JP7338977B2 - Gas detection method and heat treatment device - Google Patents

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Description

本発明は、半導体ウェハー等の薄板状精密電子基板(以下、単に「基板」と称する)に光を照射することによって該基板を加熱する熱処理装置および熱処理装置を用いたガス検知方法に関する。
The present invention relates to a heat treatment apparatus for heating a thin precision electronic substrate such as a semiconductor wafer (hereinafter simply referred to as "substrate") by irradiating the substrate with light , and a gas detection method using the heat treatment apparatus .

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

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

不純物の活性化処理は不活性な窒素ガス雰囲気中で行われるのであるが、他の各種ガス雰囲気中でフラッシュランプアニールを行うことも求められつつある。例えば、特許文献1には、アンモニア雰囲気中で高誘電率ゲート絶縁膜(high-k膜)の成膜後熱処理(PDA:Post Deposition Anneal)を行うことが開示されている。アンモニアは毒性を有するガスであるため、処理に使用されたアンモニアがフラッシュランプアニール装置の外部に漏出することは許容されない。このため、特許文献1に開示の装置においては、フラッシュ加熱処理後に、処理チャンバー内を減圧して有害なアンモニアを排出してから窒素ガスをパージして復圧した後にゲートバルブを開いて半導体ウェハーを搬出するようにしている。 Although the impurity activation process is performed in an inert nitrogen gas atmosphere, there is a growing demand to perform flash lamp annealing in various other gas atmospheres. For example, Patent Document 1 discloses performing post-deposition heat treatment (PDA: Post Deposition Anneal) of a high dielectric constant gate insulating film (high-k film) in an ammonia atmosphere. Since ammonia is a toxic gas, leakage of the ammonia used for the treatment to the outside of the flash lamp annealing apparatus is not allowed. Therefore, in the apparatus disclosed in Patent Document 1, after the flash heat treatment, the inside of the processing chamber is depressurized to discharge harmful ammonia, nitrogen gas is purged, the pressure is restored, and then the gate valve is opened to release the semiconductor wafer. are being carried out.

特開2017-045982号公報JP 2017-045982 A

しかしながら、例えばアンモニア100%の雰囲気で処理を行った場合、処理チャンバー内を100Paにまで減圧してから窒素ガスで復圧したとすると1000ppmの濃度のアンモニアが残留することとなる。処理チャンバー内を10Paにまで減圧したとしても100ppmの濃度のアンモニアが残留することとなる。このため、窒素ガスで復圧後にゲートバルブを開いたときに、処理チャンバーから微量のアンモニアが漏出するおそれがある。処理チャンバー内を高真空状態にまで減圧すればアンモニア濃度をゼロに近づけることは可能であるが、そのような減圧には長時間を要するためスループットが低下するという問題が生じる。 However, for example, when processing is performed in an atmosphere of 100% ammonia, if the pressure inside the processing chamber is reduced to 100 Pa and then the pressure is restored with nitrogen gas, ammonia with a concentration of 1000 ppm remains. Even if the pressure in the processing chamber is reduced to 10 Pa, ammonia with a concentration of 100 ppm remains. Therefore, when the gate valve is opened after the pressure is restored with nitrogen gas, a small amount of ammonia may leak out of the processing chamber. If the inside of the processing chamber is depressurized to a high vacuum state, the ammonia concentration can be brought close to zero, but such depressurization takes a long time, resulting in a problem of reduced throughput.

また、フラッシュランプアニール装置等の半導体製造設備に対しては定期的または不定期にメンテナンス作業が行われる。メンテナンス時には、処理チャンバーを開放して作業を行うこととなる。処理チャンバーを開放する際に、処理チャンバー内に僅かでもアンモニア等の有害なガスが残留していると、そのようなガスが装置外部に放出されて危険である。 In addition, maintenance work is performed regularly or irregularly for semiconductor manufacturing equipment such as flash lamp annealing equipment. During maintenance, the processing chamber must be opened to carry out the work. When the processing chamber is opened, if even a small amount of harmful gas such as ammonia remains in the processing chamber, such gas is released outside the apparatus, which is dangerous.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、処理チャンバー内の微量な残留ガスを検知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。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a heat treatment apparatus capable of detecting a minute amount of residual gas in a processing chamber.

上記課題を解決するため、請求項1の発明は、基板に光を照射することによって該基板を加熱する熱処理装置において、基板を収容する処理チャンバーと、前記処理チャンバー内に収容された基板に光を照射する光照射部と、前記処理チャンバーに処理ガスを供給するガス供給部と、前記処理チャンバー内の雰囲気を排出する排気部と、前記処理チャンバー内の雰囲気中に含まれる前記処理ガスを直接検知する第1ガス検知部と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the invention of claim 1 provides a heat treatment apparatus for heating a substrate by irradiating the substrate with light, comprising: a processing chamber containing the substrate; a light irradiation unit that irradiates a light, a gas supply unit that supplies a processing gas to the processing chamber, an exhaust unit that exhausts the atmosphere in the processing chamber, and the processing gas contained in the atmosphere in the processing chamber. and a first gas detection unit that detects the gas.

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、前記第1ガス検知部は、前記処理チャンバーに設置されたジルコニア式酸素濃度計であることを特徴とする。 According to the invention of claim 2, in the heat treatment apparatus according to the invention of claim 1, the first gas detector is a zirconia oxygen concentration meter installed in the treatment chamber.

また、請求項3の発明は、請求項1の発明に係る熱処理装置において、前記処理チャンバー内の雰囲気のみを前記排気部に導く排気経路をさらに備え、前記第1ガス検知部は前記排気経路に設けられたガス検知器であることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided the heat treatment apparatus according to the first aspect of the present invention, further comprising an exhaust path that guides only the atmosphere in the processing chamber to the exhaust section, wherein the first gas detection section is located in the exhaust path. It is characterized by being a gas detector provided.

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、前記熱処理装置のメンテナンス時に前記処理チャンバーを開放する前に前記第1ガス検知部が前記処理チャンバー内の雰囲気中に含まれる前記処理ガスを検知することを特徴とする。 Further, the invention of claim 4 is the heat treatment apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the first gas detection unit detects the processing gas before opening the processing chamber during maintenance of the heat treatment apparatus. It is characterized by detecting the processing gas contained in the atmosphere inside the chamber.

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、前記処理チャンバーに隣接して設けられ、前記処理チャンバーに基板を搬入出する搬送ロボットを収容する搬送チャンバーと、前記搬送チャンバー内の雰囲気中に含まれる前記処理ガスを検知する第2ガス検知部と、をさらに備えることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the heat treatment apparatus according to any one of the first to fourth aspects, a transport robot is provided adjacent to the processing chamber and accommodates a transfer robot for loading and unloading substrates into and out of the processing chamber. and a second gas detector for detecting the processing gas contained in the atmosphere in the transfer chamber.

また、請求項6の発明は、請求項5の発明に係る熱処理装置において、前記第2ガス検知部は、ジルコニア式酸素濃度計であることを特徴とする。 According to a sixth aspect of the invention, in the heat treatment apparatus according to the fifth aspect of the invention, the second gas detector is a zirconia oxygen concentration meter.

また、請求項7の発明は、請求項5または請求項6の発明に係る熱処理装置において、前記熱処理装置での処理時に前記第2ガス検知部が前記搬送チャンバー内の雰囲気中に含まれる前記処理ガスを検知することを特徴とする。 Further, the invention of claim 7 is the heat treatment apparatus according to the invention of claim 5 or claim 6, wherein the second gas detection unit is included in the atmosphere in the transfer chamber during processing in the heat treatment apparatus. It is characterized by detecting gas.

また、請求項8の発明は、請求項5から請求項7のいずれかの発明に係る熱処理装置において、前記第1ガス検知部および前記第2ガス検知部の検知情報並びに基板に対する処理条件に基づいて人工知能により前記熱処理装置での前記処理ガスの危険性を判断する判定部をさらに備えることを特徴とする。 Further, according to the eighth aspect of the invention, in the heat treatment apparatus according to any one of the fifth to seventh aspects, a It is characterized by further comprising a judging unit for judging the danger of the processing gas in the heat treatment apparatus by means of artificial intelligence.

また、請求項9の発明は、請求項8の発明に係る熱処理装置において、前記処理ガスの危険性有りと判断されたときに、警告を発報する発報部をさらに備えることを特徴とする。 According to a ninth aspect of the invention, in the heat treatment apparatus according to the eighth aspect of the invention, the heat treatment apparatus further comprises an alarm unit that issues an alarm when it is determined that the processing gas is dangerous. .

また、請求項10の発明は、請求項1から請求項9のいずれかの発明に係る熱処理装置において、前記処理ガスは、アンモニアまたは窒素酸化物であることを特徴とする。 According to a tenth aspect of the present invention, in the heat treatment apparatus according to any one of the first to ninth aspects, the processing gas is ammonia or nitrogen oxide.

請求項1から請求項10の発明によれば、処理チャンバー内の雰囲気中に含まれる処理ガスを直接検知する第1ガス検知部を備えるため、処理チャンバー内の雰囲気に対する第1ガス検知部の検知感度が高まり、処理チャンバー内の微量な残留ガスを検知することができる。 According to the invention of claims 1 to 10, since the first gas detection unit is provided for directly detecting the processing gas contained in the atmosphere inside the processing chamber, the first gas detection unit detects the atmosphere inside the processing chamber. Increased sensitivity allows detection of trace amounts of residual gas within the process chamber.

特に、請求項5の発明によれば、搬送チャンバー内の雰囲気中に含まれる処理ガスを検知する第2ガス検知部を備えるため、処理チャンバーから搬送チャンバーに流出した処理ガスを検知することができる。 In particular, according to the fifth aspect of the present invention, since the second gas detector is provided for detecting the processing gas contained in the atmosphere inside the transfer chamber, it is possible to detect the processing gas that has flowed out from the processing chamber to the transfer chamber. .

本発明に係る熱処理装置を示す平面図である。1 is a plan view showing a heat treatment apparatus according to the present invention; FIG. 図1の熱処理装置の正面図である。FIG. 2 is a front view of the heat treatment apparatus of FIG. 1; 熱処理部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 a heat processing part. 保持部の全体外観を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the whole external appearance of a holding|maintenance part. サセプタの平面図である。4 is a plan view of the susceptor; FIG. サセプタの断面図である。4 is a cross-sectional view of the susceptor; FIG. 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。FIG. 4 is a plan view showing the arrangement of a plurality of halogen lamps; 熱処理装置における排気機構の構成を模式的に示す図である。FIG. 4 is a diagram schematically showing the configuration of an exhaust mechanism in the heat treatment apparatus; 制御部の構成を示すブロック図である。3 is a block diagram showing the configuration of a control unit; FIG. 人工知能による危険性の判断の概念を示す図である。It is a figure which shows the concept of the judgment of the danger by artificial intelligence.

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。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

<第1実施形態>
まず、本発明に係る熱処理装置の全体構成について説明する。図1は、本発明に係る熱処理装置100を示す平面図であり、図2はその正面図である。熱処理装置100は基板として円板形状の半導体ウェハーWにフラッシュ光を照射してその半導体ウェハーWを加熱するフラッシュランプアニール装置である。処理対象となる半導体ウェハーWのサイズは特に限定されるものではないが、例えばφ300mmやφ450mmである。なお、図1および以降の各図においては、理解容易のため、必要に応じて各部の寸法や数を誇張または簡略化して描いている。また、図1~図3の各図においては、それらの方向関係を明確にするためZ軸方向を鉛直方向とし、XY平面を水平面とするXYZ直交座標系を付している。
<First Embodiment>
First, the overall configuration of the heat treatment apparatus according to the present invention will be described. FIG. 1 is a plan view showing a heat treatment apparatus 100 according to the present invention, and FIG. 2 is a front view thereof. The heat treatment apparatus 100 is a flash lamp annealing apparatus that irradiates a disk-shaped semiconductor wafer W as a substrate with flash light to heat the semiconductor wafer W. As shown in FIG. Although the size of the semiconductor wafer W to be processed is not particularly limited, it is, for example, φ300 mm or φ450 mm. In addition, in FIG. 1 and subsequent figures, the dimensions and numbers of each part are exaggerated or simplified as necessary for easy understanding. 1 to 3, in order to clarify their directional relationship, an XYZ orthogonal coordinate system is attached in which the Z-axis direction is the vertical direction and the XY plane is the horizontal plane.

図1および図2に示すように、熱処理装置100は、未処理の半導体ウェハーWを外部から装置内に搬入するとともに処理済みの半導体ウェハーWを装置外に搬出するためのインデクサ部101、未処理の半導体ウェハーWの位置決めを行うアライメント部230、加熱処理後の半導体ウェハーWの冷却を行う2つの冷却部130,140、半導体ウェハーWにフラッシュ加熱処理を施す熱処理部160並びに冷却部130,140および熱処理部160に対して半導体ウェハーWの受け渡しを行う搬送ロボット150を備える。また、熱処理装置100は、上記の各処理部に設けられた動作機構および搬送ロボット150を制御して半導体ウェハーWのフラッシュ加熱処理を進行させる制御部3を備える。 As shown in FIGS. 1 and 2, the heat treatment apparatus 100 includes an indexer section 101 for loading unprocessed semiconductor wafers W into the apparatus from the outside and unloading processed semiconductor wafers W from the apparatus. alignment section 230 for positioning the semiconductor wafer W, two cooling sections 130 and 140 for cooling the semiconductor wafer W after heat treatment, a heat treatment section 160 for performing flash heat treatment on the semiconductor wafer W, cooling sections 130 and 140, and A transfer robot 150 is provided for transferring the semiconductor wafer W to and from the heat treatment section 160 . The heat treatment apparatus 100 also includes a control unit 3 that controls the operation mechanism and the transfer robot 150 provided in each of the processing units described above to proceed with the flash heat treatment of the semiconductor wafer W. FIG.

インデクサ部101は、複数のキャリアC(本実施形態では2個)を並べて載置するロードポート110と、各キャリアCから未処理の半導体ウェハーWを取り出すとともに、各キャリアCに処理済みの半導体ウェハーWを収納する受渡ロボット120とを備えている。未処理の半導体ウェハーWを収容したキャリアCは無人搬送車(AGV、OHT)等によって搬送されてロードポート110に載置されるともに、処理済みの半導体ウェハーWを収容したキャリアCは無人搬送車によってロードポート110から持ち去られる。 The indexer unit 101 includes a load port 110 on which a plurality of carriers C (two in this embodiment) are placed side by side, an unprocessed semiconductor wafer W taken out from each carrier C, and a processed semiconductor wafer loaded onto each carrier C. and a delivery robot 120 for storing W. A carrier C containing unprocessed semiconductor wafers W is transported by an automatic guided vehicle (AGV, OHT) or the like and placed on a load port 110, while a carrier C containing processed semiconductor wafers W is transported by an automatic guided vehicle. is carried away from the load port 110 by the .

また、ロードポート110においては、受渡ロボット120がキャリアCに対して任意の半導体ウェハーWの出し入れを行うことができるように、キャリアCが図2の矢印CUにて示す如く昇降移動可能に構成されている。なお、キャリアCの形態としては、半導体ウェハーWを密閉空間に収納するFOUP(front opening unified pod)の他に、SMIF(Standard Mechanical Inter Face)ポッドや収納した半導体ウェハーWを外気に曝すOC(open cassette)であっても良い。 In the load port 110, the carrier C is configured to move up and down as indicated by the arrow CU in FIG. ing. In addition to a FOUP (front opening unified pod) in which the semiconductor wafers W are stored in a closed space, the carrier C may be a SMIF (Standard Mechanical Interface) pod or an OC (open pod) in which the stored semiconductor wafers W are exposed to the outside air. cassette).

また、受渡ロボット120は、図1の矢印120Sにて示すようなスライド移動、矢印120Rにて示すような旋回動作および昇降動作が可能とされている。これにより、受渡ロボット120は、2つのキャリアCに対して半導体ウェハーWの出し入れを行うとともに、アライメント部230および2つの冷却部130,140に対して半導体ウェハーWの受け渡しを行う。受渡ロボット120によるキャリアCに対する半導体ウェハーWの出し入れは、ハンド121のスライド移動、および、キャリアCの昇降移動により行われる。また、受渡ロボット120とアライメント部230または冷却部130,140との半導体ウェハーWの受け渡しは、ハンド121のスライド移動、および、受渡ロボット120の昇降動作によって行われる。 In addition, the delivery robot 120 is capable of sliding movement as indicated by the arrow 120S in FIG. 1, and turning and ascending/descending movements as indicated by the arrow 120R. As a result, the delivery robot 120 takes the semiconductor wafers W into and out of the two carriers C and delivers the semiconductor wafers W to the alignment section 230 and the two cooling sections 130 and 140 . The transfer robot 120 takes the semiconductor wafer W into and out of the carrier C by sliding the hand 121 and moving the carrier C up and down. The transfer of the semiconductor wafer W between the delivery robot 120 and the alignment unit 230 or the cooling units 130 and 140 is performed by sliding the hand 121 and lifting the delivery robot 120 .

