り付けられることによって、チャンバー６の内壁面に固設される。第２実施形態の支持リング１７５においては、第１実施形態の支持リング７５の断面のＬ字の先端からさらに垂直に内側に曲がるように平面部１７６が設けられている。平面部１７６は、均熱リング７１によって支持される半導体ウェハーＷの主面と平行である。よって、平面部１７６は、平坦な円環形状を有することとなる。   The support ring 175 is an annular member formed of transparent quartz. Similar to the first embodiment, the support ring 175 is fixedly attached to the bottom surface of the recess 62 and thereby fixed to the inner wall surface of the chamber 6. In the support ring 175 of the second embodiment, a flat portion 176 is provided so as to be bent further inwardly from the L-shaped tip of the cross section of the support ring 75 of the first embodiment. The flat portion 176 is parallel to the main surface of the semiconductor wafer W supported by the soaking ring 71. Therefore, the plane portion 176 has a flat annular shape.

平面部１７６の上面には複数の突起１７７が立設されている。突起１７７も石英にて形成される。平面部１７６の上面から突起１７７の先端までの高さは２ｍｍ以下である。そして、第２実施形態においては、複数の突起１７７によって均熱リング７１が支持される。より具体的には、支持リング１７５の平面部１７６に立設された複数の突起１７７によって、均熱リング７１の環状部７２が支持される。これにより、均熱リング７１によって支持される半導体ウェハーＷの主面と平行な環状部７２は、同じく当該半導体ウェハーＷの主面と平行な平面部１７６から２ｍｍ以下の間隔を隔てて相対向するように支持されることとなる。   A plurality of protrusions 177 are erected on the upper surface of the flat portion 176. The protrusion 177 is also formed of quartz. The height from the upper surface of the flat portion 176 to the tip of the protrusion 177 is 2 mm or less. In the second embodiment, the heat equalizing ring 71 is supported by the plurality of protrusions 177. More specifically, the annular portion 72 of the heat equalizing ring 71 is supported by a plurality of protrusions 177 standing on the flat surface portion 176 of the support ring 175. Thereby, the annular portion 72 parallel to the main surface of the semiconductor wafer W supported by the heat equalizing ring 71 is opposed to the flat portion 176 parallel to the main surface of the semiconductor wafer W with an interval of 2 mm or less. Will be supported.

また、均熱リング７１の環状部７２のうち支持リング１７５の平面部１７６と対向する面積は、環状部７２の面積の３分の１以上である。すなわち、均熱リング７１の環状部７２は、その面積の３分の１以上において平面部１７６と２ｍｍ以下の間隔を隔てて相対向している。   The area of the annular portion 72 of the soaking ring 71 that faces the flat portion 176 of the support ring 175 is one third or more of the area of the annular portion 72. That is, the annular portion 72 of the heat equalizing ring 71 is opposed to the flat portion 176 with an interval of 2 mm or less at one third or more of the area.

第２実施形態においては、支持リング１７５に突起１７７を介して支持された均熱リング７１によって半導体ウェハーＷが水平姿勢に支持される。そして、このように均熱リング７１に支持された半導体ウェハーＷに対して、第１実施形態と同様にハロゲンランプＨＬを用いた予備加熱およびフラッシュランプＦＬからのフラッシュ光照射が行われる。   In the second embodiment, the semiconductor wafer W is supported in a horizontal posture by the heat equalizing ring 71 supported by the support ring 175 via the protrusions 177. Then, preheating using the halogen lamp HL and flash light irradiation from the flash lamp FL are performed on the semiconductor wafer W supported on the soaking ring 71 in this manner, as in the first embodiment.

第２実施形態においても、円環形状の平板状部材である環状部７２の外周端に円筒状の補強部７３を垂直に設け、均熱リング７１を断面Ｌ字形状としている。このため、フラッシュ光照射時に環状部７２に表面熱膨張に起因した変形応力が作用したとしても、環状部７２と垂直に設けられた補強部７３によって変形は抑制される。その結果、フラッシュ光照射時における均熱リング７１の振動および跳躍は大幅に抑制されることとなり、そのような均熱リング７１の挙動に起因したパーティクルの発生を防止することができる。また、均熱リング７１の振動を抑制することによって、均熱リング７１の位置ずれも防止することができ、半導体ウェハーＷを確実に支持することができる。   Also in the second embodiment, a cylindrical reinforcing portion 73 is provided vertically on the outer peripheral end of the annular portion 72 that is an annular flat plate member, and the heat equalizing ring 71 has an L-shaped cross section. For this reason, even if deformation stress due to surface thermal expansion acts on the annular portion 72 during flash light irradiation, the deformation is suppressed by the reinforcing portion 73 provided perpendicular to the annular portion 72. As a result, vibration and jumping of the soaking ring 71 during flash light irradiation are greatly suppressed, and generation of particles due to such behavior of the soaking ring 71 can be prevented. Further, by suppressing the vibration of the soaking ring 71, it is possible to prevent the misalignment of the soaking ring 71 and to support the semiconductor wafer W reliably.

また、炭化ケイ素にて形成された均熱リング７１によって半導体ウェハーＷの端縁部を取り囲むことにより、予備加熱段階で温度低下が生じやすい半導体ウェハーＷの周縁部の温度低下を防止して面内温度分布の均一性を向上させることができる。   Further, by surrounding the edge portion of the semiconductor wafer W with the soaking ring 71 formed of silicon carbide, the temperature decrease of the peripheral portion of the semiconductor wafer W, which is likely to cause a temperature decrease in the preheating stage, can be prevented. The uniformity of temperature distribution can be improved.

さらに、第２実施形態においては、均熱リング７１の環状部７２が支持リング１７５の平面部１７６から２ｍｍ以下の間隔を隔てて相対向するように支持される。このため、フラッシュ光照射時に、張り付き効果によって均熱リング７１の振動および跳躍がより確実に抑制されることとなる。張り付き効果とは、フラッシュ光照射時に均熱リング７１が振動または跳躍しようとしても、環状部７２と平面部１７６との間の２ｍｍ以下の狭い間隔には気体が入り込みにくいため、当該間隔が負圧となって環状部７２に平面部１７６に張り付くような力が作用する効果である。このような張り付き効果を得るためには、環状部７２のうち平面部１７６と対向する面積が環状部７２の面積の３分の１以上であることが望ましい。   Furthermore, in the second embodiment, the annular portion 72 of the soaking ring 71 is supported so as to face each other with a space of 2 mm or less from the flat portion 176 of the support ring 175. For this reason, at the time of flash light irradiation, the vibration and jumping of the heat equalizing ring 71 are more reliably suppressed by the sticking effect. The sticking effect is that even if the soaking ring 71 tries to vibrate or jump during flash light irradiation, gas does not easily enter a narrow space of 2 mm or less between the annular portion 72 and the flat surface portion 176. This is an effect that a force that sticks to the flat portion 176 acts on the annular portion 72. In order to obtain such a sticking effect, it is desirable that the area of the annular part 72 that faces the flat part 176 is one third or more of the area of the annular part 72.

＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態について説明する。第３実施形態の熱処理装置の全体構成は第１実施形態と同様である。また、第３実施形態における半導体ウェハーＷの処理手順も第１実施形態と同じである。第３実施形態が第１実施形態と相違するのは、保持部７の構造である。 <Third Embodiment>
Next, a third embodiment of the present invention will be described. The overall configuration of the heat treatment apparatus of the third embodiment is the same as that of the first embodiment. The processing procedure for the semiconductor wafer W in the third embodiment is the same as that in the first embodiment. The third embodiment differs from the first embodiment in the structure of the holding unit 7.

図９は、第３実施形態の保持部７の側面図である。図９において、第１実施形態と同一の要素については図３と同様の符号を付している。保持部７は、均熱リング１７１および支持リング２７５を備える。第２実施形態では支持リングのＬ字の先端から平面部を延設していたが、第３実施形態では均熱リングのＬ字の先端から平面部を延設している。第３実施形態の均熱リング１７１は、円板形状の半導体ウェハーＷの端縁部を取り囲む円環形状の部材であり、環状部７２、補強部７３および平面部７４を備える。第１実施形態と同様に、均熱リング１７１は、炭化ケイ素にて形成される。   FIG. 9 is a side view of the holding unit 7 according to the third embodiment. In FIG. 9, the same elements as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in FIG. The holding unit 7 includes a soaking ring 171 and a support ring 275. In the second embodiment, the flat portion extends from the L-shaped tip of the support ring, but in the third embodiment, the flat portion extends from the L-shaped tip of the heat equalizing ring. The heat equalizing ring 171 of the third embodiment is an annular member that surrounds the end edge of the disk-shaped semiconductor wafer W, and includes an annular portion 72, a reinforcing portion 73, and a flat portion 74. Similar to the first embodiment, the soaking ring 171 is formed of silicon carbide.

環状部７２は、内周端にて半導体ウェハーＷの端縁部に当接し、その半導体ウェハーＷを支持するとともに、当該端縁部を囲繞する円環形状の部材である。また、環状部７２は、均熱リング７１によって支持される半導体ウェハーＷの主面と平行である。補強部７３は、環状部７２の外周端から垂直に連設された円筒形状の部材である。   The annular portion 72 is an annular member that abuts the end edge portion of the semiconductor wafer W at the inner peripheral end, supports the semiconductor wafer W, and surrounds the end edge portion. The annular portion 72 is parallel to the main surface of the semiconductor wafer W supported by the soaking ring 71. The reinforcing portion 73 is a cylindrical member that is connected vertically from the outer peripheral end of the annular portion 72.

第３実施形態の均熱リング１７１においては、環状部７２と補強部７３とで形成される断面のＬ字の先端からさらに垂直に外側に曲がるように平面部７４が設けられている。すなわち、平面部７４は、補強部７３の下端から環状部７２とは反対側に延設されている。平面部７４は、環状部７２と平行、つまり均熱リング１７１によって支持される半導体ウェハーＷの主面と平行である。よって、平面部７４は、平坦な円環形状を有することとなる。   In the heat equalizing ring 171 of the third embodiment, a flat surface portion 74 is provided so as to bend outwardly further vertically from the L-shaped tip of the cross section formed by the annular portion 72 and the reinforcing portion 73. That is, the flat surface portion 74 extends from the lower end of the reinforcing portion 73 to the side opposite to the annular portion 72. The flat surface portion 74 is parallel to the annular portion 72, that is, parallel to the main surface of the semiconductor wafer W supported by the soaking ring 171. Therefore, the plane portion 74 has a flat annular shape.