アライメント部230は、Y軸方向に沿ったインデクサ部101の側方に接続されて設けられている。アライメント部230は、半導体ウェハーWを水平面内で回転させてフラッシュ加熱に適切な向きに向ける処理部である。アライメント部230は、アルミニウム合金製の筐体であるアライメントチャンバー231の内部に、半導体ウェハーWを水平姿勢に支持して回転させる機構、および、半導体ウェハーWの周縁部に形成されたノッチやオリフラ等を光学的に検出する機構などを設けて構成される。 The alignment section 230 is provided to be connected to the side of the indexer section 101 along the Y-axis direction. The alignment section 230 is a processing section that rotates the semiconductor wafer W in a horizontal plane to orient it appropriately for flash heating. The alignment unit 230 includes a mechanism for supporting and rotating the semiconductor wafer W in a horizontal position inside an alignment chamber 231, which is a housing made of aluminum alloy, and a notch, an orientation flat, etc. formed on the peripheral edge of the semiconductor wafer W. is provided with a mechanism for optically detecting the

アライメント部230への半導体ウェハーWの受け渡しは受渡ロボット120によって行われる。受渡ロボット120からアライメントチャンバー231へはウェハー中心が所定の位置に位置するように半導体ウェハーWが渡される。アライメント部230では、インデクサ部101から受け取った半導体ウェハーWの中心部を回転中心として鉛直方向軸まわりで半導体ウェハーWを回転させ、ノッチ等を光学的に検出することによって半導体ウェハーWの向きを調整する。向き調整の終了した半導体ウェハーWは受渡ロボット120によってアライメントチャンバー231から取り出される。 The transfer robot 120 transfers the semiconductor wafer W to the alignment section 230 . The semiconductor wafer W is transferred from the transfer robot 120 to the alignment chamber 231 so that the center of the wafer is positioned at a predetermined position. The alignment unit 230 rotates the semiconductor wafer W received from the indexer unit 101 around the vertical axis with the central portion of the semiconductor wafer W as the rotation center, and adjusts the orientation of the semiconductor wafer W by optically detecting a notch or the like. do. The semiconductor wafer W whose orientation has been adjusted is taken out from the alignment chamber 231 by the delivery robot 120 .

搬送ロボット150による半導体ウェハーWの搬送空間として搬送ロボット150を収容する搬送チャンバー170が設けられている。その搬送チャンバー170の三方に熱処理部160の処理チャンバー6、冷却部130の第1クールチャンバー131および冷却部140の第2クールチャンバー141が連通接続されている。 A transfer chamber 170 that accommodates the transfer robot 150 is provided as a transfer space for the semiconductor wafer W by the transfer robot 150 . The processing chamber 6 of the heat treatment section 160 , the first cool chamber 131 of the cooling section 130 , and the second cool chamber 141 of the cooling section 140 are connected to three sides of the transfer chamber 170 .

熱処理装置100の主要部である熱処理部160は、予備加熱を行った半導体ウェハーWにキセノンフラッシュランプFLからの閃光(フラッシュ光)を照射してフラッシュ加熱処理を行う基板処理部である。この熱処理部160の構成についてはさらに後述する。 The thermal processing unit 160, which is the main part of the thermal processing apparatus 100, is a substrate processing unit that irradiates the preheated semiconductor wafer W with flash light (flash light) from the xenon flash lamps FL to perform flash heating processing. The configuration of the thermal processing section 160 will be further described later.

2つの冷却部130,140は、概ね同様の構成を備える。冷却部130,140はそれぞれ、アルミニウム合金製の筐体である第1クールチャンバー131,第2クールチャンバー141の内部に、金属製の冷却プレートと、その上面に載置された石英板とを備える(いずれも図示省略)。当該冷却プレートは、ペルチェ素子または恒温水循環によって常温(約23℃)に温調されている。熱処理部160にてフラッシュ加熱処理が施された半導体ウェハーWは、第1クールチャンバー131または第2クールチャンバー141に搬入されて当該石英板に載置されて冷却される。 The two cooling units 130, 140 have substantially the same configuration. The cooling units 130 and 140 respectively include a metal cooling plate and a quartz plate placed on the upper surface of the first cool chamber 131 and the second cool chamber 141, which are aluminum alloy housings. (both not shown). The cooling plate is temperature-controlled to room temperature (approximately 23° C.) by a Peltier element or constant temperature water circulation. The semiconductor wafer W subjected to the flash heat treatment in the heat treatment section 160 is carried into the first cool chamber 131 or the second cool chamber 141 and placed on the quartz plate to be cooled.

第1クールチャンバー131および第2クールチャンバー141はともに、インデクサ部101と搬送チャンバー170との間にて、それらの双方に接続されている。第1クールチャンバー131および第2クールチャンバー141には、半導体ウェハーWを搬入出するための2つの開口が形設されている。第1クールチャンバー131の2つの開口のうちインデクサ部101に接続される開口はゲートバルブ181によって開閉可能とされている。一方、第1クールチャンバー131の搬送チャンバー170に接続される開口はゲートバルブ183によって開閉可能とされている。すなわち、第1クールチャンバー131とインデクサ部101とはゲートバルブ181を介して接続され、第1クールチャンバー131と搬送チャンバー170とはゲートバルブ183を介して接続されている。 Both the first cool chamber 131 and the second cool chamber 141 are connected to both the indexer section 101 and the transfer chamber 170 between them. The first cool chamber 131 and the second cool chamber 141 are formed with two openings through which the semiconductor wafer W is carried in and out. Of the two openings of the first cool chamber 131 , the opening connected to the indexer section 101 can be opened and closed by a gate valve 181 . On the other hand, the opening connected to the transfer chamber 170 of the first cool chamber 131 can be opened and closed by a gate valve 183 . That is, the first cool chamber 131 and the indexer section 101 are connected through the gate valve 181 , and the first cool chamber 131 and the transfer chamber 170 are connected through the gate valve 183 .

インデクサ部101と第1クールチャンバー131との間で半導体ウェハーWの受け渡しを行う際には、ゲートバルブ181が開放される。また、第1クールチャンバー131と搬送チャンバー170との間で半導体ウェハーWの受け渡しを行う際には、ゲートバルブ183が開放される。ゲートバルブ181およびゲートバルブ183が閉鎖されているときには、第1クールチャンバー131の内部が密閉空間となる。 When transferring the semiconductor wafer W between the indexer section 101 and the first cool chamber 131, the gate valve 181 is opened. Further, when transferring the semiconductor wafer W between the first cool chamber 131 and the transfer chamber 170, the gate valve 183 is opened. When the gate valve 181 and the gate valve 183 are closed, the inside of the first cool chamber 131 becomes a closed space.

また、第2クールチャンバー141の2つの開口のうちインデクサ部101に接続される開口はゲートバルブ182によって開閉可能とされている。一方、第2クールチャンバー141の搬送チャンバー170に接続される開口はゲートバルブ184によって開閉可能とされている。すなわち、第2クールチャンバー141とインデクサ部101とはゲートバルブ182を介して接続され、第2クールチャンバー141と搬送チャンバー170とはゲートバルブ184を介して接続されている。 The opening connected to the indexer section 101 of the two openings of the second cool chamber 141 can be opened and closed by a gate valve 182 . On the other hand, the opening connected to the transfer chamber 170 of the second cool chamber 141 can be opened and closed by a gate valve 184 . That is, the second cool chamber 141 and the indexer section 101 are connected through the gate valve 182 , and the second cool chamber 141 and the transfer chamber 170 are connected through the gate valve 184 .

インデクサ部101と第2クールチャンバー141との間で半導体ウェハーWの受け渡しを行う際には、ゲートバルブ182が開放される。また、第2クールチャンバー141と搬送チャンバー170との間で半導体ウェハーWの受け渡しを行う際には、ゲートバルブ184が開放される。ゲートバルブ182およびゲートバルブ184が閉鎖されているときには、第2クールチャンバー141の内部が密閉空間となる。 When transferring the semiconductor wafer W between the indexer section 101 and the second cool chamber 141, the gate valve 182 is opened. Further, when transferring the semiconductor wafer W between the second cool chamber 141 and the transfer chamber 170, the gate valve 184 is opened. When the gate valve 182 and the gate valve 184 are closed, the inside of the second cool chamber 141 becomes a closed space.

処理チャンバー6に隣接して設置された搬送チャンバー170に設けられた搬送ロボット150は、鉛直方向に沿った軸を中心に矢印150Rにて示すように旋回可能とされる。搬送ロボット150は、複数のアームセグメントからなる2つのリンク機構を有し、それら2つのリンク機構の先端にはそれぞれ半導体ウェハーWを保持する搬送ハンド151a,151bが設けられている。これらの搬送ハンド151a,151bは上下に所定のピッチだけ隔てて配置され、リンク機構によりそれぞれ独立して同一水平方向に直線的にスライド移動可能とされている。また、搬送ロボット150は、2つのリンク機構が設けられるベースを昇降移動することにより、所定のピッチだけ離れた状態のまま2つの搬送ハンド151a,151bを昇降移動させる。 A transfer robot 150 provided in a transfer chamber 170 installed adjacent to the processing chamber 6 is capable of turning about an axis along the vertical direction as indicated by an arrow 150R. The transfer robot 150 has two link mechanisms consisting of a plurality of arm segments, and transfer hands 151a and 151b for holding semiconductor wafers W are provided at the ends of these two link mechanisms, respectively. These transfer hands 151a and 151b are vertically arranged with a predetermined pitch therebetween, and are linearly slidable in the same horizontal direction independently by a link mechanism. In addition, the transport robot 150 vertically moves the two transport hands 151a and 151b while keeping them separated by a predetermined pitch by vertically moving the base on which the two link mechanisms are provided.

搬送ロボット150が第1クールチャンバー131、第2クールチャンバー141または熱処理部160の処理チャンバー6を受け渡し相手として半導体ウェハーWの受け渡し(出し入れ)を行う際には、まず、両搬送ハンド151a,151bが受け渡し相手と対向するように旋回し、その後(または旋回している間に)昇降移動していずれかの搬送ハンドが受け渡し相手と半導体ウェハーWを受け渡しする高さに位置する。そして、搬送ハンド151a(151b)を水平方向に直線的にスライド移動させて受け渡し相手と半導体ウェハーWの受け渡しを行う。 When the transfer robot 150 transfers (inserts and removes) the semiconductor wafer W to and from the first cool chamber 131, the second cool chamber 141, or the processing chamber 6 of the heat treatment section 160, first, both transfer hands 151a and 151b are It turns so as to face the transfer partner, and after that (or while it is turning) it moves up and down to a height where one of the transfer hands transfers the semiconductor wafer W to the transfer partner. Then, the transfer hand 151a (151b) is linearly slid in the horizontal direction to transfer the semiconductor wafer W to the transfer partner.

搬送ロボット150と受渡ロボット120との半導体ウェハーWの受け渡しは冷却部130,140を介して行うことができる。すなわち、冷却部130の第1クールチャンバー131および冷却部140の第2クールチャンバー141は、搬送ロボット150と受渡ロボット120との間で半導体ウェハーWを受け渡すためのパスとしても機能するものである。具体的には、搬送ロボット150または受渡ロボット120のうちの一方が第1クールチャンバー131または第2クールチャンバー141に渡した半導体ウェハーWを他方が受け取ることによって半導体ウェハーWの受け渡しが行われる。搬送ロボット150および受渡ロボット120によって半導体ウェハーWをキャリアCから熱処理部160にまで搬送する搬送機構が構成される。 Transfer of the semiconductor wafer W between the transfer robot 150 and the transfer robot 120 can be performed via the cooling units 130 and 140 . That is, the first cool chamber 131 of the cooling unit 130 and the second cool chamber 141 of the cooling unit 140 also function as paths for transferring the semiconductor wafer W between the transfer robot 150 and the delivery robot 120. . Specifically, the transfer of the semiconductor wafer W is performed by one of the transfer robot 150 and the transfer robot 120 receiving the semiconductor wafer W transferred to the first cool chamber 131 or the second cool chamber 141 by the other. The transfer robot 150 and the delivery robot 120 constitute a transfer mechanism for transferring the semiconductor wafer W from the carrier C to the heat treatment section 160 .

上述したように、第1クールチャンバー131および第2クールチャンバー141とインデクサ部101との間にはそれぞれゲートバルブ181,182が設けられている。また、搬送チャンバー170と第1クールチャンバー131および第2クールチャンバー141との間にはそれぞれゲートバルブ183,184が設けられている。さらに、搬送チャンバー170と熱処理部160の処理チャンバー6との間にはゲートバルブ185が設けられている。熱処理装置100内にて半導体ウェハーWが搬送される際には、適宜これらのゲートバルブが開閉される。 As described above, gate valves 181 and 182 are provided between the first cool chamber 131 and the second cool chamber 141 and the indexer section 101, respectively. Gate valves 183 and 184 are provided between the transfer chamber 170 and the first cool chamber 131 and the second cool chamber 141, respectively. Furthermore, a gate valve 185 is provided between the transfer chamber 170 and the processing chamber 6 of the thermal processing section 160 . When the semiconductor wafer W is transported within the heat treatment apparatus 100, these gate valves are appropriately opened and closed.

次に、熱処理部160の構成について説明する。図3は、熱処理部160の構成を示す縦断面図である。熱処理部160は、半導体ウェハーWを収容して加熱処理を行う処理チャンバー6と、複数のフラッシュランプFLを内蔵するフラッシュランプハウス5と、複数のハロゲンランプHLを内蔵するハロゲンランプハウス4と、を備える。処理チャンバー6の上側にフラッシュランプハウス5が設けられるとともに、下側にハロゲンランプハウス4が設けられている。また、熱処理部160は、処理チャンバー6の内部に、半導体ウェハーWを水平姿勢に保持する保持部7と、保持部7と搬送ロボット150との間で半導体ウェハーWの受け渡しを行う移載機構10と、を備える。 Next, the configuration of the thermal processing section 160 will be described. FIG. 3 is a vertical cross-sectional view showing the structure of the thermal processing section 160. As shown in FIG. The heat treatment section 160 includes a processing chamber 6 for housing a semiconductor wafer W and performing heat treatment, a flash lamp house 5 containing a plurality of flash lamps FL, and a halogen lamp house 4 containing a plurality of halogen lamps HL. Prepare. A flash lamp house 5 is provided on the upper side of the processing chamber 6, and a halogen lamp house 4 is provided on the lower side. The thermal processing unit 160 also includes a holding unit 7 that holds the semiconductor wafer W in a horizontal posture inside the processing chamber 6, and a transfer mechanism 10 that transfers the semiconductor wafer W between the holding unit 7 and the transfer robot 150. And prepare.