支持リング２７５は、透明な石英にて形成された円環形状の部材である。第１実施形態と同様に、支持リング２７５は、凹部６２の底面に固定して取り付けられることによって、チャンバー６の内壁面に固設される。第３実施形態の支持リング２７５は、平坦な円環形状を有する平面部２７６を備える。平面部２７６は、均熱リング１７１によって支持される半導体ウェハーＷの主面と平行である。   The support ring 275 is an annular member formed of transparent quartz. Similar to the first embodiment, the support ring 275 is fixedly attached to the bottom surface of the recess 62, thereby being fixed to the inner wall surface of the chamber 6. The support ring 275 of the third embodiment includes a flat portion 276 having a flat annular shape. The flat portion 276 is parallel to the main surface of the semiconductor wafer W supported by the soaking ring 171.

円環形状の平面部２７６の上面には複数の突起２７７が立設されている。突起２７７も石英にて形成される。平面部２７６の上面から突起２７７の先端までの高さは２ｍｍ以下である。そして、第３実施形態においては、複数の突起２７７によって均熱リング１７１が支持される。より具体的には、支持リング２７５の平面部２７６に立設された複数の突起２７７によって、均熱リング１７１の平面部７４が支持される。これにより、均熱リング１７１によって支持される半導体ウェハーＷの主面と平行な均熱リング１７１の平面部７４は、同じく当該半導体ウェハーＷの主面と平行な支持リング２７５の平面部２７６から２ｍｍ以下の間隔を隔てて相対向するように支持されることとなる。   A plurality of protrusions 277 are erected on the upper surface of the annular plane portion 276. The protrusion 277 is also formed of quartz. The height from the upper surface of the flat portion 276 to the tip of the protrusion 277 is 2 mm or less. In the third embodiment, the heat equalizing ring 171 is supported by the plurality of protrusions 277. More specifically, the flat surface portion 74 of the heat equalizing ring 171 is supported by a plurality of protrusions 277 standing on the flat surface portion 276 of the support ring 275. Thereby, the flat surface portion 74 of the heat equalizing ring 171 parallel to the main surface of the semiconductor wafer W supported by the heat equalizing ring 171 is 2 mm from the flat surface portion 276 of the support ring 275 parallel to the main surface of the semiconductor wafer W. It will be supported so as to oppose each other at the following intervals.

また、均熱リング１７１の平面部７４のうち支持リング２７５の平面部２７６と対向する面積は、平面部７４の面積の３分の１以上である。すなわち、均熱リング１７１の平面部７４は、その面積の３分の１以上において平面部２７６と２ｍｍ以下の間隔を隔てて相対向している。   Further, the area of the flat surface portion 74 of the soaking ring 171 facing the flat surface portion 276 of the support ring 275 is one third or more of the area of the flat surface portion 74. That is, the flat surface portion 74 of the heat equalizing ring 171 is opposed to the flat surface portion 276 with an interval of 2 mm or less at one third or more of the area.

第３実施形態においては、支持リング２７５に突起２７７を介して支持された均熱リング１７１によって半導体ウェハーＷが水平姿勢に支持される。そして、このように均熱リング１７１に支持された半導体ウェハーＷに対して、第１実施形態と同様にハロゲンランプＨＬを用いた予備加熱およびフラッシュランプＦＬからのフラッシュ光照射が行われる。   In the third embodiment, the semiconductor wafer W is supported in a horizontal posture by the heat equalizing ring 171 supported by the support ring 275 via the protrusions 277. Then, preheating using the halogen lamp HL and flash light irradiation from the flash lamp FL are performed on the semiconductor wafer W supported on the soaking ring 171 in this manner, as in the first embodiment.

第３実施形態においても、円環形状の平板状部材である環状部７２の外周端に円筒状の補強部７３を垂直に設けている。このため、フラッシュ光照射時に環状部７２に表面熱膨張に起因した変形応力が作用したとしても、環状部７２と垂直に設けられた補強部７３によって変形は抑制される。その結果、フラッシュ光照射時における均熱リング１７１の振動および跳躍は大幅に抑制されることとなり、そのような均熱リング１７１の挙動に起因したパーティクルの発生を防止することができる。また、均熱リング１７１の振動を抑制することによって、均熱リング１７１の位置ずれも防止することができ、半導体ウェハーＷを確実に支持することができる。   Also in the third embodiment, a cylindrical reinforcing portion 73 is provided vertically at the outer peripheral end of the annular portion 72 which is an annular flat plate member. For this reason, even if deformation stress due to surface thermal expansion acts on the annular portion 72 during flash light irradiation, the deformation is suppressed by the reinforcing portion 73 provided perpendicular to the annular portion 72. As a result, vibration and jumping of the soaking ring 171 during flash light irradiation are greatly suppressed, and generation of particles due to such behavior of the soaking ring 171 can be prevented. Further, by suppressing the vibration of the soaking ring 171, it is possible to prevent the misalignment of the soaking ring 171 and to reliably support the semiconductor wafer W.