処理チャンバー6は、筒状のチャンバー側部61の上下に石英製のチャンバー窓を装着して構成されている。チャンバー側部61は上下が開口された概略筒形状を有しており、上側開口には上側チャンバー窓63が装着されて閉塞され、下側開口には下側チャンバー窓64が装着されて閉塞されている。処理チャンバー6の天井部を構成する上側チャンバー窓63は、石英により形成された円板形状部材であり、フラッシュランプFLから出射されたフラッシュ光を処理チャンバー6内に透過する石英窓として機能する。また、処理チャンバー6の床部を構成する下側チャンバー窓64も、石英により形成された円板形状部材であり、ハロゲンランプHLからの光を処理チャンバー6内に透過する石英窓として機能する。 The processing chamber 6 is configured by mounting chamber windows made of quartz on the upper and lower sides of a cylindrical chamber side portion 61 . The chamber side part 61 has a substantially cylindrical shape with upper and lower openings, the upper opening being closed by an upper chamber window 63, and the lower opening being closed by a lower chamber window 64. ing. The upper chamber window 63 that forms the ceiling of the processing chamber 6 is a disk-shaped member made of quartz and functions as a quartz window that transmits flash light emitted from the flash lamp FL into the processing chamber 6 . The lower chamber window 64 forming the floor of the processing chamber 6 is also a disk-shaped member made of quartz and functions as a quartz window through which the light from the halogen lamp HL is transmitted into the processing 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。処理チャンバー6の内側空間、すなわち上側チャンバー窓63、下側チャンバー窓64、チャンバー側部61および反射リング68,69によって囲まれる空間が熱処理空間65として規定される。 A reflecting ring 68 is attached to the upper portion of the inner wall surface of the chamber side portion 61, and a reflecting ring 69 is attached to the lower portion thereof. Both the reflecting rings 68 and 69 are formed in an annular shape. The upper reflector ring 68 is attached by fitting from the upper side of the chamber side 61 . On the other hand, the lower reflecting ring 69 is attached by fitting from the lower side of the chamber side portion 61 and fastening with screws (not shown). That is, both the reflecting rings 68 and 69 are detachably attached to the chamber side portion 61 . A space inside the processing chamber 6 , ie, a space surrounded by the upper chamber window 63 , the lower chamber window 64 , the chamber side portion 61 and the reflective rings 68 and 69 is defined as a thermal processing 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、処理チャンバー6の内壁面に凹部62が形成される。すなわち、チャンバー側部61の内壁面のうち反射リング68,69が装着されていない中央部分と、反射リング68の下端面と、反射リング69の上端面とで囲まれた凹部62が形成される。凹部62は、処理チャンバー6の内壁面に水平方向に沿って円環状に形成され、半導体ウェハーWを保持する保持部7を囲繞する。チャンバー側部61および反射リング68,69は、強度と耐熱性に優れた金属材料(例えば、ステンレススチール)にて形成されている。 A concave portion 62 is formed in the inner wall surface of the processing chamber 6 by attaching the reflecting rings 68 and 69 to the chamber side portion 61 . That is, the recess 62 is formed by the central portion of the inner wall surface of the chamber side portion 61 where the reflecting rings 68 and 69 are not attached, the lower end surface of the reflecting ring 68, and the upper end surface of the reflecting ring 69. . The concave portion 62 is formed in an annular shape along the horizontal direction on the inner wall surface of the processing chamber 6 and surrounds the holding portion 7 that holds the semiconductor wafer W. As shown in FIG. The chamber side portion 61 and the reflecting rings 68, 69 are made of a metallic material (for example, stainless steel) having excellent strength and heat resistance.

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

また、処理チャンバー6の内壁上部には熱処理空間65に処理ガスを供給するガス供給孔81が形設されている。ガス供給孔81は、凹部62よりも上側位置に形設されており、反射リング68に設けられていても良い。ガス供給孔81は処理チャンバー6の側壁内部に円環状に形成された緩衝空間82を介してガス供給管83に連通接続されている。ガス供給管83は処理ガス供給源85に接続されている。また、ガス供給管83の経路途中にはバルブ84が介挿されている。バルブ84が開放されると、処理ガス供給源85から緩衝空間82に処理ガスが送給される。緩衝空間82に流入した処理ガスは、ガス供給孔81よりも流体抵抗の小さい緩衝空間82内を拡がるように流れてガス供給孔81から熱処理空間65内へと供給される。処理ガスとしては、窒素(N)、アルゴン(Ar)、ヘリウム(He)等の不活性ガス、または、アンモニア(NH)、酸素(O)、水素(H)、塩素(Cl)、塩化水素(HCl)、オゾン(O)、一酸化窒素(NO)、亜酸化窒素(NO)、二酸化窒素(NO)などの反応性ガス、或いはそれらの混合ガスを用いることができる。 A gas supply hole 81 for supplying a processing gas to the heat processing space 65 is formed in the upper portion of the inner wall of the processing chamber 6 . The gas supply hole 81 is formed above the recess 62 and may be provided in the reflection ring 68 . The gas supply hole 81 is communicated with a gas supply pipe 83 through an annular buffer space 82 formed inside the side wall of the processing chamber 6 . The gas supply pipe 83 is connected to a process gas supply source 85 . A valve 84 is inserted in the middle of the path of the gas supply pipe 83 . When valve 84 is opened, process gas is delivered from process gas supply 85 to buffer space 82 . The processing gas that has flowed 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 . The processing gas includes inert gases such as nitrogen (N 2 ), argon (Ar), helium (He), etc., or ammonia (NH 3 ), oxygen (O 2 ), hydrogen (H 2 ), chlorine (Cl 2 ) . ), hydrogen chloride (HCl), ozone (O 3 ), nitric oxide (NO), nitrous oxide (N 2 O), nitrogen dioxide (NO 2 ), or a mixture thereof. can be done.

一方、処理チャンバー6の内壁下部には熱処理空間65内の気体を排気するガス排気孔86が形設されている。ガス排気孔86は、凹部62よりも下側位置に形設されており、反射リング69に設けられていても良い。ガス排気孔86は処理チャンバー6の側壁内部に円環状に形成された緩衝空間87を介して処理排気管88に連通接続されている。処理排気管88は排気部190に接続されている。また、処理排気管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を経て処理排気管88へと排出される。なお、ガス供給孔81およびガス排気孔86は、処理チャンバー6の周方向に沿って複数設けられていても良いし、スリット状のものであっても良い。 On the other hand, a gas exhaust hole 86 for exhausting the gas in the heat treatment space 65 is formed in the lower inner wall of the processing chamber 6 . The gas exhaust hole 86 is formed below the recess 62 and may be provided in the reflecting ring 69 . The gas exhaust hole 86 is communicated with a process exhaust pipe 88 through an annular buffer space 87 formed inside the side wall of the process chamber 6 . The processing exhaust pipe 88 is connected to an exhaust section 190 . A valve 89 is inserted in the middle of the path of the processing exhaust pipe 88 . When the valve 89 is opened, the gas in the heat treatment space 65 is discharged from the gas exhaust hole 86 through the buffer space 87 to the process exhaust pipe 88 . A plurality of gas supply holes 81 and gas exhaust holes 86 may be provided along the circumferential direction of the processing chamber 6, or may be slit-shaped.

排気部190は、排気ポンプを備える。排気部190を作動させつつ、バルブ89を開放することによって、処理チャンバー6内の雰囲気が処理排気管88から排気部190へと排出される。ガス供給孔81から何らのガス供給を行うことなく、排気部190によって密閉空間である熱処理空間65の雰囲気を排気すると、処理チャンバー6内を大気圧未満の気圧に減圧することができる。 The exhaust section 190 includes an exhaust pump. By opening the valve 89 while operating the exhaust part 190 , the atmosphere in the processing chamber 6 is discharged from the process exhaust pipe 88 to the exhaust part 190 . By exhausting the atmosphere of the heat treatment space 65, which is a closed space, by the exhaust part 190 without supplying any gas from the gas supply hole 81, the pressure inside the processing chamber 6 can be reduced to less than the atmospheric pressure.

図4は、保持部7の全体外観を示す斜視図である。保持部7は、基台リング71、連結部72およびサセプタ74を備えて構成される。基台リング71、連結部72およびサセプタ74はいずれも石英にて形成されている。すなわち、保持部7の全体が石英にて形成されている。 FIG. 4 is a perspective view showing the overall appearance of the holding portion 7. As shown in FIG. The holding portion 7 includes a base ring 71 , a connecting portion 72 and a susceptor 74 . The base ring 71, the connecting portion 72 and the susceptor 74 are all made of quartz. That is, the entire holding portion 7 is made of quartz.

基台リング71は円環形状から一部が欠落した円弧形状の石英部材である。この欠落部分は、後述する移載機構10の移載アーム11と基台リング71との干渉を防ぐために設けられている。基台リング71は凹部62の底面に載置されることによって、処理チャンバー6の壁面に支持されることとなる(図3参照)。基台リング71の上面に、その円環形状の周方向に沿って複数の連結部72(本実施形態では4個)が立設される。連結部72も石英の部材であり、溶接によって基台リング71に固着される。 The base ring 71 is an arc-shaped quartz member that is partly missing from an annular ring. This missing portion is provided to prevent interference between the transfer arm 11 of the transfer mechanism 10 and the base ring 71, which will be described later. By placing the base ring 71 on the bottom surface of the recess 62, the base ring 71 is supported by the wall surface of the processing chamber 6 (see FIG. 3). A plurality of connecting portions 72 (four in this embodiment) are erected on the upper surface of the base ring 71 along the circumferential direction of the annular shape. The connecting portion 72 is also a quartz member and is fixed to the base ring 71 by welding.

サセプタ74は基台リング71に設けられた4個の連結部72によって支持される。図5は、サセプタ74の平面図である。また、図6は、サセプタ74の断面図である。サセプタ74は、保持プレート75、ガイドリング76および複数の基板支持ピン77を備える。保持プレート75は、石英にて形成された略円形の平板状部材である。保持プレート75の直径は半導体ウェハーWの直径よりも大きい。すなわち、保持プレート75は、半導体ウェハーWよりも大きな平面サイズを有する。 The susceptor 74 is supported by four connecting portions 72 provided on the base ring 71 . FIG. 5 is a plan view of the susceptor 74. FIG. 6 is a cross-sectional view of the susceptor 74. As shown in FIG. The susceptor 74 comprises a retaining plate 75 , a guide ring 76 and a plurality of substrate support pins 77 . The holding plate 75 is a substantially circular flat member made of quartz. The diameter of the holding plate 75 is larger than the diameter of the semiconductor wafer W. That is, the holding plate 75 has a planar size larger than the semiconductor wafer W. As shown in FIG.

保持プレート75の上面周縁部にガイドリング76が設置されている。ガイドリング76は、半導体ウェハーWの直径よりも大きな内径を有する円環形状の部材である。例えば、半導体ウェハーWの直径がφ300mmの場合、ガイドリング76の内径はφ320mmである。ガイドリング76の内周は、保持プレート75から上方に向けて広くなるようなテーパ面とされている。ガイドリング76は、保持プレート75と同様の石英にて形成される。ガイドリング76は、保持プレート75の上面に溶着するようにしても良いし、別途加工したピンなどによって保持プレート75に固定するようにしても良い。或いは、保持プレート75とガイドリング76とを一体の部材として加工するようにしても良い。 A guide ring 76 is installed on the peripheral edge of the upper surface of the holding plate 75 . The guide ring 76 is an annular member having an inner diameter larger than the diameter of the semiconductor wafer W. As shown in FIG. For example, when the diameter of the semiconductor wafer W is φ300 mm, the inner diameter of the guide ring 76 is φ320 mm. The inner circumference of the guide ring 76 is tapered such that it widens upward from the holding plate 75 . The guide ring 76 is made of quartz similar to the holding plate 75 . The guide ring 76 may be welded to the upper surface of the holding plate 75, or may be fixed to the holding plate 75 by a separately processed pin or the like. Alternatively, the holding plate 75 and the guide ring 76 may be processed as an integral member.

保持プレート75の上面のうちガイドリング76よりも内側の領域が半導体ウェハーWを保持する平面状の保持面75aとされる。保持プレート75の保持面75aには、複数の基板支持ピン77が立設されている。本実施形態においては、保持面75aの外周円(ガイドリング76の内周円)と同心円の周上に沿って30°毎に計12個の基板支持ピン77が立設されている。12個の基板支持ピン77を配置した円の径(対向する基板支持ピン77間の距離)は半導体ウェハーWの径よりも小さく、半導体ウェハーWの径がφ300mmであればφ270mm~φ280mm(本実施形態ではφ270mm)である。それぞれの基板支持ピン77は石英にて形成されている。複数の基板支持ピン77は、保持プレート75の上面に溶接によって設けるようにしても良いし、保持プレート75と一体に加工するようにしても良い。 A region of the upper surface of the holding plate 75 inside the guide ring 76 serves as a planar holding surface 75a for holding the semiconductor wafer W. As shown in FIG. A plurality of substrate support pins 77 are erected on the holding surface 75 a of the holding plate 75 . In this embodiment, a total of 12 substrate support pins 77 are erected at 30° intervals along a circle concentric with the outer circumference of the holding surface 75a (the inner circumference of the guide ring 76). The diameter of the circle in which the 12 substrate support pins 77 are arranged (the distance between the opposing substrate support pins 77) is smaller than the diameter of the semiconductor wafer W. 270 mm in shape). Each substrate support pin 77 is made of quartz. The plurality of substrate support pins 77 may be provided on the upper surface of the holding plate 75 by welding, or may be processed integrally with the holding plate 75 .

図4に戻り、基台リング71に立設された4個の連結部72とサセプタ74の保持プレート75の周縁部とが溶接によって固着される。すなわち、サセプタ74と基台リング71とは連結部72によって固定的に連結されている。このような保持部7の基台リング71が処理チャンバー6の壁面に支持されることによって、保持部7が処理チャンバー6に装着される。保持部7が処理チャンバー6に装着された状態においては、サセプタ74の保持プレート75は水平姿勢(法線が鉛直方向と一致する姿勢)となる。すなわち、保持プレート75の保持面75aは水平面となる。 Returning to FIG. 4, the four connecting portions 72 erected on the base ring 71 and the peripheral portion of the holding plate 75 of the susceptor 74 are fixed by welding. That is, the susceptor 74 and the base ring 71 are fixedly connected by the connecting portion 72 . The holder 7 is attached to the processing chamber 6 by supporting the base ring 71 of the holder 7 on the wall surface of the processing chamber 6 . When the holding part 7 is attached to the processing chamber 6, the holding plate 75 of the susceptor 74 is in a horizontal posture (a posture in which the normal line is aligned with the vertical direction). That is, the holding surface 75a of the holding plate 75 becomes a horizontal surface.

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

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

また、図4および図5に示すように、サセプタ74の保持プレート75には、上下に貫通して開口部78が形成されている。開口部78は、放射温度計20(図3参照)がサセプタ74に保持された半導体ウェハーWの下面から放射される放射光(赤外光)を受光するために設けられている。すなわち、放射温度計20が開口部78を介してサセプタ74に保持された半導体ウェハーWの下面から放射された光を受光してその半導体ウェハーWの温度を測定する。さらに、サセプタ74の保持プレート75には、後述する移載機構10のリフトピン12が半導体ウェハーWの受け渡しのために貫通する4個の貫通孔79が穿設されている。 Further, as shown in FIGS. 4 and 5, the holding plate 75 of the susceptor 74 is formed with an opening 78 penetrating vertically. The opening 78 is provided so that the radiation thermometer 20 (see FIG. 3) receives radiation light (infrared light) emitted from the lower surface of the semiconductor wafer W held by the susceptor 74 . That is, the radiation thermometer 20 measures the temperature of the semiconductor wafer W by receiving light emitted from the lower surface of the semiconductor wafer W held by the susceptor 74 through the opening 78 . Further, the holding plate 75 of the susceptor 74 is formed with four through holes 79 through which the lift pins 12 of the transfer mechanism 10 (to be described later) penetrate to transfer the semiconductor wafer W. As shown in FIG.

図7は、移載機構10の平面図である。また、図8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7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7の二点鎖線位置)との間で水平移動させる。移載動作位置はサセプタ74の下方であり、退避位置はサセプタ74よりも外方である。水平移動機構13としては、個別のモータによって各移載アーム11をそれぞれ回動させるものであっても良いし、リンク機構を用いて1個のモータによって一対の移載アーム11を連動させて回動させるものであっても良い。 FIG. 7 is a plan view of the transfer mechanism 10. FIG. 8 is a side view of the transfer mechanism 10. FIG. The transfer mechanism 10 includes two transfer arms 11 . The transfer arm 11 has an arc shape along the generally annular concave portion 62 . Two lift pins 12 are erected on each transfer arm 11 . Each transfer arm 11 is rotatable by a horizontal movement mechanism 13 . The horizontal movement mechanism 13 moves the pair of transfer arms 11 to the transfer operation position (solid line position in FIG. It is horizontally moved to and from the retracted position (the two-dot chain line position in FIG. 7) that does not overlap in plan view. The transfer operation position is below the susceptor 74 and the retracted position is outside the susceptor 74 . As the horizontal movement mechanism 13, each transfer arm 11 may be rotated by an individual motor. It may be something that moves.