また、炭化ケイ素にて形成された均熱リング１７１によって半導体ウェハーＷの端縁部を取り囲むことにより、予備加熱段階で温度低下が生じやすい半導体ウェハーＷの周縁部の温度低下を防止して面内温度分布の均一性を向上させることができる。   Further, by surrounding the edge portion of the semiconductor wafer W by the soaking ring 171 formed of silicon carbide, it is possible to prevent the temperature drop at the peripheral portion of the semiconductor wafer W, which is likely to cause a temperature drop in the preheating stage, and to improve the in-plane. The uniformity of temperature distribution can be improved.

さらに、第３実施形態においては、均熱リング１７１の平面部７４が支持リング２７５の平面部２７６から２ｍｍ以下の間隔を隔てて相対向するように支持される。このため、フラッシュ光照射時に、第２実施形態と同様の張り付き効果によって均熱リング１７１に平面部２７６に張り付くような力が作用し、均熱リング１７１の振動および跳躍がより確実に抑制されることとなる。   Furthermore, in the third embodiment, the flat portion 74 of the heat equalizing ring 171 is supported so as to face each other with a distance of 2 mm or less from the flat portion 276 of the support ring 275. For this reason, during flash light irradiation, a force that sticks to the flat surface portion 276 acts on the heat equalizing ring 171 by the same sticking effect as in the second embodiment, and vibration and jumping of the heat equalizing ring 171 are more reliably suppressed. It will be.

特に、第３実施形態では、均熱リング１７１のＬ字の先端から平面部７４を延設しているため、均熱リング１７１に支持される半導体ウェハーＷと支持リング２７５との距離を第２実施形態よりも長くすることができる。これにより、予備加熱時に昇温しにくい石英の支持リング２７５が半導体ウェハーＷの端縁部の温度に与える影響をより少なくすることができる。   In particular, in the third embodiment, since the flat surface portion 74 extends from the L-shaped tip of the soaking ring 171, the distance between the semiconductor wafer W supported by the soaking ring 171 and the support ring 275 is set to the second. It can be longer than the embodiment. As a result, the influence of the quartz support ring 275 that is difficult to raise during preheating on the temperature of the edge of the semiconductor wafer W can be reduced.

＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態について説明する。図１０は、第４実施形態の熱処理装置の構成を示す縦断面図である。図１０において、第１実施形態と同一の要素については図１と同様の符号を付している。第４実施形態の熱処理装置が第１実施形態と相違するのは、均熱リング７１の上方に遮光リング７９を備えている点である。 <Fourth embodiment>
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. FIG. 10 is a longitudinal sectional view showing the configuration of the heat treatment apparatus of the fourth embodiment. 10, the same elements as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in FIG. The heat treatment apparatus of the fourth embodiment is different from the first embodiment in that a light shielding ring 79 is provided above the soaking ring 71.

遮光リング７９は、断面が三角形の円環形状の部材である。遮光リング７９は、フラッシュランプＦＬからのフラッシュ光に対して不透明な金属材料（例えば、ステンレススチール）にて形成される。円環形状の遮光リング７９の内径は、半導体ウェハーＷの直径よりも大きく、均熱リング７１の外径よりも小さい。また、遮光リング７９の外径は、均熱リング７１の外径と同程度である。   The light shielding ring 79 is an annular member having a triangular cross section. The light shielding ring 79 is formed of a metal material (for example, stainless steel) that is opaque to the flash light from the flash lamp FL. The inner diameter of the annular light shielding ring 79 is larger than the diameter of the semiconductor wafer W and smaller than the outer diameter of the soaking ring 71. Further, the outer diameter of the light shielding ring 79 is approximately the same as the outer diameter of the soaking ring 71.

第４実施形態では、このような遮光リング７９が均熱リング７１の上方であって環状部７２の上面から所定の間隔を隔てた高さ位置に設置される。遮光リング７９は、チャンバー６の内壁に固定設置される。遮光リング７９を除く第４実施形態の残余の構成については、第１実施形態と同様である。   In the fourth embodiment, such a light shielding ring 79 is installed above the soaking ring 71 and at a height position spaced from the upper surface of the annular portion 72 by a predetermined distance. The light shielding ring 79 is fixedly installed on the inner wall of the chamber 6. The remaining configuration of the fourth embodiment excluding the light shielding ring 79 is the same as that of the first embodiment.

第４実施形態における半導体ウェハーＷの処理手順も第１実施形態と同じである。第４実施形態においては、第１実施形態と同様に、支持リング７５に嵌装された均熱リング７１によって水平姿勢で支持された半導体ウェハーＷに対して、ハロゲンランプＨＬを用いた予備加熱およびフラッシュランプＦＬからのフラッシュ光照射が行われる。   The processing procedure of the semiconductor wafer W in the fourth embodiment is the same as that in the first embodiment. In the fourth embodiment, similarly to the first embodiment, the semiconductor wafer W supported in a horizontal posture by the soaking ring 71 fitted to the support ring 75 is preliminarily heated using the halogen lamp HL. Flash light irradiation from the flash lamp FL is performed.

このようにしても第１実施形態と同様の効果を得ることができる。それに加えて、第４実施形態においては、フラッシュ光に対して不透明な（つまり、フラッシュ光を透過しない）遮光リング７９を均熱リング７１の上方に設けているため、均熱リング７１の上面の少なくとも一部は遮光リング７９によってフラッシュ光から遮光されることとなる。このため、フラッシュ光照射時における環状部７２の表面熱膨張自体を少なくすることができ、均熱リングの振動および跳躍をより確実に抑制することができる。   Even if it does in this way, the effect similar to 1st Embodiment can be acquired. In addition, in the fourth embodiment, since the light shielding ring 79 that is opaque to the flash light (that is, does not transmit the flash light) is provided above the heat equalizing ring 71, At least a part is shielded from the flash light by the light shielding ring 79. For this reason, the surface thermal expansion itself of the annular part 72 at the time of flash light irradiation can be reduced, and vibration and jumping of the soaking ring can be more reliably suppressed.

＜第５実施形態＞
次に、本発明の第５実施形態について説明する。第５実施形態の熱処理装置の全体構成は第１実施形態と同様である。また、第５実施形態における半導体ウェハーＷの処理手順も第１実施形態と概ね同じである。第５実施形態が第１実施形態と相違するのは、保持部７の構造およびそれによる半導体ウェハーＷの支持手法である。 <Fifth Embodiment>
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. The overall configuration of the heat treatment apparatus of the fifth embodiment is the same as that of the first embodiment. Further, the processing procedure of the semiconductor wafer W in the fifth embodiment is substantially the same as that in the first embodiment. The fifth embodiment differs from the first embodiment in the structure of the holding unit 7 and the method for supporting the semiconductor wafer W by the structure.

図１１は、第５実施形態の保持部７の側面図である。図１１において、第１実施形態と同一の要素については同一の符号を付している。保持部７は、均熱リング２７１および支持リング７５を備える。均熱リング２７１は、第１実施形態の均熱リング７１と概ね同様のものであるが、その内径が半導体ウェハーＷの直径よりも若干大きい。すなわち、第５実施形態の均熱リング２７１も円板形状の半導体ウェハーＷの端縁部を取り囲む円環形状の部材であり、環状部２７２および補強部７３を備える。第１実施形態と同様に、均熱リング２７１は、炭化ケイ素にて形成される。   FIG. 11 is a side view of the holding unit 7 according to the fifth embodiment. In FIG. 11, the same elements as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. The holding unit 7 includes a soaking ring 271 and a support ring 75. The soaking ring 271 is substantially the same as the soaking ring 71 of the first embodiment, but its inner diameter is slightly larger than the diameter of the semiconductor wafer W. That is, the soaking ring 271 of the fifth embodiment is also an annular member that surrounds the edge of the disk-shaped semiconductor wafer W, and includes an annular portion 272 and a reinforcing portion 73. As in the first embodiment, the soaking ring 271 is made of silicon carbide.

第５実施形態の環状部２７２も円環形状の平板状部材であるが、その内径は半導体ウェハーＷの直径よりも若干大きい。よって、円環形状の環状部２７２の内周端は半導体ウェハーＷの端縁部に非接触で近接する。また、環状部２７２の外径は半導体ウェハーＷの直径よりも大きい。よって、環状部２７２は、半導体ウェハーＷの端縁部に近接して当該端縁部を囲繞することとなる。一方、補強部７３は、第１実施形態と同様に、環状部２７２の外周端から垂直に連設された円筒形状の部材である。   The annular portion 272 of the fifth embodiment is also an annular plate member, but the inner diameter thereof is slightly larger than the diameter of the semiconductor wafer W. Therefore, the inner peripheral end of the annular portion 272 is close to the edge portion of the semiconductor wafer W in a non-contact manner. The outer diameter of the annular portion 272 is larger than the diameter of the semiconductor wafer W. Therefore, the annular portion 272 is close to the end edge portion of the semiconductor wafer W and surrounds the end edge portion. On the other hand, the reinforcing portion 73 is a cylindrical member that is provided vertically from the outer peripheral end of the annular portion 272, as in the first embodiment.

第５実施形態では、環状部２７２の内径が半導体ウェハーＷの直径よりも大きいため、均熱リング２７１の環状部２７２によって半導体ウェハーＷを支持することはできない。そこで、第５実施形態では、移載機構１０の計４本のリフトピン１２によって半導体ウェハーＷを下面より支持している。均熱リング２７１の環状部２７２は、移載機構１０のリフトピン１２によって支持される半導体ウェハーＷの端縁部に近接して当該端縁部を囲繞する。また、環状部２７２は、移載機構１０によって支持される半導体ウェハーＷの主面と平行である。   In the fifth embodiment, since the inner diameter of the annular portion 272 is larger than the diameter of the semiconductor wafer W, the semiconductor wafer W cannot be supported by the annular portion 272 of the soaking ring 271. Therefore, in the fifth embodiment, the semiconductor wafer W is supported from the lower surface by a total of four lift pins 12 of the transfer mechanism 10. The annular portion 272 of the heat equalizing ring 271 is adjacent to and surrounds the end edge portion of the semiconductor wafer W supported by the lift pins 12 of the transfer mechanism 10. The annular portion 272 is parallel to the main surface of the semiconductor wafer W supported by the transfer mechanism 10.