また、一対の移載アーム11は、昇降機構14によって水平移動機構13とともに昇降移動される。昇降機構14が一対の移載アーム11を移載動作位置にて上昇させると、計4本のリフトピン12がサセプタ74に穿設された貫通孔79(図4,5参照)を通過し、リフトピン12の上端がサセプタ74の上面から突き出る。一方、昇降機構14が一対の移載アーム11を移載動作位置にて下降させてリフトピン12を貫通孔79から抜き取り、水平移動機構13が一対の移載アーム11を開くように移動させると各移載アーム11が退避位置に移動する。一対の移載アーム11の退避位置は、保持部7の基台リング71の直上である。基台リング71は凹部62の底面に載置されているため、移載アーム11の退避位置は凹部62の内側となる。なお、移載機構10の駆動部(水平移動機構13および昇降機構14)が設けられている部位の近傍にも図示省略の排気機構が設けられており、移載機構10の駆動部周辺の雰囲気が処理チャンバー6の外部に排出されるように構成されている。 Also, the pair of transfer arms 11 is vertically moved together with the horizontal movement mechanism 13 by the lifting mechanism 14 . When the lifting mechanism 14 lifts the pair of transfer arms 11 to the transfer operation position, a total of four lift pins 12 pass through the through holes 79 (see FIGS. 4 and 5) drilled in the susceptor 74, and the lift pins 12 protrudes from the upper surface of the susceptor 74 . On the other hand, when the lifting mechanism 14 lowers the pair of transfer arms 11 to the transfer operation position and removes the lift pins 12 from the through-holes 79, the horizontal movement mechanism 13 moves the pair of transfer arms 11 so as to open them. The transfer arm 11 moves to the retracted position. The retracted position of the pair of transfer arms 11 is directly above the base ring 71 of the holding section 7 . Since the base ring 71 is placed on the bottom surface of the recess 62 , the retracted position of the transfer arm 11 is inside the recess 62 . An exhaust mechanism (not shown) is also provided in the vicinity of the portion where the drive section (horizontal movement mechanism 13 and lifting mechanism 14) of the transfer mechanism 10 is provided, and the atmosphere around the drive section of the transfer mechanism 10 is is discharged to the outside of the processing chamber 6 .

図3に戻り、処理チャンバー6の上方に設けられたフラッシュランプハウス5は、筐体51の内側に、複数本(本実施形態では30本)のキセノンフラッシュランプFLからなる光源と、その光源の上方を覆うように設けられたリフレクタ52と、を備えて構成される。また、フラッシュランプハウス5の筐体51の底部にはランプ光放射窓53が装着されている。フラッシュランプハウス5の床部を構成するランプ光放射窓53は、石英により形成された板状の石英窓である。フラッシュランプハウス5が処理チャンバー6の上方に設置されることにより、ランプ光放射窓53が上側チャンバー窓63と相対向することとなる。フラッシュランプFLは処理チャンバー6の上方からランプ光放射窓53および上側チャンバー窓63を介して熱処理空間65にフラッシュ光を照射する。 Returning to FIG. 3, the flash lamp house 5 provided above the processing chamber 6 has a light source composed of a plurality of (30 in this embodiment) xenon flash lamps FL inside a housing 51, and a light source for the light source. and a reflector 52 provided to cover the top. A lamp light radiation window 53 is attached to the bottom of the housing 51 of the flash lamp house 5 . The lamp light emission window 53 forming the floor of the flash lamp house 5 is a plate-shaped quartz window made of quartz. By installing the flash lamp house 5 above the processing 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 processing 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 an elongated cylindrical shape, and the longitudinal direction of each flash lamp FL is along the main surface of the semiconductor wafer W held by the holding portion 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。すなわち、フラッシュランプFLは、1秒未満の極めて短い時間で瞬間的に発光するパルス発光ランプである。なお、フラッシュランプFLの発光時間は、フラッシュランプFLに電力供給を行うランプ電源のコイル定数によって調整することができる。 The xenon flash lamp FL is composed of a rod-shaped glass tube (discharge tube) in which xenon gas is filled and an anode and a cathode connected to a condenser are arranged at both ends of the tube (discharge tube), and an outer peripheral surface of the glass tube is provided. and a trigger electrode. Since xenon gas is an electrical insulator, electricity does not flow in the glass tube under normal conditions even if electric charges are accumulated in the capacitor. However, when a high voltage is applied to the trigger electrode to break down the insulation, the electricity stored in the capacitor instantly flows into the glass tube, and light is emitted by the excitation of xenon atoms or molecules 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 millisecond to 100 milliseconds. It has the characteristic of being able to irradiate extremely strong light compared to the light source. That is, the flash lamp FL is a pulsed light emitting lamp that instantaneously emits light in an extremely short time of less than 1 second. The light emission time of the flash lamp FL can be adjusted by the coil constant of the lamp power source that supplies power to the flash lamp FL.

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

処理チャンバー6の下方に設けられたハロゲンランプハウス4は、筐体41の内側に複数本(本実施形態では40本)のハロゲンランプHLを内蔵している。複数のハロゲンランプHLは処理チャンバー6の下方から下側チャンバー窓64を介して熱処理空間65への光照射を行う。 A halogen lamp house 4 provided below the processing chamber 6 incorporates a plurality of (40 in this embodiment) halogen lamps HL inside a housing 41 . A plurality of halogen lamps HL irradiate the heat treatment space 65 from below the treatment chamber 6 through the lower chamber window 64 .

図9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。 FIG. 9 is a plan view showing the arrangement of multiple halogen lamps HL. In this embodiment, 20 halogen lamps HL are arranged in each of the upper and lower two stages. Each halogen lamp HL is a rod-shaped lamp having an elongated cylindrical shape. The 20 halogen lamps HL in both the upper stage and the lower stage are arranged such that their longitudinal directions are parallel to each other along the main surface of the semiconductor wafer W held by the holding portion 7 (that is, along the horizontal direction). there is 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9に示すように、上段、下段ともに保持部7に保持される半導体ウェハーWの中央部に対向する領域よりも周縁部に対向する領域におけるハロゲンランプHLの配設密度が高くなっている。すなわち、上下段ともに、ランプ配列の中央部よりも周縁部の方がハロゲンランプHLの配設ピッチが短い。このため、ハロゲンランプHLからの光照射による加熱時に温度低下が生じやすい半導体ウェハーWの周縁部により多い光量の照射を行うことができる。 Further, as shown in FIG. 9, the density of the halogen lamps HL in both the upper and lower stages is higher in the region facing the peripheral portion than in the region facing the central portion of the semiconductor wafer W held by the holding portion 7. there is That is, in both the upper and lower stages, the arrangement pitch of the halogen lamps HL is shorter in the peripheral portion than in the central portion of the lamp arrangement. Therefore, it is possible to irradiate a larger amount of light to the peripheral portion of the semiconductor wafer W, which tends to cause a temperature drop during heating by light irradiation from the halogen lamp HL.

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。 A group of halogen lamps HL in the upper stage and a group of halogen lamps HL in the lower stage are arranged so as to cross each other in a grid pattern. That is, a total of 40 halogen lamps HL are arranged so that the longitudinal direction of each halogen lamp HL in the upper stage is orthogonal to the longitudinal direction of each halogen lamp HL in the lower stage.

ハロゲンランプHLは、ガラス管内部に配設されたフィラメントに通電することでフィラメントを白熱化させて発光させるフィラメント方式の光源である。ガラス管の内部には、窒素やアルゴン等の不活性ガスにハロゲン元素(ヨウ素、臭素等)を微量導入した気体が封入されている。ハロゲン元素を導入することによって、フィラメントの折損を抑制しつつフィラメントの温度を高温に設定することが可能となる。したがって、ハロゲンランプHLは、通常の白熱電球に比べて寿命が長くかつ強い光を連続的に照射できるという特性を有する。すなわち、ハロゲンランプHLは少なくとも1秒以上連続して発光する連続点灯ランプである。また、ハロゲンランプHLは棒状ランプであるため長寿命であり、ハロゲンランプHLを水平方向に沿わせて配置することにより上方の半導体ウェハーWへの放射効率が優れたものとなる。 The halogen lamp HL is a filament-type light source that emits light by turning the filament incandescent by energizing the filament arranged inside the glass tube. Inside the glass tube, a gas obtained by introducing a small amount of a halogen element (iodine, bromine, etc.) into an inert gas such as nitrogen or argon is sealed. By introducing a halogen element, it becomes possible to set the temperature of the filament to a high temperature while suppressing breakage of the filament. Therefore, the halogen lamp HL has characteristics that it has a longer life than a normal incandescent lamp and can continuously irradiate strong light. That is, the halogen lamp HL is a continuous lighting lamp that continuously emits light for at least one second. Further, since the halogen lamp HL is a rod-shaped lamp, it has a long life. By arranging the halogen lamp HL along the horizontal direction, the radiation efficiency to the semiconductor wafer W above is excellent.

また、ハロゲンランプハウス4の筐体41内にも、2段のハロゲンランプHLの下側にリフレクタ43が設けられている(図3)。リフレクタ43は、複数のハロゲンランプHLから出射された光を熱処理空間65の側に反射する。 A reflector 43 is also provided below the two-tiered halogen lamps HL in the housing 41 of the halogen lamp house 4 (FIG. 3). The reflector 43 reflects the light emitted from the plurality of halogen lamps HL to the heat treatment space 65 side.

上記の構成以外にも熱処理部160は、半導体ウェハーWの熱処理時にハロゲンランプHLおよびフラッシュランプFLから発生する熱エネルギーによるハロゲンランプハウス4、フラッシュランプハウス5および処理チャンバー6の過剰な温度上昇を防止するため、様々な冷却用の構造を備えている。例えば、処理チャンバー6の壁体には水冷管(図示省略)が設けられている。また、ハロゲンランプハウス4およびフラッシュランプハウス5は、内部に気体流を形成して排熱する空冷構造とされている。また、上側チャンバー窓63とランプ光放射窓53との間隙にも空気が供給され、フラッシュランプハウス5および上側チャンバー窓63を冷却する。 In addition to the above configuration, the thermal processing section 160 prevents excessive temperature rise of the halogen lamp house 4, the flash lamp house 5, and the processing chamber 6 due to thermal energy generated from the halogen lamps HL and the flash lamps FL during the thermal processing of the semiconductor wafer W. Therefore, it has various cooling structures. For example, the wall of the processing chamber 6 is provided with water cooling pipes (not shown). Further, the halogen lamp house 4 and the flash lamp house 5 have an air-cooling structure in which heat is exhausted by forming a gas flow inside. Air is also supplied to the gap between the upper chamber window 63 and the lamp light emission window 53 to cool the flash lamp house 5 and the upper chamber window 63 .

図10は、熱処理装置100における排気機構の構成を模式的に示す図である。熱処理装置100のうちインデクサ部101を除く第1クールチャンバー131、第2クールチャンバー141、搬送チャンバー170および処理チャンバー6は装置全体の筐体200の内側に収容されている。上述した通り、第1クールチャンバー131、第2クールチャンバー141とインデクサ部101との間はそれぞれゲートバルブ181,182によって開閉される。第1クールチャンバー131、第2クールチャンバー141と搬送チャンバー170との間はそれぞれゲートバルブ183,184によって開閉される。搬送チャンバー170と処理チャンバー6との間はゲートバルブ185によって開閉される。 FIG. 10 is a diagram schematically showing the configuration of the exhaust mechanism in the heat treatment apparatus 100. As shown in FIG. The first cool chamber 131 , the second cool chamber 141 , the transfer chamber 170 and the processing chamber 6 excluding the indexer section 101 of the heat treatment apparatus 100 are housed inside a housing 200 of the entire apparatus. As described above, gate valves 181 and 182 open and close between the first cool chamber 131, the second cool chamber 141 and the indexer section 101, respectively. Gate valves 183 and 184 open and close between the first cool chamber 131, the second cool chamber 141 and the transfer chamber 170, respectively. A gate valve 185 opens and closes between the transfer chamber 170 and the processing chamber 6 .

熱処理部160の処理チャンバー6には、処理ガス供給源85およびバルブ84を含むガス供給部からアンモニア等の処理ガスが供給される(図3)。また、第1クールチャンバー131、第2クールチャンバー141および搬送チャンバー170のそれぞれにも図示を省略するガス供給部から窒素ガスが供給される。 A processing gas such as ammonia is supplied to the processing chamber 6 of the thermal processing unit 160 from a gas supply unit including a processing gas supply source 85 and a valve 84 (FIG. 3). Nitrogen gas is also supplied to each of the first cool chamber 131, the second cool chamber 141, and the transfer chamber 170 from a gas supply unit (not shown).

処理チャンバー6には処理排気管88が接続される。処理排気管88の経路途中にはバルブ89が設けられている。また、搬送チャンバー170には搬送排気管171が接続される。搬送排気管171の経路途中にはバルブ172が設けられている。さらに、第1クールチャンバー131および第2クールチャンバー141には冷却排気管135が接続される(図10では、図示の便宜上、第2クールチャンバー141に接続される冷却排気管135のみ示している)。冷却排気管135の経路途中にはバルブ136が設けられている。 A processing exhaust pipe 88 is connected to the processing chamber 6 . A valve 89 is provided in the middle of the path of the processing exhaust pipe 88 . A transfer exhaust pipe 171 is connected to the transfer chamber 170 . A valve 172 is provided in the middle of the route of the conveying exhaust pipe 171 . Furthermore, a cooling exhaust pipe 135 is connected to the first cool chamber 131 and the second cool chamber 141 (for convenience of illustration, only the cooling exhaust pipe 135 connected to the second cool chamber 141 is shown in FIG. 10). . A valve 136 is provided in the middle of the cooling exhaust pipe 135 .

処理排気管88、搬送排気管171および冷却排気管135はガス排気管191に合流する。ガス排気管191は排気部190に接続される。ガス排気管191の経路途中であって、処理排気管88、搬送排気管171および冷却排気管135の全てが合流した部位(図10の例では、ガス排気管191に処理排気管88が合流した部位)と排気部190との間には排気ガス検知器192が設けられている。本実施形態の排気ガス検知器192は、電解液系を用いたアンモニアの検知器である。排気ガス検知器192は、ガス排気管191を流れる気体に含まれるアンモニアを検知する。 The processing exhaust pipe 88 , the transport exhaust pipe 171 and the cooling exhaust pipe 135 merge into the gas exhaust pipe 191 . A gas exhaust pipe 191 is connected to the exhaust section 190 . In the middle of the route of the gas exhaust pipe 191, a portion where the processing exhaust pipe 88, the transport exhaust pipe 171 and the cooling exhaust pipe 135 all meet (in the example of FIG. 10, the gas exhaust pipe 191 and the processing exhaust pipe 88 join part) and the exhaust part 190, an exhaust gas detector 192 is provided. The exhaust gas detector 192 of this embodiment is an ammonia detector using an electrolytic solution system. The exhaust gas detector 192 detects ammonia contained in the gas flowing through the gas exhaust pipe 191 .

制御部3の制御下にて、排気部190を作動させつつ、バルブ89,172,136を適宜に開閉することによって、処理チャンバー6、搬送チャンバー170、第1クールチャンバー131または第2クールチャンバー141からの排気を制御することができる。例えば、バルブ89,172,136の全てを開放した場合、処理チャンバー6、搬送チャンバー170、第1クールチャンバー131および第2クールチャンバー141の全ての雰囲気がガス排気管191から排気部190に排出される。また、例えば、バルブ89を開放するとともに、バルブ172,136を閉止した場合、処理チャンバー6内の雰囲気のみがガス排気管191から排気部190に排出されることとなる。 Under the control of the control unit 3, the processing chamber 6, the transfer chamber 170, the first cool chamber 131 or the second cool chamber 141 is operated by appropriately opening and closing the valves 89, 172, 136 while operating the exhaust unit 190. The exhaust from the can be controlled. For example, when all the valves 89 , 172 , 136 are opened, all the atmospheres of the processing chamber 6 , the transfer chamber 170 , the first cool chamber 131 and the second cool chamber 141 are exhausted from the gas exhaust pipe 191 to the exhaust section 190 . be. Further, for example, when the valve 89 is opened and the valves 172 and 136 are closed, only the atmosphere inside the processing chamber 6 is discharged from the gas exhaust pipe 191 to the exhaust section 190 .

また、処理チャンバー6には配管を介して酸素濃度計251が接続されている。処理チャンバー6と酸素濃度計251とを接続する配管の経路途中にはバルブ252が設けられている。バルブ252が開放されると、処理チャンバー6内の雰囲気が酸素濃度計251に取り込まれる。 Further, an oxygen concentration meter 251 is connected to the processing chamber 6 through a pipe. A valve 252 is provided in the middle of the pipe path connecting the processing chamber 6 and the oxygen concentration meter 251 . When the valve 252 is opened, the atmosphere inside the processing chamber 6 is taken into the oxygen concentration meter 251 .