第５実施形態においては、装置外部の搬送ロボットから半導体ウェハーＷを受け取った移載機構１０のリフトピン１２がその半導体ウェハーＷを均熱リング２７１の環状部２７２とほぼ同じ高さ位置に支持する。そして、リフトピン１２によって環状部２７２の内側に水平姿勢で支持された半導体ウェハーＷに対して、ハロゲンランプＨＬを用いた予備加熱およびフラッシュランプＦＬからのフラッシュ光照射が行われる。なお、移載機構１０の移載アーム１１およびリフトピン１２も透明な石英にて形成されているため、それらがハロゲンランプＨＬによる加熱の障害となることは無い。   In the fifth embodiment, the lift pins 12 of the transfer mechanism 10 that has received the semiconductor wafer W from the transfer robot outside the apparatus support the semiconductor wafer W at substantially the same height as the annular portion 272 of the heat equalizing ring 271. Then, preheating using the halogen lamp HL and flash light irradiation from the flash lamp FL are performed on the semiconductor wafer W supported in a horizontal posture inside the annular portion 272 by the lift pins 12. Since the transfer arm 11 and the lift pin 12 of the transfer mechanism 10 are also formed of transparent quartz, they do not become an obstacle to heating by the halogen lamp HL.

このようにしても、炭化ケイ素にて形成された均熱リング２７１によって半導体ウェハーＷの端縁部を取り囲むこととなるため、第１実施形態と同様に、予備加熱段階で温度低下が生じやすい半導体ウェハーＷの周縁部の温度低下を防止して面内温度分布の均一性を向上させることができる。   Even in this case, since the edge portion of the semiconductor wafer W is surrounded by the soaking ring 271 formed of silicon carbide, as in the first embodiment, the semiconductor is likely to decrease in temperature in the preheating stage. The uniformity of the in-plane temperature distribution can be improved by preventing a temperature drop at the peripheral edge of the wafer W.

また、第５実施形態においても、円環形状の平板状部材である環状部２７２の外周端に円筒状の補強部７３を垂直に設け、均熱リング２７１を断面Ｌ字形状としている。このため、フラッシュ光照射時に環状部２７２に表面熱膨張に起因した変形応力が作用したとしても、環状部２７２と垂直に設けられた補強部７３によって変形は抑制される。その結果、フラッシュ光照射時における均熱リング２７１の振動および跳躍は大幅に抑制されることとなり、そのような均熱リング２７１の挙動に起因したパーティクルの発生を防止することができる。また、均熱リング２７１の振動を抑制することによって、均熱リング２７１の位置ずれも防止することができ、半導体ウェハーＷを確実に支持することができる。   Also in the fifth embodiment, a cylindrical reinforcing portion 73 is provided vertically on the outer peripheral end of an annular portion 272 that is an annular flat plate member, and the soaking ring 271 has an L-shaped cross section. For this reason, even if deformation stress due to surface thermal expansion acts on the annular portion 272 during flash light irradiation, the deformation is suppressed by the reinforcing portion 73 provided perpendicular to the annular portion 272. As a result, vibration and jumping of the soaking ring 271 during flash light irradiation are greatly suppressed, and generation of particles due to such behavior of the soaking ring 271 can be prevented. Further, by suppressing the vibration of the soaking ring 271, it is possible to prevent the misalignment of the soaking ring 271 and to reliably support the semiconductor wafer W.

＜変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明はその趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記各実施形態においては、環状部７２と補強部７３とのなす角度を９０°としていたが、これに限定されるものではなく、０°より大きく１８０°より小さければ良い。すなわち、補強部７３は環状部７２と平行でなければ良い。もっとも、フラッシュ光照射時における環状部７２の変形を抑制する効果を得るためには、環状部７２と補強部７３とのなす角度を３０°以上１５０°以下程度とするのが好ましい。 <Modification>
While the embodiments of the present invention have been described above, the present invention can be modified in various ways other than those described above without departing from the spirit of the present invention. For example, in each of the above embodiments, the angle formed by the annular portion 72 and the reinforcing portion 73 is 90 °. However, the angle is not limited to this and may be larger than 0 ° and smaller than 180 °. That is, the reinforcing part 73 may not be parallel to the annular part 72. However, in order to obtain the effect of suppressing the deformation of the annular portion 72 at the time of flash light irradiation, the angle formed by the annular portion 72 and the reinforcing portion 73 is preferably about 30 ° to 150 °.

また、上記各実施形態の均熱リング７１は炭化ケイ素にて形成されていたが、材質はこれに限定されるものではなく、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）または窒化ホウ素（ＢＮ）などの不透明なセラミックにて形成されていても良い。不透明なセラミックであればハロゲン光を吸収して昇温するため、予備加熱段階での半導体ウェハーＷの周縁部の温度低下を防止することができるが、フラッシュ光照射に対する耐久性を考慮すると、均熱リング７１は炭化ケイ素、窒化アルミニウム、または、窒化ホウ素にて形成するのが好ましい。   The soaking ring 71 of each of the above embodiments is made of silicon carbide. However, the material is not limited to this, and an opaque ceramic such as aluminum nitride (AlN) or boron nitride (BN) is used. It may be formed. If the ceramic is opaque, the temperature is increased by absorbing the halogen light, so that it is possible to prevent the temperature of the peripheral edge of the semiconductor wafer W from being lowered during the preheating stage. The heat ring 71 is preferably formed of silicon carbide, aluminum nitride, or boron nitride.