酸素濃度計251は、例えば安定化ジルコニアを用いたジルコニア式酸素濃度計である。安定化ジルコニアは、ジルコニア(ZrO)に安定化剤としてのイットリア(Y)を添加したものであり、イオン伝導性に優れ、高温では固体電解質となる。高温(例えば、約700℃)のジルコニア固体電解質の両側で酸素濃度に差があると、高酸素濃度側では還元反応によって酸素イオン(O2-)が生成し、その酸素イオンがジルコニア固体電解質内を移動して低酸素濃度側で酸化反応によって酸素(O)となる。ジルコニア固体電解質の両側で生じる酸化・還元反応での電子の授受によって起電力が生じ、その起電力の大きさは酸素濃度差によって規定される。従って、高温のジルコニア固体電解質の片側に酸素濃度が既知の参照ガスを接触させつつ、その反対側に測定対象となるガスを接触させたときの起電力を測定することによって、当該測定対象となるガス中の酸素濃度を測定することができる。酸素濃度計251は、処理チャンバー6から取り込んだ気体中の酸素濃度をかかる原理を用いて測定することによって、処理チャンバー6内の酸素濃度を測定することができる。 The oxygen concentration meter 251 is, for example, a zirconia type oxygen concentration meter using stabilized zirconia. Stabilized zirconia is obtained by adding yttria (Y 2 O 3 ) as a stabilizer to zirconia (ZrO 2 ), has excellent ionic conductivity, and becomes a solid electrolyte at high temperatures. If there is a difference in oxygen concentration between the two sides of a zirconia solid electrolyte at a high temperature (for example, about 700° C.), oxygen ions (O 2− ) are generated by a reduction reaction on the high oxygen concentration side, and the oxygen ions are stored in the zirconia solid electrolyte. and becomes oxygen (O 2 ) through an oxidation reaction on the low oxygen concentration side. An electromotive force is generated by the transfer of electrons in the oxidation/reduction reaction that occurs on both sides of the zirconia solid electrolyte, and the magnitude of the electromotive force is defined by the oxygen concentration difference. Therefore, one side of the high-temperature zirconia solid electrolyte is brought into contact with a reference gas having a known oxygen concentration, and the other side is brought into contact with the gas to be measured. Oxygen concentration in gas can be measured. The oxygen concentration meter 251 can measure the oxygen concentration in the processing chamber 6 by measuring the oxygen concentration in the gas taken from the processing chamber 6 using this principle.

また、搬送チャンバー170からの搬送排気管171には酸素濃度計175が接続されている。搬送排気管171と酸素濃度計175とを接続する配管の経路途中にはバルブ176が設けられている。バルブ176が開放されると、搬送チャンバー170内の雰囲気が搬送排気管171を経て酸素濃度計175に取り込まれる。酸素濃度計175も上記の酸素濃度計251と同様のジルコニア式酸素濃度計である。よって、バルブ176を開放することによって、酸素濃度計175は搬送チャンバー170内の酸素濃度を測定することができる。 Further, an oxygen concentration meter 175 is connected to the transport exhaust pipe 171 from the transport chamber 170 . A valve 176 is provided in the middle of the path of the pipe connecting the conveying exhaust pipe 171 and the oxygen concentration meter 175 . When the valve 176 is opened, the atmosphere inside the transfer chamber 170 is drawn into the oxygen concentration meter 175 through the transfer exhaust pipe 171 . The oxygen concentration meter 175 is also a zirconia type oxygen concentration meter similar to the oxygen concentration meter 251 described above. Thus, by opening valve 176 , oximeter 175 can measure the oxygen concentration in transfer chamber 170 .

さらに、筐体200からの筐体排気管280には排気ガス検知器281が設けられている。筐体200内の気体は筐体排気管280から排出される。排気ガス検知器281は、上記の排気ガス検知器192と同様のアンモニアの検知器である。排気ガス検知器281は、筐体排気管280を流れる気体に含まれるアンモニアを検知する。また、筐体200の壁面のうちインデクサ部101と接する面の一部には開口285が形設されている。ゲートバルブ181またはゲートバルブ182が開放されているときに、第1クールチャンバー131または第2クールチャンバー141からインデクサ部101に流出した気体の一部は開口285から筐体200内に流入して筐体排気管280から排出される。従って、第1クールチャンバー131または第2クールチャンバー141からインデクサ部101に流出した気体に含まれるアンモニアを排気ガス検知器281によって検知することもできる。 Furthermore, an exhaust gas detector 281 is provided on a housing exhaust pipe 280 from the housing 200 . The gas inside the housing 200 is discharged from the housing exhaust pipe 280 . Exhaust gas detector 281 is an ammonia detector similar to exhaust gas detector 192 described above. The exhaust gas detector 281 detects ammonia contained in gas flowing through the housing exhaust pipe 280 . An opening 285 is formed in a part of the wall surface of the housing 200 that is in contact with the indexer section 101 . When the gate valve 181 or the gate valve 182 is open, part of the gas that has flowed out from the first cool chamber 131 or the second cool chamber 141 into the indexer section 101 flows into the housing 200 through the opening 285 and exits the housing. It is discharged from the body exhaust pipe 280 . Therefore, the exhaust gas detector 281 can also detect ammonia contained in the gas flowing out from the first cool chamber 131 or the second cool chamber 141 to the indexer unit 101 .

図11は、制御部3の構成を示すブロック図である。制御部3は、熱処理装置100に設けられた上記の種々の動作機構を制御する。制御部3のハードウェアとしての構成は一般的なコンピュータと同様である。すなわち、制御部3は、各種演算処理を行う回路であるCPU、基本プログラムを記憶する読み出し専用のメモリであるROM、各種情報を記憶する読み書き自在のメモリであるRAMおよび制御用ソフトウェアやデータなどを記憶しておく磁気ディスク35を備えている。制御部3のCPUが所定の処理プログラムを実行することによって熱処理装置100における処理が進行する。判定部31および発報部32は、制御部3のCPUが所定の処理プログラムを実行することによって実現される機能処理部である。判定部31および発報部32の処理内容についてはさらに後述する。なお、図1においては、インデクサ部101内に制御部3を示しているが、これに限定されるものではなく、制御部3は熱処理装置100内の任意の位置に配置することができる。なお、各種情報を記憶する読み書き自在のメモリは、フラッシュメモリが集積されたSSD等でもよい。 FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of the control section 3. As shown in FIG. The control unit 3 controls the various operating mechanisms provided in the heat treatment apparatus 100 . The hardware configuration of the control unit 3 is the same as that of a general computer. That is, the control unit 3 includes a CPU that is a circuit that performs various arithmetic processing, 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, and control software and data. A magnetic disk 35 for storing is provided. The processing in the heat treatment apparatus 100 proceeds as the CPU of the control unit 3 executes a predetermined processing program. The determination unit 31 and the notification unit 32 are functional processing units realized by the CPU of the control unit 3 executing a predetermined processing program. The processing contents of the determination unit 31 and the notification unit 32 will be further described later. Although FIG. 1 shows the control unit 3 within the indexer unit 101 , the control unit 3 is not limited to this, and the control unit 3 can be arranged at any position within the heat treatment apparatus 100 . The readable/writable memory for storing various information may be an SSD or the like with integrated flash memory.

また、制御部3には入力部33、表示部34およびスピーカー36が接続されている。制御部3は、表示部34に種々の情報を表示する。熱処理装置100のオペレータは、表示部34に表示された情報を確認しつつ、入力部33から種々のコマンドやパラメータを入力することができる。入力部33としては、例えばキーボードやマウスを用いることができる。表示部34としては、例えば液晶ディスプレイを用いることができる。本実施形態においては、表示部34および入力部33として、熱処理装置100の外壁に設けられた液晶のタッチパネルを採用して双方の機能を併せ持たせるようにしている。また、制御部3は、スピーカー36から音声を出力することもできる。 An input section 33 , a display section 34 and a speaker 36 are connected to the control section 3 . The control unit 3 displays various information on the display unit 34 . An operator of the heat treatment apparatus 100 can input various commands and parameters from the input section 33 while confirming the information displayed on the display section 34 . As the input unit 33, for example, a keyboard or a mouse can be used. As the display unit 34, for example, a liquid crystal display can be used. In the present embodiment, as the display unit 34 and the input unit 33, a liquid crystal touch panel provided on the outer wall of the heat treatment apparatus 100 is employed to provide both functions. The control unit 3 can also output sound from the speaker 36 .

次に、熱処理装置100における処理動作について説明する。ここで処理対象となる半導体ウェハーWは、ゲート絶縁膜として高誘電率膜が形成されたシリコンの半導体基板である。高誘電率膜は、例えばALD(Atomic Layer Deposition)やMOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)等の手法によって半導体ウェハーWの表面に堆積されて成膜されている。その半導体ウェハーWに対して熱処理装置100がアンモニア雰囲気中にてフラッシュ光を照射して成膜後熱処理(PDA)を行うことにより、成膜後の高誘電率膜中の欠陥を消滅させる。以下に説明する手順は、磁気ディスク35に格納されたレシピ(図11)に従って制御部3が熱処理装置100の各動作機構を制御することにより進行する。レシピとは、半導体ウェハーWに対する熱処理の処理手順および処理条件を規定したものである。 Next, processing operations in the heat treatment apparatus 100 will be described. The semiconductor wafer W to be processed here is a silicon semiconductor substrate on which a high dielectric constant film is formed as a gate insulating film. The high dielectric constant film is deposited on the surface of the semiconductor wafer W by a method such as ALD (Atomic Layer Deposition) or MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition). The heat treatment apparatus 100 irradiates the semiconductor wafer W with flash light in an ammonia atmosphere to perform post-deposition heat treatment (PDA), thereby eliminating defects in the high dielectric constant film after deposition. The procedure described below proceeds as the control unit 3 controls each operation mechanism of the heat treatment apparatus 100 according to the recipe (FIG. 11) stored in the magnetic disk 35 . A recipe defines a processing procedure and processing conditions for the heat treatment of the semiconductor wafer W. As shown in FIG.

まず、高誘電率膜が形成された未処理の半導体ウェハーWがキャリアCに複数枚収容された状態でインデクサ部101のロードポート110に載置される。そして、受渡ロボット120がキャリアCから未処理の半導体ウェハーWを1枚ずつ取り出し、アライメント部230のアライメントチャンバー231に搬入する。アライメントチャンバー231では、半導体ウェハーWをその中心部を回転中心として水平面内にて鉛直方向軸まわりで回転させ、ノッチ等を光学的に検出することによって半導体ウェハーWの向きを調整する。 First, a plurality of unprocessed semiconductor wafers W on which a high dielectric constant film is formed are placed on the load port 110 of the indexer section 101 in a state in which they are housed in a carrier C. As shown in FIG. Then, the delivery robot 120 takes out the unprocessed semiconductor wafers W one by one from the carrier C and carries them into the alignment chamber 231 of the alignment section 230 . In the alignment chamber 231, the orientation of the semiconductor wafer W is adjusted by rotating the semiconductor wafer W around the vertical axis in the horizontal plane with its central portion as the center of rotation, and optically detecting notches and the like.

次に、インデクサ部101の受渡ロボット120がアライメントチャンバー231から向きの調整された半導体ウェハーWを取り出し、冷却部130の第1クールチャンバー131または冷却部140の第2クールチャンバー141に搬入する。第1クールチャンバー131または第2クールチャンバー141に搬入された未処理の半導体ウェハーWは搬送ロボット150によって搬送チャンバー170に搬出される。未処理の半導体ウェハーWがインデクサ部101から第1クールチャンバー131または第2クールチャンバー141を経て搬送チャンバー170に移送される際には、第1クールチャンバー131および第2クールチャンバー141は半導体ウェハーWの受け渡しのためのパスとして機能するのである。 Next, the transfer robot 120 of the indexer section 101 takes out the semiconductor wafer W whose orientation has been adjusted from the alignment chamber 231 and carries it into the first cool chamber 131 of the cooling section 130 or the second cool chamber 141 of the cooling section 140 . The unprocessed semiconductor wafer W carried into the first cool chamber 131 or the second cool chamber 141 is carried out to the carrier chamber 170 by the carrier robot 150 . When the unprocessed semiconductor wafer W is transferred from the indexer section 101 to the transfer chamber 170 via the first cool chamber 131 or the second cool chamber 141, the first cool chamber 131 and the second cool chamber 141 are kept in contact with the semiconductor wafer W. It acts as a path for the passing of

半導体ウェハーWを取り出した搬送ロボット150は熱処理部160を向くように旋回する。続いて、ゲートバルブ185が処理チャンバー6と搬送チャンバー170との間を開放し、搬送ロボット150が未処理の半導体ウェハーWを処理チャンバー6に搬入する。このときに、先行する加熱処理済みの半導体ウェハーWが処理チャンバー6に存在している場合には、搬送ハンド151a,151bの一方によって加熱処理後の半導体ウェハーWを取り出してから未処理の半導体ウェハーWを処理チャンバー6に搬入してウェハー入れ替えを行う。その後、ゲートバルブ185が処理チャンバー6と搬送チャンバー170との間を閉鎖する。 The transfer robot 150 that has taken out the semiconductor wafer W turns to face the heat treatment section 160 . Subsequently, the gate valve 185 opens the space between the processing chamber 6 and the transfer chamber 170 , and the transfer robot 150 loads the unprocessed semiconductor wafer W into the processing chamber 6 . At this time, if a preceding heat-treated semiconductor wafer W exists in the processing chamber 6, one of the transfer hands 151a and 151b takes out the heat-treated semiconductor wafer W, and then removes the untreated semiconductor wafer W. W is carried into the processing chamber 6 and the wafers are exchanged. The gate valve 185 then closes between the processing chamber 6 and the transfer chamber 170 .

処理チャンバー6に搬入された半導体ウェハーWには、ハロゲンランプHLによって予備加熱が行われた後、フラッシュランプFLからのフラッシュ光照射によってフラッシュ加熱処理が行われる。このフラッシュ加熱処理により半導体ウェハーWの表面に形成された高誘電率膜の成膜後熱処理が行われる。 The semiconductor wafer W loaded into the processing chamber 6 is preheated by the halogen lamps HL, and then flash heat-treated by flash light irradiation from the flash lamps FL. The post-deposition heat treatment of the high dielectric constant film formed on the surface of the semiconductor wafer W is performed by this flash heat treatment.

フラッシュ加熱処理が終了した後、ゲートバルブ185が処理チャンバー6と搬送チャンバー170との間を再び開放し、搬送ロボット150が処理チャンバー6からフラッシュ加熱処理後の半導体ウェハーWを搬送チャンバー170に搬出する。半導体ウェハーWを取り出した搬送ロボット150は、処理チャンバー6から第1クールチャンバー131または第2クールチャンバー141に向くように旋回する。また、ゲートバルブ185が処理チャンバー6と搬送チャンバー170との間を閉鎖する。 After the flash heat treatment is finished, the gate valve 185 opens the space between the processing chamber 6 and the transfer chamber 170 again, and the transfer robot 150 unloads the semiconductor wafer W after the flash heat treatment from the process chamber 6 to the transfer chamber 170. . The transfer robot 150 that has taken out the semiconductor wafer W turns from the processing chamber 6 toward the first cool chamber 131 or the second cool chamber 141 . A gate valve 185 also closes between the processing chamber 6 and the transfer chamber 170 .

その後、搬送ロボット150が加熱処理後の半導体ウェハーWを冷却部130の第1クールチャンバー131または冷却部140の第2クールチャンバー141に搬入する。このとき、当該半導体ウェハーWが加熱処理前に第1クールチャンバー131を通ってきている場合には加熱処理後にも第1クールチャンバー131に搬入され、加熱処理前に第2クールチャンバー141を通ってきている場合には加熱処理後にも第2クールチャンバー141に搬入される。第1クールチャンバー131または第2クールチャンバー141では、フラッシュ加熱処理後の半導体ウェハーWの冷却処理が行われる。熱処理部160の処理チャンバー6から搬出された時点での半導体ウェハーW全体の温度は比較的高温であるため、これを第1クールチャンバー131または第2クールチャンバー141にて常温近傍にまで冷却するのである。 After that, the transfer robot 150 carries the heat-treated semiconductor wafer W into the first cool chamber 131 of the cooling section 130 or the second cool chamber 141 of the cooling section 140 . At this time, if the semiconductor wafer W has passed through the first cool chamber 131 before the heat treatment, it is carried into the first cool chamber 131 after the heat treatment, and passed through the second cool chamber 141 before the heat treatment. If so, it is carried into the second cool chamber 141 even after the heat treatment. In the first cool chamber 131 or the second cool chamber 141, the semiconductor wafer W after the flash heat treatment is cooled. Since the temperature of the entire semiconductor wafer W is relatively high when it is unloaded from the processing chamber 6 of the thermal processing section 160, it is cooled to near room temperature in the first cool chamber 131 or the second cool chamber 141. be.

所定の冷却処理時間が経過した後、受渡ロボット120が冷却後の半導体ウェハーWを第1クールチャンバー131または第2クールチャンバー141から搬出し、キャリアCへと返却する。キャリアCに所定枚数の処理済み半導体ウェハーWが収容されると、そのキャリアCはインデクサ部101のロードポート110から搬出される。 After a predetermined cooling processing time has passed, the transfer robot 120 unloads the cooled semiconductor wafer W from the first cool chamber 131 or the second cool chamber 141 and returns it to the carrier C. FIG. After a predetermined number of processed semiconductor wafers W are accommodated in the carrier C, the carrier C is unloaded from the load port 110 of the indexer section 101 .

熱処理部160における加熱処理について説明を続ける。ゲートバルブ185が開いて搬送開口部66が開放され、搬送ロボット150により搬送開口部66を介して処理対象となる半導体ウェハーWが処理チャンバー6内の熱処理空間65に搬入される。搬送ロボット150は、未処理の半導体ウェハーWを保持する搬送ハンド151a(または搬送ハンド151b)を保持部7の直上位置まで進出させて停止させる。そして、移載機構10の一対の移載アーム11が退避位置から移載動作位置に水平移動して上昇することにより、リフトピン12が貫通孔79を通ってサセプタ74の保持プレート75の上面から突き出て半導体ウェハーWを受け取る。このとき、リフトピン12は基板支持ピン77の上端よりも上方にまで上昇する。 The description of the heat treatment in the heat treatment unit 160 will be continued. The gate valve 185 is opened to open the transfer opening 66 , and the semiconductor wafer W to be processed is carried into the heat treatment space 65 in the processing chamber 6 through the transfer opening 66 by the transfer robot 150 . The transport robot 150 advances the transport hand 151a (or the transport hand 151b) holding the unprocessed semiconductor wafer W to a position directly above the holding part 7 and stops it. 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 protrude from the upper surface of the holding plate 75 of the susceptor 74 through the through holes 79 . receives the semiconductor wafer W. At this time, the lift pins 12 rise above the upper ends of the substrate support pins 77 .

未処理の半導体ウェハーWがリフトピン12に載置された後、搬送ロボット150が搬送ハンド151aを熱処理空間65から退出させ、ゲートバルブ185によって搬送開口部66が閉鎖される。そして、一対の移載アーム11が下降することにより、半導体ウェハーWは移載機構10から保持部7のサセプタ74に受け渡されて水平姿勢にて下方より保持される。半導体ウェハーWは、保持プレート75上に立設された複数の基板支持ピン77によって支持されてサセプタ74に保持される。また、半導体ウェハーWは、高誘電率膜が形成された表面を上面として保持部7に保持される。複数の基板支持ピン77によって支持された半導体ウェハーWの裏面(表面とは反対側の主面)と保持プレート75の保持面75aとの間には所定の間隔が形成される。サセプタ74の下方にまで下降した一対の移載アーム11は水平移動機構13によって退避位置、すなわち凹部62の内側に退避する。 After the unprocessed semiconductor wafer W is placed on the lift pins 12 , the transport robot 150 moves the transport hand 151 a out of the heat treatment space 65 and the transport opening 66 is closed by the gate valve 185 . As the pair of transfer arms 11 descends, the semiconductor wafer W is transferred from the transfer mechanism 10 to the susceptor 74 of the holding section 7 and held from below in a horizontal posture. The semiconductor wafer W is held by the susceptor 74 while being supported by a plurality of substrate support pins 77 erected on a holding plate 75 . The semiconductor wafer W is held by the holding portion 7 with the surface on which the high dielectric constant film is formed as the upper surface. A predetermined gap is formed between the back surface (main surface opposite to the front surface) of the semiconductor wafer W supported by the plurality of substrate support pins 77 and the holding surface 75 a of the holding plate 75 . The pair of transfer arms 11 that have descended below the susceptor 74 are retracted by the horizontal movement mechanism 13 to the retracted position, that is, to the inside of the recess 62 .

半導体ウェハーWが処理チャンバー6に収容され、ゲートバルブ185によって搬送開口部66が閉鎖された後、処理チャンバー6内を大気圧よりも低い気圧に減圧する。具体的には、搬送開口部66が閉鎖されることによって、処理チャンバー6内の熱処理空間65が密閉空間となる。この状態にて、給気のためのバルブ84を閉止しつつ、排気のためのバルブ89を開放する。これにより、処理チャンバー6内に対してはガス供給が行われることなく排気が行われることとなり、処理チャンバー6内の熱処理空間65が大気圧未満に減圧される。処理チャンバー6からの排気は、初期段階では比較的小さな排気流量で静かに排気を行った後に、大きな排気流量に切り換えるようにしても良い。このようにすれば、処理チャンバー6内のパーティクルの巻き上げを防止することができる。 After the semiconductor wafer W is accommodated in the processing chamber 6 and the transfer opening 66 is closed by the gate valve 185, the pressure inside the processing chamber 6 is reduced to a pressure lower than the atmospheric pressure. Specifically, the heat treatment space 65 in the processing chamber 6 becomes a sealed space by closing the transfer opening 66 . In this state, the valve 84 for air supply is closed while the valve 89 for exhaust is opened. As a result, the processing chamber 6 is exhausted without being supplied with gas, and the heat processing space 65 within the processing chamber 6 is depressurized below the atmospheric pressure. Exhaust from the processing chamber 6 may be performed quietly at a relatively low exhaust flow rate in the initial stage, and then switched to a high exhaust flow rate. By doing so, particles in the processing chamber 6 can be prevented from being stirred up.

処理チャンバー6の圧力(真空度)が所定圧(例えば、約100Pa)に到達した後、給気のためのバルブ84を開放し、処理ガス供給源85から処理チャンバー6内の熱処理空間65にアンモニアを供給する。その結果、処理チャンバー6内にて保持部7に保持された半導体ウェハーWの周辺にはアンモニア雰囲気が形成される。アンモニア雰囲気中におけるアンモニアの濃度(つまり、アンモニアと窒素ガスとの混合比)は、特に限定されるものではなく適宜の値とすることができ、例えば100%であっても良い。 After the pressure (degree of vacuum) of the processing chamber 6 reaches a predetermined pressure (for example, about 100 Pa), the valve 84 for air supply is opened, and ammonia is supplied from the processing gas supply source 85 to the heat processing space 65 in the processing chamber 6. supply. As a result, an ammonia atmosphere is formed around the semiconductor wafer W held by the holding portion 7 within the processing chamber 6 . The concentration of ammonia in the ammonia atmosphere (that is, the mixing ratio of ammonia and nitrogen gas) is not particularly limited and can be set to an appropriate value, for example, 100%.

処理チャンバー6内にアンモニアが供給されることによって、処理チャンバー6内の圧力が上昇して例えば5000Paにまで復圧する。処理チャンバー6内にアンモニア雰囲気が形成された後、40本のハロゲンランプHLが一斉に点灯して半導体ウェハーWの予備加熱(アシスト加熱)が開始される。ハロゲンランプHLから出射されたハロゲン光は、石英にて形成された下側チャンバー窓64およびサセプタ74を透過して半導体ウェハーWの裏面に照射される。ハロゲンランプHLからの光照射を受けることによって半導体ウェハーWが予備加熱されて温度が上昇する。なお、移載機構10の移載アーム11は凹部62の内側に退避しているため、ハロゲンランプHLによる加熱の障害となることは無い。 By supplying ammonia into the processing chamber 6, the pressure in the processing chamber 6 rises and returns to 5000 Pa, for example. After the ammonia atmosphere is formed in the processing chamber 6, the 40 halogen lamps HL are turned on at once to start preheating (assist heating) of the semiconductor wafer W. As shown in FIG. Halogen light emitted from the halogen lamp HL passes through the lower chamber window 64 and the susceptor 74 made of quartz and is irradiated onto the back surface of the semiconductor wafer W. As shown in FIG. The semiconductor wafer W is preheated by being irradiated with light from the halogen lamp HL, and the temperature rises. Since the transfer arm 11 of the transfer mechanism 10 is retracted inside the recess 62, it does not interfere with the heating by the halogen lamp HL.

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の温度が放射温度計20によって測定されている。すなわち、サセプタ74に保持された半導体ウェハーWの下面から開口部78を介して放射された赤外光を放射温度計20が受光して昇温中のウェハー温度を測定する。測定された半導体ウェハーWの温度は制御部3に伝達される。制御部3は、ハロゲンランプHLからの光照射によって昇温する半導体ウェハーWの温度が所定の予備加熱温度T1に到達したか否かを監視しつつ、ハロゲンランプHLの出力を制御する。すなわち、制御部3は、放射温度計20による測定値に基づいて、半導体ウェハーWの温度が予備加熱温度T1となるようにハロゲンランプHLの出力をフィードバック制御する。予備加熱温度T1は300℃以上600℃以下であり、本実施形態では450℃である。 The temperature of the semiconductor wafer W is measured by the radiation thermometer 20 when preheating is performed by the halogen lamp HL. That is, the radiation thermometer 20 receives infrared light emitted from the lower surface of the semiconductor wafer W held by the susceptor 74 through the opening 78 to measure the temperature of the wafer during heating. The measured temperature of the semiconductor wafer W is transmitted to the controller 3 . The control unit 3 controls the output of the halogen lamps HL while monitoring whether the temperature of the semiconductor wafer W, which is heated by light irradiation from the halogen lamps HL, has reached a predetermined preheating temperature T1. That is, the control unit 3 feedback-controls the output of the halogen lamp HL based on the measured value by the radiation thermometer 20 so that the temperature of the semiconductor wafer W reaches the preheating temperature T1. The preheating temperature T1 is 300° C. or higher and 600° C. or lower, and is 450° C. in this embodiment.

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

このようなハロゲンランプHLによる予備加熱を行うことによって、半導体ウェハーWの全体を予備加熱温度T1に均一に昇温している。ハロゲンランプHLによる予備加熱の段階においては、より放熱が生じやすい半導体ウェハーWの周縁部の温度が中央部よりも低下する傾向にあるが、ハロゲンランプハウス4におけるハロゲンランプHLの配設密度は、半導体ウェハーWの中央部に対向する領域よりも周縁部に対向する領域の方が高くなっている。このため、放熱が生じやすい半導体ウェハーWの周縁部に照射される光量が多くなり、予備加熱段階における半導体ウェハーWの面内温度分布を均一なものとすることができる。 By performing such preheating using the halogen lamps HL, the temperature of the entire semiconductor wafer W is uniformly raised to the preheating temperature T1. In the stage of preheating by the halogen lamps HL, the temperature of the peripheral portion of the semiconductor wafer W, which is more susceptible to heat dissipation, tends to be lower than that of the central portion. The region facing the peripheral portion of the semiconductor wafer W is higher than the region facing the central portion. For this reason, the amount of light irradiated to the peripheral portion of the semiconductor wafer W, which tends to cause heat dissipation, is increased, and the in-plane temperature distribution of the semiconductor wafer W in the preheating stage can be made uniform.

次に、半導体ウェハーWの温度が予備加熱温度T1に到達してから所定時間が経過した後にフラッシュランプFLがサセプタ74に保持された半導体ウェハーWの表面にフラッシュ光照射を行う。このとき、フラッシュランプFLから放射されるフラッシュ光の一部は直接に処理チャンバー6内へと向かい、他の一部は一旦リフレクタ52により反射されてから処理チャンバー6内へと向かい、これらのフラッシュ光の照射により半導体ウェハーWのフラッシュ加熱が行われる。 Next, after a predetermined time has elapsed since the temperature of the semiconductor wafer W reached the preheating temperature T1, the flash lamps FL irradiate the surface of the semiconductor wafer W held by the susceptor 74 with flash light. At this time, part of the flash light emitted from the flash lamp FL goes directly into the processing chamber 6, and the other part goes into the processing chamber 6 after once being reflected by the reflector 52. Flash heating of the semiconductor wafer W is performed by the irradiation of light.

フラッシュ加熱は、フラッシュランプFLからのフラッシュ光(閃光)照射により行われるため、半導体ウェハーWの表面温度を短時間で上昇することができる。すなわち、フラッシュランプFLから照射されるフラッシュ光は、予めコンデンサーに蓄えられていた静電エネルギーが極めて短い光パルスに変換された、照射時間が0.1ミリセカンド以上100ミリセカンド以下程度の極めて短く強い閃光である。そして、高誘電率膜が成膜された半導体ウェハーWの表面にフラッシュランプFLからフラッシュ光を照射することによって、高誘電率膜を含む半導体ウェハーWの表面は瞬間的に処理温度T2にまで昇温して成膜後熱処理が実行される。フラッシュ光照射によって半導体ウェハーWの表面が到達する最高温度(ピーク温度)である処理温度T2は600℃以上1200℃以下であり、本実施形態では1000℃である。 Since the flash heating is performed by irradiating flash light (flash light) from the flash lamps FL, the surface temperature of the semiconductor wafer W can be raised in a short time. That is, the flash light emitted from the flash lamp FL has an extremely short irradiation time of about 0.1 millisecond or more and 100 millisecond or less, in which the electrostatic energy previously stored in the capacitor is converted into an extremely short light pulse. A strong flash. Then, by irradiating the surface of the semiconductor wafer W on which the high dielectric constant film is formed with flash light from the flash lamps FL, the surface of the semiconductor wafer W including the high dielectric constant film instantaneously rises to the processing temperature T2. After heating, heat treatment is performed after film formation. A processing temperature T2, which is the highest temperature (peak temperature) reached by the surface of the semiconductor wafer W due to flash light irradiation, is 600° C. or higher and 1200° C. or lower, and is 1000° C. in this embodiment.

アンモニア雰囲気中にて半導体ウェハーWの表面が処理温度T2にまで昇温して成膜後熱処理が実行されると、高誘電率膜の窒化が促進されるとともに、高誘電率膜中に存在していた点欠陥等の欠陥が消滅する。なお、フラッシュランプFLからの照射時間は0.1ミリセカンド以上100ミリセカンド以下程度の短時間であるため、半導体ウェハーWの表面温度が予備加熱温度T1から処理温度T2にまで昇温するのに要する時間も1秒未満の極めて短時間である。フラッシュ光照射後の半導体ウェハーWの表面温度は処理温度T2からただちに急速に下降する。 When the surface of the semiconductor wafer W is heated to the processing temperature T2 in an ammonia atmosphere and the heat treatment after film formation is performed, the nitridation of the high dielectric constant film is promoted, and at the same time, the high dielectric constant film exists in the high dielectric constant film. Defects such as point defects that were present disappear. Since the irradiation time from the flash lamps FL is short, approximately 0.1 millisecond or more and 100 milliseconds or less, the surface temperature of the semiconductor wafer W rises from the preheating temperature T1 to the processing temperature T2. The required time is also extremely short, less than 1 second. The surface temperature of the semiconductor wafer W after flash light irradiation immediately and rapidly drops from the processing temperature T2.