また、支持リング７５も石英に限定されるものではなく、ハロゲン光を透過するサファイア（Ａｌ２Ｏ３）などの透明な材質にて形成すれば良い。或いは、支持リング７５を均熱リング７１と同様の炭化ケイ素などの不透明セラミックにて形成するようにしても良い。ただし、支持リング７５が不透明であると、予備加熱時に均熱リング７１に照射されるハロゲン光の一部が支持リング７５によって遮光されることとなるため、均熱リング７１が十分に昇温しなくなるおそれがある。このため、支持リング７５は、石英またはサファイアなどの透明な材質にて形成するのが好ましい。特に、フラッシュ光照射に対する耐久性およびコストの観点からは、均熱リング７１を炭化ケイ素にて形成し、支持リング７５を石英にて形成するのが好ましい。 Further, the support ring 75 is not limited to quartz, and may be formed of a transparent material such as sapphire (Al 2 O 3 ) that transmits halogen light. Alternatively, the support ring 75 may be formed of an opaque ceramic such as silicon carbide similar to the soaking ring 71. However, if the support ring 75 is opaque, part of the halogen light irradiated to the soaking ring 71 during preheating is shielded by the support ring 75, so that the soaking ring 71 is sufficiently heated. There is a risk of disappearing. For this reason, the support ring 75 is preferably formed of a transparent material such as quartz or sapphire. In particular, from the viewpoint of durability against flash light irradiation and cost, it is preferable to form the soaking ring 71 from silicon carbide and the support ring 75 from quartz.

また、第３実施形態においては、補強部７３の上端に環状部７２が設けられ、下端に平面部７４が設けられていたが（図９）、この上下関係を逆にしても良い。すなわち、環状部７２によって支持される半導体ウェハーＷよりも上側に平面部７４が設けられていても良い。   In the third embodiment, the annular portion 72 is provided at the upper end of the reinforcing portion 73 and the flat portion 74 is provided at the lower end (FIG. 9). However, this vertical relationship may be reversed. That is, the flat portion 74 may be provided above the semiconductor wafer W supported by the annular portion 72.

また、第２実施形態および第３実施形態においては、支持リングの平面部に突起を立設するようにしていたが、均熱リングの下側に突起を設けるようにしても良い。   Moreover, in 2nd Embodiment and 3rd Embodiment, although the protrusion was standingly arranged in the plane part of the support ring, you may make it provide a protrusion below the soaking ring.

また、第４実施形態と同様の遮光リング７９を第１実施形態から第３実施形態または第５実施形態に適用するようにしても良い。また、第１実施形態から第４実施形態において、第５実施形態と同様に、移載機構１０のリフトピン１２によって支持する半導体ウェハーＷに均熱リングを非接触で近接させるようにしても良い。   Further, a light shielding ring 79 similar to that of the fourth embodiment may be applied to the first to third embodiments or the fifth embodiment. Further, in the first to fourth embodiments, similarly to the fifth embodiment, the soaking ring may be brought close to the semiconductor wafer W supported by the lift pins 12 of the transfer mechanism 10 in a non-contact manner.

また、上記各実施形態においては、パターン形成がなされて不純物が注入された表面を上面として半導体ウェハーＷを保持していたが、これを逆向き、つまり表面を下面として半導体ウェハーＷを保持部７に保持するようにしても良い。この場合、パターン形成のなされていない半導体ウェハーＷの裏面にフラッシュ光が照射されることとなる（バックサイドアニール）。   Further, in each of the above embodiments, the semiconductor wafer W is held with the surface on which the pattern is formed and the impurity is implanted as the upper surface. However, the semiconductor wafer W is held in the opposite direction, that is, with the surface as the lower surface. You may make it hold | maintain. In this case, flash light is irradiated to the back surface of the semiconductor wafer W on which no pattern is formed (backside annealing).

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

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

１ 熱処理装置
２ シャッター機構
３ 制御部
４ ハロゲン加熱部
５ フラッシュ加熱部
６ チャンバー
７ 保持部
１０ 移載機構
１２ リフトピン
６５ 熱処理空間
７１，１７１，２７１ 均熱リング
７２，２７２ 環状部
７３ 補強部
７４，１７６，２７６ 平面部
７５，１７５，２７５ 支持リング
７９ 遮光リング
１７７，２７７ 突起
ＦＬ フラッシュランプ
ＨＬ ハロゲンランプ
Ｗ 半導体ウェハー DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Heat processing apparatus 2 Shutter mechanism 3 Control part 4 Halogen heating part 5 Flash heating part 6 Chamber 7 Holding part 10 Transfer mechanism 12 Lift pin 65 Heat processing space 71,171,271 Soaking ring 72,272 Annular part 73 Reinforcement part 74,176 , 276 Plane portion 75, 175, 275 Support ring 79 Shading ring 177, 277 Projection FL Flash lamp HL Halogen lamp W Semiconductor wafer