フラッシュ加熱処理が終了して所定時間が経過した後に、制御部3がバルブ84を閉止して処理チャンバー6内を再び約100Paにまで減圧する。これにより、処理チャンバー6内の熱処理空間65から有害なアンモニアを排出することができる。続いて、制御部3がバルブ89を閉止してバルブ84を開放し、処理ガス供給源85から処理チャンバー6内に不活性ガスである窒素ガスを供給して大気圧にまで復圧する。また、ハロゲンランプHLも消灯し、これによって半導体ウェハーWが予備加熱温度T1からも降温する。降温中の半導体ウェハーWの温度は放射温度計20によって測定され、その測定結果は制御部3に伝達される。制御部3は、測定結果より半導体ウェハーWの温度が所定温度まで降温したか否かを監視する。そして、処理チャンバー6が窒素雰囲気に置換されて大気圧にまで復圧し、半導体ウェハーWの温度が所定以下にまで降温した後、移載機構10の一対の移載アーム11が再び退避位置から移載動作位置に水平移動して上昇することにより、リフトピン12がサセプタ74の上面から突き出て熱処理後の半導体ウェハーWをサセプタ74から受け取る。続いて、ゲートバルブ185により閉鎖されていた搬送開口部66が開放され、リフトピン12上に載置された半導体ウェハーWが搬送ロボット150の搬送ハンド151b(または搬送ハンド151a)により搬出される。搬送ロボット150は、搬送ハンド151bをリフトピン12によって突き上げられた半導体ウェハーWの直下位置にまで進出させて停止させる。そして、一対の移載アーム11が下降することにより、フラッシュ加熱後の半導体ウェハーWが搬送ハンド151bに渡されて載置される。その後、搬送ロボット150が搬送ハンド151bを処理チャンバー6から退出させて処理後の半導体ウェハーWを搬出する。 After a predetermined period of time has elapsed since the flash heat treatment was completed, the control unit 3 closes the valve 84 to reduce the pressure in the processing chamber 6 to about 100 Pa again. Thereby, harmful ammonia can be discharged from the heat treatment space 65 inside the treatment chamber 6 . Subsequently, the control unit 3 closes the valve 89 and opens the valve 84 to supply nitrogen gas, which is an inert gas, from the processing gas supply source 85 into the processing chamber 6 to restore the pressure to atmospheric pressure. Further, the halogen lamp HL is also turned off, whereby the temperature of the semiconductor wafer W is also lowered from the preheating temperature T1. The temperature of the semiconductor wafer W during cooling is measured by the radiation thermometer 20 and the measurement result is transmitted to the controller 3 . The control unit 3 monitors whether the temperature of the semiconductor wafer W has decreased to a predetermined temperature based on the measurement result. Then, the processing chamber 6 is replaced with a nitrogen atmosphere and restored to atmospheric pressure, and after the temperature of the semiconductor wafer W drops below a predetermined level, the pair of transfer arms 11 of the transfer mechanism 10 moves again from the retracted position. The lift pins 12 protrude from the upper surface of the susceptor 74 and receive the semiconductor wafer W after the heat treatment from the susceptor 74 by horizontally moving and rising to the mounting operation position. 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 carried out by the transfer hand 151b (or the transfer hand 151a) of the transfer robot 150. FIG. The transport robot 150 advances the transport hand 151b to a position directly below the semiconductor wafer W pushed up by the lift pins 12 and stops it. By lowering the pair of transfer arms 11, the flash-heated semiconductor wafer W is transferred to and placed on the transfer hand 151b. After that, the transport robot 150 moves the transport hand 151b out of the processing chamber 6 and unloads the semiconductor wafer W after processing.

ところで、熱処理装置100に対しては、定期的または不定期にメンテナンス作業が行われる。不定期なメンテナンス作業が行われるのは、例えばフラッシュ加熱時にウェハー割れ等のトラブルが発生して復旧処理を行う必要のあるときである。メンテナンス時には、処理チャンバー6を開放して作業を行うこととなる。具体的には、上側チャンバー窓63を開く必要がある。処理チャンバー6を開放する際に、処理チャンバー6内に僅かでもアンモニア等の有害なガスが残留していると、そのようなガスが熱処理装置100の外部の作業環境に放出されるおそれがある。 By the way, maintenance work is performed on the heat treatment apparatus 100 regularly or irregularly. Irregular maintenance work is performed when, for example, trouble such as wafer cracking occurs during flash heating and recovery processing is required. During maintenance work, the processing chamber 6 is opened. Specifically, the upper chamber window 63 needs to be opened. If even a small amount of harmful gas such as ammonia remains in the processing chamber 6 when the processing chamber 6 is opened, such gas may be released into the working environment outside the heat treatment apparatus 100 .

このため、第1実施形態においては、熱処理装置100のメンテナンス時に処理チャンバー6を開放する前に、処理チャンバー6内の雰囲気中に含まれる残留ガスの検知を行うようにしている。メンテナンス時に処理チャンバー6を開放する前には、処理ガス供給源85からの窒素ガス供給により処理チャンバー6内を大気圧の窒素雰囲気としている。処理チャンバー6内を大気圧の窒素雰囲気とした状態にてバルブ89を開放するとともに、バルブ172,136を閉止する。これにより、処理排気管88およびガス排気管191は処理チャンバー6内の雰囲気のみを排気部190に導く排気経路となる。そして、排気ガス検知器192は、当該排気経路の経路途中に設けられていることとなる。 Therefore, in the first embodiment, the residual gas contained in the atmosphere inside the processing chamber 6 is detected before the processing chamber 6 is opened during maintenance of the heat treatment apparatus 100 . Before opening the processing chamber 6 for maintenance, nitrogen gas is supplied from the processing gas supply source 85 so that the inside of the processing chamber 6 has a nitrogen atmosphere of atmospheric pressure. The valve 89 is opened and the valves 172 and 136 are closed while the inside of the processing chamber 6 is in a nitrogen atmosphere of atmospheric pressure. As a result, the processing exhaust pipe 88 and the gas exhaust pipe 191 serve as an exhaust path that guides only the atmosphere inside the processing chamber 6 to the exhaust section 190 . Then, the exhaust gas detector 192 is provided in the middle of the exhaust route.

バルブ89の他にもバルブ172および/またはバルブ136が開放されていると、ガス排気管191には処理チャンバー6の雰囲気と搬送チャンバー170および/または第1クールチャンバー131(第2クールチャンバー141)の雰囲気とが混じった排気が流れることとなる。そうすると、処理チャンバー6内の雰囲気が希釈されることとなるため、処理チャンバー6内に残留する微量なアンモニア等を排気ガス検知器192によって検知することが難しくなる。 When the valve 172 and/or the valve 136 are opened in addition to the valve 89, the atmosphere of the processing chamber 6 and the transfer chamber 170 and/or the first cool chamber 131 (the second cool chamber 141) are supplied to the gas exhaust pipe 191. The exhaust air mixed with the atmosphere of As a result, the atmosphere in the processing chamber 6 is diluted, making it difficult for the exhaust gas detector 192 to detect a trace amount of ammonia or the like remaining in the processing chamber 6 .

第1実施形態では、バルブ89のみを開放してバルブ172およびバルブ136を閉止しているため、処理チャンバー6内の雰囲気のみが処理排気管88からガス排気管191を流れて排気ガス検知器192を通過することとなる。すなわち、バルブ操作によって、処理チャンバー6内の雰囲気のみを排気ガス検知器192の検知対象とし、処理チャンバー6内の雰囲気に含まれる残留アンモニアを直接検知するようにしているのである。従って、処理チャンバー6内の残留アンモニアに対する排気ガス検知器192の検知感度は高まり、処理チャンバー6内に残留する極微量のアンモニアを排気ガス検知器192によって検知することが可能となる。これにより、熱処理装置100のメンテナンス時に処理チャンバー6を開放する前に、安全性を確認することができる。 In the first embodiment, only the valve 89 is opened and the valves 172 and 136 are closed, so that only the atmosphere in the processing chamber 6 flows from the process exhaust pipe 88 through the gas exhaust pipe 191 to the exhaust gas detector 192 . will pass through That is, by operating the valve, only the atmosphere within the processing chamber 6 is targeted for detection by the exhaust gas detector 192, and residual ammonia contained in the atmosphere within the processing chamber 6 is directly detected. Therefore, the detection sensitivity of the exhaust gas detector 192 to ammonia remaining in the processing chamber 6 is increased, and the exhaust gas detector 192 can detect a very small amount of ammonia remaining in the processing chamber 6 . Thus, safety can be confirmed before opening the processing chamber 6 during maintenance of the heat treatment apparatus 100 .

処理チャンバー6を開放する前に、排気ガス検知器192が処理チャンバー6内に残留するアンモニアを検知したときには、制御部3の発報部32(図11)が表示部34にアラームを表示するとともに、スピーカー36から音声による警告を発報するようにしても良い。このようにすれば、メンテナンスの作業者に危険性をより確実に伝達することができる。 When the exhaust gas detector 192 detects ammonia remaining in the processing chamber 6 before the processing chamber 6 is opened, the alarm unit 32 (FIG. 11) of the control unit 3 displays an alarm on the display unit 34. , the speaker 36 may issue an audible warning. In this way, danger can be more reliably communicated to maintenance workers.

<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1の構成および半導体ウェハーWの処理手順は第1実施形態と同様である。第1実施形態では熱処理装置100のメンテナンス時に処理チャンバー6を開放する前に処理チャンバー6内の残留アンモニアの検知を行っていたが、第2実施形態においては半導体ウェハーWの処理中に搬送チャンバー170内の雰囲気に含まれるアンモニアの検知を行う。
<Second embodiment>
Next, a second embodiment of the invention will be described. The configuration of the heat treatment apparatus 1 and the processing procedure of the semiconductor wafer W of the second embodiment are the same as those of the first embodiment. In the first embodiment, residual ammonia in the processing chamber 6 was detected before opening the processing chamber 6 during maintenance of the heat treatment apparatus 100. Detects ammonia contained in the internal atmosphere.

上述の通り、熱処理部160においてはアンモニア雰囲気中にて半導体ウェハーWの加熱処理を行い、加熱処理終了後は処理チャンバー6内を減圧してアンモニアを排出するようにしている。しかし、例えばアンモニア100%の雰囲気中で半導体ウェハーWの加熱処理を行った場合、処理チャンバー6内を100Paにまで減圧してアンモニアを排出したとしても、窒素ガスで大気圧に復圧したときには処理チャンバー6内に1000ppmのアンモニアが残留することとなる。この残留濃度は、作業環境におけるアンモニアの許容濃度として定められている25ppmと比較しても高濃度である。 As described above, the heat treatment section 160 heats the semiconductor wafer W in an ammonia atmosphere, and after the heat treatment is completed, the pressure in the processing chamber 6 is reduced to exhaust the ammonia. However, for example, when the semiconductor wafer W is heat-treated in an atmosphere of 100% ammonia, even if the pressure inside the processing chamber 6 is reduced to 100 Pa and the ammonia is discharged, the pressure is restored to the atmospheric pressure with nitrogen gas. 1000 ppm of ammonia will remain in the chamber 6 . This residual concentration is high even compared to 25 ppm, which is defined as the permissible concentration of ammonia in the working environment.

残留アンモニアは、ゲートバルブ185が開いて搬送ロボット150によって処理後の半導体ウェハーWが処理チャンバー6から搬送チャンバー170に搬出される際に半導体ウェハーWとともに搬送チャンバー170に流入する可能性がある。搬送チャンバー170に流入したアンモニアはさらに第1クールチャンバー131または第2クールチャンバー141を経てインデクサ部101から作業環境に漏出するおそれもある。熱処理装置100では各チャンバー間の圧力関係を調整することによって処理チャンバー6内の残留アンモニアが作業環境にまでは漏出しないようにされているものの、何らかのトラブルや人為的なミスによって残留アンモニアが漏出する可能性を完全に無くすことは困難である。また、ゲートバルブ185のOリングのシール性が劣化した場合には、半導体ウェハーWの加熱処理中に処理チャンバー6から搬送チャンバー170にアンモニアが漏出する可能性もある。 Residual ammonia may flow into the transfer chamber 170 together with the semiconductor wafer W when the gate valve 185 is opened and the processed semiconductor wafer W is transferred from the processing chamber 6 to the transfer chamber 170 by the transfer robot 150 . Ammonia that has flowed into the transfer chamber 170 may further pass through the first cool chamber 131 or the second cool chamber 141 and leak from the indexer unit 101 into the work environment. In the heat treatment apparatus 100, residual ammonia in the processing chamber 6 is prevented from leaking into the work environment by adjusting the pressure relationship between the chambers, but residual ammonia may leak due to some trouble or human error. It is difficult to eliminate the possibility completely. Further, when the sealing performance of the O-ring of the gate valve 185 deteriorates, ammonia may leak from the processing chamber 6 to the transfer chamber 170 during the heat treatment of the semiconductor wafer W.

そこで、第2実施形態においては、熱処理装置100での半導体ウェハーWの処理時(加熱処理に加えて搬送や冷却等をも含む)に搬送チャンバー170内の雰囲気中に含まれるアンモニアの検知を行うようにしている。具体的には、熱処理装置100での半導体ウェハーWの処理時には、酸素濃度計175によって搬送チャンバー170内の雰囲気中におけるアンモニアの有無を常時監視している。 Therefore, in the second embodiment, ammonia contained in the atmosphere in the transfer chamber 170 is detected during processing of the semiconductor wafer W in the heat treatment apparatus 100 (including transfer, cooling, etc. in addition to heat treatment). I'm trying Specifically, when the semiconductor wafer W is processed in the heat treatment apparatus 100 , the presence or absence of ammonia in the atmosphere inside the transfer chamber 170 is constantly monitored by the oxygen concentration meter 175 .

酸素濃度計175は、本来搬送チャンバー170内の酸素濃度を測定するジルコニア式酸素濃度計である。ジルコニア式酸素濃度計が酸素と接すると酸素イオンの移動によって起電力が発生するのであるが、そのジルコニア式酸素濃度計がアンモニアと接した場合には、アンモニアが分解して生成された水素イオン(H)がジルコニア固体電解質内を移動することによって起電力(酸素とは逆の電位の起電力)が発生する。従って、酸素濃度計175は、アンモニアの濃度を定量評価することまではできないものの、アンモニアの有無を検知することは可能である。しかも酸素濃度計175の検知感度は高く、典型的には、電解液系を用いたアンモニアの検知器である排気ガス検知器192,281の検知感度が1ppm程度であるのに対して、酸素濃度計175はそれより1オーダー低い濃度のアンモニアを検知することができる。 Oxygen concentration meter 175 is essentially a zirconia type oxygen concentration meter that measures the oxygen concentration in transfer chamber 170 . When a zirconia oxygen analyzer comes into contact with oxygen, an electromotive force is generated by the movement of oxygen ions. When the zirconia oxygen analyzer comes into contact with ammonia, hydrogen ions ( H + ) moves through the zirconia solid electrolyte to generate an electromotive force (an electromotive force having a potential opposite to that of oxygen). Therefore, although the oxygen concentration meter 175 cannot quantitatively evaluate the concentration of ammonia, it can detect the presence or absence of ammonia. Moreover, the detection sensitivity of the oxygen concentration meter 175 is high. Total 175 can detect concentrations of ammonia one order of magnitude lower.

熱処理装置100での半導体ウェハーWの処理中にはバルブ176を常時開放して搬送チャンバー170内の雰囲気を酸素濃度計175に取り込む。高い検知感度を有する酸素濃度計175は、熱処理装置100での処理時に搬送チャンバー170の雰囲気中に含まれるアンモニアを検知する。これにより、熱処理装置100での処理時における処理チャンバー6から搬送チャンバー170へのアンモニアの流出の有無を検知して安全性を確認することができる。 During the processing of the semiconductor wafers W in the heat treatment apparatus 100 , the valve 176 is always opened to take the atmosphere in the transfer chamber 170 into the oxygen concentration meter 175 . The oxygen concentration meter 175 with high detection sensitivity detects ammonia contained in the atmosphere of the transfer chamber 170 during processing in the heat treatment apparatus 100 . As a result, it is possible to detect the presence or absence of outflow of ammonia from the processing chamber 6 to the transfer chamber 170 during processing in the heat treatment apparatus 100, and to confirm safety.

第1実施形態と同様に、酸素濃度計175が熱処理装置100での処理時に搬送チャンバー170の雰囲気中に含まれるアンモニアを検知したときには、発報部32が表示部34にアラームを表示するとともに、スピーカー36から音声による警告を発報するようにしても良い。このようにすれば、熱処理装置100のオペレータに搬送チャンバー170へのアンモニアの流出をより確実に伝達することができる。 As in the first embodiment, when the oxygen concentration meter 175 detects ammonia contained in the atmosphere of the transfer chamber 170 during processing in the heat treatment apparatus 100, the alarm unit 32 displays an alarm on the display unit 34, An audio warning may be issued from the speaker 36 . In this way, the operator of the heat treatment apparatus 100 can be more reliably informed of the outflow of ammonia to the transfer chamber 170 .

<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1の構成および半導体ウェハーWの処理手順は第1実施形態と同様である。第3実施形態においては、人工知能(AI)を用いてアンモニアの危険性を判断している。
<Third Embodiment>
Next, a third embodiment of the invention will be described. The configuration of the heat treatment apparatus 1 and the processing procedure of the semiconductor wafer W of the third embodiment are the same as those of the first embodiment. In the third embodiment, artificial intelligence (AI) is used to determine the danger of ammonia.

第1実施形態では電解液系を用いたアンモニアの検知器である排気ガス検知器192によって処理チャンバー6内のアンモニアを検知し、第2実施形態ではジルコニア固体電解質を用いた酸素濃度計175によって搬送チャンバー170内のアンモニアを検知していた。しかし、排気ガス検知器192は、水素を含んだ分子や窒素酸化物にも反応する。また、酸素濃度計175は、雰囲気中の酸素の影響を当然に受ける。よって、排気ガス検知器192または酸素濃度計175によってアンモニアが検知されたとしても、実際にはアンモニアが存在していない、或いはアンモニアが存在していたとしてもその濃度が危険なレベルにまでは到達していないこともある。 In the first embodiment, ammonia in the processing chamber 6 is detected by the exhaust gas detector 192, which is an ammonia detector using an electrolytic solution system. Ammonia in the chamber 170 was detected. However, the exhaust gas detector 192 is also sensitive to hydrogen containing molecules and nitrogen oxides. Also, the oxygen concentration meter 175 is naturally affected by oxygen in the atmosphere. Therefore, even if ammonia is detected by the exhaust gas detector 192 or the oxygen concentration meter 175, no ammonia actually exists, or even if ammonia exists, its concentration reaches a dangerous level. sometimes they don't.

第3実施形態においては、人工知能機能を備えた判定部31によってアンモニアの危険性を判断している。図12は、人工知能による危険性の判断の概念を示す図である。人工知能機能を備えた判定部31は、深層学習を含む機械学習によって得た知識を用いて多数のデータの集合に対する解析を行ってアンモニアの危険性を判断する。判定部31への入力データとしては、排気ガス検知器192または酸素濃度計175による検知情報に加えて、処理チャンバー6に供給されているガス種類の情報、ゲートバルブを含む各バルブの開閉情報、および、半導体ウェハーWに対する処理条件が例示される。半導体ウェハーWに対する処理条件は、磁気ディスク35に格納されているレシピから取得することができる。 In the third embodiment, the danger of ammonia is determined by a determination unit 31 having an artificial intelligence function. FIG. 12 is a diagram showing the concept of risk determination by artificial intelligence. A determination unit 31 having an artificial intelligence function analyzes a large number of data sets using knowledge obtained by machine learning including deep learning to determine the danger of ammonia. The input data to the determination unit 31 include, in addition to detection information by the exhaust gas detector 192 or the oxygen concentration meter 175, information on the type of gas supplied to the processing chamber 6, opening/closing information on each valve including the gate valve, And the processing conditions for the semiconductor wafer W are illustrated. Processing conditions for the semiconductor wafer W can be acquired from recipes stored in the magnetic disk 35 .

人工知能機能を備えた判定部31は、過去に得られたデータからどのような状況下で危険性が生じるかを学習している。判定部31は、その機械学習によって得た知識を用いて、図12に例示されるデータの集合に対する解析を行ってアンモニアの危険性の有無を判断する。この判断には大量のデータを取り扱うこととなるため人工知能を用いるのは好適である。 The determination unit 31 equipped with an artificial intelligence function learns from data obtained in the past under what kind of situation danger occurs. Using the knowledge obtained by the machine learning, the determination unit 31 analyzes the set of data illustrated in FIG. 12 to determine the presence or absence of the danger of ammonia. Since a large amount of data will be handled for this determination, it is preferable to use artificial intelligence.

判定部31によって危険性ありと判断されたときには、発報部32が警告を発報するようにしても良い。このときに、第1および第2実施形態と同様に、発報部32が表示部34にアラームを表示するとともに、スピーカー36から音声による警告を発報するようにしても良い。 When the judging section 31 judges that there is danger, the issuing section 32 may issue a warning. At this time, similarly to the first and second embodiments, the alarm unit 32 may display an alarm on the display unit 34 and may issue a warning by sound from the speaker 36 .

<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、第1実施形態においては、ガス排気管191に設けられた排気ガス検知器192によって処理チャンバー6内の残留アンモニアを検知するようにしていたが、これに代えて酸素濃度計251によって処理チャンバー6内の残留アンモニアを検知するようにしても良い。既述したように、本来酸素濃度を測定するためのジルコニア式の酸素濃度計251であってもアンモニアの有無を高感度で検知することは可能である。熱処理装置100のメンテナンス時に処理チャンバー6を開放する前に、バルブ252を開いて処理チャンバー6内の雰囲気を酸素濃度計251に取り込み、処理チャンバー6内に残留するアンモニアを検知する。酸素濃度計251も処理チャンバー6内の雰囲気のみを検知対象としているため、処理チャンバー6内の雰囲気に含まれる残留アンモニアを直接検知することができる。従って、第1実施形態と同様に、処理チャンバー6内に残留する極微量のアンモニアを酸素濃度計251によって検知することができる。
<Modification>
Although 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 scope of the invention. For example, in the first embodiment, the residual ammonia in the processing chamber 6 is detected by the exhaust gas detector 192 provided in the gas exhaust pipe 191. The residual ammonia in 6 may be detected. As described above, even the zirconia oxygen concentration meter 251, which is originally intended to measure the oxygen concentration, can detect the presence or absence of ammonia with high sensitivity. Before opening the processing chamber 6 during maintenance of the heat treatment apparatus 100, the valve 252 is opened to take the atmosphere in the processing chamber 6 into the oxygen concentration meter 251, and ammonia remaining in the processing chamber 6 is detected. Since the oxygen concentration meter 251 also detects only the atmosphere inside the processing chamber 6 , residual ammonia contained in the atmosphere inside the processing chamber 6 can be directly detected. Therefore, as in the first embodiment, a trace amount of ammonia remaining in the processing chamber 6 can be detected by the oxygen concentration meter 251 .

また、上記実施形態においては、処理ガスとしてアンモニアを用い、メンテナンス時等にアンモニアを検知するようにしていたが、処理ガスはアンモニアに限定されるものではなく、他の有毒なガスであっても良い。そのような有毒なガスとしては窒素酸化物(一酸化窒素(NO)、亜酸化窒素(NO)、二酸化窒素(NO)などのNO)が例示される。ジルコニア式酸素濃度計が窒素酸化物と接すると、窒素酸化物が分解して生成された酸素イオンがジルコニア固体電解質内を移動することによって起電力が発生するため、酸素濃度計175,251によって窒素酸化物の有無を検知することは可能である。 Further, in the above embodiment, ammonia is used as the processing gas, and ammonia is detected during maintenance or the like, but the processing gas is not limited to ammonia, and other poisonous gases good. Nitrogen oxides (NO x such as nitric oxide (NO), nitrous oxide (N 2 O), nitrogen dioxide (NO 2 ), etc.) are exemplified as such toxic gases. When the zirconia oxygen analyzer comes into contact with nitrogen oxides, oxygen ions generated by the decomposition of the nitrogen oxides move through the zirconia solid electrolyte, generating an electromotive force. It is possible to detect the presence or absence of oxides.

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

また、上記実施形態においては、1秒以上連続して発光する連続点灯ランプとしてフィラメント方式のハロゲンランプHLを用いて半導体ウェハーWの予備加熱を行っていたが、これに限定されるものではなく、ハロゲンランプHLに代えて放電型のアークランプ(例えば、キセノンアークランプ)を連続点灯ランプとして用いて予備加熱を行うようにしても良い。 In the above embodiment, the semiconductor wafer W is preheated by using the filament type halogen lamp HL as the continuous lighting lamp that continuously emits light for one second or longer. Preheating may be performed by using a discharge type arc lamp (for example, a xenon arc lamp) as a continuous lighting lamp instead of the halogen lamp HL.

また、熱処理装置100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。 Further, substrates to be processed by the heat treatment apparatus 100 are not limited to semiconductor wafers, and may be glass substrates used for flat panel displays such as liquid crystal display devices or substrates for solar cells.

3 制御部
4 ハロゲンランプハウス
5 フラッシュランプハウス
6 処理チャンバー
7 保持部
10 移載機構
31 判定部
32 発報部
33 入力部
34 表示部
35 磁気ディスク
36 スピーカー
65 熱処理空間
74 サセプタ
85 処理ガス供給源
100 熱処理装置
101 インデクサ部
120 受渡ロボット
130,140 冷却部
150 搬送ロボット
151a,151b 搬送ハンド
160 熱処理部
170 搬送チャンバー
175,251 酸素濃度計
190 排気部
192,281 排気ガス検知器
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
3 Control Unit 4 Halogen Lamp House 5 Flash Lamp House 6 Processing Chamber 7 Holding Unit 10 Transfer Mechanism 31 Judgment Unit 32 Reporting Unit 33 Input Unit 34 Display Unit 35 Magnetic Disk 36 Speaker 65 Heat Treatment Space 74 Susceptor 85 Processing Gas Supply Source 100 Heat Treatment Apparatus 101 Indexer Section 120 Delivery Robot 130, 140 Cooling Section 150 Transfer Robot 151a, 151b Transfer Hand 160 Heat Treatment Section 170 Transfer Chamber 175, 251 Oxygen Analyzer 190 Exhaust Section 192, 281 Exhaust Gas Detector FL Flash Lamp HL Halogen Lamp W semiconductor wafer

Claims (9)

基板に光を照射することによって該基板を加熱する熱処理装置を用いたガス検知方法であって、
前記熱処理装置は、
基板を収容する処理チャンバーと、
前記処理チャンバー内に収容された基板に光を照射する光照射部と、
前記処理チャンバーに処理ガスを供給するガス供給部と、
前記処理チャンバー内の雰囲気を排出する排気部と、
前記排気部に接続され、前記処理チャンバー内の雰囲気を前記排気部に導くガス排気管と、
前記処理チャンバーと前記ガス排気管とに接続される処理排気管と、
前記処理排気管の経路途中に介挿された第1バルブと、
前記ガス排気管の経路途中に設けられ、前記処理チャンバー内の雰囲気中に含まれる前記処理ガスを検知する第1ガス検知部と、
前記処理チャンバーに隣接して設けられ、前記処理チャンバーに基板を搬入出する搬送ロボットを収容する搬送チャンバーと、
前記搬送チャンバーと前記ガス排気管とに接続される搬送排気管と、
前記搬送排気管の経路途中に設けられる第2バルブと、
を備え、
前記熱処理装置のメンテナンス時に、前記処理チャンバーを開放する前に、前記第1バルブを開放するとともに前記第2バルブを閉止し、前記第1ガス検知部が前記処理チャンバー内の雰囲気中に含まれる前記処理ガスを検知することを特徴とするガス検知方法。
A gas detection method using a heat treatment apparatus that heats a substrate by irradiating the substrate with light,
The heat treatment apparatus is
a processing chamber containing a substrate;
a light irradiation unit that irradiates light onto the substrate housed in the processing chamber;
a gas supply unit that supplies a processing gas to the processing chamber;
an exhaust unit for exhausting the atmosphere in the processing chamber;
a gas exhaust pipe that is connected to the exhaust part and guides the atmosphere in the processing chamber to the exhaust part;
a processing exhaust pipe connected to the processing chamber and the gas exhaust pipe;
a first valve interposed in the middle of the path of the process exhaust pipe;
a first gas detection unit provided in the middle of the path of the gas exhaust pipe for detecting the processing gas contained in the atmosphere within the processing chamber;
a transfer chamber that is provided adjacent to the processing chamber and houses a transfer robot that transfers substrates into and out of the processing chamber;
a transport exhaust pipe connected to the transport chamber and the gas exhaust pipe;
a second valve provided in the middle of the path of the transport exhaust pipe;
with
During maintenance of the heat treatment apparatus, before opening the processing chamber, the first valve is opened and the second valve is closed, and the first gas detection unit is included in the atmosphere in the processing chamber. A gas detection method comprising detecting a processing gas.
請求項1記載の熱処理装置を用いたガス検知方法において、
前記第1ガス検知部は、前記処理チャンバーに設置されたジルコニア式酸素濃度計であることを特徴とするガス検知方法。
In the gas detection method using the heat treatment apparatus according to claim 1,
The gas detection method, wherein the first gas detection unit is a zirconia oxygen concentration meter installed in the processing chamber.
請求項1または請求項2に記載の熱処理装置を用いたガス検知方法において、
前記熱処理装置は、
前記搬送チャンバー内の雰囲気中に含まれる前記処理ガスを検知する第2ガス検知部をさらに備え、
前記熱処理装置での処理時に前記第2ガス検知部が前記搬送チャンバー内の雰囲気中に含まれる前記処理ガスを検知することを特徴とするガス検知方法。
In the gas detection method using the heat treatment apparatus according to claim 1 or claim 2,
The heat treatment apparatus is
further comprising a second gas detection unit that detects the processing gas contained in the atmosphere within the transfer chamber;
A gas detection method, wherein the second gas detection unit detects the processing gas contained in the atmosphere within the transfer chamber during processing in the heat treatment apparatus.
請求項3に記載の熱処理装置を用いたガス検知方法において、
前記第2ガス検知部は、ジルコニア式酸素濃度計であることを特徴とするガス検知方法。
In the gas detection method using the heat treatment apparatus according to claim 3,
The gas detection method, wherein the second gas detection unit is a zirconia oxygen concentration meter.
請求項3または請求項4に記載の熱処理装置を用いたガス検知方法において、
前記熱処理装置は、
前記第1ガス検知部および前記第2ガス検知部の検知情報並びに基板に対する処理条件に基づいて人工知能により前記熱処理装置での前記処理ガスの危険性を判断する判定部をさらに備えることを特徴とするガス検知方法。
In the gas detection method using the heat treatment apparatus according to claim 3 or 4,
The heat treatment apparatus is
The apparatus further comprises a judging section for judging danger of the processing gas in the heat treatment apparatus by artificial intelligence based on detection information of the first gas detecting section and the second gas detecting section and processing conditions for the substrate. gas detection method.
請求項5に記載の熱処理装置を用いたガス検知方法において、
前記熱処理装置は、
前記処理ガスの危険性有りと判断されたときに、警告を発報する発報部をさらに備えることを特徴とするガス検知方法。
In the gas detection method using the heat treatment apparatus according to claim 5,
The heat treatment apparatus is
A gas detection method, further comprising: a warning unit that issues a warning when it is determined that the processing gas is dangerous.
請求項1から請求項6のいずれかに記載の熱処理装置を用いたガス検知方法において、
前記処理ガスは、アンモニアまたは窒素酸化物であることを特徴とするガス検知方法。
In the gas detection method using the heat treatment apparatus according to any one of claims 1 to 6,
The gas detection method, wherein the processing gas is ammonia or nitrogen oxide.
基板に光を照射することによって該基板を加熱する熱処理装置であって、
基板を収容する処理チャンバーと、
前記処理チャンバー内に収容された基板に光を照射する光照射部と、
前記処理チャンバーに処理ガスを供給するガス供給部と、
前記処理チャンバー内の雰囲気を排出する排気部と、
前記処理チャンバー内の雰囲気を前記排気部に導くガス排気管の経路途中に設けられ、前記処理チャンバー内の雰囲気中に含まれる前記処理ガスを検知する第1ガス検知部と、
前記処理チャンバーに隣接して設けられ、前記処理チャンバーに基板を搬入出する搬送ロボットを収容する搬送チャンバーと、
前記搬送チャンバー内の雰囲気中に含まれる前記処理ガスを検知する第2ガス検知部と、
を備え、
前記第1ガス検知部および前記第2ガス検知部の検知情報並びに基板に対する処理条件に基づいて人工知能により前記熱処理装置での前記処理ガスの危険性を判断する判定部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 light,
a processing chamber containing a substrate;
a light irradiation unit that irradiates light onto the substrate housed in the processing chamber;
a gas supply unit that supplies a processing gas to the processing chamber;
an exhaust unit for exhausting the atmosphere in the processing chamber;
a first gas detection unit provided in the middle of a path of a gas exhaust pipe leading the atmosphere in the processing chamber to the exhaust unit and detecting the processing gas contained in the atmosphere in the processing chamber;
a transfer chamber that is provided adjacent to the processing chamber and houses a transfer robot that transfers substrates into and out of the processing chamber;
a second gas detection unit that detects the processing gas contained in the atmosphere in the transfer chamber;
with
The apparatus further comprises a judging section for judging danger of the processing gas in the heat treatment apparatus by artificial intelligence based on detection information of the first gas detecting section and the second gas detecting section and processing conditions for the substrate. heat treatment equipment.
請求項8記載の熱処理装置において、
前記処理ガスの危険性有りと判断されたときに、警告を発報する発報部をさらに備えることを特徴とする熱処理装置。
In the heat treatment apparatus according to claim 8,
A heat treatment apparatus, further comprising: a warning unit that issues a warning when it is determined that the processing gas is dangerous.
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