Claims (5)

基板にフラッシュ光を照射することによって該基板を加熱する熱処理装置であって、
基板を収容するチャンバーと、
前記チャンバー内に保持された基板の一方面にフラッシュ光を照射するフラッシュランプと、
前記基板の他方面に光照射を行うハロゲンランプと、
前記基板の端縁部に当接または近接して当該端縁部を囲繞する均熱リングと、
を備え、
前記均熱リングは、
内周端が前記基板の端縁部に当接または近接し、前記基板の主面と平行な環状部と、
前記環状部の外周端に連設され、前記環状部と９０°の角度をなし、前記フラッシュランプから照射されたフラッシュ光を受光した前記環状部が急激に熱膨張したときの変形を抑制する補強部と、
を備え、
前記チャンバーの内壁に固設され、前記基板の主面と平行な平面部を有する支持リングと、
前記平面部に設けられ、前記平面部と２ｍｍ以下の間隔を隔てて前記環状部を支持する突起と、
をさらに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 flash light,
A chamber for housing the substrate;
A flash lamp for irradiating flash light on one surface of the substrate held in the chamber;
A halogen lamp for irradiating light on the other surface of the substrate;
A soaking ring that abuts or approaches the edge of the substrate and surrounds the edge;
With
The soaking ring is
An inner peripheral end abutting on or close to an edge of the substrate, and an annular portion parallel to the main surface of the substrate;
Reinforcement that is connected to the outer peripheral end of the annular portion, forms an angle of 90 ° with the annular portion, and suppresses deformation when the annular portion that receives flash light emitted from the flash lamp undergoes rapid thermal expansion. And
Equipped with a,
A support ring fixed to the inner wall of the chamber and having a plane portion parallel to the main surface of the substrate;
Protrusions provided on the flat portion and supporting the annular portion with an interval of 2 mm or less from the flat portion;
A heat treatment apparatus further comprising: 請求項１記載の熱処理装置において、
前記環状部のうち前記平面部と対向する面積は前記環状部の面積の３分の１以上であることを特徴とする熱処理装置。 The heat treatment apparatus according to claim 1 , wherein
An area of the annular portion that faces the planar portion is one third or more of the area of the annular portion. 基板にフラッシュ光を照射することによって該基板を加熱する熱処理装置であって、
基板を収容するチャンバーと、
前記チャンバー内に保持された基板の一方面にフラッシュ光を照射するフラッシュランプと、
前記基板の他方面に光照射を行うハロゲンランプと、
前記基板の端縁部に当接または近接して当該端縁部を囲繞する均熱リングと、
を備え、
前記均熱リングは、
内周端が前記基板の端縁部に当接または近接し、前記基板の主面と平行な環状部と、
前記環状部の外周端に連設され、前記環状部と９０°の角度をなし、前記フラッシュランプから照射されたフラッシュ光を受光した前記環状部が急激に熱膨張したときの変形を抑制する補強部と、
前記補強部から前記環状部とは反対側に延設され、前記基板の主面と平行な第１の平面部と、
を備え、
前記チャンバーの内壁に固設され、前記基板の主面と平行な第２の平面部を有する支持リングと、
前記第２の平面部に設けられ、前記第２の平面部と２ｍｍ以下の間隔を隔てて前記第１の平面部を支持する突起と、
をさらに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 flash light,
A chamber for housing the substrate;
A flash lamp for irradiating flash light on one surface of the substrate held in the chamber;
A halogen lamp for irradiating light on the other surface of the substrate;
A soaking ring that abuts or approaches the edge of the substrate and surrounds the edge;
With
The soaking ring is
An inner peripheral end abutting on or close to an edge of the substrate, and an annular portion parallel to the main surface of the substrate;
Reinforcement that is connected to the outer peripheral end of the annular portion, forms an angle of 90 ° with the annular portion, and suppresses deformation when the annular portion that receives flash light emitted from the flash lamp undergoes rapid thermal expansion. And
A first flat portion extending from the reinforcing portion to the opposite side of the annular portion and parallel to the main surface of the substrate;
Equipped with a,
A support ring fixed to the inner wall of the chamber and having a second plane portion parallel to the main surface of the substrate;
Protrusions provided on the second plane part and supporting the first plane part with an interval of 2 mm or less from the second plane part;
A heat treatment apparatus further comprising: 請求項１から請求項３のいずれかに記載の熱処理装置において、
前記均熱リングは、炭化ケイ素、窒化アルミニウム、または、窒化ホウ素にて形成されることを特徴とする熱処理装置。 In the heat processing apparatus in any one of Claims 1-3 ,
The soaking ring is formed of silicon carbide, aluminum nitride, or boron nitride. 請求項１から請求項４のいずれかに記載の熱処理装置において、
前記均熱リングの少なくとも一部をフラッシュ光から遮光する遮光部材をさらに備えることを特徴とする熱処理装置。 In the heat processing apparatus in any one of Claims 1-4 ,
A heat treatment apparatus, further comprising a light shielding member that shields at least a part of the soaking ring from flash light.
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